Изготовление лопастей и установка

Ниже приведен эскиз для изготовления лопастей. Все приведенные расчеты на рисунке не являются строго и математически рассчитанными, как должно показаться. На самом деле все обстоит гораздо проще.

Лопасти могут отлично работать при всего при 5 градусах угла атаки (угол между плоской поверхностью лопасти и кривой), относительно основания. Лопасти могут изготовлены и без угла, т. е. иметь прямой профиль. Это могут просто плоские лопасти, установленные под углом 5 градусов. Одна из причин, по которой сделаны лопасти с обработкой профиля — сделать их более привлекательными внешне. Они могут иметь другой угол установки и другой дизайн, но при изготовлении этой ветроэлектростанции и десятка подобных простого решения было вполне достаточно. Нет смысла углубляться в сложные математические расчеты аэродинамических поверхностей, так как изготовленные приведенным выше способом показывают отличные результаты. Эти лопасти изготовлены с целью использования в условиях низких ветров поэтому их диаметр выбран 2,70 м.

Конструкция генератора такова, что он выдает свою номинальную мощность при скорости ветра около 9 м/с. Так как основной диапазон ветров лежит между 4 и 8 м/с, то ветроэлектростанция предназначена для работы именно для этих ветров и нет смысла пытаться учитывать ветры более низкие или более высокие.

Изготовление лопастей начинают с того, что нужно приготовить доски 1,5 м длиной, 19 см шириной и 4 см толщиной. Затем по шаблону вырезать заготовки лопастей.

Толщина лопасти на конце — 1 см, в то время как у основания — полная толщина доски — 4 см, поэтому нужно снять немного материала от начала лопасти, т. е. от места крепления к концу.

На рисунке вверху показан этот процесс обработки на ленточнопильном станке. Следует оставить небольшой запас для подгонки. Далее показан процесс обработки поверхности лопасти, с помощью строгального ножа, наилучшим образом подходящего для этой цели. На эту операцию уходит примерно 15 минут. Строгальный нож позволяет сделать работу быстро и аккуратно. Затем производится шлифовка ручной шлифмашиной.

Отметка кромки для обработки угла атаки.

Сначала с помощью шлифмашины обратная сторона заготовки приводится к одинаковой толщине по всей длине. Затем проводится линия на расстоянии равном 1/3 ширины заготовки от передней, лидирующей кромки. Потом строгальным ножом удаляется древесина до треугольного профиля. Окончательная обработка производится шлифовальной машиной до получения отличной, плавной аэродинамической поверхности.

На фотографии показана окончательно отделанная поверхность лопасти.

На изготовление лопастей затрачивается не так много времени, как кажется на первый взгляд. Возможно, тщательное удаление трещин и вмятин займет больше времени. Обработку проводить лучше пооперационно, т. е. каждая операция обработки производится поочередно с каждой заготовкой лопасти. В работе лучше использовать шаблоны для получения одинаковых результатов. После изготовления лопастей их нужно соединить вместе. Для этого изготавливается ступица лопастей — 2 диска из фанеры толщиной 12 мм дюйма. В нашем случае один — верхний имеет 20 см в диаметре, второй — 25 см. Чем больше диск, тем он крепче.

Сборка лопастей. Для того, чтобы собрать ветроколесо, нужно уложить лопасти на ровную поверхность и измерить тщательно расстояния между вершинами лопастей, края лопастей, которые будут соединяться нужно соединить в центре. Теперь, определив центр, нужно закрепить несколькими винтами диск фанеры. На одну лопасть расходуется 10 штук. Перевернув лопасть, следует закрепить второй диск. Собранное колесо нужно покрасить водостойкой краской. Можно ограничиться пропитыванием горячей олифой.

Теперь осталось отбалансировать лопасти, присоединить провода. Балансировка проводилась просто — вращением ветроколеса и, на той стороне, которая оказывалась тяжелее крепились на винтах расплющенные свинцовые пластинки. Если это окажется недостаточным, можно добавить шайбы под гайки крепления роторов.

Теперь об установке.

Для установки нужно изготовить мачту, высотой около 9 метров. В нашем случае были использованы остатки металлолома, найденные недалеко от дома. Если есть возможность, лучше сделать мачту повыше, в нашем случае были применены доступные материалы.

Место для установки нужно выбрать свободным от препятствий, чтобы они не ослабляли ветер.

Вместо бетонного основания, мачта устанавливалась на природный камень, изображенный на фотографии. Предварительно в нем сделали перфоратором несколько 12 мм отверстий. В них были забиты кувалдой штыри из арматуры, далее к ним приварили кусок швеллера. Поверхность швеллера была проверена по уровню. Уровень поверхности швеллера желательно выбрать одинаковым с уровнем почвы для упрощения подъема и опускания мачты ветроэлектростанции. На практике приходится, учитывая местный рельеф, производить установку, исходя из имеющихся возможностей. Подъем и опускание мачты производится тросами, присоединёнными с четырех сторон мачты. В описываемом варианте ветроэлектростанции в качестве мачты были использованы обрезки старых труб — одна из них диаметром 60 мм, другая 50 мм. Они были сварены вместе, в результате получилась единая секция.

Ниже — подготовка основания.

Ниже — сваренная мачта, с шарниром на швеллере — основание, на которое будет опираться ветроэлектростанция.

На следующей картинке показана уже поднятая мачта. Ее общая высота — 9 метров.

Установленная ветроэлектростанция.

Теперь нужно подключить электрическую часть подключить кабель к трем болтам с выводами фаз. Кабель проходит внутри, трубы, на которой установлен ветрогенератор, внизу имеет разъемные соединения для того, чтобы можно было освобождать закрученный кабель в процессе работы генератора. Чтобы устранить закручивание можно сделать скользящие контакты. Далее кабель нужно завести в помещение, где установлены аккумуляторы. Во избежание потерь не следует размещать аккумуляторы далеко.

Чтобы батареи заряжались нужен постоянный ток, а альтернатор вырабатывает трехфазный переменный.

Рисунок ниже демонстрирует простые схемы выпрямления с диодами или с интегральными стабилизаторами напряжения. Важно помнить, что электронные детали должны выдерживать ток не менее 40 А. Но лучше использовать готовые контроллеры заряда, которые сейчас имеются в большом разнообразии и их несложно найти.

Эскиз внизу — максимально упрощённый вариант. который легко собирается даже в деревне.

Ветроэлектростанция была поднята с помощью троса и автомобиля. Эта ветроэлектростанция начинает работать уже при легком ветре 3–5 м/с и производит около 10 А электроэнергии, если перевести в мощность — около 120 Вт. То есть при легком ветре она зарядит аккумулятор СТ-190 (камазовский, примерная запасаемая энергия — около 2000 Вт) за 16 часов.

При более сильных ветрах количество производимой энергии быстро увеличивается и достигает 1000 Вт при ветре около 15 м/с, при этом флюгер начинает складываться для предотвращения повреждений. На электростанции установлено ветроколесо диаметром 2,7 м, увеличив диаметр до 3–3,5 м можно будет получить от ветроэлектростанции более 1000 Вт мощности. Технологию изготовления лопастей можно применить такую же, как описанная выше.

На этом описание закончено. В руководстве приведено достаточное количество фотографий и эскизов деталей, детально показывающих процесс изготовления ветроэлектростанции, тем не менее, каждый человек, решивший приступить к изготовлению ветроэлектростанции, может применить свои идеи и построить свою собственную оригинальную конструкцию, исходя из имеющихся у него возможностей.