Технология изготовления домашней ветроэлектростанции (простой ветряк).
Технология изготовления домашней ветроэлектростанции (простой ветряк) . Потребность в электроэнергии появляется сразу, как только мы становимся обладателями садового участка или дома в сельской местности. В этом случае на помощь могут придти индивидуальные электростанции, как работающие на нефтепродуктах, так и использующие энергию ветра, воды и т.п., но купить такие электростанции негде – их нет в продаже. Наиболее экологически чистый источник – ветер. Одну из таких электростанций можно сделать вручную, например ветроэлектростанцию (ВЭС) . С помощью пропеллера электрогенератором, который заряжает аккумулятор через выпрямительное устройство. ВЭС использует восполняемый и бесплатный источник энергии и не нуждается в постоянном присмотре. Однако электроэнергия вырабатывается крайне неравномерно – только в ветреную погоду. Впрочем, малые ветросиловые установки (ветроагрегаты) , подключенные к аккумуляторной батарее, этот недостаток почти компенсируют.
Ветроэлектростанции в заводских условиях, как правило, производятся лопастные пропеллерные двигатели. В отличие от роторных, лопастные ветроэлектростанции имеют преимущество – более высокий КПД. Но лопастные двигатели гораздо сложнее изготовить, поэтому если Вы хотите сделать ветроэлектрогенератор своими руками, а проще – самодельную ветроэлектростанцию, специалисты советуют изготавливать именно роторные двигатели.
Рис. 1
[size] Рис . 1. Схема роторной ветроэлектростанции: 1 — лопасти 2 — крестовина 3 --- вал 4 — подшипники с корпусами 5 — соединительная муфта 6 — силовая стойка (швеллер № 20) 7 — редуктор 8 — электрогенератор 9 — растяжки (4 шт.) 10 — лестница. Важно: роторный двигатель нужно поднять не менее чем на 3-4 метра над землей. Тогда ротор будет находиться в зоне свободного ветра, а помехи от рядом стоящих строений останется ниже его.Самодельная ветроэлектростанция, поднятая над землей будет выполнять еще одну функцию - функцию молниеотвода, а для местности с невысокими строениями это немаловажно.
[/size]
Рис. 2
[size]
Рис . 2. Схема расположения лопастей ротора на крестовине ветроэлектростанции: 1 — лопасти 2 — крестовина 3 — вал 4 — болты крепления (М 12— М 14). В конструкции, разработанной В. Самойловым, ротор состоит из 4 лопастей, это обеспечивает ему более равномерное вращение. Ротор – одна из самых важных частей ветряка. Его конструкция и размеры лопастей играют особую роль – от их расположения и конструкции зависит мощность и скорость вращения вала приводящего в движение редуктор ветряной электростанции. Чем больше рабочая площадь лопастей, которые образуют обтекаемую поверхность, тем меньше количество оборотов ротора.
[/size]
Рис. 3
[size]
Рис . 3. Двухъярусное роторное колесо: 1 — подшипник 2 — корпус подшипника 3 — дополнительное крепление вала четырьмя растяжками 4 — вал. Ротор совершает обороты благодаря аэродинамической несимметричности. Ветер, дующий поперек оси ротора, «соскальзывает» с округлой части лопасти и попадает в ее противоположный «карман». Разница в аэродинамических свойствах округлой и вогнутой поверхностей создает тягу, которая, вращает ротор. Такой двигатель имеет больший крутящий момент. Мощность ротора диаметром 1 м превышает мощность пропеллера с тремя лопастями диаметром 2 м. При порывах ветра роторные ветродвигатели, работают более стабильно, чем винтовые. И еще не маловажный факт, роторы работают более плавно, издают меньше шума, работают при любом направлении ветра без дополнительных приспособлений, но минус в том, что скорость их вращения ограничена 200-500 об/мин. Но увеличение оборотов асинхронного генератора не даст рост напряжения. Поэтому мы не будем рассматривать автоматическое изменение угла лопастей ротора для различных скоростей ветра. Есть разные виды роторных ветроэлектроэлектростанций которые можно сделать своими руками. Вот некоторые из них:
[/size]
Примеры роторных колес.
