Системы искусственного оснежения, генераторы снега
Снегогенераторы
Использование систем искусственного оснежения позволяет продлить сезон или гарантированно провести ответственные соревнования благодаря тому, что искусственный снег имеет отличную от естественного снега структуру, дольше не тает, более плотный и может использоваться для формирования подложки (основы) будущей трассы. Для простейшего предварительного просчета необходимого объема искусственного снега, типа оборудования и необходимых коммуникаций необходимо в первую очередь оценить площадь участка под оснежение, исходя из площади можно просчитать объем необходимой снежной массы по простой формуле: «Площадь x Высота снежного покрова x 1.5 (коэффициент уплотнения снега)».
Далее необходимо обратить внимание на важные составляющие системы искусственного оснежения.
1. Водоснабжение
Для полноценной бесперебойной работы системы искусственного оснежения необходимо наличие достаточного дебета воды соответствующей температуры.
При заборе воды из системы магистрального водоснабжения минимальное давление в системе должно быть не ниже 5-7 атмосфер, но не более максимального рабочего давления оборудования (указано в спецификации оборудования). Помимо давления воды важна и производительность — количество литров в минуту (указано в спецификации оборудования). При недостаточном объеме подаваемой воды может появиться необходимость использования дополнительного повышающего насоса.
При заборе воды из естественного водоема (озеро, река) также необходимо учитывать температуру (чем ниже — тем лучше) и чистоту воды (песок и крупные взвешенные частицы способны забить форсунки снегогенераторов). Место забора воды необходимо обустраивать на удалении от береговой линии или организовывать водозаборные колодцы для исключения попадания в систему крупного мусора, ила и песка, так как всасывающая сила насоса достаточно велика.
В случае, если в удобном для расположения системы оснежения месте отсутствуют естественные источники воды, необходимо строительство искусственных водоемов с заводнением из глубинных скважин.
При длине оснежаемого участка более километра рекомендуется обустройство системы водоснабжения, которую можно заглублять в грунт ниже глубины промерзания или монтировать трубы на поверхности, где важно учитывать уклоны системы водопровода с целью слива воды по завершению работ.
2. Электричество
В месте предполагаемых участков оснежения необходимо предусмотреть возможность подключения энергоемкой аппаратуры — как правило это силовые кабельные линии 380 В и мощные электрические разъемы, соответствующие типу подключаемого оборудования. Минимальное потребление 1 снежной пушки с мобильной насосной станцией — не менее 35-40 КВт. Стандартная длина кабелей снегогенераторов и насосных станций — 10-20 м, для обеспечения маневренности системы оснежения необходимо предусмотреть либо электрические шкаф в местах предполагаемого подключения, либо удлиняющий кабель.
Если Вы заготавливаете снег в непосредственной близости от источника воды, а затем перевозите его на трассу, необходимо предусмотреть участок для накопления снега, который сможет вместить объем снега, производимый снегогенераторами.
3. Экономика
Важно понимать, что при подборе оборудования важно учитывать также экономическую составляющую и срок окупаемости. Во многих случая не оправдана покупка нового оборудования, так как в Европе и США существует профицит (перенасыщение) рынка снегогенераторным оборудованием. К примеру, для начинающего горнолыжного склона можно приобрести снегогенератор 10-15 летнего возраста, который может окупиться за 1 сезон, несмотря на возможно более высокое электропотребление.
Ледяное оружие | Журнал Популярная Механика
Людей, катающихся на лыжах и сноубордах, становится все больше, а мест, пригодных для катания, — все меньше.
