Как сделать вертикальный ветрогенератор

Содержание

Роторный ветрогенератор своими руками: чертежи, схемы, инструкция по сборке

Ветровая электростанция, которая имеет горизонтальную ось вращения, хоть и обладает высокими показателями КПД, имеет некоторые недостатки. Например, осуществляемая передача через коллектор тока в состоянии вызвать значительные потери энергии и привести к таким неприятностям, как нарушение контактов из-за их окисления, снижение упругости пластин.

Во многих ситуациях более практичным и выгодным будет вертикальный (роторный) ветрогенератор, который имеет свойство работать при ветре любого направления. Роторный ветрогенератор, как правило, устанавливается на мачте или столбе. Интересно, что сделать своими руками данное устройство не так сложно, как может показаться на первый взгляд, так как простота конструкции – одно из главных достоинств роторного ветрогенератора.

Для того, чтобы соорудить роторный ветрогенератор своими руками, необходимо:

  1. Взять три диска из фанеры, имеющими диаметр 1000 мм. Толщина каждого должна составлять не менее 10 мм. Это будут аэродинамические шайбы-перегородки.
  2. Потребуется четыре пластины с параметрами 500 на 1050 мм и толщиной около 5. Это будут лопатки ротора.
  3. Необходимо произвести стыковку данных элементов при помощи специальных дюралюминиевых уголков, которые имеют сечение 2x30x30 мм, также для соединения используются винты марки М5 вместе с шайбами и гайками.
  4. Усиливается данная конструкция стяжками, выполненными из стальных стержней, имеющих диаметр 6 мм и на концах резьбу.
  5. Нижняя шайба должна быть укреплена брусками из дерева с сечением 40 на 40 мм.

После того, как была осуществлена предварительная сборка, ветряк полностью разбирается для того, чтобы все элементы из фанеры примерно три раза пропитать олифой. Только после этого процесса и полного высыхания покрытия конструкция собирается в окончательно и после окрашивается алкидной эмалью.

В качестве подшипникового узла можно использовать специальный тормозной мотоциклетный барабан. Ротор устанавливается на него посредством дистанционных втулок и болтов уже марки М8 с шайбами и гайками. В процессе монтажа между узлом и самим ротором необходимо установить самодельную ведущую звездочку цепного мультипликатора, также ведомая звездочка должна быть установлена на вал генератора. Звездочка, обладающая ведущими функциями, вырезается из дюралюминиевого листа, который имеет толщину около 4 мм. Технология изготовления состоит в том, чтобы сначала на ее делительной окружности разметить центры отверстий, которые образуют впадины для зубьев, потом при помощи сверла, напильника и ножовки следует сформировать сами зубья.

Как правило, роторный генератор оснащен практически таким же тормозным устройством, как и на ВЭС. Его привод может быть таким же аэродинамическим. При сборе конструкции на ось тормозного кулачка рекомендуется закрепить стальную втулку, которая, в свою очередь, имеет четыре приваренные трубчатые штанги. На концах каждой из них могут быть расположены специальные полуцилиндрические лопасти из фанеры. Важно осуществить замену пружины, стягивающей колодки тормозов на ту, которая обладает немного меньшими показателями жесткости. Данное устройство, как правило, срабатывает при скорости ветра больше, чем 10 м/с.

Во многих роторных генераторах есть одно достоинство – присутствие автоматического оригинального устройства, которое устанавливает лопатки ротора в самое оптимальное положение, причем в строгой зависимости от скорости ветра. Подобная конструкция производится из фанеры толщиной 3 мм, из пластика, имеющего слоистую структуру или из дюралюминия с показателями толщины до 0,8 мм. Кроме того, устройство может быть установлено на металлическом каркасе.

Нижняя и верхняя крестовины, которые относятся к креплению лопаток ротора, производятся из стальных полос, имеющих толщину около 5 мм. Для того, чтобы максимально укрепить нижнюю крестовину, ее усиливают специальными стальными подкосами, которые определенным способом привариваются снизу. Крепятся такие детали непосредственно на валу двигателя при помощи стопорных винтов М8.

Если генератор обладает возможностью автоматически устанавливать лопатки, то будет обеспечена постоянная скорость его вращения вне зависимости от того, какой силы ветер дует. Состоит данная часть конструкции из самой крестовины, пружины и тяги.

Что касается принципа работы такого автомата, то он достаточно прост. Если скорость ветра небольшая, пружина при сжимании поставит лопатки в такое положение, которое оптимально подойдет для максимального использования пусть и не большой силы ветра. По мере того, как частота вращения ротора увеличивается, тяги, которые одновременно играют роль грузов-балансиров, будут под действием центробежной силы поворачивать роторные лопатки внутрь. В результате данного процесса будет достигнута максимальная стабильность вращения конструкции.

При изготовлении данного автоматического устройства важно обратить внимание на балансировку всей конструкции в целом. Только опытным путем должна подбираться жесткость пружины, которая работает исключительно на растяжение. Если есть на то необходимость, могут быть установлены специальные дополнительные грузы на все стороны лопаток, которые обращены к оси генератора. Именно они в состоянии обеспечить автоматическое срабатывание автомата, когда скорость его вращения будет увеличиваться.

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить, что ветровой генератор состоит из верхней крестовины, лопаток ротора, нижней крестовины, тяги-балансира, пружины, вала ротора, крестовины автомата установки лопаток, основания ветродвигателя и шкива.

Существует еще одна деталь – рама привода двигателя ротора. Она изготавливается из стальных уголков, имеющих сечение 5x50x50 мм. Сами площадки для монтажа корпуса подшипников вырезаются из листа стали толщиной 5 мм. Последние закрепляются при помощи сварки, при этом нижняя их площадка должна быть подвижной, для того чтобы осуществлять центровку вала ротора. Используемые в этом процессе подшипники должны иметь маркировку № 106 и № 206.

Если есть желание или необходимость применить электрогенератор под ветродвигатель, то рекомендуется использовать тот, который предназначен легковому транспортному средству . Стоит отметить, что данная конструкция совсем неплохо работает вместе с насосом, при необходимости поднять из скважины воду или из колодца и направить в водонапорную башню. Для этой цели можно использовать топливный автомобильный насос или специальную водяную помпу, которая раньше находилась в стиральной машине. Первый изготавливается при помощи одного или нескольких кулачков, на одинаковом расстоянии расположенных по всему валу ветродвигателя, вторая – посредством ременной передачи.

Есть еще один способ изготовления ветрогенератора. Для него необходимо:

  • разрезать пополам пластиковую бутыль;
  • закрепить части друг с другом при помощи специальных, заранее приготовленных кружков из текстолита или фанеры;
  • прямо по центру кружков надо установить ось вращения;
  • на ось закрепить сам генератор электрической энергии.

При желании можно сделать ветряк разборным, тогда появляется возможность применять его в походах для того, чтобы осуществить подзарядку аккумуляторов фотоаппаратов, мобильных телефонов или батарей от ноутбука. Кроме того, с помощью данного приспособления можно легко провести освещение всей палатки, опять же в походе, а при необходимости осветить вообще весь палаточный городок, если установить несколько подобных конструкций. Переносить такой генератор очень удобно, так как в разобранном виде он занимает совсем немного места. Чаши из пластика можно уложить одна в другую, а затем в них же уложит сам электрогенератор.

Для того, чтобы стационарно установить данную конструкцию, например, на садовом участке или на даче, лучше соорудить более надежный вид генератора – неразборный – и капитально закрепить его на крыше.

Источник: http://batsol.ru/rotornyj-vetrogenerator-svoimi-rukami-chertezhi-sxemy-instrukciya-po-sborke.html

Самодельный ветрогенератор для дома и дачи: принципы работы, схемы, какой и как сделать

Россия в отношении ветроэнергетических ресурсов занимает двоякое положение. С одной стороны, благодаря огромной общей площади и обилию равнинных местностей ветра в целом много, и он большей частью ровный. С другой – наши ветры преимущественно низкопотенциальные, медленные, см. рис. С третьей, в мало обжитых местностях ветры буйные. Исходя из этого, задача завести на хозяйстве ветрогенератор вполне актуальна. Но, чтобы решить – покупать достаточно дорогое устройство, или сделать его своими руками, нужно как следует подумать, какой тип (а их очень много) для какой цели выбрать.

Ветроэнергетические ресурсы России

Основные понятия

  1. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
  2. КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
  3. Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
  4. Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
  5. Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
  6. Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
  7. Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
  8. Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
  9. Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
  10. Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
  11. Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
  12. Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Примечания:

  1. Тихоходные ВСУ, как правило, имеют КИЭВ ниже, чем быстроходные, но имеют стартовый момент, достаточный для раскрутки генератора без отключения нагрузки и нулевую ССВ, т.е. абсолютно самозапускающиеся и применимы при самых слабых ветрах.
  2. Тихоходность и быстроходность – понятия относительные. Бытовой ветряк на 300 об/мин может быть тихоходным, а мощные ВСУ типа EuroWind, из которых набирают поля ветроэлектростанций, ВЭС (см. рис.) и роторы которых делают порядка 10 об/мин – быстроходные, т.к. при таком их диаметре линейная скорость лопастей и их аэродинамика на большей части размаха – вполне «самолетные», см. далее.

Какой нужен генератор?

Электрический генератор для ветряка бытового назначения должен вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне скоростей вращения и обладать способностью самозапуска без автоматики и внешних источников питания. В случае использования ВСУ с ОСС (ветряки с раскруткой), обладающих, как правило, высокими КИЭВ и КПД, он должен быть и обратимым, т.е. уметь работать и как двигатель. При мощностях до 5 кВт этому условию удовлетворяют электрические машины с постоянными магнитами на основе ниобия (супермагнитами); на стальных или ферритовых магнитах можно рассчитывать не более чем на 0,5-0,7 кВт.

Примечание: асинхронные генераторы переменного тока или коллекторные с ненамагниченным статором не годятся совершенно. При уменьшении силы ветра они «погаснут» задолго до того, как его скорость упадет до МРС, и потом сами не запустятся.

Отличное «сердце» ВСУ мощностью от 0,3 до 1-2 кВт получается из автогенератора переменного тока со встроенным выпрямителем; таких сейчас большинство. Во-первых, они держат выходное напряжение 11,6-14,7 В в довольно широком диапазоне скоростей без внешних электронных стабилизаторов. Во-вторых, кремниевые вентили открываются, когда напряжение на обмотке достигнет примерно 1,4 В, а до этого генератор «не видит» нагрузки. Для этого генератор нужно уже довольно прилично раскрутить.

В большинстве случаев автогенератор можно непосредственно, без зубчатой или ременной передачи, соединить с валом быстроходного ВД, подобрав обороты выбором количества лопастей, см. ниже. «Быстроходки» имеют малый или нулевой стартовый момент, но ротор и без отключения нагрузки успеет достаточно раскрутиться, прежде чем вентили откроются и генератор даст ток.

Выбор по ветру

Прежде чем решать, какой сделать ветрогенератор, определимся с местной аэрологией. В серо-зеленоватых (безветренных) областях ветровой карты хоть какой-то толк будет лишь от парусного ветродвигателя (и них далее поговорим). Если необходимо постоянное энергоснабжение, то придется добавить бустер (выпрямитель со стабилизатором напряжения), зарядное устройство, мощную аккумуляторную батарею, инвертор 12/24/36/48 В постоянки в 220/380 В 50 Гц переменного тока. Обойдется такое хозяйство никак не менее $20.000, и снять долговременную мощность более 3-4 кВт вряд ли получится. В общем, при непреклонном стремлении к альтернативной энергетике лучше поискать другой ее источник.

В желто-зеленых , слабоветренных местах, при потребности в электричестве до 2-3 кВт самому можно взяться за тихоходный вертикальный ветрогенератор. Их разработано несть числа, и есть конструкции, по КИЭВ и КПД почти не уступающие «лопастникам» промышленного изготовления.

Если же ВЭУ для дома предполагается купить, то лучше ориентироваться на ветряк с парусным ротором. Споров и них много, и в теории пока еще не все ясно, но работают. В РФ «парусники» выпускают в Таганроге на мощность 1-100 кВт.

В красных , ветреных, регионах выбор зависит от потребной мощности. В диапазоне 0,5-1,5 кВт оправданы самодельные «вертикалки»; 1,5-5 кВт – покупные «парусники». «Вертикалка» тоже может быть покупной, но обойдется дороже ВСУ горизонтальной схемы. И, наконец, если требуется ветряк мощностью 5 кВт и более, то выбирать нужно между горизонтальными покупными «лопастниками» или «парусниками».

Примечание: многие производители, особенно второго эшелона, предлагают комплекты деталей, из которых можно собрать ветрогенератор мощностью до 10 кВт самостоятельно. Обойдется такой набор на 20-50% дешевле готового с установкой. Но прежде покупки нужно внимательно изучить аэрологию предполагаемого места установки, а затем по спецификациям подобрать подходящие тип и модель.

О безопасности

Детали ветродвигателя бытового назначения в работе могут иметь линейную скорость, превосходящую 120 и даже 150 м/с, а кусочек любого твердого материала весом в 20 г, летящий со скоростью 100 м/с, при «удачном» попадании убивает здорового мужика наповал. Стальная, или из жесткого пластика, пластина толщиной 2 мм, движущаяся со скоростью 20 м/с, рассекает его же напополам.

