Последние записи
В контакте

История проекта Парусный ветрогенератор часть 2

Первая часть, начало строительства парусного ветрогенератора

Токосъемный узел полезная вещь, особенно когда ветра переменных направлений и ветряк ни-только постоянно крутит "головой" туда сюда, но и делает полные обороты. Узел скомпонован из щеток и колец от какого-то мелкого моторчика. Кожух из оцинкованной жести.

токосъемный узел ветрогенератора





Поскольку так и не удалось точно высчитать крутящий момент на разных скоростях ветра, то сразу после установки генератора я попытался определить зависимость мощности генератора в Ваттах от скорости ветра. Скорость ветра определял анемометром, обороты колеса велосипедным “компьютером”, который показывает начиная с 20 об/мин. В качестве нагрузки к фазам подсоединил три реостата, выставленные по 5, или по 3 Ома на фазу. Подсоединил вольтметры, амперметры и ваттметр. Потом в качестве постоянной нагрузки подключил по утюгу на фазу, примерно по 134 ома, и иногда не таскал тележку с “измерительным комплексом”, а регистрировал только ветер и напряжение. Занимался я этими замерами с октября 2006 по апрель 2007, провел на свежем воздухе, частенько даже с ветерком, уйму времени и в результате ничего статистически достоверного не получил.



Подготовка и установка мачты

Последние доработки конструкции и в частности мультипликатора показали что конструкция стала надежной и уже все проверено и поработало без поломок, значит пора ветряк поднимать. А то вожусь с ветряком уже полтора года. Мачту решил ставить из деревянного столба для линий электропередач, так как дешевле варианта не придумал. Итого 14 мая 2007-го столб лег во дворе. Далее началась подготовка пазов под стойку, токосъемник и монтаж ветроголовки. Также смонтирована стойка с лебедкой чтобы ветрогнератор поднимать на верх и по частям собирать на верху.

мачта для ветрогенератора



деревянная мачта для ветрогенератора

Первого июля установил мачту, прибыла бригада электриков с техникой. Сначала просверлили дыру под столб в выбранном месте трактором, глубиной около 1,5м, потом второй трактор своими захватами взял столб и воткнул в эту дыру. На этом монтаж мачты закончился, вокруг столба все прикопали и готово. Вот теперь она наконец стоит.

деревянная мачта для ветрогенератора

На следующий день пошла работа по установке растяжек мачты. С утра выкопал ямы для анкеров, потом подъехал Саша. Работа у него самая для меня подходящая, установка вышек мобильной связи, а также монтаж и ремонт всего того, что на этих вышках. Так что Саша верхолаз-профессионал, а я эти тросы первый раз вижу. Анкер это железобетонный блин со стальной хромированной штангой для крепления троса-растяжки. Заложили их в ямы и засыпали с водой – как полагается.

закладка анкеров под растяжки



растяжки для мачты



монтаж мачты

Как с анкерами закончили начался монтаж тросов на столбе. Сначала попробовал я лезть на столб, оборудовал меня Саша когтями и поясом, потом посмотрел, как я к столбу подползаю и решил, что зелен я слишком. Притащили мы 6 метровую лестницу и взялся он за свое дело, несмотря на воспаление нерва в плече. 

монтаж мачты



монтаж мачты

Далее закрепили тросы за штанги анкеров. Контроль вертикали столба провели теодолитом. Оказывается, допустимое отклонение 10 см в сторону на 100 м высоты. Выставили, натянули. На все это ушло 7 часов. Сели наконец, осуждаем и смотрим что получилось.

монтаж мачты



проверка вертикальности мачты





В ходе выяснилось что работать стоя на лестнице не удобно. Нужны были две площадки для ног, одна у ветроголовки, а вторая по ниже для работы с парусами. Потихоньку дело дошло до монтажа ветроколеса и запуска ветрогенератора, вот что мы творили. Монтаж верхней площадки под ноги.

мачта для ветряка своими руками

Монтаж нижней площадки

мачта

Ветряк с уже расправленными парусами

парусный ветрогенератор своими руками



парусный ветряк своими руками

Электрическая часть пока в самом примитивном варианте. Три фазы с генератора выпрямляются мостиком Ларионова и подаются на нагревательный элемент, то-есть на реостаты, которыми ранее нагружал генератор мерия его выходную мощность. Позже реостаты заменил реликтовым электрокамином. В процессе – изготовление схемы, предложенной Mike для оптимизации отбора мощности с генератора и предотвращения перегорания оного при превышении оборотов.

