Вітрогенератор своїми руками

Як я своїми руками зробив вітрогенератор

У світі, що оточує нас, є багато процесів та речовин, які може використати людина для отримання електроенергії: сонячне світло (батареї сонячних елементів), енергія вітру (вітрогенератори), рух води у річках (гідроелектростанції). Нижче поданий вільний виклад англомовної сторінки Майка Девіса (Mike Davis), про виготовлення вітрогенератора своїми руками.

432px_photo_vetrogenerator

Майк Девіс розповідає.

Зробити своїми руками вітрогенератор було неважко. Ви теж можете це зробити.

Кілька років тому я купив нерухомість (ділянку землі) в пустельній Арізоні. Я астроном і мені потрібне було місце, щоби займатись моїм хобі далеко від міського неба, де спостереженням заважає світлове забруднення міста. Отже я знайшов великий шматок власності, але проблема була в тому, що це так далеко від цивілізації, що там немає електричних послуг. З певної точки зору це добре, немає електрики – немає світлового забруднення. Тим не менш, було б непогано мати для дому хоча б невелику кількість електроенергії, адже дуже багато чого у житті в 21 столітті залежить від неї.

Одну річ я помітив відразу – в цій місцевості більшу частину часу дме вітер. Це допомогло мені зосередитися на позитивних сторонах. Майже з самого моменту як я його купив, у мене була думка про те, що енергетичної незалежності можна досягти шляхом встановлення вітрогенератора, а потім додати трохи сонячних панелей і газифікатор біомаси.

Отже це історія про те, як я своїми руками зробив вітрогенератор. Не з дорогої, придбаної в магазині турбіни, а з саморобної, яка майже нічого не коштувала. Якщо у вас є навички виготовлення і деякий досвід роботи з електронікою, ви можете зробити це.

Я шукав інформацію про саморобні вітрові турбіни  (вітрогенератори) і зрозумів, що попри дивовижну різноманітність конструкцій і складність усі вони мають п'ять загальних речей:

  • генератор
  • лопаті пропелера
  • монтажну конструкцію, яка тримає вітрову турбіну
  • вежу, щоби тримати все це на вітрі
  • батареї та електронну систему керування.

Реалізація проекту виготовлення вітрогенератора своїми руками

Як на мене, проект вітрогенератора не здавався занадто важким. Я вирішив почати з генератора струму. Мої інтернет-дослідження показали, що багато людей робили свої власні генератори. Це здавалося надто складним, принаймні для першої спроби. Інші використовують двигуни постійного струму в якості генераторів у своїх проектах. Це було схоже на простий шлях. Тому я почав шукати, які двигуни були б кращими для роботи вітрогенератора.

Багато людей використовувати старий комп'ютер з накопичувачем на магнітній стрічці (коли комп'ютери мали великі котушкові магнітофони, а в них використовувались низько обертові двигуни). Мабуть, кращу пару моделей таких двигунів зробила компанія Ametek. На жаль, їх майже неможливо знайти в наші дні.

Є, ймовірно, багато інших марок і моделей доступних двигунів постійного струму, які будуть працювати як генератори.

Те, що потрібно - це двигун, який розрахований на високу напругу постійного струму, низькі оберти і великі струми. Варто триматися осторонь від низької напруги і / або високих обертів на хвилину.

Потрібен двигун, який буде давати більше 12 Вольт на досить низьких обертах, і корисний рівень струму. Таким чином, двигун, розрахований на 325 обертів в хвилину (на 30 вольт) при використанні в якості генератора, може дати 12 + вольт на розумних низьких обертах.

З іншого боку, двигун потужністю 7200 обертів в хвилину на 24 вольти, ймовірно, не буде виробляти 12 + вольт в якості генератора (багато тисяч обертів на хвилину – це занадто швидко для вітрових турбін). Потррібно було шукати в магазині для двигунів.

432px_dvygun_vitrogenerator

Мені вдалося купити один із хороших 30-вольтових двигунів Ametek всього за $ 26.

Двигун був у доброму стані і працював добре. Навіть просто швидкий поворот валу двигуна моїми пальцями запалював лампочку 12 вольт досить яскраво (я легко отримав від нього пару сотень ват). Я знав, що якщо б я міг зробити пристойний набір лопатів, він буде виробляти велику кількість енергії.

Отже лопаті та концентратор для їх підключення були моєю наступною справою. Багато хто зробив лопаті своїми руками, вирізаючи їх з дерева. Як на мене, це був обурливо великий обсяг роботи.

