Закрыть ... [X]

Вертикальные лопасти ветрогенератора


Главная » Своими руками


Лопасти для ветрогенератора своими руками

Содержание:

Многие люди хотят иметь в своем доме или на дачном участке ветрогенератор. Такой прибор, выполненный в промышленных условиях, стоит не дешево. По этой причине многие домашние умельцы самостоятельно конструируют и собирают весьма качественные ветряки. Важную роль в этом деле играет процесс изготовления лопастей для ветрогенератора.

Издревле человек интересовался возможностью укротить силы природы и заставить их служить себе, упрощая жизнь.

Первым приспособлением, позволившим человеку использовать силу ветра в своих целях, стал традиционный парус. Его по праву можно считать родоначальником всех конструкций, применяемых человечеством за все время существования.

Разработать и собрать высокопроизводительное устройство в домашних условиях очень трудно, выполнить лопасти для ветряного двигателя самому достаточно просто.

Компоненты и правила функционирования

Функционирующий обособленно ветрогенератор включает в себя генератор, контроллер, мачты, хвостовик, инвертор и аккумуляторную батарею. Традиционно ветровой механизм наделен тремя лопастями, зафиксированными на роторе. Когда ротор крутится, возникает трехфазный переменный ток, поступающий на контроллер, затем ток перерождается в стабильное напряжение и идет на аккумуляторную батарею. Протекая через аккумуляторы, ток подпитывает их и эксплуатирует в качестве проводников электричества.

В дальнейшем ток приходит на инвертор, достигает требуемых величин: переменный однофазный ток 220 В, 50 Гц. При скромном расходовании выработанного электричества предостаточно для пользования светом и электрическими приборами, нехватка тока компенсируется благодаря аккумуляторам.

Вертикальный ветрогенератор

Вертикальные ветрогенераторы можно классифицировать по роторам:

  • ортогональный
  • дарье
  • савониуса
  • геликойдный
  • многолопастной с направляющим аппаратом

Вертикальные ветрогенераторы хороши тем, что нет нужды направлять их относительно ветра, они функционируют при любом направлении ветра. Из-за этого их не нужно оснащать приборами, улавливающими направление ветра. Эти конструкции допустимо располагать на земле, они просты. Изготовить своими руками такую конструкцию значительно проще, нежели горизонтальную.

Слабым местом вертикальных ветрогенераторов считается их малая производительность, крайне низкий КПД, из-за чего сфера их использования ограничена.

Горизонтальный ветрогенератор

Горизонтальные ветрогенераторы имеют ряд достоинств по сравнению с вертикальными. Они делятся на одно-, двух-, трех- и многолопастные. Однолопастные конструкции самые скоростные, они крутятся в два раза быстрее трехлопастных при одинаковой силе ветра. КПД этих ветрогенераторов существенно выше, чем вертикальных.

Существенным недостатком горизонтально-осевой конструкций считается зависимость ротора от направления ветра, из-за чего на ветрогенератор необходимо устанавливать дополнительные приборы, улавливающие направление ветра.

Как рассчитать лопасти для ветрогенератора?

Вычислить диаметр ветряка для определенной вертикальные лопасти ветрогенератора мощности можно следующим образом:

  1. Окружность пропеллера ветрогенератора с определенной мощностью, малыми оборотами и силой ветра, при которых происходит подача нужного напряжения, числом лопастей внести в квадрат.
  2. Высчитать площадь данного квадрата.
  3. Разделить площадь получившегося квадрата на мощность конструкции в ватах.
  4. Перемножить результат с требуемой мощностью в ватах.
  5. Под этот результат нужно подбирать площадь квадрата, варьируя размеры квадрата до тех пор, пока размер квадрата не достигнет четырех.
  6. В этот квадрат вписать окружность пропеллера ветрогенератора.

После этого нетрудно будет узнать другие показатели, например, диаметр.

Таким же способом можно рассчитать размеры лопастей.

Расчет максимально приемлемой формы лопастей достаточно мудреный, кустарному мастеру сложно его выполнить, поэтому можно использовать готовые шаблоны, созданные узкими специалистами.

