Чертеж лопасти ветрогенератора. Вертикальный ветрогенератор своими руками: пошаговая инструкция по сборке

Как сделать вертикальный ветрогенератор своими руками. Какие существуют типы вертикальных ветрогенераторов. Из каких основных элементов состоит вертикальный ветряк. Как подготовить детали и собрать конструкцию ветрогенератора. Какие преимущества и недостатки у вертикальных ветряков.

Преимущества вертикальных ветрогенераторов

Вертикальные ветрогенераторы обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с горизонтальными:

• Не требуют ориентации на ветер — работают при любом его направлении
• Начинают вырабатывать энергию уже при слабом ветре от 1,5 м/с
• Практически бесшумны в работе
• Компактны и занимают мало места
• Просты в обслуживании, так как все основные узлы расположены внизу
• Безопасны для птиц и летающих насекомых
• Имеют привлекательный дизайн

Главный недостаток — более низкий КПД по сравнению с горизонтальными ветряками. Однако для небольших домашних установок этот фактор не критичен.

Основные типы вертикальных ветрогенераторов

Существует несколько основных типов вертикальных ветрогенераторов:

1. Ротор Савониуса

Самая простая конструкция в виде двух полуцилиндров. Отличается низким КПД (10-15%), но очень прост в изготовлении своими руками.

2. Ротор Дарье

Имеет 2-3 изогнутые лопасти в форме греческой буквы «омега». КПД до 35%. Сложнее в изготовлении, но эффективнее ротора Савониуса.

3. Ортогональный ротор

Имеет вертикальные прямые лопасти с аэродинамическим профилем. КПД до 40%. Наиболее эффективный тип для самостоятельного изготовления.

4. Геликоидный ротор

Имеет лопасти, закрученные по спирали. Обеспечивает равномерное вращение. Сложен в изготовлении.

Из каких элементов состоит вертикальный ветрогенератор

Основные элементы конструкции вертикального ветрогенератора:

• Мачта — несущая вертикальная конструкция
• Ротор с лопастями — улавливает ветер
• Генератор — преобразует механическую энергию в электрическую
• Контроллер — управляет работой генератора
• Инвертор — преобразует постоянный ток в переменный
• Аккумуляторы — накапливают выработанную энергию

Для самостоятельного изготовления наиболее доступен ротор Савониуса или простой ортогональный ротор на 3-4 лопасти.

Как сделать лопасти для вертикального ветрогенератора

Лопасти — ключевой элемент ветрогенератора. Для их изготовления можно использовать:

• Пластиковые трубы большого диаметра, разрезанные вдоль
• Листовой металл (оцинковка, алюминий)
• Стеклопластик
• Фанеру

Для ротора Савониуса достаточно двух полуцилиндров из пластиковой трубы. Для ортогонального ротора потребуется 3-4 прямые лопасти с аэродинамическим профилем.

Размеры лопастей зависят от расчетной мощности. Для небольшого бытового ветрогенератора оптимальная высота лопастей 1-1,5 м, хорда (ширина) 20-30 см.

Изготовление генератора для вертикального ветряка

Генератор можно изготовить самостоятельно или использовать готовый мотор-генератор подходящей мощности. Для самодельного генератора потребуется:

• Ротор из двух дисков с неодимовыми магнитами
• Статор с обмотками из медного провода
• Подшипники
• Вал

Количество магнитов и обмоток зависит от необходимой мощности. Для небольшого ветряка достаточно 8-12 магнитов на роторе и 9-12 катушек на статоре.

Сборка вертикального ветрогенератора

Последовательность сборки вертикального ветрогенератора:

1. Установка мачты (столба или треноги)
2. Монтаж подшипникового узла наверху мачты
3. Установка вертикального вала
4. Крепление лопастей к валу
5. Монтаж генератора внизу мачты
6. Соединение вала ротора с генератором
7. Подключение контроллера и электрики

Важно обеспечить хорошую балансировку ротора и надежное крепление всех элементов. Для безопасности рекомендуется установка тормоза и системы защиты от ураганного ветра.

Преимущества самодельного вертикального ветрогенератора

Изготовление вертикального ветрогенератора своими руками имеет ряд плюсов:

• Существенная экономия средств по сравнению с покупкой готового устройства
• Возможность изготовить ветряк с нужными характеристиками
• Более глубокое понимание принципов работы ветрогенератора
• Возможность самостоятельного обслуживания и ремонта
• Творческая самореализация

При правильном подходе самодельный вертикальный ветрогенератор может стать надежным источником бесплатной электроэнергии на долгие годы.

Лопасти из ПВХ труб — расчет лопастей ветрогенератора

В мире самодельных горизонтальных винтов ПВХ трубы обрели большую популярность так-как доступны и есть в любом строительном магазине, прочные, и с ними легко работать. Можно сказать что практически все самодельные и не только ветрогенераторы с диаметром винта менее 2 м сделаны именно из ПВХ труб различного диаметра, ну а самый доступный диаметр это конечно 160-я труба, которая отлично подходит для винтов диаметром до 1,8м.

Расчеты самодельных лопастей из канализационных труб, ниже на фото показано как правильно обрабатывать кромки лопастей.

>
>

---

Ниже даны таблицы по которым можно рассчитать винт под свой генератор.

Метод расчета лопастей, фото и таблица взяты с замечательного форума
windpower-russia

Последняя версия таблицы расчетов лопастей из ПВХ трубы.

Скачать — Расчет параметров ветроколеса.

Все рассчитанные лопасти ниже на скриншотах имеют свой идентификатор в виде 3D1500Z5T160

где первая цифра отображает количество лопастей винта,

вторая — диаметр винта в мм,

третья — быстроходность винта ,

четвертая — диаметр трубы в мм,

D — диаметр винта

Z — быстроходность

T — диаметр трубы

Данная подборка винтов сделана для более быстрого поиска и выбора подходящего винта под свой ветрогенератор

Лопасть 2D1000Z7T110. >

Такой винт хорошо подойдет например для маломощных генераторов аксиального типа, которые собираются на маленьких магнитах типа 20*5мм, и их мощность не превышает 50 ватт. Для работы таких генераторов требуются высокие обороты, что как раз обеспечит такой винт.

---

Лопасть 2D1200Z8T110.
>
Немного увеличенный винт, так-же подойдет для маломощных генераторов, которым требуются большие обороты. Минус правда такой быстроходности это небольшой стартовый момент, поэтому генераторы с ощутимым залипанием не подойдут к этому винту, такие как шаговые крупные моторчики и прочее. Для аксиальных ветрогенераторов этот винт хорошо подойдет.

---

Лопасть 3D1200Z5T110.
>
Трех-лопастной винт имеет более низкие обороты, но более высокий стартовый момент страгивания. Этот винт подходит для высокооборотистых генераторов мощностью до 100ватт. К этому винту хорошо подойдут шаговые моторчики, аксиальные генераторы небольшой мощности, низковольтные двигатели малой мощности, авто-генераторы на слабых магнитах или перемотанные слишком толстым проводом, для зарядки с 200-300об/м.

---

Лопасть 3D1200Z5.5T16.
>
Быстроходный винт с увеличенной разгонной зоной для быстрого набора оборотов и момента страгивания. Высокооборотистый винт специально для генераторов, которым для начала зарядки требуются высокие обороты. Хрошо подойдет для маломощных аксиальных генераторов, автогенераторов, и других высокооборотистых генераторов не большой мощности до 100 ватт на 12 вольт и 170ватт на 24 вольт систему.

---

Лопасть 3D1500Z5T160.
>
>
Оптимальный винт для генератора мощностью до 150 ватт на 12 вольт систему и до 300 ватт на 24 вольта. Винт сопровождается графиком зависимости мощности от оборотов и скорости ветра. Я на своем ветрогенераторе испольную именно этот винт, он быстроходный и имеет хороший стартовый момент.

---

Лопасть 3D1500Z6.5T160.
>
Этот винт рассчитан на очень высокую быстроходность, чем предыдущие трех-лопастные винты. Хорошо подходит без мультипликатора к низковольтовым двигателям постоянного тока небольшой мощности, ну и конечно для аксиальных генераторов, которые для начала зарядки требуют больших оборотов.

---

Лопасть 6D1500Z3.5T160.
>
Шести-лопастной винт с уменьшенной разгонной зоной, зато все шесть лопастей помешаются на трубе.

---

Лопасть 3D1700Z4T200.
>
Винт из 200-й трубы, стартовый момент 0,226Нм при скорости ветра 4,4м/с КИЭВ 0,39 на 5м/с.

---

Лопасть 5D1700Z4T160.
>
стартовый момент 0,210Нм при скорости ветра 4,0м/с КИЭВ 0,41 на 5м/с

---

Лопасть 6D1700Z3T160.
>
стартовый момент 0,225Нм при скорости ветра 3,1м/с КИЭВ 0,39 на 5м/с

---

Лопасть 3D1700Z5T200.
>
>

---

Лопасть 3D2000Z5T200.
>

---

Лопасть 3D2300Z5T250.
>

---

Лопасть 3D3000Z5T315.
>

---

Лопасть 3D3200Z5T400.
>

Расчет лопастей ветряка — примеры расчета

Для удобства расчета лопастей из ПВХ труб создана замечательная программа в формате эксель. Данная программа создана специально для расчета лопастей из обычных канализационных труб, которые часто для этого используются в виду доступности и дешевизны. Программа взята с форума windpower-russia.ru, на момент написания статьи это последняя версия программы, так же там есть и предыдущие версии.