Настоящий снег
Природный снег образуется из атмосферных водных паров. Когда водяные пары, которые являются газообразной формой воды, охлаждаются до точки конденсации, они переходят из газообразной в жидкую или твердую форму. Привычные нам облака состоят как раз из таких сконденсированных капель, правда настолько малых, что их без труда удерживают наверху потоки восходящего воздуха. Когда капельки становятся слишком тяжелыми, они выпадают на землю в качестве дождя. Если температура оказывается сильно ниже точки конденсации, водные пары минуют жидкую фазу, образуя маленькие кристаллы. На большей части земного шара привычный нам дождь начинается, как ни странно, со снегопада, однако снежинки по мере приближения к земле успевают растаять. Дело в том, что на высоте образования облаков всегда стоит отрицательная температура, сравнимая с якутскими морозами. Простым подтверждением этого факта является град жарким летом.
Однако вода не замерзает автоматически, когда температура падает ниже точки замерзания. Дистиллированную воду можно охладить до довольно низкой температуры -40°C, а она останется жидкостью. Однако в реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при 0 °C. Дело в том, что для того, чтобы пошел процесс конденсации, воде нужны мельчайшие частички, вокруг которых могли бы оседать ее молекулы. Такими центрами конденсации в атмосфере выступают мельчайшие частички сажи, городского смога, бактерии и другие материалы. Например, именно так разгоняют облака, распыляя с самолетов над ними специальные реагенты (например, йодистое серебро), выступающие как раз такими центрами конденсации.
Кристаллизуясь, вода в облаках образует причудливые шестилучевые фрактальные формы, называемые снежинками. Чем более долгое время идет процесс кристаллизации, тем сложнее рисунок снежинки. В облаках этот процесс занимает десятки минут. Искусственный же снег образуется за секунды, поэтому при ближайшем рассмотрении его кристаллы выглядят как шестиугольные с зародышами лучей, а на ощупь напоминают крупу. Однако тает такой снег медленнее натурального, и лыжи на нем скользят по‑другому.
Снежные пушки
Идея, используемая для разгона облаков (конденсация воды вокруг искусственных центров конденсации), прекрасно подошла и для производства искусственного снега. Один из наиболее распространенных реагентов-кристаллизаторов, используемых для снегопроизводства, — специальный натуральный протеин Snowmax, который великолепно справляется с задачей притягивания молекул воды.
В первых конструкциях снежных пушек вода смешивалась со сжатым воздухом и выбрасывалась через форсунки под высоким давлением в поток воздуха, создаваемый мощным вентилятором. Сжатый воздух выполнял сразу три задачи: распылял воду, выбрасывал образовавшиеся капельки в воздух и дополнительно охлаждал воду. Последний эффект основан на том, что при адиабатическом расширении газы охлаждаются. Попробуйте вскрыть баллончик с углекислотой — он мгновенно охладится до минусовых температур, рискуя отморозить руки.
Недостатком такой схемы является большой расход воздуха. Поэтому более современные пушки работают по двухступенчатому процессу. Сначала путем смешивания сжатого воздуха и небольшого количества воды образуются мельчайшие кристаллики льда — зародыши искусственного снега. Затем эти «зародыши» попадают в поток распыленной мощными вентиляторами воды, которая, кристаллизуясь на них, быстро образует готовые кристаллы снега.
Отличительной чертой всех пушек является мощный вентилятор, выбрасывающий водо-воздушную смесь на десятки метров. За время такого полета успевают сформироваться кристаллы искусственного снега, к тому же высокая «дальнобойность» позволяет заснеживать большие пространства. На горнолыжных курортах можно увидеть и другую разновидность снежного оружия — снежные ружья. Отличие их от пушек — в отсутствии вентилятора.
Процесс снегообразования в них выглядит следующим образом. Разнесенные воздушная и первая водяная форсунки подают ограниченное количество воды и воздуха в зону смешивания, расположенную на расстоянии 810 см от ружья, где образуются зародыши кристаллов снега. Эти мини-кристаллы по инерции смещаются далее, на расстоянии приблизительно 20 см от ружья они попадают в поток воды из второй форсунки, где на них налипает вода. Кристаллизация снега происходит во время свободного падения кристаллов на землю с высоты не менее 4 м.