Шаблон лопасти из ПВХ трубы 160 мм в диаметре:

Шаблон лопасти из алюминия:

Можно попробовать самостоятельно определить показатели лопастей ветряного устройства.

Быстроходность ветряного колеса являет собой соотношение круговой скорости края лопасти и скорости ветра, ее можно вычислить по формуле:

На мощность ветряного двигателя оказывают влияние диаметр колеса, форма лопастей, расположение их относительно потока воздуха, скорости ветра.

Ее можно найти по формуле:

При использовании лопастей обтекаемой формы коэффициент использования ветра не выше 0,5. При слабо обтекаемых лопастях – 0,3.

Необходимые материалы и инструменты

Потребуются следующие материалы:

  • дерево либо фанера
  • алюминий
  • стекловолокно в листах
  • трубы и комплектующие из ПВХ
  • материалы, имеющиеся дома в гараже либо подсобных помещениях

Необходимо запастись следующими инструментами:

  • маркер, можно использовать карандаш для черчения
  • ножницы для резки металла
  • лобзик
  • ножовка
  • бумага наждачная

Выбор вида лопастей

Лопасти преимущественно могут быть двух видов:

  • парусного типа
  • крыльчатого профиля

Можно соорудить плоские лопасти по типу «крыльев» ветряной мельницы, то есть, парусного типа. Выполнить их проще всего из самого разнообразного материала: фанеры, пластика, алюминия.

Этот метод имеет свои минусы. При кручении ветряка с лопастями, выполненными по принципу паруса, не участвуют аэродинамические силы, кручение обеспечивает лишь мощность давления ветрового потока.

Производительность этого прибора минимальна, в энергию трансформируется не более 10% силы потока ветра. При незначительном ветре колесо будет пребывать в статичном положении, а тем более не станет производить энергию для употребления в быту.

Более приемлемой будет конструкция, являющая собой ветряное колесо с лопастями крыльчатого профиля. В ней наружная и внутренняя поверхности лопастей обладают различными площадями, что позволяет достигать несоответствия давления воздуха на противоположные поверхности крыла. Аэродинамическая сила значительно увеличивает коэффициент использования ветряного прибора.

Подбор материала

Лопасти для ветряного устройства можно выполнить из любого более или менее подходящего материала, например:

Из трубы ПВХ

Соорудить лопасти из этого материала, наверное, проще всего. Трубы ПВХ можно найти в каждом строительном магазине. Выбирать трубы следует те, которые разработаны для канализации с напором либо газопровода. В противном случае поток воздуха при сильном ветре может искорежить лопасти и повредить их о мачту генератора.

Лопасти ветрогенератора претерпевают серьезные нагрузки от центробежной силы, причем, чем длиннее лопасти, тем сильнее нагрузки.

Край лопасти двухлопастного колеса домашнего ветрогенератора вращается со скоростью сотни метров в секунду, такова скорость вылетающей из пистолета пули. Такая скорость может привести к разрыву труб ПВХ. Особенно опасно это тем, что разлетающиеся осколки труб могут убить либо серьезно ранить людей.

Выйти из положения можно укоротив по максимуму лопасти и увеличив их число. Многолопастное ветряное колесо легче балансировать, оно меньше шумит. Немаловажное значение имеет толщина стенок труб. К примеру, для ветряного колеса с шестью лопастями из ПВХ трубы, составляющего в диаметре два метра, их толщина не должна быть менее 4 миллиметров. Для расчета конструкции лопастей домашнему умельцу можно воспользоваться готовыми таблицами и шаблонами.

Шаблон следует смастерить из бумаги, приложить к трубе и обвести. Это следует сделать столько раз, сколько лопастей будет у ветрогенератора. При помощи лобзика трубу необходимо рассечь по меткам – лопасти практически готовы. Края труб шлифуются, углы и концы закругляются для того, чтобы ветряк выглядел симпатично и поменьше шумел.

Из стали следует смастерить диск с шестью полосами, который будет играть роль конструкции, объединяющей лопасти и фиксирующей колесо к турбине.

Габариты и форма соединительной конструкции должны соответствовать типу генератора и постоянного тока, который будет задействован в ветряной электростанции. Сталь необходимо выбрать такой толщины, чтобы она не деформировалась под ударами ветра.

