Самодельные ветрогенераторы своими руками вертикальные 30 квт: Ветрогенератор своими руками 105 фото поэтапной сборки и изготовления

Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра. Вертикальный ветряк своими руками

Октябрь 30 • Полезные советы • Просмотров 829 • Комментариев к записи Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра нет

В конце первого десятилетия в Россию постепенно начала докатываться волна моды на экологически безопасное и энергоэффективное строительство загородных домов и коттеджей. Законодателями моды в этом вопросе являются Германия, Нидерланды, Япония, Канада и Австралия. В этих странах давно разработана система поощрений за использование экологически чистых технологий при строительстве жилья. Проект будущего коттеджа разрабатывается с учетом максимального использования возобновляемых источников энергии в процессе его эксплуатации.

Содержание

• Ветряк своими руками: сфера применения и устройство ветрогенератора
• Вертикальный ветряк своими руками
  • Ветряки руками: чертежи
  • Какой генератор лучше: трех- или однофазный
  • Как правильно наматывать катушки
  • Изготовление лопастей и монтаж устройства
• Ветряки своими руками: видео

Ветряк своими руками: сфера применения и устройство ветрогенератора

Новый дом может иметь автономную систему энергообеспечения, поучая электричество от солнечных панелей или ветрогенераторов. При его строительстве должны максимально использоваться материалы, которые имеют низкий уровень негативного влияния на окружающую среду, а также высокую энергоэффективность. Очень часто при строительстве таких домов используются  растения для создания комфортных условий проживания. Например, посаженные с южной стороны здания деревья, снизят расходы на кондиционирование в условиях летней жары, а созданный внутри здания небольшой сад способен поддерживать комфортную влажность.

Во времена неуклонного истощения запасов ископаемого топлива и ухудшения состояния окружающей среды вопрос повсеместного использования альтернативной энергетики стоит с каждым днем все острее. В данный момент получили довольно широкое распространение технологии, направленные на использование альтернативных источников энергии в домохозяйствах. Среди таких источников энергии не последнее место занимают ветрогенераторы. При помощи таких устройств можно получать электроэнергию, при этом изрядно сэкономив средства на её оплату. О том, как сделать ветряк своими руками – далее в статье.

Ветряная мельница для выработки электроэнергии начала использоваться еще в начале прошлого столетия. Но низкие цены на ископаемое топливо, а также развитие атомной и тепловой энергетики привели генерацию электроэнергии с помощью ветряной мельницы в упадок. В начале текущего века ситуация начала меняться в другую сторону. Растущая потребность в энергии наряду с экологическими проблемами заставили человечество снова вернуться к забытому слову – ветряная мельница. Сейчас около 2% вырабатываемой электроэнергии вырабатываются с помощью ветрогенераторов. Лидерами по использованию силы ветра для выработки электроэнергии являются страны Европы: Дания, Норвегия, Нидерланды, Германия, а также Китай и США.

С развитием ветроэнергетики в промышленных масштабах, все большую популярность приобретает бытовое использование ветряков. Сфера применения ветрогенераторов следующая:

• Ветряная мельница способна обеспечить электроэнергией частное домовладение независимо от наличия поблизости электрических сетей или стать дополнительным источником питания во время частых отключений. Комплекс оборудования ветрогенератора включает в себя саму ветряную мельницу, инвертор и блок аккумуляторных батарей, которые будут питать дом в безветренную погоду.
• Часто ветрогенераторы используют как дополнительный источник энергии. Дабы не покупать дополнительно аккумуляторы, его подключают к баку с водой. Электроэнергия ветряной мельницы нагревает воду, которая отапливает помещение, экономя при этом огромные деньги.
• Мощность бытовых ветрогенераторов варьируется от 250 Вт до 30 кВт. Последние смогут обеспечить электроэнергией большой или несколько средних домов. Некоторые опытные мастера даже могут изготавливать ветряк из пластиковых бутылок своими руками. Такие устройства довольно экономичны. Причем сделать ветряк из бутылок руками довольно просто.

Конечно, пока стоимость ветрогенераторов слишком высока для их массового использования. Примерная цена комплекса составляет 1 тыс. долларов за 1 кВт мощности. Но можно с уверенностью сказать, что в обозримом будущем использование таких систем в частных домах будет неуклонно расти. Чтобы сократить затраты на установку, можно сделать ветряки для дома своими руками.

Вертикальный ветряк своими руками

Ветряки руками: чертежи

Наиболее популярным вариантом самодельного ветрогенератора считаются аксиальные устройства, работающие на неодимовых магнитах. Оснащаются они безжелезными статорами. Изначально такие ветрогенераторы изготавливались в странах Запада, а со временем, когда подешевели комплектующие, их стали производить и на территории России в частных условиях.

Первоначальным этапом монтажа ветрогенератора является составление схем и чертежей.

Схема должна включать в себя всю комплектацию устройства:

• Основу ветряка такого типа составляет автомобильная ступица с тормозными дисками. На такой базе можно смонтировать довольно мощное устройство, способное работать даже в маловетренных регионах.
• На основу диска по кругу наклеиваются неодимовые магниты. Обычно для монтажа ветряка достаточно 20 магнитов, размеры которых составляют 25 на 8 мм. Однако, такое количество магнитов для ветрогенератора не является догмой. Их можно установить любое количество.
• Для ветрогенератора с однофазным двигателем количество неодимовых магнитов должно равняться количеству катушек, а для трехфазного их количество определяется как 2/3 или 4/3 от числа катушек.
• Клеятся магниты на поверхность ротора со строгим чередованием полюсов. Причем их необходимо расположить равномерно по всему радиусу пластины ротора. Обычно для этой работы используют шаблон с ранее нанесенными линиями секторов. Можно сделать генератор для ветряка своими руками, и тем самым значительно удешевить процесс монтажных работ.
• При работе по установке магнитов на ротор важно не перепутать их полюса. Для этого с каждой стороны магнита делается пометка. Проверить полюса можно просто прислонив один к другому. Одинаковые полюса должны отталкиваться.
• Клеят неодимовые магниты на суперклей или другие полимерные клеи, а затем заливают эпоксидной смолой. Для того чтобы в процессе застывания она не растекалась, можно сделать небольшие бортики из скотча.

