Роторный ветрогенератор своими руками.

Ветроэлектростанция с горизонтальной осью вращения, несмотря на достаточно высокий коэффициент полезного действия, имеет свои недостатки. В частности, передача большого тока через коллектор вызывает ощутимые потери энергии и может привести к неприятностям как из-за нарушения контактов при их окислении, так и из-за снижения упругости пластин щеточного устройства. И еще: ветроколесо такого типа обладает качествами гироскопа — волчка, стремящегося сохранить в пространстве ориентацию оси вращения. Именно поэтому при изменениях направления ветра возникает значительная нагрузка на подшипники, что сокращает срок их службы.

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

Известно несколько типов роторных ветродвигателей. Одним из самых простых и эффективных является вингротор, представляющий разрезанный по диаметральной плоскости полый цилиндр со смещенными друг относительно друга частями. Такой ротор хотя и тихоходнее ветроколеса, но имеет больший крутящий момент и способен работать при незначительных скоростях ветра. Главное же его достоинство — способность вращаться при любом направлении ветра и как следствие— отсутствие поворотного устройства и коллектора.

Ветроэлектрогенератор «Ротор»:

I — 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,

II — опора, 12 — ушки крепления растяжек, 13—кронштейн крепления электрогенератора, 14 — усиление нижней аэродинамической шайбы (деревянный брусок 40×40 мм), 15-кронштейн (уголок 2×30x30 мм, дюралюминий).

К числу достоинств ВЭС с вингротором относится и простота ее конструкции.

Роторный ветрогенератор монтируется на столбе или мачте. О том, как это делается, читателям уже известно из описания ВЭС типа «Диск». Основание сваривается из стальных уголков сечением 4×40x40 мм. В верхней его части приваривается ступенчатый вал, на котором устанавливается тормозной барабан от колеса мотоцикла «Урал» или «Иж».

Ротор изготавливается из фанеры. Потребуются три диска диаметром 1000 мм и толщиной 10 мм — для аэродинамических шайб-перегородок и четыре пластины размером 500×1050 мм толщиной 4…5 мм — для лопаток ротора. Стыковка всех этих элементов производится с помощью дюралюминиевых уголков сечением 2×30x30 мм, согнутых так, как показано на рисунках, и винтов М5 с гайками и шайбами. Ротор усилен стяжками из стальных стержней диаметром 6 мм с резьбой на концах. Нижняя шайба укреплена

деревянными брусками сечением 40×40 мм.

После предварительного монтажа ротор разбирается, фанерные элементы два-три раза пропитываются горячей олифой, после чего он собирается уже окончательно и окрашивается алкидной эмалью.

На подшипниковый узел (тормозной барабан от мотоцикла) ротор монтируется с помощью дистанционных втулок и болтов М8 с гайками и шайбами. Между узлом и ротором устанавливается самодельная ведущая звездочка цепного мультипликатора, а на вал генератора — ведомая (малая звездочка от двигателя Д8 или V-50). Ведущая звездочка вырезается из дюралюминиевого листа толщиной 4 мм по известной технологии, когда на ее делительной окружности сначала размечаются центры отверстий, образующие впадины зубьев, а затем с помощью сверла, ножовки и напильников формируются сами зубья. Передаточное число мультипликатора i = 5…6.

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

Роторный ветрогенератор оснащен почти таким же тормозным устройством, как и на ВЭС типа «Диск». Привод его также аэродинамический: на оси тормозного кулачка закрепляется стальная втулка с четырьмя приваренными трубчатыми штангами. На концах каждой расположены полуцилиндрические фанерные лопасти. Пружина, стягивающая тормозные колодки, заменяется другой, с меньшей жесткостью. Срабатывать такое устройство должно при скорости ветра выше 10 м/с.

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

«АВТОМАТ»

Эта ветроэлектростанция — также роторного типа. Несомненное достоинство ее конструкции — наличие оригинального автоматического устройства, устанавливающего лопатки ротора в оптимальное положение в зависимости от скорости ветра. Ветродвигатель можно использовать в качестве привода генератора или насоса. При скорости ветра до 30 км/ч его мощность составит около 700 Вт.

Лопасти ротора делаются из 3-мм фанеры, слоистого пластика или

дюралюминия толщиной 0,5…0,8 мм на деревянном или металлическом каркасе.

Верхняя и нижняя крестовины крепления лопаток ротора изготавливаются из стальных полос толщиной 5 мм и собираются с помощью сварки. Нижняя крестовина для большей жесткости усиливается стальными 5-мм подкосами, которые привариваются снизу. Крестовины крепятся на валу двигателя стопорными винтами М8.

Автомат установки лопаток обеспечивает постоянную скорость вращения ротора вне зависимости от силы ветра. Он состоит из трех частей — крестовины, тяги и пружины.

Принцип действия автомата прост. При небольшой скорости ветра пружина, сжимаясь, ставит лопатки ротора в положение, при котором максимально используется сила ветра. По мере увеличения частоты вращения ротора тяги, выполняющие одновременно функции грузов-балансиров, под действием центробежной силы начинают поворачивать лопатки ротора внутрь. Таким образом достигается стабильность вращения ротора.

При изготовлении автомата главное внимание нужно уделить балансировке всей конструкции. Жескость пружины, работающей на растяжение, подбирается опытным путем. В случае необходимости устанавливаются дополнительные грузы на стороны лопаток, обращенные к оси ротора. Они обеспечивают срабатывание автомата при увеличении скорости вращения ротора.

Ветрогенератор:

1 — верхняя крестовина, 2 — лопатки ротора, 3 — нижняя крестовина, 4 — тяга-балансир, 5 — крестовина автомата установки лопаток, 6 — пружина, 7 — вал ротора, 8 — основание ветродвигателя, 9 — шкив.

Рама привода ветряного двигателя делается из стальных уголков сечением 5×50x50 мм. Площадки для установки корпусов подшипников вырезаются из стального листа толщиной 5 мм. Последние крепятся на площадке с помощью сварки, причем нижняя площадка делается подвижной — для центровки вала ротора. Подшипники можно использовать № 106 и № 206.

Электрогенератор под ветродвигатель лучше использовать от легковой машины. Подключать его к потребителям следует так, как это уже описывалось в материалах «Диск» и «Ротор». Следует отметить, что такой ветродвигатель неплохо работает в паре с насосом, поднимая воду из скважины или колодца в водонапорную башню. Для этого понадобится автомобильный топливный насос либо водяная помпа от стиральной машины. Первый приводится в действие с помощью одного или не-скояьких-кулачков, расположенных на валу ветродвигателя, вторая — с помощью клиноременной передачи.

Еще у нас есть что-то на эту тему:

1. Альтернативные источники энергии: Роторный ветрогенератор.
2. Генератор своими руками. Введение.
3. Ветряк своими руками: коэффициент использования энергии ветра.
4. Ветряк своими руками
5. Плавающий ветрогенератор.