Условия снегообразования
Наличие снежной артиллерии еще не означает решения снежных проблем. Многое зависит и от условий снегообразования, важнейшими параметрами которых являются температура и относительная влажность (отношение фактически содержащегося в воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию насыщения). Дело в том, что вода охлаждается собственным частичным испарением, то есть переходом части жидкости в пар. Однако чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения и, следовательно, охлаждения.
Поэтому при низкой относительной влажности возможен процесс снегообразования при температуре выше 00С. При высокой же влажности и при низких температурах возможно получение вместо снега обычного дождя. При относительной влажности 30% снежные пушки возможно запускать при температуре -1°C, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже -6,7°C, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже -10°C на влажность внимания можно и не обращать.
Особенности и принцип работы генератора снега
Первый вопрос, которым задается каждый покупатель или арендатор генератора снега, связан с безопасностью. Действительно ли создаваемые оборудованием снежные хлопья безопасны?
Да, и еще раз да! В отличие от снега сухого, изготовленного из синтетической крошки, пенные снежные хлопья не только безопасны, но и достаточно практичны. Ведь они тают практически также, как и натуральные снежинки. И следов от такого снега не остается. А значит, заниматься уборкой помещения после представления или вечеринки не придется!
Принцип работы снежного генератора
В оборудовании используется специальная жидкость, которая вспенивается, а затем под действием достаточно высокого давления подается наружу. По сути работе генератора снега практически ничем не отличается от пеномашины. Только в производстве снега дополнительно используется вентилятор, который своевременно «делит» пену на небольшие снежинки и разбрасывает их на значительное расстояние.
Контролировать интенсивность выброса снега может человек, отвечающий за работу генератора. Дальность, на которую будут улетать снежинки, может составить от 4 до 10 метров.
Удобный пульт дистанционного управления позволит контролировать работу прибора издалека. Чтобы усилить производимый эффект, можно также подключить к работе осветительные приборы и ветрогенераторы. Снежинки в ультрфиолетовых лучах будут смотреться потрясающе!
Расходные материалы для генератор снега
Для создания снега необходимо будет использовать специальную жидкость — универсальный вспенивающийся раствор, совместимый с работой оборудования разного типа. Преимуществ у такой жидкости много:
- материал характеризуется нетоксичностью и экологической чистотой: не способствуют появлению аллергических реакций, не вызывает раздражения глаз, не активизирует кожные заболевания;
- активный состав жидкости позволяет воссоздавать снежинки, которые практически ничем внешне не отличаются от натуральных;
- жидкость продается в герметичных емкостях разного объема.
Расход специализированной жидкости для одного генератора составляет порядка одного литра на 10-15 минут работы (зависит от параметров мощности оборудования).
Что следует знать о мощности генератора при выборе техники
Мощность генератора свидетельствует о скорости его работы, а также КПД техники. При выборе машины необходимо ориентироваться на несколько факторов:
- где будет использоваться оборудование;
- насколько часто будет включаться генератор;
- какой период времени и какую площадь будет обслуживать техника.
Для съемки небольших клипов, мероприятий с небольшой загрузкой, достаточно пользоваться оборудованием, мощность которого варьируется в пределах 250-600 Вт.
Для обслуживания клубной вечеринки или концертного мероприятия понадобится более продуктивная машина со значительными параметрами интенсивности мощностью от 1000 Вт до 1500 Вт.
Генераторы, мощность которых составляет 2000-3000 Вт необходимы для натуралистичных съемок рекламных роликов или серьезных фильмов, а также для крупных театральных выступлений.
При покупке техники также обращайте внимание на такие параметры как:
-
Максимальная высота выхода. Эта величина показывает, насколько высоко запускаются снежинки перед падением. Оптимально оборудование высокой мощности может запустить снежинки на высоту до 4 метров. Этого достаточно для телевизионных съемок или работы техники на клубной вечеринке.
-
Выходное расстояние. Данный параметр свидетельствует о том, какую площадь сможет покрывать снегом один генератор.