Какой генератор лучше: трех- или однофазный

Этот вопрос всегда задают те, кто впервые решил собрать ветрогенератор и двигатель ветряка своими руками. Новички обычно отдают предпочтение однофазному генератору ввиду более простой его конструкции. Однако, это далеко не совсем правильный ход. При работе однофазного генератора возникает дополнительная вибрация при нагрузке и наблюдается скачкообразная амплитуда тока. Когда катушка проходит над магнитом — она нарастает, а когда между ними – наоборот, спадает. Из-за этого КПД однофазного генератора меньше. У трехфазного амплитуда тока более постоянна, за счет компенсации одной фазой, которая проходит над магнитом, а также другой, проходящей между ними. За счет этого ветрогенератор под нагрузкой не испытывает никаких колебаний, что положительно сказывается на прочности его конструкции.

Как правильно наматывать катушки

Основные правила намотки катушек:

1. Количество витков обмотки статора обычно определяют «на глаз», хотя правильнее было бы ее рассчитать. Для генератора, который при 150 об/мин сможет выдавать ток достаточный для зарядки автомобильного аккумулятора напряжением 12 В, достаточно общее количество витков во всех катушках в 1200 шт.
2. Чем больше количество витков, тем мощнее будет генератор. Если разделить эту цифру на количество катушек, можно получить численность витков в каждой из них. Для намотки необходимо сделать разборной сердечник, который установить на вращающийся механизм. В этих целях можно использовать электродрель с низкими оборотами.
3. Мотают катушку проводом с как можно большим сечением, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. При намотке каждой из катушек необходимо учитывать ее толщину. Она не должна быть больше, чем толщина магнитов. Если это произойдет, то расстояние между роторами существенно увеличится, что снизит эффективность генератора.
4. Для тестирования работы можно намотать одну катушку и проверить ток, который она вырабатывает при вращении ротора. При этом можно будет получить представление о том, какой мощности будет генератор.
5. Обычно мотаются катушки круглой формы. Однако, это не совсем правильно. В сектор прямоугольной формы входит больше медной проволоки, которая при этом имеет больше прямых участков. По этой же причине лучше использовать прямоугольные магниты. Диаметр отверстия катушек должен быть больше или равен диаметру магнита.

Для производства статора необходимо сделать шаблон и форму. Шаблон нужен для правильного расположения катушек относительно магнитов ротора. По нему раскладываются катушки и помещаются в форму. Контакты катушек выводятся наружу. После застывания смолы они будут соединены в электрическую цепь. В форму заливается эпоксидная смола. Чтобы улучшить прочностные характеристики статора, на дно формы укладывают стекловолокно. Во избежание прилипания смолы к форме, ее бока и дно смазывают техническим жиром или другой смазкой. После застывания смолы статор вынимают из формы и собирают генератор.

Изготовление лопастей и монтаж устройства

Для изготовления лопастей можно использовать пластиковые трубы диаметром 160 мм. Форму лопасти можно рассчитать или найти в открытых источниках. Для небольших ветрогенераторов используют от 3 до 6 лопастей.

Высота мачты самодельного ветрогенератора может достигать 12 метров. Она должна быть надежной, так как прибор испытывает очень большие нагрузки, особенно при порывистом ветре. Для установки мачты под нее заливается бетонный фундамент, а сама она дополнительно фиксируется натяжными тросами.

Ветряки своими руками: видео

« Расширительный бак для системы отопления дома своими руками Молниезащита своими руками. Советы профессионалов »

Ветряки для дома своими руками (ветряные генераторы): как сделать?

Главная » Инженерные системы » Электричество

Опубликовано: 14. 03.2017Рубрика: ЭлектричествоАвтор: Andrey Ku

Нередко возникают ситуации, когда электроэнергия в ближайшей линии передач становится недоступной или неоправданно дорогой, и в таких случаях может выручить только самодельный ветряк. Давайте рассмотрим варианты автономного снабжения загородного дома электричеством.

Ветряные генераторы – какая модель лучше?

Очень часто хочется сэкономить на электроэнергии или получить ее там, где еще не проходят вышки ЛЭП. Также возможен вариант, когда просто нет возможности присоединения к этой вышке по причине отсутствия свободной мощности. В любом из перечисленных случаев возникает необходимость найти доступный источник электроэнергии, причем желательно возобновляемый, то есть без применения горючего. Поэтому забудем на время про существование бензиновых и дизельных генераторов и попробуем использовать силу ветра для получения электричества.

Ветряки существуют довольно давно, еще пару столетий назад активно использовались ветряные мельницы. Да, во время штиля от такого приспособления мало толку, а во время бури может отказать даже самый надежный механизм (в лучшем случае). Но при всей своей ненадежности ветровой генератор для дома своими руками изготовить проще всего, он считается наиболее эффективным, особенно если нет доступа к реке с быстрым течением для установки колеса. И следует помнить, что башня ветряка не должна мешать соседям ни шумом, ни вибрацией, ни даже отбрасываемой тенью, согласно правилам строительства жилого дома на участке.

Ветряные генераторы с вертикальной осью могут работать при слабом ветре

Основных видов ветряков существует только 2: с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Мельницы, когда-то используемые повсеместно, относились к механизмам, лопасти которых насаживались на горизонтально ориентированную ось. Также и большинство ветряков сегодня изготавливаются именно по этому принципу, поскольку такой вариант обеспечивает наибольший КПД. Однако ветряные генераторы с вертикальной осью для дома, сделанные своими руками, работают при самом слабом ветре, который не сдвинет лопасти пропеллерных моделей. Для них достаточно легких порывов от 1–2 метров в секунду. Что касается изготовления – гораздо проще сделать вертикальный ветряк, который принимает ветер с любой стороны.

Различают генераторы и по типу лопастей, которые имеются у обоих указанных выше видов. По большей части основным фактором деления по типам является конструкция: жесткая или парусная. Уже в зависимости от того, какой вариант предпочтительнее для конкретной модели, выбирается материал для изготовления лопастей улавливателя ветровых потоков. Это может быть фанера, жесть или тонкая листовая сталь, пластик, композит – для легкой жесткой конструкции, а для парусной подойдет любой гибкий, но прочный материал, включая шелк, баннерную ткань или даже тонкий брезент.

