Самодельный Ветрогенератор — автономная электростанция, обычно небольшой мощности. Состоит из вращаемого ветром воздушного винта с лопастями (ветродвигателя) и соединённого с ним генератора, вырабатывающего электрический ток. Ветроэлектрические установки широко применяются в не электрифицированных местностях для питания радиоприёмников, радиоузлов, освещения небольших помещений и других нужд. Мощность ветроэлектрической установки рассчитывается таким образом, чтобы энергии вырабатываемой генератором при умеренном и даже слабом ветре, хватало не только на питание необходимых электроприборов, но и для зарядки аккумуляторов, обеспечивающих снабжение электроэнергией в безветренные дни. При наличии некоторых навыков в слесарном деле и необходимых материалов небольшая установка для освещения или питания радиоприёмника может быть построена своими силами. Одной из наиболее доступных и надежных в работе конструкций является установка ВИМ Д-1,2 мощностью до 100 вт.
(рис. 1), пригодная для районов со среднегодовой скоростью ветра не ниже 5 м/сек (узнаётся на
ближайшей метеорологической станции). Так как скорость ветра непрестанно меняется, для ветроэлектрической
установки наиболее пригодно автомобильное или тракторное электрооборудование, рассчитанное на двигатели с
переменными скоростями вращения. Для изготовления ВИМ Д-1,2 требуются генератор постоянного тока
(динамомашина), реле обратного тока или реле-регулятор напряжения, амперметр и аккумулятор.
Остальные части — самодельные, не считая электромонтажных и крепёжных деталей (провода, предохранители,
болты с гайками и шайбами и т. п.). Насаженный непосредственно на вал генератора двухлопастный пропеллер
диаметром 1,2 м развивает скорость в среднем 700 об/мин при скорости ветра 5—6 м/сек и до 1000 об/мин при
скорости 8 м/сек. Этих оборотов достаточно для вращения тихоходного генератора, например трёх щёточного
генератора типа ГБФ (от автомашины ЗИЛ-5), отдающего при ветре 8 м/сек мощность до 60— 80 вт. Генератор с
укреплённым на его валу пропеллером установлен на трубчатом основании, надетом в свою очередь на стойку.
С помощью хвоста-флюгера вся головка агрегата при изменении направления ветра поворачивается и
автоматически устанавливается в рабочее положение (против ветра). Для уменьшения трения при повороте
головки между основанием (в его верхней и нижней частях) и стойкой помещены латунные прокладки;
в нижнюю из них, укреплённую на стойке, снизу упирается боковой винт основания, препятствующий
соскакиванию головки агрегата со стойки.
Остановка ветродвигателя производится тормозом, состоящим из укрепленного на пропеллере барабана и
тормозной колодки, прижимаемой к барабану специальной тягой. В рабочем положении колодка оттянута от
барабана пружиной. Для остановки тяга опускается вниз и поворачивается, чтобы шпилька, проходящая
через продолговатое отверстие кронштейна, приваренного к основанию, не давала ей подниматься.
Установка монтируется на столбе высотой 6—7 м или на крыше здания (не ниже 2,5—3 м от конька).
Изготовление агрегата.
Наибольшую сложность представляет обработка лопастей пропеллера,
требующих соблюдения большой точности профиля и тщательной отделки.
Только при этих условиях установка развивает нужное число оборотов и отдаёт расчётную мощность.
Следует помнить, что правильно изготовленный пропеллер должен иметь винтовую форму (т. е. его
лопасти должны быть слегка скручены в противоположных направлениях) и отличаться большой прочностью.
С этой целью из четырёх хорошо просушенных сосновых; липовых, кленовых или ясеневых дощечек без
малейших дефектов (сучков, трещин, косо слоя, синевы и т. п.) склеивается свежим казеиновым клеем
(столярный клей боится сырости) доска размерами 30 X 120 X 1200 мм. Склеиваемые поверхности тщательно
выравниваются фуганком и шероховатятся крупной шкуркой; склеенная доска сильно сжимается
(струбцинками, столярными клиньями и т. п.) и просушивается при комнатной температуре в течение 2 суток;
сушка на солнце или с подогревом может вызвать коробление. При отсутствии покупного казеиновый можно
приготовить самим, размешав высушенный обезжиренный творог (из сепарированного молока) в нашатырном
спирте до густоты сметаны, после чего к нему необходимо добавить 10% жидкого стекла (силикатный
конторский клей), без которого полученный состав будет не влагостойким.
Пользоваться казеиновым клеем можно не позднее, чем через 30 минут после приготовления.
На склеенную доску (рис.1,А) переносятся контуры пропеллера, по которым лобзиком или тонкой пилкой вырезается заготовка. Дальнейшая обработка ведется на контрольной доске (рис. 2) с помощью пяти разъемных шаблонов из трех миллиметровой фанеры. Шаблоны с большой точностью вырезаются по рисунку 3;
на каждом шаблоне должны быть нанесены осевые линии, точка пересечения которых является центром профиля лопасти; по линиям от носика и хвоста профиля каждый шаблон разрезается на 2 части, совмещаемые в дальнейшем при обработке лопасти с помощью направляющих планок.
Для крепления шаблонов на контрольной доске делаются пропилы с таким расчетом, чтобы горизонтальные оси всех шаблонов находились точно на одном уровне. Посередине контрольной доски для заготовки перпендикулярно укрепляется болт диаметром 16-20 мм; высота заготовки на болте регулируется двумя гайками.
