Как да изградите лопатки за вятърен генератор със собствените си ръце: примери за самостоятелно направени лопатки на вятърни турбини

Използването на алтернативни източници на енергия е една от основните тенденции на нашето време.Чистата, достъпна вятърна енергия може да се преобразува в електричество дори във вашия дом чрез изграждане на вятърна турбина и свързването й към генератор.

Можете да изградите лопатки за вятърен генератор със собствените си ръце от обикновени материали, без да използвате специално оборудване. Ще ви кажем коя форма на острието е по-ефективна и ще ви помогнем да изберете подходящия чертеж за вятърна електроцентрала.

Как работи един обикновен вятърен генератор?

Вятърният генератор е устройство, което ви позволява да преобразувате вятърната енергия в електричество.

Принципът на неговото действие е, че вятърът върти лопатките, задвижва вала, през който въртенето се подава към генератора чрез скоростна кутия, което увеличава скоростта.

Работата на вятърна електроцентрала се оценява от КИЕВ - коефициент на използване на вятърната енергия. Когато вятърното колело се върти бързо, то взаимодейства с повече вятър, което означава, че отнема повече енергия от него.

Има два основни типа вятърни генератори:

• вертикален;
• хоризонтална.

Вертикално ориентираните модели са изградени така, че оста на витлото да е перпендикулярна на земята. Така всяко движение на въздушни маси, независимо от посоката, задвижва структурата.

Тази универсалност е предимство на този тип вятърни турбини, но те отстъпват на хоризонталните модели по отношение на производителност и ефективност на работа.

Хоризонтален вятърен генератор прилича на ветропоказател. За да се въртят лопатките, конструкцията трябва да се завърти в желаната посока, в зависимост от посоката на движение на въздуха.

За наблюдение и улавяне на промените в посоката на вятъра са инсталирани специални устройства. Ефективността при това разположение на винтовете е значително по-висока, отколкото при вертикална ориентация. За битови нужди е по-рационално да се използват вятърни генератори от този тип.

Каква форма на острието е оптимална?

Един от основните елементи на вятърния генератор е набор от лопатки.

Има редица фактори, свързани с тези части, които влияят на ефективността на вятърната мелница:

• тегло;
• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Ако решите да проектирате остриета за домашна вятърна мелница, трябва да вземете предвид всички тези параметри. Някои смятат, че колкото повече крила има витлото на генератора, толкова повече вятърна енергия може да се произведе. С други думи, колкото повече, толкова по-добре.

Това обаче не е така. Всяка отделна част се движи срещу съпротивлението на въздуха. По този начин голям брой лопатки на витло изисква повече сила на вятъра, за да завърши едно завъртане.

В допълнение, твърде много широки крила могат да причинят образуването на така наречената „въздушна шапка“ пред витлото, когато въздушният поток не преминава през вятърната мелница, а я обикаля.

Формата има голямо значение. Скоростта на витлото зависи от това. Лошият поток причинява образуването на вихри, които забавят вятърното колело

Най-ефективният е вятърен генератор с едно острие. Но изграждането и балансирането му със собствените си ръце е много трудно. Дизайнът се оказва ненадежден, но с висока ефективност. Според опита на много потребители и производители на вятърни турбини, най-оптималният модел е трилопатен.

Теглото на острието зависи от неговия размер и материала, от който ще бъде изработено. Размерът трябва да бъде избран внимателно, като се ръководи от формулите за изчисление. По-добре е да обработите ръбовете, така че да има заобляне от едната страна и остър ръб от противоположната страна.

Правилно подбраната форма на лопатките на ветрогенератора е в основата на неговата добра работа.

Следните опции са подходящи за домашно производство:

• тип плаване;
• тип крило.

Лопатките тип платно са прости широки ивици, като тези на вятърна мелница.Този модел е най-очевидният и най-лесният за правене. Ефективността му обаче е толкова ниска, че тази форма практически не се използва в съвременните вятърни генератори. Ефективността в този случай е около 10-12%.

Много по-ефективна форма са остриетата на крилат профил. Той включва принципите на аеродинамиката, които издигат огромни самолети във въздуха. Винт с тази форма се задвижва по-лесно и се върти по-бързо. Въздушният поток значително намалява съпротивлението, което вятърната мелница среща по пътя си.

Правилният профил трябва да прилича на крило на самолет. От едната страна острието има удебеление, а от другата има лек наклон. Въздушните маси текат около част от тази форма много плавно

Ефективността на този модел достига 30-35%. Добрата новина е, че можете сами да изградите крилато острие, като използвате минимум инструменти. Всички основни изчисления и чертежи могат лесно да се адаптират към вашата вятърна мелница и да използват безплатна и чиста вятърна енергия без ограничения.