[size]
Четырехлопастное роторное ветряное колесо, КПД до 15%. Двухъярусное роторное колесо проще в изготовлении, имеет более высокий КПД (до 19%), а также развивает большее число оборотов в сравнении с четырехлопастным. Но, для того чтобы сохранить надежность установки, целесообразно увеличивать диаметр вала. У ротора Савониуса меньшее количество оборотов по сравнению с двухлопастным ротором. Его КПД не превышает 12%. Такой двигатель, в основном применяется для привода поршневых агрегатов (насосов, помп и т.д.). Карусельное ветряное колесо — одна из самых простейших конструкций. Этот ротор способен развивать сравнительно низкие обороты и имея малую удельную мощность, имеет КПД не более 10%. Мы рассмотрим ветроэлектростанцию которую можно сделать своими руками, собранную на основе четырехлопастного ротора. Лопасти ветроколеса можно сделать из железной 100, 200 литровой бочки. Ее необходимо разрезать «болгаркой», не рекомендуют резать бочку любой сваркой, так как свойства метала по шву резки очень сильно изменяться. Усиливать края изготовленной лопасти можно, закрепив на них прутья арматуры или полосками металла диаметром от 6 до 8 мм. Лопасти первого ротора закрепляем на двух крестовинах двумя болтами М12-М14. Верхняя крестовина изготавливается из стального листа толщиной 6-8 мм. Между бортами лопастей и валом ротора необходим зазор 150 мм. Нижнюю крестовину нужно сделать более прочной, так как на нее приходится основной вес лопастей. Для ее изготовления, берем швеллер длиной не менее 1 м ( это зависит от применяемой бочки), со стенкой 50-60 мм Мачта и основной вал. В предлагаемой ветро-электроустановке рама из уголка для крепления электрогенератора закреплена на стойке, которая изготовлена из швеллера. Нижний конец стойки соединен с угольником, забитым в землю. Вал ротора целесообразней собрать из двух составляющих, это даст Вам удобство при расточке его концов под подшипники. Подшипники (в корпусах (буксах)), соответствующие по размерам валу, крепятся на швеллере болтами. Части вала соединяют между собой. Диаметр вала должен составлять не менее 35—50 мм. К одной из полок швеллера самодельной ветроэлектростанции привариваем отрезки трубы длиной 500 мм м диаметром 20 мм, которые будут выполнять роль лестницы. Стойку вкапываем в землю не менее, чем на 1200 мм , а также для дополнительной устойчивости закрепляем ее 4-мя растяжками. Для защиты от коррозии, энергоустановку необходимо покрасить краской основой которой является олифа.
[/size]
Рис. 4
Рис . 4. Возможные схемы крепления роторов к вертикальному валу:
[size]
а , б — карусельные колеса; в — ротор Савониуса. Нижняя часть рисунка.Лопасть ветряка , сделаная из 1/4 бочки и схема разреза: 1 — отверстие крепления к крестовине 2 — усиление борта 3 — контур лопастей. Простая походная самодельная ветроэлектростанция и бензиновая электростанция для дачного участка своими руками уже были представлены. Если это Вас интересует, можете посмотреть материал по ссылкам.
[/size]
Еще один вариант, более классический, устройства простой домашней ветроэлектростанции
[size]
1. лопасти ветроколеса; 2. генератор (веломотор); 3. станина для закрепления вала генератора; 4. боковая лопата для защиты ветрогенератора от ураганного ветра; 5. токоприёмник, который передаёт ток к неподвижным проводам; 6. рама для крепления узлов ветряной электростанции; 7. поворотный узел, который позволяет поворачиваться ветрогенератору вокруг оси; 8. хвост с оперением для установки ветроколеса по ветру; 9. мачта ветрогенератора; 10. хомут для крепления растяжек На схеме изображены размеры боковой лопаты (1), хвоста с оперением (2), а также рычага (3), через который передаётся усилие от пружины. Хвост с оперением для поворота ветроколеса по ветру нужно изготовить по размерам на рис. 1 из профильной трубы 20х40х2,5 мм и кровельного железа в качестве оперения. Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту. Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту. Подробно о выборе генератора для домашней ветроэлектростанции была посвящена отдельная статья. Электрическая схема.