Кроме того, большинство ветряков мощностью более 100 Вт довольно сильно шумят. Многие порождают колебания давления воздуха сверхнизкой (менее 16 Гц) частоты – инфразвуки. Инфразвуки неслышимы, но губительны для здоровья, а распространяются очень далеко.

Примечание: в конце 80-х в США был скандал – пришлось закрыть крупнейшую на тот момент в стране ВЭС. Индейцы из резервации в 200 км от поля ее ВСУ доказали в суде, что резко участившиеся у них после ввода ВЭС в эксплуатацию расстройства здоровья обусловлены ее инфразвуками.

В силу указанных выше причин установка ВСУ допускается на расстоянии не менее 5 их высот от ближайших жилых строений. Во дворах частных домовладений можно устанавливать ветряки промышленного изготовления, соответствующим образом сертифицированные. На крышах ставить ВСУ вообще нельзя – при их работе, даже у маломощных, возникают знакопеременные механические нагрузки, способные вызвать резонанс строительной конструкции и ее разрушение.

Примечание: высотой ВСУ считается наивысшая точка ометаемого диска (для лопастных роторов) или геомерической фигуры (для вертикальных ВСУ с ротором на древке). Если мачта ВСУ или ось ротора выступают вверх еще выше, высота считается по их топу – верхушке.

Ветер, аэродинамика, КИЭВ

Самодельный ветрогенератор подчиняется тем же законам природы, что и заводской, рассчитанный на компьютере. И самодельщику основы его работы нужно понимать очень хорошо – в его распоряжении чаще всего нет дорогих суперсовременных материалов и технологического оборудования. Аэродинамика же ВСУ ох как непроста…

Ветер и КИЭВ

Для расчета серийных заводских ВСУ используется т. наз. плоская механистическая модель ветра. В ее основе следующие предположения:

  • Скорость и направление ветра постоянны в пределах эффективной поверхности ротора.
  • Воздух – сплошная среда.
  • Эффективная поверхность ротора равна ометаемой площади.
  • Энергия воздушного потока – чисто кинетическая.

При таких условиях максимальную энергию единицы объема воздуха вычисляют по школьной формуле, полагая плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 кг*куб. м. При скорости ветра 10 м/с один куб воздуха несет в себе 65 Дж, и с одного квадрата эффективной поверхности ротора можно, при 100% КПД всей ВСУ, снять 650 Вт. Это весьма упрощенный подход – все знают, что ветер идеально ровным не бывает. Но на это приходится идти, чтобы обеспечить повторяемость изделий – обычное в технике дело.

Плоскую модель игнорировать не следует, она дает четкий минимум доступной энергии ветра. Но воздух, во-первых, сжимаем, во-вторых, очень текуч (динамическая вязкость всего 17,2 мкПа*с). Это значит, поток может обтекать ометаемую площадь, уменьшая эффективную поверхность и КИЭВ, что чаще всего и наблюдается. Но в принципе возможна и обратная ситуация: ветер стекается к ротору и площадь эффективной поверхности тогда окажется больше ометаемой, а КИЭВ – больше 1 относительно его же для плоского ветра.

Приведем два примера. Первый – прогулочная, довольно тяжеловесная, яхта может идти не только против ветра, но и быстрее его. Ветер имеется в виду внешний; вымпельный ветер все равно должен быть быстрее, иначе как он судно потянет?

Второй – классика авиационной истории. На испытаниях МИГ-19 оказалось, что перехватчик, который был на тонну тяжелее фронтового истребителя, по скорости разгоняется быстрее. С теми же движками в том же планере.

Теоретики не знали, что и думать, и всерьез засомневались в законе сохранения энергии. В конце концов оказалось – дело в выступающем из воздухозаборника конусе обтекателя РЛС. От его носка к обечайке возникало уплотнение воздуха, как бы сгребавшее его со сторон к компрессорам двигателей. С тех пор ударные волны прочно вошли в теорию как полезные, и фантастические летные данные современных самолетов в немалой степени обусловлены их умелым использованием.

Аэродинамика

Развитие аэродинамики принято делить на две эпохи – до Н. Г. Жуковского и после. Его доклад «О присоединенных вихрях» от 15 ноября 1905 г. стал началом новой эры в авиации.

До Жуковского летали на поставленных плашмя парусах: полагалось, что частицы набегающего потока отдают весь свой импульс передней кромке крыла. Это позволяло сразу избавиться от векторной величины – момента количества движения – порождавшей зубодробительную и чаще всего неаналитическую математику, перейти к куда более удобным скалярным чисто энергетическим соотношениям, и получить в итоге расчетное поле давления на несущую плоскость, более-менее похожее на настоящее.

Такой механистический подход позволил создать аппараты, способные худо-бедно подняться в воздух и совершить перелет из одного места в другое, не обязательно грохнувшись на землю где-то по пути. Но стремление увеличить скорость, грузоподъемность и другие летные качества все больше выявляло несовершенство первоначальной аэродинамической теории.

Идея Жуковского была такова: вдоль верхней и нижней поверхностей крыла воздух проходит разный путь. Из условия непрерывности среды (пузыри вакуума сами по себе в воздухе не образуются) следует, что скорости верхнего и нижнего потоков, сходящих с задней кромки, должны отличаться. Вследствие пусть малой, но конечной вязкости воздуха там из-за разности скоростей должен образоваться вихрь.

Вихрь вращается, а закон сохранения количества движения, столь же непреложный, как и закон сохранения энергии, справедлив и для векторных величин, т.е. должен учитывать и направление движения. Поэтому тут же, на задней кромке, должен сформироваться противоположно вращающийся вихрь с таким же вращательным моментом. За счет чего? За счет энергии, вырабатываемой двигателем.

Для практики авиации это означало революцию: выбрав соответствующий профиль крыла, можно было присоединенный вихрь пустить вокруг крыла в виде циркуляции Г, увеличивающей его подъемную силу. Т.е., затратив часть, а для больших скоростей и нагрузок на крыло – большую часть, мощности мотора, можно создать вокруг аппарата воздушный поток, позволяющий добиться лучших летных качеств.

Это делало авиацию авиацией, а не частью воздухоплавания: теперь летательный аппарат мог сам создавать себе нужную для полета среду и не быть более игрушкой воздушных потоков. Нужен только двигатель помощнее, и еще и еще мощнее…

Снова КИЭВ

Но у ветряка мотора нет. Он, наоборот, должен отбирать энергию у ветра и давать ее потребителям. И здесь выходит – ноги вытащил, хвост увяз. Пустили слишком мало энергии ветра на собственную циркуляцию ротора – она будет слабой, тяга лопастей – малой, а КИЭВ и мощность – низкими. Отдадим на циркуляцию много – ротор при слабом ветре будет на холостом ходу крутиться как бешеный, но потребителям опять достается мало: чуть дали нагрузку, ротор затормозился, ветер сдул циркуляцию, и ротор стал.

Закон сохранения энергии «золотую середину» дает как раз посерединке: 50% энергии даем в нагрузку, а на остальные 50% подкручиваем поток до оптимума. Практика подтверждает предположения: если КПД хорошего тянущего пропеллера составляет 75-80%, то КИЭВ так же тщательно рассчитанного и продутого в аэродинамической трубе лопастного ротора доходит до 38-40%, т.е. до половины от того, чего можно добиться при избытке энергии.

Современность

Ныне аэродинамика, вооруженная современной математикой и компьютерами, все более уходит от неизбежно что-то да упрощающих моделей к точному описанию поведения реального тела в реальном потоке. И тут, кроме генеральной линии – мощность, мощность, и еще раз мощность! – обнаруживаются пути побочные, но многообещающие как раз при ограниченном количестве поступающей в систему энергии.

Известный авиатор-альтернативщик Пол Маккриди еще в 80-х создал самолет, с двумя моторчиками от бензопилы мощностью в 16 л.с. показавший 360 км/ч. Причем шасси его было трехопорным неубирающимся, а колеса – без обтекателей. Ни один из аппаратов Маккриди не вышел на линию и не встал на боевое дежурство, но два – один с поршневыми моторами и пропеллерами, а другой реактивный – впервые в истории облетели вокруг земного шара без посадки на одной заправке.

Парусная яхта на подводных крыльях

Парусов, породивших изначальное крыло, развитие теории тоже коснулось весьма существенно. «Живая» аэродинамика позволила яхтам при ветре в 8 узл. встать на подводные крылья (см. рис.); чтобы разогнать такую громадину до нужной скорости гребным винтом, требуется двигатель не менее 100 л.с. Гоночные катамараны при таком же ветре ходят со скоростью около 30 узл. (55 км/ч).

Есть и находки совершенно нетривиальные. Любители самого редкого и экстемального спорта – бейсджампинга – надев апециальный костюм-крыло, вингсьют, летают без мотора, маневрируя, на скорости более 200 км/ч (рис. справа), а затем плавно приземляются в заранее выбранном месте. В какой сказке люди летают сами по себе?

Бейсджампер в видгсьюте

Разрешились и многие загадки природы; в частности – полет жука. По классической аэродинамике, он летать не способен. Точно так же, как и родоначальник «стелсов» F-117 с его крылом ромбовидного профиля тоже не способен подняться в воздух. А МИГ-29 и Су-27, которые некоторое время могут лететь хвостом вперед, и вовсе ни в какие представления не укладываются.

И почему тогда, занимаясь ветродвигателями, не забавой и не орудием уничтожения себе подобных, а источником жизненно важного ресурса, нужно плясать непременно от теории слабых потоков с ее моделью плоского ветра? Неужели не найдется возможности продвинуться дальше?

Чего ожидать от классики?

Однако от классики отказываться ни в коем случае не следует. Она дает основу, не оперевшись на которую нельзя подняться выше. Точно так же, как теория множеств не отменяет таблицу умножения, а от квантовой хромодинамики яблоки с деревьев вверх не улетят.

Итак, на что можно рассчитывать при классическом подходе? Посмотрим на рисунок. Слева – типы роторов; они изображены условно. 1 – вертикальный карусельный, 2 – вертикальный ортогональный (ветряная турбина); 2-5 – лопастные роторы с разным количеством лопастей с оптимизированными профилями.

Сравнение эффективности ВСУ разных типов

Справа по горизонтальной оси отложена относительная скорость ротора, т.е., отношение линейной скорости лопасти к скорости ветра. По вертикальной вверх – КИЭВ. А вниз – опять же относительный крутящий момент. Единичным (100%) крутящим моментом считается такой, который создает насильно заторможенный в потоке ротор со 100% КИЭВ, т.е. когда вся энергия потока преобразуется во вращающее усилие.

Такой подход позволяет делать далеко идущие выводы. Скажем, количество лопастей нужно выбирать не только и не столько по желательной скорости вращения: 3- и 4-лопастники сразу много теряют по КИЭВ и вращательному моменту по сравнению с хорошо работающими примерно в том же диапазоне скорстей 2- и 6-лопастниками. А внешне похожие карусель и ортогонал обладают принципиально разными свойствами.

В целом же предпочтение следует отдавать лопастным роторам, кроме случаев, когда требуются предельная дешевизна, простота, необслуживаемый самозапуск без автоматики и невозможен подъем на мачту.

Примечание: о парусных роторах поговорим особо – они, похоже, в классику не укладываются.

Вертикалки

ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

Карусельный и ортогональный роторы

Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

Бочка-загребушка

На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

  • Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
  • Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
  • Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
  • Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
  • А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

Видео: ветрогенератор Ленца

ВСУ Бирюкова

В 60-х в СССР Е. С. Бирюков запатентовал карусельную ВСУ с КИЭВ 46%. Немного позже В. Блинов добился от конструкции на том же принципе КИЭВ 58%, но данных о ее испытаниях нет. А натурные испытания ВСУ Бирюкова были проведены сотрудниками журнала «Изобретатель и рационализатор». Двухэтажный ротор диаметром 0,75 м и высотой 2 м при свежем ветре раскручивал на полную мощность асинхронный генератор 1,2 кВт и выдерживал без поломки 30 м/с. Чертежи ВСУ Бирюкова приведены на рис.

  1. ротор из кровельной оцинковки;
  2. самоустанавливающийся двухрядный шариковый подшипник;
  3. ванты – 5 мм стальной трос;
  4. ось-древко – стальная труба с толщиной стенок 1,5-2,5 мм;
  5. рычаги аэродинамического регулятора оборотов;
  6. лопасти регулятора оборотов – 3-4 мм фанера или листовой пластик;
  7. тяги регулятора оборотов;
  8. груз регулятора оборотов, его вес определяет частоту вращения;
  9. ведущий шкив – велосипедное колесо без шины с камерой;
  10. подпятник – упорно-опорный подшипник;
  11. ведомый шкив – штатный шкив генератора;
  12. генератор.

Бирюков на свою ВСУ получил сразу несколько авторских свидетельств. Во-первых, обратите внимание на разрез ротора. При разгоне он работает подобно ВС, создавая большой стартовый момент. По мере раскрутки во внешних карманах лопастей создается вихревая подушка. С точки зрения ветра, лопасти становятся профилированными, и ротор превращается в быстроходный ортогонал, причем виртуальный профиль меняется соответственно силе ветра.