- Объем бака оборудования. Показатель указывает на то, какое количество специальной жидкости можно залить в генератор единоразово. С учетом того, что в среднем расход жидкости составляет около литра на 15 минут времени, бака емкостью в 2,5 литра будет достаточно для того, чтобы генератор проработал около 35-37 минут. После этого придется заправлять технику снова и следить за тем, чтобы подача снежинок не прекратилась в самые неожиданный момент.
При выборе оборудования в аренду или для приобретения, старайтесь ориентироваться на проверенных производителей. Техника малоизвестных брендов, которая не успела зарекомендовать себя в работе — всегда риск. Ведь из-за отсутствия ожидаемых снежинок может сорваться вечеринка. Допускать подобное просто нельзя!
23 февраля 2018
Поделиться с друзьями:
Снегогенераторы
На сегодняшний день техническое оснежение лежит в основе зимнего туризма. Без оснежения лыжные трассы не смогут удовлетворять растущим требованиям. В этой связи компания «ТехноАльпин» гарантирует оптимальное качество снега на трассах и высокую предсказуемость открытия сезона для горнолыжных курортов.
Технический снег состоит исключительно из воды и воздуха. Таким образом, он ничем не отличается от природного снега. Для моделирования кристаллизации снежных хлопьев в процессе снегопада используются снегогенераторы. «ТехноАльпин» предлагает три вида снегогенераторов: снежные пушки, снежные ружья и снегогенератор для плюсовых температур Snowfactory.
В процессе получения технического снега так называемые нуклеаторы производят смесь из воды и сжатого воздуха, которая при распылении в атмосфере образует снежные кристаллы (нуклеиды). Через форсунки снегогенераторов вода распыляется на мельчайшие капли, которые соединяются с нуклеидами. В процессе падения на землю они замерзают, превращаясь в снежные кристаллы. Различные снегогенераторы по-разному моделируют этот процесс: в вентиляторных снегогенераторах для этого используется нагнетатель, а в снежных ружьях работает естественная высота падения — до 10 метров.
Как и в случае с естественным снегопадом, необходимыми условиями для технического оснежения являются температура и влажность воздуха. Поэтому в области оснежения используется термин «температура по влажному термометру», которая складывается из соотношения температуры и относительной влажности воздуха. При этом температура по влажному термометру обычно ниже температуры окружающей среды. Чем выше влажность воздуха, тем меньше влаги он способен поглотить. В то же время, для производства снежных кристаллов из капель воды необходимы более низкие температуры.
Снегогенераторы TechnoAlpin производят снег при температуре по влажному термометру от -2,5 °C. При очень низкой влажности воздуха этого можно достигнуть даже при небольшой плюсовой температуре, а при высокой влажности воздуха требуются температуры ниже нуля. Температуры в районе нуля называются предельными или критическими температурами. Решающее значение в случае критических температур имеет также температура воды. В связи с этим устанавливаются Градирни — для получения воды оптимальной температуры и повышения эффективности системы искусственного оснежения.
Снегогенераторы являются лишь одним из множества компонентов системы оснежения. При этом необходимо, чтобы различные компоненты идеально подходили друг другу, что позволяет в нужный момент обеспечивать снегогенератор необходимым давлением и соответствующим объемом воды.
Как переделать мотор от вентилятора в генератор
В большинстве офисных сетевых вентиляторах и используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротор. Такой мотор может только преобразовывать электрическую энергию в механическую, но никак наоборот. При вращении его вала принудительно в его обмотках не может возникнуть движение электронов, так как отсутствует магнитное поле на роторе.
Но все же использовать такой двигатель как генератор вполне возможно, после несложной доработки.
Переделываем асинхронный двигатель в генератор переменного тока
Разбираем двигатель на части. Обычное его держат 4 длинных винта по углам, после отвинчивания которых двигатель делится на две крышки и обмотку статора.
Статор не будет дорабатываться, его оставим как есть. Переходим к ротору, удаляем с вала литую короткозамкнутую обмотку.