Я виявив, що інші люди робили леза шляхом розрізання ПХВ труби і формування їх у профілях. Це виглядало набагато більш перспективним.

zagotovka_dlya_lopati_vitrogeneratora

Я використав їх рецепт, але зробив трохи інакше. Я використав чорні ABS труби, 6-дюймові труби замість 4 дюймів і 24 дюйми у довжину замість 19,6.

Я узяв 24-дюймовий довгий шматок труби і розрізав його вздовж на чотири частини. Тоді я вирізав одну лопать, і використав її як шаблон для вирізання інших. Це дало мені 4 лопаті вітрової турбіни (3 плюс одна запасна).

По цьому я їх трохи додатково згладив і сформував за допомогою мого шліфувального верстату (шліфував на розрізі країв, щоби зробити їх профіль кращим). На мою думку лопаті вітрогенератора виглядають дуже добре.

shkiv_i_dysk_dlya_habu

Тепер мені потрібно центрувати лопаті і прикріпити їх до двигуна. В моїй майстерні я знайшов зубчастий шків, який поміщався на валу двигуна, але був занадто малий в діаметрі, щоб закріпити його на лопаті. Я також виявив серед металевого брухту алюмінієві диски 5 дюймів в діаметрі, тепер я міг кріпити лопаті, але як прикласти їх до валу двигуна вітрогенератора? Найпростішим, звичайно, було рішення з’єднати ці дві частини разом, щоб зробити хаб.

shkiv_i_dysk_z_otvoramy

Далі було багато свердління, нарізування, різьблення і болти, у сумі получився хаб.

koncentrator_vitrogenerator

Тут він зібраний і з лопатями (після свердління отвору в них, звичайно).

Ось ще один вид на центр з лопатями.

photo2_koncentrator_vitrogenerator

Під час поїздки в магазин я знайшов ці куполоподібної кришки вентиляційного отвору.

obtekatel2_vetrogenertor

obtekatel_vetrogeneratora

Я відразу подумав про додавання обтікача до хабу. Нічого собі, з як там не є, це дійсно виглядає професійно зробленим пристроєм. Я ніколи не зміг би переконати всіх, що я зробив це сам зі сміття з моєї майстерні і сан-технічних деталей.

Далі мені потрібно було монтувати вітрову турбіну. Бажаючи зробити просто, я вирішив просто закріпити двигун на шматок дерева 2 х 4. Правильна довжина деревини обчислюється за дуже науковим методом вибору найбільш перспективних шматків 2 х 4 із моєї купи брухту.

montazh_vitrogeneratora

Я також вирізати шматок з 4 дюймового діаметра труби ПВХ для кріплення двигуна вітрогенератора і щоби захистити його від непогоди. Як хвостову частину, щоби моя конструкція поверталась при зміні напрямку вітру, я знову просто використовував шматок важкого алюмінієвого листа. Я боявся, що хвіст буде не достатньо великим, але це, здається, працює дуже добре. Турбіна спрямовувалась прямо на вітер кожного разу, коли той змінював напрямок. Для тих з вас, хто завжди вимагає від мене представити плани, креслення, схеми і т. д. для моїх проектів, я додав кілька розмірів на зображенні. Хоча я сумніваюся, що будь-який з цих вимірів є критичним.

Ось ще одна фотографія виготовленої конструкції.

photo_golova_vitrogeneratora

Далі я повинен був почати думати про якусь вежу вітрогенератора і якийсь підшипник, який дозволив би голові вільно повертатися за вітром.

Нарешті, я прийшов до рішення, що, здається, працює добре. Під час мозкового штурму я помітив, що залізна труба діаметром 1 дюйм добре прилягає і ковзає в сталевому кабелепроводі діаметром 1,25 дюйма. Я міг би використовувати довгий шматок 1,25 -дюймового трубопроводу як вежу і трубопровідну арматуру для під’єднання конструкції з двигуном.

flanec_vitrogeneratora

До головного пристрою я прикріпив фланець заліза в 1 дюйм довжиною 7,5 дюйма (показано на фотографії). Дроти від генератора будуть проходити через отвір в 2х4 по центру труби/короба і виходитимуть на основу вежі.

432px_osnova_bashni_vetrogenerator

База вежі саморобного вітрогенератора. Виготовлення бази вежі я почав із розрізання диска з фанери діаметром 2 фути. Я зробив U-подібну конструкцію з однодюймової трубопровідної арматури. В середині цієї конструкції помістив трійник діаметром 1,25 дюйма. У трійник входить однодюймова труба, це дозволяє мені піднімати і опускати вежу.

