Все больше популярности приобретают вертикальные конструкции ветрогенераторов. Основными преимуществами вертикальной конструкции является хорошая эффективность и надежность изделия. К тому же, вертикальный ветрогенератор гораздо проще собрать в домашних условиях.
Материалы и инструменты, использованные для создания ветрогенератора вертикальной конструкции:
1) полосы листового металла длиной 1160 мм
2) листы фанеры толщиной 10 мм
3) лобзик
4) дрель
5) ступица от легкового автомобиля
6) жидкие гвозди
7) эпоксидный клей
8) медная проволока 0.51 мм толщиной
9) болты из нержавеющей стали
Рассмотрим основные характеристики данной конструкции и этапы ее постройки.
Для начала рассмотрим основные достоинства подобной конструкции ветряка.
При установки данной конструкции направление ветра не имеет значения, то есть нет нужды ориентировать ветряк по воздушному потоку. Так же данный ветряк не требует его высокого расположения, следовательно он может быть более легок и доступен для обслуживания. Благодаря тому, что конструкция имеет меньшее количество движимых деталей, чем стандартный ветряк, она является более надежной. Оптимальный профиль используемых лопастей увеличивает КПД ветрогенератора, а использование многополюсного генератора для выработки электричества, делает данную конструкцию еще и менее шумной.
Именно по этим причинам автор решил сделать ветрогенератор именно вертикальной конструкции. И первым этапом он решил сделать опоры лопастей. Опоры представляют из себя две окружности одинаковых по размеру. Автор решил сделать их из ABS пластика. Для этого на листе пластика была сделана разметка окружности, по контуру которой автор и вырезал их при помощи лобзика. В той опоре, которая будет верхней автор сделал отверстие диаметром 300 мм.
В качестве хаба автор использовал ступицу от легкового автомобиля. Именно в эту ступицу и будет упираться нижняя опора ветряка. были сделаны 4 отверстия, которые необходимы для соединения деталей конструкции.
Особенное внимание должно быть уделено креплению лопастей. Лучше всего использовать шаблон для того, чтобы разместит каждую лопасть под нужным углом. Автор расчертил разметку на нижней опоре ветряка, сделав правильную шестиконечную звезду, углы которой приходятся на края опоры ветряка. Точно такая же разметка была сделана на верхней опоре ветряка.
Для изготовления лопастей автор использовал полосы тонкого листового металла. Ширина полосы для лопасти должна быть чуть больше стороны луча звезды.
Закрепление лопастей один из самых требующих точности этап создания подобного ветряка. Поэтому так важна разметка, которую сделал автор на обеих опорах. Лопасть крепиться двумя углами внизу и вверху, при чем она должна быть изогнута таким образом, чтобы образовывать четверть круга. Каждая лопасть устанавливает на гранях лучей начерченной звезды на опорах конструкции.
Далее автор приступил к созданию ротора. Основание для него диаметром 400 мм было выпилено из листа фанеры толщиной 10 мм. По внешнему радиусу данной окружности были прикреплены постоянные неодимовые магниты с высокой индуктивностью. магниты были закреплены при помощи жидких гвоздей и эпоксидного клея. Автор использовал 12 таких магнитов расположенных согласно цифрам на циферблате часов. Для соблюдения полярности магниты были помечены при помощи маркера. Перед тем как магниты были закреплены при помощи эпоксидного клея, автор закрепил их распорками из деревянных клиньев, это помогло сохранить точную фиксацию магнитов.
Вторую часть автор сделал таким же образом, оставив разницу лишь в полярности магнитов, которая должна быть противоположна полярности каждого магнита на первом роторе.
После создания ротора автор приступил к изготовлению статора из 9 катушек индуктивности. Катушки располагаются в три последовательные группы, конец которых соединяется с началом следующей. катушки располагаются симметрично в вершинах трех треугольников, которые вписаны в окружность. намотка катушек состоит из медного провода толщиной в 0.51 мм. на каждую катушку ушло по 320 витков такой проволоки.
При таком подходе напряжение на выходе генератора должно составлять 100 В при оборотах турбины около 120 в минуту. Регулировать выходное напряжение можно убавляя или прибавляя число витков в катушках генератора, либо изменяя диаметр провода, который служит для обмотки статора. Важно соблюдать направление намотки, а так же отмечать ее конец и начало. Поверх наружного витка наносится эпоксидный клей, а так же была намотана изолента в четырех местах, чтобы предотвратить размотку катушек.
Так же следует обратить внимание на несколько деталей. Концы катушек нужно очистить от лаковой изоляции. После спайки все катушки располагаются на листе картона или бумаги, где они крепятся скотчем и все поля бумаги кроме центральных заклеиваются стеклотканью. После этого заливается эпоксидная смола с отвердителем. Все выводы обмоток должны располагаться снаружи либо внутри статора, а для закрепления кронштейна в статоре проделываются отверстия.
После подготовки всех деталей, автор приступил к сборке всей конструкции воедино. Для этого на одну ось располагаются нижняя опора лопастей, диск с постоянными магнитами, статор и нижнее основание ротора со ступицей.
Все компоненты прикрепляются к кронштейну при помощи шпилек. Для лучшего контакта автор использовал болты из нержавеющей стали. После сборки и закрепления всех деталей получился готовый ветряк, который следует устанавливать на открытой местности, где сила ветра наиболее велика. Это позволит генератора работать наиболее эффективно.
