Содержание
Как сделать лопасти для ветрогенератора своими руками
Ветрогенератор является невероятно важным, а зачастую и единственным источником электроэнергии для людей, живущих вдали от цивилизации, на природе или же в местах, где по тем или иными причинам отсутствуют электрические и сетевые коммуникации.
Обычно такие люди либо заказывают специальное оборудование у фирм, производящих подобные агрегаты, или же делают электрогенераторы сами, изготавливая и сам двигатель, и лопасти для электрогенератора своими руками.
Нет ничего сложного в создании такого источника энергии, а вот значение практической пользы от подобного устройства трудно переоценить.
Ветряные электростанции
Ветряные электростанции – это особые устройства, преобразовывающие энергию ветра в энергию электрическую. Происходит это за счет вращения ротора. Потоки ветра попадают на лопасти винта и заставляют крутиться ротор, механическая энергия от вращения которого преобразуется в энергию электрическую. Размер лопасти ветрогенератора, как правило, можно считать показателем мощности устройства, а также по нему можно узнать примерную производительность генератора.
Ветряные электростанции обычно состоят из нескольких установок и в сумме дают большое количество электроэнергии, особенно в периоды ураганов и сильных продолжительных ветров.
Подобные устройства используются там, где наблюдается нехватка электрической энергии либо вообще нет возможности провести ее традиционными методами.
Существенными преимуществом ветряной электростанции является то, что она не потребляет каких-либо ценных ресурсов, кроме энергии ветра. В отличие от электрогенераторов, работающих на бензине или других видах топлива, ветрогенератор не нуждается в подзарядке.
Домашний ветрогенератор
Домашний ветрогенератор может быть изготовлен как в целях реального обеспечения жилья электроэнергией, так и для приобретения познавательно-практического опыта. В любом случае это будет полезная поделка, которую можно использовать, например, для подзарядки электронного гаджета или бытового прибора.
Домашние ветрогенераторы отличаются от промышленных существенно меньшим размером и способностью производить сравнительно небольшое количество электрической энергии.
Обычно подобные агрегаты устанавливаются на заднем дворе и подсоединяются к системе обеспечения жилого помещения электроэнергией. Такой способ получения электрической энергии абсолютно не требует финансовых затрат, и уж тем более, с легкостью окупает средства, затраченные на его изготовление.
Назначение
Основной задачей ветрогенератора является производство электроэнергии и обеспечение ею жилых помещений. Обычно такие машины устанавливаются на дачах, садовых участках и подключаются к системам нагрева воды или же небольшим бытовым приборам. Зачастую ветрогенераторы используются для питания электроэнергией строительных электроинструментов наподобие электропилы, наждака или циркулярной пилы.
Покупка
Конечно, наиболее простым решением станет покупка уже готового ветрогенератора. Сейчас существует огромное количество компаний, занимающихся изготовлением и сборкой ветрогенераторов как по своим эскизам, так и по индивидуальным запросам клиента. Можно без особых проблем выбрать и заказать генератор любого типа, размера и назначения. Однако изготовление подобного устройства своими руками все равно станет выгодным решением для любого хозяина, так как не во всех районах, где люди нуждаются в электроэнергии, существует возможность изготовления или даже доставки ветрогенератора. В подобных условиях приходится надеяться только на свои личные умения и возможности.
Самодельный ветрогенератор
Ветрогенератор, изготовленный своими руками, имеет ряд преимуществ. В отличие от приобретенного устройства, в качестве собственноручно созданной машины можно не сомневаться. Также домашний ветрогенератор всегда изготавливается под нужды и потребности конкретного дома.
Сделать ветрогенератор для дачного участка своими руками весьма просто, тем более что готовый двигатель можно без труда приобрести практически в любом техническом магазине или заказать в интернете. Большая часть времени уйдет на изготовление лопастей ветрогенератора.
Лопасти
Лопасти являются самой важной частью системы ветрогенератора. От их размера и формы зависит количество производимой устройством энергии. Сделать лопасти для ветрогенератора своими руками очень просто. Имеется масса способов изготовления различных видов подобных вращающихся элементов. Даже самый неопытный мастер с легкостью сможет воспользоваться пошаговыми инструкциями и советами.
Создание своими руками
Чтобы создать лопасти для ветрогенератора собственноручно, стоит следовать определенному плану. Подобная технология изготовления не только позволит избежать ошибок в работе, но и гарантирует создание пропорционально подходящих к двигателю лопастей.
Во-первых, нужно определиться с размерами лопасти ветрогенератора. Обычно длина вращающейся поверхности прямо пропорциональна мощности двигателя. Чем длиннее лопасть, тем больше энергии требуется для ее вращения. Следует заранее провести все необходимые математические расчеты, определив длину лопасти ветрогенератора, ее ширину и толщину. Далее необходимо определиться с формой. От этого критерия зависит легкость ее вращения. Наиболее выгодной формой для подобной поверхности будет являться тонкая и широкая лопасть в форме искривленного треугольника.
Во-вторых, следует нарисовать схему или чертеж лопасти на миллиметровой бумаге, а затем перенести его на материал, используя бумажную выкройку. Необходимо действовать осторожно, избегая неточностей или отклонения от чертежа, иначе могут возникнуть трудности при запуске ветрогенератора, а также неполадки в процессе его работы.
В-третьих, нужно аккуратно выпилить или вырезать лопасти из заготовленного материала, отрезая строго по линии выкройки. После отделения лопастей от остальной части используемого материала изделия следует тщательно обработать напильником, а затем мягкой наждачной бумагой. Это позволит сгладить рабочую поверхность, поможет избежать лишнего трения, а также избавит процесс движения лопастей от различного рода затруднений и препятствий.
В-четвертых, необходимо закрепить лопасти на соединяющем их элементе. Сделать это можно при помощи болтов и эпоксидной смолы. Крепления должны быть прочными и не давать лопастям свободно двигаться. От крепости системы напрямую зависит работоспособность, износостойкость будущего ветрогенератора.
Изготовить лопасти для ветрогенератора своими руками можно из нескольких типов материалов. Для этого хорошо подходит слоеная фанера, трубка ПВХ или же листовой алюминий.
Лопасти из ПВХ-трубы
Лопасти, изготовленные из ПВХ-трубы, бывают двух типов. К первому типу относятся длинные и узкие вращающиеся элементы, а ко второму – широкие и существенно более короткие.