Я також пізніше зробив отвори в дерев'яному диску, щоби можна було використовувати сталеві вставки для фіксації вежі на землі.

golova_i_baza_vetrogenerator

Ця фотографія показує верхівку конструкції і базу вітрогенератора разом. Ці дві частини вітрогенератора має з’єднувати 10-метровий шматок сталевого трубопроводу. Через те, що я робив цю річ у Флориді, але збирався використовувати її в Арізоні, я вирішив почекати з покупкою 10-метрової частини трубопроводу, поки я не дістанусь до Арізони. Це означало, що вітрова турбіна ніколи не буде повністю зібрана і не отримає належного випробовування, допоки я не буду готовий спробувати все в полі. Це було трохи страшно, тому що я не знав, чи ця річ дійсно працюватиме.

golova2_vetrogenerator

Далі, я пофарбував всі дерев'яні частини кількома шарами, бо хотів захистити дерево від негоди. Ця фотографія показує також противагу, котру я додав в лівій частині 2х4 під хвіст, щоби збалансувати голову.

golova3_vetrogenerator

Ця фотографія показує готовий головний пристрій з лопатями.

В один вітряний день я спробував потримати головний пристрій високо в повітрі над моєю головою, просто щоби подивитися, чи лопаті будуть розкручуватись так, як я сподівався. Протягом декількох секунд вони розкрутились до по-справжньому страшного ходу (без навантаження на генератор), і я ледве втримував свою конструкцію, не знаючи, як покласти її вниз, не порізавши себе на шматки. На щастя, я врешті-решт зміг вивести її з вітру і сповільнити до не летальної швидкості. Я не буду робити цю помилку знову.

Для продовження клацніть на кнопці з цифрою 2

Електроніка для саморобного вітрогенератора

Тепер, коли у мене були всі механічні частини, настав час повернутися обличчям до електронної частини проекту. Система складається з вітрової турбіни, яка перетворює енергію вітру в електричну, однієї або кількох батарей для зберігання енергії, виробленої турбіною, блокуючого діоду для запобігання живлення від батареї, коли обертається двигун / генератор, вторинного навантаження, яке скидає енергію від турбіни, коли батареї повністю заряджені, і контролера заряду для запуску всього.

Є багато контролерів для сонячних і вітряних електростанцій, але я вирішив спробувати виготовити свій власний.

Я знайшов багато інформації, у тому числі досить хороші схеми, і це зробило проектування мого власного блоку доволі легкою справою.

Я займався електронікою з раннього віку, у мене є великий запас електронних компонентів, так що мені довелося купити дуже мало, щоби виготовити своїми руками контролер заряду вітрогенератора. Я замінив різні компоненти для деяких частин і дещо переробив у схемі, щоби я міг використовувати те, що у мене вже було на руках. Таким чином, єдиною частиною, яку я мав купити, було реле.

Отже потрібен контролер для вітрогенератора. Загальний принцип дії контролера полягає в тому, що він контролює напругу батареї в системі, відстежує, чи передається потужність від турбіни в батареї, щоби перезарядити їх, або відводить потужність від турбіни у вторинне навантаження, якщо батареї мають повний заряд (для запобігання надмірному заряду і знищенню батарей).

kontroler_zaryada_vetrogenerator

Це зображення контролера, який я зробив. Я просто скріпив болтами все на шматку фанери з метою тестування. Згодом я буду монтувати в корпус, який захистить від непогоди.

Маленька макетна плата в нижній центральній частині з мікросхемою – це фактична схема контролера. Срібна скоба нижче тримає дві кнопки, які дозволяють мені вручну перемикати пристрій між зарядкою батарей і скиданням потужності на вторинне навантаження. На великому чорному радіаторі в лівому нижньому куті є два 40 Amp діоди. Прямо зараз я використовую лише один, але я міг би легко додати другу вітряну турбіну або навіть фотоелектричні сонячні панелі до системи за допомогою другого. Подвійний ряд золотих прямокутників у верхній є фіктивним навантаженням і складається з високопотужних резисторів. Я використовую їх в якості вторинного навантаження, яке дозволяє скидати енергію від турбіни у випадку, якщо акумулятор повністю заряджений. Я також використовую їх для цілей тестування, щоби перевірити турбіну. Згодом надлишкова потужність від турбіни буде скинута на щось більш корисне, таке як водонагрівач або другу батарею.

Нижче і зліва від фіктивного навантаження є запобіжник для вітрових турбін. Маленький сірий куб – 40 Amp SPDT автомобільне реле, яке посилає енергію від турбіни або на батареї або на еквівалент навантаження. Уздовж правого боку – клемні колодки, котрі дозволяють мені підключити все разом.

У процесі роботи вітроогенератор підключений до контролера. Споживання струму відбувається безпосередньо від акумуляторної батареї. Якщо напруга батареї падає нижче 11,9 вольт, контролер перемикає силову турбіну на зарядку акумулятора. Якщо напруга батареї підвищується до 14 вольт, контролер перемикається на скидання енергії газотурбінної електростанції в еквівалент навантаження. Можна регулювати рівень напруги, при якій контролер перемикається між акумуляторною батареєю та вторинним навантаженням.

Я вибрав 11.9 В для точки розряду і 14 В для повністю зарядженої точки на основі рекомендацій на предмет правильної зарядки свинцево-кислотних батарей. Коли напруга батареї складає від 11.9 В і 14 В, система може перемикатися між зарядкою та демпінгом. З метою тестування пара кнопок дозволяє мені перемикатися в будь-який час. Зазвичай система працює автоматично. При зарядці акумулятора горить жовтий світлодіод. Коли батарея заряджена і енергія скидається на еквівалент навантаження, зелений світлодіод горить. Це дає мені деяку мінімальну інформацію про те, що відбувається з системою. Я також використовую мій мультиметр для вимірювання напруги батареї і напруги. Я, ймовірно, в кінцевому підсумку додам індикатор напруги і заряду / розряду в систему.

Перед польовими випробуваннями потрібно встановити нижню точку напруги живлення 11.9 В, підбираючи номінал резистора (спочатку можна використати змінний резистор). Потім підлаштувати резистор для високої напруги 14 В.

Суттєво! Тепер я встановив 14.8 В для повного точкового заряду після подальших досліджень належного зарядки свинцево-кислотних акумуляторів. Крім того, я перейшов на герметичні свинцево-кислотні акумуляторні батареї, тому що я отримав багато їх від мого брата. Я розглядає перехід на глибокий цикл живлення, коли ті, якими я користуюсь зараз, почнуть давати збої.

Суттєво! Я дізнався на своїй шкірі, що з цим контролером дуже важлива правильна послідовність підключення. Якщо ви підключите першою вітрову турбіну, дикі коливання напруги від турбіни не будуть згладжуватися навантаженням на акумулятор, контролер буде працювати з помилками, реле дико клацати, і сплески напруги можуть зруйнувати мікросхему. Тому завжди контролер початку підключається до акумуляторної батареї, а потім підключається до вітрової турбіни. Крім того, переконайтеся, що ви відключили вітрову турбіну в першу чергу при від’єднанні елементів системи один від одного. Відключайте акумуляторну батарею останньою!

Суттєво! Ось схема мого контролера заряду вітрогенератора.

432px_shema_vitrogenerator

Посилання на повнорозмірну схему контролера заряду: схема 100%

Я замінив дещо змінив оригінальну схему, щоби використати радіодеталі, котрі були у мене під рукою. Таким чином я повинен був купити лише декілька речей, щоби своїми руками виготовити контролер вітрогенератора. Ви можете зробити так само, не обов’язково точно дублювати цю конструкцію. Я використовував інші ОУ чіпів та іншу MOSFET, ніж ті, що були в оригінальній схемі. Більшість резисторів не є критичними. Якщо у вас є знання, щоб зробити це, не соромтеся замінити. Крім того, не соромтеся експериментувати.

Для продовження клацніть на кнопці з цифрою 3

Випробовування саморобного вітрогенератора

Нарешті, всі частини проекту вітрогенератора були завершені. Все це було зроблено лише за тиждень і було важко для моїх близьких. Я розібрав турбіну, ретельно упакував все (і інструменти) та знову поїхав в Арізону, але на цей раз сподіваючись мати джерело електроенергії.

І ось я на місці! Першою справою було створення кріплення вежі вітрогенератора. Я поїхав в найближчий Home Depot (близько 60 км в одну сторону) і купив 10-метровий шматок трубопровода діаметром 1,25 дюйма, потрібний для щогли.

photo11_vetrogenerator

Монтаж пройшов швидко. Я використовував нейлонову мотузку, щоби закріпити верхню частину вежі до чотирьох великих дерев'яних кілків, вбитих в землю. Талрепи на нижніх кінцях кожного тримача дозволили мені дійти до вежі. Випускаючи нейлон відповідно до шарніру на базі, я міг би підняти і опустити вежу. Зрештою, згодом нейлон і дерев'яні кілки будуть замінені сталевими кілками/кронштейнами та сталевими тросами. Тим не менше, як для тестування, цей механізм працював нормально.

krepl_machta_vetrogenerator

Ця фотографія показує крупним планом кріплення у верхній частині вежі вітрогенератора.

osnova_machta_vetrogenerator

Ця фотографія показує основу вежі вітрогенератора, прикріпленої до землю, і з проводом від вітрової турбіни на виході з трійника під трубопроводом вежі. Я використав кабель старого подовжувача для підключення між турбіною і контролером.