От какво се правят остриета у дома?

Материалите, които са подходящи за изграждането на вятърен генератор, са преди всичко пластмаса, леки метали, дърво и едно модерно решение - фибростъкло. Основният въпрос е колко труд и време сте готови да похарчите за направата на вятърна мелница.

PVC канализационни тръби

Най-популярният и разпространен материал за производство на пластмасови лопатки за вятърни генератори е обикновена PVC канализационна тръба. За повечето домашни генератори с диаметър на винта до 2 m е достатъчна тръба от 160 mm.

Предимствата на този метод включват:

• ниска цена;
• наличност във всеки регион;
• лекота на работа;
• голям брой диаграми и чертежи в интернет, богат опит в използването.

Тръбите са различни. Това е известно не само на онези, които правят домашни вятърни електроцентрали, но и на всички, които са се сблъскали с инсталирането на канализация или водоснабдяване. Те се различават по дебелина, състав и производител. Тръбата е евтина, така че няма нужда да се опитвате да направите вашата вятърна мелница още по-евтина, като спестите от PVC тръби.

Лошокачествен материал от пластмасови тръби може да доведе до факта, че лопатките ще се спукат по време на първия тест и цялата работа ще бъде извършена напразно

Първо трябва да вземете решение за модела. Има много опции, всяка форма има своите недостатъци и предимства. Може би си струва първо да експериментирате, преди да изрежете окончателната версия.

Тъй като цената на тръбите е ниска и можете да ги намерите във всеки строителен магазин, този материал е идеален за първите стъпки в моделирането на остриета. Ако нещо се обърка, винаги можете да си купите друга тръба и да опитате отново; портфейлът ви няма да пострада много от подобни експерименти.

Опитни потребители на вятърна енергия са забелязали, че е по-добре да се използват оранжеви, а не сиви тръби за направата на лопатки на вятърни турбини. Те поддържат формата си по-добре, не се огъват след формирането на крилото и издържат по-дълго

Любителите дизайнери предпочитат PVC, тъй като по време на тестването счупеното острие може да бъде заменено с ново, направено за 15 минути на място, ако е наличен подходящ модел. Просто и бързо, и най-важното – достъпно.

Инструкциите за снимки за изработване на остриета на вятърна мелница от полимерни тръби ще ви помогнат визуално да овладеете стъпките и последователността на процеса:

Всички подготвителни стъпки са завършени, сега лопатките трябва да бъдат прикрепени към частта, въртяща се с вятъра:

Алуминий - тънък, лек и скъп

Алуминият е лек и издръжлив метал. Традиционно се използва за направата на лопатки за вятърни турбини. Поради ниското си тегло, ако придадете на плочата желаната форма, аеродинамичните свойства на витлото ще бъдат отлични.

Основните натоварвания, които вятърната мелница изпитва по време на въртене, са насочени към огъване и счупване на острието. Ако пластмасата бързо се напука и се провали по време на такава работа, можете да разчитате на алуминиев винт много по-дълго.

Въпреки това, ако сравните алуминиеви и PVC тръби, металните плочи все пак ще бъдат по-тежки. При високи скорости на въртене съществува голям риск от повреда не на самото острие, а на винта в точката на закрепване

Друг недостатък на алуминиевите части е сложността на производството. Ако PVC тръбата има завой, който ще се използва за придаване на аеродинамични свойства на острието, тогава алуминият, като правило, се взема под формата на лист.

След изрязване на частта според шаблона, което само по себе си е много по-трудно от работата с пластмаса, полученият детайл все пак ще трябва да се навие и да му се даде правилния завой. Няма да е толкова лесно да направите това у дома и без инструменти.

Вместо скъп алуминий можете да използвате остатъци от покривен лист или парчета гофриран лист, останали след монтажа:

Фибростъкло или фибростъкло - за професионалисти

Ако решите да подходите съзнателно към въпроса за създаването на острие и сте готови да похарчите много усилия и нерви за него, фибростъклото ще свърши работа.Ако преди това не сте се занимавали с вятърни генератори, започването на запознанството ви с моделиране на вятърна мелница от фибростъкло не е най-добрата идея. Все пак този процес изисква опит и практически умения.

