Виготовити вітрогенератор, взявши за основу вентилятор, здавалося б, що простіше? Однак на шляху такого технічного перевтілення виникне декілька перешкод. Як їх подолати, для чого може бути застосована вітроелектростанція, виготовлена з вентилятора і розповість ця стаття.
Сфера застосування
Відразу варто зазначити, що розраховувати на те, що результатом праці стане агрегат, яким можна заряджати промислові акумулятори або опалювати будівлі не варто. Зарядка мобільного телефону, або робота невеликого освітлювача на світлодіодах – приблизно такі завдання зможе вирішувати вітрогенератор, який був, якщо можна так висловитися, продуктом глибокої переробки вентилятора.
Чому ж зовні такі схожі пристрої для перевтілення один в одного вимагають зусиль? Цьому є технічні пояснення, які не зайвим буде розглянути.
Особливості конструкції електродвигунів і генераторів
Рух електронів, електричний струм – відбувається в провіднику під впливом мінливого зовнішнього магнітного поля. Аналогічно влаштовані і електричні двигуни, тільки у зворотній послідовності – на рухомі заряджені частинки в магнітному полі діє сила, яка і змушує провідник змінювати своє положення в просторі, тобто призводить до руху ротор.
https://www.youtube.com/watch?v=jiAhiu6UqXQ
Як в генераторах, так і в двигунах це саме магнітне поле створюється в статорі або в роторі, в залежності від моделі, постійними магнітами або електромагнітами. Якщо мотор притягує залізні предмети – він на постійних магнітах. Цей варіант з точки зору використання його в якості генератора оптимальний, оскільки не вимагає ніякої модернізації.
Застосування ж для отримання електроенергії двигуна з обмотками збудження виявиться складніше, адже доведеться забезпечити живлення цих самих обмоток. А це помітно ускладнить конструкцію.
Так насправді працює автомобільний генератор. На ротор через «таблетку», щітки і контактні кільця подається 12В. Разом з ротором обертається створене ним магнітне поле. Воно й створює електричний струм в обмотці статора (звичайно ж, виробляється струму більше ніж витрачається, інакше навіщо потрібен генератор).
Коли АКБ повністю заряджена, а потужні споживачі вимкнені, струм на ротор майже не подається і генератор обертається вхолосту. Використовуючи автогенератор як вітроелектростанцію, цей струм доведеться подавати і контролювати його параметри.
Іноді пропонують для такого випадку видаляти обмотки з ротора і замість дроту вклеювати ніодімові постійні магніти (в цьому випадку струм не потрібен), але це тема для окремої статті.
Особливості геометрії лопатей
Оскільки конструкція вентилятора відповідає меті – штовхати масу повітря, а лопаті вітрогенератора, навпаки, приводяться в рух потоками повітряних мас, то і геометрія буде не дуже відрізнятися. Кут атаки кінчиків лопатей обох типів мало різниться.
Чим ближче переміщатися до центру – спостерігаються відмінності.
Гвинт електростанції:
Ділянка лопаті у центрі практично не бере участь у виробленні енергії, скільки рухається у багато разів повільніше, ніж вся лопата, тому її роблять з кутом атаки рівним нулю, щоб повітряні маси могли спокійно проходити, не створюючи заторів у вигляді завихрень. У нерухомого вентилятора потреби в зміні кута атаки лопаті немає.
Оскільки в цілому геометрія схожа, то пропелер вентилятора буде працювати і як
Навряд чи хоча б один вентилятор під впливом вітру видасть такі ж обороти, коли б він включеним в мережу. Тому не варто сподіватися, що вітрогенератор забезпечить роботу споживачів в 100 Ватт.
Вітрогенератор з дитячого іграшкового вентилятора на батарейках
Такий вітрогенератор виготовити простіше простого. В іграшці використовується електромотор найчастіше на 1,5 або 4,5 вольта з незалежним збудженням від постійних магнітів. Є готовий гвинт. Необхідно дістати батарейки, до контактів + і – приєднати проводку, помістити вентилятор в потік повітря, включити і можна заміряти на контактах характеристики виробленого струму.
Щоб такий вітрогенератор працював краще, лопатям гвинта не завадить додати потужності, наприклад, накладками, вирізаними з пластикової труби в формі пелюсток. Ну і доведеться забезпечити агрегат деякими іншими обов’язковими для електровітряків елементами.
Вентилятор доведеться захистити від опадів спеціальним кожухом і закріпити на рухомій рамі. Рухоме кріплення рами до щогли, має включати в себе контактно-щітковий механізм (без нього струм вниз не передаси). Протилежний кінець рами забезпечують стабілізатором, його завдання – розгортати вітрогенератор назустріч повітряним потокам.
Те, на що можна розраховувати, якщо двигун 4,5 В, це 2,5 … 3В максимум, не вистачає навіть для зарядки телефону (як правило 5В). Але живлення світлодіодів, якими, наприклад, можна позначити межі в’їзних воріт, або висвітлити межі садової доріжки, такий пристрій при достатньому вітрі цілком здатний забезпечити.
З вентилятора охолоджувача процесора (кулера)
Цей вентилятор має найчастіше двигун 12в, як і в попередньому прикладі на постійних магнітах і перетворення його в вітрогенератор відбувається в такому ж порядку.
Відмінності полягають у тому, що:
- лопаті кулера нікуди не годяться – пропелер потрібен новий;
- струму, що виробляється при певній швидкості вітру цілком вистачає для зарядки андроїда або планшета (використання контролера в цьому випадку не уникнути і ту найкраще підійде звичайний автомобільний зарядний пристрій).
З вентилятора охолодження радіатора двигуна автомобіля
Варіант складніший, але якщо попередні варіанти спочатку розглядалися як іграшки, то від цієї конструкції може бути цілком відчутна віддача. Розглянутий вітрогенератор може служити, наприклад, для зарядки акумулятора 12 В Концентровану в АКБ електроенергію, пропустивши через перетворювач 12/220, можна використовувати для живлення домашньої мережі.
В конструкції застосовується двигун від вентилятора 24 в. Лопаті вкорочують, залишаються лише фрагменти, необхідні для кріплення нових – вирізаних з труби ПВХ (використовувати для цих цілей пляшки ПВХ не вийде – через малу жорсткість їх буде просто загинати вітром).
Вирізаються по лопаті приблизно тза аким шаблоном, як на фото.
Кількість лопатей може бути будь-якою, найчастіше використовуються варіанти 3, 4 або 6.
Компонується вітрогенератор за класичною схемою (див. мал.). Напруга, що їм виробляється при помірному 4…7 м / с, буде більшою за 12 В, що дозволить заряджати АКБ. В електричне коло повинен бути доданий діод, щоб в разі відсутності вітру електростанція не перетворилася в вентилятор на щоглі.
Не завадить і контролер зарядки АКБ, який регулює зарядний струм і розмикає ланцюг після закінчення зарядки. Можна обійтися і без нього, але тоді доведеться постійно стежити за процесом зарядки і регулювати його вручну.
