Мне всегда хотелось иметь источник энергии ни от кого не зависимый, пускай даже маломощный, хоть несколько ватт...
После покупки мебели, как-то осталось несколько листов упаковочного пенопласта толщиной 10мм, выкинуть как всегда рука не поднимается, подумал - а не сделать ли мне ветряк, склеить винт из пенопласта, обклеить стеклотканью...
Начал искать инфу в сети, наткнулся на очень информативный сайт по ветрякам и водяным мельницам
http://www.rosinmn.ru/, начал изучать этот вопрос, оказалось что всё очень сложно, расчёты ротора очень непростые, пришлось напрягаться математику вспоминать мучительно. Оказалось что центральная Россия небогата ветром, с одного квадратного метра ветроустановки больше нескольких ватт в среднем не получить. Но мне просто интересно стало, что выйдет, расчёты ротора заняли неделю, винт как оказалось встречается с ветром разными частями с разной скоростью, это не просто плоская лопата повернутая под углом, а весьма сложный кручёный по длине профиль!
расчертил лист пенопласта по расчётам
Просто вырезал ножом и склеил сам ротор
Длинна винта получилась 1100мм, жалею что больше не сделал, ометаемая площадь растёт пропорционально квадрату диаметра ротора, то-есть сделай ротор я 1,5 метра, мощность удвоится!
Вот снимок меня с ротором для наглядности:
Затем ошкурил всё это шкуркой, и оклеил стеклотканью с эпоксидкой в 3 слоя
Зашпатлевал, загрунтовал всё это дело. Интересный эффект: ротор из пенопласта крутиться с громким шумом, чем больше его шкуришь, тем тише крутиться, оклеил стеклотканью - ещё тише, но слышно, довёл до гладкого состояния и покрасил, крутиться стало совершенно беззвучно.
Бегал по огороду с ротором в руке, смотрел как крутиться, сначала просто крутиться и всё, а потом при определённой скорости выходит на режим и резко появляется сопротивление воздуха, как будто в руках парашют держишь...
Количество лопастей не имеет значения для снятия мощности с ветра, хоть одна с противовесом, хоть 20 штук по кругу, но чем больше лопастей, тем медленнее крутиться, больше 3 делать для получения электричества глупо, будут проблемы с генератором, а для водокачки к примеру, наоборот, 20 лопастей самый раз.
У нас если и есть ветер, то он дует дай бог 5 метров в секунду, я расчитал чтобы получить хотя-бы 300 об/мин, ротор диаметром 1100 мм должен иметь быстроходность 7 - тоесть кончик лопасти движется в 7 раз быстрее ветра
После раздумий и экспериментов, пришёл к однозначному выводу что ротор надо ставить прямо на вал самодельного генератора, так как специальный тихоходный генератор для ветряка мощностью 100-200 ватт стоит от 25 000 р. автомобильный не годиться сразу по трём параметрам: обороты ему нужны 10000 для нормальной работы, обмотку возбуждения надо питать мощностью больней чем вся установка может дать, и эффект магнитного залипания, то-есть с места он страгивается с трудом при включенном возбуждении. Шаговые моторы, которые многие рекомендуют пользовать как генератор, имеют приличное залипание, а все ветряки с таким ротором имеют очень маленький стартовый крутящий момент, буквально доли н/м, это когда он раскрутиться и выйдет на режим его хрен остановишь.... Короче шаговые отпали однозначно. Пробовал асинхронные трёхфазные, у меня есть маломощные 25 ватт, крутиться легко, при подключении между двух фаз конденсатора прекрасно самовозбуждается на определённых оборотах и даёт идеальное синусоидальное напряжение, я просто наматывал на вал шнурок полметра длинной, подключал энергосберегающую лампу в качестве нагрузки и дёргал за шнурок, сначала крутиться свободно, потом резко возбуждается и тормозит, лампа при этом загорается, но обороты ему нужны втрое большие чем рабочие обороты ветряка, а городить мультипликатор для повышения оборотов, это потери КПД, необходимость обслуживания, вес, не вариант короче.
Итак было решено делать самодельный генератор на постоянных магнитах, после долгих поисков магнитов по негодным винчестерам, понял что нужное количество одинаковых мощных магнитов проще купить, заказал в интернет-магазине 50 магнитов 15Х15 мм с силой притягивания к железке не помню точно 5 кг что-ли? Генератор представляет из себя неподвижную плоскую обмотку в виде диска залитую эпоксидкой, с двух сторон которой вращаются стальные роторы с магнитами. Перовым делом сделал роторы, тут нужна точность изготовления, так как зазор между магнитами и обмоткой ведёт к резкому уменьшению эффективности генератора.