Различия генераторов по форме лопастей – сравнение эффективности

Самый простой вариант горизонтального типа – парусная конструкция, то есть просто расположение плоскостей пропеллера под небольшим углом к плоскости вращения. Жесткие лопасти потребуют точного расчета изгиба их поверхностей, либо добиваться максимальной производительности нужно будет опытным путем. Недостаточное искривление «крыла» даст в итоге понижение КПД из-за плохого захвата воздушного потока, а слишком сильное само будет создавать сопротивление вращению из-за трения о воздух.

Парусная конструкция — самый простой вариант горизонтального типа.

Что касается генераторов с вертикальной осью, их улавливатели ветра могут иметь самые разные формы, и разработки новых контуров и изгибов продолжаются постоянно. Самый простой вариант – с лопастями в форме желобов, так называемая конструкция Савониуса. Их количество обычно делают четным – 2 или 4. Хотя бывает и больше, когда изготавливают своими руками самодельные многолопастные вертикальные ветрогенераторы на 30 кВт, с дополнительными статичными экранами на внешнем кольце. Эти экраны направляют и концентрируют ветер на определенные участки расположенного внутри кольца ротора, где установлены непосредственно лопасти. Их, в зависимости от диаметра диска основания, может начитываться от 8 до 16 штук.

Существуют еще ортогональные пропеллеры, которые расположены на вертикально установленных осях и вращаются в горизонтальной плоскости, но их основной недостаток в чрезвычайно низком КПД. Также подобные генераторы не работают при слабых порывах ветра, нужна скорость не менее 4 метров в секунду. И реже всего используются модели ветряков Дорье, в том числе геликоидный, с винтообразным загибом лопастей, дугообразными улавливателями ветра и конструкцией типа «Н». Они надежны и эффективны, но их сложно делать в домашних условиях.

Плюсы и минусы различных типов – разбираем и оцениваем

Как уже было сказано, производительность намного выше у моделей с горизонтальной осью вращения. Однако они нуждаются в сильном ветре, такой обычно бывает на высоте более 10–15 метров, и именно такой длины устанавливают мачту, которую венчает поворотная гондола с лопастями. Еще одним положительным качеством можно считать отсутствие изгибающей нагрузки на вал, которая имеет место у ветряков с вертикальной осью. К минусам же можно отнести тот факт, что у поворотных пропеллерных моделей 2 вала, а значит больше изнашивающихся узлов и выше вероятность поломки.

Вертикальные ветрогенераторы проще всего сделать самостоятельно

Что касается вертикальных систем, их достоинства и недостатки зависят от модели. К примеру, ветряки Савониуса наиболее простые и могут быть сделаны для дома своими руками, как из консервной банки, так и из металлической либо пластиковой бочки. Заводятся они при наличии 4 лопастей от самого легкого дуновения ветра, особенно если установлены качественные детали, тогда будет происходить самораскручивание за счет инерции даже при порывистом ветре. Но если лопасти только 2 или 3, самостоятельное вращение невозможно, поэтому ставят 2 таких модуля один на другой, располагая улавливатели ветра каждого под углом 90 градусов по отношению к другому. Парусность у этого типа большая, а потому очень высоко боковое давление на ось при сильном шторме.

У ортогональных ветряков, помимо их малой мощности, имеется еще ряд недостатков. Во-первых, это довольно сильная вибрация из-за неравномерного давления на разные участки лопасти крыловидной формы. Как следствие, быстро портится подшипник, установленный на вертикальном вале. Кроме того, подобные генераторы издают при вращении довольно сильный и неприятный шум, и потому могут стать причиной недовольства соседей на ближайших участках. Геликоидные, если их приобретать готовые, заводской комплектации, обходятся очень дорого, так же, как и многолопастные конструкции, у которых очень большое количество деталей.

Любой ветрогенератор для повышения эффективности может быть установлен в поворачивающейся трубе.

Принцип работы ветряков – как устроена система?

Независимо от типа ветряка, сам по себе он энергию выработать не может, ему нужен генератор, вращение вала которого будет обеспечиваться лопастями. Если у вас конструкция с горизонтальной осью вращения, для передачи движения на вал понадобится редуктор. Далее подключается контроллер, который преобразует получаемое на катушках генератора электричество в постоянный ток, поступающий затем в аккумуляторы. Далее можно подключить светодиодную лампочку, но если вы хотите зарядить какое-нибудь устройство или подключить ноутбук, понадобится еще и инвертор, который преобразует накопленный батареей заряд в переменный ток.

Следует учитывать, что каждое изменение тока с переменного на постоянный, и наоборот, уменьшает итоговое количество энергии на 10–15 %.

Установка с вертикальной осью вращения удобна тем, что у нее вал может быть довольно длинным, и это позволяет поместить генератор в нижней части мачты, то есть в зоне прямого доступа. Нередко в цепь устанавливают автоматический переключатель, в тех случаях, когда ветряк работает в комплексе с солнечными батареями или водяным колесом. Также в некоторых моделях ставят тормоз, который нужен на тот случай, если аккумулятор полностью заряжен. На лопастях ветряков с горизонтальной осью вращения могут быть предусмотрены шарниры, которые складывают улавливатели ветра при шторме. Очень мощный ветрогенератор на 5 киловатт, сделанный своими руками, иногда дополняется поворотным электромотором, который срабатывает от датчика направления потоков воздуха.

Изделие на неодимовых магнитах – краткая инструкция

Доверить сборку ротора и статора для ветряка лучше специалисту, но если вы решили сделать ветряк для частного дома с нуля своими руками, необходимо знать, как изготавливается генератор. Начать следует с основания, для которого лучше всего использовать ступицу автомобиля, поскольку на ней уже есть подшипники. На диск через равные промежутки наклеиваются неодимовые магниты, полюса которых, обращенные лицевой стороной к вам, должны чередоваться. Причем в однофазной модели число разнополюсных сторон должно совпадать. Что касается трехфазных генераторов, там рекомендуется соблюдать пропорции 2:3 или 3:4.