Далее на контрольной доске устанавливается нижняя часть первого шаблона, торец ее выреза смазывается краской, заготовка надевается на болт и прижимается к шаблону. По отпечатку краски на заготовке делается стамеской или напильником небольшая выемка. Операция повторяется до тех пор, пока выемка заготовки полностью не совместится с вырезом шаблона. После этого высота заготовки фиксируется нижней гайкой и делаются выемки по нижним частям остальных шаблонов. Таким же способом обрабатываются верхняя сторона заготовки (рис. 4), но контроль выемок ведется с помощью верхних частей шаблонов до тех пор, пока они полностью не сомкнутся с нижними по линиям разъемов. Заготовка в это время должна быть закреплена на болте верхней гайкой. После аналогичной подготовки второй лопасти образовавшиеся на заготовке 10 выемок в виде поясков покрываются краской и просушиваются. Оставшиеся между поясками перемычки осторожно состругиваются до тех пор, пока не начнет сниматься краска на поясках.
Окончательная отделка заключается в тщательной зачистке шкуркой поверхности пропеллера, особенно передних закругленных и задних заостренных кромок лопастей. Шаблоны и контрольную доску следует сохранить, так как они могут понадобиться при ремонте установки.
Изготовленный пропеллер необходимо отбалансировать.
Для этого к нему привертывается двумя болтами диаметром 6-8 мм тормозной барабан (рис. 1, Б), а в центральное отверстие вставляется гладкий точеный стержень, концы которого помещаются на 2 гладкие металлические пластины или острые грани твердых досок, установленные строго горизонтально (по уровню). Балансировка достигается уравновешиванием лопастей, которые не должны перетягивать друг друга (с более тяжелой снимается шкуркой по всей поверхности тонкий слой древесины); производить балансировку следует при неподвижном воздухе (в закрытом помещении). Готовый пропеллер покрывается 2-3 слоями прочной водоупорной краски (с просушиванием отдельно каждого слоя) и повторно балансируется, причем на этот раз более легкая лопасть утяжеляется дополнительной окраской.
Грунтовать пропеллер не следует; лучшими красками являются эмали и нитролаки, хорошие водоупорные покрытия дает также клей БФ; масляные краски менее желательны, так как они снижают прочность древесины. При затруднении в изготовлении винтообразных лопастей их можно сделать прямыми с постоянным, равным 5% по всей длине лопасти, углом поворота по отношению к плоскости пропеллера. Для обработки прямых лопастей потребуются только два крайних шаблона, однако ветродвигатель в этом случае заметно проиграет в мощности. Остальные детали агрегата изготавливаются по чертежам (рис. 1)
из кусков труб и мягкой листовой стали (железа); прочие материалы указаны в чертежах. Пружину тормоза удобнее всего свить на токарном станке; можно также использовать кусок какой-либо готовой (например, дверной) пружины подходящих размеров. Сборка агрегата производится по рис. 1 и не требует особых пояснений.
Следует заметить, что конструкция и приведенные на чертежах размеры являются ориентировочными: в зависимости от имеющихся материалов размеры основания, стойки и некоторых других деталей, возможно, придется изменить; уменьшения размеров при этом лучше избегать, учитывая, что установка должна иметь достаточный запас прочности. Гайка агрегата (особенно на пропеллере) необходимо предохранить от самовывинчивания специальными пружинящими шайбами, шплинтами или, в крайнем случае, закрашиванием. Изображенный на рисунках пропеллер рассчитан под современные отечественные генераторы, имеющие правое вращение (по часовой стрелке, если смотреть спереди, т. е. со стороны ветра). В случае применения генератора левого вращения (старого типа или иностранного производства) шаблоны при изготовлении лопастей устанавливаются на контрольной доске в противоположную сторону по сравнению с изображенными на рис. 2.
При отсутствии низкооборотного генератора конструкцию установки придется несколько усложнить, добавив зубчатую, клиноременную или цепную (типа велосипедной) передачу, повышающую число оборотов генератора до необходимой величины (обычно в 2-3 раза);
диаметр пропеллера в этом случае придется увеличить до 1,5-1,6 м, пересчитав пропорционально его остальные его остальные линейные размеры. В местностях с сильными морозами рекомендуется применение цепной передачи. Трущиеся поверхности агрегата и подшипники генератора смазываются техническим вазелином, солидолом или другой густой, но не твердеющей на морозе смазкой. Собранная головка надевается для проверки на стойку, временно закрепленную, например, в сильных тисках. Прокручиванием вручную пропеллера и головки проверяются легкость хода, действия тормоза и, главное, в одной ли плоскости вращаются лопасти, которые должны проходить точно на одинаковом расстоянии от стойки; при наличии заряженного аккумулятора для проверки следует на короткое время подать ток на генератор, который должен начать работать как электродвигатель.
Монтаж электрооборудования.
Принципиальная электрическая схема и монтаж электрооборудования установки ВИМ Д-1,2
приведены на рис. 5 и 6.