Заправка дроту через вежу виявилося легкою. Це було холодний ранок, і шнур був дуже жорстким. Я був в змозі просто натискати на нього по всій довжині трубопроводу вежі. В теплий день потрібно було б щось вигадувати. Мені пощастило.

golova4_vetrogenerator

Ця фотографія показує голову турбіни, встановлену на вершині вежі. Я змастив частину монтажної конструкції голови, котра має ковзати по верхній частині трубопроводу і це мало великий вплив, як я і планував. Іноді я навіть дивувався собі.

Зараз я просто чекаю, коли подує вітер. Це був перший спокійний день, який я коли-небудь бачив у цій місцевості.

veter_vetrogenerator

Нарешті! Зроблений своїми руками вітрогенератор працює, його вітрова турбіна обертається на вітрі.

photo_elektro_vetrogenerator

Ця фотографія показує контролер, акумулятор і пов'язані з електронікою всі провідні під’єднання вгору. У мене є інвертор на 120 В, підключений до батареї, і мультиметр для контролю напруги акумуляторної батареї та вихідної напруги вітрової турбіни. Крім того, моя електробритва та зарядний пристрій підключені до перетворювача і працюють від 120 В змінного струму. Пізніше я підключив подовжувач до перетворювача і простягнув його до будинку. Я знаю, ця установка вітрогенератора є чорновою, але я поспішав перевірити, що все працює.

photo_elektro2_vetrogenerator

Це фотографія крупним планом електроніки вітрогенератора. Мультиметр показує, що вітрова турбіна виробляє 13,32 вольт. Моя електробритва і зарядний пристрій отримують живлення через інвертор.

1349_photo_elektro_vetrogenerator

А тут індикатор показує, що турбіна вітрогенератора виробила 13,49 вольта. Як тільки вітер починає дути, турбіна починає набирати обертів. Вона обертається швидко, поки вихідна напруга не перевищує напругу акумуляторної батареї плюс блокуючий діод падіння (близько 13,2 вольта, в залежності від стану заряду акумулятора) і дійсно працює без навантаження до цієї точки. Після того як ця напруга буде перевищена, турбіна починається скидувати енергію в батареї. Під навантаженням оберти незначно зростають в міру збільшення швидкості вітру. Більший вітер - більший струм в батарею, що означає велике навантаження на генератор. Таким чином, система є в значній мірі самокерованою. Я бачив ніяких ознак надмірного перевантаження.

Звичайно, при штормових вітрах, все змінюється. Перемикання контролера в еквівалент навантаження гальмує турбіну і сповільнює її навіть при сильних поривах вітру. Насправді кращим виходом є коротке замикання турбіни. Воно примушує турбіну зупинитися просто зараз, навіть при сильному вітрі. Коротке замикання виходу, яке я зробив, дозволяє турбіну безпечно піднімати та опускати і уникнути раптового завершення життя, будучи порізаним на кубики обертовими лопатями пропелера.

Попередження! Будьте обережні, коли тримаєте конструкцію вітрової турбіни або знаходитесь біля лопатей пропелера вітрогенератора. Раптовий порив вітру - і ви будете поранені.

Зрештою я вирішив, моя установка була занадто неохайною і небезпечною. Нерозумно мати електричні з'єднання і купу проводів на алюмінієвому столі. Небезпека короткого замикання була занадто високою. Я поставив всю електроніку на шматок фанери у верхній частині пластикового контейнера. Тоді я приєднав подовжувач від інвертора до мого контролера і підключив всі мої речі до інвертора.

fanera_photo_elektro_vetrogenerator

gotov_photo_elektro_vetrogenerator

Повністю зібраний виготовлений своїми руками вітрогенератор.

notebook_vetrogenerator

У мене є електрика! Тут у мене є ноутбук, підключений до інвертора, який в свою чергу живиться від вітрогенератора. Я зазвичай маю тільки близько двох годин автономної роботи на моєму ноутбуці. Так що я не можу використовувати його довше, поки я в кемпінгу. Тепер у мене немає проблеми: батареї дають живлення, принаймні, поки дме вітер. Крім того, я можу тепер можу заряджати мій мобільний телефон, фотоапарат, користуватись електробритвою, насосом надувного матрацу і т. д.

