Виготовити вітрогенератор, взявши за основу вентилятор, здавалося б, чого простіше? Однак на шляху такого технічного перевтілення встануть кілька перешкод. Як їх подолати, для чого може бути застосована вітроелектростанція, виготовлена з вентилятора, і розповість ця стаття.
Зміст:
- Сфера застосування
- Відмінності
- Особливості конструкції електродвигунів та генераторів
- Особливості геометрії лопатей
- Швидкість обертання
- Приклади виготовлення
- З дитячого іграшкового вентилятора на батарейках
- З вентилятора охолодження процесора (кулера)
- З вентилятора охолодження радіатора двигуна автомобіля
до змісту ?
Сфера застосування
Виготовити вітрогенератор, взявши за основу вентилятор, здавалося б, чого простіше? Однак на шляху такого технічного перевтілення встануть кілька перешкод. Як їх подолати, для чого може бути застосована вітроелектростанція, виготовлена з вентилятора, і розповість ця стаття.
Відразу варто обмовитися, розраховувати, що плодом праці стане агрегат, яким можна заряджати промислові акумулятори або опалювати будівлі не варто. Зарядка мобільного телефону, або робота невеликого освітлювача на світлодіодах — приблизно такі завдання зможе вирішувати вітрогенератор, який з’явився, якщо можна так висловитися, продуктом глибокої переробки вентилятора.
Чому ж зовні такі схожі пристрої для перетворення один в одного вимагають зусиль? Цьому є технічні пояснення, які не зайвим буде розглянути.
до змісту ?
Відмінності
до змісту ?
Особливості конструкції електродвигунів та генераторів
Рух електронів, електричний струм, що відбувається в провіднику під впливом мінливого зовнішнього магнітного поля. Аналогічно влаштовані і електричні двигуни, тільки в зворотній послідовності — на рухомі заряджені частинки у магнітному полі діє сила, яка і змушує провідник змінювати своє положення в просторі, тобто приводить до руху ротора.
Як у генераторах, так і в двигунах це саме магнітне поле створюється в статорі, або в роторі, залежно від моделі, постійними магнітами або електромагнітами (обмотками збудження). Якщо мотор притягує залізні предмети — він на постійних магнітах. Цей варіант з точки зору використання його в якості генератора оптимальний, так як не вимагає ніякої модернізації.
«Застосування для отримання електроенергії двигуна з обмотками збудження виявиться складніше, адже доведеться забезпечити живлення цих обмоток. А це помітно ускладнить конструкцію».
Так насправді працює автомобільний генератор. На ротор через «таблетку», щітки і контактні кільця подається 12В. Разом з ротором обертається створене ним магнітне поле. Воно-то і створює електричний струм в обмотці статора (звичайно ж, виробляється струму більше ніж витрачається, інакше навіщо потрібен генератор).
Коли АКБ повністю заряджена, а потужні споживачі вимкнені, струм на ротор майже не подається і генератор обертається вхолосту. А використовуючи автогенератор як вітроелектростанції, цей струм доведеться подавати і контролювати його параметри.
Іноді пропонують для такого випадку видаляти обмотки з ротора і замість дроту вклеювати ниодимовые постійні магніти (в цьому випадку струм не потрібен), але це тема для окремої статті.
до змісту ?
Особливості геометрії лопатей
Так як конструкція вентилятора відповідає меті — штовхати масу повітря, а лопаті вітрогенератора, навпаки, приводяться в рух течіями повітряних мас, то і геометрія буде незначно відрізнятися. Кут атаки кінчиків лопатей обох типів мало розрізняється.
Чим ближче переміщатися до центру — спостерігаються відмінності.
Гвинт вітроелектростанції:
Ділянку лопаті біля центру практично не бере участь у виробленні енергії, так як рухається у багато разів повільніше, ніж вся лопать, тому його роблять з кутом атаки рівним нулю, щоб повітряні маси могли спокійно проходити, не створюючи заторів у вигляді завихрень. У нерухомого вентилятора потреби в зміні кута атаки лопаті немає.