Во-вторых, профилированный канал между лопастями в рабочем диапазоне скоростей работает как центральное тело. Если же ветер усиливается, то в нем также создается вихревая подушка, выходящая за пределы ротора. Возникает такой же вихревой кокон, как вокруг ВСУ с направляющим аппаратом. Энергия на его создание берется от ветра, и тому на поломку ветряка ее уже не хватает.

В-третьих, регулятор оборотов предназначен прежде всего для турбины. Он держит ее обороты оптимальными с точки зрения КИЭВ. А оптимум частоты вращения генератора обеспечивается выбором передаточного отношения механики.

Примечание: после публикаций в ИР за 1965 г. ВСУ Бирюкова канула в небытие. Ответа от инстанций автор так и не дождался. Судьба многих советских изобретений. Говорят, какой-то японец стал миллиардером, регулярно читая советские популярно-технические журналы и патентуя у себя все, заслуживающее внимания.

Лопастники

Как у сказано, по классике горизонтальный ветрогенератор с лопастным ротором – наилучший. Но, во-первых, ему нужен стабильный хотя бы средней силы ветер. Во-вторых, конструкция для самодельщика таит в себе немало подводных камней, из-за чего нередко плод долгих упорных трудов в лучшем случае освещает туалет, прихожую или крыльцо, а то и оказывается способен только раскрутить самого себя.

По схемам на рис. рассмотрим подробнее; позиции:

  • Фиг. А:
  1. лопасти ротора;
  2. генератор;
  3. станина генератора;
  4. защитный флюгер (ураганная лопата);
  5. токосъемник;
  6. шасси;
  7. поворотный узел;
  8. рабочий флюгер;
  9. мачта;
  10. хомут под ванты.
  • Фиг. Б, вид сверху:
  1. защитный флюгер;
  2. рабочий флюгер;
  3. регулятор натяжения пружины защитного флюгера.
  • Фиг. Г, токосъемник:
  1. коллектор с медными неразрезными кольцевыми шинами;
  2. подпружиненные меднографитовые щетки.

Примечание: ураганная защита для горизонтального лопастника диаметром более 1 м совершенно необходима, т.к. создать вокруг себя вихревой кокон он не способен. При меньших размерах можно добиться выносливости ротора до 30 м/с с лопастями из пропилена.

Итак, где нас ждут «спотыки»?

Профилировка и крутка лопасти ВСУ

Рассчитывать добиться мощности на валу генератора более 150-200 Вт на лопастях любого размаха, вырезанных из толстостенной пластиковой трубы, как часто советуют – надежды беспросветного дилетанта. Лопасть из трубы (если только она не настолько толстая, что используется просто как заготовка) будет иметь сегментный профиль, т.е. его верхняя, или обе поверхности будут дугами окружности.

Сегментные профили пригодны для несжимаемой среды, скажем, для подводных крыльев или лопастей гребного винта. Для газов же нужна лопасть переменного профиля и шага, для примера см. рис.; размах – 2 м. Это будет сложное и трудоемкое изделие, требующее кропотливого расчета во всеоружии теории, продувок в трубе и натурных испытаний.

При насадке ротора прямо на его вал штатный подшипник скоро разобьется – одинаковой нагрузки на все лопасти в ветряках не бывает. Нужен промежуточный вал со специальным опорным подшипником и механическая передача от него на генератор. Для больших ветряков опорный подшипник берут самоустанавливающийся двухрядный; в лучших моделях – трехъярусный, Фиг. Д на рис. выше. Такой позволяет валу ротора не только слегка изгибаться, но и немного смещаться из стороны в сторону или вверх-вниз.

Примечание: на разработку опорного подшипника для ВСУ типа EuroWind ушло около 30 лет.

Аварийный флюгер

Принцип его работы показывает Фиг. В. Ветер, усиливаясь, давит на лопату, пружина растягивается, ротор перекашивается, обороты его падают и в конце концов он становится параллельно потоку. Вроде бы все хорошо, но – гладко было на бумаге…

Попробуйте в ветреный день удержать за ручку параллельно ветру крышку от выварки или большой кастрюли. Только осторожно – вертлявая железяка может садануть по физиономbии так, что расквасит нос, рассечет губу, а то и выбьет глаз.

Плоский ветер бывает только в теоретических выкладках и, с достаточной для практики точностью, в аэродинамических трубах. Реально же ураган ветряки с ураганной лопатой корежит больше, чем вовсе беззащитные. Лучше все-таки менять исковерканные лопасти, чем делать заново все. В промышленных установках – другое дело. Там шаг лопастей, по каждой в отдельности, отслеживает и регулирует автоматика под управлением бортового компьютера. И делаются они из сверхпрочных композитов, а не из водопроводных труб.

Токосъемник

Это – регулярно обслуживаемый узел. Любой энергетик знает, что коллектор со щетками нужно чистить, смазывать, регулировать. А мачта – из водопроводной трубы. Не залезешь, раз в месяц-два придется весь ветряк валить на землю и потом опять поднимать. Сколько он протянет от такой «профилактики»?

Видео: лопастной ветрогенератор + солнечная панель для электроснабжения дачи

Мини и микро

Но с уменьшением размеров лопастника трудности падают по квадрату диаметра колеса. Изготовление горизонтальной лопастной ВСУ своими силами на мощность до 100 Вт уже возможно. Оптимальным будет 6-лопастный. При большем количестве лопастей диаметр ротора, рассчитанного на ту же мощность, будет меньше, но их окажется трудно прочно закрепить на ступице. Роторы о менее чем 6 лопастях можно не иметь в виду: 2-лопастнику на 100 Вт нужен ротор диаметром 6,34 м, а 4-лопастнику той же мощности – 4,5 м. Для 6-лопастного зависимость мощность – диаметр выражается следующим образом:

  • 10 Вт – 1,16 м.
  • 20 Вт – 1,64 м.
  • 30 Вт – 2 м.
  • 40 Вт – 2,32 м.
  • 50 Вт – 2,6 м.
  • 60 Вт – 2,84 м.
  • 70 Вт – 3,08 м.
  • 80 Вт – 3,28 м.
  • 90 Вт – 3,48 м.
  • 100 Вт – 3,68 м.
  • 300 Вт – 6,34 м.

Оптимальным будет рассчитывать на мощность 10-20 Вт. Во-первых, лопасть из пластика размахом более 0,8 м без дополнительных мер защиты не выдержит ветер более 20 м/с. Во-вторых, при размахе лопасти до тех же 0,8 м линейная скорость ее концов не превысит скорость ветра более чем втрое, и требования к профилировке с круткой снижаются на порядки; здесь уже вполне удовлетворительно будет работать «корытце» с сегментным профилем из трубы, поз. Б на рис. А 10-20 Вт обеспечат питание планшетки, подзарядку смартфона или засветят лампочку-экономку.

Мини- и микроветрогенераторы

Далее, выбираем генератор. Отлично подойдет китайский моторчик – ступица колеса для электровелосипедов, поз. 1 на рис. Его мощность как мотора – 200-300 Вт, но в режиме генератора он даст примерно до 100 Вт. Но подойдет ли он нам по оборотам?

Показатель быстроходности z для 6 лопастей равен 3. Формула для расчета скорости вращения под нагрузкой – N = v/l*z*60, где N – частота вращения, 1/мин, v – скорость ветра, а l – длина окружности ротора. При размахе лопасти 0,8 м и ветре 5 м/с получаем 72 об/мин; при 20 м/с – 288 об/мин. Примерно с такой же скоростью вращается и велосипедное колесо, так что свои 10-20 Вт от генератора, способного дать 100, мы уж снимем. Можно ротор сажать прямо на его вал.

Но тут возникает следующая проблема: мы, потратив немало труда и денег, хотя бы на моторчик, получили… игрушку! Что такое 10-20, ну, 50 Вт? А лопастный ветряк, способный запитать хотя бы телевизор, дома не сделаешь. Нельзя ли купить готовый мини-ветрогенератор, и не обойдется ли он дешевле? Еще как можно, и еще как дешевле, см. поз. 4 и 5. Кроме того, он будет еще и мобильным. Поставил на пенек – и пользуйся.

Второй вариант – если где-то валяется шаговый двигатель от старого 5- или 8-дюймового дисковода, или от привода бумаги или каретки негодного струйного или матричного принтера. Он может работать как генератор, и приделать к нему карусельный ротор из консервных банок (поз. 6) проще, чем собирать конструкцию наподобие показанной на поз. 3.

В целом по «лопастникам» вывод однозначен: самодельные – скорее для того, чтобы помастерить всласть, но не для реальной долговременной энергоотдачи.

Видео: простейший ветрогенератор для освещения дачи

Парусный ветрогенератор известен давно, но мягкие полотнища его лопастей (см. рис.) начали делать с появлением высокопрочных износостойких синтетических тканей и пленок. Многолопастные ветряки с жесткими парусами широко разошлись по миру как привод маломощных автоматических водокачек, но их техданные ниже даже чем у каруселей.

Однако мягкий парус как крыло ветряка, похоже, оказался не так-то прост. Дело не в ветроустойчивости (производители не ограничивают максимально допустимую скорость ветра): яхсменам-парусникам и так известно, что ветру разорвать полотнище бермудского паруса практически невозможно. Скорее шкот вырвет, или мачту сломает, или вся посудина сделает «поворот оверкиль». Дело в энергетике.

К сожалению, точных данных испытаний не удается найти. По отзывам пользователей удалось составить «синтетические» зависимости для установки ВЭУ-4.380/220.50 таганрогского производства с диаметром ветроколеса 5 м, массой ветроголовки 160 кг и частотой вращения до 40 1/мин; они представлены на рис.

Разумеется, ручательств за 100% достоверность быть не может, но и так видно, что плоско-механистической моделью тут и не пахнет. Никак не может 5-метровое колесо на плоском ветре в 3 м/с дать около 1 кВт, при 7 м/с выйти на плато по мощности и далее держать ее до жестокого шторма. Производители, кстати, заявляют, что номинальные 4 кВт можно получить и при 3 м/с, но при установке их силами по результатам исследований местной аэрологии.

Количественной теории также не обнаруживается; пояснения разработчиков маловразумительны. Однако, поскольку таганрогские ВЭУ народ покупает, и они работают, остается предположить, что заявленные коническая циркуляция и пропульсивный эффект – не фикция. Во всяком случае, возможны.

Тогда, выходит, ПЕРЕД ротором, по закону сохранения импульса, должен возникнуть тоже конический вихрь, но расширяющийся и медленный. И такая воронка будет сгонять ветер к ротору, его эффективная поверхность получится больше ометаемой, а КИЭВ – сверхединичным.

Пролить свет на этот вопрос могли бы натурные измерения поля давления перед ротором, хотя бы бытовым анероидом. Если оно окажется выше, чем с боков в стороне, то, действительно, парусные ВСУ работают, как жук летает.

Самодельный генератор

Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?

Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.

Детали самодельного генератора на супермагнитах

Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» — не менее 6 мм.

Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.

Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.

Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.

Видео: генератор для ветряка своими руками

И что же мы имеем напоследок? Интерес к «лопастникам» объясняется скорее их эффектным внешним видом, чем действительными эксплуатационными качествами в самодельном исполнении и на малых мощностях. Самодельная карусельная ВСУ даст «дежурную» мощность для зарядки автоаккумулятора или энергоснабжения небольшого дома.

А вот с парусными ВСУ стоит поэкспериментировать мастерам с творческой жилкой, особенно в мини-исполнении, с колесом 1-2 м диаметром. Если предположения разработчиков верны, то с такого можно будет снять, посредством описанного выше китайского движка-генератора, все его 200-300 Вт.

Сделать же каркас (рангоут) для парусного ротора несложно. Кроме того, парусные ВСУ безопасны, а звуков от них, инфра- и слышимых, не обнаруживается. И высоко понимать ротор не нужно, достаточно одного диаметра колеса.

Видео: технология производства ветрогенераторов

Источник: http://vopros-remont.ru/elektrika/samodelnyj-vetryak/

Как смастерить ветрогенератор своими руками: обзор технологии сборки 2-х различных конструкций

Электроэнергия неуклонно дорожает. Чтобы чувствовать себя комфортно за городом в жаркую летнюю погоду и морозным зимним днем, необходимо или основательно потратиться, или заняться поиском альтернативных источников энергии. Россия – огромная по площади страна, имеющая большие равнинные территории. Хотя в большинстве регионов у нас преобладают медленные ветры, малообжитая местность обдувается мощными и буйными воздушными потоками. Поэтому присутствие ветрогенератора в хозяйстве владельца загородной недвижимости чаще всего оправдано. Подходящую модель выбирают, исходя из местности применения и фактических целей использования.

Ветряк #1 — конструкция роторного типа

Можно сделать своими руками несложный ветряк роторного типа. Конечно, снабдить электроэнергией большой коттедж ему вряд ли будет под силу, зато обеспечить электричеством скромный садовый домик вполне под силу. С его помощью можно снабдить светом в вечернее время суток хозяйственные постройки, осветить садовые дорожки и придомовую территорию.

Так или почти так выглядит роторный ветрогенератор, сделанный своими руками. Как видите, в конструкции этого оборудования нет ничего сверхсложного

Подготовка деталей и расходников

Чтобы собрать ветрогенератор, мощность которого не будет превышать 1,5 КВт, нам понадобятся:

  • генератор от автомобиля 12 V;
  • кислотный или гелиевый аккумулятор 12 V;
  • преобразователь 12V – 220V на 700 W – 1500 W;
  • большая ёмкость из алюминия или нержавеющей стали: ведро или объёмистая кастрюля;
  • автомобильное реле зарядки аккумулятора и контрольной лампы заряда;
  • полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 V;
  • вольтметр от любого ненужного измерительного устройства, можно автомобильный;
  • болты с шайбами и гайками;
  • провода сечением 2,5 мм 2 и 4 мм 2 ;
  • два хомута, которыми генератор будет крепиться к мачте.

Для выполнения работы нам будут нужны ножницы по металлу или болгарка, рулетка, маркер или строительный карандаш, отвертка, ключи, дрель, сверло, кусачки.

Ход конструкторских работ

Мы собираемся изготовить ротор и переделать шкив генератора. Для начала работы нам понадобится металлическая ёмкость цилиндрической формы. Чаще всего для этих целей приспосабливают кастрюлю или ведро. Возьмем рулетку и маркер или строительный карандаш и поделим ёмкость на четыре равные части. Если будем резать металл ножницами, то, чтобы их вставить, нужно сначала сделать отверстия. Можно воспользоваться и болгаркой, если ведро не выполнено из крашеной жести или оцинкованной стали. В этих случаях металл неминуемо перегреется. Вырезаем лопасти, не прорезая их до конца.

Чтобы не ошибиться с размерами лопастей, которые мы прорезаем в ёмкости, необходимо сделать тщательные замеры и тщательно всё пересчитать

В днище и в шкиве размечаем и высверливаем отверстия для болтов. На этой стадии важно не торопиться и расположить отверстия с соблюдением симметрии, чтобы при вращении избежать дисбаланса. Лопасти следует отогнуть, но не слишком сильно. При выполнении этой части работы учитываем направление вращения генератора. Обычно он крутится по движению часовой стрелке. В зависимости от угла изгиба увеличивается и площадь воздействия потоков ветра, а, значит, и скорость вращения.

Это ещё один из вариантов лопастей. В данном случае каждая деталь существует отдельно, а не в составе ёмкости, из которой вырезалась

Раз каждая из лопастей ветряка существует отдельно, прикручивать нужно каждую. Преимущество такой конструкции в её повышенной ремонтопригодности

Ведро с готовыми лопастями следует закрепить на шкиве, используя болты. На мачту при помощи хомутов устанавливаем генератор, затем подсоединяем провода и собираем цепь. Схему, цвета проводов и маркировку контактов лучше заранее переписать. Провода тоже нужно зафиксировать на мачте.

Чтобы подсоединить аккумулятор, используем провода 4 мм 2 , длина которых не должна быть более 1-го метра. Нагрузку (электроприборы и освещение) подключаем с помощью проводов сечением 2,5 мм 2 . Не забываем поставить преобразователь (инвертер). Его включают в сеть к контактам 7,8 проводом 4 мм 2 .

Конструкция ветряной установки состоит из резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напряжения (4), реле обратного тока (5), амперметра (6), аккумулятора (7), предохранителя (8), выключателя (9)

Достоинства и недостатки такой модели

Если всё сделано правильно, работать этот ветрогенератор будет, не создавая вам проблем. При аккумуляторе 75А и с преобразователем 1000 W он может питать уличное освещение, охранную сигнализацию, приборы видеонаблюдения и т.д.

Схема работы установки наглядно демонстрирует то, как именно энергия ветра преобразуется в электричество и то, как она используется по назначению

Достоинства такой модели очевидны: это весьма экономичное изделие, хорошо поддаётся ремонту, не требует особых условий для своего функционирования, работает надежно и не нарушает ваш акустический комфорт. К недостаткам можно отнести невысокую производительность и значительную зависимость от сильных порывов ветра: лопасти могут быть сорваны воздушными потоками.

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

Аксиальные ветряки с безжелезными статорами на неодимовых магнитах в России до последнего времени не делали по причине недоступности последних. Но теперь они есть и в нашей стране, причем стоят они дешевле, чем изначально. Поэтому и наши умельцы стали изготавливать ветрогенераторы этого типа.

Со временем, когда возможности роторного ветрогенератора уже не будут обеспечивать все потребности хозяйства, можно сделать аксиальную модель на неодимовых магнитах

Что необходимо подготовить?

За основу аксиального генератора нужно взять ступицу от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в эксплуатации, её необходимо разобрать, подшипники поверить и смазать, ржавчину счистить. Готовый генератор будет покрашен.

Чтобы качественно отчистить ступицу от ржавчины, воспользуйтесь металлической щеткой, которую можно насадить на электродрель. Ступица снова будет выглядеть отлично

Распределение и закрепление магнитов

Нам предстоит наклеивать магниты на диски ротора. В данном случае используются 20 магнитов размером 25х8мм. Если вы решите сделать другое количество полюсов, то используйте правило: в однофазном генераторе должно быть сколько полюсов, столько и магнитов, а в трехфазном необходимо соблюдать соотношение 4/3 или 2/3 полюса к катушкам. Размещать магниты следует, чередуя полюса. Чтобы их расположение было правильным, используйте шаблон с секторами, нанесенными на бумаге или на самом диске.

Если есть такая возможность, магниты лучше использовать прямоугольные, а не круглые, потому что у круглых магнитное поле сосредоточено в центре, а у прямоугольных – по их длине. Противостоящие магниты должны иметь разные полюса. Чтобы ничего не перепутать, маркером нанесите на их поверхность «+» или «-». Для определения полюса возьмите один магнит и подносите к нему другие. На притягивающихся поверхностях ставьте плюс, а на отталкивающихся – минус. На дисках полюса должны чередоваться.

Магниты правильно размещены. Перед их фиксацией эпоксидной смолой, необходимо сделать бортики из пластилина, чтобы клейкая масса могла застыть, а не стекла на стол или пол

Для закрепления магнитов нужно использовать сильный клей, после чего прочность склейки дополнительно усиливают эпоксидной смолой. Ею заливают магниты. Чтобы предотвратить растекание смолы можно сделать бордюры из пластилина или просто обмотать диск скотчем.

Трехфазные и однофазные генераторы

Однофазный статор хуже трехфазного, потому что при нагрузке он даёт вибрацию. Это происходит из-за разницы в амплитуде тока, которая возникает по причине непостоянной отдачи его за момент времени. Трехфазная модель этим недостатком не страдает. Мощность в ней всегда постоянна, потому что фазы друг друга компенсируют: если в одной ток падает, а в другой он нарастает.

В споре однофазного и трехфазного вариантов последний выходит победителем, потому что дополнительная вибрация не продлевает срок службы оборудования и раздражает слух

В результате отдача трехфазной модели на 50% превышает тот же показатель однофазной. Другим плюсом отсутствия ненужной вибрации является акустический комфорт при работе под нагрузкой: генератор не гудит во время его эксплуатации. Кроме того, вибрация всегда выводит ветрогенератор из строя до истечения срока его эксплуатации.

Процесс наматывания катушек

Любой специалист вам скажет, что перед наматыванием катушек нужно произвести тщательный расчет. А любой практик все сделает интуитивно. Наш генератор не будет слишком быстроходным. Нам нужно, чтобы процесс зарядки 12-вольтового аккумулятора начался при 100-150 оборотах в минуту. При таких исходных данных общее число витков во всех катушках должно составлять 1000-1200шт. Осталось разделить эту цифру на количество катушек и узнать, сколько витков будет в каждой.

Чтобы сделать ветрогенератор на низких оборотах мощнее, нужно увеличить число полюсов. При этом в катушках возрастет частота колебания тока. Для намотки катушек лучше использовать толстый провод. Это уменьшит сопротивление, а, значит, сила тока возрастет. Следует учесть, что при большом напряжении ток может оказаться «съеденным» сопротивлением обмотки. Простой самодельный станочек поможет быстро и аккуратно намотать качественные катушки.

Статор размечен, катушки уложены на свои места. Для их фиксации используется эпоксидная смола, стеканию которой снова противостоят пластилиновые бортики

Из-за числа и толщины магнитов, расположенных на дисках, генераторы могут значительно различаться по своим рабочим параметрам. Чтобы узнать, какую мощность ждать в результате, можно намотать одну катушку и прокрутить её в генераторе. Для определения будущей мощности, следует измерить напряжение на определенных оборотах без нагрузки.

Например, при 200 оборотах в минуту получается 30 вольт при сопротивлении 3 Ом. Отнимаем от 30 вольт напряжение аккумулятора в 12 вольт, а получившиеся 18 вольт делим на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Это тот объём, который отправится на аккумулятор. Хотя практически, конечно, выходит меньше из-за потерь на диодном мосту и в проводах.

Чаще всего катушки делают круглыми, но лучше их чуть вытянуть. При этом меди в секторе получается больше, а витки катушек оказываются прямее. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен соответствовать размеру магнита или быть немногим больше его.

Проводятся предварительные испытания получившегося оборудования, которые подтверждают его отличную работоспособность. Со временем и эту модель можно будет усовершенствовать

Делая статор, учтите, что его толщина должна соответствовать толще магнитов. Если число витков в катушках увеличить и сделать статор толще, междисковое пространство увеличится, а магнитопоток уменьшится. В результате может образоваться то же напряжение, но меньший ток из-за возросшего сопротивления катушек.

В качестве формы для статора используют фанеру, но можно на бумаге разметить сектора для катушек, а бордюры сделать из пластилина. Прочность изделия увеличит стеклоткань, помещенная на дно формы и поверх катушек. Эпоксидная смола не должна прилипать к форме. Для этого её смазывают воском или вазелином. Для тех же целей можно использовать пленку или скотч. Катушки закрепляют между собой неподвижно, концы фаз выводят наружу. Потом все шесть проводов соединяют треугольником или звездой.

Генератор в сборе тестируют, используя вращение рукой. Получившееся напряжение составляет 40 вольт, сила тока при этом составляет примерно 10 Ампер.

Заключительный этап — мачта и винт

Фактическая высота готовой мачты составила 6 метров, но лучше было бы сделать её 10-12 метров. Основание для неё нуждается в бетонировании. Необходимо сделать такое крепление, чтобы трубу можно было поднимать и опускать при помощи ручной лебедки. На верхнюю часть трубы крепится винт.

Труба ПВХ – надежный и достаточно легкий материал, используя который можно сделать винт ветряка с заранее предусмотренным изгибом

Для изготовления винта нужна ПВХ труба, диаметр которой составляет 160 мм. Из неё предстоит вырезать шестилопастной двухметровый винт. С формой лопастей имеет смысл поэкспериментировать, чтобы усилить крутящий момент на низких оборотах. От сильного ветра винт нужно уводить. Эта функция выполняется с помощью складывающегося хвоста. Выработанная энергия копится в аккумуляторах.

Мачта должна подниматься и опускаться с помощью ручной лебедки. Дополнительную устойчивость конструкции можно придать, используя натяжные тросы

Вашему вниманию предоставлены два варианта ветрогенераторов, которые чаще всего используются дачниками и владельцами загородной недвижимости. Каждый из них по-своему эффективен. Особенно результат применения такого оборудования проявляется в местности с сильными ветрами. В любом случае, такой помощник в хозяйстве не помешает никогда.

Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Вертикальный ветрогенератор своими руками: видео и фото

Один из возможных резервных источников энергии в загородных условиях – ветрогенератор. Это самая экономичная конструкция, для ее эксплуатации не требуется топливо. Но и самая ненадежная, т.к. для работы требуется ветер, а это от нас не зависит. В то же время такие агрегаты очень дороги. Поэтому частое явление на загородных участках – вертикальный ветрогенератор своими руками. Вертикальный ветряк проще собрать, чем горизонтальный.

Возможно производство вертикальных ветрогенераторов различных характеристик. Они различаются конструктивно, по размерам, форме, использованным материалам. По итоговой мощности готового устройства. Встречаются конструкции, по сложности не уступающие промышленным агрегатам. Но чаще умельцы собирают генераторы из подручных средств: получается дешево и вполне функционально.

Что потребуется

Чтобы делать самодельные вертикальные ветрогенераторы своими руками потребуется:

1. Мотор. Можно использовать исправный двигатель от какого-нибудь старого устройства: от бензокосилки, стиральной машины и т.д.

2. Фанера толщиной до сантиметра.

3. Крепеж: гайки, болты.

4. Металлический стержень с резьбой на концах до сантиметра диаметром. Длина по вашему усмотрению (в пределах метра).

5. Листовой металл или пластик. В зависимости от того, какой сделать вертикальный ветрогенератор хотите.

6. Деревянные бруски.

9. Ножницы по металлу.

10. Пассатижи, ключи.

11. Инвертор, аккумулятор.

12. Оборудование для установки ветряка на ландшафт.

Порядок действий

Чтобы сделать вертикальный ветрогенератор своими руками необходимо:

1. Вырезать лопасти из фанеры лобзиком. Лопастей будет три, нужно вырезать шесть деталей каплеобразной формы. Можно это сделать по предварительно изготовленному картонному трафарету.