Изготавливая самодельную ветроэлектростанцию для дома своими руками, возможно использование электрическую систему автомобиля, так же можно применить электрические узлы от мощных автомашин, автобус или тракторов. Нужно помнить, что использовать такие узлы необходимо комплексно: аккумулятор, реле-генератор, генератор. Например, к генератору Г 250-Г 1 подходят реле-регулятор РР 362 и аккумулятор 6 СТ 75.
[/size]
Схема 1.
[size]
Схема 1. Схема электрооборудования для ветроэлектроустановки, от автомобильного 12 В генератора: 1 — генератор, 2 — реле-регулятор, 3 — аккумулятор, 4 — амперметр, 5 — выключатель генератора от разряда аккумулятора в безветренную погоду 6 — выключатель освещения, 7 — предохранитель, 8 — лампочки освещения. Если Вы решили укомплектовать самодельную ветроэлектростанцию автомобильным генератором на 24В, желательно использовать генератор Г-228 с мощностью 1000Вт. Такие генераторы имеют наиболее надежное реле напряжения, по сравнению с интегральными регуляторами напряжения Я-120. Но, постоянное напряжение 12-14 В, получаемое с автогенератора, не совсем удобно для освещения и применения в быту, из-за того что нужно конструировать отдельную электрическую разводку со специальными цоколями для автомобильных ламп и розетками для использования 12 Вольтовых приборов . Конечно есть 12 В лампы и со стандартным цоколем Ц-27, но их достаточно проблематично найти в продаже.
[/size]
Схема 2
[size]
Схема 2. Схема электрического оборудования для самодельной ветроэлектростанции от 24 В автомобильного генератора: 1 — генератор Г-288 2 — регулятор напряжения 11.3702 3 — аккумуляторы 6 СТ75, амперметр АП -170 4 — амперметр 5 — выключатель генератора от разряда аккумуляторов в безветренную погоду 6 — выключатель освещения 7 — предохранитель, 8 — лампочки освещения. Для перехода от постоянного к переменному току, нужно собрать преобразователь напряжения. Если необходимо, то переменный ток возможно преобразовать в постоянный, используя мостовой выпрямитель. Преобразователь мощностью 100 Вт дает возможность включить две лампочки накала или дневного света по 40 Вт на 220 В. Схема такого преобразователя не сложна. Он не нуждается в дополнительных настройках, и очень надежен в работе и имеет КПД около 80%. Схема 3.
[/size]
Схема 3
Мачта ветроэлектростанции
[size] В качестве мачты для ветряной электростанции можно использовать стальную водопроводную трубу диаметром не менее 101-115 мм и минимальной длинной 6-7 метров при условии относительно открытой местности, где на расстоянии 30 м не было бы препятствий для ветра. Если же ветряную электростанцию невозможно установить на открытой площадке, то тут ничего не поделаешь. Нужно увеличивать высоту мачты так, чтобы ветроколесо было хотя бы на 1 м выше окружающих препятствий (домов, деревьев), иначе выработка электроэнергии ощутимо снизится. [/size]
Admin Admin
Сообщения : 52388 Дата регистрации : 06.05.2014 Откуда : Запоріжжя
Генератор ветряка является основным элементом электрооборудования. Для маломощных ветроэлектрических агрегатов применяют генераторы постоянного тока от автомашин и тракторов. Объясняется это тем, что последние работают на переменных оборотах, как и ветродвигатели. К маломощным ветроэлектрическим агрегатам с диаметром ветроколеса до 1,5 м наиболее подходит из выпускаемых в настоящее время генератор типа ГБФ, применяемый на автомашинах ГАЗ-2А и ЗИС-5. Мощность этого генератора 60—80 вт, напряжение 6—7 в, число оборотов от 800 до 4 500 об/мин.
Монтажная электрическая схема генератора ГБФ дана на фиг. 26.
Чтобы увеличить КПД генератора, т. е. получить от него электроэнергию при меньшей скорости ветра и на меньших оборотах, необходимо произвести домотку полюсных катушек. Делается это следующим образом. Отвинтив полюсы генератора, снимают катушку с обмоткой возбуждения и аккуратно разматывают изоляцию. Затем, укрепив катушку на шаблон из деревянной колодки, в том же направлении, как и у основной катушки, доматывают 40 витков эмалированной медной проволоки ПЭ диаметром 1 мм с сохранением прежней толщины катушки. Место спайки домотанного провода с концом катушки должно быть надежно заизолировано. После домотки катушку вновь изолируют, устанавливают ее на старое место и восстанавливают все прежние соединения. При этом может оказаться, что домотаная катушка займет больше места, чем прежняя, и стягивающие болты будет трудно пропустить. Поэтому крепление крышек к корпусу генератора нужно сделать так, как показано на фиг. 27.