Лопасти первого типа применяются в генераторах, производящих малое количество электрической энергии, а винты второго типа активно устанавливаются в установки промышленных ветряных электростанций.
Можно изготовить оба типа лопастей для ветрогенератора из ПВХ-трубы.
Для этого следует взять отрезок трубы, совпадающий по длине с габаритами лопасти, и разрезать его продольно. Затем необходимо распрямить трубу, превратив ее в полихлорвиниловый лист и оставить под прессом на несколько суток. После того как труба примет форму идеально ровного листа, можно наносить на нее контуры будущей лопасти с помощью заранее изготовленного лекала.
Далее следует обработать полученные детали и скрепить их между собой при помощи эпоксидной смолы, превратив в готовый винт для электрогенератора.
Алюминиевые лопасти
Изготовление лопасти ветрогенератора из листа алюминия производится по той же самой схеме, по которой осуществляется работа с трубой ПВХ. Однако существенным отличием между двумя системами является метод крепления лопастей к соединяющему элементу. При работе с алюминием лучше не использовать болты и эпоксидную смолу, а соединить детали при помощи заклепок.
Также алюминиевые элементы требуют более тщательной обработки при помощи напильника, наждака и двух видов наждачной бумаги. Острую кромку лопасти сначала следует обработать напильником и грубой наждачной бумагой, а уже затем отшлифовать мягкой. В случае необходимости можно убрать большие излишки материала при помощи наждака. Им же можно сгладить серьезные неровности в лопастях.
Лопасти из стекловолокна
Наиболее кропотливым и требующим большого терпения является способ изготовления лопастей для ветрогенератора с использованием стекловолокна. Любое изделие из данного материала создается в три этапа.
На первом этапе следует определиться с формой и размерами лопасти, т. е., произвести расчет лопастей ветрогенератора. На основании этих данных можно приступать к изготовлению формы для будущего изделия. Обычно форма выпиливается из мягких пород дерева, тщательно обрабатывается наждачной бумагой. Форма должна быть гладкой, без царапин, выпуклостей и неровностей, так как все они могут неизбежно отразиться на поверхности лопасти.
Второй этап представляет из себя непосредственно изготовление лопасти для ветрогенератора своими руками, т. е., последовательное укладывание полос стекловолокна в форму. Следует тщательно проглаживать каждый слой, избегая попадания внутрь пузырьков воздуха или различного мусора. После полного заполнения формы, она закрывается заранее изготовленной крышкой, и лопасть оставляется в теплом месте до полного высыхания.
На третьем этапе самодельные лопасти для ветрогенератора следует тщательно проверить на искривления и деформацию, а затем обработать наждачной бумагой. Для большей прочности лопасти можно покрасить или покрыть цветным лаком. Это придаст изделию наиболее эстетичный вид.
Далее по аналогии с другими способами нужно закрепить изготовленные детали на вращающемся соединительном элементе при помощи болтов. Из-за особой структуры стекловолокна не рекомендуется использовать заклепки или другие типы крепления, которые не являются съемными.
Чертежи лопастей
Чертеж лопасти ветрогенератора можно без труда найти на всевозможных форумах по интересу. Один из вариантов представлен вашему вниманию на фото выше. Разумеется, следует использовать его лишь как пример, подставив необходимые значения длины и ширины вращающихся элементов системы генератора.
Существует большое количество различных чертежей и схем, которые можно взять за образец при проектировании лопастей для собственной ветряной машины.
Однако каким бы рисунком ни пользовался находчивый хозяин дома, главными критерием остается длина лопасти ветрогенератора, так как от него зависит работоспособность и КПД будущего устройства.
Примеры лопастей
Существует большое количество различных форм лопастей ветрогенератора. Каждая из них используется в своей определенной сфере. В местах, где преобладает ветреный климат, обычно устанавливают длинные и тонкие лопасти. А вот на территории, где наблюдается дефицит ветра, монтируют широкие и короткие, которые благодаря своей поверхности активнее захватывают ветряные потоки.
Балансировка
После изготовления лопасти для ветрогенератора своими руками, следует произвести их балансировку и настройку. Первое производится при помощи подвешивания лопастей на веревке к потолку. Следует следить за поведением лопасти в воздухе, а также сразу выявлять несоразмерность ее частей, если она присутствует. Также нужно уделить внимание отношения лопасти к воздушным потокам, выяснить, нет ли препятствий для рассечения воздуха кромкой лопасти. Настройка ветрогенератора производится при помощи анемометра, по значениям которого и калибруется устройство.
Нужно помнить, что сам процесс доведения устройства до работы с максимальной отдачей займет не одну неделю и потребует от создателя большого терпения и усидчивости.
Ветрогенератор обычно требует от одной до трех недель настройки и адаптации под климат и режим ветров конкретной местности. Точная настройка позволит добиться максимального КПД устройства.
Лопасти для ветрогенератора: изготовление своими руками
Грамотно рассчитанные лопасти для ветрогенератора определяют технические параметры устройства, расширяют возможности монтажа на выбранной локации, влияют на геометрические параметры. Ветровой генератор представляет собой особую категорию оборудования, используемую для выработки электричества в результате трансформации кинетической энергии ветра.
Содержание
- 1 Устройство и принцип работы ветрогенератора
- 2 Виды ветрогенераторов
- 2.1 Вертикальные
- 2.2 Горизонтальные
- 3 Варианты форм лопастей
- 4 Материалы для изготовления лопастей
- 5 Принципы изготовления лопастей для ветрогенератора своими руками
- 5.1 Материалы и инструменты
- 5.2 Чертежи и расчеты
- 5.3 Изготовление из пластиковых труб
- 5.4 Выполнение лопастей из алюминиевых заготовок
- 5.5 Винт из стекловолокна
- 5.6 Как сделать лопасть из древесины?
- 6 Нюансы балансировки и эксплуатации ветрогенератора
Устройство и принцип работы ветрогенератора
Такие технические решения востребованы в регионах, где преобладает ветреная погода, они функционируют, используя воздушный поток, в итоге образуется электрический ток. Устройства работают благодаря присутствию в конструкции лопастей, они вращаются и запускают генератор. Последний превращает кинетическую энергию ветра в электричество, ток подается к потребляющему его оборудованию и аккумуляторным блокам.
