Вітрогенератор своїми руками
Роторний вітрогенератор своїми руками
У вітрогенераторах промислового виробництва зазвичай використовують гвинтові пропелерні двигуни. На відміну від роторних, вони мають вагому перевагу – вищий ККД. Але гвинтові двигуни значно складніше виготовити, тому якщо ви хочете зробитивітрогенератор своїми руками, а просто -саморобний вітрогенератор, рекомендують застосовувати саме роторні двигуни.
Вільна енергія своїми руками,Енергія вітру, вітрогенератор своїми руками,роторний вітрогенератор,саморобний вітрогенератор, вітряк своїми руками
Мал. 1. Схема роторної вітроелектроустановки:1 - лопаті, 2 - хрестовина, 3 -вал, 4 -підшипники з корпусами, 5 - сполучна муфта, 6 - силова стійка (швеллер № 20), 7 - коробка передач, 8 - генератор, 9 - розтяжки (4 шт.), 10 - сходи.
Важлива деталь: ротор необхідно підняти досить високо – на 3-4 метри над рівнем землі. Тоді ротор опиниться в зоні вільного вітру, а зона завихрень від обтічних вітром будівель залишиться нижче за нього. ВЕУ, високо піднята над землею, до того ж виконуватиме функцію блискавковідведення, а це для сільської місцевості важливо.
Мал. 2. Кріплення лопатей ротора на хрестовині: 1 - лопаті, 2 - хрестовина, 3 - вал, 4 - болти кріплення (М12-М14).
У конструкції, запропонованій В. Самойловим, ротор має 4 лопаті, що забезпечує йому рівномірніше обертання. Ротор як вітрило корабля - найважливіша частина вітряка. Його форма та розміри лопатей відіграють особливу роль – від них залежить потужність, а також швидкість обертання валу вітрового двигуна. Чим більше буде загальна поверхня лопатей, які утворюютьометану поверхню, тим меншим буде число оборотів ротора.
Мал. 3. Двоярусне роторне колесо:1 - підшипник, 2 - корпус підшипника, 3 - додаткове кріплення валу чотирма розтяжками, 4 - вал.
Ротор обертається завдяки аеродинамічній несиметричності. Потік вітру, що набігає поперек осі ротора, зісковзує з округлого боку лопаті і потім потрапляє на протилежну кишеню. Різниця тисків на округлу і увігнуту поверхні створює тягу, яка, розкручуючи ротор, наводить його на рух. Такий ротор має великий момент, що крутить. Потужність ротора діаметром 1 м відповідає пропелеру з трьома лопатями діаметром 2,5 м.
При різких коливаннях вітру роторні вітродвигуни забезпечують стабільнішу роботу, ніж гвинтові. До того ж, ротори мають тихий хід, працюють за будь-якого напрямку вітру, але при цьому можуть розвивати лише від 200 до 500 об/хв. При сильних поривах вітру роторні вітроколеса в рознесення не йдуть. Підвищення кількості обертів асинхронного генератора не дає зростання напруги на виході. Тому ми не розглядаємо автоматичну зміну кута лопатей ротора за різних швидкостей вітру.
Існують різні види роторних вітрогенераторів на вертикальному валу. Ось деякі з них: 1. Чотирьохлопате роторне вітряне колесо тихохідне, має ККД до 15%. 2. Двоярусне роторне колесо трохи простіше, і має більш високе ККД (до 19%), а також розвиває більше порівняно з чотирилопатевим число оборотів. Але щоб зберегти міцність і жорсткість установки, доцільно збільшувати діаметр валу. 3. Ротор Савоніуса розвиває меншу кількість обертів у порівнянні з дволопатевим. Коефіцієнт застосування вітрової енергії не вище 12%. В основному використовується для приводупоршневих насосів. 4. Карусельне вітряне колесо – найпростіша конструкція. Колесо розвиває малі обороти, а також, маючи низьку питому потужність, має ККД - до 10%
Нижче розглянемосаморобний вітрогенератор, розроблений на основі чотирилопатевого вітроколеса.
Лопаті ротора можна зробити із залізної бочки на 100, 200 або 500 літрів. Бочку потрібно розрізати шліфувальною машиною, а ось різати зварюванням у цьому випадку неприпустимо, т.к. метал покоробиться від високої температури. Посилити борти вирізаної лопаті можна, приваривши до них лозини арматури або катанки діаметром від 6 до 8 мм.
Лопаті першого ротора потрібно прикріпити до 2 хрестовин 2 болтами М12 ... М14. Верхня хрестовина вирізається і листа сталі завтовшки 6...8 мм. Між бортами лопатей та валом ротора необхідний зазор 150 мм. Нижня хрестовина має бути міцнішою, адже на неї припадає загальна вага лопатей. Щоб її виготовити, потрібно взяти швелер довжиною не менше 1 м (що залежатиме від застосовуваної бочки), і з висотою стінки 50-60 мм
У ВЕУ, що розглядається, рама з куточків для закріплення генератора приварена до стійки, виготовленої зі швелера. Нижній кінець стійки з'єднаний із косинцем, забитим у землю. Вал 3 ротора доцільніше зробити з двох частин, тоді зручніше розточувати його кінці під підшипники. Підшипники в корпусах (буксах), що відповідають за розмірами валу, закріплюються на стінці швелера болтами. Частини валу ротора зварюють між собою або з'єднують на шпонці. Діаметр валу складає 35-50 мм.
До однієї з полиць швелера ВЕУ, що розглядається, приварені шматки труб довжиною 500 мм м діаметром 20 мм, що виконують роль сходів. Стійка занурена в землю не менше, ніж на 1200 мм у глибину, а також для запобігання хитаванню та додаткової стійкостізакріплена чотирма розтяжками. Для захисту від іржі вітрової енергоустановки можна пофарбувати алюмінієвою пудрою, замішаною на основі оліфи.
Виготовляючи своїми руками вітрогенератор для будинку, найпростіше використовувати електросистему автомобіля або трактора. Виходячи з її потужності визначаються експлуатаційні можливості ВЕУ. Тому необхідно застосовувати електровузли таких потужних автомашин, як автобус або трактор. Важливо пам'ятати, що використовувати такі вузли необхідно комплектно: акумулятор, реле-генератор, генератор. Наприклад, для генератора Г 250-Г 1 цілком підійдуть реле-регулятор РР 362 а також акумулятор 6 СТ 75.
Якщо вітряк укомплектований автогенератором на 24 В, краще використовувати марку Г-228 з потужністю 1000 Вт. Подібні генератори мають надійніше реле напруги, особливо в порівнянні з інтегральними регуляторами напруги марки Я-120. Разом з тим, постійна напруга 12, що отримується з автогенератора, не дуже зручно для освітлення, т.к. необхідно враховувати специфіку цоколів автолампи та патронів. Хоча лампочки на 12 В бувають і із звичайним цоколем Ц-27, їх важко знайти у продажу.
Щоб перейти від постійного струму до змінного, потрібно зробити перетворювач напруги. При необхідності змінний струм без проблем можна перетворювати на постійний, використовуючи мостовий випрямляч.