Для наматывания катушек лучше использовать специальные приспособления

Далее следует заняться наматыванием катушек для статора. Эту задачу тоже лучше доверить специалисту или использовать специальные приспособления, которые помогут справиться с задачей более аккуратно, чем если все делать вручную. Для того чтобы успешно заряжать батарею на 12 Ватт, понадобится суммарное количество витков во всех катушках, равное 1000. В целом для расчета витков можно использовать наиболее простую формулу ω = 44 / (T * S), где 44 – постоянный коэффициент, Т – индукция Тесла, а S – сечение провода в квадратных сантиметрах. Индукцию Тесла определяем по таблице для различных типов проводников:

Намотанные катушки (им лучше придавать прямоугольную или трапециевидную форму для удобства расположения по кругу) закрепляем клеем на неподвижном основании статора. При этом форма и размеры внутреннего пространства катушки должны соответствовать контурам магнита. То же касается и толщины. Все концы проводников выводим и соединяем так, чтобы получилось два общих пучка «+» и «–». Сердцевины катушек заливаем тем же клеем, что использовался для фиксации, можно им же изолировать полностью провода, уложенные на диск статора. Теперь, если магниты будут при вращении ротора совмещаться с катушками, разность потенциалов полюсов создаст условия для выработки электричества.

Изготовление ветряка на основе готового электромотора

Обычно домашние мастера стараются использовать автомобильные генераторы, однако подходят далеко не все, а только самовозбуждающиеся, например, такие, которые использовались в некоторых моделях тракторов. Большинство же требуют для появления тока наличия подключенного аккумулятора. Однако в качестве основы для ветряка можно использовать и мотор-колесо для самоката или скутера. Это позволит сделать малошумные вертикальные ветрогенераторы на 5 кВт, которые будут иметь очень высокий ресурс за счет простейшей конструкции с минимумом деталей.

Также можно использовать в качестве генератора практически любой электромотор от бытовых станков, главное, чтобы в основе отсутствовали щетки, как, например, в угловых шлифовальных машинах или электродрелях – такие генераторы вам не подойдут. Для маломощного варианта годится и кулер от компьютера, но только для зарядки небольших электронных устройств. Если вы хотите получить вертикальный ветрогенератор, изготовленный своими руками, хотя бы на 2 кВт, лучше взять за основу мотор от мощного вентилятора.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

5 Недостатки ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT)

31 марта 2020 г.

Лувсайд

Ветряные турбины

Ветряная турбина с вертикальной осью

На фото: крупный план нашей ветряной турбины LS Helix 3. 0 Savonius с вертикальной осью.

Ветряные турбины с вертикальной осью обладают 7 ключевыми преимуществами, которые делают их идеальными для малой энергетики в нестабильных ветреных регионах и городских районах. Однако у них есть и несколько недостатков. Фактически, конструкция турбины этого типа остается популярной, поскольку инженеры решают проблемы.

За 5 лет исследований и разработок мы также столкнулись и решили некоторые проблемы и улучшения ветряных турбин с вертикальной осью.

Проблемы, вызванные недостатками ветряных турбин с вертикальной осью

1. Меньшая эффективность вращения

Ветряные турбины с вертикальной осью часто имеют меньшую эффективность вращения. Это одна из причин, почему ветряные турбины с вертикальной осью имеют более низкий КПД.

Из-за конструкции ротора не все лопасти ротора с вертикальной осью воспринимают набегающий ветер одновременно. На самом деле только лопасти, обращенные к ветру, поворачиваются под воздействием ветра, а остальные просто следуют за ним. Во время вращения роторы с вертикальной осью также сталкиваются с большим сопротивлением или аэродинамическим сопротивлением лопастей.

Это особенно заметно на ветряных турбинах Савониуса, поскольку они имеют более широкую поверхность лопастей.

2. Меньшая доступная скорость ветра

Поскольку ветряные турбины с вертикальной осью обычно устанавливаются на уровне земли, они не используют более высокие скорости ветра, которые часто возникают на более высоких уровнях. Следовательно, меньше энергии ветра доступно для ветряных турбин с вертикальной осью на уровне земли. Распространенным решением этой проблемы является установка турбины на крыше здания.

Чтобы решить эту проблему, мы улучшили конструкцию ротора, чтобы его можно было установить на вершине мачты. Ротор и мачта объединили башню нашего ветряка с вертикальной осью на высоте 10 метров, а генератор и силовая электроника разместились на высоте 4 метра.

По сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью, ветряные турбины с вертикальной осью работают с более низкой скоростью ветра. Иконки ветряных турбин, созданные Луизой Иборра из проекта Noun.

3. Износ компонента

Ветряные турбины с вертикальной осью, часто размещаемые на уровне земли и в населенных пунктах, сталкиваются с большей турбулентностью и проблемами с вибрациями. Во время работы не только лопасти должны выдерживать большую нагрузку, но и подшипник между ротором и мачтой также должен выдерживать более высокое давление. В более ранних моделях лезвия с большей вероятностью изгибались или трескались. Для других это может привести к увеличению объема обслуживания и, следовательно, к увеличению затрат.

Чтобы укрепить наши собственные турбины, мы учли расчет износа при проектировании и производстве. Ветряные турбины с вертикальной осью LuvSide теперь достаточно прочны, чтобы выдерживать скорость ветра, эквивалентную сильному тропическому шторму.

4. Меньшая эффективность

Известно, что ветряные турбины с вертикальной осью имеют меньшую эффективность по сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью. В основном это связано с особенностями их конструкции и эксплуатационными характеристиками.

В среднем КПД ветряной турбины с горизонтальной осью составляет от 40 до 50 %, что означает, что турбина способна преобразовывать от 40 % до 50 % кинетической энергии, которую она получает, в фактическую электрическую мощность. С другой стороны, ветряная турбина с вертикальной осью Савониуса имеет средний КПД от 10 до 17 %, в то время как ветряная турбина с вертикальной осью Дарье достигает от 30 до 40 %.

Несмотря на это, в подходящей среде ветряная турбина Савониуса все еще может производить достаточно энергии для годового потребления обычной семьи из двух человек.

5. Механизм автоматического запуска

В то время как ветряные турбины с горизонтальной осью и ветряные турбины Савониуса начинают вращаться автоматически после получения ветра, ветряные турбины Дарье часто полагаются на пусковой механизм. Это связано с тем, что конструкция крыла ветряных турбин Дарье не всегда направляет ветер для создания достаточного крутящего момента для вращения. На данный момент это все еще проблема, которую многие, в том числе и мы, пытаются решить.

Открытие потенциала альтернативной энергетики

Несмотря на эти недостатки, мы считаем, что ветряные турбины с вертикальной осью по-прежнему заслуживают инвестиций и развития. Несомненно, что этот тип ветряной турбины может не только занять свою нишу на рынке, но и предоставить альтернативу моделям с горизонтальной осью там, где они не подходят.

Дополнительная информация

Частные ветряные турбины для домов на одну семью — мечта об отключении от сети?

Очень привлекательна идея производить электроэнергию вне сети как частное лицо с помощью ветряной турбины в саду собственного дома. Но что вы действительно можете ожидать от небольшой частной ветряной турбины с точки зрения энергии, которую она генерирует, и что вам нужно учитывать при ее установке у себя дома?

Генераторы

для ветряных турбин.

Часть 2. Как выбрать один из них

Существует несколько типов генераторов, которые могут быть соединены с небольшими ветряными турбинами: наиболее важные типы генераторов постоянного или переменного тока, а также синхронные или асинхронные, которые работают с постоянными магнитами или возбуждением электрическим полем соответственно.

Генераторы для ветряных турбин. Часть 1: Основы

Ветряные турбины последние 50 лет помогают человечеству преобразовывать энергию ветра в электричество. Генераторы преобразуют механическую энергию вращающихся лопастей в электрическую энергию.

Другие категории

Настройки конфиденциальности

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт.

• Существенный

• Статистика

Принять все

Сохранять

Принимать только необходимые файлы cookie

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Сведения о файлах cookie

Политика конфиденциальности

Уведомление о сайте

Настройки конфиденциальности

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie. Вы можете дать свое согласие на целые категории или отобразить дополнительную информацию и выбрать определенные файлы cookie.

Принять все

Сохранять

Назад

Принимать только необходимые файлы cookie

Основные (2)

Основные файлы cookie обеспечивают выполнение основных функций и необходимы для правильной работы веб-сайта.

Показать информацию о файлах cookie

Скрыть информацию о файлах cookie

Имя	Печенье Борлабс
Провайдер	Владелец этого сайта
Назначение	Сохраняет настройки посетителей, выбранные в окне файлов cookie Borlabs Cookie.
Имя файла cookie	borlabs-cookie
Срок действия файла cookie	1 год

Имя	WPML
Провайдер	Владелец этого веб-сайта
Назначение	Сохраняет текущий язык.
Имя файла cookie	_icl_*, впмл_*, вп-впмл_*
Срок действия файла cookie	1 бирка

Статистика (1)

Статистические файлы cookie собирают информацию анонимно. Эта информация помогает нам понять, как наши посетители используют наш веб-сайт.

Показать информацию о файлах cookie

Скрыть информацию о файлах cookie

Принять
Имя	Гугл Аналитика
Провайдер	ООО «Гугл»
Назначение	Файл cookie Google, используемый для аналитики веб-сайта. Генерирует статистические данные о том, как посетитель использует веб-сайт.
Политика конфиденциальности	https://policies.google.com/privacy?hl=en
Имя файла cookie	_ga,_gat,_gid
Срок действия файла cookie	2 года

на базе Borlabs Cookie

Политика конфиденциальности

Уведомление о сайте

Учебное пособие по ветровой турбине

— OpenSourceLowTech.

org

Обновлено 5 сентября 2022 г.
Разработчик: Daniel Connell
Текст учебника по английскому языку: Дэниел Коннелл
Анимация учебника: Daniel Connell

Содержание этого урока:
Описание
Инструменты
Материалы
Ресурсы
Пошаговые инструкции
Конфигурации и приложения

Описание:

Это ветряная турбина с вертикальной осью, которая использует энергию ветра для приведения в действие таких вещей, как генератор переменного тока/генератор для производства электроэнергии, или воздушные и водяные насосы для охлаждения, орошения и т.п.
В турбине используется конструкция Lenz2 с механическим КПД 35-40% подъемная + лобовое сопротивление. Он сделан почти полностью из подручных материалов и должен стоить около 15-30 долларов за версию с шестью лопастями, которую могут сделать два человека за четыре часа без особых усилий.
Версия с тремя лопастями успешно прошла испытания на выживаемость при устойчивом ветре со скоростью 80 км/ч, а версия с шестью лопастями — на высоте 105 км. Оба сделают больше, но сколько именно, пока не установлено. Текущая самая продолжительная версия работает с начала 2014 года, несмотря на умеренные штормы, и пока без заметного износа.

Полные кривые мощности еще предстоит рассчитать для этой конкретной конструкции, но, согласно расчетам г-на Эда Ленца, шесть лопастей диаметром 0,91 м и высотой 1,1 м с генератором переменного тока с КПД 90% должны производить не менее 130 Вт электроэнергии в сутки. при скорости ветра 30 км/ч и 1 киловатт при скорости 60 км/ч.

Материалы, перечисленные в этом уроке, предназначены для изготовления версии с шестью лопастями. Разделите пополам все, кроме велосипедного колеса на три лопасти.

Инструменты:

	Электродрель
	Сверла по металлу 4 мм и 5 мм
	Канцелярский нож или нож Stanley / нож для коробок Первый лучше подходит для резки бумаги, второй — для надрезов на алюминиевых листах, поэтому по одному из них может быть хорошей идеей.
	Уголок 20 мм x 20 мм, алюминий Около 1 метра в длину, дополнительные 30 см длины также удобны. Используется для линейки и гибки.
	Рулетка
	Заклепочник
	Маркер
	Липкая лента
	4 прищепки Пружинный или другой вид.
	Компьютер и принтер Низкое качество черно-белого изображения в порядке. И 2 листа бумаги формата A4 или US Letter.
Дополнительно:
	Торцевой ключ на 7 мм Для использования с дрелью для затягивания найлоков. Гораздо быстрее и проще.

Материалы:

	11 Алюминиевые литографические офсетные печатные формы Это чистые алюминиевые листы, используемые в процессе печати, обычно используемом для газет и упаковки. Типография среднего размера может перерабатывать сотни форм каждую неделю, поэтому обычно их легко купить по дешевке. Обзвоните любые местные компании, предлагающие офсетную печать. Любой размер, толщина или тип подходят, если они больше 67 см по длинной оси. Они, вероятно, будут довольно чернильными, когда вы их получите, они достаточно легко смываются с рук мылом и не должны быть токсичными.
	280 заклепок диаметром 4 мм Около 6-8 мм в длину.
	30 Болты с потайной головкой/винты M4 с потайной головкой Около 12-20 мм в длину. Строго говоря, нужно раззенковать только 9, остальные могут быть практически любыми, например, шестигранной головкой или гнездом.
	30 M4 Nylocs/Контргайки Это гайки с нейлоновым кольцом, чтобы они не болтались. Если вы не можете найти их, обычная гайка M4 с пружинной шайбой сделает ту же работу.
	48 Малые шайбы Внутренний диаметр 4 мм для установки заклепок и болтов, наружный диаметр около 10 мм.
	42 большие/копеечные/ремонтные шайбы Внутренний диаметр 4 мм для установки заклепок и болтов, внешний диаметр около 20 мм.
	Велосипедные колеса 2 x 26 дюймов То, как именно измеряются велосипедные колеса, немного сложно, в основном вы хотите иметь общий внешний диаметр обода около 58 см, плюс-минус. Колесо должно: ~ Не будет быстрого выпуска ~ Имеют обычную толстую ось (диаметром около 10 мм) ~ Имеют 36 спиц ~ Работать достаточно гладко ~ Имейте достаточно выступающей оси, чтобы прикрепить ее к стойке, по крайней мере, 3-4 см. ~ Шестерни нужны только в том случае, если вы собираетесь снимать с них цепь, что, вероятно, не так. Может оказаться полезным разобрать ступицу колеса с помощью гаечных ключей и велосипедного конусного ключа, немного почистить и смазать подшипники, а также максимально удлинить ось с одной стороны для крепления. Если вы еще не сделали этого раньше, возьмите его с собой в местный сервисный центр, где вам с удовольствием покажут, как это сделать. В этом нет необходимости, если колесо работает достаточно хорошо и имеет достаточную видимую ось.
	12 спиц велосипедного колеса Любая длина, тип или состояние в порядке.

Ресурсы:

Пошаговые инструкции по сборке:

Это относится к анимации слева.

Шаг 1:
Загрузите и распечатайте два файла шаблона по ссылкам выше. Убедитесь, что они напечатаны с разрешением 100% (300 dpi). При печати измерьте расстояние между размерными стрелками, оно должно быть 10 см на обеих страницах. Если разница в пару миллиметров, то все в порядке.

Склейте страницы скотчем так, чтобы 10-сантиметровые метки совпадали как можно плотнее. Лучший способ сделать это — на оконном стекле в течение дня, чтобы вы могли видеть обе просвечивающие страницы.
С помощью канцелярского ножа и алюминиевого уголка в качестве линейки вырежьте внешнюю границу шаблона.
Каждый раз, когда вы режете, всегда следите за тем, чтобы другая рука никогда не находилась перед ножом, чтобы, если вы соскользнете, вы не порезались. Для этого хорошо подходит алюминиевый уголок, так как вертикальная насадка эффективно защищает руку, держащую ее.

2 :
Возьмите алюминиевый лист и измерьте коробку размером 42см х 48см. Проведите линию посередине длины 48 см, чтобы у вас получилось две коробки размером 42 см х 24 см. Надрежьте внешние линии ножом Stanley и линейкой. Вы не пытаетесь прорезать металл, просто создаете линию, которую потом можно выскочить позже. Хороший метод — один раз слегка забить, а второй раз немного глубже.
Не забивайте среднюю линию 24 см.

Согните металл так, чтобы он согнулся по линии надреза, затем согните в другую сторону. Сделайте это пару раз, и он должен разделиться. Сделайте то же самое для другого надреза и удалите внешний металл.

3 :
Прикрепите шаблон к металлическому прямоугольнику (в дальнейшем именуемому «форма») так, чтобы длинный край бумаги располагался на средней линии, а правые края обоих были на одной линии. Не волнуйтесь, если другие края не совпадают идеально.

Используя лезвие и линейку, разметьте кривую шаблона, включая треугольники на каждом конце. Не обязательно, чтобы это было на 100% идеально, но постарайтесь сделать первый достаточно хорошим, так как вы можете использовать его в качестве шаблона для остальных.

Надрежьте, согните и удалите два металлических треугольника снаружи шаблона.

4 :
Отметьте центры маленьких кругов на бумажном шаблоне маркером так, чтобы они были видны с другой стороны, и переверните бумагу так, чтобы напечатанная сторона была внизу на другой половине шаблона, оставив длинный край наверху. средняя линия. Перезапишите, чтобы не сместилось.
Слегка согните изогнутую надрезку около края и вырвите ее. Удалите два маленьких треугольника. Будьте осторожны, чтобы не согнуть металл без надрезов слишком сильно, так как это может ослабить его.

Теперь у вас есть первый бывший. Повторите шаги со 2 по 3, чтобы у вас было в общей сложности 12 формирователей. Вы можете использовать первый формирователь в качестве шаблона для резки, а не бумагу. На трех формирователях линия 24 см нарисована спереди, на трех других — сзади.

5 :
Возьмите все 12 шпангоутов и соедините их вместе так, чтобы они были как можно лучше выровнены.
Используйте ленту, чтобы прикрепить их, если у вас нет прищепок.

Просверлите каждое из 18 отверстий во всех 12 шпангоутах сверлом диаметром 4 мм. Может помочь вставить болт в первое отверстие, чтобы шпангоуты не сместились во время сверления.

Удалите шаблон и отсоедините шпангоуты.
Поместите формирователь так, чтобы линия 24 см немного выступала за край стола. Поместите прямой край на среднюю линию и согните до 90 градусов. Повторите со всеми 12, с 6 формирователями, согнутыми блестящей стороной вверх и 6 согнутыми блестящей стороной вниз.
Отложите первые в сторону.

6 :
Возьмите алюминиевый лист и выровняйте любые изгибы металла. Обрежьте длинный край до 67 см.

Проведите линию на расстоянии 2 см от одного из 67-сантиметровых краев, переверните лист и проведите еще одну линию на расстоянии 2 см от противоположного края на другой стороне металла.

повторите еще с 5 листами и соедините все 6 вместе так, чтобы каждая нарисованная линия была выровнена по краю листа над ней.

Отметьте край на 4 см, 6, 8, 10, 18, 26, 34, а затем через каждые 2 см до 64 см включительно
Имейте в виду, что одна сторона имеет надрез на 4см от края, другая на 3см.

Переверните листы, убедившись, что они не потеряли выравнивания. Отметьте и подсчитайте так же, как и первое ребро. Убедитесь, что у обоих есть зазор 4 см на одном и том же краю.

7 :
Постучите листами по столу, чтобы они выровнялись друг над другом.
От конца 4 см проведите вертикальную линию на расстоянии 19 см от края и одну на расстоянии 33 см от края.
Отметьте каждую линию на расстоянии 3 см и 20 см от обоих концов.

Просверлите все 6 листов с отверстиями диаметром 4 мм по всем 8 отметкам.
Расстегните листы.

8:
Поместите лист так, чтобы второй край на 3 см выступал над столом. Поместите линейку на вторую отметку и триангулируйте край, как показано на анимации.

Точно так же триангулируйте край 4 см.

Предварительно согните лист, чтобы его было легче разместить в шпангоутах. Не сгибайте его так туго, чтобы не помять металл.

9 :
Переверните лист вертикально и вставьте в изогнутый вырез в верхней форме (неразрезанная половина формы должна быть направлена ​​вверх).
Лучший способ сделать это — сначала поместить 4-сантиметровый край треугольника в прорезь, затем 3-сантиметровый край, вдавить внутренний клапан, а затем продеть остальную часть листа через разрез.

Сложите язычки так, чтобы первые три на каждом конце раскрылись, затем поочередно. Вам, вероятно, придется несколько раз согнуть надрезы, прежде чем рвать их, или использовать плоскогубцы, если они особенно упрямы. Если вы обнаружите, что неправильно согнули язычок, оставьте его как есть, изгиб в другую сторону ослабит металл. Убедитесь, что три длинных язычка чередуются друг с другом.

Поднимите шаблон так, чтобы он был на одном уровне с согнутыми клапанами.

Поместите 2 велосипедные спицы в сгиб каркаса и загните его. Если вы раздавите край металла вокруг спицы плоскогубцами или чем-то подобным, это предотвратит ее выпадение.

Переверните лопасть, поместите другую направляющую и отогните язычки таким же образом.

10 :
Разрежьте и удалите два внешних угла первого. Отрежьте меньший треугольник на одном уровне с краем другой половинки, но дайте большему треугольнику отступ на 2 см, чтобы он перекрывался.
Повторите для другого бывшего.

11 :
Возьмите один из обрезков, оставшихся после резки формирователя. Вырежьте полоску шириной 7 см, а затем отрежьте 4 см по длине.

Триангулируйте полосу, как показано на рисунке.

Отметьте грубую середину каждого конца лица шириной 3 см линией длиной пару сантиметров.

12 :
Поместите треугольную стойку внутрь лопасти так, чтобы ее 3-сантиметровая поверхность располагалась на ряду просверленных отверстий ближе к задней кромке. Наведите нарисованные линии через верхнее просверленное отверстие, чтобы убедиться, что оно отцентровано.

Просверлите стойку через отверстие в лопасти и закрепите заклепкой. Повторите для нижнего отверстия, затем для двух посередине.

13 :
Возьмите новый лист, сгладьте все изгибы и обрежьте большую часть до 67 см, затем разрежьте пополам, чтобы у вас получилось два куска шириной 33,5 см.

Отрежьте 4 см от одного из коротких краев обеих частей.

Повторите, чтобы у вас получилось 6 листов по 33,5 см. Выровняйте и соедините все три вместе.

От одного из длинных краев проведите три вертикальные линии на расстоянии 1 см, 9 см и 19 см.
Отметьте эти линии с обоих концов на расстоянии 1 см и 20 см.

Просверлите отверстия диаметром 4 мм в каждой из двенадцати отметок.

14 :
Отметьте лист на расстоянии 5 см от противоположного края.
Триангулируйте ребро, как показано на рисунке.

15 :
Поместите половинку листа внутрь лопасти так, чтобы ее нетреугольный край был выровнен с задним краем лопасти. Это нормально иметь небольшой зазор или чашу на обоих концах, если они не подходят идеально к лопатке.

Просверлите и заклепайте ряд отверстий в половине листа, ближайший к задней кромке.

16 :
Поставьте флюгер вертикально. Надавите треугольным краем половины листа внутрь и вперед, чтобы он прижался к другому листу и немного натянулся на распорку.
Просверлите ряд отверстий, на которых сидит треугольный край половины листа, и заклепайте на месте.

17 :
Просверлите одно из средних отверстий в последнем ряду половины листа, следя за тем, чтобы сверло держалось достаточно прямо, и прикрепите заклепкой и шайбой так, чтобы шайба находилась на внутренней стороне лопасти. Это немного проще со второй парой рук. Старайтесь, чтобы шайба плотно прилегала к металлу.
Повторите для остальных трех отверстий.

Просверлить, заклепать и проложить оставшийся ряд. Половина листа должна плотно прилегать к стойке. Вы должны заметить, что лопасть теперь намного прочнее и жестче.

Сложите оба шпангоута внахлест на 90 градусов.

18 :
Просверлите все отверстия на одном из шпангоутов.

Просверлите отверстие в небольшом деревянном бруске или свернутой трубе из алюминиевых обрезков, чтобы металл не продавливался внутрь и чтобы не было риска просверлить руку.

Заклепать все отверстия, кроме отмеченных.

В некоторых отверстиях очень легко просто вытолкнуть внутренний слой металла с помощью дрели и заклепки, поэтому убедитесь, что каждое отверстие правильно просверлено и закреплено. Если нет, возможно, вам придется высверлить и заменить заклепку.

Повторите сверление и заклепку на противоположном шпангоуте.

19 :
Возьми велосипедное колесо. Просверлите три отверстия диаметром 5 мм, равномерно расположенные по всему ободу. В вашем колесе должно быть 36 спиц, поэтому просверлите отверстие через каждые 12 спиц. Отверстие должно быть достаточно близко к краю обода.

Просуньте болт М4 с потайной головкой вверх через одно из отверстий в колесе и через самое заднее незаклепанное отверстие в нижнем шпангоуте лопасти.
Назначение большего отверстия состоит в том, чтобы головка уходила дальше в сторону, если вы хотите надеть ремень на обод колеса для привода генератора переменного тока или чего-то подобного.
Поместите большую шайбу и найлок на болт. Убедитесь, что болт прилегает к велосипедной спице, которую вы вставили внутрь загнутого края накладки, а шайба находится над ним. Это так болт, и поэтому вся лопасть не может оторваться ни вбок, ни вверх от колеса.
Пока не затягивайте найлок полностью.

Выровняйте лопатку так, чтобы другое незаклепанное отверстие находилось рядом с краем обода колеса, и отметьте ручкой отверстие, а также незаклепанное отверстие в середине лопатки.

Поверните лопасть так, чтобы можно было просверлить две метки.

Переместите лопасть назад и зафиксируйте двумя болтами, большими шайбами ​​и нейлоками. Полностью затяните все три. Здесь пригодится 7-мм головка / гаечный ключ, так как затягивать их вручную довольно сложно.

20 :
Повторите дважды с шага 8, чтобы собрать еще пять лопастей из оставшихся шпангоутов и листов, прикрепите еще две к верхней части первого колеса, а последние три к нижней стороне второго колеса, чтобы все шесть могли соединиться друг с другом лицом друг к другу. в том же направлении.

Прикрутите все шесть лопастей друг к другу болтами, в шахматном порядке внахлест, при этом заднее незаклепочное отверстие рядом со спицей велосипеда прикрепите к переднему незаклепанному отверстию лопасти за ней. Используйте две большие шайбы, одну под головку болта, другую под нейлок.

Оставшиеся незаклепками отверстия теперь можно прикрутить друг к другу таким же образом. Должно быть довольно очевидно, что соединяется с чем, поскольку они будут располагаться более или менее друг над другом. Если их совместить, лопасти превратятся в сбалансированный шестигранный симметричный шестиугольник.

Поздравляем, вы сделали ветряк!

Конфигурации:

Вот несколько возможных способов подключения приложений к вашей турбине, чтобы она могла выполнять полезную работу. На самом деле не существует универсального ответа на вопрос, что и как вы должны делать, поскольку это будет сильно зависеть от вашей конкретной ситуации, и эти возможные решения предназначены только в качестве руководства. Если и когда вы доберетесь до этой части процесса, пожалуйста, напишите мне напрямую или загляните в группу Facebook, где сообщество может помочь вам создать то, что вам нужно, и вы можете следить за тем, что уже сделали другие. Большинство сборок довольно просты, и все это было сделано раньше.

A: Колесо для гироскутера

Эту турбину можно подключить и использовать для питания различных приложений, например, для механического присоединения насоса для перемещения воды и сжатия воздуха, но вы, вероятно, собираетесь ее использовать. для выработки электроэнергии для зарядки аккумуляторов.
Одним из самых простых решений для этого является использование постоянного магнита (например, в нем используются настоящие магниты, а не электромагниты) двигателя постоянного тока в обратном направлении в качестве генератора.

Вероятно, лучшим вариантом для этого является колесо от ховерборда/балансировочной доски/сегвея, так как они довольно мощные, износостойкие, защищены от непогоды, имеют трехфазный переменный ток, дают хорошие вольты на оборот и обычно их можно найти примерно за $ 20-30 фунтов стерлингов секонд-хенд в местных объявлениях в регионах с такими потребительскими товарами.

Вероятно, самый простой способ прикрепить его и управлять им — использовать ремень генератора длиной ~2,5 м от фургона/грузовика/автобуса/большого автомобиля, обмотанный вокруг нижнего велосипедного колеса турбины и колеса ховерборда без шины, с натяжным устройством. система, как показано на анимации. Вы, вероятно, захотите прикрепить петлю из нейлонового ремня или кожи вокруг велосипедного колеса для амортизации и сцепления.

B: Колесо для электровелосипеда

Идеальное решение для выработки электроэнергии с помощью турбины — использовать велосипедное колесо с электродвигателем. Если вы можете найти один. В любом случае в конструкции используется колесо, и почти каждый аспект входной мощности, выходной мощности, оборотов и т. Д. Очень хорошо вписывается в колесо eBike с прямым приводом ~ 300 Вт. Все, что вам нужно сделать, это построить на нем турбину и подключить провода к вашей электрической системе. Однако, к сожалению, за пределами нескольких стран их может быть трудно и дорого достать.

C: Генератор для мотоциклов

В тех частях мира, где вышеперечисленные два элемента не так легко доступны, вероятно, лучшим вариантом является генератор переменного тока (также называемый статором) от мотоцикла, скутера или туктука. Обычно они не такие мощные или высоковольтные, как другие, но все же делают довольно приличную работу. Общее эмпирическое правило заключается в том, что чем больше и медленнее велосипед, тем больше вольт он будет выдавать на обороты, а это то, что вам обычно нужно.

Их главный недостаток — отсутствие собственных подшипников. Обычно я устанавливаю их на втулку от велосипедного колеса, как описано в этом уроке:
youtube.com/watch?v=jLVcbd0C9Ns

Есть два основных способа прикрепить их к турбине; ремнем, как в конфигурации А, или короткой петлей велосипедной цепи от звездочки, установленной на колесе турбины, до звездочки на генераторе в сборе. Первый будет давать гораздо более высокие обороты и, следовательно, вольты из-за того, что он включен, но преимуществом некоторых велосипедных генераторов является то, что они имеют катушку высокого напряжения, которая обычно дает примерно в десять раз больше вольт на оборот, чем другие катушки, но при десятая максимальная сила тока (т.