Ветряки промышленного производства и изготовленные дома своими руками могут быть использованы как в качестве ключевого, так и вспомогательного источника напряжения. В частности, непрерывно функционирующие генераторы обслуживают осветительную систему дома, отвечают за нагревание воды вне зависимости от основной электроцепи.
Если объект не соединен с централизованной электрической сетью, мощности ветряка может быть достаточно для поддержания отопительной системы, всех бытовых приборов, лампочек. Следует учитывать, что в зимние месяцы для обслуживания отопления производительность установки должна быть выше 10 кВт, в этом случае мощности будет хватать и для бытовой техники. Ветряные электростанции эксплуатируются в тандеме со стабилизаторами.
Виды ветрогенераторов
Они классифицируются по особенностям технического исполнения, что сказывается на функционале и возможностях.
Вертикальные
В зависимости от того, какой тип ротора и лопастей используется, вертикальные ветрогенераторы могут быть ортогональными, подвида савониуса, многолопастными (здесь присутствует направляющий механизм), дарье, геликойдными. Главным преимуществом устройств является тот факт, что их не нужно корректировать относительно ветра, они хорошо работают при любом его направлении. Поэтому они не оснащаются устройствами, улавливающими воздушные потоки.
Благодаря простоте агрегаты можно размещать на земле, по сравнению с горизонтальными вариантами, изготовить своими руками лопасти для такого ветрогенератора будет гораздо проще. Минусом является невысокая производительность вертикальных моделей, сфера применения ограничена из-за их недостаточного КПД.
Горизонтальные
Здесь варьируется количество лопастей. Самую высокую скорость проявляют однолопастные экземпляры, если сравнивать с трехлопастными, при идентичной силе ветра они крутятся примерно в 2 раза быстрее. КПД горизонтальных моделей существенно превышает производительность вертикальных.
Ветрогенераторы с горизонтальной осью
Горизонтально-осевая ориентация имеет уязвимость – ее работоспособность привязана к направлению ветра, поэтому устройство оснащается дополнительными механизмами, улавливающими движение воздушных потоков.
Варианты форм лопастей
При изготовлении лопастей для ветрогенератора нужно учитывать, что эффективность ветряка будет зависеть от следующих их характеристик:
- веса,
- формы,
- количества,
- размеров,
- базового материала.
Данные параметры очень важны, если хочется сделать лопасти своими руками. Ошибочно полагать, что для увеличения количества перерабатываемой ветровой энергии достаточно увеличить число крыльев на винте. Здесь, напротив, наблюдается снижение эффективности механизма, так как каждый отдельный сегмент при движении вынужден преодолевать неизбежное сопротивление воздуха. Поэтому для выполнения одного оборота винтом с большим количеством лопастей необходимо увеличение силы ветра.
Нельзя забывать, что избыток широких крыльев нередко вызывает формирование перед винтом своеобразной «воздушной шапки» – это явление, когда воздушный поток огибает ветряк, хотя должен проходить сквозь него. Форма элементов обладает существенным значением, так как определяет скорость перемещения винта. Если в результате неправильного расчета лопастей ветрогенератора возникает плохое обтекание, появляются вихри, способные затормозить колесо.
Однолопастные устройства зарекомендовали себя как самые продуктивные, но их довольно сложно самостоятельно сконструировать и сбалансировать. При высоком КПД конструкция отличается крайней ненадежностью, поэтому для тех, кто собирает устройство своими руками, будет удобна трехлопастная модель.
В домашних условиях принято выполнять лопасти крыльчатого или парусного типа. Последние выглядят как простые широкие полосы по аналогии с ветряной мельницей. Они малоэффективны, КПД варьируется в пределах 10-12%.
Крыльчатые лопасти функционируют по принципам аэродинамики, благодаря которым осуществляется перемещение самолетов. Подобный винт вращается быстрее, его легче привести в движение. Благодаря обтеканию воздухом уменьшается сопротивление. С одного края изделие имеет характерное утолщение, напротив наблюдается пологий спуск. Здесь КПД составляет 30-35%.
Материалы для изготовления лопастей
Решая, как сделать лопасти для ветрогенератора, обращаются к легким металлам, стеклоткани, пластику, древесине. При выборе решения опираются, прежде всего, на то, сколько личного времени и трудозатрат готовы выделить на сборку ветряка. Общими критериями для выбора материала являются прочность, легкость обработки, доступность, малый собственный вес, возможность придания требуемой формы.
Принципы изготовления лопастей для ветрогенератора своими руками
Зачастую главной сложностью становится определение оптимальных размеров, так как от длины и формы лопастей ветрогенератора зависит его производительность.
Материалы и инструменты
В основу закладываются следующие материалы:
- фанера либо древесина в другой форме;
- стекловолоконные листы;
- алюминиевый прокат;
- ПВХ-трубы, комплектующие для пластиковых трубопроводов.
Лопасти для ветрогенератора своими руками
Выбирают один вид из того, что есть в наличии в виде остатков после ремонта, к примеру. Для их последующей обработки понадобятся маркер либо карандаш для черчения, лобзик, наждачная бумага, ножницы по металлу, ножовка.
Чертежи и расчеты
Если идет о маломощных генераторах, производительность которых не превышает отметки в 50 ватт, для них изготавливают винт по приведенной ниже таблице, именно он способен обеспечить высокие обороты.
Далее рассчитан низкооборотный трехлопастной винт, имеющий высокий стартовый показатель страгивания. Эта деталь будет полноценно обслуживать высокооборотистые генераторы, производительность которых достигает 100 ватт. Винт функционирует в тандеме с шаговыми моторами, низковольтными маломощными двигателями, автомобильными генераторами со слабыми магнитами.
С точки зрения аэродинамики чертеж винта должен выглядеть следующим образом:
Изготовление из пластиковых труб
Канализационные ПВХ-трубы считаются самым удобным материалом, при конечном диаметре винта до 2 м подойдут заготовки с диаметром до 160 мм. Материал привлекает простотой обработки, доступной стоимостью, повсеместной распространенностью и изобилием уже проработанных чертежей, схем. Важно выбрать качественный пластик, чтобы предотвратить растрескивание лопастей.