Примерное расположение монтажа на щитке показано на рис. 8. После генератора важнейшей частью схемы является так называемый «буферный» аккумулятор, выравнивающий колебания напряжения при порывах ветра и запасающий энергию на безветренные дни; для установки пригодна аккумуляторная батарея любого типа емкостью 60-100 а-ч (ампер-часов) с таким же номинальным напряжением, что и у генератора. Чтобы при недостаточных оборотах или остановке ветродвигателя генератор не начал работать как электродвигатель и не разрядил аккумулятор, применяется реле обратного тока (или реле-регулятор напряжения), автоматически включающее аккумулятор на зарядку только при достижении генератором необходимого напряжения; комплектным к генератору ГБФ
является простейшее реле обратного тока типа ЦБ (рис. 7),
срабатывающее при напряжении 7,2-7,4 в. Контроль зарядки и разрядки аккумуляторов ведется по показаниям амперметра. Для наблюдения за работой генератора в схеме имеется сигнальная лампочка (обычно с целью экономии электроэнергии берется минимальной мощности и на удвоенное напряжение генератора, если нет необходимости что-либо освещать ею); на случай запуска ветродвигателя от аккумулятора (при слабом ветре) имеется пусковая кнопка (стартер), замыкающая цепь вместо реле. Большинство приборов электрооборудования монтируется на распределительном щитке из мраморной, шиферной, пластмассовой или, в крайнем случае, окрашенной масляной краской деревянной доски толщиной 5-15 мм, в зависимости от материала. Соединения на щитке производятся изолированным медным проводом диаметром не менее 2 мм.
Примерное расположение монтажа на щитке показано на рис. 8.
Подключение генератора производится свитым в шнур и пропущенным через стойку гибким (многожильным) проводом, не препятствующим головке агрегата свободно поворачиваться по ветру. Провод должен иметь сечение не менее 2,5-4 мм² и хорошую резиновую изоляцию. Верхние концы шнура присоединяются к выводу (+) и дополнительным винтом к корпусу (-) генератора; с нижней стороны шнур оканчивается штепсельной вилкой, включаемой в розетку ведущей к щитку соединительной линии (для правильного включения и розетка, и вилка должны иметь обозначения полюсов). На случай грозы и для уменьшения помех от генератора при питании радиоприемника ветроэлектрическую установку необходимо оборудовать надежным заземлением. Для этого пригоден толстый медный провод без изоляции, который припаивается к стойке и соединенному с корпусом генератора (отрицательному) проводу линии. Предохранители должны быть рассчитаны на ток силой 15-20 а при 6-вольтовом и до 10 а при 12-вольтовом генераторе. Перегоревший предохранитель можно легко восстановить, запаяв в него медную проволоку диаметром 0,08-0,1 мм (примерно на 10 а). Чтобы облегчить пуск и вращение ветродвигателя при слабом ветре, рекомендуется в 2—3 раза снизить нажим угольных щёток на коллектор генератора, ослабив их пружинки. Для хранения и зарядки аккумуляторов недалеко от агрегата должно быть оборудовано специальное помещение (аккумуляторная) с вытяжной вентиляцией и стеллажами, окрашенными масляной краской. Электропроводка для освещения выполняется в соответствии с установленными правилами.Установка и налаживание ВИМ Д-1,2. Монтаж начинается с подготовки столба, к которому с помощью хомутов прикрепляется стойка, привертываются изоляторы и кронштейн с розеткой и привязываются 4 растяжки, скрученные из 5-миллиметровой стальной проволоки. Высота столба установки, расположенной на ровной открытой местности, должна быть не менее 6 м (не считая скрытого в земле основания); при наличии вблизи установки холмов, зданий или других препятствий, ослабляющих силу ветра, высота столба соответственно увеличивается. Для влезания на столб в него заколачиваются с двух сторон (через один) стальные костыли или врезаются и прочно прибиваются поперечные деревянные планки. Перед установкой все металлические части, в том числе и растяжки, должны быть окрашены.Монтаж агрегата производится обычно на земле до установки столба, однако, в зависимости от имеющихся вспомогательных средств, ВИМ Д-1,2 может быть поднят наверх и позднее; ветродвигатель во время подъёма должен быть заторможён. Подъём столба производится с помощью лебёдки или ворота при скорости ветра не более 5 м/сек, столб в это время необходимо удерживать растяжками, чтобы он не отклонялся в стороны. После подъёма растяжки закрепляются на расстоянии 4—5 м от столба якорями — глубоко зарытыми короткими брёвнами. Столб желательно также укрепить двумя пасынками — короткими столбами, связанными с основным двумя бандажами из нескольких оборотов 5-миллиметровой проволоки; каждый бандаж туго закручивается ломом. На крыше здания ВИМ Д-1,2 устанавливается на небольшой прочной мачте, укрепляемой растяжками и поперечными брусьями. Высоту мачты необходимо выбирать с таким расчётом, чтобы нижний конец лопасти агрегата был примерно на 2 м выше конька крыши. Во избежание проникновения в здание шума работающего ветродвигателя мачта должна быть изолирована от крыши и брусьев резиновой подушкой (например, из старых автомобильных камер) толщиной не менее 10 мм; растяжки мачты крепятся не на здании, а в земле, как и у столба.Первый запуск ветродвигателя — очень ответственный, требующий осторожности момент; генератор на это время отключается от щитка. При слабом (до 5 м/сек) ветре пропеллер сначала прокручивают вручную, ещё раз проверяя весь механизм, и устраняют замеченные недостатки. При умеренном (5—7 м/сек) ветре испытывается действие тормоза; на случай его неисправности к хвосту ветродвигателя временно подвязывается верёвка, за которую можно было бы вывести пропеллер из-под ветра и остановить двигатель. Если окажется, что пропеллер при вращении сотрясает агрегат, необходимо снова проверить его балансировку и вращение в одной плоскости. После опробования механической части, когда пропеллер притом же ветре (5—7 м!сек) разовьёт полные обороты, проверяют, даёт ли напряжение генератор: в момент его присоединения к щитку должна загореться сигнальная лампочка и с лёгким щелчком включиться реле. Аккумулятор можно включать на зарядку, только убедившись с помощью вольтметра, что генератор даёт нужное напряжение, а полярность зажимов на щитке соответствует обозначениям. Для включения аккумулятора его положительный вывод (+) соединяется с зажимом + на щитке, а отрицательный (—) с зажимом —. При несоответствии полюсов обозначениям на щитке необходимо проверить (например, вилкой на столбе), не перепутано ли где-нибудь соединение проводов. Следует также иметь в виду, что генераторы старых выпусков имеют обратную полярность — плюсом у них является корпус. В подобном случае генератор нужно переполюсовать, заставив его (после остановки ветродвигателя) непродолжительное время работать как электромотор от заряженного аккумулятора, присоединённого минусом к корпусу генератора.Необходимый для зарядки аккумуляторов режим устанавливается изменением положения третьей щётки генератора, регулировкой реле обратного тока (натяжением пружины) и т. п.Без тщательной проверки запускать ветроэлектрическую установку в эксплуатацию нельзя, так как при неисправности можно легко сжечь генератор и реле обратного тона и вывести из строя аккумулятор.Правила пользования и уход. При правильной эксплуатации и надлежащем уходе, установка может в течение длительного срока обеспечивать бесперебойное снабжение дешёвой электроэнергией. Для этого необходимо периодически производить её осмотр и профилактический ремонт: все крепления, особенно гайки на пропеллере и растяжки, следует первое время ежемесячно проверять, подтягивая ослабевшие; раз в 1—2 месяца надо отвёртывать крышки генератора и до половины наполнять подшипники смазкой; не реже 1 раза в год смазку требуется полностью заменять, промывая подшипники бензином или керосином. Одновременно со смазкой у генератора производятся проверка и по мере надобности шлифовка коллектора и притирка щёток мелкой шкуркой № 00; при больших неровностях коллектор протачивается на токарном станке, а щётки заменяются новыми. Вилку от генератора необходимо время от времени вынимать из розетки, давая возможность расправиться проводу, если он закрутился при поворотах головки. Щели в корпусе генератора следует защитить от проникновения влаги несколькими слоями хорошей изоляционной ленты. После сильных дождей весь агрегат необходимо тщательно протирать и смазывать. Обязательно также следить за состоянием оборудования, находящегося в помещении: не заменять предохранители суррогатами, регулярно удалять пыль и грязь с приборов, смазывать контакты аккумуляторов техническим вазелином и т. п. Наиболее тщательного ухода требует реле обратного тока, у которого надо систематически очищать бархатным надфилем или шкуркой № 00 контакты от нагара, проверять величину зазора и напряжение включения. Каждые 2—3 года установку, следует заново красить, а деревянные части раз в 4—5 лет менять. Для продления срока службы установки не следует давать ей работать без надобности, когда аккумуляторы полностью заряжены. При очень сильном ветре (свыше 15 м/сеи), приближении грозы или града ветродвигатель во избежание повреждений необходимо останавливать. Кратковременную остановку можно производить с земли, натягивая привязанную к тормозу верёвку, за которой необходимо непрестанно следить, чтобы она не закрутилась вокруг столба и не замкнула провода линии. При невысоком столбе удобнее пользоваться длинным багром или шестом с крюком на конце, позволяющим поворачивать тягу тормоза для длительной остановки ветродвигателя.Скорость ветра определяется специальным прибором — анемометром, а при его отсутствии — приблизительно, по действию, производимому ветром (см.):
Скорость ветра в м/сек.
Признаки ветра
1,5—2 Лёгкий Чуть шумят листья деревьев
4—5 Слабый Качаются тонкие ветки
6—7 Умеренный Гнутся тонкие ветки
8-9 Свежий Качаются вершины деревьев
10-12 Сильный Качаются тонкие стволы деревьев
13-15 Крепкий Гнутся толстые стволы,трудно идти
16—17 Очень крепкий Ломаются тонкие ветки, идти невозможно
18-20 Буря Ломаются толстые сучья деревьев
В зимнее время оледенение лопастей нарушает балансировку пропеллера и может вызвать аварию,
поэтому лёд с ветродвигателя следует счищать, посыпая лопасти солью. Скалывать с них лёд нельзя.
При появлении сотрясений или вибраций агрегата (за исключением моментов поворота головки по ветру) ветродвигатель должен быть немедленно остановлен до выяснения и устранения неисправности.
Очень важно следить за температурой генератора, реле и прочёго электрооборудования: в случае перегрева (когда не терпит рука), а тем более появления дыма или запаха гари надо немедленно остановить ветродвигатель и отключить аккумулятор. Причиной перегрева чаще всего является замыкание в соединительной линии, шнуре головки (протёрлась изоляция) или других (при неисправных предохранителях) местах. Перегрев генератора наблюдается также при пробое изоляции обмоток в результате перенапряжения, поэтому не допускается работа установки без буферного аккумулятора. Для отыскания неисправности удобно пользоваться вольтметром или переносной лампочкой с длинным шнуром, которая подключается к различным точкам схемы; генератор на это время отключается и нажимом стартера в цепь подаётся напряжение от аккумулятора. Перемотку сгоревшего генератора и другой ремонт электроприборов следует производить в условиях специализированной мастерской; более подробные сведения о ремонте и обслуживании электрооборудования можно найти в литературе по автоделу.