Так скільки ж коштує виготовлений своїми руками вітрогенератор? Я зберіг всі квитанції за все, що я купив для вітрогенератора.

Загалом це коштувало $140,62. Не так уже й погано! Я сумніваюся, що я міг би купити промислового виготовлення турбіни з порівнянною потужністю, а також промислового виготовлення контролер заряду, а також промислового виготовлення вежу менш ніж за $ 750 - $ 1000.

Щоправда, я використав те, що в мене вже було: акумулятор, інвертор, силовий кабель та радіодеталі.

Майбутні зміни і удосконалення. Я хотів би зробити, щоби система включала:

  • електроніку в захищеному від непогоди корпусі;
  • індикатор для контролю напруги акумулятора та струму заряду/розряду;
  • тахометр, щоби знати, як швидко обертаються лопаті;
  • додаткові батареї для збільшення резерву ємності;
  • другу вітряну турбіну або сонячну батарею для збільшення потужності;
  • більш високу потужність перетворювача;
  • можливість автоматично згорнути або гальмувати пристрій при сильному вітрі;
  • бетонний фундамент для вежі;
  • високу вежу зі сталевими кілками/кріпленнями і сталевим дротом.

Відповіді на найбільш поширені питання про виготовлення вітрогенератора своїми руками

Питання № 1: Як запобігти скручуванню силового кабелю, який спускається всередину вежі вітрогенератора від обмотки?

Відповідь: Про це мене найчастіше запитують. Коротка відповідь: «Я не роблю нічого, щоб запобігти цьому. До поганого не доходить. Коли ж все таки це необхідно зробити – просто від'єднуєте проводи в нижній частині і вручну розмотуєте. У мене є ідея побудувати фазну систему, яка б запобігала будь-якій можливості розриву кабелю. Може бути, я спробую це в майбутній турбіні.»

Питання № 2: Чи можете ви допомогти мені у проектуванні / будівництві системи постачання енергії вітру для мого будинку / ферми, щоб я міг від’єднатися від моєї поганої електричної комунальної компанії?

Відповідь: Коротка відповідь: ні. Не тільки через брак часу, але й тому, що моя система не призначена виробляти достатньо електроенергії для живлення всього будинку або ферми. Моя система була просто призначена для забезпечення декількох сотень ват електроенергії в районі, де немає доступних інших електричних варіантів. Я працюю на проектуванням і будівництвом інших вітрових турбін і сонячних панелей, що дозволить збільшити свої потужності виробництва за межі поточного мінімального рівня. Тим не менше, навіть у разі успіху, ці нові речі все одно не забезпечать типовий будинок або ферму. Моєю кінцевою метою є отримання достатньо кількості енергії від вітрових та сонячних джерел для живлення невеликого приміщення і обсерваторії, де не буде багато потреби в електроенергії.

Для продовження клацніть на кнопці з цифрою 4

Вдосконалення і допрацювання саморобного вітрогенератора

photo_2007_vetrogenerator

Ось фотографія вітрогенератора на моїй віддаленій власності під час поїздки до Арізони у травні 2007 року. Я залишив велику частину устаткування на місці в Арізоні. На зиму я тільки приніс додому голову турбіни і контролер заряду. Все пережило зиму добре. Просто з’явились невеликі плями іржі на частинах основи вежі вітрогенератора.

treyler_vetrogenerator

У цьому трейлері я провів мої весняні канікули. Вітрогенератор давав достатню енергію (12 В і 120 В) для внутрішнього освітлення та розеток, до яких під'єднувались зарядні пристрої, електробритва і міні порохотяг. Все було заряджене і працювало нормально.

145_vetrogenerator

Ось мій вольтметр показує виробництво турбіною 14.5 вольта у сильний вітер. Незважаючи на те, що вітрова турбіна вітрогенератора працює досить добре, я думаю, є можливості для вдосконалення. Я отримую живлення 120 вольт змінного струму через мій інвертор. Ці 120 В змінного струму перетворюються у 12 В постійного струму для живлення аксесуарів 12 В. Втрати при перетворенні у 120 В змінного струму, а потім назад 12 В, ймовірно, пришвидшують розрядку акумулятора. Живлення 12 В системи безпосередньо від батареї, ймовірно, буде працювати краще. Єдиний недолік я бачу в тому, що ця напруга не регулюється і може качнути пару вольт вгору або вниз зі змінами швидкості вітру.