Вместо нее переделаем ротор на постоянных магнитах. Для этого из толстого текстолита при помощи кольцевой коронки по металу высверлим кольцо.
Запрессуем это кольцо на вал, а потом, при помощи суперклея, приклеим на него постоянные неодимовые магниты с чередованием полярности.
Для проверки к выходу одной из обмоток подключим светодиод.
Стоит чуть-чуть крутнуть вал двигателя, как светодиод тут же вспыхивает.
Если на вал мотора одеть крыльчатку от вентилятора, и привести ее движением воздуха от другого вентилятора, то светодиод будет просто гореть очень ярко, если не сгорит быстро конечно, так как напряжение довольно большое.
Измеряем напряжение
Если использовать трехфазный выпрямитель с импульсным понижающим преобразователем для повышения КПД, то энергии такого генератора хватит запросто для зарядки сотового телефона.
Теперь этот его можно использовать в ветряках, гидротурбинах или для других целей. Из-за малых габаритов такой генератор можно установить даже на велосипед.
Смотрите видео
Как сделать снеговую пушку своими руками. Снежная пушка. Как сделать искусственный снег своими руками
В последние годы в Европе даже зимой довольно тепло. «Нет снега» — в горах это уже не анекдот, а суровая правда жизни. Из-за этого переносятся старты, отменяются сборы, откладываются тренировки. Причем «нет снега» вовсе не всегда означает, что его действительно нет совсем. Просто он лежит не там, где надо, или не покрывает трассу целиком, или даже покрывает, но для катания непригоден — слишком сырой… Бывает, что турниры по горнолыжным дисциплинам проводят в городском парке или на площади, где вообще никогда не выпадает столько снега, сколько для этого нужно, да и гор никогда не было: вместо склонов сооружается искусственная трасса высотой в несколько этажей, а снег на ней может лежать самый настоящий — просто неместный.
У нас был подобный опыт: везли снег из Сибири, 4000 километров на машинах, — рассказывает «РР» президент спортивной дирекции «Новая лига» Екатерина Селяметова. — Мы договаривались с руководством местных горнолыжных трасс, они охотно шли навстречу. Снег в этом случае прессуется, чтобы не таял, складывается в специальные полиэтиленовые емкости — big bags — и на грузовой машине доставляется до места.
В прошлом году «Новая лига» в несколько приемов возила в Москву снег, понадобившийся организаторам этапа Кубка мира по фристайлу. Турнир должен был пройти в центре города, в парке Горького, погода выдалась очень холодная — минус пятнадцать, но совершенно сухая. Организаторы на это не рассчитывали, снежных пушек не поставили, а участники уже съехались со всего мира. В воздухе не было ни снежинки, и привезенная из Сибири в последний день перед турниром снежная посылка пришлась как нельзя кстати. Спортсмены и тренеры сами тащили мешки на вершину искусственной трассы — на высоту восьмиэтажного дома.
Водный залп
Вообще натуральный снег куда меньше подходит для проведения профессиональных соревнований — на них обычно используется только искусственный. Просто потому, что его гораздо легче загнать в нужные рамки качества, чтобы обеспечить всем спортсменам идеальное скольжение.
Искусственный не значит синтетический. Ничего общего с искрящимся полиэтиленом, сугробами, лежащими вокруг новогодних елок в квартирах. Искусственный — значит сотворенный не природой, а техникой. Но в остальном этот снег ничем не отличается от настоящего.
Речь идет о так называемых снежных пушках — самом распространенном средстве исправления недочетов погоды. Сегодня такие пушки (официально они называются снегогенераторы) стоят на всех горнолыжных курортах.
Принцип их работы со стороны кажется не очень сложным, однако один такой генератор обслуживает огромная дорогостоящая система. В нее входит не только сама пушка (мачтовая, в виде высокой палки, или вентиляторная, как большая турбина), но также приспособления для забора воды, фильтры, на хороших курортах даже бактерицидные, насос высокого давления, трубы для подвода воды к каждой пушке и электрокабель. При этом трубы обычно закапывают в землю, чтобы не замерзали.