Уход за свинцовыми аккумуляторами в основном сводится к следующему.
Первую зарядку (формовку) аккумулятора желательно производить на специальной зарядной станции; от ветроэлектрической установки формовка производится только при установившемся хорошем ветре, способном обеспечить длительную непрерывную зарядку. Необходимо строго придерживаться режимов заряда и разряда, а также состава электролита, рекомендованных в паспорте на аккумулятор; это значительно увеличит срок его службы. С той же целью раз в 2—3 месяца рекомендуется, выбирая ветреные дни, разряжать аккумулятор за 5—6 часов через лампы и снова заряжать. Температура аккумулятора в любом случае не должна превышать 30°С. Разряд во избежание порчи («сульфатации») аккумулятора нельзя доводить до напряжения ниже 1,8 в на элемент. Два раза в месяц нужно проверять уровень электролита и замерять ареометром его плотность, по которой судят о степени заряда. Один раз в год аккумулятор промывается и наполняется свежим электролитом. Применять для аккумуляторов следует только дистиллированную воду и очищенную (аккумуляторную) серную кислоту; использование технической кислоты ведёт к потере аккумулятором ёмкости. Не следует также злоупотреблять стартером при запуске ветродвигателя — быстрые глубокие разряды для аккумулятора вредны. В помещении аккумуляторной должна поддерживаться температура не ниже 0°; при содержании аккумуляторов на морозе (в исключительных случаях) в них заливается более плотный зимний электролит. Неиспользуемые аккумуляторы должны храниться без электролита, промытыми и просушенными. Уход за щелочными аккумуляторами значительно проще, допускается их хранение в разряженном состоянии с электролитом.Чтобы избежать при работе с установкой несчастных случаев, следует строго придерживаться правил техники безопасности. Необходимо помнить, что концы пропеллера при вращении развивают очень большую скорость (свыше 200 км/час), и удар крыла может нанести тяжёлое увечье; подъём на столб разрешается только при несильном ветре и остановленном ветродвигателе; руки во время подъёма должны быть свободны от каких бы то ни было предметов; грузы втаскиваются на столб при помощи верёвки, заранее прикреплённой к поясу; находясь на столбе, необходимо привязывать себя монтёрским поясом или верёвкой, проверенной на пятикратный вес человека. Нельзя допускать к ветроэлектрической установке детей.Осторожность необходима также при обращении с аккумуляторами; серная кислота, особенно крепкая, вызывает разрушение предметов, одежды и пр., а при попадании на кожу может причинить тяжелые ожоги; работать с кислотой разрешается только в резиновых перчатках и резиновом или пластмассовом переднике; при составлении электролита следует лить кислоту в воду, но не наоборот, иначе может произойти разбрызгивание, чрезвычайно опасное для глаз; случайно попавшую на тело кислоту надо немедленно смыть водой с мылом и нейтрализовать её остатки раствором щёлочи (например, питьевой соды), которая всегда должна храниться наготове. В аккумуляторной запрещается зажигать огонь — может произойти взрыв выделяющихся при зарядке газов. У данной конструкции есть одно достоинство – это отсутствие редуктора. А теперь рассмотрим ее недостатки: 1.Деревянный пропеллер сложный в изготовлении и со временем нуждается в замене. Так как дерево, даже защищенное быстро разрушается на открытом пространстве. А высокие обороты повышают требования к балансировке. 2.Тихоходный щеточный генератор сложно достать, а щеточный механизм ненадежный в работе. 3.Очень маленькая мощность ветряка, которой хватит только для бесперебойной работы светодиодного освещения. Ни какую другую технику к нему подключить невозможно. В моем ветрогенераторе все вышеперечисленные недостатки отсутствуют. 1.Большой выбор материала, из которого возможно изготовить лопасти, даже если это будет фанера. Во первых требование к балансировке в этом ветрогенераторе в два раза ниже, так как в два раза ниже обороты ветряного колеса, то есть в два раза дольше проработают лопасти. Но если их придется менять, то сделать это будет не сложно. 2.В моей конструкции применяется автомобильный генератор, который просто достать, и он очень надежен в работе. 3.Обладает значительно большей мощностью – 800 Вт, конечно все бытовые приборы не включишь, но так как он прост в сборке,несложно сделать второй и т.д. #самоделки#ПолезнаяВещь
Студия Светлых Идей
САМОДЕЛЬНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Самодельный Ветрогенератор — автономная электростанция, обычно небольшой мощности.
Состоит из вращаемого ветром воздушного винта с лопастями (ветродвигателя) и соединённого
с ним генератора, вырабатывающего электрический ток. Ветроэлектрические установки широко
применяются в не электрифицированных местностях для питания радиоприёмников, радиоузлов,
освещения небольших помещений и других нужд.
Мощность ветроэлектрической установки рассчитывается
таким образом, чтобы энергии вырабатываемой генератором при умеренном и даже слабом ветре,
хватало не только на питание необходимых электроприборов, но и для зарядки аккумуляторов,
обеспечивающих снабжение электроэнергией в безветренные дни. При наличии некоторых навыков в
слесарном деле и необходимых материалов небольшая установка для освещения или питания
радиоприёмника может быть построена своими силами. Одной из наиболее доступных и надежных в работе
конструкций является установка ВИМ Д-1,2 мощностью до 100 вт.