С целью уменьшения потерь на трение необходимо ослабить нажим щеток, поставив к ним более слабые пружины.
Для более мощного ветрогенератора с диаметром ветроколеса 3,5 м применяется автобусный генератор типа ГТ-4563 мощностью 1 кет, напряжением 24 в, 900 — 2 500 об/мин., монтажная электрическая схема этого генератора дана на фиг. 28.
Аккумуляторная батарея является необходимой частью ветроэлектрического агрегата. Она позволяет получать электроэнергию с постоянной мощностью, что не может дать ветродвигатель непосредственно вследствие непостоянства энергии ветра. Кроме того, она запасает электроэнергию, которая расходуется в безветренные дни. При ветроэлектрическом агрегате с диаметром ветроколеса до 1,5 м устшавливается аккумуляторная батарея напряжением в 6 в, например, один аккумулятор ЗСТЭ-80 или ЗСТЭ-112 от автомашин ГАЗ-2А и ЗИС-5.
Для ветрогенератора с диаметром ветроколеса 3,5 м необходимо устанавливать аккумуляторную батарею на 24 в. Эта батарея составляется из 2 аккумуляторов 6СТЭ-128 на 128 ач каждый или 6СТЭ-144 емкостью на 144 ач каждый.
Вместо стартерных аккумуляторов типа СТЭ можно использовать и другие аккумуляторы, например, стационарные типа С или железнодорожные соответствующей емкости. Для 6-вольтовой батареи необходимо брать 3 шт. таких аккумуляторов, а для 24-вольтовой — 12 шт.
Реле обратного тока. Для защиты аккумуляторной батареи от разряда ее на генератор применяется реле обратного тока. Этот прибор отключает аккумуляторную батарею сейчас же, как только упадет напряжение генератора при снижении его оборотов. Если не отключить в этот момент аккумуляторную батарею, то электрический ток пойдет от нее к генератору, который начнет работать как мотор. Следовательно, батарея будет разряжаться бесполезно.
На фиг. 29 показана монтажная электрическая схема простейшего реле обратного тока типа ЦБ, применяемого для ветроэлектрических агрегатов с диаметром ветроколеса до 1,5 м. Это реле применяется у генератора ГБФ. http://waytospain.ru
Регулятор напряжения. Для поддержания постоянной величины напряжения генератора служит регулятор напряжения. При наличии этого прибора даже в случае отсоединения аккумуляторной батареи напряжение не поднимается выше допустимой величины и лампы будут гарантированы от перекала. Регулятор напряжения, кроме тою, предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда.
У ветроэлектрического агрегата ВД-3,5 применяется вибрационный реле-регулятор напряжения типа РРА-24ф (фиг. 30).
В этом приборе совмещены реле обратного тока и регулятор напряжения. Реле-регулятор РРА-24ф поставляется заводом комплектно с генератором типа ГТ-4563А.
Электрическая схема и монтаж электрооборудования ветрогенератора агрегата с диаметром ветроколеса 1,2 м показана на фиг. 31.
Слева показана лицевая сторона щитка с расположением приборов и указано, как приключить аккумулятор и 3 шестивольтовых лампочки по 10 вт. Рядом с лицевой стороной щитка показано, как сделать все необходимые соединения между отдельными элементами электрооборудования на задней стороне щитка. Справа — электрическая схема агрегата, где цифрами обозначены части электрооборудования, названия которых приведены в надписи под фиг. 31.
Электрическая схема и способ присоединения аккумуляторов к ветроэлектрическому агрегату Д-3,5 даны на фиг. 32.