2. Чтобы сделать лопасти вертикального ветрогенератора необходимо вырезать по три одинаковые деревянные планки для каждого крыла длиной около полуметра.

Внимание: размер лопастей вы определяете сами. Парусность готового ветряка будет зависеть от величины фанерных заготовок.

3. Вырезать в фанерных заготовках по три паза, чтобы вставить планки. Два паза с округлой стороны капли, один – с узкой стороны.

4. Соединить фанерные заготовки попарно, вставляя рейки в пазы. Края реек не должны выступать за плоскость заготовки. Укрепить шурупами или клеем.

Видео «Вертикальный ветрогенератор своими руками»:

5. Вырезать для каждого крыла заготовку из тонкого металла или гибкой пластмассы. Длина – как у соединительных реек, ширина – с таким расчетом, чтобы частично обернуть конструкцию.

Открытой должна оставаться только одна плоскость между двумя рейками. Обернуть все три крыла, зафиксировать оболочку винтами. Крылья готовы.

6. Вырезать из фанеры два диска 20 сантиметров диаметром.

7. Просверлить по центру каждого диска отверстие такого же диаметра, как у осевого стержня.

8. Отметить на краях дисков три точки через 120 градусов для крепления опор.

9. В качестве опор можно использовать деревянные доски или перфорированные металлические планки. По три штуки на диск. Одним концом их фиксируют болтами к середине диска под равным углом друг к другу, второй будет далее крепиться к округлому краю фанерных «капель» крыла.

Видео «Самодельный вертикальный ветрогенератор»:

10. Насадить на стержень двенадцатимиллиметровую гайку. Надеть фанерный диск. Зафиксировать второй гайкой. То же самое со вторым диском. Верхние и нижние опорные планки должны располагаться параллельно друг другу.

11. По краям опорных планок установить крылья. Отрегулировать конструкцию, затянуть крепеж.

Видео «Вертикальный ветрогенератор. Производство ветрогенераторов»:

12. Подсоединить полученный ветряк к двигателю. Крепление должно быть таким, чтобы конструкция легко поворачивалась вокруг своей оси. Далее – к инвертору и/или аккумулятору.

13. Установить на самом ветреном месте участка.

Вертикальный ветрогенератор своими руками готов. Осталось подключить аккумуляторы и пользоваться альтернативной энергией.

Источник: http://prodompro.ru/energosnabzhenie/alternativnoe/vertikalnyiy-vetrogenerator-svoimi-rukami-video-i-foto.html

ВЕТРОДВИГ.RU

У меня всегда была слабость к ветродвигателям с Вертикальной осью вращения из-за преимуществ, которые они предлагают. К сожалению, большинство из них, такое как Savonius не очень эффективны, но могут работать при низких характеристиках ветра.Я запускал искать любых другие, которые использовали принцип Савониуса. Я закончил тем, что строил этого также и нашел подобные характеристики, но этот также казался немного низко по КПД, тем не менее оно действительно выигрывало у Savinous снова.

Я запускал играть вокруг с малыми блоками и строил из кофейных банок, может смоделировать, который заканчивал тем, что достиг 700 оборотов в минуту и был назван, «Кофе на 700 ОБОРОТОВ В МИНУТУ возможно». Это действительно не делало много энергии, являющейся столь же малым, как это было и было в основном сокращено. Ниже представлено изображение с помощью кофейной банки можно проводить эксперименты самодельного ветрогенератора с вертикальной осью вращения… Если Вы решите попробовать, я вам посоветую, металл является очень острым, и Вы должны надеть перчатки соблюдая все меры безопасности…

В основания я разделил это на 4 сечения, выключился два и заклеил липкой лентой их назад в можение на двух остающихся сечениях. Это достигало 700 оборотов в минуту в ветре на 12.5 миль в час.[adsense_id=»1″]

Я решил строить большие ветрогенераторы, используя пластиковые ведра и подобные методы использовались в строительстве. Это было реальная лажа! Это не работало вообще. После некоторой мысли относительно того, почему это не работало, я решил попробовать круглый барабан в центре. Я ставил пару друг на друга больших кофейных канистр внутри и заклеил липкой лентой их по диаметру. Изменяя воздушный поток через блок это работало хотя не очень хорошо.

После попытки связки различных барабанов и форм я решил получить немного более научным в своем испытании вместо моего способа моделирования ветрогенераторов.

Я был заинтригован относительно точно, что продолжалось. Я запускал делать некоторые статические испытания потока воздуха через ветрогенератор с вертикальной осью вращения в то время как в различных положениях, но не прядении. Используя ручной анемометр я проверял скорость ветра впереди и позади блока так же как внутри. Воздух, текущий посредством вращения, был фактически более быстрым чем воздух, входящий в торможение. Я нашел некоторую формулу Вентури и запустил проверять формы лопастей самодельного ветродвигателя. Я полагал, что у меня была достаточная информация, чтобы проектировать что-то немного большее, и получить некоторые лучшие результаты испытаний.

Используя комбинацию дизайнерских идей ветродвигателя Savinous наряду с теорией трубки Вентури я придумал дизайн, который немного отличается от привычных.

Хотя подобный Darrieus лопасти, подобные Savonius, и треугольному барабану в середине, чтобы вести поток воздуха, конструкция была установлена. Я строил несколько уменьшенных вариантов для испытания, и результаты выглядели перспективными и показали, что я казался на верном пути. Должен был строиться больший. Ниже последний, строивший к этой идеи… Простое изготовление используя фанеру и алюминий.

Генератор переменного тока — сделанный в домашних условиях отдельный фазовый осевой конструкции, и первый эксперимент показал 17 потребляемых мощностей ветра на 12.5 миль в час. Генератор переменного тока служит вспомогательным тормозом, статор имеет вращения и позволен вращаться, прикрепляли ветвь со шкалой пружины для того, чтобы взять измерения момента. Оттуда выход рассчитан. Блок выдерживает высокие 2 фута и 2 фута в диаметре. Я сказал бы, что это почти достигнет уровня кпд с ветрогенератора с горизонтальной осью. Самодельный Ветрогенератор запустился при ветре 3 мили в час, хотя с электрогенератором запускается при 5-6 миль в час. Турбина развивала 240 оборотов в минуту, ведя груз на 17 ватт, который выходит к TSR приблизительно 1.3. Статическое испытание с моим анемометром и блоком, не навивающим, 12.5 миль в час перед машиной приблизительно 3 мили в час 1 фут позади ветродвигателя, но 17 миль в час, проходящих крыло. Я думаю, что есть все еще значительный объем работы в усовершенствованиях, которые будут сделаны, и испытание продолжится. Я называю это «Самодельный ветрогенератор Lenz» и даю кредит всем тем передо мной для их уникальной и инновационной работы в этой области.[adsense_id=»1″]

Ниже диаграмма, представляющая размеры для машины выше основанного на процентах от габаритного размера для тех, кто хотел бы строить один для их собственного персонального использования и/или для того, чтобы проверить цели.

Другая конструкция ветрогенератора Lenz сделанный своими руками

Ниже выставок начало второй версии. Используя части от первого и некоторой беглой фальсификации для крыльев я начал проверять блок. Генератор переменного тока — 12 полюсовая машина, которую я составлял только для этого проекта.

Потребовалось некоторое лужение, чтобы получить это, где я думал, что это должно быть с хорошим и не так хорошие результаты.

Так как блок немного отличался чем оригинал, мои лопасти не развивали реальную скорость. Я играл с одним крылом на машине, чтобы узнать, где вращающий момент был, в то время как это прогрессировало вокруг 360 измерений каждых 10 градусов. Я понял в той точке, которой не был вращающий момент то, где я думал и запустил играть с углами крыла снова. Наконец это было набрано по номеру в в 9 градусах и работавшее идеально с максимальным кпд!

Пришло время взять на вооружение для реальных испытаний.

Я крепил это на переднем погрузчике моего устройства подачи, и протестировал его на ветре.

Ниже некоторое экспериментальные цифры…

5.5 миля в час запускает наполнять

7.1 миля в час 3.32 ватта

8.5 миля в час 5.12 ватт

9 миль в час 5.63 ватт

9.5 миля в час 6.78 ватт

Не плохо для малой величины 2 фута 2-футового ветрогенератора.

Пришло время строить больший, чтобы видеть, могло ли бы это быть расширено и все еще сохранить свой эффективный кпд.

Я создавал больший диаметр 3 футов x 4-футовый высокий блок, показанный ниже..

Я не собираюсь входить в большое количество деталей, но это делает 52 потребляемых мощности ветра на 12.5 миль в час. Я не, чтобы быть отпечатанным легко, эта машина определенно отпечатала меня. Теперь, Его время, чтобы взять это к другому уровню….

Строение лопастей ветрогенератора Lenz размер 3 на 4 фута

Некоторые детали для строительства 3 фута диаметр х 4 фута высокий Lenz2 турбины…

Ниже приведен чертеж крыла ребра вырезаны из 3/4 «фанера.

Примечание: выше рисунок показывает, что только 6 ребра требуется, чтобы на самом деле должно быть 9 ребер. Первоначально я проектировал это только с конца ребра на месте с помощью кронштейна жесткости в центре. 3-го ребра на самом деле делает их гораздо крепче.[adsense_id=»1»]

Крылья…

Лопасти самодельного ветрогенератора в основном построены из 3/4 «фанера для ребер и стрингеры были вырезаны из обработанных 2×4 . Стрингеров склеиваются в слот, а затем пробурили для шурупами. Просто зажмите стрингеров в пазы и нанесите клей для установки. После того как клей установить Вы можете покрыть крылья алюминиевым листом. Я также использовал ПВХ листа в 1/8 «толщина которого может быть дешевле, чем алюминий. Алюминиевого листа толщиной 0,025 было и на самом деле легче, чем лист ПВХ. Другие легких материалы тоже можно использовать для изготовления лопастей для ветрогенератора.

Выше еще один снимок лопасти ветрогенератора

Заклепки алюминиевые 1/8 «и 3/4 до 1 дюйма в длину.

Я начинаю изгиб под углом 90 градусов по передней кромке и алюминиевой заклепки на вершину внешней передней кромке крыла кадра. Переверните лист алюминия по кромке рамки. Зажмите его к задней кромке. Начните ставить заклепки равномерно распределяя вокруг убедившись, что алюминий плотно натягивается на ребро, как вы идете.

Когда алюминий прикреплен к раме согнуть заднюю кромку, чтобы сформировать изгиб на задние стрингера.

Ниже приводится изображение генератора конце турбины установлен на 1 квадратный дюйм труб рамы…

Рамка для турбины был сделан из стандартного 1х1 квадратных стальных труб сварных вместе, чтобы сформировать «ящик» форму с большим количеством оформление по бокам. В приведенной выше картинке вы можете видеть две стальные пластины чуть выше, свидетельствующий, что приварена к раме провести статора на месте. Верхний и нижний магнит дисков вращаются и статора просто сидит по центру воздушный зазор между ними.

Самодельный ветрогенератор будет работать гораздо лучше на высоких платформ в чистой не турбулентном воздухе.[adsense_id=»1″]

Это работает очень хорошо, где она расположена, но это будет работать гораздо лучше и обеспечить более высокий более длительный выход в лучшее место.

Масштабирование самодельного ветрогенератора и установка крыла показано на рисунке ниже…

3 • ЭффективностьПлощадь в квадратных футах (высота х ширина)

Скорость ветра в миль / ч

Пример: 3 х 4, описанные выше в 15 миль / ч ветра и генератор переменного тока на 75 % эффективнее будет иметь выходную мощность;

0,00508 х (3х4) х 15 ^ 3 х (0,41 X.75) = 63,26 Вт[adsense_id=»1″]

Эффективность будет зависеть от переменного тока и строительной техники. Турбина, как проверенный будет функционировать на 41 % эффективности на валу. Генераторы эффективность будет меняться в зависимости от нагрузки. Если у вас есть генератор выступая на 90 %, турбины на 40 %, то общая производительность машины будет 0,9 х 0,4 = 0,36 или 36 % эффективнее. Если генератор лишь на 50 % эффективнее, то общий КПД будет 0,5 х 0,4 = 20 %. Как вы можете видеть генератора эффективность играет большую роль в общей эффективности или то, что вы видите для зарядки.

Насколько велика будет его должна быть, чтобы удельная мощнос

ть в данном ветер…

Вт / (0,00508 х скорость ветра ^ 3 х КПД) = общая квадратных метров площадь

Пример: Допустим, мы хотим 63 ватт в 15 миль / ч ветра с помощью цифровых сверху;

63 Вт / (0,00508 х 15 ^ 3 х (0,75 x.41)) = 11,94 кв.м (или 3 фута диаметр х 4 фута в высоту)

Как быстро он будет работать в той или иной скоростью ветра…

Скорость ветра х 88 / (диаметр х 3,14) х TSR

Скорость ветра в миль / ч

«88» просто конвертировать миль / ч в футах в минуту

TSR (окружная скорость отношение) для этой машины для пиковая мощность составляет 0,8. Потому что он представляет собой гибрид лифта / сопротивления машины для того, чтобы извлечь энергию из обоих против ветра и по ветру крыльями она должна работать немного медленнее, чем на ветру. 0,8-видимому, оптимальное время загрузки, хотя он будет работать на 1,6 выгружен.

