1. Генератор
2. Лопаті
3. Монтаж установки, яка перетворить вітер в енергію
4. Вежа
5. Батареї і електронна система управління
Я зменшив проект створення вітрогенератора всього до п'яти маленьким системам. Якщо за раз розглядати тільки один з пунктів, проект не здається занадто важким. Але про все по-порядку.
Поставивши собі за мету зробити вітрогенератор своїми руками. я приступив до першого етапу - вибору генератора для своєї вітрової електростанції. Мої інтернет-дослідження показали, що багато збирали самостійно вітрогенератори. Як я зрозумів з їхніх розповідей, це здавалося їм дуже складним, по крайней мере, перша спроба. Інші використовували схему на магнітах постійного струму в якості генератора для вітроустановки. Цей шлях здавався мені простіше. Тому я почав шукати двигуни, які найкраще підходили для даного завдання.
Як ви вже здогадалися, знайдеться чимало інших доступних марок і моделей, придатних для саморобного вітрогенератора. Такі магніти постійного струму можуть не погано працювати, але вони не були призначені для вітряної установки спочатку. При використанні в якості вітрогенератора, двигуни доводиться розкручувати набагато швидше, ніж їх номінальна швидкість, щоб зробити що-небудь подібне з їх номінальною напругою. Отже, я шукав модель, розраховану на високу напругу постійного струму, низькі обороти і високий струм, утримуючись від низької напруги і високих обертів двигуна. Мені потрібен був движок, який виведе більше 12 вольт на досить низьких оборотах. Так, наприклад, від двигуна розрахованого на 325 оборотів в хвилину і 30 вольт при використанні в саморобному вітрогенераторі можна очікувати вироблення 12+ вольт на розумно-низьких оборотах. З іншого боку, двигун потужністю 7200 оборотів в хвилину на 24 вольт, ймовірно, не буде виробляти 12 вольт, поки він крутиться зі швидкістю кілька тисяч обертів на хвилину, що занадто швидко для вітряної установки.
Мені вдалося прикупити один з відповідних двигунів Ametek на 30 вольт на Ebay за все за 26 $. Вони коштують не дорого, тому що більшість полює за більш потужними двигунами, щоб зробити саморобний вітрогенератор. Можна знайти і інших виробників, так що не хвилюйтеся про ціну Ameteks. У всякому разі, мій придбаний мотор був в хорошому стані і працював відмінно. Навіть при простому поштовху руками він набирав достатньо обертів, щоб запалити лампу в 12 вольт досить яскраво. Я влаштував йому справжнє випробування на своєму свердлильному верстаті, підключивши до відповідної навантаженні, і переконався, що якщо зможу прилаштувати хороші лопаті, він буде виробляти велику кількість енергії.
Після вибору двигуна для створення вітрогенератора своїми руками я приступив до виготовлення лопатей. Чергові онлайн дослідження показали, що багато людей вирізали лопаті з дерева. Це здавалося обурливим обсягом роботи для мене. Я виявив, що інші домашні майстри використовували для цього труби ПВХ. Цей варіант виглядав більш простим.
Я пішов знайденому опису. Для початку потрібно було визначити необхідну довжину лопаті. Рекомендується використовувати пластикові труби, діаметр яких становить 1/5 від довжини. Наприклад, якщо вам потрібні лопаті довжиною 50 см, то труба повинна мати діаметр 10 см. З одного відрізка труби вийде чотири лопаті.
Для свого вітрогенератора я використовував чорну трубу, яку зміг знайти в місцевому магазині, діаметром 15 см і довжиною 60 см. Спочатку розрізав трубу уздовж на чотири рівні частини. Потім вирізав одну лопать, видаливши квадрат приблизно в 5 см біля основи, де вона буде кріпитися, і зрізав зайве уздовж по діагоналі. Перш ніж вирізати квадрат, просвердлите отвір в кутку, до якого потрібно зробити надріз. Це необхідно, щоб поліпшити структурну цілісність матеріалу і не порізати далі необхідного.
Вирізану лопать я використовував в якості шаблону для вирізання наступних. Разом у мене вийшло чотири лопаті (3 для моєї вітроустановки і одна запасна).
Потім я трохи згладив краю на шліфувальному верстаті і трохи наждаком. Не знаю, наскільки це поліпшить роботу мого вітрогенератора, але виглядає непогано.
Тепер, коли обраний генератор і готові лопаті, потрібно зібрати з них вітрову електростанцію.
Покопавшись в своїй майстерні, я виявив зубчастий шків для кріплення на валу двигуна, але він виявився занадто малий в діаметрі, щоб закріпити на ньому лопаті болтами. Серед свого металобрухту я також знайшов алюмінієвий диск 13 см в діаметрі - достатній, щоб закріпити болтами лопаті, але його не як прикріпити до валу двигуна. Найпростішим рішенням було, звичайно, скріпити ці дві частини разом. Для цього я просвердлив необхідні отвори в дисках.
Закріпив болтами лопаті і диски.
У місцевому магазині я знайшов цей ковпак для гвинта мого вітряка.
Я відразу подумав про додавання лічильника до вітрогенератору. Це вже дійсно виглядало як там не є професійно зроблена вітрова електростанція. Навряд чи я зможу переконати своїх знайомих, що побудував саморобний вітрогенератор своїми руками з підручних засобів, знайдених серед мотлоху в моїй майстерні і сантехнічних деталей. Потім я знайшов сайт, який стверджував, що такі лічильники порушують циркуляцію повітря та знижують ефективність лопатей вітряка. Не знаю, наскільки ця заява обґрунтована, але я вирішив відмовитися від лічильника, по крайней мере, на цьому етапі.
Тепер потрібно встановити турбіну. Я вирішив поставити її на дерев'яній підставці. Розмір досточки був розрахований шляхом високого наукового методу і вибору найбільш підходящого шматка з наявного мотлоху в моїй майстерні. Я відрізав шматок пластикової труби діаметром 10 см, щоб зробити щит для двигуна, що захищає його від дощу. Для хвостовій частині, що направляє мій вітряк за напрямком вітру, я просто використав шматок важкого алюмінієвого листа мені. Я переживав, що хвіст не досить великого розміру, але на практиці виявилося, це працює дуже добре. Хвіст повертає вітряну установку прямо назустріч вітру кожен раз, коли він змінює напрямок.
Для тих, кому цікаві точні креслення і схеми вітрогенератора, я вказав основні розміри хвостової частини на фото. Хоча не думаю, що якісь з цих розмірів є критичними.
Вежа, щоб підняти установку і зловити вітер
Процес створення вітрогенератора своїми руками підійшов до установки моєї вітряної установки на вежу, яка дозволить їй вільно обертатися назустріч вітру. Після деяких роздумів і штурму місцевих магазинів, я, нарешті, прийшов до рішення, яке, здається, має добре працювати.
Залізна труба діаметром 2.5 см дає гарне ковзання всередині 3 см сталевий ЕМТ електричного трубопроводу. Я міг би використовувати довгий шматок 3 см трубопровід в якості вежі і 2.5 см фітинги труб на обох кінцях. Для головного пристрою я підключив 2.5 см залізний фланець в центрі в 19 см від кінця генератора, і вставив кінець металевої труби в нього. Провід від генератора будуть проходити через отвір по центру труби і виходити біля основи башти.
Для основи башти я вирізав з фанери диск 60 см в діаметрі. Я зробив U-подібну форму збірки з 2.5 см трубопровідної арматури. В середині я поставив 3.5 см трійник. Тепер він може вільно повертатися і дозволяє мені піднімати і опускати вежу. У дерев'яному диску просвердлив отвори для сталевих вставок, щоб зафіксувати його на землі.
На цій фотографії показані верхня частина вітрової електростанції і її кріплення для заснування. Думаю, ви вже здогадалися, як вони будуть стикуватися разом. Уявіть собі трьох метрову трубу, яка з'єднує обидві частини.
Так як я будував ветрогенерор будинку, а використовувати збирався в гірському будиночку, вирішив почекати з покупкою опорної трьох метрової труби поки я не приїду на місце. Це означало, що зроблений вітрогенератор своїми руками не буде повністю зібраний і не отримає належне випробування, поки я не буду готовий встановити його на місці. Звичайно, це трохи турбувало мене, оскільки до останнього моменту я не міг бути впевнений, чи дійсно мій вітрогенератор запрацює, поки не випробую його.
Потім я покрив все дерев'яні частини декількома шарами білої фарби, що залишилася у мене після ремонту, щоб захистити деревину від дощу і гниття. Прикрутив лопаті, і додав до хвостової частини противагу, щоб збалансувати вітряк.
Мене розбирала цікавість, як це все-таки буде працювати. І щоб протестувати свій вітрогенератор, в один з вітряних днів я вийшов на вулицю і просто підняв його вище над своєю головою. Лопаті вітряка розкрутилися в лічені секунди (без підключення до генератора), і я тримав у своїх руках шалено обертається дзигу смерті, не знаючи, як опустити її, щоб лопаті НЕ четвертували мене. На щастя, в якийсь момент порив вітру вірш і мені вдалося зупинити цю махину. Більше я не повторю цієї помилки.
Батареї та електронна система управління
Тепер, коли у мене все механічні частини саморобного вітрогенератора готові, настав час приступити до п'ятого пункту мого плану - електронна система. Вітрова електростанція складається з вітрової турбіни, однієї або декількох батарей для зберігання енергії, виробленої генератором, який блокує діод, що запобігає обертання двигуна від запасеної електроенергії в акумуляторі, баластних навантаження для надлишкової енергії, коли батареї повністю заряджені, і контролер заряду для запуску всієї системи.
Так як я захоплююся електронікою з раннього дитинства, безліч електронних компонентів у мене вже було на руках. Тому залишилося прикупити зовсім небагато для завершення мого вітрогенератора. Я трохи змінив схему відповідно до наявним запасом, щоб використовувати вже наявні компоненти. Але все ж мені довелося купити реле.
Це моя схема контролера для вітрогенератора. Натиснувши на зображення, можна подивитися схему в повному розмірі. Як я вже говорив вище, мені довелося змінити знайдену в неті схему під себе, щоб використовувати деталі, які у мене є. Ви можете зробити те ж саме своїми руками, і зовсім не обов'язково все точно дублювати. Більшість значень резисторів не є критичними. Якщо у вас є відповідні знання, ви можете підібрати свої оптимальні варіанти. Не бійтеся експериментувати.
Не залежно від того, вирішите ви купити готовий контролер для вітрогенератора, або зробити його своїми руками, він обов'язково необхідний для вітроустановки, так як повинен контролювати напругу батареї і або направляти енергію туди для підзарядки, або на баласт надлишкової енергії, коли акумулятор повністю заряджений (для запобігання надмірній зарядки і поломки батареї).
Так виглядає мій контролер, який я зробив своїми руками. А ось тут наприклад вже інший варіант панелі Для початкового тестування я просто закріпив його болтами на фанері. Згодом я розміщу його в захищений від негоди корпус.