Снег делается из воды, подающейся под давлением, — объяснили «РР» в компании Is-SpoRt, занимающейся производством и торговлей оборудованием для горнолыжных склонов. — В системе есть два вида форсунок, механических распылителей. Один — нуклеаторы: здесь вода, поданная насосом высокого давления, смешивается со сжатым охлажденным воздухом от компрессора, и получается «зародыш снежинки». Второй — обычные водные форсунки, через которые под большим давлением просто распыляется вода.
Частицы воды, смешавшись с воздухом в нуклеаторе, с силой выбрасываются из крошечных отверстий — при резком расширении воздух охлаждается и замораживает воду. Заодно к «зародышу» приклеиваются мельчайшие капли обычной воды из другой форсунки. Все это вентилятор пушки гонит прочь, вода замерзает, падая на землю снегом. Чем дальше вода улетит от генератора, чем больше времени у нее будет, тем лучше получится снег. Вот и все. Никакой химии.
В итоге банальное распыление воды превращается в настоящую науку. Проверить ее мудреность легко, стоит только попробовать в морозную ночь распылить воду из пульверизатора. Даже если она успеет замерзнуть, снега не будет — будет лед. А все потому, что для получения идеальной снежинки нужно учитывать температуру воздуха, воды, влажность и необходимое давление.
Нужно четко соблюдать много условий, — рассказывает Екатерина Селяметова. — Если нужен большой объем снега, то необходимое условие — температура воздуха минус пять и ниже, а температура воды, которая заливается в снеговые пушки, должна быть не выше плюс трех. Если нужен не очень большой объем или в запасе много времени на подготовку, то можно применять пушки, создающие ледовую крошку, — ее можно использовать даже при высоких плюсовых температурах: до плюс тридцати. Однако есть нюанс: ледовая крошка не подходит для профессиональных соревнований. Ее можно использовать как подложку под снег или для любительского катания.
Качество снега определяется его плотностью. Если для туристических трасс подходящая плотность — от 380 до 420 килограммов на кубический метр, то для скоростного спуска снега должно быть 500 килограммов на кубометр. Плотность его зависит от структуры снежинки: чем она менее пушистая, тем он плотнее. Все это сейчас можно контролировать на снегогенераторе, автоматически выставляя качество снега. Например, заказал «качество снега № 5» — и техника сама сделает все, чтобы на выходе была определенная плотность. Погодная станция определит температуру воздуха и влажность, а потом необходимую температуру воды и нужное давление. Гипотетически сейчас все это можно сделать без участия человека, но ведь и нажимать на кнопку надо не бездумно.
К сожалению, нажатием кнопки ничего не решить, и человек, отвечающий за качество снега, должен быть обязательно, — уверяет Селяметова. — Его называют snowman. Его задача — полностью изучить конкретную трассу, вникнуть в ее особенности, просчитать, какие проблемы, в том числе погодные, могут возникнуть, и быть готовым к их оперативному решению. А качество снега проверяется руками.
Оснежить склон — удовольствие недешевое: 1 км трассы хорошему европейскому курорту обходится в 1 млн евро. Цена зависит от времени, за которое надо добиться результата: чем его больше, тем дешевле. Поэтому наши курорты предпочитают растягивать процесс недели на две, тогда как за рубежом укладываются в пару дней — до изменения погодных условий. Ведь искусственный снег нужно беречь от прямых солнечных лучей и дождя, причем особенно страшен именно дождь.
И все же, несмотря на все сложности, искусственный снег пользуется бешеной популярностью. Установка такой системы позволяет продлить туристический сезон на несколько месяцев и почти всегда провести нужные старты. А если что-то накрылось, можно привезти снег издалека. Единственное условие — для всего этого все же желательна минусовая температура. Так что провести сноуборд-контест посреди Сахары пока не получится. А вот в центре города зимой или даже весной — уже без проблем.
