Чи пробували ви запрягти вітер, щоб примусити його працювати на себе? Адже енергія вітру - одна з найдешевших і досяжних! Тут не пропонується будувати вітряні млини, як це робили за старих часів, або складний сучасний вітродвигун. А ось побудувати вітроустановку для вироблення електроенергії, хай невелику, малопотужну, зможе кожна сім'я, що живе в сільській місцевості, або будь-який дачник.Енергії, виробленої вїтроустановкою, вистачить, щоб включити насос для поливання городу або саду, щоб освітити будинок.
У принцип роботи вітряної установки закладена відома ще в давні часи схема з самообертаючимся барабаном. Пристрій єпредставляє собою дві половинки полого циліндра, які після його розрізання розсувалися в сторони від загальної осі. Тіло, що утворилося, володіло яскраво вираженою аеродинамічною несиметричністю. Потік повітря, що набігає упоперек його осі, як би зісковзував з опуклого боку одного напівциліндра. Зате інший, звернений до вітру своєрідною кишенею, чинив значний опір. Барабан повертався, напівциліндри мінялися місцями все швидше і швидше, і вертушка таким чином швидко розкручувалася.
Подібна схема вигідно відрізняється від вітроустановки з пропелерною вертушкою. По-перше, вона не вимагає при виготовленні великої точності і дає широкий вибір вживаних матеріалів. По-друге, вона компактна.
Принцип дії вітроустановки
Судіть самі. Потужність генератора, що приводиться в дію барабаном діаметром всього близько метра, буде такий же, як при використанні трилопатевого пропелера діаметром 2,5 м! І якщо пропелерну вертушку потрібно встановлювати на високій штанзі або на даху будинку (цього вимагає техніка безпеки), то вертушку-барабан можна ставити прямо на землі, під навісом. Є у барабана і ще ряд достоїнств: великий момент, що крутить, при малих оборотах (значить, можна обійтися або зовсім без редуктора, або використовувати простий одноступінчатий), відсутність щіткового токоз'ємного механізму.
Отже, почнемо з виготовлення барабана. Лопаті можна зробити з фанери, покрівельного заліза, дюралюмінієвого листа або листового пластика відповідних розмірів. У будь-якому варіанті прагніть уникати застосування зайво товстих заготовок - ротор повинен бути легким. Це зменшить тертя в підшипниках, а значить, барабан легше розкручуватиметься вітром.
Якщо ви скористаєтеся покрівельним залізом, вертикальні краї лопатей підсильте, підклавши під відбортовку металевий пруток діаметром 5-6 мм. Якщо ви вирішили зробити деталі вертушки з фанери (її товщина повинна бути 5-6 мм), не забудьте просочити заготівки гарячою оліфою. Щоки барабана можна виготовити з деревини, пластмаси або легкого металу. Збираючи барабан, не забудьте промазати місця стиків густою масляною фарбою.
Конструкція вітроустановки
На малюнку:
1 - резистор;
2 - обмотка статора
генератора;
3 - ротор генератора;
4 - регулятор напруги;
5 - реле зворотнього струму;
6 - амперметр;
7 - акумулятор;
8 - запобіжник;
9 - вимикач
Хрестовини, що сполучають окремі лопаті в ротор, краще зварити або склепати із сталевих смуг перетином 5 x 60 мм. Можна використовувати і деревину: товщина заготівки не менш 25 мм, ширина - 80 мм.
Вісь для вертушки найпростіше зробити з двометрового відрізка сталевої труби із зовнішнім діаметром близько 30 мм. Перш ніж підбирати заготівку для осі, знайдіть два шарикопідшипники, бажано нові. Узгодивши розміри труби і підшипників, ви позбавите себе від зайвої роботи по підгонці труби до внутрішніх обойм підшипників. Сталеві хрестовини ротора приварюються до осі, дерев'яні кріпляться епоксидним клеєм і сталевими штифтами діаметром 5- 6 мм, що проходять одночасно через кожну хрестовину і трубу. Лопаті змонтуйте на болтах M12. Уважно перевірте відстані від лопатей до осі: вони повинні бути однаковими - 140-150 мм. Зібравши барабан, знову покрійте стики деталей густою масляною фарбою.
Головний елемент установки готовий, залишається виготовити станину, зваривши або склепавши її з металевого куточка (годиться і дерев'яний варіант). На готову станину встановіть шарикопідшипники. Прослідкуєте, щоб не було перекосу, інакше ротор не зможе легко обертатися. Всі деталі установки двічі покрійте масляною фарбою, на нижньому кінці осі зафіксуйте набір шківів різного діаметру. Перекинутий через шків вертушки ремінь з'єднайте з генератором електричного струму, наприклад автомобільним (як варіант, можна спробувати застосувати електродвигун склоочисника). Побудований зразок ветросилової установки при швидкості вітру 9-10 м/с зможе забезпечити потужність, що передається на генератор, рівну 800 Вт.
Ну а якщо стоїть безвітряна погода або вітер дуже слабкий, щоб давати необхідну електроенергію? Перебоїв у виробленні електрики не буде, якщо скористатися накопичувачем енергії - акумулятором. Вітер є - пускайте електрику безпосередньо до споживача, вітру немає - включайте заряджені від вітроустановки акумулятори. На малюнку показаний схематичний пристрій електричного ланцюга такої вітроустановки.
Можливий варіант накопичення електроенергії і отримання змінної напруги 220В. Для цього можна використовувати електронну "начинку" від комп'ютерного джерела безперебійного живлення (UPS), як правило, в них найчастіше спершу виходить з ладу акумулятор, тому б/у UPS завжди можна купити за символічні гроші.
Якщо вітряк використовуватиметься для поливання городу або саду, його потрібно змонтувати прямо над джерелом води.
За матеріалами журналу Юний технік
|