Показанная конструкция походной ветроэлектростанции проста в изготовлении и не требует особых материалов. Электрическим генератором служит велосипедная динамо, вал которой вращается с помощью пропеллера.
Конструкции походной ветроэлектростанции, ветроэлектростанции с самовращающимся барабаном и простого ветрогенератора из отходов, применяемые материалы, порядок сборки.
Лопасти пропеллера вырезаются из фанеры толщиной 3 мм и крепятся винтами М4 к втулке, выстроганной из деревянного бруска. При изготовлении втулки надо учитывать следующее. Лопасти устанавливают так, чтобы пропеллер вращался по часовой стрелке. В середине втулки сделайте отверстие диаметром немного меньшим, чем диаметр шкива генератора.
В этом месте втулка усиливается металлической накладкой, которая прибивается мелкими гвоздями. Шкив во втулку надо запрессовать. Пропеллер накручивается на вал генератора и закрепляется гайкой.
Изготовление штанги для походной ветроэлектростанции.
Штанга изготовлена из деревянной рейки. На переднем конце ее сделана выемка и просверлено отверстие для крепления генератора. Выемка усилена металлической накладкой, прибиваемой к штанге. На заднем конце штанги двумя шурупами закреплен хвостовик, вырезанный из фанеры толщиной 3 мм.
Штанга надета на полую ось-трубку, для чего в штанге просверлено отверстие по диаметру трубки. Сверху и снизу прибиты накладки из жести. Штанга закреплена на оси с помощью кольца, изготовленного из отрезка резиновой трубки. Надетая на трубку, штанга должна легко поворачиваться при изменении направления ветра.
Электрооборудование походной ветроэлектростанции.
Зарядное устройство собрано на плате, которая помещается в коробку. Эта коробка сколочена из двух дощечек и трех фанерок. Фанерная крышка коробки привинчена шурупами. Все деревянные детали походной ветроэлектростанции следует дважды покрасить масляной краской или нитрокраской для защиты от влаги.
Генератор походной ветроэлектростанции работает на зарядку аккумуляторной батареи. Переменный ток, вырабатываемый динамо-машиной, выпрямляется с помощью моста из четырех диодов с током не менее 100 мА. Выпрямленный ток поступает на зарядку трех аккумуляторных элементов типа Д-0,26, которые собираются в батарею и вставляются между зажимами, изготовленными из латуни или жести.
Параллельно выпрямителю надо подсоединить электролитический конденсатор емкостью 50-100 мкФ. Он сгладит пульсацию. Для измерения напряжения следует приобрести вольтметр на 10 В. Время зарядки аккумуляторов зависит от величины напряжения, которое дает динамо или вернее — от силы ветра. Чем сильнее ветер, тем быстрее произойдет зарядка. Обычно она занимает несколько часов.
Провода, идущие от генератора, сначала подсоединены к винтам клеммника, выполненного из изоляционного материала. Далее провода пропущены через трубку и затем подсоединены к другому клеммнику на опорной стойке. Лишь после этого провода подключены к выходным клеммам зарядного устройства, закрепленного на стойке. В рабочем положении походной ветроэлектростанции опорная стойка привязывается или прибивается к временному опорному шесту.
Использование ветрогенератора для освещения.
Чтобы использовать походную ветроэлектростанцию для освещения, придумано специальное устройство. Оно состоит из корпуса от электрического фонарика, в который вместо батареек вставлен деревянный вкладыш. Один провод идет от лампочки через отверстие в крышке корпуса, второй крепится к корпусу снаружи. Оба провода подключаются к зарядному устройству.
Походная ветроэлектростанция компактна и весит около 1,5 кг, быстро разбирается:
— Отвинчивается пропеллер.
— Снимается лопасть.
— Штанга снимается с оси.
— Отсоединяется хвостовик.
После этого части ветроэлектростанции укладываются в чехол из плотной материи. В чехле есть карманы для фонарика и зарядного устройства. Желательно пришить к чехлу ремень, чтобы носить ветроэлектростанцию через плечо.
Самодельная ветроэлектростанция с самовращающимся барабаном.
В принцип работы ветроэлектростанции заложена известная еще в давние времена схема с самовращающимся барабаном. Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси. Образовавшееся тело обладает ярко выраженной аэродинамической несимметричностью.
Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывает с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой стороне, обращенной к ветру своеобразным карманом, оказывается значительное сопротивление. Барабан поворачивается, полуцилиндры меняются местами все быстрее и быстрее, и вертушка, таким образом, быстро раскручивалась.
Подобная схема выгодно отличается от ветроэлектростанции с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.
Конструкция ветроэлектростанции с самовращающимся барабаном.
Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 метра. И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то вертушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом.
Есть у барабана и еще ряд достоинств:
— Большой крутящий момент при малых оборотах. Значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый.
— Отсутствие щеточного токосъемного механизма.
Как изготовить самовращающийся барабан для ветроэлектростанции.
Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров. В любом варианте старайтесь избегать применения излишне толстых заготовок — ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.
Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5-6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5-6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской.
Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5×60 мм. Можно использовать и древесину. Толщина заготовки не менее 25 мм, ширина — 80 мм. Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм.
Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5—6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах M12.
Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси. Они должны быть одинаковыми и составлять 140-750 мм. Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской. Главный элемент ветроэлектростанции готов.
Как изготовить станину для ветроэлектростанции.
Ее можно сварить или склепать ее из металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники. Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться. Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите набор шкивов различного диаметра.
Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например, автомобильным (как вариант, можно попробовать применить электродвигатель стеклоочистителя). Построенный образец ветроэлектростанции при скорости ветра 10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт. Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.
Использование аккумулятора ветроэлектростанции.
Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы давать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии — аккумулятором. Ветер есть — пускайте электричество напрямую к потребителю. Ветра нет — включайте заряженные от ветроэлектростанции аккумуляторы.
Возможен вариант накопления электроэнергии и получения переменного напряжения 220 В. Для этого можно использовать электронную начинку от компьютерного источника бесперебойного питания (UPS). Как правило, в них чаще всего первым выходит из строя аккумулятор, поэтому б/у UPS всегда можно купить за символические деньги.
Как сделать простой ветрогенератор из отходов.
Большинство инструментов для изготовления такого ветрогенератора могут быть в вашей мастерской или легко куплены. Система использует мотор постоянного тока с напряжением 260 В и с током 5 А.
Чертеж лопастей и хвостовика.
Полная комплектация ветроэлектростанции.
Материалы:
— Квадратная трубка толщиной 25 мм и длиной 90 см.
— Фланец 5 см.
— Ниппель (патрубок) 5×15 см.
— 3 фиксирующих винта длиной 20 мм.
Для мотора:
— Собственно мотор 260 В 5 А.
— Блокирующие диоды на 30-50 А.
— Два болта для мотора на 9 мм.
— Полихлорвиниловая трубка 8×30 мм.
Для хвостовика:
— Примерно 30×30 см легкого материала.
— 2 винта по 9 мм.
Для лопастей:
— Полихлорвиниловая трубка длиной 600 мм диаметром 200 мм.
— 6 болтов диаметром 7 мм.
— 9 шайб по 7 мм.
Вырезание лопастей ветрогенератора.
Возьмите полихлорвиниловую трубку длиной 60 см и диаметром 20 см. С помощью транспортира разметьте углы: 100, 100, 100 и 60 градусов. Напротив каждой отметки прочертите на трубе вертикальную линию. Распилите лобзиком трубу по вертикальным линиям. Куски по 100 градусов получатся шириной примерно по 174 мм. Кусок 60 градусов остается лишним.
Нанесите на каждом куске метку на расстоянии от края 29 мм, а от другого края (на противоположной стороне) на расстоянии 145 мм (в сумме 145+29 и составят 174 мм). Нанесите карандашом линию между этими метками и распилите лобзиком кусок трубы по этой линии.
Получили 6 фрагментов лопастей. Далее каждый фрагмент нужно зачистить для получения желаемой формы. Лопасти стыкуются между собой, образуя переднюю и заднюю стенки, соответственно ведущий край и отстающий край. Ведущий край нужно закруглить, а отстающий край — заточить. Фрагменты лопастей скрепляются винтами. Лопасти в сборе привинчиваются к втулке каждая 2 винтами.
По материалам книги «Альтернативные источники энергии и энергосбережение».