ближайшей метеорологической станции). Так как скорость ветра непрестанно меняется, для ветроэлектрической
установки наиболее пригодно автомобильное или тракторное электрооборудование, рассчитанное на двигатели с
переменными скоростями вращения. Для изготовления ВИМ Д-1,2 требуются генератор постоянного тока
(динамомашина), реле обратного тока или реле-регулятор напряжения, амперметр и аккумулятор.
Остальные части — самодельные, не считая электромонтажных и крепёжных деталей (провода, предохранители,
болты с гайками и шайбами и т. п.). Насаженный непосредственно на вал генератора двухлопастный пропеллер
диаметром 1,2 м развивает скорость в среднем 700 об/мин при скорости ветра 5—6 м/сек и до 1000 об/мин при
скорости 8 м/сек. Этих оборотов достаточно для вращения тихоходного генератора, например трёх щёточного
генератора типа ГБФ (от автомашины ЗИЛ-5), отдающего при ветре 8 м/сек мощность до 60— 80 вт. Генератор с
укреплённым на его валу пропеллером установлен на трубчатом основании, надетом в свою очередь на стойку.
С помощью хвоста-флюгера вся головка агрегата при изменении направления ветра поворачивается и
автоматически устанавливается в рабочее положение (против ветра). Для уменьшения трения при повороте
головки между основанием (в его верхней и нижней частях) и стойкой помещены латунные прокладки;
в нижнюю из них, укреплённую на стойке, снизу упирается боковой винт основания, препятствующий
соскакиванию головки агрегата со стойки.
Остановка ветродвигателя производится тормозом, состоящим из укрепленного на пропеллере барабана и
тормозной колодки, прижимаемой к барабану специальной тягой. В рабочем положении колодка оттянута от
барабана пружиной. Для остановки тяга опускается вниз и поворачивается, чтобы шпилька, проходящая
через продолговатое отверстие кронштейна, приваренного к основанию, не давала ей подниматься.
Установка монтируется на столбе высотой 6—7 м или на крыше здания (не ниже 2,5—3 м от конька).
Изготовление агрегата.
Наибольшую сложность представляет обработка лопастей пропеллера,
требующих соблюдения большой точности профиля и тщательной отделки.
Только при этих условиях установка развивает нужное число оборотов и отдаёт расчётную мощность.
Следует помнить, что правильно изготовленный пропеллер должен иметь винтовую форму (т. е. его
лопасти должны быть слегка скручены в противоположных направлениях) и отличаться большой прочностью.
С этой целью из четырёх хорошо просушенных сосновых; липовых, кленовых или ясеневых дощечек без
малейших дефектов (сучков, трещин, косо слоя, синевы и т. п.) склеивается свежим казеиновым клеем
(столярный клей боится сырости) доска размерами 30 X 120 X 1200 мм. Склеиваемые поверхности тщательно
выравниваются фуганком и шероховатятся крупной шкуркой; склеенная доска сильно сжимается
(струбцинками, столярными клиньями и т. п.) и просушивается при комнатной температуре в течение 2 суток;
сушка на солнце или с подогревом может вызвать коробление. При отсутствии покупного казеиновый можно
приготовить самим, размешав высушенный обезжиренный творог (из сепарированного молока) в нашатырном
спирте до густоты сметаны, после чего к нему необходимо добавить 10% жидкого стекла (силикатный
конторский клей), без которого полученный состав будет не влагостойким.
Пользоваться казеиновым клеем можно не позднее, чем через 30 минут после приготовления.
вырезаются по рисунку 3;
на каждом шаблоне должны быть нанесены осевые линии, точка пересечения которых является центром профиля лопасти; по линиям от носика и хвоста профиля каждый шаблон разрезается на 2 части, совмещаемые в дальнейшем при обработке лопасти с помощью направляющих планок.
Для крепления шаблонов на контрольной доске делаются пропилы с таким расчетом, чтобы горизонтальные оси всех шаблонов находились точно на одном уровне. Посередине контрольной доски для заготовки перпендикулярно укрепляется болт диаметром 16-20 мм; высота заготовки на болте регулируется двумя гайками.
Далее на контрольной доске устанавливается нижняя часть первого шаблона, торец ее выреза смазывается краской, заготовка надевается на болт и прижимается к шаблону. По отпечатку краски на заготовке делается стамеской или напильником небольшая выемка. Операция повторяется до тех пор, пока выемка заготовки полностью не совместится с вырезом шаблона. После этого высота заготовки фиксируется нижней гайкой и делаются выемки по нижним частям остальных шаблонов. Таким же способом обрабатываются верхняя сторона заготовки (рис. 4), но контроль выемок ведется с помощью верхних частей шаблонов до тех пор, пока они полностью не сомкнутся с нижними по линиям разъемов. Заготовка в это время должна быть закреплена на болте верхней гайкой. После аналогичной подготовки второй лопасти образовавшиеся на заготовке 10 выемок в виде поясков покрываются краской и просушиваются. Оставшиеся между поясками перемычки осторожно состругиваются до тех пор, пока не начнет сниматься краска на поясках.
Окончательная отделка заключается в тщательной зачистке шкуркой поверхности пропеллера, особенно передних закругленных и задних заостренных кромок лопастей. Шаблоны и контрольную доску следует сохранить, так как они могут понадобиться при ремонте установки.
Изготовленный пропеллер необходимо отбалансировать.
