Очень рекомендуем перед началом экспериментов ознакомится

со статьями по изготовлению самодельных ветрогенераторов 

Это поможет в дальнейшем при сборке.

Пропеллер

Пропеллер для этого ветряка будет трехлопастным. Хотя двухлопастный пропеллер проще построить,

у такого пропеллера есть свои недостатки, например, он не сразу стартует.

Еще одним недостатком является тот факт, что при смене направления ветра двухлопастной

пропеллерсильно вибрирует при повороте, а это плохо и для самого пропеллера,

и для опоры генератора.

Я сделал свой пропеллер своими руками из еловых досок размером 1″х4″. Я постарался найти

три доски без сучков, имеющие хорошие вертикальные волокна и имеющие примерно одинаковую

плотность (это определялось по весу). Конечно, можно использовать и другие породы дерева,

просто у меня нашлась под рукой только ель. Размер досок был подобран так, чтобы пропеллер был

достаточно легким, чтобы быстро стартовать и не сильно нагружать опоры.

На то, чтобы вырезать лопасти,ушло около 2 часов. Безусловно, если бы я потратил больше времени,

пропеллер вышел бы лучше,размеры в основном определялись интуитивно

(мой чертеж показан на Рисунке 1).

Однако если вы хотите сделать все по правилам, в сети множество информации по аэродинамике,

вырезанию по дереву и даже по изготовлению пропеллеров.

Рисунок 1. Поперечный срез лопасти.

После проверки лопастей на одинаковый размер я соединял их болтами по двое и проверял,

хорошо ли сбалансирована получающаяся конструкция. Когда все три лопасти стали одинаковыми,

я покрасил их и присоединил к ступице, в качестве которой использовал старую 8-дюймовую шестерню.

После этого я смог насадить всю эту конструкцию на ось и попробовать покрутить, определив степень

сбалансированности и подпилив слишком тяжелые части (конечно, потом их пришлось снова покрасить).

В сумме процесс построения и балансировки пропеллера занял около 4 часов.

Следует заметить, что три лопасти после балансировки оказались разной толщины,

в некоторых местах они отличались на 1/8 дюйма. Чтобы этого избежать, рекомендуется выбирать

дереволучших пород и уделять первоначальному выпиливанию больше внимания.

Для выпиливания я пользовался в основном электрорубанком. Стоит также обратить внимание на то,

что лопасти не закручены, то есть их угол наклона относительно оси всегда постоянный.

Для пропеллера такого небольшого размера это вполне нормально.

Генератор

В качестве генератора для ветряка я использовал асинхронный электродвигатель в 2 л.с., который я вынул из старого тайваньского фрезерного станка. Я разобрал его на части и сделал насечки в якоре, чтобы можно было вставить 8 неодимовых магнитов, чтобы превратить асинхронный электродвигатель в низкоскоростной генератор с постоянными магнитами. Магниты имеют прямоугольную форму и изогнуты так, чтобы подходить к якорям большинства двигателей мощностью от 0.5 л.с. и выше. Насечки имеют такую глубину, чтобы край вставленного в них магнита находился на одном уровне с поверхностью якоря. Магниты приклеиваются эпоксидным клеем. Располагаются они парами по два магнита с одинаковой полярностью.

Подключенный генератор выдает 12 В примерно на 160 об/мин. При другом способе подключения генератор мог достичь максимальной нагрузки при 80 об/мин, однако это могло значительно ограничить силу тока. Конечно, результирующий ток переменный, а для зарядки аккумулятора нам необходим постоянный, поэтому я использовал 40-амперный ТС.

Башня

Башня – это, возможно, самая важная часть ветряка, и чаще всего именно ею пренебрегают. Для ее размещения я срубил большую сосну, а в центре оставшегося пня сделал выемку. Мачта сделана из соснового древка. Я просверлил основание, чтобы она могла вращаться в пне. На вершину был насажен кусок стальной трубы, чтобы держать и вращать ветряк. Во время сборки мачту поддерживала небольшая сосновая тренога. Еще одна тренога большего размера была использована для подъема. Башня поддерживалась четырьмя проволочными растяжками диаметром 1/8″ из авиационного кабеля с талрепами для регулировки.