Острие, направено от няколко слоя фибростъкло, залепени с епоксидно лепило, ще бъде здраво, леко и надеждно. С голяма повърхност частта се оказва куха и практически безтегловна

За производството се използва фибростъкло - тънък и издръжлив материал, който се произвежда на рула. В допълнение към фибростъклото, епоксидното лепило е полезно за закрепване на слоевете.

Работата започва със създаването на матрица. Това е заготовка, която представлява калъп за бъдеща част.

Матрицата може да бъде направена от дърво: дървен материал, дъски или трупи. Обемният силует на половината острие се изрязва директно от масива. Друг вариант е пластмасова форма.

Много е трудно да направите сами заготовка, трябва да имате пред очите си готов модел на острие, изработено от дърво или друг материал, и едва след това от този модел се изрязва матрица за детайла. Имате нужда от поне 2 такива матрици, но след като веднъж сте направили успешна форма, тя може да се използва многократно и по този начин можете да построите повече от една вятърна мелница.

Дъното на формата е обилно смазано с восък. Това се прави, за да може готовото острие лесно да се отстрани по-късно. Поставете слой фибростъкло и го намажете с епоксидно лепило. Процесът се повтаря няколко пъти, докато детайлът достигне желаната дебелина.

След това лепилото трябва да изсъхне. Някои хора препоръчват да поставите формата във вакуумна торбичка и да изпомпвате въздуха. По този начин лепилото прониква по-добре във всички слоеве фибростъкло, като не оставя неимпрегнирани участъци.

Когато епоксидното лепило изсъхне, половината детайл се отстранява внимателно от матрицата. Те правят същото с втората половина.Частите са залепени заедно, за да образуват куха триизмерна част. Лек, издръжлив и с аеродинамична форма, острието от фибростъкло е върхът на съвършенството за любителите на домашни вятърни паркове.

Основният му недостатък е трудността при реализиране на идеята и голям брой дефекти в началото, докато се получи идеалната матрица и алгоритъмът за създаване се усъвършенства.

Евтино и весело: дървена част за вятърно колело

Дървеното острие е старомоден метод, който е лесен за изпълнение, но неефективен при днешното ниво на потребление на електроенергия. Частта може да бъде направена от масивна дъска от светло дърво, като бор. Важно е да изберете добре изсушено парче дърво.

Ако дървото е влажно, по време на процеса на сушене винтът може да „поведе“ и да се деформира. И теглото на мокрото дърво е значително по-високо от сухото

Трябва да изберете подходяща форма, но вземете предвид факта, че дървеното острие няма да бъде тънка плоча, като алуминий или пластмаса, а триизмерна структура. Следователно не е достатъчно да дадете на детайла форма, трябва да разберете принципите на аеродинамиката и да си представите очертанията на острието във всичките три измерения.

Ще трябва да използвате ренде, за да придадете окончателния вид на дървото, за предпочитане електрическо. За издръжливост дървото се третира с антисептичен защитен лак или боя

Основният недостатък на този дизайн е голямото тегло на винта. За да се движи този колос, вятърът трябва да е достатъчно силен, което по принцип е трудно постижимо. Дървото обаче е достъпен материал. Дъските, подходящи за създаване на витло на вятърна турбина, могат да бъдат намерени точно във вашия двор, без да похарчите нито стотинка. И това е основното предимство на дървото в този случай.

Ефективността на дървено острие клони към нула.По правило времето и усилията, които се отделят за създаването на такава вятърна мелница, не си струват получения резултат, изразен във ватове. Въпреки това, като модел за обучение или тест, дървената част има своето място. И ветропоказател с дървени остриета изглежда впечатляващо на сайта.

Следващата селекция от снимки ще ви запознае със стъпките за направата на вятърна мелница с остриета, изрязани от шперплат:

Работната част е готова и тествана за функционалност, което означава, че остава само да я боядисате и завинтите към мачтата:

Чертежи и примери на остриета

Много е трудно да се направи правилното изчисление на витлото на вятърен генератор, без да се знаят основните параметри, които се показват във формулата, както и да нямате представа как тези параметри влияят на работата на вятърната турбина.

По-добре е да не си губите времето, ако не искате да се задълбочите в основите на аеродинамиката. Готовите чертежи и диаграми с определени показатели ще ви помогнат да изберете подходящо острие за вятърна електроцентрала.

Чертеж на лопатка за витло с две лопатки. Изработен от канализационна тръба с диаметър 110. Диаметърът на витлото на вятърната мелница в тези изчисления е 1 m

Такъв малък вятърен генератор няма да може да ви осигури висока мощност.Най-вероятно е малко вероятно да успеете да изтръгнете повече от 50 W от този дизайн. Но витлото с две лопатки, изработено от лека и тънка PVC тръба, ще даде висока скорост на въртене и ще осигури работата на вятърната мелница дори при слаб вятър.

Чертеж на лопатка за витло с три лопатки на вятърен генератор, изработено от тръба с диаметър 160 mm. Прогнозната скорост при този вариант е 5 при вятър 5 м/с

Витло с три лопатки с тази форма може да се използва за по-мощни агрегати, приблизително 150 W при 12 V. Диаметърът на цялото витло в този модел достига 1,5 м. Вятърното колело ще се върти бързо и ще се стартира лесно. Вятърната мелница с три крила най-често се среща в домашни електроцентрали.

Чертеж на домашно острие за витло на вятърен генератор с 5 остриета. Изработена от PVC тръба с диаметър 160 мм. Очаквана скорост – 4

Такова витло с пет лопатки ще може да произведе до 225 оборота в минута при очаквана скорост на вятъра от 5 m/s. За да изградите острие според предложените чертежи, трябва да прехвърлите координатите на всяка точка от колоните „Координати на предни/задни шарки“ към повърхността на пластмасовата канализационна тръба.

Като използвате таблицата по-долу, можете да изчислите диаметъра на вятърна мелница с 2-16 перки. В този случай можете да изберете размера, като вземете предвид желаната изходна мощност.

Таблицата показва, че колкото повече крила има вятърният генератор, толкова по-къса трябва да е дължината им, за да произведе ток със същата мощност

Както показва практиката, е доста трудно да се поддържа вятърен генератор с диаметър по-голям от 2 метра. Ако имате нужда от по-голяма вятърна мелница според таблицата, помислете за увеличаване на броя на перките.

С правила и принципи изчисление на вятърен генератор Прочетете статията, която очертава процеса на извършване на изчисления стъпка по стъпка.

Балансиране на вятърна турбина

Балансирането на лопатките на вятърния генератор ще му помогне да работи възможно най-ефективно. За да извършите балансиране, трябва да намерите стая, където няма вятър или течение. Разбира се, за вятърно колело с диаметър над 2 м ще бъде трудно да се намери такова помещение.

Остриетата се сглобяват в завършена конструкция и се монтират в работно положение. Оста трябва да бъде разположена строго хоризонтално, на ниво. Равнината, в която ще се върти витлото, трябва да бъде настроена строго вертикално, перпендикулярно на оста и нивото на земята.

Витло, което не се движи, трябва да се завърти на 360/x градуса, където x = брой лопатки. В идеалния случай една балансирана вятърна мелница няма да се отклони с 1 градус, но ще остане неподвижна. Ако острието се е завъртяло под собственото си тегло, то трябва да се регулира малко, да се намали теглото от едната страна и да се елиминира отклонението от оста.

Процесът се повтаря, докато винтът е напълно неподвижен във всяка позиция. Важно е да няма вятър по време на балансирането. Това може да изкриви резултатите от теста.

Също така е важно да се провери дали всички части се въртят стриктно в една и съща равнина. За проверка се монтират контролни пластини на разстояние 2 mm от двете страни на едно от остриетата. По време на движение нито една част от винта не трябва да докосва плочата.

За да управлявате вятърен генератор с произведени лопатки, ще трябва да сглобите система, която акумулира получената енергия, съхранява я и я предава на потребителя. Един от компонентите на системата е контролерът. За това как да направите контролер на вятърна турбина, ще разберете, като прочетете нашата препоръчана статия.

Изводи и полезно видео по темата

Напълно възможно е да построите вятърна мелница със собствените си ръце от скрап материали. Ако започнете с по-прости модели, вероятно първият ви опит ще бъде успешен. С натрупания опит поемете по-сложни идеи, за да получите най-ефективния и мощен вятърен генератор.

Видео #1. Как да направите вятърна мелница от PVC тръби:

Видео #2. Направи си сам вятърен генератор:

Видео #3. Вятърна турбина от поцинкована стомана:

Ако искате да използвате чиста и безопасна вятърна енергия за битови нужди и не планирате да харчите много пари за скъпо оборудване, домашно направените перки от обикновени материали ще бъдат подходяща идея. Не се страхувайте да експериментирате и ще можете допълнително да подобрите съществуващите модели витла на вятърни мелници.

Бихте ли искали да ни кажете как сте направили лопатките за вятърна мелница, която доставя електричество на вашата дача със собствените си ръце? Искате ли да споделите полезна информация с посетителите на сайта или да зададете въпрос? Моля, напишете коментари в блока по-долу.