Скачать — Расчет лопастей ветрогенератора

В программе есть все данные и характеристики будущего винта. В желтые поля нужно вводить свои данные, такие как диаметр винта, количество лопастей, нужную быстроходность, расчетную скорость ветра и прочее. В итоге в зеленых ячейках таблицы произойдет расчет всех показателей будущего винта, таких как стартовый момент, обороты, мощность в ваттах, крутящий момент, КИЭВ и прочие. Владельцы компьютеров на windows я думаю знакомы с эксель и легко разберутся, а владельцам устройств на андройд можно скачать приложение для работы с эксель из маркета, например Kingsoft Offoce и воспользоваться встроенным офисным пакетом. Ниже скриншот.

>

Сама лопасть рассчитывается вводя данные в желтые ячейки с красными цифрами. Вводятся размеры кончика лопасти фронт и тыл, так же середины, и на радиусе 0,2R. От корня до 0,2R желтые поля, которые можно подогнать вручную под форму получившейся лопасти. Ниже скриншот ввода координат лопасти фронт и тыл.

>

Процесс работы программы таков. Сначала вводите диаметр трубы, вес трубы п/м, диаметр будущего винта, быстроходность и нужную скорость ветра, количество лопастей. А далее ниже изменяете фронт и тыл лопасти смотря на КИЭВ, мощность и обороты. В общем подгоняете винт под свой генератор. В результате ниже у вас появятся готовые координаты для нанесения на трубу. Ниже скриншот где в удобном виде все данные лопасти, его можно увидеть перейдя в таблице на вкладку «геометрия лопасти».

>

Из трубы лопасти вырезаются так, вдоль трубы чертится ровная линия, чтобы не ошибиться можно чертить литию по надписи вдоль трубы. Или трубу поставить вертикально по строительному уровню и им же отчертить вертикальную линию. Далее на этой линии сделать отметки радиуса лопасти, 20-ть точек. А далее уже координаты фронтальной части лопасти и тыльной. Фронт это та часть лопасти, которой она вращается вперед, а тыл задняя часть. Ну а дальше соединить точки и вырезать заготовку из трубы. Вырезать можно полотном по металлу вручную, или лобзиком, а некоторые даже болгаркой умудряются вырезать.

После останется вырезанные заготовки обработать, закруглить края фронтальной части лопасти, и заострить тыльную часть. Это делать нужно обязательно так как программа считает уже с учетом заостренной тыльной кромки лопастей, Заострять можно как болгаркой на шлифовальном круге, так и на наждачном станке. Ниже картинка как обрабатывать кромки лопасти.

>

Подгоняя винт под генератор особое внимание обращайте на быстроходность. Понятно что трехлопастные винты с быстроходностью Z5-6 имеют большие обороты, но пока они не выйдут на эту быстроходность, не раскрутятся, мощность очень маленькая. А если генератор слишком рано дает зарядку, то он не даст винту раскрутится и будет большой недобор мощности. Тут надо максимально соотнести мощность генератора и винта, чтобы их мощности совпадали на всем протяжении оборотов, тогда эффективность всей системы будет максимальной. Тоже касается и много-лопастных винтов, у них обычно выше стартовый момент что хорошо для генераторов с существенным залипанием, будут хорошо стартовать Но обороты небольшие из за быстроходности Z3-4, поэтому рост оборотов не такой большой и требует более тихоходного генератора.

Вертикальный ветрогенератор своими руками — пошаговые инструкции по сборке

Здесь вы узнаете:

Вертикальный ветрогенератор своими руками — это метод преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Альтернативная энергия, получаемая от ветра — экологичный и экономичный способ.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

• Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
• Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
• Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
• Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

• Целесообразность устройства ветряка обосновывается в первую очередь достаточно высоким и стабильным ветряным напором в местности;
• Необходимо располагать достаточно большим участком, полезная площадь которого не будет существенно сокращена из за установки системы;
• Из-за сопровождающего работу ветряка шума желательно, чтобы между жильем соседей и установкой было не менее 200 м;
• Убедительно аргументирует в пользу устройства ветрогенератора неуклонно повышающаяся стоимость электроэнергии;
• Устройство ветрогенератора возможно только в местностях, власти которых не препятствуют, а лучше еще и поощряют использование зеленых видов энергии;
• Если в регионе сооружения мини электростанции, перерабатывающей энергию ветра, случаются частые перебои, установка минимизирует неудобства;
• Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовое изделие средства не окупятся сразу. Экономический эффект может стать ощутимым через 10 — 15 лет;
• Если окупаемость системы — не последний момент, стоит задуматься об сооружении мини электростанции собственными руками.

Преимущества и принцип работы ветряков

Современный вертикальный генератор – один из вариантов альтернативной энергии для дома. Агрегат способен преобразовать порывы ветра в энергетический ресурс. Для корректной работы он не нуждается в дополнительных устройствах, определяющих направление ветра.

Ветряной генератор роторного типа очень легко изготовить своими руками. Конечно, полностью взять на себя обеспечение частного крупногабаритного коттеджа энергией он не сможет, но с освещением хозяйственных построек, садовых дорожек и придомовой территории справится на отлично

Прибор вертикального типа функционирует на низкой высоте. Для его обслуживания не нужны различные приспособления, обеспечивающие безопасное проведение высотных ремонтных и обслуживающих работ.

Минимум движущихся деталей делает ветряную установку более надежной и эксплуатационно устойчивой. Оптимальный профиль лопастей и оригинальной формы ротор обеспечивают агрегату высокий уровень КПД независимо от того, в каком направлении дует ветер в каждый отдельный момент.

Малые бытовые модели состоят из трех и более легких лопастей, моментально улавливают самый слабый порыв и начинают вращаться, как только сила ветра превышает 1,5 м/с. Благодаря этой способности их эффективность часто превышает КПД крупных установок, нуждающихся в более сильном ветре

Генератор работает абсолютно бесшумно, не мешает хозяевам и соседям, не создает вредных выбросов в атмосферу и надежно служит в течение многих лет, аккуратно поставляя энергию в жилые помещения.

Вертикальный генератор ветрового типа работает по принципу магнитной левитации. В процессе вращения турбин образуются импульсная и подъемная силы, а также сила фактического торможения. Первые две заставляют крутиться лопасти агрегата. Это действие активирует ротор и он создает магнитное поле, вырабатывающее электричество.

Ветряк, имеющий вертикальную ось вращения, по эффективности уступает своим горизонтальным аналогам. Зато не предъявляет претензий к территориальному расположению и полноценно работает практически в любом удобном для домовладельцев месте

Прибор функционирует полностью самостоятельно и не требует вмешательства хозяев в процесс.

Ветрогенератор с вертикальной осью вращения

В ветряных генераторах данного вида вращающаяся ось генератора расположена вертикально по отношению к поверхности земли.

За годы использования устройств данного вида появились разнообразные конструкции которые объединены в группы, это:

С ротором Дарье — агрегаты оснащаются двумя или тремя лопастями, изогнутыми в форме овала.

К положительным особенностям данной конструкции можно отнести:

• Самостоятельную ориентацию по отношению к воздушным потокам;
• Удобное обслуживание установки.
• Простота схемы агрегата.

К отрицательным относятся:

• Нет возможности в самостоятельной раскрутке лопастей;
• Значительная нагрузка на элементы конструкции;
• Лопасти должны быть идентичны и соответствовать заданному профилю;
• Повышенный уровень шума в процессе работы.
• С ротором Савониуса – агрегаты оснащены лопастями в виде цилиндрических поверхностей.

Достоинствами данной группы являются:

• Для запуска в работу требуются незначительные потоки ветра;
• Способность быстрого набора крутящего момента;
• Надёжность конструкции;
• Низкая стоимость.

К недостаткам можно отнести:

• Низкий КПД устройств этой группы.

Устройства с ротором Савониуса применяют при монтаже комбинированных ветровых генераторов, их используют для разгона агрегатов с ротором Дарье.

С вертикально-осевой конструкций ротора — у агрегатов этой группы лопасти напоминают форму крыла самолета и расположены вертикально, ось ротора расположена параллельна валу.

По внешнему виду агрегаты данной группы похожи на устройства с ротором Дарье.

К положительным качествам устройств относятся:

1. Простота в изготовлении;
2. Способность быстрого набора скорости вращения;
3. Низкий уровень шума.
4. Надежность в работе.
5. С геликоидным ротором – агрегаты этой группы являются более развитым вариантом устройств с вертикально-осевым ротором. Лопасти имеют форму геликоидной кривой.

Положительные качества:

1. Более низкие нагрузки на элементы конструкции;
2. Быстрый набор скорости вращения.

Недостатки:

• Повышенный уровень шума;
• Высокая стоимость.
• Многолопастный ротор – в основу агрегатов этого типа положена вертикально-осевая конструкция с устройством дополнительного внешнего кольца неподвижных лопастей.

Достоинства агрегатов данной группы:

• Более высокий КПД установок;
• Чувствительность к потокам ветра.

Недостатки:

• Высокая стоимость;
• Повышенный уровень шума.

ВС

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».

Дарье

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.

Ортогонал

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.

