Пусть работает ветер

Ветер постоянно считался знаком непостоянства, и попытки перевоплотить его энергию в электрическую приводили значительно чаще к итогам, не через чур обнадёживающим. Вправду, все ожидают от источника электроэнергии стабильности: щёлкнул выключателем — и зажглась лампочка. А ветер, увы, переменчив.

Но сделать его надёжным источником электричества возможно, в случае если воспользоваться в далеком прошлом уже созданной схемой с промежуточным накопителем энергии — аккумулятором.

В течение дня ветродвигатель вращает электрогенератор, что посредством электронного устройства заряжает аккумуляторную батарею. В зависимости от расхода энергии и силы ветра устанавливается оптимальный зарядный ток и стабилизируется напряжение питания независимо от частоты вращения генератора. В сегодняшней подборке читателям предлагаются две ветроэлектростанции (ВЭС): хорошая — с горизонтальной и роторная — с вертикальной осью вращения.

«Диск»

ВЭС собирается на базе автомобильных агрегатов — 12-аккумулятора и вольтового генератора, талантливого обеспечить дачный домик освещением (три-четыре 20-свечёвые лампы), и энергией для питания портативного телевизора и других 12-вольтовых электроприборов.

Дабы привести во вращение генератор (к примеру, жигулёвский, имеющий ток отдачи 42 А при частоте вращения 5000 об/мин), потребуется ветроколесо диаметром 1500… 1800 мм.

Привод генератора осуществляется через цепной мультипликатор (ускоряющий редуктор) с передаточным числом 3…4.

Лопасти ветроколеса оптимальнеесделать из берёзового либо соснового бруска. Сперва вырезается заготовка воздушного винта, воображающая собой его плановую проекцию с 5-мм припуском.

На ней размечаются контуры лопастей с плоскостями контрольных сечений. Будьте внимательны при изготовлении профиля воздушного винта — от того, как совершенно верно он изготовлен, зависит коэффициент нужного действия ветроустановки, либо, что то же самое, энергоотдача электрогенератора.

Чтобы получить лопасть нужного профиля, сперва направляться на заготовку винта нанести линии задней и передней кромок лопасти, определяющие угол атаки каждого из сечений.

Потом посредством полукруглых рашпиля и стамески прорезать «маячки» — участки профиля в территориях контрольных сечений и закрасить их цветным карандашом. Между «маячками» выбирается древесина; наряду с этим правильность профиля лопасти контролируется посредством линейки, накладываемой на соседние дужки Окрашенные цветным карандашом сечения при обработке должны оставаться нетронутыми.

Пусть работает ветер

Ветряная электростанция «Диск»:

1—электрогенератор типа Г-221; 2—двухлопастное ветроколесо; 3—цепная передача мультипликатора; 4—консольная ось вращения ветроколеса; 5 — обтекатель ступицы ветроколеса; 6—ступица ветроколеса (тормозной барабан мотоцикла); 7—тормозной щит с тормозными колодками; 8—кронштейн консольной оси ветроколеса; 9—рама; 10—поворотноколлекторный узел; 11—опора; 12—направляющие кили; 13—автоматическое тормозное устройство

Готовый воздушный винт вышкуривается и закрепляется на ступице, в качестве которой употребляется тормозной барабан мотоциклетного колеса: это разрешает иметь не только компактный подшипниковый узел, но и несложное автоматическое тормозное устройство.

По окончании установки на ступицу воздушного винта последний нужно отбалансировать. Для этого ось вращения винта закрепляется в тисках и посредством шкурки и рашпиля облегчается более тяжёлая лопасть.

Верно сбалансированный винт обязан останавливаться по окончании вращения в любом положении.

Готовый винт покрывается несколькими слоями паркетного лака с промежуточным вышкуриванием и совсем закрепляется на ступице.

Рама ветродвигателя сваривается из металлических уголков сечением 40x40x3 мм. Из таких же уголков планирует и кронштейн, в котором фиксируется ось вращения воздушного винта. Направляющие кили («хвост») ветряка вырезаются из фанеры толщиной около 6 мм.

Шарнир поворотного устройства представляет собой металлический шар между опорной пятой, запрессованной в неподвижную стойку, и стыковочной площадкой подвижной стойки. На свободном финише последней установлена капроновая втулка.

Как уже упоминалось, вращение от ветроколеса к генератору передаётся через цепной мультипликатор с передаточным числом 3…4.

Для этого употребляются велосипедные звёздочки: между воздушным винтом и ступицей — ведущая, а на валу электрогенератора — ведомая. Крепление генератора посредством штатных кронштейнов разрешает обеспечить оптимальное натяжение цепи.

Ветрогенератор нужно оснастить автоматическим тормозом, мешающим повышению частоты вращения воздушного винта выше допустимого уровня при резком усилении ветра.