Наиболее удобна продукция, представляющая собой ровный желоб, ее нужно лишь подрезать в соответствии с чертежом. Ресурс не боится воздействия влаги и нетребователен в уходе, но может стать хрупким при минусовых температурах.
Выполнение лопастей из алюминиевых заготовок
Такие винты характеризуются долговечностью и надежностью, они устойчивы к внешним воздействиям и весьма прочны. Но нужно учитывать, что они получаются в итоге более тяжелыми, если сравнивать с пластиковыми, колесо в этом случае подвергается скрупулезной балансировке. Несмотря на то, что алюминий считается довольно податливым, работа с металлом подразумевает наличие удобных инструментов и минимальных навыков обращения с ними.
Форма подачи материала может затруднить процесс, так как распространенный листовой алюминий превращается в лопасти только после придания заготовкам характерного профиля, с этой целью предварительно нужно создать специальный шаблон. Многие начинающие конструкторы сначала изгибают металл по оправке, после чего переходят к разметке и вырезанию заготовок.
Лопасти из алюминиевых заготовок
Алюминиевые лопасти проявляют высокую устойчивость к нагрузкам, не реагируют на атмосферные явления и температурные перепады.
Винт из стекловолокна
Его предпочитают специалисты, так как материал капризен и сложен в обработке. Последовательность действий:
- вырезают деревянный шаблон, натирают его мастикой или воском – покрытие должно отталкивать клей;
- сначала выполняют одну половинку заготовки – шаблон намазывают слоем эпоксидки, сверху укладывают стеклоткань. Процедуру оперативно повторяют, пока первый слой не успел высохнуть. Таким образом заготовка получает требуемую толщину;
- аналогичным способом выполняют вторую половинку;
- когда клей застынет, обе половинки можно будет соединить эпоксидкой с тщательной шлифовкой стыков.
Торец оснащается втулкой, посредством которой изделие соединяется со ступицей.
Как сделать лопасть из древесины?
Это сложная задача ввиду специфичной формы изделия, к тому же все рабочие элементы винта в итоге должны получиться идентичными. Минусом решения также признается необходимость в последующей защите заготовки от воздействия влаги, для этого ее красят, пропитывают маслом или олифой.
Древесина не желательна в качестве материала для ветрового колеса, так как склонна к растрескиванию, короблению, гниению. Из-за того, что она быстро отдает и впитывает влагу, то есть меняет массу, произвольно корректируется баланс крыльчатки, это негативно сказывается на эффективности конструкции.
Нюансы балансировки и эксплуатации ветрогенератора
Чтобы повысить эффективность работы устройства, необходимо выполнить балансировку лопастей. Ее осуществляют в помещении, огражденном от сквозняков и ветра. Детали собирают в полноценную конструкцию и ставят в рабочем виде, следя за тем, чтобы ось была строго горизонтальной, линию проверяют по уровню. Перпендикулярно линии земли и оси выставляют плоскость вращения винта, так она получается горизонтальной.
Обездвиженный винт следует повернуть на 360°столько раз, сколько в нем предусмотрено лопастей. Правильно сбалансированное устройство в идеале останется неподвижным, здесь не приемлемы отклонения даже на градус. В тех случаях, когда лопасть поворачивается под влиянием собственного веса, ее подправляют с одной стороны, чтобы ликвидировать отклонение от оси. Процедуру повторяют до тех пор, пока конструкция не будет сохранять неподвижность во всех положениях. Чтобы результат испытаний был корректным, важно устранить фактор ветра.
Все части должны вертеться в рамках одной плоскости. Чтобы проверить это условие, с обеих сторон винта устанавливают ограничивающие контрольные пластины на отдалении в 2 мм, при вращении изделие не должно их касаться.
Эксплуатация ветрогенератора подразумевает сборку схемы, способной аккумулировать переработанную энергию для ее сохранения и дальнейшей передачи конечному потребителю.
Как сделать лопасти ветряной турбины из ПВХ • Энергия ветра для каждого дома
Краткое руководство по изготовлению лопастей ветряной турбины из трубы ПВХ.
Для самодельных и бытовых ветряных турбин , лопасти ветряных турбин из ПВХ становятся все более и более используемыми. Как сделать лопатки турбины из трубы ПВХ? Сырье для труб из ПВХ легко найти. Они относительно дешевы, подходят для обычных и небольших ветряных генераторов, производительность превосходит ожидания, и, прежде всего, с ними легко работать. Лопасти из ПВХ можно легко прикрутить к магнитному генератору переменного тока или шаговому двигателю, и все готово, у вас есть базовый ветрогенератор. турбина.
Изготовление лопастей нужного типа — самая трудная часть изготовления собственного ветряного двигателя. Лопасти ветродвигателя подвергаются высоким нагрузкам, и во избежание разрушительных вибраций (снижение производительности) лопасти должны быть изготовлены с очень жесткими допусками.
Лопасти ветряной турбины из ПВХ
Резьба по дереву лопасти сложна, отнимает много времени и требует наличия в вашем распоряжении большого набора инструментов (верстак, дрели, пилы, шлифовальные машины и т. д.)
Труба из ПВХ (или АБС), отрезанная от размер является лучшей альтернативой. Самым большим преимуществом труб из ПВХ является то, что если ваши лопасти будут повреждены во время шторма, их очень дешево заменить и снова собрать.
Гибкость лопастей из ПВХ при сильном ветре является наиболее полезной. Лопасти из ПВХ забирают небольшое количество энергии от сильного ветра, что предотвращает чрезмерное вращение или повреждение турбины. Очевидно, что прочность (толщина) ПВХ должна быть достаточно большой, чтобы лопасти не отгибались назад слишком далеко и не ударялись о мачту турбины.
Использование электролобзика или ножовочного полотна — это все, что вам нужно, чтобы вырезать цельную пару из трубы из ПВХ.
Выше приведен пример цельного (двухлопастного) Пропеллер ветряной турбины из ПВХ . Это может быть неоптимальная конфигурация, и предполагается, что заднюю кромку необходимо выровнять от центральной линии трубы, чтобы улучшить подъемную силу (и, следовательно, вращение), создаваемую аэродинамическим профилем.