Из алюминия

По сравнению с лопастями из ПВХ труб алюминиевые более выносливы и на изгиб, и на разрыв. Недостаток их заключается в большом весе, что требует принятия мер к обеспечению устойчивости всего сооружения в целом. Кроме того, следует максимально тщательно балансировать колесо.

Рассмотрим особенности исполнения лопастей из алюминия для шестилопастного ветряного колеса.

По шаблону следует выполнить лекало из фанеры. Уже по лекалу из листа алюминия высечь заготовки лопастей в количестве шести штук. Будущая лопасть прокатывается в желоб глубиной в 10 миллиметров, при этом ось прокрутки должна образовать с долевой осью заготовки угол в 10 градусов. Эти манипуляции наделят лопасти приемлемыми аэродинамическими параметрами. К внутренней стороне лопасти крепится втулка с резьбой.

Соединительный механизм ветряного колеса с лопастями из алюминия в отличие от колеса с лопастями из труб ПВХ имеет на диске не полоски, а шпильки, представляющие собой куски стального прута с резьбой, подходящей к резьбе втулок.

Из стекловолокна

Лопасти из собранной из стекловолокна специфической стеклоткани являются наиболее безупречными, учитывая их аэродинамические параметры, прочность, вес. Соорудить эти лопасти трудней всего, поскольку нужно уметь обрабатывать дерево и стеклоткань.

Мы рассмотрим выполнение лопастей из стекловолокна для колеса диаметром два метра.

Наиболее скрупулезно следует подойти к выполнению матрицы из дерева. Она вытачивается из брусьев по готовому шаблону и служит моделью лопасти. Закончив трудиться над матрицей, можно начинать мастерить лопасти, которые будут состоять из двух частей.

Матрицу для начала надо обработать воском, одну из ее сторон покрыть эпоксидной смолой, на ней расстелить стеклоткань. На нее снова нанести эпоксидную смолу, и снова слой стеклоткани. Количество слоев может быть три или четыре.

Затем нужно прямо на матрице получившуюся слойку держать около суток до полного высыхания. Вот и готова одна часть лопасти. С другой стороны матрицы выполняется та же последовательность действий.

Готовые части лопастей следует соединить при помощи эпоксидной смолы. Внутрь можно поместить деревянную пробку, зафиксировать ее клеем, это позволит закрепить лопасти к ступице колеса. В пробку следует внедрить втулку с резьбой. Соединительный узел станет ступицей так же как и в предыдущих примерах.

Балансировка ветряного колеса

Когда лопасти будут выполнены, нужно укомплектовать ветряное колесо и произвести его балансировку. Делать это следует в закрытом строении большой площади при условии полного безветрия, поскольку колебания колеса на ветру способны исказить результаты балансировки.

Балансировку колеса необходимо выполнять так:

  1. Укрепить колесо на такой высоте, чтобы оно могло беспрепятственно двигаться. Плоскость соединительного механизма должна быть идеально параллельна вертикальному подвесу.
  2. Добиться полной статичности колеса и отпустить. Оно не должно шевелиться. Затем прокрутить колесо на угол, равный отношению 360/число лопастей, остановить, отпустить, снова прокрутить, так наблюдать некоторое время.
  3. Испытания следует проводить до полного прокручивания колеса вокруг своей оси. Когда отпущенное либо остановленное колесо продолжает качаться, его часть, тяготеющая книзу излишне тяжела. Необходимо конец одной из лопастей подточить.

Кроме того, следует выяснить, насколько гармонично лопасти лежат в плоскости вращения колеса. Колесо необходимо остановить. На расстоянии около двух миллиметров от каждого края одной из лопастей укрепить две планки, которые не будут препятствовать вращению. При прокручивании колеса лопасти не должны цепляться за планки.