Для этого к нему привертывается двумя болтами диаметром 6-8 мм тормозной барабан (рис. 1, Б), а в центральное отверстие вставляется гладкий точеный стержень, концы которого помещаются на 2 гладкие металлические пластины или острые грани твердых досок, установленные строго горизонтально (по уровню). Балансировка достигается уравновешиванием лопастей, которые не должны перетягивать друг друга (с более тяжелой снимается шкуркой по всей поверхности тонкий слой древесины); производить балансировку следует при неподвижном воздухе (в закрытом помещении). Готовый пропеллер покрывается 2-3 слоями прочной водоупорной краски (с просушиванием отдельно каждого слоя) и повторно балансируется, причем на этот раз более легкая лопасть утяжеляется дополнительной окраской.
Грунтовать пропеллер не следует; лучшими красками являются эмали и нитролаки, хорошие водоупорные покрытия дает также клей БФ; масляные краски менее желательны, так как они снижают прочность древесины. При затруднении в изготовлении винтообразных лопастей их можно сделать прямыми с постоянным, равным 5% по всей длине лопасти, углом поворота по отношению к плоскости пропеллера. Для обработки прямых лопастей потребуются только два крайних шаблона, однако ветродвигатель в этом случае заметно проиграет в мощности. Остальные детали агрегата изготавливаются по чертежам (рис. 1)
Следует заметить, что конструкция и приведенные на чертежах размеры являются ориентировочными: в зависимости от имеющихся материалов размеры основания, стойки и некоторых других деталей, возможно, придется изменить; уменьшения размеров при этом лучше избегать, учитывая, что установка должна иметь достаточный запас прочности. Гайка агрегата (особенно на пропеллере) необходимо предохранить от самовывинчивания специальными пружинящими шайбами, шплинтами или, в крайнем случае, закрашиванием. Изображенный на рисунках пропеллер рассчитан под современные отечественные генераторы, имеющие правое вращение (по часовой стрелке, если смотреть спереди, т. е. со стороны ветра). В случае применения генератора левого вращения (старого типа или иностранного производства) шаблоны при изготовлении лопастей устанавливаются на контрольной доске в противоположную сторону по сравнению с изображенными на рис. 2.
При отсутствии низкооборотного генератора конструкцию установки придется несколько усложнить, добавив зубчатую, клиноременную или цепную (типа велосипедной) передачу, повышающую число оборотов генератора до необходимой величины (обычно в 2-3 раза);
диаметр пропеллера в этом случае придется увеличить до 1,5-1,6 м, пересчитав пропорционально его остальные его остальные линейные размеры. В местностях с сильными морозами рекомендуется применение цепной передачи. Трущиеся поверхности агрегата и подшипники генератора смазываются техническим вазелином, солидолом или другой густой, но не твердеющей на морозе смазкой. Собранная головка надевается для проверки на стойку, временно закрепленную, например, в сильных тисках. Прокручиванием вручную пропеллера и головки проверяются легкость хода, действия тормоза и, главное, в одной ли плоскости вращаются лопасти, которые должны проходить точно на одинаковом расстоянии от стойки; при наличии заряженного аккумулятора для проверки следует на короткое время подать ток на генератор, который должен начать работать как электродвигатель.
Монтаж электрооборудования.
Принципиальная электрическая схема и монтаж электрооборудования установки ВИМ Д-1,2
Примерное расположение монтажа на щитке показано на рис. 8. После генератора важнейшей частью схемы является так называемый «буферный» аккумулятор, выравнивающий колебания напряжения при порывах ветра и запасающий энергию на безветренные дни; для установки пригодна аккумуляторная батарея любого типа емкостью 60-100 а-ч (ампер-часов) с таким же номинальным напряжением, что и у генератора. Чтобы при недостаточных оборотах или остановке ветродвигателя генератор не начал работать как электродвигатель и не разрядил аккумулятор, применяется реле обратного тока (или реле-регулятор напряжения), автоматически включающее аккумулятор на зарядку только при достижении генератором необходимого напряжения; комплектным к генератору ГБФ
срабатывающее при напряжении 7,2-7,4 в. Контроль зарядки и разрядки аккумуляторов ведется по показаниям амперметра. Для наблюдения за работой генератора в схеме имеется сигнальная лампочка (обычно с целью экономии электроэнергии берется минимальной мощности и на удвоенное напряжение генератора, если нет необходимости что-либо освещать ею); на случай запуска ветродвигателя от аккумулятора (при слабом ветре) имеется пусковая кнопка (стартер), замыкающая цепь вместо реле. Большинство приборов электрооборудования монтируется на распределительном щитке из мраморной, шиферной, пластмассовой или, в крайнем случае, окрашенной масляной краской деревянной доски толщиной 5-15 мм, в зависимости от материала. Соединения на щитке производятся изолированным медным проводом диаметром не менее 2 мм.
Примерное расположение монтажа на щитке показано на рис. 8.
Скорость ветра в м/сек.
Признаки ветра
1,5—2 Лёгкий Чуть шумят листья деревьев
4—5 Слабый Качаются тонкие ветки
6—7 Умеренный Гнутся тонкие ветки
8-9 Свежий Качаются вершины деревьев
10-12 Сильный Качаются тонкие стволы деревьев
13-15 Крепкий Гнутся толстые стволы,трудно идти
16—17 Очень крепкий Ломаются тонкие ветки, идти невозможно
18-20 Буря Ломаются толстые сучья деревьев
В зимнее время оледенение лопастей нарушает балансировку пропеллера и может вызвать аварию,
поэтому лёд с ветродвигателя следует счищать, посыпая лопасти солью. Скалывать с них лёд нельзя.