Фиг. 32. Электрическая схема и способ соединения аккумуляторов к ветроэлектрическому агрегату Д-3,5. 1— генератор типа ГТ-4563А 24 в, 1 кет; 2 — вольтметр до 50 в типа МЛ; 3 — амперметр до 50 а типа МЛ; 4 — переключатель 6 а, 250 в; 5 — пусковая кнопка; 6 — рубильник однополюсный до 60 а; 7 — предохранитель Бозе; 8 — зажим латунный диаметр 7 мм; 9 — аккумулятор стартерный 6СТЭ-128; 10 — реле-регулятор типа РРА-24ф; 11 — панель текстолитовая 360X140X5 мм; 12- панель железная 360X180X2 мм.
Слева показана лицевая сторона щитка с приключенными к нему проводами от генератора, аккумуляторов и ламп. Справа показана обратная сторона щитка, где указаны все соединения, которые необходимо сделать между приборами, установленными на щитке. Ниже дана принципиальная электрическая схема этого агрегата.
Admin Admin
Сообщения : 52388 Дата регистрации : 06.05.2014 Откуда : Запоріжжя
Тема: Re: Ветряки, ветрогенераторы Чт Вер 04, 2014 9:12 am
Это вот если покупать готовый ВЕТРОГЕНЕРАТОР ВИХРЬ 3000
О компании
INDUKTOR
Украина, Запорожье показать на карте +380 984433025
[size] Гарантия на оборудование - 3 года. Срок службы - 15-20 лет. Комплектация: 1) Генератор переменного тока; 2) ступица с защитным механизмом против ураганного ветра; 3) лопасти — 6шт., материал металлокомпозитный.
Фотографии [/size]
Admin Admin
Сообщения : 52388 Дата регистрации : 06.05.2014 Откуда : Запоріжжя
Тема: Re: Ветряки, ветрогенераторы Чт Вер 04, 2014 9:11 am
[size] Установки классифицируются исходя из следующих критериев ветродвигателя: [/size]
расположение оси вращения
число лопастей
материал элементов
шаг винта
[size] ВЭУ, как правило, имеют конструктивное исполнение с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Исполнение с горизонтальной осью — пропеллерная конструкция с одной-двумя-тремя и более лопастями. Это самое распространенное исполнение воздушных энергетических установок по причине высокого КПД. Исполнение с вертикальной осью — ортогональные и карусельные конструкции на примере роторов Дарье и Савониуса. Последние два понятия следует пояснить, так как оба имеют определенную значимость в деле конструирования ветряных генераторов. Ротор Дарье — ортогональная конструкция ветродвигателя, где аэродинамические лопасти (две или более), расположены симметрично друг другу на некотором расстоянии и укреплены на радиальных балках. Достаточно сложный вариант ветродвигателя, требующий тщательного аэродинамического исполнения лопастей. Ротор Савониуса — конструкции ветродвигателя карусельного типа, где две лопасти полуцилиндрической формы расположены одна против другой, образуя в целом форму синусоиды. Коэффициент полезного действия конструкций невысок (около 15%), но может быть увеличен практически вдвое, если лопасти ставить по направлению волны не горизонтально, а вертикально и применять многоярусное исполнение с угловым смещением каждой пары лопастей относительно других пар.
[size=32]Преимущества и недостатки «ветряков»[/size]
Преимущества данных устройств очевидны, особенно применительно к бытовым условиям эксплуатации. Пользователи «ветряков» фактически получают возможность воспроизводства бесплатной электрической энергии, если не считать небольших издержек на сооружение и обслуживание. Однако очевидны также и недостатки ветроэлектрических установок. Так, чтобы добиться эффективной работы установки, требуется выполнение условий стабильности ветровых потоков. Такие условия человек создать не в силах. Это чисто прерогатива природы. Ещё одним, но уже техническим недостатком, отмечается низкое качество вырабатываемого электричества, в результате чего приходится дополнять систему дорогостоящими электрическими модулями(мультипликаторами, зарядными устройствами, аккумуляторами, преобразователями, стабилизаторами). Преимущества и недостатки в плане особенностей каждой из модификаций ветродвигателей, пожалуй, балансируют на нулевой отметке. Если горизонтально-осевые модификации отличаются высоким значением КПД, то для стабильной работы требуют применения контроллеров направления ветрового потока и устройств защиты от ураганных ветров. Вертикально-осевые модификации имеют малый КПД, но стабильно работают без механизма слежения за направлением ветра. При этом такие ветродвигатели отличаются малым уровнем шумов, исключают эффект «разноса» в условиях сильных ветров, достаточно компактны.