Геликоид

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

Как изготовить ветрогенератор с вертикальной осью вращения своими руками

Составные элементы:

• Осевая мачта — это несущая конструкция в форме пирамиды, треноги или шеста высотой около пяти метров. На ней закрепляют лопасти и генератор.
• Лопасти улавливают потоки ветра.
• Статор вмещает в себя фазы из катушек.
• Ротор — это подвижная часть ветряка.
• Контроллер включает замедление ветрогенератора, когда тот развивает мощность, выше его базовых метрик.
• Инвертор дает переменный ток.
• Аккумулятор накапливает сгенерированную энергию.

Подготовка элементов

Чтобы сделать лопасти для вертикального ветрогенератора, понадобится качественный пластик и/или жесть. Например, лопастную конструкцию можно сделать из пластиковых труб, Тогда к каждой стороне трубы крепятся полукруглые жестяные фрагменты. Высота и радиус вращения должны достигать 70 см. Или же можно изготовить лопастную конструкцию из запчастей.

Для ротора нужны 2 ферритовых диска диаметром 32 см, 6 неодимовых магнитов и клей. Роторная система состоит из двух дисков. Схема каждого диска следующая: нужно так расположить магниты, чтобы их полярность чередовалась, угол между ними составлял 60 градусов, а диаметр размещения равнялся 16,5 см. После правильного размещения магниты заливаются клеем.

Для статора нужно сделать девять катушек с 60 витками медной проволоки диаметром 0,1 см. Чтобы сделать три фазы, катушки необходимо спаять между собой в следующем порядке:

1. Для первой фазы начало 1-ой катушки соединяем с концом 4-ой, а начало 4-ой с концом 7-ой;
2. Для второй фазы делаем то же самое, но начинаем со 2-ой катушки;
3. Для изготовления третьей фазы начинаем с 3-ей катушки.

Форму для катушек делают из фанеры и выкладывают стекловолокном. После размещения фаз их нужно залить клеем и оставить сохнуть на несколько дней.

Монтаж конструкции

Когда с изготовлением составных элементов покончено, можно приступать к их соединению между собой. Сначала нужно соединить ротор и статор:

• В верхнем диске ротора сделайте отверстия для четырех шпилек.
• В статоре сделайте отверстия для крепления к подставке.
• Положите нижний диск ротора на подставку магнитами вверх.
• На нижнем роторе разместите статор и уприте шпильки в алюминиевую пластину.
• Накройте конструкцию вторым роторным диском (магниты расположены внизу).
• При помощи вращения шпилек добейтесь равномерного сближения верхнего и нижнего роторных дисков, после этого шпильки и пластину аккуратно убирают.
• Зафиксируйте генератор гайками.

Готовый генератор прикрутите к осевой мачте. После этого к генератору можно прикреплять лопастную конструкцию. Теперь ваш ветряк готов к установке! Для установки ветряка подготовьте армированный фундамент и зафиксируйте конструкцию растяжкой.

В последнюю очередь подключается электросеть в следующем порядке: энергия от генератора попадает на контроллер, затем собирается на аккумуляторе, а потом преобразуется в переменный ток при помощи инвертора.

Ветрогенераторы своими руками на 220 в

Для того, чтобы собрать ветроуловитель нам понадобятся: генератор на 12 вольт, аккумуляторные батареи, преобразователь с 12 v на 220 в, вольтметр, медные провода, крепежи (хомуты, болты, гайки).

Чтобы ветрогенератор получился практичным и качественным, перед его изготовлением лучше дополнительно ознакомиться с подробной инструкцией

Изготовление любого ветряка предполагает наличие таких этапов как:

1. Изготовление лопастей. Лопасти вертикального ветрогенератора можно сделать из бочки. Нарезать детали можно при помощи болгарки. Винт для небольшого ветряка можно изготовить из трубы ПВХ с сечением в 160 мм.
2. Изготовление мачты. Мачта должна быть высотой не менее 6 метров. При этом, для того, чтобы крутящее усилие не сорвало мачту, ее необходимо закрепить ее на 4 растяжки. Каждую растяжку, при этом, нужно намотать на бревно, которое следует закопать глубоко в землю.
3. Установка неодимовых магнитов. Магниты наклеиваются на диск ротора. Лучше выбирать прямоугольные магниты, магнитные поля в которых сосредотачиваются по всей поверхности.
4. Намотка катушек генератора. Намотка выполняется медной нитью с диаметром не менее двух мм. При этом, мотков должно быть не более 1200.
5. Фиксация лопастей к трубе при помощи гаек.

При наличии мощных аккумуляторных батарей и инвертора, полученное устройство сможет выработать такое количество электричества, которого будет достаточно для использования бытовой техники (например, холодильника и телевизора). Отлично подойдет такой генератор для поддержания работы систем освещения, отопления и вентиляции небольшого дачного домика, теплицы.

Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты в России появились относительно недавно, то и аксиальные ветрогенераторы с безжелезными статорами стали делать не так давно.

Появление магнитов вызвало ажиотажный спрос, но постепенно рынок насытился, и стоимость этого товара стала снижаться. Он стал доступен для умельцев, которые тут же приспособили его для своих разнообразных нужд.

Аксиальная ВЭУ на неодимовых магнитах с горизонтальной осью вращения – более сложная конструкция, требующая не только умения, но и определенных знаний

Если у вас имеется ступица от старого авто с тормозными дисками, то её и возьмем в качестве основы будущего аксиального генератора.

Предполагается, что эта деталь не новая, а уже эксплуатировавшаяся. В этом случае её необходимо разобрать, проверить и смазать подшипники, тщательно вычистить прочь осадочные наслоения и всю ржавчину. Готовый генератор не забудьте покрасить.

Ступица с тормозными дисками, как правило, достаётся умельцам в качестве одного из узлов старого автомобиля, отправившегося в утиль, поэтому нуждается в тщательной чистке

Распределение и закрепление магнитов

Неодимовые магниты должны быть наклеены на диски ротора. Для нашей работы возьмем 20 магнитов 25х8мм.

Конечно, можно использовать и другое количество полюсов, но при этом необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно совпадать, но, если речь идёт о трехфазной модели, то соотношение полюсов к катушкам должно составлять 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не ошибиться. Если вы не уверены, что расположите элементы правильно, сделайте шаблон-подсказку или нанесите сектора прямо на сам диск.

Если у вас есть выбор, купите лучше не круглые, а прямоугольные магниты. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, а в круглых – в центре.

У противостоящих магнитов должны быть разные полюса. Вы ничего не перепутаете, если с помощью маркера пометите их знаками минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и поднесите их друг к другу.

Если поверхности притягиваются, поставьте на них плюс, если отталкиваются, то пометьте их минусами. При размещении магнитов на дисках чередуйте полюса.

Магниты установлены с соблюдением правила чередования полисов, по наружному и внутреннему периметрам расположены бортики из пластилина: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Для надежности закрепления магнита нужно применять качественный и максимально сильный клей.

Чтобы усилить надежность фиксации, можно воспользоваться эпоксидной смолой. Её следует развести так, как это указано в инструкции, и залить ею диск. Смола должна покрыть диск целиком, но не стекать с него. Предотвратить вероятность стекания можно, если обмотать диск скотчем или сделать по его периметру временные пластилиновые ограждения из полимерной полосы.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнивать однофазный и трехфазный статоры, то последний окажется лучше. Однофазный генератор при нагрузке вибрирует. Причиной вибрации становится разница в амплитуде тока, возникающая из-за непостоянной его отдачи за момент времени.

Такого недостатка у трехфазной модели нет. Она отличается постоянной мощностью из-за компенсирующих друг друга фаз: когда в одной происходит нарастание тока, в другой он падает.

По итогам тестирования отдача трехфазной модели почти на 50% больше, чем аналогичный показатель однофазной. Ещё одним достоинством этой модели является то, что в отсутствии лишней вибрации повышается акустический комфорт при функционировании устройства под нагрузкой.

То есть, трехфазный генератор практически не гудит в процессе его эксплуатации. Когда вибрация снижается, срок службы устройства логично повышается.

В борьбе между трехфазными и однофазными устройствами неизменно побеждает трехфазное, потому что оно не так сильно гудит в процессе работы и служит дольше однофазного

Правила наматывания катушки

Если спросить специалиста, то он скажет, что перед тем, как наматывать катушки, нужно выполнить тщательный расчет. Практик в этом вопросе положится на свою интуицию.

Мы выбрали не слишком скоростной вариант генератор. У нас процедура зарядки двенадцативольтового аккумулятора должна начаться при 100-150 оборотах за минуту. Такие исходные данные требуют, чтобы общее количество витков всех катушек составило 1000-1200 штук. Эту цифру нам осталось поделить между всеми катушками и определить, сколько же витков будет на каждой.

Ветряк на низких оборотах может быть мощнее, если увеличится количество полюсов. Частота колебаний тока в катушках при этом увеличится. Если для намотки катушек применять провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а сила тока увеличится. Не упустите из виду тот факт, что большее напряжение может «съедать» ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс намотки можно облегчить и сделать эффективнее, если использовать для этой цели специальный станочек.

Совсем необязательно такой рутинный процесс как наматывание катушек делать вручную. Немного смекалки и отличный станочек, который легко справляется с намоткой, уже есть

На рабочие характеристики самодельных генераторов большое влияние оказывают толщина и количество магнитов, которые расположены на дисках. Совокупную итоговую мощность можно рассчитать, если намотать одну катушку, а затем прокрутить её в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения на конкретных оборотах без нагрузки.

