Как поставить ветер себе на службу?

Выработка электроэнергии для ветряка с использованием генератора должна осуществляться в широком скоростном диапазоне. Генератор обязан быстро включаться без внешних источников энергии и автоматических запускающих устройств. Ветросиловая установка (ВСУ) с ООС обладают высоким КПД и КИЭВ, поэтому при их использовании генератор должен функционировать и как двигатель.

Правильный выбор генератора

Наиболее подходящим для ВСУ является автогенератор со встроенным в него выпрямителем тока, так как способен вырабатывать до 2 кВт энергии. Он способен работать со стабильным выходным напряжением (порядка вплоть 14,7 В). При этом будет широкий разбег скоростей, внешние не понадобятся. К тому же, вентили из кремния смогут открыться лишь по достижении напряжением уровня д1,4 В на обмотке. Пока этого нет, агрегат не испытывает значительной нагрузки – её вызывает только очень сильное раскручивание ветряка.

Для работы автогенератора нет нужды иметь передачи (ременную и зубчатую). Агрегат без проблем соединяется с валом ВД быстроходного. Для этого достаточно найти подходящие обороты, выбрав необходимое число лопастей.

Отличительный признак «быстроходок» – малый стартовый момент, стремящийся к нулю. Но даже без отключения нагрузки ротор у таких устройств способен быстро раскрутиться до необходимой скорости перед открытием вентилей и подачей генератором электрического тока.

Ещё бывают генераторы коллекторные (у них ненамагниченный статор) и асинхронные генераторы (дающие переменный ток). Все это абсолютно не подходящие варианты для ветряков, они зависят от силы ветра. В случае значительного уменьшения скорости ветра они прекратят выработку энергии до того, как она снизится до МРС, и окажутся неспособны к самостоятельному запуску.

По критерию мощности до 5 кВт удовлетворяют всем требованиям к запуску и стабильной работе электрические агрегаты с супермагнитами, они изготовлены на основе ниобия и являются постоянными источниками магнитного колебания. Благодаря ниобиевой основе они способны к максимальной выработке. Магниты, которые изготовлены из стали или ферритов, не способны к такой отдаче, их показатель всего лишь 0,5-0,7 кВт.

Ветряки работают благодаря ветру, энергию которого и должны передавать потребителям, обеспечивая их электричеством для нормальной, комфортной жизни. При этом очень многое зависит от того, как много окажется мощности. Если энергия ветра окажется недостаточной, тогда не удастся обеспечить циркуляцию ротора и, соответственно, тяга в лопастях тоже будет недостаточной, не сможет обеспечить высокие мощность и КИЭВ. В случае настолько небольшой мощности получаемой электроэнергии будет недостаточно для качественного и достаточного обеспечения всех потребителей.

Нужно помнить, что, если отдать энергии для циркуляции слишком много, тогда в ситуации слабого ветра и при холостом ходе ротор начнёт сильно раскручиваться. Но потребителям от этого не будет лучше, так как при изменении нагрузки ротор может прекратить работу, оставив их без такого необходимого блага цивилизации, как электроэнергия.

Поэтому для нормальной работы ветряков и получения достаточного количества энергии необходимо соблюдать закон её сохранения, то есть придерживаться золотой середины. На одну половину получаемой энергии давать нагрузку, а другую часть использовать для потока оптимума. Это наиболее выгодно и продуктивно.

Какой должна быть мачта?

Для того, чтобы сделать мачту для ветрогенератора, вполне можно использовать различные подручные материалы. Например, стальную водопроводную трубу. Она должна быть не менее 101-115 м в диаметре и длиною примерно 6-7 метров. Естественно, что ставить ветряк нужно на открытой местности, это необходимо для того, чтобы не было препятствий для ветра, и электростанция вырабатывала достаточно энергии.

Бывает, что устанавливают ветряк там, где нет открытой местности. Это тоже возможно. Но в этом случае мачту необходимо делать максимальной длины. Ветроколесо должно быть минимум на один метр выше ближайших зданий, деревьев или иных препятствий для нормальной работы.

Нужно помнить, что саму мачту необходимо ставить на основание в виде бетонной площадки. Это требуется для того, чтобы она не проваливалась в почву.

Потребуются растяжки. И лучше всего применить тросы (оцинкованные стальные), которые по диаметру должны самое меньшее 6 мм. Тросы закрепляют на мачте посредством хомута. К земле они закрепляются с помощью стальных колышков, которые должны быть максимально надёжными и крепкими. Их закапывают в землю на глубину не менее полутора метров. А лучше всего, если для крепости они будут забетонированы у основания.

Выбор конструкции ветроколеса

Основная деталь ветрогенератора – это ветряное колесо. Оно превращает ветряную энергию в механический вид. В зависимости от того, какой конструкции будет колесо, такие и понадобятся остальные детали устройства.

Если взять за основу форму старых ветряных мельниц, то в этом случае будет очень низкий КИЭВ. В то же время современные быстроходные крыльчатые колеса имеют этот показатель намного больше. Современные познания в аэродинамике позволяют увеличивать производительность ветряков, обеспечивая необходимой электроэнергией всех потребителей.

Многое зависит от формы лопастей. Она может быть крыльчатого типа, парусного и иных менее распространённых форм. Именно первый тип является наиболее эффективным, при котором потери энергии сводятся к минимуму. По этой причине такая конструкция используется в большинстве промышленных электростанций.

Другие виды могут мало использовать энергию ветра, поэтому и применяются не так часто. Таковы, к примеру, вертикально-осевые роторы Сивониуса и Дарье. Они довольно интересны, но не так эффективны. Если ветер слаб (4 м/с), выделится только 20 Вт полезной мощности, а в то же время крыльчатый тип винта в идентичных условиях «сделает» намного больше.

Изготовление лопастей

Начинать лучше всего с изготовления лопастей. Отличным материалом для них служит пластик, он не пострадает от осадков и лёгок в применении.

Для этого нужно взять пластиковую трубу. Из неё делать лопасти нетрудно и менее трудоёмко, даже новичок справится без проблем. Она должна быть выполнена из ПВХ и в диаметре сохранять не менее 160 мм. Только обязательно брать необходимо трубу, предназначенную для напорного трубопровода или канализации. Так как у таких труб толщина стенок составляет минимум 4 мм, то они являются наиболее подходящими. А разновидности, которые тоньше, не подойдут, так как они менее прочные и быстро придут в негодность, например, прогнутся или разобьются о мачту.

Для того, чтобы хорошо соединить лопасти с корпусом, необходимо применить такое приспособление, как головка ветродвигателя. Что это такое? Она является диском из мягкого типа стали; толщину имеет от 6 мм до 10 мм; к диску приварены шесть полосок (не менее 12 мм в толщину).

Такой диск крепится на корпус посредством болтов. Всё должно быть выполнено максимально качественно и крепко, чтобы в ближайшее время не возникало проблем в работе и поломок. Затем нужно будет сбалансировать ветроколесо и проверить, нормально ли работают все лопасти.

ВИДЕО

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!