Для трех и более отдельных лопастей необходимо создать центральную ступицу, к которой можно прикрепить лопасти ветряной турбины. Вы можете привинтить или прикрутить лопасти ротора к ступице, сделанной из фанеры. Вы также можете использовать металлический вентилятор радиатора от автомобиля для большей конструкции лопастей, навинтив лопасти на лопасти вентилятора. Их проще всего сделать, разделив трубу из ПВХ на четыре части по всей ее длине и сделав одну турбинную лопатку из каждой четверти.
СВЯЗАННЫЕ СТАТЬИ:
Как построить самодельный ветрогенератор с использованием труб из ПВХ — ВИДЕО-ОБУЧЕНИЕ
Как построить ветряную мельницу — СОВЕТЫ И ПОДСКАЗКИ Ветряная турбина — что мне нужно наблюдать? СОВЕТЫ И ПОДСКАЗКИ
Продажа электроэнергии обратно в сеть
Бывшие в употреблении ветряные турбины
Опубликовано в Архив сообщений, Обзоры продуктов, Наука о ветре Tagged Global Wind Power,Лезвия из ПВХ,Лопасти ротора из ПВХ,Лопасти турбины,Лезвия ветряной мельницы
Предыдущий пост
Великобритания планирует подключить оффшорный ветер к электросети – Cost Of Wind Power
Следующий пост
Новые ветряные мельницы появятся, поскольку старые все еще оспариваются
Лопасти для ветрогенератора своими руками
Использование альтернативных источников энергии – один из главных трендов современности. Чистую и доступную энергию ветра можно преобразовать в электричество даже у себя дома, если построить ветряк и подключить его к генератору.
Соорудить лопасти для ветрогенератора своими руками можно из обычных материалов, без использования специального оборудования. Мы подскажем, какая форма лопастей эффективнее, и поможем подобрать правильный чертеж ветряной электростанции.
Содержание статьи:
- Как работает простой ветрогенератор?
- Какая форма лезвия является оптимальной?
- Из чего делают лезвия в домашних условиях?
- Трубы канализационные ПВХ
- Алюминий — тонкие, легкие и дорогие
- Стекловолокно или стеклопластик — для профессионалов
- Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса
- Чертежи и примеры лопастей
- Балансировка ветроустановки
- Выводы и полезное видео по теме
Как работает простой ветрогенератор?
Ветрогенератор — устройство, позволяющее преобразовывать энергию ветра в электричество.
Принцип его работы заключается в том, что ветер, вращая лопасти, приводит в движение вал, по которому вращение поступает в генератор через редуктор, увеличивающий скорость.
Работу ветровой электростанции оценивают по КИЕВ — коэффициенту использования энергии ветра. Когда ветроколесо вращается быстро, оно взаимодействует с большим количеством ветра, а значит, забирает у него больше энергии.
Ветрогенераторы делятся на два основных типа:
- ;
- горизонтальный.
Вертикально ориентированные модели построены таким образом, что ось винта перпендикулярна земле. Таким образом, любое движение воздушных масс независимо от направления приводит конструкцию в движение.
Такая универсальность является плюсом данного типа ветряков, но они проигрывают горизонтальным моделям по производительности и эффективности работы
Горизонтальный ветрогенератор напоминает флюгер. Чтобы лопасти вращались, конструкцию необходимо поворачивать в нужную сторону, в зависимости от направления движения воздуха.
Для контроля и улавливания изменений направления ветра устанавливаются специальные устройства. Эффективность при таком расположении шнека значительно выше, чем при вертикальной ориентации. В бытовых условиях рациональнее использовать ветрогенераторы этого типа.
Какая форма лезвия является оптимальной?
Одним из основных элементов ветрогенератора является набор лопастей.
Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые влияют на эффективность ветряной мельницы:
- вес;
- размер;
- форма;
- материал;
- количество.
Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно учитывайте все эти параметры. Некоторые считают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.
Однако это не так. Каждая отдельная деталь движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота.
Галерея изображений
Фото
Лопасти ветряной мельницы в форме турбины
Вертикальное расположение лопастей
Ветряная мельница Custom
Обычные лопасти
«воздушная шапка» перед винтом, когда воздушный поток не проходит через ветродвигатель, а огибает его.
Форма имеет большое значение. От этого зависит скорость движения винта. Плохой поток приводит к образованию вихрей, тормозящих крыльчатку.
Наиболее эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его самостоятельно очень сложно. Конструкция ненадежная, хоть и с высоким КПД. По опыту многих пользователей и производителей ветряков наиболее оптимальная модель – трехлопастная.
Вес лезвия зависит от его размера и материала, из которого оно будет изготовлено. Размер необходимо подбирать тщательно, руководствуясь формулами расчетов. Кромку лучше делать так, чтобы с одной стороны было закругление, а противоположная сторона была острой
Правильно подобранная форма лопастей для ветрогенератора – залог его хорошей работы.
Для домашнего изготовления подходят следующие варианты:
- парусного типа;
- Тип крыла.
Лопасти парусного типа — простые широкие полосы, как у ветряка. Эта модель является наиболее наглядной и простой в изготовлении. Однако его КПД настолько мал, что такая форма практически не используется в современных ветрогенераторах. КПД в этом случае составляет около 10-12%.
Гораздо более эффективная форма — лопасти профиля крыла. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и быстрее вращается. Воздушный поток значительно снижает сопротивление, с которым сталкивается ветряк на своем пути.
Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лезвие имеет утолщение, а с другой пологий скат. Воздушные массы очень плавно обтекают часть этой формы
КПД данной модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить лопасть-крыло можно своими руками, используя минимум инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать к вашему ветряку и использовать бесплатную и чистую энергию ветра без ограничений.
Из чего делают лезвия в домашних условиях?
Материалы, пригодные для строительства ветрогенератора, это прежде всего пластик, легкие металлы, дерево и современное решение — стеклопластик. Главный вопрос заключается в том, сколько труда и времени вы готовы потратить на изготовление ветряка.
Галерея изображений
Фото
Материал для самостоятельного изготовления лопастей ветряка выбирается с учетом собственного опыта обработки, достаточной для ветровых нагрузок жесткости, легкости сверления и резки
В плане жесткость и способность хорошо держать ветровую нагрузку, листовой металл ведет. Кроме того, его можно гнуть, придавая аэродинамическую форму
Полимерные трубы – самый дешевый и практичный вариант. Они легко режутся и сверлятся, но могут быстро потерять свою жесткость. Замена их не будет проблемой ни для нового производителя, ни для кошелька.