Приведем пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 оборотах в минуту выходит 30 вольт. Если отнять от этого результата 12 вольт напряжения аккумулятора, получится 18 вольт. Делим этот результат на 3 Ом и получаем 6 ампер. Объём в 6 ампер и отправится на аккумулятор. Конечно, в расчете мы не учли потери в проводах и на диодном мосту: фактический результат окажется меньше расчетного.

Обычно катушки делают круглыми. Но, если их немного вытянуть, то получится больше меди в секторе и витки окажутся прямее. Если сравнивать размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, то они должны соответствовать друг другу или размер магнита может быть немного меньше.

Толщина статора, который мы делаем, должна правильно соотноситься с толщиной магнитов. Если статор сделать больше за счет увеличения количества витков в катушках, междисковое пространство возрастет, а магнитопоток уменьшится. Результат же может оказаться таким: образуется такое же напряжение, но, из-за увеличившегося сопротивления катушек, мы получим меньший ток.

Для изготовления формы для статора применяют фанеру. Впрочем, сектора для катушек можно разметить на бумаге, используя в качестве бордюров пластилин.

Если поверх катушек на дно формы поместить стеклоткань, прочность изделия повысится. Перед нанесением эпоксидной смолы нужно форму смазать вазелином или воском, тогда смола не прилипнет к форме. Некоторые используют вместо смазки скотч или пленку.

Между собой катушки закрепляются неподвижно. При этом концы фаз выводятся наружу. Шесть выведенных наружу проводов следует соединить звездой или треугольником. Вращая собранный генератор рукой, производят его тестирование. Если напряжение будет 40 V, то сила тока составит примерно 10 ампер.

Окончательная сборка устройства

Длина готовой мачты должна составлять примерно 6-12 метров. При таких параметрах её основание должно быть забетонированным. Сам ветряк будет закреплен на верхней части мачты.

Чтобы до него можно было добраться в случае поломки, нужно предусмотреть в основании мачты специальное крепление, которое позволит поднимать и опускать трубу, используя при этом ручную лебедку.

Высоко вздымается мачта с прикрепленным к ней ветрогенератором, но предусмотрительный мастер сделал специальное устройство, которое позволяет при необходимости опустить конструкцию на землю

Чтобы изготовить винт, можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. Она будет использоваться для вырезания из её поверхности двухметрового винта, состоящего из шести лопастей. Форму лопастей лучше разработать самостоятельно опытным путем. Цель – усилить крутящий момент при низких оборотах.

Винт-пропеллер следует беречь от слишком сильного ветра. Для решения этой задачи используют складной хвост. Выработанная энергия накапливается в аккумуляторах.

Вниманию наших читателей мы предоставили два варианта ветрогенераторов, сделанных своими руками на 220 в, которые пользуются повышенным вниманием не только владельцев загородной недвижимости, но и простых дачников.

Обе модели ВЭУ эффективны по-своему. Особенно хорошие результаты эти устройства способны продемонстрировать в степной местности с частыми и сильными ветрами. Они достаточно эффективны, чтобы использоваться в организации альтернативного отопления дома и в поставке электроэнергии. И их не так уж сложно соорудить своими руками.

Место установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора — достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.
Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Результат работы ветряка: расчет эффективности

Тестовые испытания ветрогенератора при разной скорости ветра показали следующие результаты:

• при скорости ветра 5 м/с получаем 60 об/мин — 7 В и 2,3 А = 16 Вт;
• при скорости ветра 10,6 м/с получаем около 120 об/мин — 13 В и 3,4 А = 44 Вт;
• при скорости 15,3 м/с примерно 180 об/мин — 15 В и 5,1 А = 76,5 Вт;
• при скорости ветра 18 м/с получаем 240 об/мин — 18 В и 9 А = 162 Вт.

В основном ветряк выдает 16–45 Вт, так как ветер более 15 м/с бывает редко. Однако, если поставить скоростной винт, тогда можно получить более высокие результаты.

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.

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.

Ветрогенератор своими руками — расчеты, чертежи, изготовление

Человек использует ветер уже несколько тысяч лет. Скорей всего, это началось с изобретения паруса. Несколько позже ветер стали использовать для привода ветряных мельниц, а с прошлого века — для выработки электричества. Получение энергии от ветросиловых установок является чрезвычайно заманчивой, но и весьма сложной технической задачей. В настоящее время имеется несколько вариантов технических конструкций ветрогенератора своими руками, хорошо зарекомендовавших себя на практике.
Ветер — поток воздушных масс над земной поверхностью. Он возникает из-за неравномерного нагрева этой поверхности солнечными лучами. Воздух из областей повышенного давления перемещается в направлении областей низкого давления. На скорость ветра влияют характер земной поверхности, протяжённость воздушного потока над этой поверхностью и различные природные и искусственные препятствия, такие как холмы, высокие деревья, здания. Среднегодовая скорость ветра для конкретной местности характеризует энергетический ветровой потенциал района. Эту скорость определяет среднеарифметическое значение скоростей за периоды, например, за месяц, сезон и год. Россия располагает значительными ветровыми ресурсами. Особенно они велики по всему морскому побережью и на территории юга нашей страны (рис. 1). Регионы со среднегодовой скоростью ветра 3,5-6 м/с и выше считаются вполне перспективными для строительства ветроэлектрических установок (ВЭУ).
Если выяснится, что в месте предполагаемой установки ветрогенератора нет достаточно сильных ветров, то и не будет никакого смысла в её сооружении.

Второй вопрос — насколько мощным сделать ветрогенератор. Очевидно, что все энергетические проблемы исключительно с его помощью решить не удастся. Скорость ветра изменчива не только в зависимости от сезона, но и от времени суток, поэтому энергию необходимо запасать и бережно её расходовать. А лучше всего использовать различные источники совместно, например, ветряк и солнечные батареи (рис. 2).

Правда, многие самодельщики готовы собирать ветровую установку своими руками даже только для того, чтобы заряжать аккумуляторы своего карманного гаджета. Это будет просто хобби. Но вот если вообще нет электроэнергии и перспективы её туда провести совершенно нереальны, то постройка ветрогенератора своими руками окажется полезной.

Расчет установки ветрогенератора

Простейшие расчёты помогут определить реальные возможности установки. Существует показатель, который позволит оценить, какую часть энергии воздушного потока можно использовать с помощью ветроколеса. Его называют коэффициентом использования энергии ветра (Е). Коэффициент использования энергии ветра Е зависит от типа ветродвигателя, качества его изготовления и других параметров. Лучшие быстроходные ветродвигатели с обтекаемыми аэродинамическими лопастями имеют значение Е = 0,43-0,47. Это означает, что ветроколесо такой ВЭУ может полезно использовать 43-47% энергии воздушного потока.

Максимальное теоретически вычисленное значение Е = 0,593, но на практике получить его невозможно.

Мощность ветроколеса на валу без учёта потерь в передачах и подшипниках можно подсчитать по формуле:

р — массовая плотность воздуха, равная при нормальных условиях 0,125 кг*с2/м4,
V — скорость ветра (м/с),
Р — ометаемая ветроколесом поверхность (м2),
Е — коэффициент использования энергии ветра.

Рассчитать площадь, ометаемую воздушным колесом, можно по формуле:

Для нормальных условий (температура — 15°С и давление — 760 мм рт.ст.) мощность можно рассчитать по упрощённым формулам в лошадиных силах и в киловаттах:

D — диаметр ветроколеса (м).

Сделать ветряк малого диаметра, стабильно работающий при малых ветрах, — сложная задача. Воздушный винт получает 75% энергии с кольцевой области ометания от 0,5 до 1,0 радиуса. В связи с этим наименьший диаметр пропеллера, выгодного с точки зрения использования ветра со скоростью 4 м/с, должен быть не менее 4,5 м. Для малых ветров предпочтительнее оказываются тихоходные многолопастные винты.

Для ветроэлектростанции применяют генераторы переменного или постоянного тока. В самодельных ВЭУ очень часто используют генератор от современного автомобиля. Несмотря на то что они вырабатывают переменный ток, любой из них не очень подходит для этой цели, так как требует высоких оборотов и подмагничивания обмотки возбуждения. А генераторы постоянного тока вообще плохо работают при медленном вращении и даже на номинальных оборотах имеют небольшую мощность (100-200 Вт).

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя

Гораздо лучшие результаты можно получить с помощью переделанного асинхронного электродвигателя, снабдив его ротор постоянными магнитами. Эти двигатели не имеют никакой обмотки в роторе, а только металлические пластины. Если к ротору прикрепить постоянные магниты, то получится трёхфазный генератор удивительно прочной и долговечной конструкции, способный отдавать токи в десятки ампер при низких скоростях вращения.

Однако при высоких оборотах из-за большого тока начинают греться обмотки статора. В таком случае провод этих обмоток лучше заменить на другой — с большим сечением.

В трёхфазном генераторе переменного тока имеются 3 обмотки, соединить которые можно по схеме «треугольник» или «звезда». Треугольное соединение позволяет получить большой ток при меньшем напряжении, чем у соединения в звезду. Звезда наоборот даёт большее напряжение при меньшем токе. Трёхфазные генераторы намного эффективнее однофазных и генераторов постоянного тока. Это доказал ещё Никола Тесла.