Пример: тот же турбины 15 миль в час ветер загружены до 0,8 TSR…

15 миль в час х 88 / (3 х 3,14) х 0,8 = 112 оборотов в минуту

или патронов — 15 х 88 / (3 х 3,14) х 1,6 = 224
Некоторые вещи, которые необходимо учитывать при проектировании… если генератор слабый турбина будет «убегать» или превышения скорости при сильном ветре. Он должен быть хорошо сбалансирован, чтобы справиться с этими условиями или она может вибрировать и вызывать что-то сломать, а также сжечь генератор. Лучше надстраивать генератора немного. Вы должны включать в себя способ контроля скорости, таких как короткое замыкание переключателя или перерыв, чтобы замедлить и даже остановить его при сильном ветре. Короткое замыкание переключателя просто подключить к вашей провода выходе из генератора и шорты переменного тока. Это загружает турбин значительно, это не остановит его от поворота, но получится очень медленно, с высокой нагрузкой — здесь все зависит от генератора переменного тока используется. С VAWT не может быть «свернутым» от ветра они должны быть под контролем.

Я разработана турбина работает очень хорошо в слабом ветре, и работать на гораздо безопаснее скорость, чем некоторые из его коллег. Это крыло дизайн очень грязный в ветрах над 20 миль в час и эффективность падает значительно выше ветра, хотя он будет продолжать производить более высокой мощности при увеличении скорости ветра.

Источник: http://vetrodvig.ru/samodelnyjj-vetrogenerator-izgotovlennyjj-svoimi-rukami-vetrogenerator-s-vertikalnojj-osyu-vrashheniya/

Самодельный вертикальный ветрогенератор для дома

Привет всем читателям блога. Вот не успел я написать статью о ветре, как альтернативном источнике энергии, как ко мне обратился мой давний подписчик и предложил свой вариант роторного ветряка.

По понятным причинам я не буду озвучивать его имя и фамилию, скажу лишь, что сам он из Екатеринбурга, города известного всем своими печальными событиями 1918 года. Ну, да бог с ними, речь в принципе не о них. С его позволения я хочу представить конструкцию роторной ВЭУ (ветроэлектрическая установка), достоинства которой заключаются в использовании легкого ротора с поворотно закрепленными лопастями.

Самодельный роторный ветряк

Принцип работы роторного ветряка заключается в том, что каждая из его лопастей, под влиянием воздушных потоков, автоматически приобретает такое положение, которое необходимо для вращения ротора. Все это происходит благодаря грамотно смещенной оси к краю лопасти, и ограничителя вращения.

Во время разработки представляемой бытовой самодельной вертикальной установки учитывались:

  • упрощенная технология изготовления установки;
  • минимальные размеры и масса установки при немалой мощности;
  • незначительные затраты на возведение установки.

Роторный ветрогенератор своими руками

Бытовой ветрогенератор собирается из дюралевых либо металлических труб небольшого сечения, соединенными болтами М6-М12 сквозь поперечные сквозные отверстия.

Учитывая условия повышенной вибрации, вызванной вращением ротора, соединения должны быть стойкими и прочными. Ротор изготавливается из труб, скрепленных крест накрест и формирующих крестовину. Растяжки придают этому сооружению нужную жесткость.

Каркасом для лопастей ротора, покрытых плотной тканью, служат поворотливые части (2 на рис. ниже) крестовины ротора и ребра жесткости (1). Ограничители вращения (3) лопастей монтируются к крестовине ротора намертво. Блок подшипников (4) устанавливается на опорную мачту (5) с помощью кронштейна (6) из металлической полосы. Опорная мачта гарантирует оси ротора (7) вспомогательную жесткость.

Положение подшипников (8 и 9 на рисунке ниже) на оси ротора фиксируется муфтами (10, 11, 12). Тогда как муфта (11) служит еще и для соединения комбинированных частей оси ротора.

Использование в блоке (4) двух подшипников вызвано необходимой жесткостью крепления оси в блоке, с малым трением во время работы. Растяжки, прицепленные к блоку, удерживают вертикальное положение оси ротора и обеспечивают жесткость роторному ветряку. Жестяной выступ (13) защищает подшипник блока от попадания влаги.

Подшипник (14) принимает вибрацию оси ротора в блоке (15) и снижает нагрузку на опорный подшипник (16). Стержень 17 играет роль основного крепления установки и заодно заземление ротора. В качестве повышающего редуктора используется система из шестеренок от цепного велосипеда. От выбора диаметра шестерен этот редуктор передает вращение с коэффициентами от 1 : 5 до 1 : 12.

Генератор для роторного ветряка

В качестве роторного генератора используется переделанный асинхронный двигатель переменного тока (это может быть например двигатель от стиральной машины, или другой, что есть под рукой). В блоке подшипников (18 на картинке выше) с поворотливой внутренней втулкой (19) предусмотрен отвод оси малой шестеренки (20) из зоны действия привода роторной оси. Это позволяет в безветренную погоду рычагом (21) отключать ротор от системы привода генератора с последующим подключением к ней посредством шкива (22) ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Шкив может также быть использован для привода от оси ротора инородных механизмов, например, насоса для полива.

С применением в блоке (18) электромагнитного реле, питание которого осуществляет вело-генератор с приводом от оси ротора, возможно автоматическое отключение ротора от системы привода генератора при полном отсутствием либо недостаточном ветре и подключении к ней ДВС, а также отключение ДВС и вновь подключения ротора при появлении ветра.

Видео ветряка с лопастями из канализационной трубы

Посмотрите также это видео, где человек-кудесник упростил задачу сборки своими руками неплохого вертикального ветряка, сделав лопасти из канализационной трубы.

А в этом видео уже испытание ветрогенератора с лопастями из канализационной трубы:

Вот и все. Всё не так уж сложно. Осталось только установить правильно роторный ветряк на даче и наслаждаться его работой. А если вы его уже установили, то обязательно поделитесь с другими о своем опыте и впечатлении, в комментариях ниже. А я на этом закончу, до свежих статей.

Источник: http://odnastroyka.ru/samodelnyj-vertikalnyj-vetrogenerator-dlya-doma/

Вертикальный ветряк своими руками: процесс сборки

Суммы, которые приходится платить за коммунальные услуги, растут с каждым годом. Особенно это касается электроэнергии. Но не все знают, что добыть ее можно в буквальном смысле из воздуха, а точнее – с помощью силы ветра.

Устройства, благодаря которым это возможно, называются ветрогенераторами. Покупка такого оборудования обойдется недешево. Однако, можно сэкономить, сделав вертикальный ветряк своими руками.

Плюсы и минусы ветряных генераторов

В отличие от других способов получения энергии, ветряки обладают массой преимуществ, таких как:

  • экологичность
  • работа без топлива
  • экономия электроэнергии
  • несложное обслуживание
  • использование неисчерпаемого источника энергии

Ветрогенератор на крыше

Кроме того, хорошо сконструированный ветряк позволит сделать дом автономной точкой по добыче электричества.

Минусов у ветряных генераторов практически нет, однако, у них есть незначительные недостатки:

  • высокая стоимость установок (заводские модели)
  • шумность
  • избыточная энергия требует дополнительных аккумуляторов
  • изменчивость мощности

Последний недостаток является наиболее существенным, однако, от него можно избавиться, дополнив установку батареями. Кроме того, эффект работы ветряных генераторов полностью зависит от переменчивости погодных условий.

Как видно, преимуществ у ветряного генератора больше, что говорит о выгодности его использования.

Кому это выгодно

Видов ветряных генераторов очень много, а подвидов тем более. То, какое устройство следует установить на том или ином участке, зависит от следующих факторов:

  • скорость ветров на местности
  • назначение устройства
  • предполагаемая сумма затрат

Перед непосредственной установкой ветряка нужно несколько раз обдумать: окупятся ли затраты. Для начала следует определить скорость и направление ветра на предполагаемой для установки местности.

Получить эту информацию можно двумя способами: измерить самостоятельно или обратиться в местную метеослужбу. Для первого варианта потребуется портативная станция, которую можно взять в аренду или приобрести.

Плюс самостоятельных замеров в их точности, однако, на полноценное исследование потребуется не менее одного года. Данные, полученные в метеослужбе будут иметь приблизительные значения, но не потребуют затрат на оборудование и времени на дополнительные расчеты.

Для установки ветряка показатель скорости ветра за год должен быть не меньше 4,5 м/с-5м/с.

При значениях около 4-5 м/с вырабатываемая генератором средней мощности энергия будет равна 250 кВт-часов в месяц. Этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством дом на 3-4 человек с отоплением и горячей водой. За год ветряк может вырабатывать до 3 тыс. кВт-часов. Стоимость установки такого ветрогенератора равняется примерно 180 тыс. рублей.

Создание собственной установки обходится в разы дешевле. При этом стоит учесть постоянный рост тарифов на электроэнергию. Таким образом, ветрогенератор может стать хорошим альтернативным источником электроэнергии.

Где устанавливать

Выбор места для установки ветряка – один из самых важных этапов. Наилучшим вариантом будет свободная возвышенная точка. Важно, чтобы ветрогенератор не располагался ниже уровня ближайших домов и построек, которые будут препятствовать потокам ветра.

Наиболее подходящие места для установки ветряных генераторов: степи, берега водоемов, пустыни и возвышенности. На подобных территориях чаще всего дуют сильные и постоянные ветра.

В многоквартирных домах или в городской среде поместить генератор можно на крыше. Данную процедуру стоит согласовать с соответствующими инстанциями. Для того чтобы убедиться, что вибрации ветряка не нанесут вреда крыше, стоит изучить ее конструкцию.

Чтобы шум от генератора не досаждал, следует устанавливать его на расстоянии 15-25 м от жилых зданий.

Один из главных параметров ветряка – расположение вращательного механизма (вала) относительно земной поверхности. По этому признаку устройства делятся на горизонтальные и вертикальные.

Вертикальный ветряк своими руками

Первые работают по принципу ветряной мельницы: механизм вращается в поисках ветра и лопасти от малейших воздушных потоков приходят в движение.

Такой тип устройства вырабатывает большое количество электроэнергии, которой будет много для частного дома.

Ветряки с вертикальной осью вращения будут идеальным решением для обеспечения электроэнергией небольшого участка или частного производства.

Кроме того такое устройство обладает следующими преимуществами:

  • не зависимо от направления ветра
  • не подвержено воздействию погодных условий
  • работает даже на низких скоростях
  • площадь лопастей в 2 раза больше, чем у горизонтальных ветряков

У вертикального ветрогенератора есть и недостатки: низкий КПД и высокий уровень шума. Но, эти минусы незначительны, в сравнении с общей пользой устройства.

Итак, горизонтальный ветряк можно устанавливать прямо на крыше, а вертикальный следует держать на расстоянии.

Как превратить ветер в тепло

Даже от ветряка невысокой мощности можно получить тепло для целого дома. Одной из наиболее легких в исполнении является система отопления с естественной циркуляцией.

Установив вертикальный ветряк своими руками для обогрева, можно сэкономить приличную сумму. Кроме того, при использовании системы естественной циркуляции вместе с ветряным генератором не нужно тратиться на насос.

Схема отопления включает в себя:

  • Бойлер
  • Проводящая прямая труба (для доставки нагретой воды)
  • Радиаторы
  • Обратная труба (для доставки остывшей воды обратно)

Бойлер устанавливается ниже уровня всей системы. Это необходимо для обеспечения естественной подачи в него воды.

С помощью прямых и обратных труб радиаторы последовательно соединяются, соответственно, с верхней и нижней частью бойлера. Нагреваемая в нем вода будет выдавливаться вверх, попадая поочередно в радиаторы.

Такая система позволит существенно сэкономить на обогреве дома. Кроме того, она будет регулировать температуру в помещении.

Комплектующие ветряного генератора

Чтобы сконструировать даже самый простой вертикальный ветряк своими руками (220 В), нужно приобрести основные составляющие:

  • ротор – подвижная часть генератора
  • лопасти
  • мачта – может иметь различную конструкцию (тренога, пирамида)
  • статор – на нем расположены катушки с медной проволокой
  • аккумулятор
  • инвертор – переводит постоянный ток в переменный
  • контроллер – предназначен для «торможения» генератора, когда его мощность превысит установленное значение

Для изготовления лопастей лучше всего использовать листовой пластик. Другие материалы подвержены сильной деформации и повреждениям. Чем больше площадь предполагаемой детали, тем плотнее должен быть пластик.

Выбирая материал, важно убедиться, что это именно качественный ПВХ, иначе придется снова тратиться на новые составляющие и производить сложные расчеты.

Таким образом, для создания собственного ветряка не потребуется дорогих или редких деталей.

Вертикальный ветряк против горизонтального

Чтобы понять, какая конструкция ветряка работает эффективнее, стоит подробнее рассмотреть особенности каждой из них. Горизонтальный генератор имеет следующие достоинства:

  • эффективен при любом направлении воздушных потоков
  • занимает гораздо меньше места по сравнению с вертикальным
  • работает на высоких оборотах даже при незначительной скорости ветра
  • обладает простой конструкцией
  • не издает шума

К тому же ветрогенераторы горизонтального типа выполняются из легких материалов, и могут быть установлены даже на фонарный столб. При размещении вдоль дороги такие конструкции работают даже в безветренную погоду.