Работа с фанерой, ОСП, МДФ не вызовет осложнений, но стоит учитывать, что такие лопасти постепенно придут в негодность из-за постоянного атмосферного воздействия полимерная труба
Сборка ветряка с фанерными лопастями
Трубы ПВХ канализационные
Самый популярный и распространенный материал для изготовления пластиковых лопастей для ветрогенератора – обычная канализационная труба ПВХ. Для большинства бытовых генераторов с диаметром шнека до 2 м будет достаточно трубы 160 мм.
К преимуществам данного метода относятся:
- низкая цена;
- наличие в любом регионе;
- простота работы;
- большое количество схем и чертежей в интернете, большой опыт использования.
Трубы разные. Это известно не только тем, кто делает самодельные ветряные электростанции, но и всем, кто сталкивался с монтажом канализационной или водопроводной системы. Они отличаются толщиной, составом, производителем. Труба стоит недорого, поэтому не нужно пытаться дополнительно удешевить свой ветряк, сэкономив на трубах ПВХ.
Плохой материал в пластиковых трубах может привести к тому, что лопасти треснут при первом испытании и вся работа будет напрасной
Сначала нужно определиться с рисунком. Вариантов много, у каждой формы есть свои преимущества и недостатки. Возможно, имеет смысл сначала поэкспериментировать, прежде чем вырезать окончательный вариант.
Так как цена на трубы невысокая, а найти их можно в любом строительном магазине, то этот материал отлично подойдет для первых шагов в моделировании лопаток. Если что-то пойдет не так, всегда можно купить другую трубу и попробовать еще раз, кошелек от таких экспериментов сильно не пострадает.
Опытные ветроэнергетики заметили, что для изготовления лопастей ветрогенератора лучше использовать оранжевые, а не серые трубы. Они лучше держат форму, не гнутся после формирования крыла и дольше служат
Конструкторы-любители отдают предпочтение ПВХ, так как во время испытаний сломанную лопасть можно заменить на новую, изготовленную за 15 минут, прямо на месте из подходящего куска. Просто и быстро, а главное — доступно.
Фото-инструкция по изготовлению лопастей ветряка из полимерных труб поможет наглядно освоить этапы и последовательность процесса:
Фотогалерея
Фото
Начерченный заранее и перенесенный на картон шаблон лопасти переносится на обрезки полимерных труб, оставшиеся после монтажа системы.
По отмеченным линиям вырезаем лопасти. Сначала вырезаем продольные линии, затем поперечные
С широкой стороны лопастей размечаем выступ, необходимый для крепления лопастей к вращающемуся диску
На всех лопастях с помощью болгарки вырезаем выступы. кромки мелкой наждачной бумагой от заусенцев
Так как слишком длинные монтажные пластины нам не пригодятся, сгибаем их пополам, чтобы разделить на две части
Болгаркой или электропилой разрезаем согнутую монтажную пластину по изгибу деревянный брусок в качестве основы, выравниваем металлические монтажные пластины после резки
Обрезанные края монтажных металлических пластин зачищаем наждачной шкуркой для предотвращения случайных травм при сборке
Шаг 1: Разметка контура лопастей ветряка
Шаг 2: Откройте лезвия с помощью блогера
Шаг 3: Разметьте проушину для крепления
Шаг 4: Вырежьте выступ и удалите заусенцы
Шаг 5: Подготовка металлических пластин
Шаг 6: Разрежьте монтажную пластину на две части детали
Этап 7: Выравнивание отрезанных пластин
Этап 8: Шлифование стороны отреза
Все подготовительные этапы выполнены, теперь необходимо прикрепить лезвия к детали, вращающейся вслед за ветром:
Галерея изображений
Фото
Прикрепив к выступу на лопастях обрезанную монтажную пластину, отмечаем точки предстоящего крепления через отверстия
Просверливаем отверстия для установки креплений, подкладывая под лопасти кусок доски или бруска. Для этого лучше взять сверло диаметром чуть меньше диаметра ножки винта
Оставшуюся после сверления полимерную стружку необходимо аккуратно удалить из отверстий, стараясь не оторвать, чтобы размер монтажные гнезда увеличивают
На металлическом диске отметьте центр, в котором будет установлен анкерный болт, и начертите равносторонний треугольник, каждая вершина которого отмечает положение монтажной пластины
Приклейте пластины к металлическому диску, расположив их в вершины треугольника. Это облегчит нам работу при сварке.
В центре диска позиционируем и привариваем гайку для вставки в нее анкерного болта. Склеенные пластины свариваются выпуклым швом
Вырезанные из труб лопатки крепим к свариваемой детали. Устанавливаем их так, чтобы изгиб всех был направлен в одну сторону
На каждый винт сзади накручиваем по гайке. Для того, чтобы крепеж не откручивался при вращении лопастей, желательно зафиксировать их пайкой или сваркой
Шаг 9: Разметка мест крепления
Шаг 10: Сверление монтажных отверстий
Шаг 11: Подготовка отверстий для сборки
Шаг 12: Разметка лопасти для установки лопастей
Шаг 13: Склеивание пластин перед сваркой
Шаг 14: Подготовка вращающегося диска к сборке
Шаг 15: Прикрепление пластиковых лезвий
Шаг 16: Затяните винты
Алюминий – тонкий, легкий и дорогой
Алюминий – легкий и прочный металл. Традиционно используется для изготовления лопастей ветрогенераторов. Благодаря небольшому весу, если придать пластине нужную форму, аэродинамические свойства винта будут на высоте.
Основные нагрузки, которые испытывает ветряк при вращении, направлены на изгиб и поломку лопасти. Если пластик при таких работах быстро треснет и выйдет из строя, на алюминиевый саморез можно рассчитывать гораздо дольше.
Однако, если сравнивать алюминиевые и ПВХ трубы, металлические пластины все равно будут тяжелее. На больших скоростях велик риск повредить не саму лопасть, а винт в месте крепления
Еще одним недостатком алюминиевых деталей является сложность изготовления. Если труба ПВХ имеет изгиб, который будет использоваться для придания аэродинамических свойств лопасти, то алюминий обычно берут в виде листа.
