История проекта Парусный ветрогенератор часть 2
Первая часть, начало строительства парусного ветрогенератораТокосъемный 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.

>
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.

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.

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.



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.


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.


>
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.

Монтаж нижней площадки

Ветряк с уже расправленными парусами


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.

Электро камин

Нагревательные спирали камина

Контроллер для ветряка

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