korpus_kontrolera_vetrogenerator

Я закінчив перебудову контролера заряду для вітрогенератора. Зараз він перебуває в захищеному від атмосферних впливів корпусі і я додав вбудований вольтметр. Крім того, я додав кілька нових можливостей. Тепер пристрій має можливість приєднання декількох джерел і також має вбудований розподіл живлення 12 В для трьох зовнішніх навантажень.

kontroler_korpus_vetrogenerator

vhod_kontroler_vetrogenerator

Ця фотографія показує входи контролера заряду: один для вітрогенератора і два для сонячних панелей, хоча в мене на даний момент тільки одна панель сонячних батарей.

vyhod_kontroler_vetrogenerator

Ця фотографія показує виходи з контролера заряду. Є підключення до акумуляторної батареї, еквіваленту навантаження, і трьох зовнішніх навантажень 12 В.

photo2_kontroler_vetrogenerator

Ця фотографія показує внутрішню частину контролера заряду. Я в основному просто змонтував все, що спочатку було прикручене до фанери, додав індикатор надмірної напруги і запобіжники на 3 зовнішні навантаження 12 В. Я використовував важкі дроти, щоб спробувати зменшити втрати через опір проводів. Кожен ват має значення, коли ви живете поза електричною мережею.

Це схема для нового контролера заряду вітрогенератора.

432_px_shema_novaya_vetrogenerator

Повнорозмірна схема нового контролера заряду вітрогенератора: нова схема 100%

Вона майже така ж, як і стара, показана вище, за винятком доданого вольтметра і додаткових блоків запобіжників для зовнішніх навантажень.

plata_kontroler_vetrogenerator

Макет друкованої плати для контролера заряду.

blok_shema_vetrogenerator

Блок-схема повної системи. Ця блок-схема всієї системи керування вітрогенератора. Зверніть увагу, що в мене тільки одна сонячна панель вбудована прямо зараз. Я просто не мав часу, щоб завершити другу.

solar_veter_vetrogenerator

Ще раз я потрапив на свою ділянку під час недавнього відпочинку в Арізоні. На цей раз у мене були і мій саморобний вітрогенератор і мої саморобні сонячні панелі. Працюючи разом, вони забезпечують достатню потужність для моїх (правда, мінімальних) потреб в електроенергії.

panel_solar_batareya

Ось крупним планом панелі сонячних батарей. Розповім згодом про те, як я все це зробив. Мені потрібно переміщувати їх кілька разів в день, щоби тримати направленими на сонце, але це не дуже важко. Можливо, колись я зроблю систему автоматичного направлення на сонце.

batareya_solar_15_vt

Саморобні складні сонячної панелі потужністю 15 Вт. Вони складається для зручності зберігання і транспортування.

new_blok_kontroler_vetrogenerator

Ось фотографія нового блоку контролера заряду вітрогенератора. Провід на лівій стороні йде від вітрогенератора і сонячних панелей. Провід з правої сторони від батарей та еквіваленту навантаження. Я розрізав старий важкий (100 футів) подовжувач, щоби зробити кабелі для підключення вітрогенератора і сонячних панелей на контролер заряду. Кабель для вітрової турбіни складає близько 75 метрів в довжину і кабель до панелі сонячних батарей становить близько 25 футів в довжину. Акумуляторна батарея, яку в даний час я використовую, складається з 11 герметичних свинцево-кислотних акумуляторів 12 В з потужністю 8 ампер на годину, з'єднаних паралельно. Це дає мені ємність на 88 ампер-годин, чого достатньо для кемпінгу.

Нові лопаті та обтікач для саморобного вітрогенератора

x_turbina_vetrogenerator

Вітрова турбіна вітрогенератора зламана після штормового вітру!!! Я пішов в місто, щоби забрати деякі матеріали. У той час, як я пішов, зірвався штормовий вітер понад 50 миль в годину. Коли я повернувся, виявив, що турбіна в такому стані. Дві лопаті були зламані, а третя була зламана, але все ж трималася. Лопаті вітрогенератора зламались у місці кріплення. Я знав, що це слабке місце і завжди очікував, що вони будуть ламатися там. Я не знаю напевно, це було перевищення швидкості чи просто втома від постійних вигинів. Я підозрюю, що втома. Я бачив, як лопаті вигинаються в сильний вітер.