После вырезания детали по шаблону, что само по себе гораздо сложнее, чем работа с пластиком, полученную заготовку еще нужно будет раскатать и придать ей правильный изгиб. В домашних условиях и без инструмента сделать это будет не так просто.
Вместо дорогого алюминия можно использовать обрезки рубероида или куски профнастила, оставшиеся после монтажа:
Фотогалерея
Фото
Оставшиеся после укладки листы профнастила выравнивают молотком, укладывая заготовки на плоской деревянной поверхности. Рисуем на них очертания лопастей и оставляем около 1 см
Осталось около очертания 1 см с помощью ножниц и молотка загибаем. Это необходимо для повышения жесткости и обеспечения безопасности при сборке.
То же самое проделываем со всеми подготовленными для ветрогенератора лопастями. Для надежности по краю деталей можно «пройтись» пассатижами
Все лезвия складываем в пучок для проверки конгруэнтности. При больших отклонениях исправляем ситуацию доступным способом
С помощью молотка придаем лопастям форму желобов. В качестве шаблона для гибки лучше использовать трубу диаметром 320 мм
Чтобы лопасти можно было прикрепить к основанию с установленной опорой, наметьте точки и просверлите в них отверстия
Собираем вращающуюся часть ветрогенератора. Закрепляем лопасти на основании с помощью винтов и гаек. Чтобы гайки не ослаблялись при вращении, их желательно дополнительно зафиксировать пайкой или сваркой
Устанавливаем винт ветряка на мачту, подключаем к нему генератор, и подключаем либо непосредственно к линии освещения, либо к инвертор
Этап 1: Подготовка материала для изготовления лопастей
Этап 2: Загибание кромок лопастей
Шаг 3: Обработка всех лопастей ветряка
Шаг 4: Подгонка всех лопастей к одинаковому размеру
Шаг 5: Форма желобов
Шаг 6: Разметка монтажных отверстий ветрогенератор
Шаг 8: Установка ветрогенератора на мачту
Стеклопластик или стеклопластик — для профессионалов
Если вы решили подойти к вопросу создания лопасти осознанно и готовы потратить на это много сил и нервов , стекловолокно подойдет. Если вы раньше не имели дела с ветрогенераторами, начинать знакомство с моделирования ветряка из стеклопластика — не лучшая идея. Тем не менее, этот процесс требует опыта и практических навыков.
Лопасть из нескольких слоев стеклоткани, склеенных эпоксидным клеем, будет прочной, легкой и надежной. При большой площади поверхности деталь полая и практически невесомая
Для изготовления берется стеклоткань — тонкий и прочный материал, который производят в рулонах. Помимо стеклоткани, для фиксации слоев пригодится эпоксидный клей.
Начните с создания матрицы. Это такая заготовка, которая является формой для будущей детали.
Матрица может быть изготовлена из дерева: бруса, доски или бревна. Объемный силуэт половины клинка вырезается прямо из массива. Другой вариант – пластиковая форма
Самостоятельно изготовить заготовку очень сложно, нужно иметь перед глазами готовую модель клинка из дерева или другого материала, и только потом из этой модели вырезается матрица для детали . Таких матриц нужно как минимум 2. Но, сделав удачную фигуру один раз, ее можно использовать много раз и таким образом построить не один ветряк.
Дно формы тщательно смазывается воском. Это делается для того, чтобы готовое лезвие можно было легко снять впоследствии. Уложить слой стеклоткани, промазать эпоксидным клеем. Процесс повторяется несколько раз, пока заготовка не достигнет нужной толщины.
Затем клей должен высохнуть. Некоторые рекомендуют поместить форму в вакуумный пакет и прокачать воздух. Так клей лучше проникает во все слои стеклопластика, не оставляя пропитанных участков
Когда эпоксидный клей высохнет, половину детали аккуратно снимают с матрицы. Проделайте то же самое со второй половиной. Детали склеиваются между собой, образуя полую объемную деталь. Легкая, прочная лопасть аэродинамической формы из стекловолокна — это вершина совершенства для любителей домашних ветряных электростанций.
Основной его недостаток — сложность реализации идеи и большое количество брака на первых порах, пока не будет получена идеальная матрица, а алгоритм создания не отработан.
Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса
Деревянная лопасть — устаревший способ, простой в реализации, но неэффективный при сегодняшнем уровне потребления электроэнергии. Можно сделать деталь из цельной доски светлого дерева, например, сосны. Важно выбрать хорошо просушенную деревянную заготовку.
Если дерево сырое, то в процессе высыхания шуруп может «повести» и он деформируется. А вес мокрого дерева значительно выше сухого
Необходимо подобрать подходящую форму, но учесть тот факт, что деревянная лопасть будет не тонкой пластиной, как алюминий или пластик, а объемной структура. Поэтому, придавая заготовке небольшую форму, нужно понимать принципы аэродинамики и представлять себе форму лопасти во всех трех измерениях.
Окончательный вид дерева будет иметь рубанок, желательно электро. Для долговечности древесину обрабатывают антисептическим защитным лаком или краской.
Основным недостатком данной конструкции является большой вес шнека. Чтобы сдвинуть с места эту махину, должен быть достаточно сильный ветер, что в принципе сложно. Однако дерево – доступный материал. Доски, подходящие для создания винта ветряка, можно найти прямо у себя во дворе, не потратив ни копейки. И это главное преимущество дерева в данном случае.
Эффективность деревянного лезвия стремится к нулю. Как правило, время и усилия, затраченные на создание такого ветряка, не стоят результата, выраженного в ваттах. Впрочем, в качестве учебной модели или пробного экземпляра деревянная деталь вполне имеет место быть. А флюгер с деревянными лопастями эффектно смотрится на участке.
Следующая подборка фотографий познакомит вас с этапами изготовления ветряка с лопастями, вырезанными из фанеры:
Галерея изображений
Фото из
Снимаем генератор с б/у велосипеда и сверлим в нем отверстия для крепления рабочей части ветряка — фанерного диска с лопастями
На листе фанеры рисуем лопасти будущего ветрогенератора. Для уменьшения расхода материала их лучше расположить не так, как показано на фото, а направить основу в противоположные стороны
Сначала рисуем на бумаге все детали рабочей части фанерного ветряка, затем перенесите его на лист фанеры.