Любой ветроагрегат требует защиты от шквальных порывов ветра. Вместо сложной системы поворота лопастей всё чаще используют механизм разворота всего колеса под углом к воздушному потоку.

Преобразование переменного тока в постоянный (который необходим для зарядки аккумуляторов) легко произвести с помощью полупроводниковых диодов, включённых по мостовой схеме (см. рис. 3). Если же вам потребуется напряжение стандартной электросети 220 В частотой 50 Гц, то в качестве инвертора используйте обычный компьютерный блок бесперебойного питания. Новый блок стоит дорого, но поскольку нам потребуется лишь повышающий инвертор, то можно использовать и списанный. Достаточно к нему вместо внутреннего подсоединить аккумулятор ветряка. Мощности UPS 1000 или UPS 5000 будет более, чем достаточно.

Расчет лопастей ветрогенератора

Крепление лопастей к втулке позволяет перемещением их балансировать ветровое колесо в сборе.

Примером простейшей, но вполне работоспособной ВЭУ может служить конструкция французского умельца (фото 1). Его шестилопастное ветряное колесо, лопасти которого хомутами прикреплены к металлическим пруткам (фото 2), соединённым электросваркой с общей втулкой (рис. 4), насаживается на ось электрогенератора.

Рис. 4. Втулка ветрового колеса.

Аэродинамический руль устанавливает колесо строго к ветровому потоку.

Для автоматической ориентации лопастей на ветер служит аэродинамический руль, прикреплённый к поворотной трубе силового узла установки (фото 3). Подшипники поворотного устройства обеспечивают поворот ветроколеса с генератором на опорной мачте при изменении направления ветра.

Лопасти и аэродинамический руль выпилены из фанеры толщиной 10 мм. Консоль кронштейна крепления пера руля при порывистом ветре испытывает большие нагрузки, и потому её изготовили из заготовки толщиной в 15 мм. Готовые лопасти и руль мы видим на фото 4. Выкройки этих деталей представлены на рис. 5-8. Хотя лопасти и имеют плоский профиль, но их кромки должны быть обработаны в соответствии с рисунками.

Фото 6.Доработка ротора асинхронного электромотора позволяет получить эффективный генератор переменного тока для ветроустановки.
Фото 7. Переделать ротор можно двумя способами. Первый — это наклеить магниты на механически обработанный ротор двигателя. И второй способ — из стальной ленты по деревянной оправке сделать новый ротор, на который так же наклеить магниты.

Фото 8Катушки полюсов статора лучше сразу перемотать проводом большего сечения.

Ветровое колесо имеет 6 лопастей. Однако всего их было изготовлено 9. Три коротких лопасти необходимы для замены трёх полноразмерных лопастей на время сезона сильных ветров (фото 5). Балансировку ветрового колеса можно произвести перемещением лопастей по пруткам от втулки или ближе к ней.

Пожалуй, самой трудоёмкой будет переделка асинхронного электродвигателя в трёхфазный генератор. Двигатель мощностью 150 Вт и выше, рассчитанный на работу от сети 220 В при частоте 50-60 Гц, после переделки сможет в качестве генератора ветроустановки отдавать в нагрузку ток до десятка ампер при напряжении не ниже 12 В.

Главной переделке в будущем генераторе подвергается ротор. После разборки электромотора тело ротора протачивают и фрезеровкой пазов разделяют на несколько сегментов. В нашем случае их шесть. На каждом сегменте размещены постоянные магниты (см. рис. 9). Их прикрепляют по 6 шт. на каждый полюс ротора (всего их 36) прочным эпоксидным клеем (фото 6). Количество полюсов магнитов на роторе не должно быть кратным количеству катушек на статоре. Это исключит трудный пуск ветроколеса из-за «залипання» магнитов ротора на статорных полюсах.

Есть и второй способ переделки ротора — это сделать из стальной полосы нужного диаметра цилиндр (по деревянной оправке) и на него наклеить магниты (фото 7).

Собирать обмотки полюсов статора при работе генератора на зарядку аккумулятора лучше в треугольник, а при прямой нагрузке большим током — в звезду. Катушки статора в любом случае лучше перемотать проводом большего сечения (фото 8). Это уменьшит потери на нагрев.

Ветроэлектрические установки, работающие параллельно с другими установками, использующими возобновляемые источники энергии (солнечные батареи, гидрогенераторы, тепловые насосы и пр.), вполне могут обеспечить энергоснабжение жилого дома или небольшого хозяйства. При наличии резерва в виде электроагрегата с бензодвигателем временное снижение альтернативной энергии может быть компенсировано в любой момент. Подобные системы приносят большую экономию энергии, получаемой от традиционных источников.

Борис ГЕОРГИЕВ, Москва

Как сделать небольшой ветрогенератор своими руками

Итак, мы собираемся сделать небольшой ветрогенератор. Его можно изготовить в домашних условиях. 90% деталей выполнены из пластиковых труб и фитинга, поэтому его с легкостью можно разбирать для транспортировки и снова собирать. Давайте начнем.

Изготовление лопастей

Для этого вам понадобится пластиковая труба диаметром 8 см и длиной 25 см.
Разрежьте ее вдоль на три равные части. Каждую часть разрезаем вдоль под углом и из полученных деталей вырезаем лопасть, как на рисунке.
Для основы винта берем любую круглую пластину, диаметр которой 6 см.
Делаем в ней три равноудаленных отверстия и с помощью небольших болтов и гаек крепим лопасти к пластине.

Изготовление основы

На основе и мачте ветрогенератора устанавливается винт, генератор, хвост и поворотный механизм. Основу сделать очень просто. Для этого понадобится несколько коротких отрезков пластиковой трубы и некоторые элементы фитинга.
4 отвода и 3 тройника соединяем, как на рисунке.

Делаем хвост

Для нормальной работы ветрогенератора нужен хвост. Каково его назначение? Хвост нужен для автоматического поворота оси винта при изменении направления ветра.
Для его изготовления нужно вырезать пластину из оцинкованной стали, сделать прорезь в пластиковой трубе, вставить в нее пластину и закрепить все болтом.

Корпус с генератором

Для изготовления корпуса с генератором понадобятся:

• электропровод,
  
• корпус пластиковой ручки ,
  
• пластиковый тройник,
  
• два подшипника,
  
• мотор (генератор) постоянного тока на 3 В.

Вставьте генератор в тройник.
Закрепите подшипники на общей оси.
В качестве оси можно использовать отрезок корпуса ручки.
Один подшипник должен крепиться к тройнику.

Мини ветрогенератор готов

Поставьте ветрогенератор напротив вентилятора.
Подсоедините щупы к проводам на выходе. Да, прибор покажет, что вырабатывается электрический ток. С эффективным генератором можно зарядить 3-вольтовую батарею. Кроме этого, подобным образом можно сделать ветрогенератор побольше, которым можно будет заряжать мобильный телефон.

Смотрите видео работы ветрогенератора

Конструкция лопастей ветряной турбины, плоские или изогнутые лопасти

Конструкция лопастей ветряной турбины, плоские или изогнутые лопасти Статья Учебники по альтернативной энергии 16.01.2013 08.02.2020 Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Если лопасти ветряных турбин должны быть плоскими, изогнутыми или изогнутыми

Ветер является бесплатным источником энергии, пока правительства не введут на него налог, но ветер также является очень непредсказуемым и ненадежным источником энергии, поскольку он постоянно меняется как по силе, так и по направлению.Для выработки полезного количества энергии ветряные турбины обычно должны быть большими и высокими, но для эффективной работы они также должны быть хорошо спроектированы и спроектированы, что также делает их дорогими.

Большинство ветряных турбин, предназначенных для производства электроэнергии, состояло из двух или трех лопастных винтов, вращающихся вокруг горизонтальной оси. Очевидно, что эти пропеллероподобные конструкции лопастей ветряных турбин преобразуют энергию ветра в полезную мощность на валу, называемую крутящим моментом. Это достигается путем извлечения энергии из ветра путем его замедления или замедления ветра, когда он проходит над лопастями.Силы, замедляющие ветер, равны и противоположны подъемным силам осевого типа, которые вращают лопасти.

Типовая конструкция лопастей ветряных турбин

Так же, как крыло самолета, лопасти ветряных турбин создают подъемную силу благодаря своей изогнутой форме. Сторона с наибольшим изгибом создает низкое давление воздуха, в то время как воздух под высоким давлением толкает другую сторону крыла в форме лопасти. Конечный результат — подъемная сила, перпендикулярная направлению потока воздуха над лопаткой турбины.Хитрость здесь в том, чтобы спроектировать лопасть ротора таким образом, чтобы создать нужную величину подъема и тяги лопасти ротора, обеспечивающую оптимальное торможение воздуха и, следовательно, лучшую эффективность лопасти.

Если лопасти гребного винта турбины вращаются слишком медленно, это позволяет беспрепятственно проходить слишком большому количеству ветра и, таким образом, не извлекает столько энергии, сколько потенциально могло бы. С другой стороны, если лопасть гребного винта вращается слишком быстро, она будет казаться ветру как большой плоский вращающийся диск, который создает большое сопротивление.

Тогда оптимальное соотношение конечной скорости, TSR, которое определяется как отношение скорости кончика ротора к скорости ветра, зависит от профиля формы лопасти ротора, количества лопастей турбины и самой конструкции лопасти воздушного винта ветряной турбины. . Итак, какая форма и конструкция лопастей лучше всего подходят для лопастей ветряных турбин.

Как правило, лопасти ветряных турбин имеют такую ​​форму, чтобы вырабатывать максимальную мощность ветра при минимальных затратах на строительство. Но производители лопастей ветряных турбин всегда стремятся разработать более эффективную конструкцию лопастей.Постоянное совершенствование конструкции ветряных лопастей привело к появлению новых конструкций ветряных турбин, которые стали более компактными, более тихими и способны генерировать больше энергии при меньшем количестве ветра. Считается, что, слегка изогнув лопасти турбины, они могут улавливать на 5-10 процентов больше энергии ветра и работать более эффективно в районах с обычно более низкой скоростью ветра.

Конструкция лопастей ветряной турбины

Итак, какой тип лопастей будет производить наибольшее количество энергии для ветряной турбины? — Плоские лопасти являются самой старой конструкцией лопастей и использовались в течение тысячелетий на ветряных мельницах, но эта плоская широкая форма становится все менее распространенной, чем другие типы лопастей.Плоские лопасти толкаются против ветра, а ветер толкает лопасти.

В результате получается очень медленное вращение, потому что лопасти, которые вращаются в обратном направлении на ходу вверх после выработки энергии, противостоят выходной мощности. Это связано с тем, что лопасти действуют как огромные лопасти, движущиеся в неправильном направлении, отталкиваясь от ветра, давая им название лопастей ротора, основанных на тормозах.

Тем не менее, плоские лопасти предлагают значительные преимущества для домашних мастеров по сравнению с другими конструкциями ветряных лопастей.Плоские лопасти ротора легко и дешево вырезать из листов фанеры или металла, чтобы лопасти имели одинаковую форму и размер. Их также легче всего понять, они требуют меньше навыков проектирования и строительства, но их эффективность и простота выработки электроэнергии очень низки.

Изогнутые лопасти очень похожи на длинное крыло самолета (также известное как крыло), которое имеет изогнутую поверхность сверху. Изогнутое лезвие имеет воздух, обтекающий его, причем воздух движется по изогнутой вершине лезвия быстрее, чем под плоской стороной лезвия, что создает зону более низкого давления наверху и, следовательно, в результате подвергается воздействию аэродинамические подъемные силы, создающие движение.

Эти подъемные силы всегда перпендикулярны верхней поверхности изогнутой лопасти, что заставляет лопасть вращаться вокруг центральной ступицы. Чем быстрее дует ветер, тем больше подъемная сила создается на лопасти, следовательно, тем быстрее вращается. Преимущество изогнутой лопасти ротора по сравнению с плоской лопастью заключается в том, что подъемные силы позволяют концам лопастей ветряной турбины двигаться быстрее, чем движется ветер, создавая большую мощность и более высокий КПД. В результате сейчас все более распространенными становятся лопасти ветряных турбин на подъемной основе.Кроме того, самодельные лопасти ветряных турбин из ПВХ можно вырезать из дренажных труб стандартного размера, имеющих уже встроенную изогнутую форму, что придает им наилучшую форму лопастей.

Изогнутые лопасти, поток воздуха и производительность

Но изогнутые лезвия также страдают от сопротивления по всей длине, которое пытается остановить движение лезвия. Сопротивление — это, по сути, трение воздуха о поверхность лезвия. Тяга перпендикулярна Лифту и идет в том же направлении, что и воздушный поток вдоль поверхности лопасти.Но мы можем уменьшить эту силу сопротивления, изгибая или скручивая лопасть, а также сужая ее по длине, создавая наиболее эффективную конструкцию лопастей ветряной турбины.

Угол между направлением встречного ветра и углом наклона лопасти по отношению к встречному ветру называется «углом атаки». По мере того, как этот угол атаки становится больше, создается большая подъемная сила, но, когда угол становится еще больше, больше, чем примерно 20 ^o , лезвие начнет уменьшать подъемную силу. Таким образом, существует идеальный угол наклона лопасти ротора, который обеспечивает наилучшее вращение, и современные лопасти ротора ветряных турбин на самом деле спроектированы с поворотом по длине от крутого шага у основания до очень малого шага на конце.

Поскольку скорость на кончике вращающегося лопасти выше, чем у его основания или центра, современные лопасти винта скручены по своей длине на 10-20 ^o от основания до кончика, так что угол атаки уменьшается от места, где воздух движется относительно медленно рядом с их корнем, к тому месту, где он движется намного быстрее у кончика. Этот поворот лезвия увеличивает угол атаки по всей длине, обеспечивая лучший подъем и вращение.

В заключение, длина лопастей ротора ветряных турбин определяет, сколько энергии ветра может быть захвачено при их вращении вокруг центральной ступицы, а аэродинамические характеристики лопастей ветряных турбин сильно различаются между плоскими и изогнутыми лопастями.Плоские лопасти дешевы и просты в изготовлении, но имеют высокое сопротивление, что делает их медленными и неэффективными.

Для повышения эффективности лопастей ветряной турбины лопасти ротора должны иметь аэродинамический профиль для создания подъемной силы и вращения турбины, но изогнутые лопасти аэродинамического типа труднее изготовить, но они обеспечивают лучшую производительность и более высокие скорости вращения, что делает их идеальными для выработки электроэнергии. .

Но чтобы получить лучшую конструкцию лопастей ветряных турбин, мы можем еще больше улучшить аэродинамику и эффективность, используя скрученные конические лопасти винтового типа.Вращение лезвия изменяет угол ветра вдоль лезвия с комбинированным эффектом скручивания и сужения лезвия по его длине, что улучшает угол атаки, увеличивая скорость, эффективность и уменьшая сопротивление. Кроме того, конические лезвия прочнее и легче прямых лезвий, так как напряжение изгиба уменьшается.

Конструкция лопастей ветряной турбины имеет решающее значение для того, чтобы ветряная турбина работала в соответствии с ожиданиями. Инновации и новые технологии, используемые для конструирования лопастей ветряных турбин, на этом не остановились, поскольку ежедневно рассматриваются новые формулы и конструкции, улучшающие их характеристики, эффективность и выходную мощность.

Чтобы узнать больше о лопастях ветряных турбин и о том, как они работают как часть ветроэнергетической системы, нажмите здесь, чтобы заказать книгу «Энергия ветра для чайников» на Amazon сегодня и узнать больше о ветряных турбинах, ветровой энергии и ветряных генераторах для генерируя свою собственную бесплатную энергию.