[size=32]Самодельные ветровые генераторы[/size]
Изготовление «ветряка» собственными руками — задача вполне решаемая. Причём конструктивный и рациональный подход к делу поможет свести до минимума неизбежные финансовые траты. В первую очередь стоит набросать проект, провести необходимые расчёты балансировки и мощности. Эти действия будут не просто залогом успешной постройки ветряной электростанции, но также залогом сохранения в целостности всего приобретенного оборудования. Начать рекомендуется с постройки микро-ветряка, мощностью в несколько десятков ватт. В дальнейшем полученный опыт поможет создать более мощную конструкцию. Создавая домашний ветряной генератор, не стоит делать упор на получение качественного электричества (220 В, 50 Гц), так как этот вариант потребует существенных финансовых вложений. Разумнее ограничиться использованием изначально полученного электричества, которое можно успешно применять без преобразования для иных целей, к примеру, для поддержки систем отопления и горячего водоснабжения, построенных на электронагревателях (ТЭН) — такие приборы не требуют стабильного напряжения и частоты. Это делает возможным создавать простую схему, работающую напрямую от генератора. Скорее всего, никто не будет утверждать, что отопление и горячее водоснабжение в доме по значимости уступают бытовой технике и осветительным приборам, для питания которых зачастую стремятся устанавливать домашние ветряки. Устройство ВЭУ именно с целью обеспечения дома теплом и горячей водой — это минимальные затраты и простота конструкции.
Обобщенный проект домашней ВЭУ
Конструктивно домашний проект во многом повторяет промышленную установку. Правда, бытовые решения зачастую базируются на вертикально-осевых ветродвигателях и комплектуются низковольтными генераторами постоянного тока. Состав модулей бытовой ВЭУ при условии получения качественного электричества (220 В, 50 Гц): [/size]
преобразователь постоянного напряжения 12 В (24 В) в переменное напряжение 220 В.
[size] Bетрогенератор PIC 8-6/2.5 Как это работает? Просто. Ветер крутит ветродвигатель. Крутящий момент передается через мультипликатор на вал генератора постоянного тока. Полученная на выходе генератора энергия через зарядный модуль аккумулируется в батареях. От клемм аккумуляторных батарей постоянное напряжение 12 В (24 В, 48 В) подается на преобразователь, где трансформируется в напряжение, пригодное для питания бытовых электрических сетей.
О генераторах для домашних «ветряков»
Большинство бытовых конструкций ветровых установок, как правило, конструируются с применением малооборотных электродвигателей постоянного тока. Это самый простой вариант генератора, не требующий модернизации. Оптимально — электродвигатели с постоянными магнитами, рассчитанные на питающее напряжение порядка 60–100 вольт. Имеется практика применения автомобильных генераторов, но для такого случая требуется внедрение мультипликатора, так как автогенераторы выдают нужное напряжение только на высоких (1800–2500) оборотах. Один из возможных вариантов — реконструкция асинхронного двигателя переменного тока, но также достаточно сложный, требующий точных расчётов, выполнения токарных работ, установки неодимовых магнитов в области ротора. Есть вариант для трехфазного асинхронного двигателя с подключением конденсаторов одинаковой емкости между фазами. Наконец, существует возможность изготовления генератора с нуля собственными руками. Инструкций на этот счёт имеется масса.