Ходовая часть и хвост ветряка

Ветряк действительно было очень легко сделать. Я начал с кусков стали толщиной 3/8″, к которым можно было прикрутить генератор. Для этого я сварил трубу, которая подходила по размеру к трубе на конце мачты, – на ней ветряк будет вращаться. В этой машине нет токосъемников, я просто использовал достаточное количество кабеля, чтобы она могла сделать несколько оборотов прежде чем остановиться. Линия электропередачи генератора чуть длиннее, чем кабель, чтобы ветряк мог остановиться, не вырвав шнур питания. Хвост закреплен железным треугольником в 4 ярдах от центра вращения. Два 0.5″ стальных бруска служат для лучшего закрепления хвоста. Я слегка сдвинул хвост и генератор относительно оси, это было сделано исключительно интуитивно в надежде, что порывы ветра не закрутят его слишком быстро.

Запуск

Мой самодельный ветрогенератор хорошо запускается только на высоких скоростях ветра. Эту проблему можно устранить, сделав пропеллер большего размера, шире лопасти или даже больше лопастей. Зато после запуска генератора, лопасти достаточно хорошо закрутились даже на очень низкой скорости. Ветер в нашей местности порывистый, направление часто меняется, так что мне сложно связать полученное электричество со скоростью ветра. Лучший результат, который мне удалось замерить – 25 А при высокой скорости ветра, хотя обычно на моих 12-вольтовых аккумуляторных батареях можно получить 5-15 А при низкой скорости. Возможно, имеет смысл построить регулятор напряжения с согласующим ТС или линейный усилитель потока, который лучше справится с потреблением на генератор и обеспечит значительно большую силу тока.

Проверка в действии

Через 8 недель безупречной работы мой самодельный ветряк сломался. По радио передали штормовое предупреждение. Я убедился, что кабель по-прежнему целый, и постарался сделать так, чтобы он оставался целым и дальше. Через некоторое время я услышал странный звук. Ветряк все еще крутился и даже выдавал 20 А, но было очевидно, что что-то случилось. Оказалось, что одна из лопастей отвалилась.

Я нашел обломки лопасти, похоже, она изначально была надтреснутая. Учитывая, что остальные две лопасти остались целыми, конструкция сама по себе была хорошей. Этот факт подтвердился тем, что ветряк проработал с двумя лопастями довольно долгое время при очень сильном порывистом ветре.

Вместо того чтобы чинить этот пропеллер, я сделал новый пропеллер своими руками. Он был больше, для него использовалось более прочное дерево, кроме того, я слегка закрутил лопасти. Высота мачты осталась прежней. Новый самодельный пропеллер стартовал гораздо легче и работал гораздо тише.

Помимо прочего эта поломка доказала, что выбрал правильную конструкцию башни. Она легко опускается и поднимается при необходимости. Спуск старого пропеллера, изготовление нового и монтирование его на мачте заняло всего 4 часа. В результате при нормальной скорости ветра такой самодельный ветряк производит от 100 до 200 Вт.

Лопасти должны крепиться к специальному узлу (например, металлическому диску), который, в свою очередь, крепится к генератору. Не прикручивайте лопасти непосредственно к внешнему ротору генератора – гироскопические силы, возникающие в лопастях, приведут к ослаблению конструкции ротора, из него вылетят магниты, стукнут по статору, потом… ну, принцип понятен, дальше не будем пугать.

Узел крепления лопастей – это дополнительный диск, приваренный перед передним ротором генератора и насаженный на ту же ось. Каждая лопасть посажена между двумя стальными уголками, приваренными к диску.

Если ротор не отбалансировать, то при вращении он будет трястись. После часов и дней такого режима, от него начнут отваливаться куски. Первым обычно отлетает хвост. Поэтому балансировка ротора очень важна. Вот последовательность шагов:

1. Закрепите лопасть за основание и взвесьте её кончик. У всех лопастей вес должен быть одинаковым. Для точного проведения этой процедуры, крепите лопасти за основание одинаковым образом, а лучше всего изготовьте для этого специальную оснастку.

2. Присоедините лопасти к узлу крепления. Если лопастей всего 3, то измерьте расстояния между кончиками – оно должно быть одинаковым у каждой пары. Если лопастей 2, то линия между кончиками лопастей должна пройти точно через центр ротора.

3. Крутаните ротор. Удостоверьтесь, что кончики лопастей при вращении проходят через одни и те же точки пространства. Кончики лопасти не должны выступать ни вперед, ни назад по отношению к плоскости вращения.

4. Прикрепите ротор к генератору. Проведите процедуру балансировки всего устройства.