% PDF-1.5 % 1 0 obj > endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > endobj 6 0 obj > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC] >>>> endobj 7 0 объект > endobj 8 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 600 600 270 328 339769 541 823 836 175 394 394 500 833 270 330 270 278541 541 541 541 541 541 541 541 541 299 299 833 833 833 383 986 760 657 720 766 584 553 769 806 354 354 715 571 903 796 803 803 701 546 695787 760 1030 713 659 579 394 278 394 1000 500 500 459 513 458519 457 306 451 560 274 ​​269 546 267 815 560 516 519 513 374 382 325 560 484 700 492461383 500 500 500 833 600 541 600 230 541462 1000 500 500 500 1229 546 308 1037 600 579 600 600 230 230 462462 590500 1000500 822 382 308 810 600 383 659 541 328 541 541 541 659 500 500 500 822 344 473 833 330 822 500 329 833 357 357 500 578 500 270 500 357 387 473848 848 849 383760 760 760 760 760 760 934 720 584584584 354 354 354 354 766 796 803 803 803 803 803 833 803 787 787 787 787 659 603 539 459 459 459 459 459 703 458 457 457 457 457 274 274 274 274 516 560 516 516 516 516 516 516 560 560 560 560 461 519 461] endobj 9 0 объект > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 600 600 270 368 339 769 541 778 810 175 382 382 500 833 271 329 271 278 541 541 541 541 541 541 541 541 541 282 282 833 833 833 412 986 713 678 701 752625 579725 793 348 431 743 602917 774 799 623 799 660 532 671 819 694 995738 655 609 382 278 382 1000 500 500 491 405 491410292461493273248 456 255 765 521468 488 468 359 356 308 528 498 757 442470 391 500 500 500 833 600 541 600 271 541463 1000 500 500 500 1150 532 273 1044 600 609 600 600 271271463463 590 500 1000 500 822 356 273 719 600 391 655 541 368 541 541 541 541 500 500 500 822 400 428833 329 822 500 329 833 357 357 500 578 500 271 500 357 361428 848 848 849 412 713 713 713 713 713 713 986 701625625625625348 348 348 348 762 774 799 799 799 799 799 833 799 819 819 819 819 655 637 484 491491491491491686 405410 410 410 410 273 273 273 27348 521 468 468 468 468 468 468 528 528 528 528 470 472 470] endobj 12 0 объект > endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 342 402 587 867 711 1272 862 332 543 543 711 867 361 480 361 689 711 711 711 711 711 711 711 711 711 711 402 402 867 867 867 617 964 776 762 724 830 683 650 811 837 546 555 771 637 948 847 850 733 850 782710 682812 764 1128 764 737 6925453 689 543 867 711 711 668 699 588 699 664 422 699 712 342 403 671 342 1058 712 687 699 699 497 593 456 712 650 979 669 651 597 711 543 711 867 1000 711 1000 332 711 587 1049 711 711 711 1777 710 543 1135 1000 692 1000 1000 332 332 587 587 711 711 1000 711 964 593543 1068 1000 597 737 342 40 2711 711 711 711 543 711 711 964 598850 867 480 964 711 587 867 598 711 721 711 361 711 598 598 850 1182 1182 1182 617 776 776 776 776 776 1094 724 683 683 683 683546546546546830 847850 850850850 867850 812 812 812 812 737 735 713 668 668 668 668 668 668 1018 588 664 664 664 342 342 342 342 67979 712 687 687 687 687 687 867 687 712 712 712 712 651 699 651] endobj 15 0 объект > endobj 16 0 объект > endobj 17 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 352 394 459 818 636 1076 727 269 454 454 636 818 364 454 364 454 636 636 636 636 636 636 636 636 636 454 454 818 818 18 545 1000 683 686 698766 632 575 775 75142145 693 557 843 748 787 603 787 695 684 616 732 683 990 685 615 685 454 454 454 818 6236 601 521 623 596 352 622 633 274 344 587 274 973 633 607 623 623 427 521 394 633 591 818 59259 1525 635 454635 818 1000 636 1000 269 636 459 818 636 636 636 1519 684 454 1070 1000 685 1000 1000 269 269 459 459 545 636 1000 636 977 521 454 980 1000 525 615 352 394 636 636 636 454 636 636 1000 545 645 818 454 1000 636 542 818 542 542 636 6426 364 636 542545 645 1000 1000 1000 545 683 683 683 683 683 989 698632 632 632 632 421421421421766 748 787787 787 787 818 787 732 732 732 732 615 605 620 601 601 601 601 601 955 521 596 596 596 596 274 274 274 274 274 612 633 607 607 6018 607 607 607 633 633 633 633 591 623 591] endobj 18 0 объект > endobj 19 0 объект > endobj 20 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 342 402 587 867 711 1272 862 332 543 543 711 867 361 480 361 689 711 711 711 711 711 711 711 711 711 711 402 402 867 867 867 617 964776 762 724 830 683 650 811 837 546 555 771 637 948 847 850 733 850 782710 682812 764 1128 764 737 6925453 689 543 867 711 711 668 699 588 699 664 422 699 712 342 403 671 342 1058 712 686 699 699 497 593 456 712 649 979 669 651 597 711 543 711 867 1000 711 1000 332 711 587 1049 711 711 711 1777 710 543 1135 1000 692 1000 1000 332 332 587 587 711 711 1000 711 964 593543 1068 1000 597 737 342 40 2711 711 711 711 543 711 711 964 598850 867 480 964 711 587 867 598 711 721 711 361 711 598 598 850 1182 1182 1182 617 776 776 776 776 776 1094 724 683 683 683 683 546546546546830 847850850850850867850 812812812812 737 735 713 668 668 668 668 668 668 1018 588 664 664 664 342 342 342 342 67979 712 686 686 686 686 686 867 686 712 712 712 712 651 699 651] endobj 21 0 объект > endobj 22 0 объект > endobj 23 0 объект > endobj 24 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 750 750 278 278 355 556 556 889 667 191 333 333 389 584 278 333 278 278 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 278 278 58458458456 1015 667 667 722 722 667 611 778722 278 500 667556833 722778 667778722 667 611 722 667 944 667 667 611 278 278 278 469 556 333 500 556 556 278 556 556 222 222 500 222 833 556 556 556 556 333 500 278 556 500 722 500 500 500 334 260 334 584 750 556 750 222 556 333 1000 556 556 333 1000 667 333 1000 750 611 750 750 222222 233 333 350 556 1000 333 1000 500 333944750500 667 278 333 556 556 556 556 260 556 333 737 370 556 584 333 737 552 400 549 333 333 333 576 537 278 333 333 365 556834 834 834 611 667 667 667 667 667 667 1000 722 667 667 667 667 278 278 278 278 722 722 778 778 778 778 778 584 778 722 722 722 722 667 667 611 556 556 556 556 556 556 889 500 556 556 556 556 278 278 278 278 556 556 556 556 556 556 556 549 556 556 556 556 500 556 500] endobj 25 0 объект > endobj 26 0 объект > endobj 27 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 352 394 459 818 636 1076 727 269 454 454 636 818 364 454 364 454 636 636 636 636 636 636 636 636 636 454 454 818 818 18 545 1000 684 686 698 771 632 575775 75142145 693 557 843 748 787 603 787 695 684 616 732 684 989 685 615 685 454 454 454 818 636 636 521 623 596 352 623 633 274 344 592 274 973 633 607 623 623 427 521 394 633 592818 5925925635 454 635 818 1000 636 1000 269 636 459 818 636 636 636 1521 684 454 1070 1000 685 1000 1000 269 269 459 459 545 636 1000 636 977 521 454 981 1000 525 615 352 394 636 636 636 454 636 636 1000 545 645 818 454 1000 636 542 818 542 542 636 6426 364 636 542545 645 1000 1000 1000 545 684 684 684 684 684 684 984 698632 632 632 632 421421421421775 748 787787 787787818 787 732 732 732 615 605 620 601 601 601 601 601 955521596596596596 274 274 274 274 274 612 633 607 607 6018 607 607 607 633 633 633 633 592 623 592] endobj 28 0 объект > endobj 29 0 объект > endobj 30 0 объект [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 778 778 250 333 408 500 500 833 778 180 333 333 500 564 250 333250 278 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 278 278 564564 444 921 722 667 667 722 611 556 722 722 333 389 722 611 889 722 722 556 722 667 556611 722 722 944 722 722 611 333 278 333 469 500 333 444 500 444500 444 333 500 500 278 278 500 278 778 500 500 500 500 500 333 389 278 500 500 722 500 500 444 480 200 480 541 778 500 778 333 500 444 1000 500 500 333 1000 556 333 889 778 611 778 778 333 333 444 444 350500 1000 333980389333722778444722250 333500500500500200500 333760 276 500 564 333760 500 400 549 300 300 333 576 453250 333 300 310 500 750 750 750 444722 722 722 722 722 889 667 611 611 611 611 333 333 333 722 722 722 722 722 722 564 722 722 722 722 722 556 500 444 444 444 444 444 4667 444 444 444 444 444 278 278 278 278 500 500 500 500 500 500 500 549 500 500 500 500 500 500 500 500] endobj 31 0 объект > endobj 32 0 объект > поток

Научная причина, почему ветровые турбины имеют 3 лопасти

Люди веками использовали энергию ветра.Ветер был важным источником энергии на протяжении всей истории человечества — от парусных лодок до ветряных мельниц.

В последние годы энергия ветра приобрела большую популярность как эффективная и экологически безопасная альтернатива ископаемым видам топлива. Ветряные фермы начали усеивать береговые линии и горные вершины по всему миру, и теперь вы, вероятно, заметили их особый дизайн.

Так почему же у ветряных турбин три лопасти, а не меньше или больше? Ответ кроется в технологии, лежащей в основе ветроэнергетики, и в том, как максимально увеличить выработку энергии.Чтобы эффективно производить как можно больше электроэнергии, нужно учесть многое.

Источник: Jeanne Menjoulet / Flickr

Как работают ветряные турбины?: История ветроэнергетики и наука, лежащая в основе этого

Ветровые турбины, вырабатывающие электричество, старше, чем некоторые думают. Первая такая турбина была изобретена в 1888 году Чарльзом Ф. Брашем. Он имел замечательные 144 деревянных лезвия и мог генерировать мощность 12 киловатт.

Вплоть до середины 1930-х годов многие сельские дома в Америке зависели от энергии ветра как единственного источника электричества.Турбины были доступным и экономичным способом питания удаленных мест, которые иначе не обслуживались основными линиями электропередач.

После расширения линий электропередач по всей территории Соединенных Штатов Америки ветряные турбины в сельской местности практически прекратили свое существование, и энергия ветра ушла в прошлое. Лишь в последние десятилетия наблюдается возрождение интереса к энергии ветра как к дешевой альтернативе другим формам производства энергии.

Принципы, лежащие в основе производства энергии ветра, сегодня так же просты, как и в 19 веке.Ветер — это просто движущийся воздух, а там, где есть движение, есть кинетическая энергия.

Ветровые турбины предназначены для создания препятствия для этой кинетической энергии, замедления ее и преобразования в электрическую энергию. Это препятствие представляет собой лопасти турбин, которые специально разработаны для выработки максимального количества энергии.

Тем не менее, конструкция и использование лопаток турбины — это тонкая наука, которая зависит от ряда факторов, таких как аэродинамика и сопротивление воздуха.

Источник: Andrés Franchi Ugart / Wikimedia Commons

Конструирование лопастей турбины: скорость, аэродинамика и скорость звука

При проектировании лопастей ветряной турбины учитывается ряд факторов. Пожалуй, самый важный фактор — это аэродинамика.

Аэродинамика относится к свойствам твердого объекта и воздуха вокруг него, взаимодействующего с ним. С учетом этого, лопасти ветряной турбины похожи на крылья самолета.

Задняя часть лопасти изогнута больше, чем передняя, ​​так же, как крыло самолета изгибается вверх на конце.Эта разнообразная форма вызывает перепад давления, когда воздух движется по лопасти, что и заставляет лопасти двигаться.

Из-за того, что лезвие заблокировано, воздух движется за лезвием с большей скоростью, чем перед ним. Это то, что приводит в движение вращение лопастей и запускает процесс выработки электроэнергии.