Вертикально-осевой самодельный «ветряк»
Достаточно эффективный и главное недорогой ветрогенератор можно соорудить на основе ротора Савониуса. Здесь в качестве примера рассматривается микро-энергетическая установка, мощность которой не превышает 20 Вт. Однако этого устройства вполне достаточно, например, для обеспечения электрической энергией некоторых бытовых приборов, работающих от напряжения 12 вольт. Набор деталей: [/size][list="padding-right: 0px; padding-left: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 10px; margin-left: 25px;"]
[*]Лист алюминиевый толщиной 1,5–2 мм. [*]Труба пластиковая: диаметр 125 мм, длина 3000 мм. [*]Труба алюминиевая: диаметр 32 мм, длина 500 мм. [*]Двигатель постоянного тока (потенциальный генератор), 30–60В, 360–450 об/мин, к примеру, электродвигатель модели PIK8-6/2.5. [*]Контроллер напряжения. [*]Аккумулятор. [/list] [size]
Изготовление ротора Савониуса
Из алюминиевого листа вырезаются три «блина» диаметром 285 мм. По центру каждого просверливаются отверстия под алюминиевую трубу 32 мм. Получается что-то подобное компакт-дискам. От пластиковой трубы отрезаются два куска длиной по 150 мм и разрезаются пополам вдоль. Результат — четыре полукруглых лопасти 125х150 мм. Все три алюминиевых «компакт-диска» надеваются на трубу 32 мм и закрепляются на расстоянии 320, 170, 20 мм от верхней точки строго горизонтально, образуя два яруса. Между дисками вставляются лопасти, по две штуки на ярус и закрепляются строго одна против другой, образуя синусоиду. При этом лопасти верхнего яруса смещаются относительно лопастей нижнего яруса на угол 90 градусов. В итоге получается четырехлопастной ротор Савониуса. Для крепежа элементов можно использовать заклепки, саморезы, уголки или применить другие способы.
Соединение с двигателем и установка на мачту
Вал двигателей постоянного тока с указанными выше параметрами обычно имеет диаметр не более 10–12 мм. Для того чтобы соединить вал двигателя с трубой ветродвигателя, в нижнюю часть трубы запрессовывается латунная втулка, имеющая требуемый внутренний диаметр. Сквозь стенку трубы и втулки просверливается отверстие, нарезается резьба для вкручивания стопорного винта. Далее труба ветродвигателя надевается на вал генератора, после чего соединение жестко фиксируется стопорным винтом. Оставшаяся часть пластиковой трубы (2800 мм) — это мачта ветроустановки. Генератор в сборе с колесом Савониуса монтируются наверху мачты — просто вставляется внутрь трубы до упора. В качестве упора используется металлическая дисковая крышка, закрепленная на переднем торце мотора, имеющая диаметр несколько больший диаметра мачты. На периферии крышки просверливаются отверстия для крепления растяжек. Так как диаметр корпуса электродвигателя меньше внутреннего диаметра трубы, для выравнивания генератора по центру применяются прокладки либо упоры. Кабель от генератора пропускается внутри трубы и выводится через окно в нижней части. Необходимо учесть при монтаже исполнение защиты генератора от воздействия влаги, используя для этого герметизирующие прокладки. Опять же с целью защиты от осадков, выше соединения трубы ветродвигателя с валом генератора можно установить зонт-колпак. Установка всей конструкции выполняется на открытой хорошо обдуваемой площадке. Под мачту выкапывается яма глубиной 0,5 метра, нижняя часть трубы опускается в яму, конструкция выравнивается растяжками, после чего яма заливается бетоном.
Изготовленный ветряной генератор, как правило, не способен выдавать напряжение 12 вольт по причине низкой частоты вращения. Максимальная частота вращения ветродвигателя при скорости ветра 6–8 м/сек. достигает значения 200–250 об/мин. На выходе удается получить напряжение порядка 5–7 вольт. Для заряда аккумулятора требуется напряжение 13,5–15 вольт. Выход из положения — применение простого импульсного преобразователя напряжения, собранного, допустим, на основе регулятора напряжения LM2577ADJ. Подавая на вход преобразователя 5 вольт постоянного тока, на выходе получают 12–15 вольт, что вполне достаточно для заряда автомобильного аккумулятора. Данный микро-ветрогенератор, безусловно, можно совершенствовать. Увеличить мощность турбины, изменить материал и высоту мачты, добавить преобразователь постоянного напряжения в переменное сетевое напряжение и т. д.