В соответствии с маркировкой детали сначала грубо вырезаем электролобзиком, затем вручную дорабатываем по мере необходимости
Учитывая условия работы собранной мини-электростанции, обрабатываем ее перед сборкой. Покрываем антисептической пропиткой и антипиреном
К центральному диску крепим обрезанные под одним углом куски бруска, к которому будут крепиться все детали фанерного винта ветрогенератора
Крепим фанерные лопасти и генератор от подержанного велосипеда к шпенькам, закрепленным на диске
После сборки рабочей части ветрогенератора проверяем насколько свободно вращается диск с генератором. Если что-то мешает, отшлифовать, исправить
Шаг 1: Подготовка Генератора из Велосипеда
Шаг 2: Нанесение шаблона лопасти
Шаг 3: Чертежи шаблонов деталей ветряка
Шаг 4: Выпиливание компонентов рабочей части
Этап 5: Антисептическая обработка деталей
Этап 6: Прикрепление скошенных штифтов
Шаг 7: Установка Велогенератора
Шаг 8: Проверка вращения винта
Рабочая часть готова и проверена на работоспособность, а значит осталось только покрасить и прикрутить к мачте:
Image Галерея
Фото
Закрепляем фанерный винт ветрогенератора на опоре, с помощью которой он будет установлен на мачту. Прикрепите к нему хвост. Проверяем ход работы системы на этом этапе
Снова разберем фанерный ветряк, чтобы подготовить его к покраске. Все детали покрываем грунтовкой, совместимой с защитно-декоративным составом.
Раскрашиваем детали ветряка в выбранные для этого приятные яркие цвета. Хорошо, если цвет будет напоминать цветы из детских книжек или мультфильмов
Ветряк лучше после его установки прикрепить к низкой мачте, чтобы не усложнять работу. Можно поставить с уже закрепленным устройством, но это сложнее
Шаг 9: Крепление стойки ветряка к опоре
Шаг 10: Обработка грунтовкой
Шаг 11: Покраска деталей ветряка
Шаг 12: Крепление рабочей части к мачте
Чертежи и примеры лопастей
Очень сложно сделать правильный расчет винта ветрогенератора, не зная основных параметров, отображаемых в формуле, а также не имея понятия, как эти параметры влияют на работу ветряка.
Лучше не терять время, если нет желания вникать в основы аэродинамики. Готовые чертежи с предустановленными индикаторами помогут правильно выбрать лопасть для ветряной электростанции.
Чертеж лопасти двухлопастного винта. Изготовлен из канализационной трубы диаметром 110 мм. Диаметр винта ветряка в этих расчетах 1 м
Такой маленький ветрогенератор не сможет обеспечить вам большую мощность. Скорее всего, из этой конструкции вряд ли удастся выжать больше 50 Вт. Однако двухлопастной винт из легкой и тонкой трубы ПВХ даст высокую скорость вращения и обеспечит работу ветряка даже при небольшом ветре.
Чертеж лопасти трехлопастного винта ветрогенератора из трубы диаметром 160 мм. Расчетная скорость в этом варианте 5 при ветре 5 м/с
Трехлопастной винт такой формы можно использовать для более мощных агрегатов, примерно 150 Вт на 12 В. Диаметр всего винта в данной модели достигает 1,5 м. Ветроколесо будет вращаться быстро и легко начнет двигаться. Трехстворчатые ветряки наиболее распространены в домашних электростанциях.
Чертеж самодельной лопасти 5-ти лопастного винта ветрогенератора. Изготовлен из трубы ПВХ диаметром 160 мм. Расчетная скорость — 4
Такой пятилопастной винт может производить до 225 оборотов в минуту при расчетной скорости ветра 5 м/с. Для построения лопасти по предложенным чертежам необходимо перенести координаты каждой точки из столбцов «Координаты узора спереди/сзади» на поверхность пластиковой канализационной трубы.
По приведенной ниже таблице можно рассчитать диаметр ветряка с 2-16 лопастями. В этом случае можно подобрать размер с учетом желаемой выходной мощности.
Из таблицы видно, что чем больше крыльев у ветрогенератора, тем меньше должна быть их длина для получения тока той же мощности
Как показывает практика, обслуживать ветрогенератор диаметром более 2 метров достаточно сложно. Если согласно таблице вам нужен ветряк большего размера, рассмотрите возможность увеличения количества лопастей.
С правилами и принципами Вводит статью, в которой шаг за шагом описывается процесс вычислений.
Балансировка ветряных турбин
Балансировка лопастей ветрогенератора поможет сделать его работу максимально эффективной. Для равновесия нужно найти помещение, где нет ветра и сквозняка. Конечно, для ветроколеса диаметром более 2 м найти такое помещение будет сложно.
Лопасти собираются в готовую конструкцию и устанавливаются в рабочее положение. Ось должна располагаться строго горизонтально, по уровню. Плоскость, в которой будет вращаться винт, должна быть выставлена строго вертикально, перпендикулярно оси и уровню земли.
Винт, который не двигается, должен быть повернут на 360 / x градусов, где x = количество лопастей. В идеале сбалансированный ветряк не отклонится ни на 1 градус, а останется неподвижным. Если лопасть проворачивалась под собственным весом, ее нужно немного подкорректировать, уменьшить вес с одной стороны, устранить отклонение от оси.
Процесс повторяется до полной неподвижности винта в любом положении. Важно, чтобы во время балансировки не было ветра. Это может исказить результаты теста.
Также важно следить за тем, чтобы все детали вращались строго в одной плоскости. Для проверки на расстоянии 2 мм с обеих сторон от одной из лопастей устанавливают контрольную пластину. Во время движения ни одна часть винта не должна касаться пластины.
Для работы ветрогенератора с изготовленными лопастями потребуется собрать систему, аккумулирующую полученную энергию, сохраняющую ее и передающую потребителю. Одним из компонентов системы является контроллер. Как это сделать, вы узнаете, прочитав нашу рекомендуемую статью.
Выводы и полезное видео по теме
Соорудить ветряк своими руками из подручных материалов вполне возможно. Если начать с более простых моделей, то первая попытка, скорее всего, будет удачной. С опытом беритесь за более сложные идеи, чтобы получить максимально эффективный и мощный ветрогенератор.
Видео №1. Как сделать ветряк из труб ПВХ:
Видео №2. Ветрогенератор своими руками:
Видео №3.