Однако, чтобы лопасти двигались ветром, недостаточно. Инженеры должны учитывать скорость и сопротивление при проектировании лопастей, чтобы обеспечить высочайший уровень эффективности.

Например, если слишком большое сопротивление создается препятствием лопастей, выходная мощность будет намного ниже. Если создается недостаточное сопротивление, лопасти могут двигаться слишком быстро, в результате чего они преодолевают звуковой барьер.

Одно из самых больших преимуществ ветряных турбин — их бесшумность. Если они преодолеют звуковой барьер, это может привести к тому, что жители вблизи предлагаемых ветряных электростанций с большей вероятностью будут противиться установке турбин.

Источник: Ad-liftra / Wikimedia Commons

Выбор идеального количества лопастей

В целом большинство ветряных турбин стандартно работают с тремя лопастями.Решение сконструировать турбины с тремя лопастями на самом деле было чем-то вроде компромисса.

Из-за пониженного сопротивления одна лопасть была бы оптимальным числом, когда дело доходит до выхода энергии. Однако одна лопасть может вызвать разбалансировку турбины, и это не практический выбор для обеспечения устойчивости турбины.

Точно так же два лезвия обеспечат больший выход энергии, чем три, но будут иметь свои проблемы. Двухлопастные ветряные турбины более подвержены явлению, известному как гироскопическая прецессия, что приводит к колебаниям.Естественно, это колебание создаст дополнительные проблемы со стабильностью турбины в целом. Это также вызовет нагрузку на составные части турбины, что приведет к ее износу со временем и постепенному снижению эффективности.

Любое количество лопастей, большее трех, создаст большее сопротивление ветру, замедлит выработку электричества и, таким образом, станет менее эффективным, чем трехлопастная турбина.

По этим причинам турбины, спроектированные с тремя лопастями, являются идеальным компромиссом между высоким выходом энергии и большей стабильностью и долговечностью самой турбины.

Источник: Ionna22 / Wikimedia Commons

Будущее ветряных турбин: не может быть лопастей лучше трех?

Несмотря на то, что трехлопастные турбины стали стандартной моделью производства чистой энергии в последние годы, это не означает, что они всегда будут ими. Инженеры все еще работают над более совершенными и эффективными конструкциями для будущих усилий по производству энергии.

Одна из наиболее популярных предлагаемых конструкций — безлопастная турбина. Хотя это может показаться противоречащим сопротивлению, необходимому для преобразования энергии ветра в электричество, на самом деле создание турбины без лопастей дает ряд преимуществ.

Одно из преимуществ — стоимость и обслуживание. Современные турбины в своей работе подвергаются большим нагрузкам. Они могут выполнять до двадцати оборотов в минуту и ​​развивать скорость 180 миль в час (289 км / ч), что приводит к огромной силе. Помимо эрозии, которой они подвергаются в неблагоприятных погодных условиях на море, легко понять, почему со временем качество лопаток турбины значительно ухудшается.

Такие компании, как Vortex Bladeless, создали прототип безлопастных турбин, которые фактически используют гироскопическое движение для выработки энергии ветра.Производство их конструкции потенциально может стоить до 50% меньше, чем у традиционных турбин, и не будет так сильно ухудшаться со временем.

Хотя трехлопастные турбины, безусловно, являются наиболее эффективным решением на данный момент, это может быть не всегда. Пока безлопастные турбины не станут нормой, мы должны благодарить эффективность трехлопастных турбин за подавляющее большинство нашего производства энергии ветра.

Конструкция лопастей и аэродинамика ветряных турбин

Добейтесь максимальной производительности для новых и существующих конструкций лопастей ветряных турбин.

Создание оптимальных конструкций новых ветряных турбин или улучшение существующих активов — сложные задачи, требующие огромного опыта и инструментов. Для достижения максимальной производительности вам необходимо рассмотреть комплексную конструкцию, которая рассматривает все турбинные системы в целом; не только отдельные компоненты. В большинстве случаев наличие всех необходимых знаний и ресурсов внутри компании просто нецелесообразно с финансовой точки зрения.

Закройте все углы лопатки турбины
Работая с DNV GL, вы можете облегчить задачу по увеличению производительности ветряных турбин.Мы предлагаем полный спектр услуг по проектированию аэродинамики ротора, охватывающий как новые, так и существующие конструкции.

• Аэродинамический дизайн новых роторов:
  • Определите рабочие ограничения и спецификации.
  • Создавайте интегрированную конструкцию для оптимизации аэродинамических характеристик и LCOE.
  • Оцените различные конструкции для LCOE, аэродинамических характеристик, эффективности конструкции и нагрузок.
• Проверка существующих проектов:
  • Анализируйте конструкцию лезвия с помощью наших сложных программных инструментов.
  • Определите проблемные области.
  • Рекомендовать улучшения.

Независимый опыт и расширенный инструментарий
DNV GL — независимый партнер с почти десятилетним опытом разработки лопастей и аэродинамики. Мы сочетаем непревзойденный послужной список в области машиностроения и энергетических услуг со специальными знаниями в области гидродинамики и расширенной вычислительной гидродинамики (CFD), что позволяет оценивать конструкции турбин, включая LCOE, аэродинамические характеристики, конструктивную эффективность и нагрузки, с использованием наших лопастей и турбин.Инструменты архитектора. На протяжении многих лет мы успешно создавали конструкции лопастей от нескольких метров до ста метров.

Лучшая цена лопасти ветряной турбины с вертикальной осью — Отличные предложения на лопасть ветряной турбины с вертикальной осью от глобальных продавцов лопастей ветряной турбины с вертикальной осью

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для лопасти ветряной турбины с вертикальной осью. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress.У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта верхняя лопасть ветряной турбины с вертикальной осью должна в кратчайшие сроки стать одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели лопасть ветряной турбины с вертикальной осью на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в лопастях ветряных турбин с вертикальной осью и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг, и предыдущие клиенты часто оставляют комментарии, описывающие свой опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести лопасть ветряной турбины с вертикальной осью по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Число погибших птиц снизилось на 70% после покраски лопастей ветряных турбин

Аурих Лоусон / Getty Images

Такая простая вещь, как черная краска, может стать ключом к сокращению количества птиц, ежегодно погибающих от ветряных турбин.Согласно исследованию, проведенному на ветряной электростанции на норвежском архипелаге Смела, изменение цвета одной лопасти турбины с белого на черный привело к снижению количества смертей птиц на 70 процентов.

Ветроэнергетика сейчас набирает обороты, и в 2019 году во всем мире было добавлено более 60 ГВт новых генерирующих мощностей. Пока вы устанавливаете турбины в правильное место, энергия ветра надежно дешевле, чем сжигание ископаемого топлива. И большинство людей предпочли бы жить рядом с ветряной электростанцией, чем с любой другой электростанцией, даже солнечной.

Однако не все поклонники ветряных турбин из-за их воздействия на местные популяции летающей фауны, такие как птицы и летучие мыши. Политики, которые борются против возобновляемых источников энергии, говорят, что мы должны продолжать добычу угля и нефти из-за большого числа погибших птиц, а президент США Дональд Трамп назвал ветряные турбины «птичьим кладбищем». По оценкам Службы охраны рыболовства и дикой природы США, в 2015 году ветряные турбины убили около 300000 птиц (что, вероятно, на два порядка меньше, чем гибель в результате столкновения с линиями электропередач каждый год), а гибель птиц от турбин составляет имеет тенденцию к снижению по мере того, как промышленность переходит на более медленные лопатки турбин.

Реклама Смерть птиц, вызванная ветровой энергией, тогда может быть преувеличена, но она все же имеет место. Предыдущие лабораторные исследования показали, что птицы могут не очень хорошо видеть препятствия во время полета, а добавление визуальных сигналов, таких как разноцветные лопасти вентилятора, может увеличить шансы птиц заметить быстро вращающийся вентилятор.

В период с 2006 по 2013 год на ветряной электростанции Смёла в ходе регулярных проверок четырех ветряных турбин — каждая высотой 70 м с тремя лопастями длиной 40 м — было обнаружено шесть туш белохвостов.В общей сложности четыре турбины убили 18 птиц, которые влетели в лопасти за эти шесть лет, а также пять ивовых куропаток, которые, как известно, столкнулись с турбинными башнями, а не с лопастями. (Еще четыре турбины, выбранные в качестве контрольной группы, были ответственны за семь смертей птиц, не считая ивовых куропаток, за тот же период времени.)

Итак, в 2013 году каждая из четырех турбин в испытательной группе имела одну лопасть, окрашенную в черный цвет. В последующие три года только шесть птиц были найдены мертвыми из-за удара лопастей турбины.Для сравнения, четыре управляющих ветряных турбины зафиксировали 18 случаев гибели птиц, что на 71,9% снизило годовой уровень смертности.

Еще немного углубившись в данные, мы выяснили, что смертность птиц варьируется в зависимости от сезона. Весной и осенью на окрашенных турбинах было зарегистрировано меньшее количество смертей птиц. Но летом количество смертей птиц на окрашенных турбинах фактически увеличивалось, и авторы отмечают, что небольшое количество турбин в исследовании и его относительно короткая продолжительность заслуживают более долгосрочных повторных исследований как в Смёле, так и в других местах.

Экология и эволюция , 2020. DOI: 10.1002 / ece3.6592 (О DOI).

.