Техническое обслуживание ветрогенератора

Для длительного безаварийного функционирования ветрогенератора следует проводить такие мероприятия:

  1. Через десять или четырнадцать дней от начала работы ветряной двигатель следует обследовать, особенно крепления. Делать это лучше всего в безветренную погоду.
  2. Два раза в год промазывать подшипники поворотного механизма и генератора.
  3. При подозрениях на нарушение балансировки колеса, которое может выражаться в вибрации лопастей при кручении по ветру, необходимо выполнить балансировку.
  4. Ежегодно осматривать щетки токоприемника.
  5. По мере необходимости покрывать красящими составами металлические части ветрогенератора.

Сделать лопасти для ветряного двигателя вполне по силам домашнему умельцу, нужно только все просчитать, продумать, и тогда дома появится реальная альтернатива электросетям. При выборе мощности самодельного устройства, нужно обязательно помнить, что его максимальная мощность не должна превышать 1000 или 1500 Ватт. Если этой мощности не хватает, стоит подумать о покупке промышленного агрегата.

Читайте также

Ветрогенераторы своими руками из автомобильного генератора

  • Ветровой электрогенератор своими руками: реальность или фантазия человека

    Оглавление:

    Создать электрогенератор своими руками, работающий от ветра – это мечта многих мастеровых людей. Не просто построить, а соорудить его так, чтобы он не занимал зря место и вырабатывал достаточно энергии для электропитания всего домашнего оборудования, а не лишь светодиодной подсветки потолка. Насколько это реально на самом деле, мало кто понимает. Именно с этим вопросом мы и разберемся в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org подробно изучим устройство ветрогенератора и его составные вертикальные части, в результате чего ответим на вопрос, насколько реально соорудить подобный агрегат в домашних условиях.

    Ветряной электрогенератор своими руками фото

    Электрогенератор своими руками: условия целесообразности его создания

    Основная задача, которую преследует вопрос, как сделать электрогенератор своими руками – это построить такой агрегат, который приносил бы реальную отдачу в электрическом эквиваленте, способную окупить затраты не только на создание, но и на его эксплуатацию. Важно понимать, что эффективность конструкции будет напрямую зависеть от конкретного месторасположения, а также от возлагаемых на нее характеристик мощности. Поэтому не стоит прельщаться первым попавшимся или пришедшим по вкусу проектом, которыми в настоящее время пестрит интернет. Сначала необходимо уяснить для себя достоинства и недостатки существующих горизонтальных конструкций и, соответственно, их принцип работы.

    Наиболее важная характеристика, на которую следует в первую очередь обращать внимание – это среднегодовая скорость ветра для предполагаемого места эксплуатации. Этот параметр непосредственно связан с количеством полезной энергии, которая может быть преобразована ветрогенератором. На просторах нашей, уже «поделенной», Родины (за исключением прибрежных приморских районов) наблюдается следующая зависимость – до 80% годового времени дуют слабые ветры (до 3м/сек), 15% приходится на средние (от 3 до 6м/сек), а остальные 5% господствуют сильные ветры (более 6м/сек), в том числе штормы.

    Как выбрать ветрогенератор в зависимости от климатических условий

    Теперь посмотрим, что же нам предлагают собрать? В подавляющем большинстве – это горизонтальные ветрогенераторы с одной либо тремя лопастями, диаметр которых варьируется в зависимости от мощности установки. Причем скорость страгивания таких моделей составляет порядка 2–4м/сек, а заявленная мощность развивается, начиная с 7–10 м/сек. Если сопоставить с нашей скоростью ветра, то станет ясно, что в большинстве районов (опять же, за исключением прибрежных) они попросту будут простаивать, а в лучшем случае – работать в полсилы. И действительно, довольно часто такие ветрогенераторы для дома, сделанные своими руками, просто не оправдывают себя.

    Более радужные показатели имеют многолопастные конструкции. Скорость страгивания у них несколько меньше и составляет порядка 0,6–1,5 м/сек. Причем, чем больше количество лопастей, тем это значение ниже. На малых ветрах такие установки явно выигрывают. Это объясняется тем, что суммарная площадь лопастей (при том же диаметре) у них значительно больше, а значит, есть чем перехватывать слабые воздушные потоки. Впрочем, когда ветер усиливается, многолопастники несколько теряют в приросте мощности, а на максимальных скоростях явно проигрывают конкурентам. Причина в том, что одновременно со скоростью растут и потери, связанные с трением.