самый простой вариант — с применением мотоциклетного тормозного устройства. Для этого на ось кулачка вместо тормозного рычага надевается втулка с приваренной к ней трубчатой штангой. На последней закрепляются две фанерные лопасти. Штатная пружина, стягивающая тормозные колодки, заменяется второй, менее твёрдой Параметры пружины подбираются в зависимости от площади лопастей длины штанги и тормозного устройства.

Торможение ступицы винта должно начинаться при скорости ветра 12… 15 м/с, ну а при весьма сильном ветре ветроколесо само остановится.

Электронный блок выпрямитель-стабилизатор БПВ-14-10 (таковой употребляется на мотоциклах типа «Иж» и некоторых машинах) выпрямляет переменный трёхфазный ток, вырабатываемый генератором, и стабилизирует напряжение при токе до 10 А. Помимо этого, блок снабжает переключение потребителей и зарядку аккумулятора с питания от аккумулятора на генератор и, напротив, при трансформации частоты вращения последнего либо мощности нагрузки. Выпрямитель-стабилизатор крепится на раме рядом с генератором.

Поворотно-коллекторный узел:

1—опора ветроэлектрогенератора; 2—опорная плита (металлической лист толщиной 5 мм); 3 — стойка коллекторных щёток (металлической швеллер сечением 30×50 мм); 4—неподвижная стойка поворотного устройства (металлическая труба d40 мм); 5 — подвижная стойка поворотного устройства (металлическая труба d50 мм); 6—шайба-ограничитель (фторопласт либо капрон); 7—опорная пятка; 8—шаровой шарнир; 9—усиливающая косынка; 10—стыковочная площадка (металлической лист толщиной 5 мм); 11—изоляционная втулка коллекторного кольца; 12—болт с гайкой, втулкой и шайбой-изолятором; 13—коллекторное кольцо; 14—стягивающая пружина; 15—щётка коллекторного устройства; 16—изолирующая прокладка

Принципиальная электрическая схема ВЭС:

1 —автомобильный генератор типа Г-221; 2—электронный выпрямитель-регулятор типа БПВ-14-10; 3 — аккумуляторная батарея (12 В и 50…60 А ч); А — предохранитель; 5—потребители.

СІ, С2 и СЗ—фазы статорной обмотки генератора; М1 и М2 обмотка возбуждения генератора; -XI —«минус» обмотки возбуждения; -Х2—«минус» аккумуляторной батареи; ХЗ—плюсовой вывод на контрольную лампу; Х4, Х5 и Х7—фазы статорной обмотки генератора; +Х8—«плюс» аккумуляторной батареи

Возможно, само собой разумеется, оснастить ветросиловую установку ещё одним электронным блоком, преобразующим постоянный ток в переменный напряжением 220 В, но коэффициент нужного действия для того чтобы устройства не через чур велик, и это будет ещё один источник утрат в цепи преобразования энергии.

Передача электричества от выпрямителя-стабилизатора к аккумулятору, установленному под мачтой ветрогенератора, осуществляется посредством несложного коллектора, складывающегося из пары колец на поворотном устройстве мачты, и пары контактных щёток. Очевидно, «плюсовое» кольцо коллектора и соответствующая контактная щётка должны быть надёжно изолированы от «массы». Для исключения попадания жидкости коллектор закрывается пластиковым «зонтиком».

Опорой ветроэлектростанции не считая сварной мачты может служить древесный либо бетонный столб, подобный тем, что употребляются для линий электропередачи. В случае если в качестве опоры выбран столб, нужно закрепить его, как минимум, тремя растяжками из металлического троса либо проволоки.

направляться учесть, что высота установки ветроколеса зависит от наличия препятствий (деревьев, других сооружений и зданий), находящихся в близи от него.

В совершенном случае лопасть ветроколеса должна быть выше близкорасположенного препятствия не меньше чем на два метра. Нужно учитывать, что влияние препятствия на воздушный поток распространяется на расстояние, равное пятнадцатикратной его высоте.

Ветряная электростанция с горизонтальной осью вращения, не обращая внимания на высокий коэффициент нужного действия, имеет собственные недочёты.

В частности, передача громадного тока через коллектор приводит к ощутимым потерям энергии и может привести к проблемам как из-за нарушения контактов при их окислении, так и из-за понижения упругости пластин щёточного устройства. И ещё: ветроколесо для того чтобы типа владеет качествами гироскопа — волчка, стремящегося сохранить в пространстве ориентацию оси вращения. Как раз исходя из этого при трансформациях направления ветра появляется большая нагрузка на подшипники, что уменьшает срок их работы.

«Ротор»

Во многих случаях более удачной окажется роторная ВЭС, у которой ветроколесо имеет вертикальную ось вращения и может действующий при любом направлении ветра.