[*]Пластиковая труба диаметром 150 мм, алюминиевый лист толщиной 1,5–2,5 мм, деревянный брусок 80х40 длиной 1 м, сантехнические: фланец — 3, уголок — 2, тройник — 1. [*]Электродвигатель постоянного тока (генератор) 30–60В, 300–470 об/мин. [*]Колесо-шкив для двигателя диаметром 130–150 мм (алюминий, латунь, текстолит и т. п.). [*]Стальные трубы диаметром 25 мм и 32 мм и длиной соответственно 35 мм и 3000 мм. [*]Зарядный модуль для аккумуляторов. [*]Аккумуляторы. [*]Преобразователь напряжения 12 В — 120 В (220 В). [/list] [size]
Изготовление горизонтально-осевого «ветряка»
Пластиковая труба необходима для изготовления лопастей ветродвигателя. Отрезок такой трубы, длиной 600 мм, разрезается вдоль на четыре одинаковых сегмента. Для ветряка требуются три лопасти, которые изготавливаются из полученных сегментов путем среза части материала по диагонали на всю длину, но не точно с угла на угол, а от нижнего угла к верхнему углу, с небольшим отступом от последнего. Обработка нижней части сегментов сводится к формированию крепёжного лепестка на каждом из трёх сегментов. Для этого по одному краю вырезается квадрат размером примерно 50х50 мм, а оставшаяся часть служит крепежным лепестком. Лопасти ветродвигателя закрепляются на колесе-шкиве с помощью болтовых соединений. Шкив насаживается непосредственно на вал электродвигателя постоянного тока — генератора. В качестве шасси ветродвигателя используется простой деревянный брусок сечением 80х40 мм и длиной 1 м. Генератор устанавливается на одном конце деревянного бруска. На другом конце бруска монтируется «хвост», изготовленный из листа алюминия. В нижней части бруска, крепится металлическая труба 25 мм, предназначенная исполнять роль вала поворотного механизма. В качестве мачты используется трехметровая металлическая труба 32 мм. Верхняя часть мачты является втулкой поворотного механизма, куда вставляется труба ветродвигателя. Опора мачты изготавливается из листа толстой фанеры. На этой опоре, в виде диска диаметром 600 мм, собирается конструкция из сантехнических деталей, благодаря которой, мачту можно легко поднимать или опускать, либо монтировать — демонтировать. Для крепления мачты применяются растяжки. Вся электроника ветряной установки монтируется отдельным модулем, интерфейс которого предусматривает подключение аккумуляторов и потребительской нагрузки. В состав модуля входит контроллер заряда батарей и преобразователь напряжения. Подобные устройства можно собирать самостоятельно при наличии соответствующего опыта, либо приобретать на рынке. В продаже имеется множество разных решений, позволяющих получить нужные выходные значения напряжений и токов.
[size=32]Комбинированные ВЭУ[/size]
Комбинированные ВЭУ — серьезный вариант домашнего энергетического модуля. Собственно, комбинация предполагает объединение в единой системе ветряного генератора, солнечной батареи, дизельной или бензиновой электростанции. Комбинировать можно всячески, исходя из возможностей и потребностей. Естественно, когда имеет место вариант — три в одном, это наиболее эффективное и надежное решение. Также под комбинацией ВЭУ предполагается создание ветроэнергетических установок, имеющих в своём составе сразу две разные модификации. Например, когда в одной связке работают ротор Савониуса и традиционная трехлопастная машина. Первая турбина работает при малых скоростях ветрового потока, а вторая только при номинальных. Тем самым сохраняется эффективность установки, исключаются неоправданные энергетические потери, а в случае с асинхронными генераторами компенсируются реактивные токи. Комбинированные системы — это варианты технически сложные и затратные для домашней практики.
[size=32]Расчёт мощности ветряной домашней электростанции[/size]
Для расчёта мощности ветряного генератора горизонтально-осевого исполнения можно пользоваться стандартной формулой: [/size]
N = p * S * V3 / 2
N — мощность установки, Вт
p — плотность воздуха (1,2 кг/м3)
S — продуваемая площадь, м2
V — скорость потока ветра, м/сек
[size] Например, мощность установки, обладающей максимальным размахом лопастей 1 метр, при скорости ветра 7 м/сек., составит: [/size]
N = 1,2 * 1 * 343 / 2 = 205,8 Вт
[size] Приближенный расчёт мощности ВЭУ, созданной на основе ротора Савониуса можно посчитать, используя формулу: [/size]
N = p * R * H * V3
N — мощность установки, Вт
R — радиус рабочего колеса, м
V — скорость ветра, м/сек
[size] К примеру, для упомянутой в тексте конструкции ветроэнергетической установки с ротором Савониуса, значение мощности при скорости ветра 7 м/сек. будет составлять: [/size]
Форум 
Календар
