Реклама

Ветрогенератор PDF Печать E-mail
Автор: Svetlana   
20.03.2017 20:41

Россия — страна не только холодная, но и ветреная. В большинстве регионов большую часть времени дуют ветры со скоростью 4…12 м/с. А это — энергия, достаточная, чтобы дать тепло и свет целой семье, если построить ветро-электросганцшо высотой 10…15 метров, ротором диаметром 5…7 метров и мощностью около 10 кВт (см. рис. 1). Другое дело, что по стоимости она сравнима с автомобилем.


alt




 Маленькие ВЭС с мощностью не болте 250 Вт дешевле. Сегодня на них ставят многополюсные генераторы, работающие от малейшего ветерка. В сочетании с мощной аккумуляторной батареей и совершенной электроникой они дают ток высокого качества. Но такие электростанции сложны: для их производства не обойтись без самых передовых технологий. Между тем современному хозяину вполне по силам собрать собственную электростанцию. И при этом ничего нового придумывать не нужно. Ведь еще в середине прошлого, XX века изобретатели и конструкторы придумали немало интересных конструкций. Взять хотя бы установку ВИСХОМ Д-1,5 с максимальной мощностью 120 Вт. Она настолько проста, что ее может собрать любой неподготовленный умелец.

В основе электростанции заложен автомобильный электрогенератор, на вал которого насажен воздушный винт. Но винт не простой, а переменного шага. Его лопасти способны поворачиваться относительно продольной оси и тем самым изменять угол встречи лопасти и ветра. В технике этот угол чаще называют шаг винта. При постоянном ветре за счет изменения шага можно изменять скорость вращения винта. И наоборот, когда скорость ветра меняется, то изменением шага поддерживают постоянство скорости вращения.
На нашей ВЭС для этого предусмотрены специальные грузики (см. рис. 2). При вращении ротора на них возникает гироскопический момент, стремящийся развернуть лопасть вдоль потока. Но на оси лопасти имеется еще и пружина, которая при этом закручивается, препятствуя повороту. При экспериментальном подборе массы грузиков, за счет противоборства сил инерции и упругости пружины можно поддерживать скорость вращения ротора с точностью до 6% при изменении скорости ветра от 4 до 12 м/с.





Мощность же, развиваемая генератором, по-прежнему будет зависеть от скорости ветра. Например, при скорости 4 м/с развивается мощность на клеммах генератора всего 2,5 Вт, при у м/с — 13 Вт; 7 м/с — 60 Вт и начиная с восьми и более м/с уже более 100 Вт. Поэтому без применения аккумуляторных батарей, сглаживающих эту неравномерность, пользоваться нашей ветряной электростанцией будет затруднительно. Отметим также, что в процессе зарядки-разрядки аккумуляторной батареи в зависимости от силы тока и множества других причин может теряться от 20 до 50% энергии. Кроме того, и КПД любого маломощного генератора не превышает 80%. Таким образом, до потребителя сможет дойти лишь третья, а то и четвертая часть мощности, развиваемой ветром. Несмотря на это, подобная ветряная электростанция в местности со средней скоростью ветра 4 м/с сможет произвести за год почти 200 кВт/ч электроэнергии. А при среднегодовой скорости ветра 7 м/с — в три раза больше.




Не проще ли то же количество энергии получить от бензиновой электростанции? Они расходуют около 400 г бензина на каждый кВт/ч. Расчет показывает, что наша крохотная ветроэлектростаи-дия сможет экономить от 100 до 300 л (целую бочку!) бензина в год. А исполнение ее с применением более современных автомобильных генераторов и аккумуляторных батарей, снятых со старых иномарок, способно сэкономить бензина почти в два раза больше. А теперь рассмотрим конструктивные особенности предлагаемой ВЭС. У земли ветер слаб. Поэтому ветряки всегда стараются устанавливать па холмах или высоких мачтах. Наша ветроэлектростанция крепится на верхушке обычного зарытого в землю деревянного столба высотой около 5 м (см. рис. 5). Ее генератор будет вращаться с; частотой 900…1200 оборотов в минуту. Он снабжен хвостом, а потому будет свободно поворачиваться на оси под напором ветра. Общее представление о креплении головки ветро-двигателя к оси показано па рисунке.



Важнейшая деталь двигателя — воздушный винт. От точности его изготовления зависит вся работа электростанции. На рисунке 6 лопасть винта представлена с точностью до десятых долей мм. Заготовка лопасти состоит из 2 или 3 слоев толстой фанеры, склеенных эпоксидным клеем. Следует очень тщательно выдержать угловую установку плоской части лопасти. Для этого нужно использовать стапель с шаблонами (см. рис. 7). Готовая лопасть должна быть тщательно отполирована, а потом еще и отлакирована. На рисунке показана втулка винта с механизмом изменения шага. Его вам придется конструировать самостоятельно, приведя в соответствие с размерами подобранных шарикоподшипников и диаметром вала выбранного генератора. Чтобы винт переметного шага правильно функционировал, необходимо тщательно выполнить его детали.



Поворот лопасти осуществляется под действием инерционных сил, возникавших на поперечной стальной штанге длиной 150 мм, диаметром 8 мм. (В случае необходимости на концах ее устанавливаются дополнительные грузики.) На рисунке показана пружина регулирования. Длина ее заготовки — 1175 мм, а число витков — 14,
Как видите, система поддержания постоянства скорости вращения винта едва ли не самая трудоемкая в изготовлении часть установки. Проблема усугубляется тем, что сегодня опыт создания ветродвигателей почти утерян. Людей, практически знакомых с ними, почти нет. Этот опыт придется нарабатывать самостоятельно, практически с нуля.
Электрогенератор, систему регулирования и аккумуляторную батарею проще взять от легкового автомобиля. В этом случае освещение дома можно производить при помощи автомобильных ламп накаливания. Но значительно больше света — в 4…5 раз – дадут переносные автомобильные люминесцентные лампы, питаемые от постоянного тока по специальной схеме.
В заключение еще несколько слов о проблемах, с которыми вы можете столкнуться при изготовлении такой станции. Запуск ее при слабом ветре и особенно зимой при застывшей смазке требует предварительной раскрутки ротора. Для этой цели на клеммы генератора при помощи установленной на столбе пусковой кнопки кратковременно подается напряжение от батареи. И еще, ветряк при работе шумит. Шум можно снизить за счет точного и качественного изготовления винта. С этой же целью полезно закрыть все рабочие узлы кожухом обтекаемой формы. Лопасти ветряка, целиком выполненные из металла, либо окованные металлом, или даже оклеенные металлической фольгой, создадут помехи приему телепередач.
Как видите, заставить ветер освещать дом не так уж просто, но можно, если очень захотеть.
А.ИЛЬИН

Журнал “Левша” №9-97г.



Сад

Огород

На главную

Обновлено 20.03.2017 20:59
 
 



Архив

<Март 2017>
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
212223242526
2728293031  


  • 2017 (74)
  • 2016 (78)
  • 2015 (66)
  • 2014 (150)
  • 2013 (164)
  • 2012 (418)