Домашньому майстрові важлива ідея, основний принцип механізму або пристрою. Деталі він додумає сам, виходячи зі свого розуміння ефективності конструкції, наявності необхідних матеріалів та вузлів.
Зміст:
- Вибір конструкції. Основні вузли та механізми
- Загальна схема вітрогенератора
- Лопаті вітряного колеса
- Генеруюче пристрій
- Установка генератора на рамі
- Поворотний вузол і струмознімач
- Захист від сильного вітру
- Електрична схема
- Щогла вітряка
Вітрогенератори для приватного будинку, при всіх своїх перевагах, в умовах Росії поки екзотична і дорога техніка. Ціна пристрою заводського виконання потужністю 750 ватт починається від 50 тис. руб. за покупку вітрогенератора на 1500 ватт з вас візьмуть понад 100 тис. руб. Майстри, які виготовили своїми руками не один домашній механізм, не могли пройти повз можливості сконструювати саморобний вітрогенератор. Їх досвід, знання і поради використані в описі, пропонованого для самостійного виконання вітряка.
Головна відмінність вітрогенератора від інших систем генерації в тому, що він постійно виробляє енергію при русі повітря зі швидкістю починаючи від 2 м/с. Континентальні кліматичні умови Росії, обумовлюють стабільне наявність такого вітру практично на всій території.
Вітрогенератори, більшою чи меншою мірою, забезпечують незалежність від мереж електропостачання. Цю незалежність дає блок акумуляторів. Саморобні вітрогенератори нескладні у виготовленні своїми руками, мають невеликі розміри і зручні для встановлення.
до змісту ?
Вибір конструкції. Основні вузли та механізми
Руками майстрів зроблено багато механізмів, що використовують енергію вітру. Саморобні вітрогенератори діляться на групи. Це горизонтальні і вертикальні вітрогенератори. Відрізняються пристрою напрямком осі вітряного колеса. У вертикальних коліс лопаті половину обороту колеса працюють проти потоку вітру.
Горизонтальні вітрогенератори, втрачають обороти обертання з-за зміни напряму вітру. Як правило, домашні майстри беруть за основу вітроколесо з горизонтальною віссю обертання. Важливо врахувати, що у всій історії технічних рішень людини, важко знайти застосування вітряків з вертикальною віссю, а горизонтальні вітряні млини махають крилами своїми століттями.
до змісту ?
Загальна схема вітрогенератора
Таблиця 1. Технічні характеристики
Діаметр вітроколеса (мм)
2000
Кількість лопатей
6
Генератор
Веломотор 24V, 250А
Потужність установки (ват)
Швидкість вітру 4 м/с
Швидкість вітру 8 м/с
Більше 8 м/с
30
240
Обмежується контролером
Ємність акумуляторної батареї
100 А/ч
до змісту ?
Лопаті вітряного колеса
Заготовки роблять своїми руками з полівінілу хлориду (ПВХ). Пластмасові лопаті нетрудомісткі в обробці, нечутливі до вологому середовищі. В якості заготовки застосовується напірна труба SDR PN 6,3 (діаметр 160 мм, товщина стінки 4 мм, довжина 1000 мм).
Розрахунок форми лопаті досить складний. Використовуємо шаблон (малюнок 2, розміри в мм), вже розрахований фахівцями. Шаблон вирізається з щільного паперового листа, прикладається до труби і вимальовується контур. Заготовки вирізаються своїми руками звичайною пилкою або електролобзиком.
Ви отримаєте 6 заготовок лопатей. Для підвищення ефективності роботи вітроколеса, зменшення рівня гучності треба сточити всі кути і зашліфувати поверхні виробів. Обробку доцільно вести відразу всіх заготовок, затиснувши їх струбцинами або болтом через робочий отвір поза контуру заготовки.
Лопаті кріпляться до корпусу веломотора через муфту із сталі (товщина 10 мм, діаметр 200 мм). До муфті зварюванням кріпляться шість сталевих смуг з шириною 12 мм і завдовжки 300 мм з отворами для кріплення лопатей.
У зборі вітроколесо ретельно балансується. Не допускається самовільне обертання. Урівноваження проводиться сточуванням своїми руками матеріалу напилком з кінця вироби. Вітроколесо наводяться в одну площину обертання шляхом згинання сталевих смуг кріплення.
до змісту ?
Генеруюче пристрій
В якості генератора використовується електричний мотор для велосипеда з параметрами 24 250 Вт. Подібний виріб вартістю від 5 до 15 тис. крб. можна без праці замовити через мережу Internet.