Так як в цілому геометрія схожа, то пропелер вентилятора буде працювати і як вітрогенератор.
до змісту ?
Швидкість обертання
Навряд чи хоча б один вентилятор під впливом вітру видасть такі ж звороти, як будучи включеним в мережу. Тому не варто сподіватися, що вітрогенератор потужністю 100 Ват, зроблений з вентилятора 12в, таке ж напруга видасть і забезпечить роботу споживачів в 100 Ватт.
до змісту ?
Приклади виготовлення
до змісту ?
З дитячого іграшкового вентилятора на батарейках
Такий вітрогенератор виготовити простіше простого. В іграшці використовується електромотор частіше всього на 1,5 або 4,5 вольта з незалежним збудженням від постійних магнітів. Є готовий гвинт. Необхідно дістати батареї, контакти + та ? приєднати проводи, помістити вентилятор в потік повітря, включити, і можна заміряти на контактах характеристики виробленого струму.
Щоб такий вітрогенератор працював краще, лопат гвинта не завадить додати потужності, наприклад, накладками, вирізаними з пластикової труби у формі пелюсток. Ну і доведеться забезпечити агрегат деякими іншими обов’язковими для электроветряка елементами.
Вентилятор доведеться захистити від опадів спеціальним кожухом і закріпити на рухомій рамі. Рухоме кріплення рами до щоглі, має включати в себе контактно-щітковий механізм (без нього струм вниз не передаси). Протилежний кінець рами забезпечують стабілізатором, його завдання — розгортати вітрогенератор назустріч повітряним потокам.
Те, на що можна розраховувати, якщо двигун 4,5 В, це 2,5…3В максимум, не вистачає навіть для зарядки телефону (як правило 5В). Але харчування світлодіодів, якими, приміром, можна позначити межі в’їзних воріт, або висвітлити кордону садової доріжки, такий пристрій при достатньому вітрі цілком здатне забезпечити.
до змісту ?
З вентилятора охолодження процесора (кулера)
Цей вентилятор має найчастіше двигун 12в, як і в попередньому прикладі на постійних магнітах і перетворення його в вітрогенератор відбувається в такому ж порядку.
Відмінності полягають у тому, що:
- лопаті кулера спочатку нікуди не годяться — пропелер потрібен новий;
- вироблюваного струму при певній швидкості вітру цілком вистачає для зарядки андроїда або планшета 5в (використання контролера в цьому випадку не уникнути і як не можна краще підійде звичайне автомобільне зарядний пристрій).
до змісту ?
З вентилятора охолодження радіатора двигуна автомобіля
Варіант складніше, але якщо попередні варіанти спочатку розглядалися як іграшки, то від цієї конструкції може бути цілком відчутна віддача. Розглянутий вітрогенератор може служити, наприклад, для зарядки акумулятора 12в. Запасені в АКБ електроенергію, пропустивши через перетворювач 12/220, можна використовувати в якості домашньої мережі.
В конструкції застосовується двигун від вентилятора 24в. Лопаті вкорочують, залишаючи лише фрагменти, необхідні для кріплення нових — вирізаних з труби ПВХ (використовувати для цих цілей пляшки ПВХ не вийде — з-за малої жорсткості їх буде просто загинати вітром).
Вирізаються лопаті приблизно за таким шаблоном, як на фото.
Кількість лопатей може бути будь-яким, найчастіше використовуються варіанти 3, 4 або 6.
Компонується вітрогенератор за класичною схемою (Рис. 3). Напруга, ним виробляється при помірному 4…7 м/с, буде більше 12в, що дозволить заряджати АКБ. У електричну ланцюг повинен бути доданий діод, щоб у разі відсутності вітру електростанція не перетворилася на вентилятор на щоглі.
Не завадить і контролер зарядки АКБ, регулюючий зарядний струм і розмикає ланцюг після закінчення зарядки. Можна обійтися і без нього, але тоді доведеться постійно стежити за процесом зарядки і регулювати його вручну.