Наша компания предлагает услуги по нанесению снежного покрова на объекте Заказчика: доставка, установка и обслуживание специального оборудования — снежных пушек, снежных ружей производительностью от 3 до 120 куб. метров снега в час.
Как сделать искусственный снег?
Когда читатель этой статьи узнает, что ее авторы живут и работают в Центральной Швеции — около 500 км к северу от Стокгольма, что примерно соответствует ши
Ветрогенератор из вентилятора: изготовление своими руками
Изготовить ветрогенератор, взяв за основу вентилятор, казалось бы, чего проще? Однако на пути такого технического перевоплощения встанут несколько препятствий. Как их преодолеть, для чего может быть применена ветроэлектростанция, изготовленная из вентилятора, и расскажет эта статья.
к содержанию ↑Сфера применения
Изготовить ветрогенератор, взяв за основу вентилятор, казалось бы, чего проще? Однако на пути такого технического перевоплощения встанут несколько препятствий. Как их преодолеть, для чего может быть применена ветроэлектростанция, изготовленная из вентилятора, и расскажет эта статья.
Сразу стоит оговориться, рассчитывать, что плодом трудов станет агрегат, которым можно заряжать промышленные аккумуляторы или отапливать здания не стоит. Зарядка мобильного телефона, или работа небольшого осветителя на светодиодах — примерно такие задачи сможет решать ветрогенератор, явившийся, если можно так выразиться, продуктом глубокой переработки вентилятора.
Отчего же внешне такие похожие устройства для перевоплощения друг в друга требуют усилий? Этому есть технические объяснения, которые нелишним будет рассмотреть.
к содержанию ↑Различия
к содержанию ↑Особенности конструкции электродвигателей и генераторов
Движение электронов, электрический ток, происходит в проводнике под воздействием изменяющегося внешнего магнитного поля. Аналогично устроены и электрические двигатели, только в обратной последовательности — на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле действует сила, которая и заставляет проводник менять свое положение в пространстве, т.е. приводит к движению ротора.
Как в генераторах, так и в двигателях это самое магнитное поле создается в статоре, или в роторе, в зависимости от модели, постоянными магнитами или электромагнитами (обмотками возбуждения). Если мотор притягивает железные предметы — он на постоянных магнитах. Этот вариант с точки зрения использования его в качестве генератора оптимален, так как не требует никакой модернизации.
«Применение же для получения электроэнергии двигателя с обмотками возбуждения окажется сложнее, ведь придется обеспечить питание этих самых обмоток. А это заметно усложнит конструкцию».
Так на самом деле работает автомобильный генератор. На ротор через «таблетку», щетки и контактные кольца подается 12В. Вместе с ротором вращается созданное им магнитное поле. Оно-то и создает электрический ток в обмотке статора (конечно же, вырабатывается тока больше чем тратится, иначе зачем нужен генератор).
Когда АКБ полностью заряжена, а мощные потребители выключены, ток на ротор почти не подается и генератор вращается вхолостую. А используя автогенератор в качестве ветроэлектростанции, этот ток придется подавать и контролировать его параметры.
Иногда предлагают для такого случая удалять обмотки с ротора и вместо проволоки вклеивать ниодимовые постоянные магниты (в этом случае ток не нужен), но это тема для отдельной статьи. к содержанию ↑
Особенности геометрии лопастей
Так как конструкция вентилятора отвечает цели — толкать массу воздуха, а лопасти ветрогенератора, наоборот, приводятся в движение течениями воздушных масс, то и геометрия будет незначительно отличаться. Угол атаки кончиков лопастей обоих типов мало различается.
Чем ближе перемещаться к центру — наблюдаются различия.
Винт ветроэлектростанции:
Участок лопасти у центра практически не участвует в выработке энергии, так как движется во много раз медленнее, чем вся лопасть, поэтому его делают с углом атаки равным нулю, чтобы воздушные массы могли спокойно проходить, не создавая заторов в виде завихрений. У неподвижного вентилятора потребности в изменении угла атаки лопасти нет.
