Обзор походного ветряка. Часть 1

Февраль 26, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор

Для чего нужен такой слабый походный ветрогенератор? Ответ – для обеспечения себя некоторым количеством энергии для освещения в автономных условиях, для питания и зарядки портативной электроники (телефон, фонари, радио и т.д.).

Обзор походного ветряка. Часть 1

Высчитав потребности в электроэнергии в сутки в подобных условиях (35-60 ватт в сутки), были предприняты усилия для поиска девайса, который бы мог давать стабильно это количество энергии. Перебрано множество доступных и простых вариантов, и ветрогенератор оказался наиболее доступным, простым и надежным вариантом.

Изначально были рассмотрены солнечные панели, китайские зарядки, бензогенераторы, химические источники света. Но все они не достаточно эффективны, требуют топлива или ненадежны, остается ветряк, поскольку ветер есть практически всегда и везде, а штиль бывает лишь около 20 дней в году, в отличие от солнечных дней, например.

Где взять или как создать мини ветрогенератор, который бы весил немного, чтобы его можно было брать с собой, ведь ветряки таких маленьких размеров не выпускают. Его можно собрать самому из вполне доступных деталей. Главный вопрос, какой генератор использовать для ветряка. Подходящим вариантом является велосипедная динамо втулка, поскольку она подходит по мощности и ее не нужно переделывать в отличие от электродвигателей, а можно использовать, как есть.

Вес ветрогенератора получается 3,8 кг, но после переделки снизится до 3 кг, к нему также добавится буферный аккумулятор (6v 7-12А/ч), и вес ВЭС, в конце концов, составит 5-6 кг. Данная ВЭС будет давать 30-60 ватт в сутки, а при оптимальном ветре до 100 ватт в сутки, что может покрыть расходы электроэнергии в течение суток. А когда ветра не будет, то можно использовать энергию, накопленную в буферном аккумуляторе. Принцип действия – ветряк заряжает аккумулятор, а потом от аккумулятора заряжаются и питаются все приборы.

Подробнее о конструкции и испытаниях портативного ветрогенератора

После нескольких испытании походного ветряка, делаем определенные выводы, и в будущем по возможности нужно переделать ветряк с максимально высокой надежностью и эффективностью конструкции. В первоначальном испытании ветрогенератор продемонстрировал лучшие результаты, поскольку хорошо работал от небольшого ветра 1-3 м/с, с порывами до 5 м/с.

Неудачной частью ветряка является только его хвост, который включает две половинки из оцинкованной жести, и на ветру сильно играет, создавая при этом нежелательный шум. Лопасти получились, несмотря на небольшие размеры (80 см – д, 12 см – ср. ш.), идеально подходящими для данного ветряка, поскольку работают при почти нулевом ветре и трогаются при ветре 1-2 м/с, и при малом ветре стабильно крутят ветрогенератор.

В ходе первого теста ветрогенератор ни разу не остановился, что говорит о том, что лопасти наиболее эффективны и ветряк сможет работать круглые сутки. Конечно, при большом ветре на наш ветряк будет действовать сильная нагрузка, но все узлы прибора сделаны с запасом прочности и выдерживают легко сильный ветер.

Во время второго теста ветряка ветер был сильным – 8-12 м/с, с сильными порывами, и данный ветрогенератор справлялся с ним легко. Скорее всего, ветряк сможет выдержать ветер и более 18 м/с, но лучше при ветрах такой силы ветряк опускать, поскольку генератор будет вырабатывать большой ток и катушка его начнет греться, от чего может перегореть, тогда с ветряком можно будет попрощаться. Также ветер может погнуть лопасти или сдуть ветряк.

В ходе второго теста лопасти ветряка работали также хорошо и при сильном ветре, не раскручивая генератор до больших оборотов, обороты были максимум 300-350 об/м. Узкие лопасти, например, при таком ветре раскручивали бы ветряк таких маленьких размеров до 500-700 об/м., для других моделей ветрогенераторов это весьма хорошо, но динамо втулка является тихоходным генератором, и повышенная частота вращения приводит к повышению температуры генератора, так как усиливаются магнитные поля и частота колебаний импульсов тока.

Поэтому такие лопасти для данного ветряка являются оптимальными, поскольку стартуют при небольшом ветре и до запредельных оборотов ветряк не раскручивают.

При дальнейших тестах были использованы лопасти из трубы ПВХ (это канализационная труба), которая была распилена на четыре части, использовались всего 3 части, три лопасти длиной по 75 см. Также были обрезаны лопасти с первого теста на 20 см, они стали равняться по 60 см.

Сначала испытывались лопасти из трубы, они дали неплохие результаты при ветре 5-7 м/с, но они плохо стартуют, а также сильно раскручивают ветрогенератор при порывах ветра. Генератор при этом выдает сильное напряжение - до 25 вольт, что для зарядки и питания электронных приборов напрямую не очень хорошо. Сила тока из-за некоторых особенностей генератора не превышает 500 мА.

Затем были установлены три обрезанные лопасти, которые использовались при первом тесте. Лопасти достаточно хорошо крутятся при ветре 4-7 м/с, начали набирать больше оборотов, чем в необрезанном виде, но теперь они стали значительно хуже стартовать, а также периодически останавливаться, если ветер стихал до 2-3 м/с. Они работали лучше, чем узкие лопасти из трубы, но значительно хуже, чем до того, как были укорочены.

Казалось бы, такие широкие лопасти, длина которых 80 см., были обрезаны всего на 20 см, после чего они должны работать практически также. Но такое впечатление, что они стали в два раза меньше, хотя их площадь сократилась всего на 25%. Это все из-за того, что «рычаг» стал меньше - длинна лопасти и давление ветра на нее в верхней области, а как известно, чем рычаг длиннее, тем легче что-либо двигать.

Лопасти узких размеров из трубы в два раза меньше по площади, чем широкие лопасти из жести до обрезания на 20 см. Поэтому они почти не работают при слабом ветре, а только на сильном или на среднем ветре (слабый ветер – 1-3 м/с, средний ветер – 4-7 м/с, сильный – 8-12 м/с).

Затем были сделаны такие же лопасти, как в самом первом тесте из алюминия. Из труб ПВХ и пластика делать нежелательно, поскольку они не очень надежны, и их можно сломать, что недопустимо в походных условиях. Лучше делать все из металла и с небольшим запасом надежности и прочности. В первом тесте хвост и лопасти сделаны из оцинкованной жести, поэтому они сильно добавляют ветряку веса (3,8 кг), значит, для уменьшения веса ветряка, нужно изготавливать все части его из алюминия.

В дальнейших испытаниях, при использовании пластмассовых частей вес ветряка снизился заметно. Использовались лопасти из ПВХ, вместо алюминиевой хвостовой балки была взята труба из ПВХ, и всего одна жестяная половинка хвоста. При данных параметрах вес ветряка составил 2,3 кг. Если бы хвост был выполнен из пластмассы, то вес ветряка уложился бы в 2 кг.

Аналогично можно уменьшить вес остальных частей, поворотной оси и крепления, на котором держатся все части ветряного генератора (основа). В таком случае вес ветряка можно снизить до 1,5 кг, но это существенно отразится на эффективности и надежности ветрогенератора, а это уже огромный минус, лучше пусть ветряк будет больше весить, но будет надежным и эффективным, чем легким, хрупким, но бесполезным.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий