Вы когда-нибудь думали о том, чтобы использовать дармовой и бесполезный, казалось бы, ветер для хозяйственных нужд? Ведь давно известно, что природная энергия дается нам даром и было бы странно, если бы мы не пытались использовать ее для себя! В этой статье автор не предлагает создавать старинные ветряные мельницы, или какой-нибудь фантастический двигатель на космическом ветре.
Но вот построить ветрогенератор, причем необычный, с вертикальной осью вращения, который будет вырабатывать электричество, и с довольно с хорошей мощностью – дело достижимое своими руками. Идея вертикального ветрогенератора вполне реальная, ее могут реализовать даже начинающие мастера, живущие в деревне, или имеющие садовый дом за городом.
А для школьной мастерской этот несложный ветряной генератор – настоящая находка, которая будет развивать технические умения у школьников и пробуждать таланты, которые стандартной школьной программы не всегда могут быть раскрыты.
Такое устройство будет украшать школьный двор, а лопасти этого красивого ветрогенератора при ветре будут вращаться, привлекая внимание школьников и прохожих, пробуждая интерес к техническому творчеству.
Готовые китайские ветрогенераторы и детали для сборки в этом китайском магазине.
Электричество, которое можно получить с помощью этой ветроустановки с вертикальной осью, достаточно, чтобы питать насос для поливки огорода, дать освещение в школьном классе или в комнате жилого дома.
Если бы была возможность хотя бы в 20 процентах домах иметь такую бесплатную маленькую ветряную электростанцию, вы можете себе представить, сколько можно было бы сэкономить киловатт-часов и разгрузить электрические сети нашей страны!
Вертикальный ветрогенератор состоит из двух частей, представляющих собой половины полого цилиндра, которые способны расходиться. Созданный таким образом объект имеет четкую аэродинамическую не симметричность.
Воздух, который надвигается поперек оси вращения устройства, соскальзывает с наружной стороны первой половины цилиндра. А другая сторона, которая направлена в другую сторону, является для ветра препятствием.
Такое соотношение приводит к тому, что барабан начинает вращаться на вертикальной оси, и по мере борьбы с ветром все более разгоняется.
Посмотрите товары для изобретателей. Ссылка на магазин.
Этот механизм был использован в модели ветряной электростанции, которую разработал юный изобретатель Сергей Корнев. Эта схема имеет выгодные отличия от ветроустановки с пропеллером. Здесь не требуется высокой точности, допустимо применять различные материалы для изготовления. Ее размеры также выгодно отличаются от пропеллерной модели.
Взгляните на самом деле. Мощность ветряка, основанного на барабанном принципе, требует использования ветроустановки диаметром приблизительно 1 метр, его мощность будет равна пропеллеру с тремя лопастями диаметром 2,5 метров.
При этом пропеллер на вертушку необходимо поднимать на большую высоту, например на крышу дома, а барабанный пропеллер можно установить непосредственно на земле. Есть еще некоторые преимущества нового механизма: значительные крутящий момент, достигаемый при небольших оборотах.
А это означает, что можно совсем не использовать редуктор, либо ограничиться одноступенчатым редуктором.
Сергей в первоначальной конструкции ограничился барабаном с двумя лопастями. Наиболее оптимальным может быть конструкция, в которой количество лопастей доведены до четырех. Это может значительно увеличить тягу.
Электроника для самоделок в китайском магазине.
Изготовление барабана
В качестве материала для создания лопастей можно взять фанеру, кровельное железо, лист дюралюминия, пластик нужного размера. Нужно учесть, что ротор не должен быть тяжелым, поэтому заготовки большой толщины здесь не подойдут. Это поможет снизить трение в подшипниках, ветроустановка будет лучше вращаться от энергии ветра.
Ниже чертеж вертикального ветряка
2 – обмотка статора генератора;
3 – ротор;
4 – регулятор напряжения;
5 – реле обратного тока;
6 – прибор для измерения тока (амперметр);
7 – акб;
8 – предохранитель;
9 – выключатель.
Если в качестве материала применить кровельное железо, возникает необходимость укрепить вертикальные края лопастей. Для этого можно взять железный прут диаметром 5-6 миллиметров, установив его под отбортовкой.
Фанеру, если используется она, нужно взять толщиной 5-6 миллиметров, этот материал требует обработки горячей олифой. Щеки барабана делаются из дерева, пластика, либо легкого металла.
Стыки необходимо обработать масляной краской.
Крестовины в местах соединений лопастей ветрогенератора предпочтительно соединить сваркой или клепкой из остальных полосок размером 5 x 60 миллиметров. Если взять древесину, то толщина её должна быть не меньше 25 миллиметров, ширина 80 миллиметров.
Вертушки оптимально изготовить из куска стальной трубы длиной 2 метров, внешний диаметр 30 миллиметров. Предварительно, перед выбором заготовки для оси, нужно раздобыть 2 шарикоподшипника. Не стоит брать старые, так как это увеличение трения.
Сопоставив размеры подшипников и трубы, вы сэкономите силы и время, вам не придется подстраивать трубу к обоймам подшипников.
Крестовины ротора ветрогенератора нужно приварить к оси вращения, крестовины из дерева присоединить эпоксидкой и металлическими штифтами 5- 6 миллиметров, они должны быть продеты через каждую крестовину и трубу.
Для установки лопастей используйте болты М 12. Хорошо проконтролируйте промежуток от лопастей до оси вращения: здесь нужно соблюсти один размер – 140-150 мм.
Сконструировав барабан, еще раз промажьте стыки масляной краской (желательно густой).
Базовая часть ветроустановки с вертикальной осью вращения завершена, теперь нужно сделать станину, сварив её или используя клепку, из уголка (можно как металл, так и дерево). На сделанную станину поставьте подшипники. Смотрите за тем, чтобы не возник перекос, так как в этом случае ротор не будет хорошо вращаться.
Все элементы ветроустановки 2 раза покрасьте масляной краской, на нижнем месте оси вращения установите шкивы разного диаметра. Ремень, который переброшен через шкив вертушки, присоедините к электрогенератором, здесь подойдет, к примеру, автогенератор.
Созданная по представленной технологии модель ветровой установки при ветре 9-10 метров в секунду способно дать мощность в 800 ватт.
Если ветра на улице нет, либо ветер очень слабый для вращения лопастей, то нужно передать вырабатываемую электроэнергию ветра для накопления на акб. Дует ветер – подавайте ток на потребителей, погода безветренная – подключайте аккумуляторы.
- Если ветроустановка с вертикальным планируется для питания насоса огорода или сада, ее следует установить над источником воды.
- Далее видео с подобным устройством
- Ниже – попытка сделать ветряк для садового насоса
Построение ветрогенератора с вертикальной осью
Шаг 1: Запчасти
- – Труба ПВХ
– Водостойкая древесина
– 2 подшипника (нижняя должна выдерживать нагрузку)
– Катанка (2 размера) (1 большая и 4 маленьких) (нержавеющая сталь, если возможно)
– Болты и шайбы (2 размера) (нержавеющая сталь, если возможно)
– кусок 40 мм круглого алюминия (сплав) (он удержит нижний подшипник) - – 3 винта с ушком
Шаг 2: Давайте начнем
Первое, что вы должны сделать, это измерить вашу трубу ПВХ и разрезать ее на 4 равных части. (у меня было 2 метра в длину, так что было 50 см за штуку).
Когда вы это сделаете, вы обрежете его по длине отверстия.
Теперь у вас должно быть 8 штук (они должны быть точно одинакового размера!
Шаг 3: Изготовление двух дисков турбины
Возьмите свою головоломку и вырежьте ее.
Шаг 4: Разделите круг на 8 частей
Вы должны сделать это только на одной доске.
На следующем шаге я объясню почему.
Шаг 5: Вырезание слотов для турбинных лопаток
Я сделал так, чтобы нарисовал линии на двух досках, а затем пометил все дуги, которые мне пришлось разрезать.
Это я бы не стал делать снова! Я думаю, что лучше отметить только один.
Дуги рисуйте так: возьмите одну половину трубы и держите ее напротив одной из 8 линий, которые вы нарисовали ранее. Нарисуйте линию внутри и снаружи трубы.
Тот, где вы отметили луки, надеваете сверху, а затем вы зажимаете их вместе. Когда вы порежете их, они будут точно такими же. Я использовал лезвие, которое обычно предназначалось для резки металла. Этот пильный диск чуть тоньше, чем лезвия.
На стороне двух дисков вы делаете маркировку, которая проходит над ними обоими.
Таким образом, при сборке турбины диски будут идеально выровнены.
То, что вы также должны делать, когда все еще зажато, это просверлить центральное отверстие до размера вашей большой катанки и 4 отверстия для маленьких стержней. Разделите 4 стержня на турбину, как показано на рисунке ниже.
Держитесь на расстоянии около 2 см от луков. Таким образом, вы все еще можете поместить несколько шайб на свои стержни, не касаясь их лезвий. Возьмите зажимы и установите лопасти турбины и 4 меньших стержня, как показано на последнем рисунке.
Это должно плотно облегать!
Шаг 6: Приспособление центральной проволочной катушки к размеру
Сначала вы устанавливаете верхнюю часть турбины так же, как вы делали нижнюю часть на предыдущем шаге.
Обратите внимание на маркировку, которую вы сделали на боковых сторонах дисков, когда они все еще были зажаты.
Таким образом, те же самые разрезы будут приятно накладываться друг на друга, и турбина будет меньше качаться после ее завершения.
Возможно, вы захотите использовать молоток и маленький кусочек дерева, чтобы не повредить лезвия или диск при ударе по нему.
Убедитесь, что лезвия плотно прилегают и 4 маленьких стержня находятся в нужном месте. Это была нелегкая работа. Успехов.
Теперь мы оснастим большую катанку необходимыми болтами и шайбами.
То, что собирались сделать сейчас, это отметка, где мы будем резать катанку.
Первая картинка – вид с нижнего диска.
Я положил 2 болта туда, и они будут опираться на нижний подшипник.
Я оставил там провод дольше, чтобы там можно было подключить какой-нибудь генератор.
Верхний диск – вторая картинка, и стержень будет обрезан короче.
На этой стороне у нас будет только подшипник для балансировки турбины, когда она установлена на раме.
Шаг 7: Повернуть катанку вниз до нужного размера
Если у вас есть токарный станок, это довольно прямолинейная работа.
Я сделал стержень толщиной 10 мм с обеих сторон.
На фотографии показана нижняя сторона катанки.
Убедитесь, что он хорошо сидит, потому что это определит, насколько гладко будет работать ваша турбина.
Шаг 8: Изготовление держателя для нижнего подшипника
Подшипник, который я использовал, состоит из 3 частей, как показано на первом рисунке.
Этот подшипник сделан, чтобы справиться с вертикальным весом.
Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что 2 диска не имеют отверстия одинакового внутреннего размера.
Диск с самым большим отверстием (тот, что справа) – это верхняя часть подшипника, на которой будет стоять турбина.
Я вырезал отверстие на токарном станке только диаметром подшипника. Делайте это в зависимости от размера подшипника, который вы будете использовать .
Не делайте дыру глубоко!
Убедитесь, что верхняя часть подшипника просто торчит из держателя.
Причина этого заключается в том, что верхнее кольцо будет вращаться вместе с турбиной и в противном случае трутся о внутреннюю часть держателя, что приведет к замедлению работы турбины и ее быстрому износу.
Вам также придется просверлить отверстие в нижней части держателя, чтобы катанка могла проходить сквозь него.
Сделайте его немного больше, чем размер стержня, чтобы его крепление не касалось боков.
Вы видели, что в этом подшипнике нет смазки, поэтому нам нужно будет установить смазочный ниппель.
Для этого используйте инструмент для нарезания резьбы.
Сначала просверлите отверстие в соответствии с протектором и размером соска, который вы будете использовать. Мой был М6.
Используйте немного смазочно-охлаждающей жидкости, потому что вы режете алюминий, и в противном случае он станет грубым внутри. Запустите режущий инструмент примерно на 1 оборот, а затем верните его назад на пол-оборота. Таким образом, металл режется внутри, и вы не будете тормозить инструмент. Используйте 3 этапа резки, пока не достигнете нужного протектора.
Шаг 9: Создание рамы вокруг турбины
Сначала вы получаете два куска дерева одинаковой длины.
Убедитесь, что они достаточно широкие, чтобы вы могли создать прочную структуру.
Посмотрите на центр их обоих и сделайте отверстие размером с держатель подшипника для нижнего и размер верхнего подшипника для верхнего.
Мне повезло, у меня была большая тренировка, чтобы сделать это.
Если нет, возьмите свое самое большое сверло и просверлите его, а затем вырежьте остальное круглым топором.
Для нижнего вы должны просверлить центр желоба с помощью сверла на один размер больше, чем размер большого катанки, которая будет вставляться в подшипник.
В нижней части вы должны будете вырезать маленький паз, чтобы ниппель мог поместиться внутрь и чтобы у вас было достаточно места, чтобы вставить смазочный насос. Вы можете видеть, как это должно выглядеть на фотографиях.
Возьмите еще два куска дерева по бокам.
(У меня было немного фанеры, поэтому я использовал это)
Возьмите нижнюю часть с держателем подшипника внутри и положите ее на плоскую поверхность.
Используйте одну из боковых частей и прикрутите ее туда. Сначала просверлите несколько отверстий сбоку, чтобы винты лучше вошли. Убедитесь, что он идеально квадратный. (Угол 90 градусов).
Сделайте то же самое для другой стороны.
Теперь возьмите турбину, которая полностью собрана, и опустите ее в нижний подшипник.
Теперь возьмите верхнюю часть и наденьте подшипник на большой стержень. Измерьте по обе стороны турбины и убедитесь, что вы измеряете одинаковое расстояние, чтобы рама была идеально квадратной.
Фильм показывает, как хорошо он крутится.
Вложения
Скачать
Шаг 10: Создание поддержки турбины
Этот материал я на самом деле не измерял.
Я позаботился о том, чтобы все было в идеальном соответствии с осью турбины.
Просто создайте его, как вы можете видеть на фотографиях.
Просто убедитесь, что его сильная причина будет в нем много силы.
Я еще не подключил ни одного генератора.
Понятия не имел, что с этим связано.
Я думал о другом генераторе энергии. (катушки и нео магниты)
Идеи приветствуются.
Надеюсь, вам понравилась эта турбина.
Держите меня в курсе вашего дела.
Как вы можете видеть в маленьких фильмах, я подключил некоторые веревки к турбине, чтобы она была устойчивой.
Я использовал несколько старых штифтов из палатки, чтобы соединить веревки с землей, а со стороны турбины я использовал 3 винта с ушком. Работает хорошо.
Когда вы устанавливаете турбину, убедитесь, что у вас есть кто-то, кто может удерживать турбину, пока вы подключаете провода к земле.
Источник
Вертикальный ветрогенератор
Пост опубликован: 12 апреля, 2017
Вертикальный ветровой генератор – это техническое устройство служащее для преобразования энергии ветра в электрическую энергию с вертикально установленной осью вращения.
Принцип действия ветрового генератора
Работа ветрового генератора основана на преобразовании кинетической энергии ветра, во вращательную энергию передаточного механизма (лопасти-редуктор-передаточный вал) и далее, во вращательную энергию вала электрического генератора.
Продолжение темы: Вертикальный ветрогенератор 2
Во время вращения в обмотках генератора вырабатывается переменный электрический ток. Выработанный электрический ток подается на контроллер, преобразуется и накапливается в аккумуляторных батареях. С батарей аккумуляторов электрический ток поступает на инвертор, на которым преобразуется и поступает в электрическую сеть для использования.
Составляющие ветрового генератора:
- Лопасти – служат для улавливания потоков ветра, который приводит их во вращательное движение;
- Редуктор – служит для преобразования мало оборотистой скорости вращения лопастей в более высокую, позволяющую вырабатывать электрический ток;
- Генератор – преобразует кинетическую энергию в электрическую;
- Защитный кожух – элемент защиты технического устройства от источника посторонних воздействий;
- Хвостовик — предназначен для обеспечения направленности лопастей в соответствии с направлением ветра;
- Контроллер – служит для преобразования переменного тока в постоянный;
- Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления выработанной электрической энергии;
- Инвертор – преобразует постоянный электрический ток в переменный.
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.
- Характеристики ротора Дарье
- Разработка ветрогенератора с вертикальной осью
- 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:
- Простота в изготовлении;
- Способность быстрого набора скорости вращения;
- Низкий уровень шума.
- Надежность в работе.
- С геликоидным ротором – агрегаты этой группы являются более развитым вариантом устройств с вертикально-осевым ротором. Лопасти имеют форму геликоидной кривой.
Положительные качества:
- Более низкие нагрузки на элементы конструкции;
- 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.
Популярные модели
Прежде чем рассмотреть популярные модели ветровых генераторов, необходимо определиться с критериями выбора этих устройств, такими являются:
- Электрическая мощность агрегата;
- Количество вырабатываемой электрической энергией в месяц;
- Минимальная скорость воздушного потока;
- Условия эксплуатации;
- Система защиты от перегрузок;
- Срок службы;
- Стоимость.
- В настоящее время ветровые генераторы выпускаются как в нашей стране, так и за ее пределами.
- В России подобные агрегаты выпускают: ООО «СКБ Искра», ООО «ГРЦ-Вертикаль», ЗАО «Ветроэнергетическая компания», ЛМВ «Ветроэнергетика», ЗАО «Агрегат-Привод», и еще несколько компаний.
- Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются немецкие, датские, бельгийский и китайские компании.
Наиболее востребованы и надежны в эксплуатации ветровые генераторы выпускаемые фирмой Blue Planet Wind (Бельгия) и «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.» (Китай).
В линейке выпускаемых ветровых генераторов EnergyWind компании Blue Planet Wind присутствуют модели различной мощности от 1,0 до 10,0 кВт, которые отличаются по стоимости и комплектности оборудования.
В линейке китайской компании представлены ветровые генераторы мощность от 0,6 кВт до 5,0 кВт, различные по конструкции и вариантам монтажа.
Российские вертикальные ветровые генераторы
Российские компании выпускают вертикальные ветровые генераторы различной мощности и типов ротора.
OOO «ГРЦ-Вертикаль» (Челябинская обл., г. Миасс) выпускает ветрогенераторы вертикального типа мощностью от 1,5 до 30 кВт, рассмотрим некоторые из них:
- Ветроустановка ВЭУ-1.5 мощностью 1,5 кВт.
- Портативная установка, может транспортироваться любым видом транспорта, проста в монтаже и эксплуатации.
- Технические характеристики:
- Номинальная мощность – 1,5 кВт;
- Выходное напряжение — 48 В;
- Рабочий диапазон скоростей ветра — от 2,5 до 25 м/с;
- Номинальная скорость ветра 10,0 м/с;
- Диаметр ротора 2,8 м;
- Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;
- Срок эксплуатации — 20 лет;
- Межремонтный цикл — 5 лет;
- Масса установки — 75,0 кг;
- Стоимость установки – от 100000,00 рублей.
- Ветроустановка ВЭУ-3(6), 6-и лопастная, мощностью 3,0 кВт.
Предназначена для автономного электроснабжения потребителей малой мощности (жилой дом, коттедж). Преимущества – удобство и простота монтажа, при установке дополнительного оборудования (аккумуляторов и инвертора), возможно увеличение мощности установки до 6,0 кВт.
Технические характеристики:
- Номинальная мощность – 3,0 кВт;
- Выходное напряжение — 48 В;
- Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 30 м/с;
- Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
- Диаметр ротора 3,4 м;
- Высота ротора 4,2 м;
- Число лопастей — 6 шт.;
- Частота вращения ротора – от 60 до 180 об/мин;
- Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;
- Срок эксплуатации — 20 лет;
- Межремонтный цикл — 5 лет;
- Масса установки — 620 кг;
- Стоимость установки – от 300000,00 рублей.
- Ветроустановка ВЭУ-30 мощностью 30 кВт.
Предназначена для электроснабжения большого дома, либо группы домов.
Технические характеристики:
- Номинальная мощность – 30,0 кВт;
- Выходное напряжение – 96 — 400 В;
- Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 60 м/с;
- Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
- Диаметр ротора 9,2 м;
- Высота ротора 12,0 м;
- Число лопастей — 6 шт.;
- Частота вращения ротора – от 25 до 65 об/мин;
- Температура при эксплуатации — от -50 до +40ºС;
- Срок эксплуатации — 20 лет;
- Межремонтный цикл — 5 лет;
- Масса установки — 5100 кг;
- Стоимость установки – от 1250000,00 рублей.
Как сделать своими руками
Ветряк подобной конструкции не составит труда изготовить человеку умеющему работать с ручным инструментом и немного разбирающимся в электротехнике.
Для изготовления понадобится:
- Листовой металл (любой, толщиной 0,8– 0,9 мм) – для изготовления лопастей;
- Сталь полосовая 40х40 мм (либо другого сечения);
- Труба стальная, диаметром 25 мм;
- Автомобильная полуось (марка авто не принципиальна) с подшипниками в комплекте;
- Стальной уголок (профиль);
- Шкивы разных диаметров – 2 шт.
- Автомобильный генератор.
Из листового металла изготавливаются 4 лопасти габаритными размерами 1000х800 мм, которые скрепляются между собой полосовой сталью в форме барабана (лопасти направлены от центра круга по радиусам к наружному диаметру).
Из стальной трубы делается мачта, которая с одной стороны закрепляется на автомобильной полуоси, а со второй стороны на нее крепятся собранные в виде барабана лопасти.
Полуось, с соответствующими ей подшипниками, крепится на металлической опорной конструкции, которая изготавливается произвольной формы и из имеющихся материалов.
Два основных условия при изготовлении металлической конструкции, это:
- Устойчивость при ветровых нагрузках;
- Плотная посадка подшипников полуоси.
Для увеличения числа оборотов можно применить ременную передачу, установив на нижнюю полуось шкив большего диаметра, а на генератор меньшего. Генератор можно подобрать автомобильный.
Плюсы и минусы
К положительным свойствам ветровых генераторов с вертикальной осью вращения можно отнести:
- Способность работать вне зависимости от направления ветра;
- Продолжительные срок эксплуатации;
- Удобство в обслуживании и эксплуатации;
- Простота конструкции, позволяющая собрать из подручных материалов;
- Способность выдерживать значительные внешние нагрузки.
К отрицательным свойствам относятся:
- Металлоемкость конструкций и как следствие значительный вес;
- Низкий КПД установок;
- Высокий уровень шума.
- Приведенные «плюсы» и «минусы» использования ветровых генераторов данного вида определяет выбор потенциальных потребителей «зеленой» энергетики, которых с каждым годом становится все больше и больше.
- Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:
- Вертикальный ветрогенератор 2
- Ветрогенератор для частного дома
- Спасибо, что дочитали до конца!
- Не забывайте подписываться на наш канал, в ДЗЕНе
- Если статья Вам понравилась!
- Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
Ветрогенератор своими руками
Вертикальный ветрогенератор своими руками
Эту подробно описанную конструкцию роторного ветрогенератора типа Савониус я обнаружил на этом замечательном сайте вот здесь https://mirodolie.ru/node/2372 После прочтения материала решил написать о этой конструкции и о том как все делалось.
С чего все начиналось
Идея построить ветрогенератор зародилась еще в далеком 2005-м году, когда был получен участок в родовом поместье Миродолье. Там не-было электричества и каждый решал эту проблему по своему, в основном за счет солнечных панелей и бензогенераторов.
Как только был построен домик, то первым делом надо было подумать о освещении, и была приобретена солнечная панель 120 ватт.
Летом она хорошо работала, но зимой её эффективность сильно упала и в пасмурные дни она давала ток всего 0,3-0,5А/ч, это никак ни устраивало, так-как даже на свет еле хватало, а еще надо было питать ноутбук и другую мелкую электронику.
Поэтому было решено построить ветрогенератор чтобы использовать еще и энергию ветра. Сначала было желание построить парусный ветрогенератор.
Такой тип ветрогенераторов очень понравился, и после некоторого времени проведенного в интернете в голове и на компьютере накопилось много материалов по этим ветрогенераторам.
Но строить парусный ветрогенератор довольно затратное дело, так-как такие ветрогенераторы маленькие не строят и диаметр винта для ветрогенератора такого типа должен быть как минимум метров пять.
Большой ветрогенератор не было возможности потянуть, но все-таки очень хотелось попробовать сделать ветрогенератор, хотя бы небольшой мощности, для зарядки аккумулятора. Горизонтальный пропеллерный ветрогенератор сразу отпал так-как они шумные, есть сложности с изготовлением токосьемных колец и защитой ветрогенератора от сильного ветра, а так-же трудно изготовить правильные лопасти.
Хотелось чего-то простого и тихоходного, посмотрев некоторые видеоролики в интернете очень понравились вертикальные ветрогенераторы типа Савониус. По сути это аналоги разрезанной бочки, половинки которой раздвинуты в противоположные стороны.
Как сделать ветряной генератор своими руками
В поисках информации нашел более продвинутый вид этих ветрогенераторов — ротор Угринского. Обычные Савониусы имеют очень маленький КИЭВ ( коэффициент использования энергии ветра), он обычно всего 10-20%, а ротор Угринского имеет более высокий КИЭВ за счет использования отражённой от лопастей энергии ветра.
Ниже наглядные картинки для понимания принципа роботы данного ротора
Схема разметки координат лопастей
КИЭВ ротора Угринского заявлен аш до 46% , а значит он не уступает горизонтальным ветрогенераторам. Ну а практика покажет что и как.
Изготовление лопастей
Прежде чем приниматься за изготовление ротора, сначала были изготовлены модельки из пивных банок двух роторов. Одна моделька классического Савониуса, а Вторая Угринского.
На модельках было заметно что ротор Угринского работает заметно на более высоких оборотах в сравнении с Савониусом, и было принято решение в пользу Угринского.
Решено было сделать двойной ротор, один над вторым с разворотом под 90 градусов чтобы добиться более ровного крутящего момента и лучшего старта.
Материалы для ротора выбраны самые простые и дешовые. Лопасти сделаны из алюминиевого листа толщиной 0,5мм. Из фанеры толщиной 10мм вырезаны три круга.
Круги были расчерчены по рисунку выше и были сделаны бороздки глубиной 3 мм для вставки лопастей. Крепление лопастей сделано на маленьких уголочках и стянуто на болтики.
Дополнительно для прочности всей сборки фанерные диски стянуты шпильками по краям и в центре, получилось очень жёстко и прочно.
Размер получившегося ротора 75*160см, на материалы ротора потрачено примерно 3600 рублей.
Изготовление генератора
Перед тем как делать генератор было много поисков готового генератора, но их в продаже почти нет, а то что можно заказать через интернет стоило приличных денег. У вертикальных ветрогенераторов небольшие обороты и в среднем для этой конструкции около 150-200 об/м. А для таких оборотов трудно найти что-то готовое и не требующее мультипликатора.
В поисках информации на форумах оказалось многие люди делают генераторы сами и в этом нет ничего сложного. Решение было принято в пользу самодельного генератора на постоянных магнитах. За основу была взята классическая конструкция аксиального генератора на постоянных магнитах, сделанная на автомобильной ступице.
Первым делом были заказаны неодимовые магниты шайбы для этого генератора в количестве 32 шт размером 10*30мм. Пока шли магниты изготавливались другие детали генератора. Вычислив все размеры статора под ротор, который собран из двух тормозных дисков от автомобиля ВАЗ на ступице заднего колеса, были намотаны катушки.
Для намотки катушек сделан простенький ручной станочек. Количество катушек 12 по три на фазу, так-как генератор трехфазный. На дисках ротора будет по 16 магнитов, это соотношение 4/3 вместо 2/3, так генератор получится тихоходнее и мощнее.
Для намотки катушек сделан простой станочек.
На бумаге размечены места расположения катушек статора.
Для заливки статора смолой изготовлена форма из фанеры. Перед заливкой все катушки были спаяны в звезду, а провода выведены наружу по прорезанным канальцам.
Катушки статора перед заливкой.
Свеже залитый статор, перед заливкой на дно был постелен кружок из стеклосетки, и после укладки катушек и заливкой эпоксидной смолой поверх них был уложен второй кружок, это для дополнительной прочности. В смолу добавлен тальк для крепкости, от этого она белая.
Так-же смолой залиты и магниты на дисках.
А вот уже собранный генератор, основа тоже из фанеры.
После изготовления генератор сразу был покручен руками на предмет вольт-амперной характеристики. К нему был подключен мотоциклетный аккумулятор 12 вольт.
К генератору была приделана ручка и смотря на секундную стрелку и вращая генератор были получены некоторые данные.
На аккумулятор при 120 об/м получилось 15 вольт 3,5А, быстрее раскрутить рукой не позволяет сильное сопротивление генератора. Максимум в холостую на 240 об/м 43 вольта.
Электроника
Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр.
Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него.
Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.
Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.
Установка ветрогенератора
Для ветрогенератора был сделан мощный каркас из деревянных брусков 10*5 см.
Для надежности опорные бруски были вкопаны в землю на 50 см, а так-же вся конструкция была дополнительно усилена растяжками, которые привязывались к уголкам вбитым в землю.
Такая конструкция очень практична и быстро устанавливается, а так-же в изготовлении проще чем сварная. Поэтому было принято решение строить из дерева, а металл дорого и сварку некуда включать пока.
Вот уже готовый ветрогенератор.На этом фото привод генератора прямой, но в последствии был сделан мультипликатор для поднятия оборотов генератора.
- Привод генератора ременной, передаточное соотношение можно менять заменой шкивов.
В последствии генератор был соединен с ротором через мультипликатор. В общем итоге ветрогенератор выдает 50 ватт на ветру 7-8 м/с, зарядка начинается на ветру 5 м/с, хотя начинает вращаться на ветре 2-3 м/с, но обороты слишком маленькие для зарядки аккумулятора.
В будущем планируется поднять ветрогенератор по выше и переработать некоторые узлы установки, а тск-же возможно изготовление нового более большого ротора.
E-VETEROK.RU Энергия ветра и солнца
Добро пожаловать на сайт о самодельных ветрогенераторах, солнечных панелях, электричестве от ветра и солнца. Меня зовут Алексей, я автор данного сайта. Моё увлечение альтернативной энергией началось с переезда и жизни на даче, где электросети нет совсем.
Всё началось и изготовления первого ветрогенератора небольшой мощности. Далее я начал всё изучать и появлялись новые ветряки, потом приобрёл солнечные батареи, аккумуляторы и ветро-солнечная электростанция стала расти, развивается она и сейчас потихоньку.
На страницах сайта есть много информации о том как в домашних условиях сделать ветрогенератор своими руками, начиная от генератора, и заканчивая подключением, контроллером, и аккумуляторами.
Так-же в разделе Мой небольшой опыт я выложил фото отчёты о своих ветрогенераторах, и о солнечных батареях. Вы я думаю найдёте ответы на все вопросы начиная от намотки катушек генератора, и до расчёта лопастей, и многое другое. Так-же на сайте есть информация о аккумуляторах, контроллерах, схемах защиты и т.д.
Фото-отчёт о изготовлении ветрогенератора своими руками. Этот ветрогенератор я сделал осенью 2016-го года. Начну с описания и фотографий генератора.
Генератор дисковый аксиальный, он не имеет залипания, по-этому винт стартует при ветре 2 м/с.
Диски сделаны из железа толщиной 8 мм, сначало были вырезаны заготовки из металла болгаркой, и потом обработаны на токарном станке. Диаметр дисков 220 мм.
Магниты я использовал размером 50*30*10 мм, покупал 16 штук (supermagnet.ru), разместил по 8 штук на каждом диске. Статор имеет 12 катушек , они намотаны проводом 1.06 мм по 75 витков каждая. Генератор трёхфазный, сопротивление одной фазы получилось 0.95 Ом. Диаметр готового статора 280 мм.
Ступица генератора сделана у токаря, покупал я подшипники от полуоси ВАЗ, и под них токарь выточил мне готовую ступицу для дисков. Более подробно я описал начало строительства этого ветряка здесь — Детали генератора и чертежи.
Статор генератора я заливал эпоксидной смолой. Я делал форму для заливки из старых мебельных щитов и фанеры, ниже фотография статора перед заливкой. Более подробно и больше фотографий статора перед заливкой в этой статье Намотка катушек — изготовление статора генератора
Ниже фото готового статора. Заливка эпоксидной смолой оказалась не совсем качественной, были воздушные пузыри и не пролитые места. Это я просто поторопился и не пропитал статор качественно.
Но потом где мог я исправил недочёты, а так в общем статор получился нормальный и прочный. С двух сторон в статор были уложены два круга из стеклоткани.
Более подробно и другие фото статора в этой статье Готовый статор и рама ветряка
Далее начался процесс изготовления рамы ветрогенератора. Делал я всё из б/у металла, который у меня был, сварочные работы тоже делал сам, варил от аккумуляторов. Ось генератора смещена относительно поворотной оси на 30 мм.
Это сделано для того чтобы реализовать защиту ветрогенератора от урагана складывающимся хвостом. Хвост подвижный, угол поворотного узла хвоста имеет наклон 20% назад и вправо. Для ограничения хода хвоста сделаны упоры.
Ниже фото где видно как приварен хвост, но упоров пока нет, они появятся позже.
Ниже собственно сам генератор уже полностью собранный. Покрутил я его шуруповёртом и при 310 об/м генератор выдал при соединении звездой 42 вольта, а напряжение одной фазы при 310 об/м составило 22 вольта.
В звезде при 60 об/м получилось 8 вольт, то-есть зарядка АКБ начинается уже при 90 об/м. При соединении трёх фаз в параллель зарядка АКБ начинается при 200 об/м.
Более подробно и больше фото в этой статье Дисковый генератор
Винт ветрогенератора сделан из рыжей трёхслойной пластмассовой трубы диаметром 250 мм, толщина стенки этой трубы 8 мм. Ниже на фото ветрогенератор с винтом диаметром 2,6 метра, но потом я уменьшил диаметр винта до 2,2 метра.
Ветрогенератор получился номинальной мощностью 300 ватт при ветре примерно 10-12 м/с. Максимально я видел 476 ватт, но ветер был наверно метров 15 в секунду. Винт стартует от любого ветерка, но зарядка начинается при ветре примерно 3,5 м/с.
Фазы генератора сейчас соединены в параллель, так ветряк выдаёт гораздо больше мощности.
При соединении обмоток генератора звездой зарядка АКБ начинается уже при ветре 2,5-3 м/с, но винт не осиляет тянуть генератор так-как не может раскрутится, и максимальный ток заряда даже в сильный ветер не превышает 3 ампера.
В общем при звезде ветряк хорошо работает на АКБ 24 вольта, а при параллельном соединении фаз работает хорошо на АКБ 12 вольт. На моём youtube канале есть видео про этот ветрогенератор. На 12 вольт при параллельном соединении фаз ток заряда доходит при сильном ветре до 17-25 ампер. А так при среднем ветре 6 м/с ток заряда 1-4 А, и временами до 7-10 А.
За ноябрь ветрогенератор выработал более 6 кВт энергии, для меня это большая прибавка, в это время когда нет солнца и солнечные панели дают мало энергии.
Вертикально ориентированные ветрогенераторы своими руками
Получается как-раз когда нет солнца приходит ветер и ветрогенератор в такие дни за сутки вырабатывает по 0.5-1 кВт и более.
На строительство этого ветрогенератора ушёл примерно месяц работы.
По деньгам потрачено на его изготовление более 17000 рублей, только одни магниты обошлись с доставкой в 7500 рублей, плюс медный провод на 1500 рублей, и там по нарастающей труба для лопастей 2000 рублей, работа токаря, железо и подшипники обошлись в 3500 рублей. Ну и там краска, эпоксидная смола, болтики и гаечки, всё это тоже в общем стоит немалых денег.
Более подробно о моих ветряках смотрите в разделе Мой небольшой опыт
Бытовые хитрости: вертикальный ветрогенератор своими руками
По сравнению с модными фотоэлементными источниками электроэнергии, ветрогенераторы могут показаться морально устаревшими. На самом деле это далеко не так. По мере подорожания традиционных энергоресурсов, разрабатываются новые, более совершенные и производительные модели с увеличенными коэффициентами полезного действия.
В продаже стоимость фирменного ветряка бытового класса начинается от 2000 у.е., но их технические характеристики устраивают далеко не всех. Многие владельцы удаленных домовладений и дачных участков предпочитают собрать вертикальный ветрогенератор своими руками.
Главные плюсы стандартных решений
- В информационном поле имеется большое количество рекомендаций по разработке моделей разной мощности, с учетом предполагаемых затрат, окупаемости и планируемой нагрузки.
- Фирменная ветросиловая установка среднего мощностного ценового ассортимента при номинальной скорости ветра 5-6 м/сек, вырабатывает за год до 250 киловатт бесплатной энергии.
- Если создать вертикальный ветрогенератор самостоятельно, в том числе из подручных материалов, средств потребуется в несколько раз меньше, что положительно скажется на окупаемости проекта в целом.
-
С другой стороны, желание реализовать масштабный проект строительства мощного ветрогенератора для обогрева дома и работы энергоемкой бытовой техники, потребует значительных затрат. Давайте разбираться.
Проблемы создания мощных ветросиловых установок
Станция мощностью всего 2 кВт представляет собой установленную в массивный бетонный фундамент прочную ветростойкую конструкцию высотой от 8 метров с 3-х метровым металлическим ротором. Кроме основных затрат, для установки такого сооружения потребуются расходы на аренду строительной и подъемно-крановой техники.
Попытки собрать более мощный вертикальный ветрогенератор своими руками без должного опыта и основательной материальной базы чаще всего оборачиваются дополнительными затратами на доводку конструкции до рабочего состояния. Для бытового пользования, хотя бы на начальном этапе целесообразно сосредоточить усилия на создании ветрогенератора мощностью до 500 ватт.
Свойства бюджетных моделей
Для самодельной ветровой электростанции рекомендуется взять за основу конструкцию с горизонтальной осью вращения и лопастной крыльчаткой. Такие схемы выгодно отличаются небольшой материалоемкостью и высоким КПД. Наиболее доступные по стоимости и простые по конструкции высокооборотные двух- и трехлопастные ветроколеса.
Конструктивные особенности высокооборотных систем
Аэродинамические свойства высокооборотных роторов во многом зависят от конфигурации лопаток. На КПД отражаются внешне незаметные погрешности, поэтому без отсутствия должных навыков лучше отдать предпочтение тихоходному варианту рабочего колеса.
- Чем меньше лопастей, тем больше проблем с балансировкой ротора. Оптимальный по сложности и трудоемкости вариант ветрового колеса диаметром от 2-х метров должен иметь не менее 5-6 лопастей.
- Высокооборотные конструкции характеризуются повышенной шумностью, которая усиливается с увеличением диаметра и скорости оборотов. Такая особенность мощного быстроходного ветросилового агрегата исключает его установку в местности с плотной застройкой или на крыше городской многоэтажки.
На заметку: двукратное увеличение количества лопастей при скорости ветра 8 м/сек. поможет повысить мощность генератора до 450-500 ватт, но такая доработка неизбежно потребует установки дорогостоящего редуктора.
Генератор веломоторного типа
Сэкономить средства на отказе от редуктора можно заменой высокооборотного генератора типа Г-221 более низкооборотным веломотором.
Наличие в конструкции веломотора постоянных магнитов решает проблемы подачи тока в обмотку возбуждения.
В качестве генератора для бытового ветросилового агрегата с максимальным режимом 220-230 об/мин. достаточно задействовать фирменный веломотор мощностью 250 ватт. КПД такого устройства составляет немногим более 80%-ти процентов.
Конструкционные свойства мачты
Исходный материал — стальная труба диаметром от 100 мм. Высота мачты с прочным бетонным основанием, установленной на открытой местности, может варьироваться в диапазоне от 6 до 10 метров.
- Если на площадке имеются строения, деревья или другие ветрозащитные объекты, необходимо увеличить высоту мачты с превышением крыльчатки над наземными препятствиями не менее чем на полтора-два метра.
- Для растяжек рекомендован монтажный трос с коррозиестойким покрытием и сечением не менее 6 мм.
Как защитить ветряк от ураганного ветра?
На практике с наилучшей стороны зарекомендовало себя простое по конструкции и эффективное в работе устройство, известное под названием боковой лопаты.
- При скорости набегающего потока до 8 м/сек. ротор устанавливается по его оси посредством оперения.
- При усилении ветра давление потока преодолевает жесткость пружины и ветрогенератор складывается, что приводит к изменению угла подачи воздуха на лопасти и снижению уровня воспринимаемых нагрузок.
Рекомендации по изготовлению лопастей
Для самостоятельного изготовления лопастей рабочего колеса больше подходит более стойкая к нагрузкам на растяжение древесина. В бюджетном и менее затратном по времени варианте, в качестве исходного сырья можно использовать ПВХ-трубы диаметром 160 мм.
В лучшем решении — это трубопроводные элементы для напорных водопроводных и канализационных систем марки SDR PN 6,3 с толщиной стенок не менее 4-х мм. Пластиковые лопасти менее сложные в изготовлении, в меньшей степени подвержены температурным и влажностным факторам.
Вырезанные по шаблону заготовки следует тщательно отшлифовать и закруглить острые края.
Обустройство штатного оборудования
Для крепления лопастей необходимо использовать головку. Стандартная конструкция представляет собой стальной диск толщиной 6-8 мм, к которому по количеству лопастей с равными интервалами привариваются металлические кронштейны толщиной 10-12 мм и длиной 300 мм с отверстиями для установки резьбового крепежа.
Головка крепится к корпусу генератора болтами с контрагайками. Для рамы конструкции потребуется сталь толщиной 6-8 мм, или достаточно широкий отрезок швеллера.
Токоприемник и подвижное соединение
Конструкция тандема подвижный контакт-токоприемник стандартная. В самом простом варианте — это диэлектрическая втулка, контактная группа и подпружиненные графитные щетки от автомобильного стартера. Для предохранения от атмосферных осадков узел оборудуется защитным кожухом.
Для разворота ротора по направлению воздушного потока монтируется подвижное соединение рамы ветрогенератора по отношению к мачте. Специалисты рекомендуют использовать преимущества максимально стойких к осевым нагрузкам роликовых подшипников с посадочным диаметром не менее 60 мм.
Аккумуляторно – конверторное оборудование
Стандартное напряжение веломоторного генератора составляет 25-26 вольт, поэтому для хранения выработанной электроэнергии можно использовать два последовательно соединенных 12-ти вольтовых аккумулятора суммарной емкостью от 100 а/ч.
Для преобразования постоянного тока в переменный 220 вольт в схему вводится инвертор напряжения мощностью от 600 ватт.
Даже если вам легко удастся создать вертикальный ветрогенератор своими руками, помните, что безотказная работа такого устройства гарантируется при условии своевременного и квалифицированного обслуживания.
Загрузка...