Срок службы ветрогенераторов обоих типов примерно одинаков. Правильный уход и обслуживание позволяют им эффективно работать на протяжении до 25 лет. В горизонтаьных ветряках основная нагрузка приходится на ступицу и подшипниковый узел. Вертикальные изделия испытывают большее давление на лопасти.

Самым большим различием между этими видами ветряков является их цена. Горизонтальные обходятся владельцам подобных конструкций гораздо дороже.
Такиой ветряк лучше использовать зонах с повышенной турбулентностью и частой сменой направления ветра. Вертикальные больше подходят для местности открытого типа с постоянной скоростью ветра выше 4,5 м/с.

Исходя из результатов сравнения, многие дачники выбирают вертикальный тип ветряного генератора.

Подготовка деталей вертикального ветряка

Лопасти выполняются из различных материалов. Главное условие – они должны быть легкими.

Наиболее простым вариантом станет изготовление лопастей из трубы ПВХ.

Они менее подвержены воздействию солнечных лучей и являются достаточно прочными.

Для вертикального ветряка создается 4 детали из ПВХ и 2 из жести. Последние вырезаются в форме полукругов и крепятся по обе стороны трубы.

Крепление лопастей происходит на каркас по кругу. Радиус вращения лопастей будет равен 690 мм. Высота каждой лопасти – 700 мм.

При сборке ротора потребуются следующие детали:

  • 6 неодимовых магнитов и 2 ферритовых
  • диски по диаметром 230 мм (2 штуки)
  • клей

На одном диске следует разместить неодимовые магниты, при этом не забывая менять их полярность, чередуя при установке. Между ними требуется соблюсти угол в 60 градусов, при диаметре 165 мм. На 2 диск следует прикрепить по такой же схеме ферритовые магниты. Затем их нужно залить клеем.

Для того, чтобы начать изготовление статора, нужно намотать 9 катушек по 60 витков. Обычно для этого используется медный провод диаметром в 1 мм. Затем катушки спаивают друг с другом следующим образом:

  • начало 1 соединяется концом 4
  • 4 – с 7

Вторая фаза собирается точно так же, только спаивание происходит со второй катушки, и соответственно, третья фаза спивается с 3 катушкой. Из фанеры нужно изготовить специальную форму. В нее укладывается кусок стекловолокна, а затем катушки.

Завершающим этапом становится заливание конструкции клеем. Спустя сутки статор готов к работе.

Теперь, когда все части генератора сделаны, их нужно только соединить:

  • В верхнем впоследствии будут присутствовать шпильки. Для них нужно проделать отверстия (4 штуки). Они предназначены для плавной «посадки» ротора на место.
  • В статоре также проделываются отверстия – для кронштейна.
  • На него ложится нижний ротор (магнитами вверх).
  • Затем укладывается статор.
  • Сверху размещается второй ротор магнитами вниз. Детали фиксируются друг с другом с помощью гаек.

Подробного рассмотрения требует и конструкция вертикального генератора. К его основным недостаткам относится низкий КПД и большее количество деталей по сравнению с горизонтальным. С другой стороны, такое изделие может эффективно работать даже при малом ветре.

Горизонтальный генератор надежнее, поскольку способен выдерживать сильные порывы ветра. Бесшумность такого типа конструкции – также один из важнейших его преимуществ. Устанавливать горизонтальный ветряк можно даже на крыше жилого дома.

Таким образом, собрать основные детали ветряка не составляет большой сложности.

Конструкция ветрогенератора

Ветрогенератор представляет собой колесо с присоединенными к нему лопастями, редуктор (преобразует и передает крутящий момент), батарею и инвертор.
Сборка конструкции изделия осуществляется следующим образом:

  • Подготовка трехточечного армированного фундамента.
  • Мачта изготавливается из прочных труб (можно взять водопроводные). Она должна выносить ротор выше чердака.
  • Прикручивание генератора к готовой мачте.
  • Присоединение каркаса с лопастями к генератору.
  • Крепление мачты к фундаменту и дополнительная ее фиксация с помощью растяжки.

Сбор электрической сети также осуществляется в определенной последовательности.

Ветряк должен выдавать трехфазный переменный ток, преобразуемый в постоянный при помощи мостового выпрямителя. Для контроля уровня заряда используется стандартное автомобильное реле. К батарее подключается инвертор, который выдает 220 В переменного тока.

Таким образом, получаются следующие результаты работы готового ветряка при различной скорости ветра:

  • 5 м/с – 15Вт
  • 10,4 м/с – 45 Вт
  • 15,4 м/с – 75 Вт
  • 18 м/с – 163 Вт

Существует несколько способов повышения выработки энергии генератором. К примеру, если увеличить высоту мачты до 26 метров, среднегодовая скорость ветра повышается до 30%. При этом электричества вырабатывается в 1,5 раза больше. Это обеспечивается устранением влияния построек и деревьев на скорость воздушных потоков.

Итак, чтобы ветряк работал эффективно, нужно заранее рассчитать его конструктивные характеристики.

Уход за ветряком

В качестве регулярного ухода за конструкцией проводятся следующие процедуры:

  • смазывание движущихся частей (не реже 2 раз в году)
  • подкручивание болтов и электрических соединений
  • проверка механизмов на ржавчину и ослабленные растяжки
  • контроль поломки лопастей

Наиболее частым повреждением ветряка является отрыв лопасти. Зимой на них появляется корка льда. Частая их очистка продлит срок службы конструкции.
Покраска деталей производится по необходимости. Раз в год нужно полностью осматривать конструкцию на предмет повреждений.

Самодельный ветряк сильно отличается по значениям мощности от заводских изделий. Это объясняется неточными расчетами. Горизонтальный ветряк при теоретической мощности 101 Вт будет выдавать лишь 90, а вертикальный при 69 Вт – около 60.

Чтобы не разочароваться в низких показателях самодельной конструкции, стоит изготавливать ее с расчетными параметрами в 2 раза выше необходимых.

Таким образом, сборка вертикального ветряка является довольно простым вариантом обеспечения жилого дома электроэнергией. Это объясняется простотой сборки конструкции, дешевизной проекта и высокой эффективностью работы устройства. К тому же, обслуживание он требует минимальное, а электричество вырабатывает постоянно. О том, как сделать ветряк самостоятельно, представлено на видео:

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Источник: http://foxremont.com/engineering/solar/vertikalnyj-vetryak-svoimi-rukami-protsess-sborki.html

Производство электричества ветрогенератором с вертикальной осью

Не так давно стали известны вертикальные ветрогенераторы. В большинстве случаев использовался их горизонтальный аналог. Как работает новая технология и в чем ее достоинства? Можно ли сделать такое полезное устройство своими руками?

Основные преимущества

Новое оборудование имеет ряд преимуществ, за счет чего становится все более привлекательным в глазах покупателей.

  1. Не нужно использовать дополнительное устройство для того, чтобы определить направление движения ветра, и направить генератор ему навстречу.
  2. Вертикальный ветрогенератор используется на низкой высоте, за счет чего его легче обслуживать, так как не нужны дополнительные приспособления для подъема.
  3. Движущихся деталей не много, что уменьшает затраты на ремонт и производство.
  4. Можно эффективно использовать дома, тем более что не трудно соорудить самодельный вариант этого оборудования.
  5. Лопасти имеют оптимальный профиль, а ротор — оригинальную форму, за счет чего устройство обладает высоким КПД независимо от направления ветра.
  6. Бесшумный многополюсный генератор обеспечивает спокойствие окружающим людям.

Как это работает?

В основе действия вертикального генератора лежит принцип магнитной левитации. Во время движения турбин образуются импульсная и подъемная силы торможения, а так же сила торможения. Благодаря первым двум крутятся лопасти устройства, в результате чего его ротор создает магнитное поле, которое вырабатывает электричество. Такое оборудование сделано достаточно просто, что позволяет создать его аналог своими руками.

Классификация

Такие устройства с вертикальной осью вращения имеют несколько разновидностей.

  1. Ортогональные ветрогенераторы. Он имеют несколько лопастей, которые располагаются параллельно вертикальной оси. Такая конструкция не нуждается в направляющих механизмах, потому что принцип работы никак не зависит от направления ветра. Приводное оборудование можно расположить на уровне земли.
  2. Генераторы, имеющие ротор Дарье. У них три или две лопасти, которые представляют плоскую полосу и изготовлены достаточно просто. Устройство также не ориентируется на ветер и его можно располагать на уровне земли.
  3. Устройства, в основе которых лежит ротор Савониуса. В этом случае используется несколько полуцилиндров. Работа может осуществляться при низких скоростях. Кроме того, пусковые крутящие моменты очень эффективны, как и технологичность производства.
  4. Ветрогенераторы, работающие на многолопастном роторе с направляющим аппаратом. Они являются модификацией ортогонального аппарата. Лопасти выстроены в два ряда, первый из которых неподвижный и несет в себе функцию направляющего аппарата. Он предназначается для того, чтобы захватывать ветровой поток, сжимать его, увеличивая скорость, и подавать поток ветра на второй ряд, который является вращающимся ротором. Этот тип устройства работает очень эффективно по сравнению с другими, но стоимость его значительно превосходит их.
  5. Аппарат с геликоидным ротором. Это также модификация первого вида устройств. Из-за то, что лопасти закручиваются, ротор вращается более равномерно, за счет чего на опорные узлы не оказывается сильной динамической нагрузки. Это позволяет дольше эксплуатировать устройство. Стоят они дорого, так как технология производства достаточно сложная.

Ветрогенератор, обладающий вертикальной осью вращения, можно не только купить, но и сделать своими руками. Это не так сложно, как кажется. Необходимые материалы, точный расчет и усилия — это все, что понадобится в процессе работы дома. Для изготовления понадобится следующее:

  1. Три фанерных диска, диаметр которых составляет 1 метр, а толщина каждого не меньше десяти миллиметров; они будут служить аэродинамическими перегородками;
  2. Четыре пластины, параметры которых составляют 500 на 1 метр плюс пять сантиметров, а толщина — 5 мм или около этого; эти пластины будут служить как лопасти ротора нашего самодельного ветрогенератора;
  3. Стыковка вышеперечисленных элементов с использованием дюралюминиевых уголков, сечение которых составляет 2 на 30 на 30 мм; для соединения понадобятся винты, марка которых М5, а также гайки и шайбы;
  4. Стяжки, которые усиливают всю конструкцию. Они выполнены из стальных стержней, на концах которых есть резьба, а диаметр составляет 6 мм;
  5. Бруски из дерева, которые укрепляют нижнюю шайбу; их сечение 40 на 40 мм.

Прежде чем своими руками создать окончательный вариант генератора с вертикальной осью вращения, нужно произвести предварительную сборку, расчет которой приведен выше. После этого ветряк нужно полностью разобрать для того, чтобы все фанерные элементы пропитать олифой. Сделать это нужно три раза. После этого конструкцию можно собрать в окончательный вариант. Далее самодельный аппарат нужно покрасить алкидной эмалью.

Установить данное устройство можно на мачту или столб. Если расчет соблюден верно, работа будет осуществляться без помех.

Усовершенствовать такое оборудование можно при помощи автоматического устройства, которое также делается дома своими руками. Оно устанавливает лопасти в оптимальное положение в зависимости от того, какая скорость у ветра. Для этого понадобится фанера, толщина которой составляет три миллиметра, и пластик из дюралюминия толщиной до восьми миллиметров. Две крестовины, верхняя и нижняя, должны относиться к креплению лопаток. Их производят из стальных полос толщиной около пяти миллиметров. Для качественного укрепления нижней крестовины применяются стальные подкосы, приваренные снизу. Они крепятся на валу двигателя с использованием стопорных винтов М8. Такая автоматическая установка обеспечит постоянную скорость вращения генератора.

Это основные моменты по созданию ветрогенератора своими руками. Такая установка будет не только полезная, но и приятная, так как в нее вложена душа.

Дополнительные преимущества

У ветрогенераторов, которые обладают вертикальной осью вращения, есть дополнительные преимущества, которые делают их еще более полезными. К этому относится самостарт, происходящий на скорости полтора метра в секунду. Если скорость составляет три с половиной метра в секунду, начинается самораскрутка. Лопасти, закрепленные на верхней крышке, смещаются относительно закрепленного короба, за счет чего можно быть уверенным в плавности работы ветрогенератора.

Что учитывать при выборе такого оборудования

Если делать это полезное устройство своими руками нет времени и сил, стоит его купить, однако при этом стоит учитывать некоторые моменты.

  • Мощность устройства. Если местность не славится воздушными потоками, то приобретение очень мощного ветрогенератора не окупится. Лучше использовать вертикальный генератор маленькой мощности.
  • Направление ветра. Если в районе часто меняется направление воздушных потоков, то вообще стоит подумать о том, необходимо ли такое устройство. Если ответ утвердительный, подойдет только вертикальный ветрогенератор.
  • Производитель. От производителя зависит цена товара. Если вы хотите купить импортный ветрогенератор, то будьте готовы заплатить в три раза больше, чем за такой же товар отечественного производителя.