Таблиця 2. Технічні характеристики веломотора потужністю 250 Вт
Виробник
Golden Motor(Китай)
Номінальна напруга живлення
24
Максимальна потужність
250 Вт
Номінальні оберти
200 про/с
Крутний момент
20 Нм
ККД
81%
Тип живлення статора
безколекторний
Муфта з’єднується з корпусом двигуна болтами, через отвори під кріплення спиць. Цілком можливо, підібрати генератор за більш адекватною ціною, як приклад, електродвигун з порушенням на постійних магнітах від стрічкового накопичувача електронної обчислювальної машини. Параметри пристрою 300 Вт, 36 В, 1600 об/хв.
Генератори з необхідними характеристиками можна виготовити своїми руками з автомобільного пристрою аналогічного призначення. Статор не піддається змінам, ротор оснащується неодимовими магнітами. Відгуки майстрів про таких бувальцях генератора позитивні.
до змісту ?
Установка генератора на рамі
Веломотор, при використанні за призначенням, працює при значних навантаженнях. Параметри розрахункової міцності мотора задовольняють умовам використання виробу, як генератора вітряка саморобки. Вал генератора через різьбове з’єднання кріпиться до станини, виготовленого своїми руками з алюмінієвого сплаву товщиною 10 мм Станина з’єднується болтами з рамою.
Габарити станини, розміщення отворів визначаються габаритами обраного генератора. Для виготовлення рами підбирається відрізок швелера з товщиною в перерізі 6-10 мм. Конструкційні розміри рами залежать від габаритів вузла повороту.
до змісту ?
Поворотний вузол і струмознімач
Поворот вітрогенератора на вітер, його кріплення на щоглі, передачу електроенергії до блоку управління забезпечує вузол повороту.
З малюнка та фото легко зрозуміти конструкцію поворотного вузла і зробити механізм своїми руками, матеріал для заготовок сталеві труби. Підшипники краще застосувати роликові, як більш стійкі до осьовим навантаженням.
Не більш складна конструкція струмознімачів.
Контактний вузол виготовляється з мідного дроту квадратного перерізу зі стороною 10 мм. До них припаюється ізольований мідний дріт перерізом не менше 4 мм.
до змісту ?
Захист від сильного вітру
Швидкість повітряного потоку, при якій саморобні вітрогенератори працюють в номінальному режимі, становить 8 м/с. При більшому вітрі потрібен захист від руйнування виробу. Надійним пристроєм захисту є механізм бічній лопатки, виготовлений своїми руками.
При номінальній для таких виробів, як саморобні вітрогенератори, швидкості потоку 8 м/с, тиск на бічну лопатку нижче зусилля розтягування пружини захисту. Вітрогенератор працює і направляється по потоку хвостовим оперенням. При збільшенні тиску потоку на вітроколесо, спрацьовує пружина лопатки. Вітроколесо повертається, скорочуючи вироблювану потужність. Високі швидкості потоку, через тиск на бічну лопатку, цілком розгортають вітроколесо, встановлюючи його паралельно напрямку потоку, генерація енергії припиняється.
до змісту ?
Електрична схема
Електрична схема збирається з наступних складових:
• генератора (веломотора);
• блоку управління;
• акумуляторної батареї;
• силових і комутаційних проводів.
Наведена принципова схема доопрацьовується з урахуванням того, що блок управління повинен забезпечити:
• зарядку акумулятора, обмеживши допустимими значеннями струм зарядки;
• підключення до генерирующему улаштування баластного навантаження при закінченні зарядки акумуляторної батареї, виключаючи перехід колеса рознос;
• режим электроторможения, зупиняючи вітрогенератор.
до змісту ?
Щогла вітряка
Щоглою під ветрогенратор можуть служити металеві труби діаметром 100 мм і вище. Мінімальна висота щогли 6 метрів на відкритій місцевості. Якщо немає відкритої площадки, висота щогли збільшується на 1 м проти висоти перешкод, що входять в радіус 30 м від основи вежі.
Вага вітряка в зборі з щоглою досить значний, що потребує використання противаги, який полегшить процес установки і спуску щогли, ремонтні роботи. Чим більше висота виготовленого своїми руками щогли, тим більшого впливу потоку вітру піддаються вузли вашої саморобки. Відгуки майстрів рекомендують встановлювати розтяжки кожні 5,5 м висоти щогли. Саморобні розтяжки кріпляться на землі анкерами по радіусу, що становить мінімум 50% висоти щогли.
На фото зображений готовий саморобний вітрогенератор. Обертові вітроколесо, генератор, сформований ним електричне напруга і зміна погодних умов роблять саморобки небезпечними механізмами. Будьте вкрай обережними при експлуатації та ремонтних роботах на виготовленому своїми руками виробі. В обов’язковому порядку надійно заземліть щоглу.
