Технология изготовления домашней ветроэлектростанции (простой ветряк) . Потребность в электроэнергии появляется сразу, как только мы становимся обладателями садового участка или дома в сельской местности. В этом случае на помощь могут придти индивидуальные электростанции, как работающие на нефтепродуктах, так и использующие энергию ветра, воды и т.п., но купить такие электростанции негде – их нет в продаже. Наиболее экологически чистый источник – ветер. Одну из таких электростанций можно сделать вручную, например ветроэлектростанцию (ВЭС) . С помощью пропеллера электрогенератором, который заряжает аккумулятор через выпрямительное устройство. ВЭС использует восполняемый и бесплатный источник энергии и не нуждается в постоянном присмотре. Однако электроэнергия вырабатывается крайне неравномерно – только в ветреную погоду. Впрочем, малые ветросиловые установки (ветроагрегаты) , подключенные к аккумуляторной батарее, этот недостаток почти компенсируют.
Ветроэлектростанции в заводских условиях, как правило, производятся лопастные пропеллерные двигатели. В отличие от роторных, лопастные ветроэлектростанции имеют преимущество – более высокий КПД. Но лопастные двигатели гораздо сложнее изготовить, поэтому если Вы хотите сделать ветроэлектрогенератор своими руками, а проще – самодельную ветроэлектростанцию, специалисты советуют изготавливать именно роторные двигатели.
Рис . 1. Схема роторной ветроэлектростанции:
1 — лопасти
2 — крестовина
3 --- вал
4 — подшипники с корпусами
5 — соединительная муфта
6 — силовая стойка (швеллер № 20)
7 — редуктор
8 — электрогенератор
9 — растяжки (4 шт.)
10 — лестница.
Важно: роторный двигатель нужно поднять не менее чем на 3-4 метра над землей. Тогда ротор будет находиться в зоне свободного ветра, а помехи от рядом стоящих строений останется ниже его. Самодельная ветроэлектростанция, поднятая над землей будет выполнять еще одну функцию - функцию молниеотвода, а для местности с невысокими строениями это немаловажно.
Рис . 2. Схема расположения лопастей ротора на крестовине ветроэлектростанции:
1 — лопасти
2 — крестовина
3 — вал
4 — болты крепления (М 12— М 14).
В конструкции, разработанной В. Самойловым, ротор состоит из 4 лопастей, это обеспечивает ему более равномерное вращение. Ротор – одна из самых важных частей ветряка. Его конструкция и размеры лопастей играют особую роль – от их расположения и конструкции зависит мощность и скорость вращения вала приводящего в движение редуктор ветряной электростанции. Чем больше рабочая площадь лопастей, которые образуют обтекаемую поверхность, тем меньше количество оборотов ротора.
Рис . 3. Двухъярусное роторное колесо:
1 — подшипник
2 — корпус подшипника
3 — дополнительное крепление вала четырьмя растяжками
4 — вал.
Ротор совершает обороты благодаря аэродинамической несимметричности. Ветер, дующий поперек оси ротора, «соскальзывает» с округлой части лопасти и попадает в ее противоположный «карман». Разница в аэродинамических свойствах округлой и вогнутой поверхностей создает тягу, которая, вращает ротор. Такой двигатель имеет больший крутящий момент. Мощность ротора диаметром 1 м превышает мощность пропеллера с тремя лопастями диаметром 2 м.
При порывах ветра роторные ветродвигатели, работают более стабильно, чем винтовые. И еще не маловажный факт, роторы работают более плавно, издают меньше шума, работают при любом направлении ветра без дополнительных приспособлений, но минус в том, что скорость их вращения ограничена 200-500 об/мин.
Но увеличение оборотов асинхронного генератора не даст рост напряжения. Поэтому мы не будем рассматривать автоматическое изменение угла лопастей ротора для различных скоростей ветра.
Есть разные виды роторных ветроэлектроэлектростанций которые можно сделать своими руками. Вот некоторые из них:
Примеры роторных колес.
Четырехлопастное роторное ветряное колесо, КПД до 15%. Двухъярусное роторное колесо проще в изготовлении, имеет более высокий КПД (до 19%), а также развивает большее число оборотов в сравнении с четырехлопастным. Но, для того чтобы сохранить надежность установки, целесообразно увеличивать диаметр вала. У ротора Савониуса меньшее количество оборотов по сравнению с двухлопастным ротором. Его КПД не превышает 12%. Такой двигатель, в основном применяется для привода поршневых агрегатов (насосов, помп и т.д.). Карусельное ветряное колесо — одна из самых простейших конструкций. Этот ротор способен развивать сравнительно низкие обороты и имея малую удельную мощность, имеет КПД не более 10%.
Мы рассмотрим ветроэлектростанцию которую можно сделать своими руками, собранную на основе четырехлопастного ротора. Энергию ветра можно использовать и в качестве ветряного насоса для воды, как отдельную установку или совмещенную с электростанцией.
Лопасти ветроколеса можно сделать из железной 100, 200 литровой бочки. Ее необходимо разрезать «болгаркой», не рекомендуют резать бочку любой сваркой, так как свойства метала по шву резки очень сильно изменяться. Усиливать края изготовленной лопасти можно, закрепив на них прутья арматуры или полосками металла диаметром от 6 до 8 мм.
Лопасти первого ротора закрепляем на двух крестовинах двумя болтами М12-М14. Верхняя крестовина изготавливается из стального листа толщиной 6-8 мм. Между бортами лопастей и валом ротора необходим зазор 150 мм. Нижнюю крестовину нужно сделать более прочной, так как на нее приходится основной вес лопастей. Для ее изготовления, берем швеллер длиной не менее 1 м ( это зависит от применяемой бочки), со стенкой 50-60 мм
Мачта и основной вал.
В предлагаемой ветро-электроустановке рама из уголка для крепления электрогенератора закреплена на стойке, которая изготовлена из швеллера. Нижний конец стойки соединен с угольником, забитым в землю. Вал ротора целесообразней собрать из двух составляющих, это даст Вам удобство при расточке его концов под подшипники. Подшипники (в корпусах (буксах)),
соответствующие по размерам валу, крепятся на швеллере болтами. Части вала соединяют между собой. Диаметр вала должен составлять не менее 35—50 мм.
К одной из полок швеллера самодельной ветроэлектростанции привариваем отрезки трубы длиной 500 мм м диаметром 20 мм, которые будут выполнять роль лестницы. Стойку вкапываем в землю не менее, чем на 1200 мм , а также для дополнительной устойчивости закрепляем ее 4-мя растяжками. Для защиты от коррозии, энергоустановку необходимо покрасить краской основой которой является олифа.
Рис . 4. Возможные схемы крепления роторов к вертикальному валу:
а , б — карусельные колеса;
в — ротор Савониуса.
Нижняя часть рисунка.Лопасть ветряка , сделаная
из 1/4 бочки и схема разреза:
1 — отверстие крепления к крестовине
2 — усиление борта
3 — контур лопастей.
Простая походная самодельная ветроэлектростанция и бензиновая электростанция для дачного участка своими руками уже были представлены.
Если это Вас интересует, можете посмотреть материал по ссылкам.
На схеме изображены размеры боковой лопаты (1), хвоста с оперением (2), а также рычага (3), через который передаётся усилие от пружины. Хвост с оперением для поворота ветроколеса по ветру нужно изготовить по размерам на рис. 1 из профильной трубы 20х40х2,5 мм и кровельного железа в качестве оперения.Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту.Подробно о выборе генератора для домашней ветроэлектростанции была посвящена отдельная статья.
Электрическая схема.
Изготавливая самодельную ветроэлектростанцию для дома своими руками, возможно использование электрическую систему автомобиля, так же можно применить электрические узлы от мощных автомашин, автобус или тракторов. Нужно помнить, что использовать такие узлы необходимо комплексно: аккумулятор, реле-генератор, генератор. Например, к генератору Г 250-Г 1 подходят реле-регулятор РР 362 и аккумулятор 6 СТ 75.
Схема 1. Схема электрооборудования для ветроэлектроустановки, от автомобильного 12 В генератора:
1 — генератор, 2 — реле-регулятор, 3 — аккумулятор, 4 — амперметр, 5 — выключатель генератора от разряда аккумулятора в безветренную погоду, 6 — выключатель освещения, 7 — предохранитель, 8 — лампочки освещения.
Если Вы решили укомплектовать самодельную ветроэлектростанцию автомобильным генератором на 24В, желательно использовать генератор Г-228 с мощностью 1000Вт. Такие генераторы имеют наиболее надежное реле напряжения, по сравнению с интегральными регуляторами напряжения Я-120. Но, постоянное напряжение 12-14 В, получаемое с автогенератора, не совсем удобно для освещения и применения в быту, из-за того что нужно конструировать отдельную электрическую разводку со специальными цоколями для автомобильных ламп и розетками для использования 12 Вольтовых приборов . Конечно есть 12 В лампы и со стандартным цоколем Ц-27, но их достаточно проблематично найти в продаже.
Схема 2. Схема электрического оборудования для самодельной ветроэлектростанции от 24 В автомобильного генератора:
1 — генератор Г-288
2 — регулятор напряжения 11.3702
3 — аккумуляторы 6 СТ75, амперметр АП -170
4 — амперметр
5 — выключатель генератора от разряда аккумуляторов в безветренную погоду
6 — выключатель освещения
7 — предохранитель,
8 — лампочки освещения.
Для перехода от постоянного к переменному току, нужно собрать преобразователь напряжения. Если необходимо, то переменный ток возможно преобразовать в постоянный, используя мостовой выпрямитель.
Преобразователь мощностью 100 Вт дает возможность включить две
лампочки накала или дневного света по 40 Вт на 220 В.
Схема такого преобразователя не сложна. Он не нуждается в дополнительных настройках, и очень надежен в работе и
имеет КПД около 80%. Схема 3.
Схема 3
В качестве мачты для ветряной электростанции можно использовать стальную водопроводную трубу диаметром не менее 101-115 мм и минимальной длинной 6-7 метров при условии относительно открытой местности, где на расстоянии 30 м не было бы препятствий для ветра.
Если же ветряную электростанцию невозможно установить на открытой площадке, то тут ничего не поделаешь. Нужно увеличивать высоту мачты так, чтобы ветроколесо было хотя бы на 1 м выше окружающих препятствий (домов, деревьев), иначе выработка электроэнергии ощутимо снизится.
Главная || НАЧАЛО РАЗДЕЛА ||| Rabotaite.io.ua - сайт о работе и карьере |
| Бизнес и Работа |