Установка мощного ветрогенератора

Использовать ветер как источник энергии выгодно и безопасно, особенно если делать это с помощью вертикального ветрогенератора. Рассмотрев все полезные свойства данного агрегата, можно с уверенностью идти за его покупкой или же взяться за то, чтобы сделать его своими руками.

Источник: http://energomir.biz/alternativnaya-energetika/veter/vetrogenerator-s-vertikalnoj-osyu.html

Как сделать вертикальный ветрогенератор

Для чего нужен маломощный ветрогенератор? Ответ – для обеспечения себя некоторым количеством энергии: для освещения в автономных условиях (в походе, на пикнике, в экспедиции, на даче), для питания и зарядки портативной электроники (телефон, планшет, навигатор, фонари, радио и т.д.), даже в армии США применяют походный мобильный ветрогенератор.

  • 29 ноября 2015 |
  • 19:28 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 13740 |
  • Комментирии 2

Сам генератор для ветрогенератора можно рассчитать по формуле: Е = 2fnmNBS.

  • 7 июля 2015 |
  • 12:37 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 13955 |
  • Комментирии 1

Когда цилиндрическая структура, как труба, стоит на пути жидкости или ветра, происходит явление, называемое вихрями Кармана. Жидкость или воздух образуют цикличность, закрученную в спиральном движении, что делает колебания по бокам. Он имеет аэродинамическое объяснение и расшифрован физиком Теодором фон Карманом в 1911 году.

  • 7 июля 2015 |
  • 11:29 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 6370 |
  • Комментирии 0

Что нужно сделать для отпугивания кротов? Установить у себя на участке, неподалеку от кротовин, обыкновенный ветряк-вертушку для отпугивания кротов, сделанный из пластиковой полтора литровой бутылки с отогнутыми лопастями по бокам, желательно на металлическом пруте, вставленном в землю не менее на 30 сантиметров. Этот способ отпугивания действует на Европейского, Малого и Кавказского кротов. Кроты в северных районах России чаще всего не реагируют на ветряки. Желательно поставить несколько таких ветрячков на расстоянии 10-15 метров друг от друга.

  • 5 июля 2015 |
  • 13:33 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 11853 |
  • Комментирии 0

Набрел в просторах Интернета на простой вертикальный ветряк из велосипедного колеса и лопастей из труб пластиковых ПВХ, причем в виде ротора Дарье, точнее Горлова! Судя из видео для ветрогенератора взято одно колесо от велосипеда 26-28″ без шины, к его ободу перпендикулярно с внешней стороны прикреплены лопасти под углом 45 градусов. Лопасти очевидно сделаны 3 штуки из одной трубы пластиковой диаметром 15-20 см. Отличная идея, осталось подключить генератор.

  • 16 июня 2015 |
  • 23:23 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 7792 |
  • Комментирии 0

Шаговый двигатель уже при небольшой скорости вращения вырабатывает мощность около 3 Вт. Количество оборотов до 200-500, поэтому его можно использовать без мультипликатора. Напряжение может подниматься выше 12 В, что дает возможность заряжать небольшой аккумулятор. Остальные генераторы эффективно работают при скорости вращения более 1000 об./мин, но они прямо не подойдут, поскольку ветряк вращается со скоростью 200-300 об./мин. Здесь необходим редуктор, но он создает дополнительное сопротивление и к тому же имеет высокую стоимость.

  • 27 мая 2015 |
  • 18:47 |
  • admin |
  • Посмотрело: 1629 |
  • Комментирии 0

Совсем скоро в продаже появится новый мини-дом, выполненный в виде футуристической.

  • 14 мая 2015 |
  • 09:58 |
  • admin |
  • Посмотрело: 2611 |
  • Комментирии 0

Кажется, что ветровые турбины существуют так долго, что уже являются неотъемлемой.

  • 4 мая 2015 |
  • 16:53 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 5932 |
  • Комментирии 0

Название: Ветродвигатели и ветроустановки
Автор книги: Е. М. Фатеев
Издательство: ОГИЗ, Москва

Год выпуска: 1948
Формат: djvu
Язык: русский
Размер: 8 Мбт
Кол-во страниц: 547
Качество: Среднее

  • 28 марта 2015 |
  • 20:38 |
  • VMoseichuk |
  • Посмотрело: 6147 |
  • Комментирии 1

Есть ещё одна особенность ветряка, которая делает крайне неудобным использование его для энергоснабжения: мощность очень быстро растёт со скоростью ветра (там кубическая зависимость). Например, ветряк диаметром 6 метров при скорости ветра 3 м/с даст всего 500 Вт, при 4 м/с — уже 1,3 кВт, при 5 м/с — 2,5 кВт, а при 8 м/с — аж 10 кВт. На какую же мощность рассчитывать инверторы, аккумуляторы и прочее хозяйство? На 2–3 кВт?

Источник: http://vetrogenerator.com.ua/base/draw/

MACTEP OKOH

Вертикальный ветрогенератор на роторе Угринского своими руками, секреты и важные советы

Мало кто знает, что в нашей стране в 1913 г существовали сотни тысяч деревянных ветряных мельниц, а по некоторым данным около миллиона, от которых, после коллективизации, не осталось даже следов. Сегодня интерес к ветроагрегатам появляется и в России. Однако, промышленные ветрогенераторы, а тем более импортные очень дороги. Государственной поддержки ветроэнергетическим разработкам не существует. Поэтому, в нашей стране ветрогенератор остается заморской диковиной, а увидеть живьем можно скорее самодельные ветрогенераторы.

К сожалению, в русском языке слово “самодеятельность” приобрело несколько ироничный, негативный оттенок. Но самодельщиками, были, например, К.Циолковский, Г.Форд, С.Королев и, даже, – Б.Гейтс. Самодеятельность – основа основ бизнеса в странах, которые принято теперь называть цивилизованными. Впрочем самодеятельность важна не только в бизнесе, но и в общественной жизни, творчестве, благотворительности и т.д.

Идея построить ветрогенератор пришла внезапно. Изучив множество информаци в сети, порой однотипной и просто скопированной с первоисточника, я принял решение строить вертикальный ветряк.

Аксиомы ветроенергетики: А) ветер до 1 м/с –> ветряк бУхает в холостую, за КПД его не винить или даже останавливают чтоб не скрипел. Б) ветер 2-3-4м/с. –> ветряк подает признаки жизни, обезпечивает мин режим основной нагрузки (подзаряд акумулятора) и никто ему не ворчит. В) ветер 5-8 м/с. –> основной режим, основная нагрузка обезпечена электронами, можно разговаривать о КПД. Г) ветер 9-12 м/с. –> в самий раз подключить доп. нагр на 50%. Д) ветер 13-17м/с –> ветряк пашет в поте лица на 110%, вода в бойлере кипит, начинает работать ветрозащита. Е) ветер 18-22 м/с –> тоже самое, но уже ветрозащита в ” поте лица “. Ж) ветер 23-27м/с. –> молимся богу или пьем ракию, меж стаканчиков укоряем себя за просчеты и недоделки. З) ветер 28 – 33 м/с и выше –> сидим в подвале, бухаем ракию и всем глаголим какие ми везунчики.. И) ветер утих, солнишко, идем смотреть на металлолом, глаголим о женской природе .. Й) доводим до ума что скорость ветра не подвласна ТВ-синоптикам, а измеряется анемометрами. оказивается тоже самое и с оборотами вертушки – измеряются тахометрами и независят от цвета глаз конструктора. Почти шутка :)

Преимущества вертикального ветряка довольно убедительны :) такие как: не требует ориентации по ветру, установка такого оборудования не требует высокого его расположения, а это значит, что вертикальный ветряк своими руками будет легче обслужить, конструкция содержит меньше движущихся деталей, что повышает ее надежность, идеально подходят для генераторов прямого двигателя, которые обходят проблемы надежности преобразователей данных скорости при большой мощности, низкая стартовая скорость ветра. Вращение вне зависимости от направления ветра, и начало вращения с самого тихого бриза, Нет ограничений по защите расстоянием при установке системы, шумовая нагрузка в пределах 20 ДБ, магнитное излучение и вибрация отсутствуют, нет нужды в использовании дополнительных устройств запуска системы, система абсолютно безвредна для птиц, пчел и окружающей среды, требует минимум места для размещения, тяговитый, НО тихоходный.

Поиски профиля лопастей вертикального ветрогенератора привели меня к ротору, изобретенному нашим советским инженером К.А.Угринским в 1946 году. Ориентировочное КПД — 41-46%! Отличительная особенность ротора в том, что в нем используется энергия отраженного от лопастей потока, при этом они могут использоваться и как гидрогенераторы.

При первом же взгляде на профили лопастей видно, что какое положение ни заняли бы лопасти этого ротора относительно горизонтального направления течения, никакого «мертвого» положения нет. Всегда какая-то часть лопасти направлена навстречу к потоку и способствует продолжению вращения ротора, а никак не его остановке. Благодаря этому многоярусное устройство для такого ротора необязательно.

В качестве основного размера для этой схемы ротора автором принят радиус диска R(фиг. 12). Важнейшее условие, чтобы средняя часть канала между лопастями равнялась 2/3 ширины устья канала.»

1. Определяемся с приоритетами

После изучения различных вариантов исполнения подобных ветряков в интернете, появились следующие соображения: начинать постройку ветрогенератора нужно с лопастей-ротора, исходя из возможностей по месту его расположения (условия местности, возможность поднятия на высоту, близость строений и соседей. ) и планируемой мощности нашего генератора. Так как это мой первый подобный опыт, то и решено было строить не большой опытный образец. Радиус моего ротора 333мм, высота 950мм. Будет один ряд лопостей, что бы была более субъективная картина по этому ротору, понятно, что двухрядка со смещением в 90 градусов показала бы лучшие результаты.

2. Размечаем основания

В качестве оснований я взял фанеру. Нижний лист 14мм, а верхний 12мм. Делаем зеркальные чертежи. Второй радиус это для резерва места под шпильки стягивающие листы.

3. Вырезаем лобзиком контур

Вырезаем окружность, оставляем ушки для шпилек. Болгаркой и тонким кругом делаем надпилы, канавку по нашему шаблону где будет располагаться лопасть.

Требуемые материалы

Для лопастей буду использовать железные листы с покрытием. По моим чертежам получается размер каждой лопасти 815х950мм (длинахвысота). с торцов планирую загнуть кромку листа для придания жесткости и в середине листа по высоте закрепить его с шпилькой. Так же потребуются шпильки D8мм, длиной 85мм – 4 штуки, шайбы, гайки.

4. Красим фанеру и крепим уголки.

Обрабатываем листы фанеры олифой или другим септиком.

Размечам и прикручиваем на винты уголки для фиксации лопастей. У меня получилось 5 уголков на один загиб.

5. Сборка ротора

Наживляем шпильки и определяем точную высоту лопастей.

Сгибаем листы железа с нужным радиусом используя оправку и располагаем листы фанеры с не большим люфтом, что бы легко установть лопасть. Вправляем лопасти в пазы и не сильно стягиваем шпильки.

Фиксируем середину лопасти с шпилькой. Место стыковки фанерного паза и листа с двух сторон проходим силиконовым герметиком. Красим фанеру со всех сторон защитным лаком.

6. Изготавливаем кронштейн крепления ротора

Из металлических профилей свариваем раму. В моей конструкции две точки опоры, верх и низ. Я использовал б\у ролики от натяжителя ремня ГРМ авто.

7. Устанавливаем ротор

Устанавливаем ротор на посадочные места. В холостом режиме он начинает вращаться от малейшего ветра. Сейчас зима и нет возможности сделать для ротора свою штангу и я прикрепил его к имеющейся конструкции между двумя строениями.

8. Изготавливаем генератор

В сети имеется много информации и примеров постройки тихоходного генератора для ветряка, поэтому я кратко покажу этапы сборки. Подробнее читайте на страничке по генераторам

9. Концепция

Начинаем с выбора ступицы и дисков. Исходя из их размеров, планируем количество и размеры магнитов. Далее проектируем обмотки. За основу я выбрал прямоугольные магниты размером 40х10х10мм. Магнитов будет 16 штук и соответственно 24 обмотки, схема трехфазная. На картинке видно: красные и синие это магниты, а цветные – обмотки. Количество витков 60, провод для катушек толщиной 0,9мм.

10. Этапы постройки тихоходного генератора

Источник: http://xn--80aapjkgidlzjm.xn--p1ai/wind.html

Смотрите также:
31.10.2018

Роторный ветрогенератор своими руками: чертежи, схемы, инструкция по сборке Ветровая электростанция, которая имеет горизонтальную ось вращения, хоть и обладает высокими показателями КПД, имеет некоторые недостатки. Например, осуществляемая передача через коллектор тока...

31.10.2018

Мачта для ветрогенератора Стационарная стальная секционная мачта СМ-3 Мачта ветроэлектрической станции представляет собой стальную конструкцию из профильной трубы. Она состоит из секций, которые скрепляются между собой болтами с гайками. Размер одной собранной...

31.10.2018

Солнечный коллектор для отопления: бесплатное тепло или бесполезные расходы Приветствую, камрады! Как вы думаете, насколько выгоден солнечный коллектор для отопления? Я познакомлю вас с устройством и разновидностями коллекторов, а затем выполню несложный расчет...

Комментарии

Комментирование отключено.