Так как в целом геометрия схожа, то пропеллер вентилятора будет работать и как ветрогенератор.
к содержанию ↑Скорость вращения
Вряд ли хотя бы один вентилятор под воздействием ветра выдаст такие же обороты, как будучи включенным в сеть. Поэтому не стоит надеяться, что ветрогенератор, мощностью 100 Ватт, сделанный из вентилятора 12в, такое же напряжение выдаст и обеспечит работу потребителей в 100 Ватт.
к содержанию ↑Примеры изготовления
к содержанию ↑Из детского игрушечного вентилятора на батарейках
Такой ветрогенератор изготовить проще простого. В игрушке используется электромотор чаще всего на 1,5 или 4,5 вольта с независимым возбуждением от постоянных магнитов. Имеется готовый винт. Необходимо достать батарейки, к контактам + и − подсоединить провода, поместить вентилятор в поток воздуха, включить, и можно замерять на контактах характеристики вырабатываемого тока.
Чтобы такой ветрогенератор работал лучше, лопастям винта не помешает добавить мощности, например, накладками, вырезанными из пластиковой трубы в форме лепестков. Ну и придется снабдить агрегат некоторыми другими обязательными для электроветряка элементами.
Вентилятор придется защитить от осадков специальным кожухом и закрепить на подвижной раме. Подвижное крепление рамы к мачте, должно включать в себя контактно-щеточный механизм (без него ток вниз не передашь). Противоположный конец рамы снабжают стабилизатором, его задача — разворачивать ветрогенератор навстречу воздушным потокам.
То, на что можно рассчитывать, если двигатель 4,5В, это 2,5…3В максимум, не хватает даже для зарядки телефона (как правило 5В). Но питание светодиодов, которыми, к примеру, можно обозначить границы въездных ворот, или осветить границы садовой дорожки, такое устройство при достаточном ветре вполне способно обеспечить.
к содержанию ↑Из вентилятора охладителя процессора (кулера)
Этот вентилятор имеет чаще всего двигатель 12в, как и в предыдущем примере на постоянных магнитах и превращение его в ветрогенератор происходит в таком же порядке.
Отличия состоят в том, что:
- лопасти кулера изначально никуда не годятся — пропеллер нужен новый;
- вырабатываемого тока при определенной скорости ветра вполне хватает для зарядки андроида или планшета 5в (использования контроллера в этом случае не избежать и как нельзя лучше подойдет обычное автомобильное зарядное устройство).
Из вентилятора охлаждения радиатора двигателя автомобиля
Вариант посложнее, но если предыдущие варианты изначально рассматривались как игрушки, то от этой конструкции может быть вполне осязаемая отдача. Рассматриваемый ветрогенератор может служить, к примеру, для зарядки аккумулятора 12в. Запасенную в АКБ электроэнергию, пропустив через преобразователь 12/220, можно использовать в качестве домашней сети.
В конструкции применяется двигатель от вентилятора 24в. Лопасти укорачивают, оставляя лишь фрагменты, необходимые для крепления новых — вырезанных из трубы ПВХ (использовать для этих целей бутылки ПВХ не получится — из-за малой жесткости их будет попросту загибать ветром).
Вырезаются лопасти примерно по такому шаблону, как на фото.
Количество лопастей может быть любым, чаще всего используются варианты 3, 4 или 6.
Компонуется ветрогенератор по классической схеме (Рис. 3). Напряжение, им вырабатываемое при умеренном 4…7 м/с, будет больше 12в, что позволит заряжать АКБ. В электрическую цепь должен быть добавлен диод, чтобы в случае отсутствия ветра электростанция не превратилась в вентилятор на мачте.
Не помешает и контроллер зарядки АКБ, регулирующий зарядный ток и размыкающий цепь по окончании зарядки. Можно обойтись и без него, но тогда придется постоянно следить за процессом зарядки и регулировать его вручную.
