1.11. Самодельная ветроэлектростанция с самовращающимся барабаном

Принцип действия

В принцип работы ветроэлектростанции заложена известная еще в давние времена схема с самовращающимся барабаном (подробности см. на http://idea-master.ru/). Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси. Образовавшееся тело обладает ярко выраженной аэродинамической несимметричностью. Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывает с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой стороне, обращенной к ветру своеобразным карманом, оказывается значительное сопротивление. Барабан поворачивается, полуцилиндры меняются местами все быстрее и быстрее, и вертушка, таким образом, быстро раскручивалась.

Подобная схема выгодно отличается от ветроэлектростанции с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.

 Примечание.

Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 м!

И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то вертушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом.

Есть у барабана и еще ряд достоинств:

♦ большой крутящий момент при малых оборотах (значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый);

♦ отсутствие щеточного токосъемного механизма.

Конструкция ветроэлектростанции представлена на рис. 1.46.

Рис. 1.46. Конструкция ветроэлектростанции

Как изготовить барабан

Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров.

 Совет.

В любом варианте старайтесь избегать применения излишне толстых заготовок — ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.

Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5–6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5–6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской.

Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5x60 мм. Можно использовать и древесину: толщина заготовки не менее 25 мм, ширина — 80 мм. Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм.

Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5–6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах M12.

 Примечание.

Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси: они должны быть одинаковыми и составлять 140–150 мм.

Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской. Главный элемент установки готов.

Как изготовить станину

Ее можно сварить или склепать ее из металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники.

Примечание.

Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться.

Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите набор шкивов различного диаметра.

Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например, автомобильным (как вариант, можно попробовать применить электродвигатель стеклоочистителя). Построенный образец ветроэлектростанции при скорости ветра 10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт.

Использование аккумулятора

Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы давать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии — аккумулятором. Ветер есть — пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра нет — включайте заряженные от ветроэлектростанции аккумуляторы.

Возможен вариант накопления электроэнергии и получения переменного напряжения 220 В. Для этого можно использовать электронную «начинку» от компьютерного источника бесперебойного питания (UPS), как правило, в них чаще всего первым выходит из строя аккумулятор, поэтому б/у UPS всегда можно купить за символические деньги.

Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.