Як зробити вітрогенератор - Наочний приклад того, як можна створити вітрогенератор власними
Пропелер для цього вітряка буде трилопатевим. Хоча дволопатевий пропелер простіше побудувати, такий пропелер має свої недоліки, наприклад, він не відразу стартує. Ще одним недоліком є той факт, що при зміні напрямку вітру дволопатевий пропелер сильно вібрує при повороті, а це погано і для самого пропелера, і для опори генератора. Я зробив свій пропелер з ялинових дощок розміром 1х4. Я постарався знайти три дошки без сучків, що мають хороші вертикальні волокна і мають приблизно однакову густину (це визначалося за вагою). Звичайно, можна використовувати й інші породи дерева, просто у мене знайшлася під рукою тільки ялина. Розмір дощок був підібраний так, щоб пропелер був досить легким, щоб швидко стартувати та не сильно навантажувати опори. На те щоб вирізати лопаті, пішло близько 2 годин. Безумовно, якби я витратив більше часу, пропелер вийшов би краще, розміри в основному визначалися інтуїтивно (моє креслення показано на малюнку 1). Однак якщо ви хочете зробити все за правилами, в мережі безліч інформації з аеродинаміки, вирізування по дереву і навіть виготовлення пропелерів.
Малюнок 1. Поперечний зріз лопаті.
Після перевірки лопатей на однаковий розмір я з'єднував їх болтами по двоє і перевіряв, чи добре збалансована конструкція, що виходить. Коли всі три лопаті стали однаковими, я пофарбував їх і приєднав до маточини, якою використовував стару 8-дюймову шестірню. Після цього я зміг насадити всю цю конструкцію на вісь і спробувати покрутити, визначивши ступінь збалансованості та підпиливши надто важкі частини (звичайно потім їх довелося знову пофарбувати). У сумі процес побудови та балансування пропелера зайняв близько 4 годин.
Слід зазначити, що трилопаті після балансування виявилися різної товщини, у деяких місцях вони відрізнялися на 1/8 дюйма. Щоб цього уникнути, рекомендується вибирати дерево кращих порід і приділяти початковому випилюванню більше уваги. Для випилювання я користувався переважно електрорубанком. Варто також звернути увагу, що лопаті не закручені, тобто їх кут нахилу щодо осі завжди постійний. Для пропелера такого невеликого розміру це цілком нормально.
Як генератор для вітряка я використав асинхронний електродвигун у 2 л.с., який я вийняв зі старого тайванського фрезерного верстата. Я розібрав його на частини і зробив насічки в якорі, щоб можна було вставити 8 неодимових магнітів, щоб перетворити асинхронний електродвигун на низькошвидкісний генератор з постійними магнітами. Магніти мають прямокутну форму та вигнуті так, щоб підходити до якорів більшості двигунів потужністю від 0.5 л.с. і вище. Насічки мають таку глибину, щоб край вставленого в них магніту знаходився на одному рівні з поверхнею якоря. Магніти приклеюються епоксидним клеєм. Розташовуються вони парами по два магніти з однаковою полярністю.
Підключений генератор видає 12 приблизно на 160 об/хв. При іншому способі підключення генератор міг досягти максимального навантаження за 80 об/хв, проте це могло значно обмежити силу струму. Звичайно, результуючий змінний струм, а для зарядки акумулятора нам необхідний постійний, тому я використовував 40-амперний трансформатор.
Башта – це, можливо, найважливіша частина вітряка, і найчастіше саме нею нехтують. Для її розміщення я зрубав велику сосну, а в центрі пня, що залишився, зробив виїмку. Щогла зроблена з соснового держака. Я просвердлив основу, щоб вона могла обертатися в пні. На вершинубув насаджений шматок сталевої труби, щоб тримати і обертати вітряк. Під час складання щоглу підтримувала невелика соснова тринога. Ще одна тринога більшого розміру була використана для підйому. Вежа підтримувалась чотирма дротяними розтяжками діаметром 1/8" з авіаційного кабелю з талрепами для регулювання.
Ходова частина та хвіст вітряка
Вітряк справді було дуже легко зробити. Я почав зі шматків стали товщиною 3/8", до яких можна було прикрутити генератор. Для цього я зварив трубу, яка підходила за розміром до труби на кінці щогли, - на ній вітряк буде обертатися. У цій машині немає струмознімачів, я просто використав достатня кількість кабелю, щоб вона могла зробити кілька обертів перш ніж зупинитися. Лінія електропередачі генератора трохи довша, ніж кабель, щоб вітряк міг зупинитися, не вирвавши шнур живлення. Хвіст закріплений залізним трикутником в 4 ярдах від центру обертання. для найкращого закріплення хвоста. Я трохи зсунув хвіст і генератор щодо осі, це було зроблено виключно інтуїтивно, сподіваючись, що пориви вітру не закрутять його надто швидко.
Генератор добре запускається лише на високих швидкостях вітру. Цю проблему можна усунути, зробивши пропелер більшого розміру, ширше лопаті або навіть більше лопат. Зате після запуску генератора лопаті досить добре закрутилися навіть на дуже низькій швидкості. Вітер у нашій місцевості поривчастий, напрямок часто змінюється, тому мені складно зв'язати отриману електрику зі швидкістю вітру. Найкращий результат, який мені вдалося заміряти – 25 А за високої швидкості вітру, хоча зазвичай на моїх 12-вольтових батареях можна отримати 5-15 А за низької швидкості. Можливо, має сенс побудувати регулятор із узгоджуючимтрансформатором або лінійним підсилювачем потоку, який краще впорається з навантаженням на генератор і забезпечить значно більшу силу струму.
Перевірка у дії
Через 8 тижнів бездоганної роботи вітряк зламався. По радіо передали штормове попередження. Я переконався, що кабель, як і раніше, цілий, і постарався зробити так, щоб він залишався цілим і далі. Через деякий час я почув дивний звук. Вітряк все ще крутився і навіть видавав 20 А, але було очевидно, що щось трапилося. Виявилося, що одна з лопатей відвалилася.
Я знайшов уламки лопаті, схоже, вона спочатку була надтріснута. Враховуючи, що решта двох лопат залишилися цілими, конструкція сама по собі була гарною. Цей факт підтвердився тим, що вітряк пропрацював із двома лопатями досить довгий час за дуже сильного поривчастого вітру.
Замість того, щоб лагодити цей пропелер, я зробив новий. Він був більшим, для нього використовувалося більш міцне дерево, крім того, я злегка закрутив лопаті. Висота щогли залишилася незмінною. Новий пропелер стартував набагато легше і працював набагато тихіше.
Окрім іншого ця поломка довела, що вибрав правильну конструкцію вежі. Вона легко опускається та піднімається за потреби. Спуск старого пропелера, виготовлення нового та монтування його на щоглі зайняло лише 4 години. В результаті при нормальній швидкості вітру вітряк виробляє від 100 до 200 Вт.