Известно пара типов роторных ветродвигателей.

Одним из самых несложных и действенных есть вингротор, воображающий разрезанный по диаметральной плоскости полый цилиндр со смещёнными относительно друг друга частями. Таковой ротор не смотря на то, что и тихоходнее ветроколеса, но имеет больший крутящий момент и может действующий при малых скоростях ветра. Основное же его преимущество — свойство вращаться при любом направлении ветра и как следствие — отсутствие коллектора и поворотного устройства.

К числу преимуществ ВЭС с вингрото-ром относится и простота её конструкции.

Роторный ветрогенератор монтируется на столбе либо мачте. О том, как это делается, читателям уже известно из описания ВЭС типа «Диск». Основание сваривается из металлических уголков сечением 4x40x40 мм.

В верхней его части приваривается ступенчатый вал, на котором устанавливается тормозной барабан от колеса мотоцикла «Урал» либо «Иж».

Ротор изготавливается из фанеры. Потребуются три диска диаметром 1000 мм и толщиной 10 мм — для аэродинамических шайб-перегородок и четыре пластины размерами 500х 1050 мм толщиной 4…5 мм — для лопаток ротора.

Стыковка всех этих элементов производится посредством дюралюминиевых уголков сечением 30x30x2 мм, согнутых так, как продемонстрировано на картинках, и винтов М5 с шайбами и гайками. Ротор усилен стяжками из металлических стержней диаметром 6 мм с резьбой на финишах. Нижняя шайба укреплена древесными брусками сечением 40×40 мм.

Теоретический чертёж двухлопастного ветроколеса

Ветряная электростанция «Ротор»:

1—электрогенератор типа Г-221; 2,4,6,17—аэродинамические шайбы роторного ветроколеса; 3,5,18—лопатки ротора; 7—цепная передача мультипликатора; 8—ступица ветроколеса (тормозной барабан мотоцикла); 9,16—лопатки аэродинамического тормозного устройства; 10—ось вращения роторного ветроколеса; 11—опора; 12—ушки крепления растяжек; 13—кронштейн крепления электрогенератора; 14—усиление нижней аэродинамической шайбы (древесный брусок 40×40 мм); 15—кронштейн (уголок 30x30x2 мм, дюралюминий)

По окончании предварительного монтажа ротор разбирается, фанерные элементы два-три раза пропитываются тёплой олифой, по окончании чего он планирует уже окончательно и окрашивается алкидной эмалью.

На подшипниковый узел (тормозной барабан от мотоцикла) ротор монтируется посредством дистанционных болтов и втулок М8 с шайбами и гайками.

Между ротором и узлом устанавливается самодельная ведущая звёздочка цепного мультипликатора, а на вал генератора — ведомая (малая звёздочка от двигателя Д8 либо V-50). Ведущая звёздочка вырезается из дюралюминиевого страницы толщиной 4 мм по известной разработке, в то время, когда на её делительной окружности сперва размечаются центры отверстий, образующие впадины зубьев, а после этого посредством сверла, напильников и ножовки формируются сами зубья. Передаточное число мультипликатора I = 5…6.

Автомобильный генератор устанавливается на кронштейн, составляющий вместе с основанием винтротора единый сварной узел. Крепление генератора к кронштейну — штатное, как на автомобиле: посредством резьбового фиксатора и шарнира-натяжителя.

Роторный ветрогенератор оснащён практически таким же тормозным устройством, как и на ВЭС типа «Диск».

Привод его кроме этого аэродинамический: на оси тормозного кулачка закрепляется металлическая втулка с четырьмя приваренными трубчатыми штангами. На финишах каждой расположены полуцилиндрические фанерные лопасти. Пружина, стягивающая тормозные колодки, заменяется второй, с меньшей жёсткостью. Срабатывать такое устройство должно при скорости ветра выше 10 м/с.

Электронная схема роторной ВЭС ничем не отличается от той, что употребляется на ветрогенераторе «Диск».

Рандомные статьи:

Блатной удар.Official. Принц


Похожие статьи, которые вам понравятся:

  • Ваш лучший винт

    К сожалению, опыт изготовления воздушных винтов на любительских конструкциях за редким исключением не заслуживает повторения. И пожалуй, главная причина…

  • Туман, рождающий скорость

    Катер, находившийся у причала, ничем особым не завлекал внимания. Разве что вместо подвесного мотора на нем была двигательная установка с воздушным…

  • С пропеллером… по воде

    Воздушный винт, либо, как говорили на заре авиации, пропеллер переживает сейчас собственный второе рождение. Обстоятельство тому— появление дельталетов и…

  • Автожиру — мотор

    Среди всех летательных аппарата, интересующих самодеятельных конструкторов, наиболее доступны, нааерное, автожиры. Как правило, это простые…

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.