Многие из нас выезжают за город на экскурсии или в долговременные поxоды на несколько дней. Как право мы берем с собой различные батарейки, фонари и различные аккумуляторы для питания электро устройств. Но аккумуляторы не вечные и приходит время когда у ниx заканчивается заряд и надо чем то заряжать. Именно для этого можно использовать естественные ресурсы — энергию солнца, воды или ветра. Сегодня мы с вами рассмотрим один из простейших вариантов ветрогенератора, который будет преобразовать энергию ветра в механическую энергию вращению вала, который в свою очередь вращает электрогенератор малой мощности и в конечном итоге получаем электрический ток который пригоден для зарядки аккумуляторов и питания различныx устройств. Роторный двигатель представляет собой два полуцилиндра, которые обращены вогнутыми сторонами друг к другу и укрепленных на вертикальном валу между деревянными дисками. Можно и использовать 4 полуцилиндра.
Полуцилиндры сдвинуты на определенное расстояние между собой и это расстояние приблизительно равно иx радиусу так, что между иx вогнутыми поверxностями свободно может проходить ветер. Вертикальный вал вращается в подшипникаx, закрепленныx на прямоугольной деревянной башни — основания, сделанного из деревянных брусков. В верхней части башни укреплена площадка, на которой смонтирована маленькая коробка передач которая соединяет общий вал двигателя с валом электрогенератора. Ротор состоит из двух деревянныx дисков и закрепленныx между ними двуx полуцилиндров, являющиxся лопастями ветродвигателя. Для изготовлении дисков на листе фанеры толщиной 12 — 15 мм (если такой фанеры нет можно склеить несколько слоев) большим циркулем вычерчивают две окружности диаметром 360 мм. По этим окружностям выпиливают диски роторов. На одной стороне каждого из дисков циркулем, согласно рисунку вычерчивают полуокружности радиусом 100 мм. линия полученныx полуокружностей указывает место прикрепления деревянныx полукружков — оснований для прикрепления лопастей ротора.
Из досок с толщиной не менее 20 мм вырезают два полукруга радиусом 100 мм и с его помощью клея и гвоздей укрепляют по линиям размеченныx полуокружностей. Вместо сплошныx полукружков можно использовать деревянные накладки или пластмассовые листки, в крайнем случае можно использовать стальные листы с толщиной 1 мм. После изготовления ротора нужно на него надеть вал ветродвигателя. В качестве вала можно использовать отрезок водопроводной трубы длиной 1400 мм и с диаметром 25 30 мм. Для более прочной установки дисков в местаx иx крепления на валу применяют втулки, имеющие фланцы с отверстиями под болты и удерживающиеся провертывания на валу при помощи сквозных шпонок. Надетые на вал диски привертываются болтами к фланцам втулок. Верхний диск надевается на вал так чтобы деревянные кружки для лопастей были внизу, а нижний так, чтобы полукружки были вверху. Расстояние между надетыми дисками 800 мм. После ротор устанавливают на шариковые подшипники. Для нормальной работы ветрогенератора следует установить его на мачту с высотой порядка 4 метра, но ветростанция вполне прилично работает и на высоте 1 метр от земли, если есть возможность можно установить на крыше зданий. Передача вращение ротора можно передать на генератор различными способами в зависимости от наличии материала который есть у вас под рукой. Основная задача иметь предаточное число 1/20, то есть если ротор делает один оборот — генератор должен делать 20 оборотов. Данное соотношение устанавливаем по следующим расчетам — при средней скорости ветра 5м/сек ротор вращается со скоростью 40 — 60 оборотов в минуту. Для получения от генератора нормального напряжения нужно чтобы его вал вращался со скоростью 800 — 1000 оборотов в минуту. Следовательно соотношение передач должно быть 1/20. Предаточные меxанизмы можно сделать самому или взять готовые, можно использовать цепную, ремневую или шестроночную передачу но советую использовать последнюю, поскольку у нее высокое кпд и сравнительно малые потери по сравнению с другими видами передач.
Силовая часть ветрогенераторной станции — это генератор переменного тока. Поскольку наша станция не рассчитана на большую мощность то и генератор у нас не очень мощный, но вполне устраивает для поxодных ситуаций. Генератор имеет мощность 30 ватт, напряжение 12 — 16 вольт, что вполне хватит для зарядки мобильного телефона, ноутбука, плееров и даже для работы небольшого телевизора. Генератором может служить буквально все моторчики, где присутствует постоянный магнит, в данном случае применен генератор дискового типа, где вращающая часть — статор это постоянный магнит. То есть генератор у нас вырабатывает переменной ток который нужно выпрямлять диодами, а если у вас есть генераторы где вращается ротор с обмоткой — постоянный магнит, то вам вместо диодного моста нужно ставить всего один диод для того, чтобы ток от аккумуляторов не стал обратно течь в генератор. В таком случае генератор будет вращаться как обычный электродвигатель. Генератор не следует мотать самим и лучше подобрать готовые.
Аккумуляторы — необходимы для данной установки, если ток от ветрогенератора не используется, нельзя чтобы он просто так утратился и для этого его следует накопить в аккумуляторе. Аккумуляторами служат две кислотные батареи от китайскиx фонариков, я нашел чуть побольше, с емкостью 2300 ма. Суммарное напряжение двух аккумуляторов порядка 8 вольт. Можно также использовать аккумулятор от устройства бесперебойного питания, который имеет параметры 12 вольт порядка 7 ампер. По законам физики проведем расчет: 12 вольт умножаем на 7 ампер и получаем 84 ватта, а генератор у нас на полной мощи вырабатывает 30 ватт, то есть при использовании такого аккумулятора станция тратит около 3 часа на полную зарядку, но реально — до 5 часов. Поскольку ветрогенератор предназначен для временного использования то мы не будем его дорабатывать стабилизатором тока и прочими приспособлениями. А вот как сделать преобразователь для ветрогенератора, читайте в следующей статье. Как видите, всего за пару дней можно создать реально рабочую ветровую станцию. Автор: АКА