Я знав, що вітрова турбіна знову запрацювала б, якщо я міг би просто просвердлити нові кріпильні отвори в лопаті. У мене не було свердла. Я повинен був думати якийсь час, перш ніж зрозумів, як це зробити.

nagr_vetrogenerator

Я зрозумів, що, якщо я нагрію мою найбільшу хрестоподібну викрутка над вогнем, вона зробить в ПВХ лопаті просто правильний розмір для кріпильних болтів. Це зловживання цілком хорошою викруткою, але це була надзвичайна ситуація в кінці кінців.

nagr2_vetrogenerator

Я використовував одну зі зламаних монтажних петель в якості шаблону, щоб знайти, де зробити отвори в основі лопаті. Це було дуже швидко і просто, а дірки були дуже чисті.

lop_prokladka_vetroneratoger

Зламані вкладки стали основою для повторної установки лопатей. Я використовував розбиті монтажні петлі в якості прокладок під лопаті для запобігання їх пошкодження головками болтів, які тримають все разом. Я повинен був зробити це таким чином на самому початку. Вік живи – вік учись.

lop2_prokladka_vetroneratoger

Відремонтована вітрова турбіна. Ось все заново зібрано і готове повернутися на вежу вітрогенератора.

вітрогенератор знову працює

Відремонтована вітрова турбіна знову працює. Втрата двох дюймів довжини лопатей здається негативно не вплинула на продуктивність турбіни. Вона як і раніше чудово працює. Непогано, як для імпровізованого ремонту.

new_kontroler_zaryad_vetrogenerator

Новий контролер заряду для вітрогенератора. Я знову розробив схему контролера заряду батареї. Тепер він менш складний і використовує тільки частини, які легко знайти.

6 червня 2011 року. Я зробив деякі зміни у вітровій турбіні. Я встановив нові лопаті, які я купив по Інтернету. Ці диски продаються в якості заміни для Air-X серії промислового виготовлення вітрових турбін. Вони більш ефективні, ніж виготовлені своїми руками лопаті вітрогенератора та запускаються при більш низьких швидкостях вітру. Я також збільшив хвіст області турбіни, так як ці нові лопаті важчі і мають більшу площу поверхні, ніж мої саморобні лопаті. Після модифікації вітрова турбіна чудово працює, виробляє значно більше енергії, і працює при більш легких вітрах, ніж раніше.

new_obtekatel_vetrogenerator

Я зробив ще одну модифікацію моєї саморобної вітрової турбіни. Я додав носовий конус до неї.

obtekatel2_vetrogenertor

На початку я говорив, що знайшов куполоподібні ПВХ вентиляційні кришки в магазині сантехніки. Я спробував використати таку кришку як великий носовий обтікач для турбіни. Ось фотографія вентиляційної кришки поруч з лопатями. Я раніше ніколи не знаходив часу для встановлення кришки. Ось тепер я вирішив встановити її на турбіну вітрогенератора.

obt2_vetrogenerator

Я прорізав три прямокутні заглиблення в кришці таким чином, щоби вони відповідали основам нових лопатей. Тоді я використав епоксидну смолу, щоби приєднати три болти кріплення до кришки. Я поставити болти через три додаткові отвори, потім наклав епоксидну смолу на головки болтів, потім встановив кришку на місце (монтажні петлі вирівняв по епоксидним покриттям верхівок болтів). Після того, як епоксидна смола зміцнилася, я зняв носовий конус і наніс кілька епоксидних шарів, щоби отримати хороше з'єднання між кришкою і болтами. Ця фотографія показує носовий конус після другого нанесення епоксидної смоли.

obt_vetrogenerator

Установка носового конуса на вітрову турбіну. Використав деякі гайки і стопорні шайби, щоб утримувати її на місці. Я проробив гарну роботу по центруванню кришки, тому що обертальний баланс турбіни був прекрасним після встановлення. Я хотів би додати трохи більше ваги в хвіст турбіни, щоби збалансувати конструкцію. Тим не менш, це не порушувало суттєво рівновагу, тому я вирішив спробувати, як є.

obt3_vetrogenerator

Готовий носовий обтікач встановлений на вітровій турбіні. Вся робота зайняла приблизно годину фактичної роботи. Це, ймовірно, було б ще швидше, якби я це зробив в майстерні, а не в полі.

new_obtekatel_vetrogenerator

Я знову дивлюсь на виготовлений своїми руками вітрогенератор. Обтікач допоміг моєму вітрогенератору працювати краще і запускається він при більш легких вітрах, ніж раніше. Я думаю, що носовий обтікач гладко відхиляє повітря навколо себе на лопаті пропелера.

Оригінальний текст Майка Девіса можна прочитати на англомовному сайті www.mdpub.com.

-->

 

Українська

Додати новий коментар

Користувацький пошук