ШЕСТИ ЛОПАСТНОЙ ТИХОХОДНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Этот ветрогенератор я построил для жизни на даче, так как у нас отсутствует электричество я всё-таки решил исправить эту проблему. Благо руки растут откуда надо, да и знания кое-какие по электрике и механике имеются.
Вообще этой темой я интересовался уже достаточно долгое время, и вот наконец руки дошли и до этого ветряка. Сейчас я уже более трёх лет обеспечиваю себя электроэнергией от своей ветроэлектростанции, она у меня в качестве зарядного утройства для автомобильного аккумулятора.
Пои построении я изначально сделал большой трёхлопастной ветрогенератор, но эта конструкция была слишком большая, плохо работала на малом ветру и развивала большые обороты при сильном ветре.И когда она выходила на обороты домашние и соседи прятались по углам, опасаясь что всё разлетится и пришебёт кого нибуть. По уговорам моих родных мне пришлось демантировать этого монтсра и собирать менее массивный и пугающий агрегат.
Многолопостные ветрогенераторы по диаметру лопастей значительно меньше, да и тихоходнее, так-как и на большом ветре они не развивают больших оборотов, и я решил строить многолопостную конструкцию. Так-же к плюсам такой компановки можно отнести стабильную работу на малом ветру, что тоже немаловажно.
При сборке данной конструкции я все элементы делал так, чтобы они легко разбирались и собирались. Например лопасти накручиваются на трубки ротора и при желании быстро откручиваются. Это я делал для того чтобы быстро димонтировать и убирать ветряк когда уесжаю с дачи на продолжительное время.
Диаметр лопастей веряка у меня получился 1,6 метра, что почти в 2 раза меньше размаха лопастей предыдущего монстра. Ниже на фото уже готовый ветрогенератор. Как видно конструкция имеет 6 лопастей, но изначально я планировал большее количество лопастей, но оптимальным для данного ветряка оказолось шесть. Это видно по свободным трубкам на роторе для крепления лопатей. Просто при рассчёте я думал, что ему будет недостаточно для вращения генератора 6 лопастей, поэтому изначально планировал сделать 12.
В качестве генератора я использовал низковольтовый мотор с возбуждением на постоянных магнитах. Такие моторы менее оборотистые в отличие от автогенераторов, которые начинают довать ток с 2000об/м. А эти генирируют ток уже при 400-500об/м.
Для справики привожу характеристики и размеры данного мотор-генератора.
Молель RIK 8- 6/2.5 OHO469186-83, 36V 0.3nM 1600min/
Габариты:143мм в длинну и диаметр 80мм.
Диаметр вала 12мм.
Так как этот мотор всё-таки оборотистый и только начинает давать ток на 300-400об/м, а многолопастная конструкция очень тихоходна и вращается со скоростью , то пришлось установить мультипликатор-редкутор с передаточным соотношением 1:12.
Редуктор позволил поднять обороты генератора и за один оборот лопастей генератор делает 12 оборотов. Таким образом уже при 60об/м лопастей генератор даёт хороший ток, и при достаточном ветре виходит на свою максимальную мощность. Но редуктор создаёт значительную нагрузку при вращении нагруженого генератора, что и привело к увеличению габаритов всего ветрогенератора.
К слову сказать если использовать автогенератор, то и мультипликатор надо использовать с передаточным соотношением 1:25 или больше, что увеличит веск ветроустановки ещё больше, чтобы более большие лопасти смогли крутить под нагрузкой всё это хозяйство.
Лопасти я изготовил из алюминиевого листа толщиной 2мм. Размеры лопастей в длинну 60см, а ширина 12см. Лопасти были прокатаны со смешением для придания им вогнутой формы, на подобие как у трубы. Прокат был выполнен с смешением относительно центра осевой линии на 10 градусов. К лопастям для крепления были вкляны втулки с резьбой для наручиваия на ротор, балансировка происходит путём накручивания каждой лопасти ближе или дальше от центра ротора. Лопасти фиксируются затягиванием контрогает.
Поворотная ось выполнена на подшипниках. Ветроголовка смещена от центра поворотной оси, чтобы поворачиваться от ветра при сильном давлении на лопасти.Хвост ветроколеса установлен шарнирно и подпружинен. Благодаря этому, и смещенной оси ветроколеса, установка автоматически уходит из под ветра при увеличении его скорости выше расчетной. Силу пружины можно регулировать.
Мачта для ветроустановки применяется телескопическая, изготовленная из водопроводных труб близких по размеру диаметров. Самая тонкая труба не менее 40 мм внутреннего диаметра.
Управление работой осуществляется блоком управления, который должен быть всегда подключен к ветроустановке, чтобы избежать работы ветроколеса "в разнос".
Блок управления выполняет три задачи:
1 - стабилизирует напряжение зарядки аккумулятора и предотвращает превышение тока зарядки сверх допустимых значений;
2 - стабилизирует нагрузку ветроустановки, при полностью заряженном аккумуляторе и отсутствия внешних потребителей энергии, путем подключения балластной нагрузки, вследствие чего ветроустановка не уходит в разнос без нагрузки;
3 - выполняет функцию электротормоза.
Постараюсь пояснить работу устройства управления (схема принципиальная прилагается). Состоит из двух модулей. Модуль на ОУ2 импульсный стабилизатор напряжения с ограничителем по току настроенном на максимальный ток равный 10 процентам емкости аккумулятора.
Напряжение на выходе стабилизатора = 14.2 В. Модуль на ОУ1 - импульсный коммутатор нагрузки. Он вступает в работу при появлении напряжения на входе порядка 18v. Вырасти, оно может до этого значения, если потребители и заряд аккумулятора не выбирают производимую в данный момент мощность.
Тогда коммутатор подключает в ключевом импульсном режиме резистор нагрузки, который выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить отбор максимальной мощности от генератора. При необходимости затормозить вращение ветроколеса, плавно переменным резистором снижаем напряжение на выводе 4 ОУ1, открываем полевой транзистор Т4 и подключенной нагрузкой его останавливаем.
Описываемая ветроустановка соответствует параметрам приведенным в таблице.
Параметры ветроустановки 1.6м
Вывод :
Для обеспечения себя электроэнергинй на даче илидаже для частного дома не обезательно тратить большие деньги на зоводские ветроустановки, всё можно изготовить из ненужного материала, еоторый обычно имеетря у каждого на участке. Паремеры и размеры моего ветряка не критичны и могут легко изменяться или заменяться.
Самое главное понять принципы работы ветрогенератора. А остольное делается из того что есть, а значит и по цене практически ничего не соит. В качестве генератора можно использовать практически любые двигатели, но двигатели на постоянных магнитах подходят лучше, так как уже имеют встроеные магниты.
Так-же можно использовать и автогенераторы, но правда передаточное соотношение редуктора в этом случае должно быть гораздо больше, лучше 1:30, к слову сказать и для моего ветряка надо-бы редуктор с большим передаточным числом, но это в будущем.
Так-же всвизи с доступностью редкоземельных неодим магнитов появилось возможность самостоятельного изготовления генератора полностью с нуля. Такой вареант значительно эффективнее чем одаптация моторов, так как таким генераторам на постоянных магнитах не требуются редукторы. Обычно они собираются на автомобильных ступицах. Правда единственный минус это всё-таки цена магнитов.
А так главное желание, и обеспечение себя независимым источником электроэнергии не состовляет ничего трудного.