Для достижения наибольшей точности обрабатывал обе половинки ротора в сборе, чтобы исключить взаимные биения.
Затем наклеил эпоксидкой по 16 магнитов на каждую половинку
Пока не заржавело загрунтовал и покрасил
Обмотку обычно делают из маленьких отдельных обмоток, мотают на шаблоне отдельные катушечки, раскладывают по кругу, распаивают и заливают эпоксидкой, но мне показалось я нашёл гораздо лучшую технологию изготовления, я поступил как с обмоткой обычного асинхронного двигателя, расчитал общую длину обмотки , намотал так называемую рамку, и уложил её как мне надо!
Первым делом изготовил пробную обмотку, так как расчёт оказался выше моего понимания, проще попробовать. Намотал 40 витков провода ПЭВ0,5 взятого от петли размагничивания старого телевизора.
Изготовил из стеклотекстолита пластину к которой на длинных шпильках крепиться обмотка
Покрутил, померял напряжение под нагрузкой, прикинул что рабочая обмотка должна быть в трое больше по виткам
Хотел сделать 3 обмотки и расположить со сдвигом 120 градусов, по взрослому сделать, но поленился, намотал только две, о чём жалею...
Сделал форму для заливки, пришлось порядком повозиться
Внутри точёное кольцо, оно задаёт толщину всей заливки, снаружи бортик из обычного пластилина, залил, получилось весьма симпатично, неплоскость составляет всего 0,05мм
Сделал втулку на которой весь агрегат будет поворачиваться ловя ветер...
Вот генератор в сборе
Получилось всё замечательно, лампа 12в 5ватт вспыхивает просто при покачивании генератора двумя пальцами на пол-оборота туда-сюда, на 300 об/мин выдаёт 12в/2а что и требовалось
Вот что получилось в сборе, хвост ветряка отдельная очень интересная тема
Генератор через выпрямитель напрямую подключен был к аккумулятору 60а/ч, не лучший вариант конечно, надо бы через импульсный преобразователь заряд устраивать, работать начинал при ветре 5м/с, при ветре7-10 м/с отдавал на зарядку ток 2а, при дальнейшем увеличении скорости ветра ток не растёт поскольку срабатывает защита ветряка, ротор разворачивается по ветру и ток держится стабильно 2а. При нагрузке на активное сопротивление 30ом, напряжение на нём при очень хорошем ветре доходит до 60вольт, то есть мощность 120ватт, но это при очень сильном ветре.
От этой системы у меня питался самодельный ночник из десятка светодиодов, и работала старая автомагнитола на кухне в качестве радиоприемника, потребляемый магнитолой ток на средней громкости 150ма, так вот за всё время перебои с энергией от ветряка были замечены раза три всего, летом, когда ветер может целую неделю отсутствовать, а осенью и весной наоборот переизбыток, полностью разряженный аккумулятор 60а/ч заряжается до кипения за трое-четверо суток, грубо говоря в неделю киловатт/час чистый выходит! Я считаю неплохо с одного квадратного метра...
По самым скромным прикидкам, за 2,5 года работы выработано как минимум 100квт/ч! Проблема проявилась одна, хвостовое перо из дюралевого листа было приклёпано к балке, заклёпки разболтались и оно стал греметь при сильном ветре, а генератор мне кажется ещё бы лет 20 крутился без вопросов.
Очень красивое решение защиты от штормового ветра, я долго не мог понять как оно работает, увидел идею на сайте по малой энергетике. Как вы видели генератор с ротором смещены от центра мачты, и давление ветра стремиться развернуть ротор по ветру, с другой стороны прикреплён кронштейн под хвостовую балку, хвост прикреплён не жёстко, а свободно поворачивается на оси, ось наклонена от мачты под углом 20-30 градусов, и хвост под собственным весом висит сзади, стоит слишком сильному давлению ветра надавить посильнее на ротор, ротор поворачивается поветру, а хвост на наклонной оси задирается вверх... Никто ничего не понял, я сам долго врубался, но поверьте, работает безупречно, никакие порывы ветра не могут вывести ветряк из строя, он просто задерёт хвост и отвернётся! Ток при любом урагане стабилизируется на уровне 2а......