При появлении сотрясений или вибраций агрегата (за исключением моментов поворота головки по ветру) ветродвигатель должен быть немедленно остановлен до выяснения и устранения неисправности.
Очень важно следить за температурой генератора, реле и прочёго электрооборудования: в случае перегрева (когда не терпит рука), а тем более появления дыма или запаха гари надо немедленно остановить ветродвигатель и отключить аккумулятор. Причиной перегрева чаще всего является замыкание в соединительной линии, шнуре головки (протёрлась изоляция) или других (при неисправных предохранителях) местах. Перегрев генератора наблюдается также при пробое изоляции обмоток в результате перенапряжения, поэтому не допускается работа установки без буферного аккумулятора. Для отыскания неисправности удобно пользоваться вольтметром или переносной лампочкой с длинным шнуром, которая подключается к различным точкам схемы; генератор на это время отключается и нажимом стартера в цепь подаётся напряжение от аккумулятора. Перемотку сгоревшего генератора и другой ремонт электроприборов следует производить в условиях специализированной мастерской; более подробные сведения о ремонте и обслуживании электрооборудования можно найти в литературе по автоделу.
Уход за свинцовыми аккумуляторами в основном сводится к следующему.
Первую зарядку (формовку) аккумулятора желательно производить на специальной зарядной станции; от ветроэлектрической установки формовка производится только при установившемся хорошем ветре, способном обеспечить длительную непрерывную зарядку. Необходимо строго придерживаться режимов заряда и разряда, а также состава электролита, рекомендованных в паспорте на аккумулятор; это значительно увеличит срок его службы. С той же целью раз в 2—3 месяца рекомендуется, выбирая ветреные дни, разряжать аккумулятор за 5—6 часов через лампы и снова заряжать. Температура аккумулятора в любом случае не должна превышать 30°С. Разряд во избежание порчи («сульфатации») аккумулятора нельзя доводить до напряжения ниже 1,8 в на элемент. Два раза в месяц нужно проверять уровень электролита и замерять ареометром его плотность, по которой судят о степени заряда. Один раз в год аккумулятор промывается и наполняется свежим электролитом. Применять для аккумуляторов следует только дистиллированную воду и очищенную (аккумуляторную) серную кислоту; использование технической кислоты ведёт к потере аккумулятором ёмкости. Не следует также злоупотреблять стартером при запуске ветродвигателя — быстрые глубокие разряды для аккумулятора вредны. В помещении аккумуляторной должна поддерживаться температура не ниже 0°; при содержании аккумуляторов на морозе (в исключительных случаях) в них заливается более плотный зимний электролит. Неиспользуемые аккумуляторы должны храниться без электролита, промытыми и просушенными. Уход за щелочными аккумуляторами значительно проще, допускается их хранение в разряженном состоянии с электролитом.Чтобы избежать при работе с установкой несчастных случаев, следует строго придерживаться правил техники безопасности. Необходимо помнить, что концы пропеллера при вращении развивают очень большую скорость (свыше 200 км/час), и удар крыла может нанести тяжёлое увечье; подъём на столб разрешается только при несильном ветре и остановленном ветродвигателе; руки во время подъёма должны быть свободны от каких бы то ни было предметов; грузы втаскиваются на столб при помощи верёвки, заранее прикреплённой к поясу; находясь на столбе, необходимо привязывать себя монтёрским поясом или верёвкой, проверенной на пятикратный вес человека. Нельзя допускать к ветроэлектрической установке детей.Осторожность необходима также при обращении с аккумуляторами; серная кислота, особенно крепкая, вызывает разрушение предметов, одежды и пр., а при попадании на кожу может причинить тяжелые ожоги; работать с кислотой разрешается только в резиновых перчатках и резиновом или пластмассовом переднике; при составлении электролита следует лить кислоту в воду, но не наоборот, иначе может произойти разбрызгивание, чрезвычайно опасное для глаз; случайно попавшую на тело кислоту надо немедленно смыть водой с мылом и нейтрализовать её остатки раствором щёлочи (например, питьевой соды), которая всегда должна храниться наготове. В аккумуляторной запрещается зажигать огонь — может произойти взрыв выделяющихся при зарядке газов. У данной конструкции есть одно достоинство – это отсутствие редуктора. А теперь рассмотрим ее недостатки: 1.Деревянный пропеллер сложный в изготовлении и со временем нуждается в замене. Так как дерево, даже защищенное быстро разрушается на открытом пространстве. А высокие обороты повышают требования к балансировке. 2.Тихоходный щеточный генератор сложно достать, а щеточный механизм ненадежный в работе. 3.Очень маленькая мощность ветряка, которой хватит только для бесперебойной работы светодиодного освещения. Ни какую другую технику к нему подключить невозможно. В моем ветрогенераторе все вышеперечисленные недостатки отсутствуют. 1.Большой выбор материала, из которого возможно изготовить лопасти, даже если это будет фанера. Во первых требование к балансировке в этом ветрогенераторе в два раза ниже, так как в два раза ниже обороты ветряного колеса, то есть в два раза дольше проработают лопасти. Но если их придется менять, то сделать это будет не сложно. 2.В моей конструкции применяется автомобильный генератор, который просто достать, и он очень надежен в работе. 3.Обладает значительно большей мощностью – 800 Вт, конечно все бытовые приборы не включишь, но так как он прост в сборке,несложно сделать второй и т.д.
#самоделки #ПолезнаяВещь