    Лопасти для ветрогенератора своими руками фото

    По этой же причине ветрогенераторы с малым количеством лопастей слишком требовательны к своим аэродинамическим характеристикам. Поскольку по скорости вращения они являются наиболее быстроходными – даже незначительные погрешности заметно снижают КИЭВ установок. При этом самой оптимальной формой для их лопастей признана не парусная (как у старых мельниц) и не вогнутая, а наиболее сложная в исполнении – крыльчатка (как у крыла самолета). Кустарным же способом изготовить лопасти для электрогенератора гораздо проще в виде паруса – такое колесо генератора легко сбалансировать при условии большого количества лопастей, причем без какого-либо ощутимого ущерба для КИЭВа.

    К тому же, быстроходные модели при вращении способны издавать повышенный шум, пропорциональный скорости вращения и диаметру ветроколеса. Даже самые аэродинамически выверенные лопасти, ускоряясь, создают зоны разрежений и сжатий воздуха, которые сильно ощутимы на слух. Что тогда говорить о кустарном производстве? Такие установки, даже так называемые мини ветрогенераторы, довольно рискованно устанавливать в плотной застройке, чтобы не портить нервы ни своей семье, ни соседям. Учитывая все вышесказанное, оптимальное количество лопастей для нашего ветряка – не меньше шести.

    Ветрогенераторы для дома своими руками фото

    Самодельные ветрогенераторы своими руками: реальные мощности агрегата

    Тем, кто задавался вопросом, как построить ветрогенератор своими руками, наверняка хотелось, чтобы такая электростанция была рассчитана не только на обеспечение самого необходимого, но и более энергоемкой бытовой техники – такой, как обогреватели либо бойлеры для подогрева воды.

    Учитывая ситуацию с ветровой обстановкой в наших краях, следует ориентироваться не просто на более мощные варианты, а на те, которые способны выдавать желаемую мощность при слабых ветрах. Но такой ветрогенератор будет чрезвычайно сложен и дорог в изготовлении. Скорее всего, он станет неподъемной задачей для непрофессионала.

    Как сделать электрогенератор своими руками

    Например, чтобы трехлопастная установка на скорости ветра в 3м/сек выдавала хотя бы 500Вт энергии (при соответствующем генераторе и оптимальном КИЭВе), диаметр ветроколеса должен составлять около 10 метров! Это может выглядеть как преувеличение, однако речь идет о слабых ветрах. Как известно, при увеличении скорости в 2 раза, мощность, вырабатываемая установкой, должна возрасти в кубе и будет составлять уже около 1250Вт. Таким образом ветрогенератор выйдет на свои номинальные значения. В свою очередь, наше шестилопастное ветроколесо будет выдавать полкиловатта, имея диаметр всего 7 метров.

    На практике же относительно доступный самодельный ветряк будет генерировать не более 300–600Вт номинальной мощности. Очень редко в кустарных условиях удается собрать роторный ветрогенератор своими руками действительно большей мощности, которая бы эффективно работала, особенно на слабых ветрах.

    Ориентируясь на все вышесказанное и проведенные исследования, можно сделать только один вывод – оптимальный ветровой электрогенератор своими руками можно собрать только с расчетом на небольшую мощность до 300Вт. Эффективно работать он сможет только при скорости ветра 8 м/сек, а диаметр его лопастей составит 2м. Как вы думаете, выгодно изготавливать такую установку? Разве что в виде дорогой игрушки, которая сможет обеспечить энергией только освещение дома. и то при условии, что вы установите маломощные светодиодные лампы.

    Автор статьи Александр Куликов

    Источники: http://slarkenergy.ru/vetrogenerator/lopasti-dlya-vetrogeneratora-svoimi-rukami.html, http://stroisovety.org/elektrogenerator-svoimi-rukami/

    Комментариев пока нет!

Источник: http://restart24.ru/svoimi-rukami/lopasti-dlja-vetrogeneratora-svoimi-rukami-2.html


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:



Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения своими руками » Изобретения - Все об изготовлении мормышек



Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора Вертикальные лопасти ветрогенератора

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