Для многих автолюбителей, отправляющихся в путешествия с кемперами или жилыми модулями, остро встает вопрос энергоснабжения. Даже в самых живописных и удаленных уголках природы мы остаемся зависимы от электричества. Нам нужно заряжать смартфоны, планшеты, фотоаппараты и квадрокоптеры, пользоваться портативными холодильниками, телевизорами, мультиварками и электрочайниками. Отказаться от этих благ цивилизации в походе не хочется, но они требуют надежного источника энергии.
Проблемы традиционных решений
Самые простые способы — бензогенератор или инвертор, преобразующий 12В от автомобильного аккумулятора в 220В. Однако у них есть серьезные недостатки. Генератор требует запаса топлива, занимает место, шумит и нарушает покой природы выхлопами. Инвертор же может полностью разрядить аккумулятор автомобиля, если забыть отключить потребителей, оставив вас без возможности завести двигатель. Это превращает отдых в постоянную борьбу за энергию.
Альтернатива: солнце и ветер
Солнечные панели — отличное экологичное решение, но у них есть свой минус: зависимость от погоды и времени суток. В пасмурные дни, дождливую неделю или короткий зимний световой день их эффективность резко падает. В таких условиях на помощь приходит другая стихия — ветер. Он дует и днем, и ночью, независимо от облачности, что делает ветрогенератор надежным дополнением или даже альтернативой солнечным батареям.
Именно эта идея вдохновила Владимира Куклина, читателя журнала, на создание портативной ветроэлектростанции. Часто путешествуя по побережью Азовского моря, он устал от жесткой экономии энергии. Его самодельная установка решила проблему, обеспечив лагерь светом, работой телевизора и холодильника. Кроме того, такой ветряк может стать аварийным источником энергии для зарядки автомобильного аккумулятора в дороге или на даче при отключениях электричества.
Конструкция походной ветроэлектростанции: 1 - рама; 2 - генератор; 3 - пластина; 4 - вал; 5 - спица; 6 - лопасть; 7 - стабилизатор; 8 - мачта; 9 - растяжки; 10,11 - звездочки цепной передачи.
Основные компоненты и сборка
В основе установки — электродвигатель постоянного тока (48 В, 15 А), работающий как генератор. Его ротор вращается со скоростью до 500 об/мин. При усилении ветра частота вращения не растет, но увеличивается ток заряда, что защищает систему от перегрузок.
Привод от ветроколеса к генератору — цепной. Используется велосипедная каретка с доработанным длинным валом и звездочками (Z=48 на валу ветряка и Z=10 на генераторе). Цепь лучше взять не велосипедную, а более прочную роликовую от скутера (шаг 12,7 мм). Перед установкой ее рекомендуется проварить в моторном масле для лучшего смазывания.
Рама конструкции изготавливается из переделанной велосипедной рамы. Генератор крепится к ней болтами М8.
Рама ветрогенератора
Изготовление лопастей и фланца
Лопасти вырезаются из дюралюминия толщиной 2 мм и профилируются, приобретая форму сегмента цилиндра радиусом около 400 мм. Для придания формы заготовку можно обогнуть вокруг стальной трубы диаметром ~800 мм. Готовая лопасть крепится шурупами к деревянной спице из бруска, которая, в свою очередь, болтами М8 монтируется на диске или пластине ротора.
Фланец для крепления лопастей изготавливается токарной обработкой стального диска, к которому приваривается головка от торцевого ключа. Для двухлопастного варианта можно обойтись стальной пластиной вместо диска с фланцем.
Фланец: 1 - диск; 2 - стакан (головка торцевого ключа)
Выбор конструкции ветроколеса и установка
Количество лопастей зависит от преобладающей силы ветра в вашем регионе. Для слабых ветров (5-8 м/с) лучше подойдет шестилопастное колесо, так как оно легче запускается. Для более сильных и устойчивых ветров достаточно двух лопастей — даже при умеренном ветре такая конструкция обеспечивает ток 4-6 А при напряжении 14 В.
Ветроустановка монтируется на составной мачте из водопроводной трубы диаметром ~40 мм и длиной 3-3,5 м. Мачта для удобства транспортировки делается разборной из двух частей. Она фиксируется в земле с помощью приваренного штыря и укрепляется четырьмя растяжками из стального троса, которые крепятся к металлическим колышкам. Для стационарного использования на даче мачту можно забетонировать — это повысит безопасность.
Стабилизатор: 1 - киль; 2 - балка (дюралюминиевый уголок)
Система управления и безопасность
Для контроля заряда необходим пульт с амперметром (на 20-30 А) и вольтметром (на 15-30 В). В цепь включается развязывающий диод на 20 А, чтобы предотвратить разряд аккумулятора через генератор при безветрии.
Принципиальная схема пульта контроля зарядки аккумулятора
Важные правила безопасности:
- Для остановки ветряка при полном заряде АКБ (14-14.5 В) используется «тормозной» проволочный резистор (например, ППБ-50Г на 5-10 Ом). Генератор замыкается на него на 2-3 секунды, что вызывает остановку. Резко замыкать выводы генератора нельзя — это может сломать механизм.
- После остановки одну из лопастей необходимо привязать к мачте.
- Никогда не останавливайте вращающееся ветроколесо руками — это крайне опасно!
- Для уменьшения тока заряда (если нужно) используйте не резистор, а подключение нагрузочных ламп, чтобы не сжечь регулировочный элемент.
Питающий кабель (сечением 3-4 мм²) рекомендуется пропустить внутри трубы мачты для защиты.
Такая самодельная ветроэлектростанция дарит настоящую автономность, позволяя наслаждаться всеми удобствами цивилизации вдали от розеток, без шума, выхлопов и лишних затрат на топливо.
Материал подготовлен для сайта https://modelist-konstruktor.com/