ветряк для отопления

Электро камин

ветряк для отопления

Нагревательные спирали камина

ветряк для отопления

Контроллер для ветряка

ветряк для отопления

 Эксплуатационные испытания завершились 23.02.2008. По радио сообщили что прошлой ночью ветер в Риге доходил до 28м/сек. Эти условия представляли собой долгожданный crаsh-test и позволили наконец-то завершить 8-месячные эксплуатационные испытания ветроколеса. За процессом наблюдал с 0 до 3.30 ночи (пик скорости ветра). На пике шторма ветер пошел частыми и резкими ударами. Пружины шкотов задергались так, что одна из них выскочила из своей дырочки на спице и вместе со шкотом застряла в решетке нижней площадки,. За последующие 5-10 минут на остановленном и дергающемся колесе выскочили еще 6 пружин, а 5 пружин остались на местах и все это нормально пережили, причем 4 из пяти оставшихся под натягом парусов были соседними и вызвали сильный дисбаланс нагрузок на ось. Последние порывы шторма согнули ось, еще несколько раз прокрутили колесо, прижимая его к салингу и два паруса салинг разрезал. То-есть в принципе выдержало все, кроме крепления пружин. Утром свернул паруса и осмотрел подробнее конструкцию.

 Из всего этого обрисовалась следующая картина. Конструкция выдерживает ветер до 25 м/сек, что уже хорошо. Основные узлы – “нога”, головка, ступица и спицы – стояли под ветром с апреля 2006 г. (с небольшими перерывами) и нареканий не вызывают. Паруса (последняя модель) встали на спицы в ноябре 2006 г. За 15 месяцев эксплуатации (с небольшими перерывами) ни материал, ни конструкция парусов нареканий не вызывают.

Ось правда оказалась слабая, подшипники желательно заменить на роликовые. Мультипликатор 10:1 сделанный из фанерки и ремень передачи все выдержали и нареканий не вызывают, только ветроколесо все равно недогружено, надо мультипликатор 15:1 желательно.

Генератор пока сжечь так и не удалось, выдержал все перегрузки. Подъемник функционирует. Мачта меня точно переживет. Основной результат эксплуатационных испытаний: четкое осознание того, что работа на земле и на высоте – это “две большие разницы” и, как следствие, достаточно специфический взгляд на конструкцию именно с точки зрения ее обслуживания на высоте. Месяц ждали хорошей погоды чтобы демонтировать ветрогенератор, а получилось как всегда, снег с ветерком. Из-за погнутой оси колесо с нее снять не удалось, поэтому отвинтили с площадки обоймы подшипников и спускали колесо вместе с осью, вторым заходом "ногу" с площадкой и генератором.

ветряк для отопления

 Дальше начали исправлять повреждения нанесенные бурей, вместо двух порезанных парусов изготовил новые, взвесил в сборе – по 1 кг каждый. Вместо согнутой оси заказал и получил новую, из стали марки 40Х подколенная. На самом колесе снял все гайки, резьбы смазал и собрал заново (168 гаек), ну и кое-какие непринципиальные изменения конструкции самого колеса. Один из новых парусов специально сделал отличающимся - из куска с рисунком, теперь стало видно реальное вращение ветроколеса, даже с расстояния в 100м, и появилась возможность легко и просто, только с секундомером, определять скорость вращения.

Ниже фотографии переделки и модернизации ветрогенератора после испытания бурей. Была сделана новая ось, два паруса взамен порезанных, один из которых специально сделал с куском рисунка чтобы видеть реальные обороты ветроколеса.

паруса ветрогенератора

Новый двухступенчатый мультипликатор.Выше я упоминал, что одноступенчатая передача 1:10 недостаточно нагружала ветроколесо. Да и размер ведущего диска в 50 см явно не вписывался в общую конструкцию ветроголовки. Переход к двухступенчатой повышающей трансмиссии потребовал серьёзной переделки ветроголовки, и даже не один раз, а также кожуха - тоже дважды. Пришлось в конце-концов отказаться от ремней и перейти на цепи. Всё это заняло почти год, очередное изменение в конструкции, ожидание от недели до 2 месяцев нужного ветра (выше 8м/с), очередная поломка и всё по-новой. Ниже новый мультипликатор сделанный на ремнях.

самодельный редкуктор для ветряка, мультипликатор

А это последний вариант мультипликатора, сделан на звездочках и цепях. Первая ступень зубчатки от кроссового мотоцикла 51 и 13 зубов и цепь 520MX4, вторая ступень построена на велосипедных запчастях. Старт-шоссе вместе с натяжителем. Передаточное число - 1:15,39. Нормально работали при ветре ~15м/с и при 120об/мин. 

цепной редуктор ветрогенератора

Так-же сделан новый защитный кожух, старый был из жести, но она кончилась, и взгляд упал на пластмассовую синию бочку, она и пошла в расход.

защитный кожух редуктора



кожух редуктора



кожух мультипликатора

Так-же у ветряка появился новый щеточный узел, он готовый был, от какого-то крана. Я его перебрал и приспособил для ветрогенератора.

щеточный узел ветрогенератора

   23 августа 2009 года ветряк был поднят на мачту. Сколько-то дней заняла установка токосъёмника и т.п. работы. 7 сентября 2009 г. началась эксплуатация. Получаемая энергия используется для нагрева воды и воздуха в доме. Проект закрыт!  так как больше пока нет никаких серьезных изменений. Мощность ветрогенератора более киловатта. Еще много было проведено всяких испытаний, сделано выводов, запиано и обработано данных. Этот ветргенератор помог понять как работают ветрогенератры и как добится мощности и надлежности. Фото и данные взяты с источник