Ako zostaviť lopatky pre veterný generátor vlastnými rukami: príklady lopatiek veternej turbíny vlastnej výroby

Využívanie alternatívnych zdrojov energie je jedným z hlavných trendov našej doby.Čistá a cenovo dostupná veterná energia sa dá premeniť na elektrickú energiu aj u vás doma postavením veternej turbíny a jej pripojením ku generátoru.

Lopatky pre veterný generátor si môžete postaviť vlastnými rukami z bežných materiálov bez použitia špeciálneho vybavenia. Povieme vám, ktorý tvar lopatky je efektívnejší a pomôžeme vám vybrať vhodný výkres pre veternú elektráreň.

Ako funguje jednoduchý veterný generátor?

Veterný generátor je zariadenie, ktoré vám umožňuje premieňať veternú energiu na elektrickú energiu.

Princíp jeho činnosti spočíva v tom, že vietor otáča lopatky, uvádza do pohybu hriadeľ, cez ktorý sa otáčanie dodáva generátoru cez prevodovku, čím sa zvyšuje rýchlosť.

Prevádzku veternej elektrárne posudzuje KYJEV – faktor využitia veternej energie. Keď sa veterné koleso rýchlo otáča, interaguje s väčším množstvom vetra, čo znamená, že mu odoberá viac energie.

Existujú dva hlavné typy veterných generátorov:

• vertikálne;
• horizontálne.

Vertikálne orientované modely sú postavené tak, že os vrtule je kolmá na zem. Akýkoľvek pohyb vzdušných hmôt, bez ohľadu na smer, teda uvádza štruktúru do pohybu.

Táto všestrannosť je výhodou tohto typu veterných turbín, ale z hľadiska produktivity a prevádzkovej účinnosti sú horšie ako horizontálne modely.

Horizontálny veterný generátor pripomína korouhvičku. Aby sa lopatky otáčali, musí byť konštrukcia natočená v požadovanom smere v závislosti od smeru pohybu vzduchu.

Na sledovanie a zachytávanie zmien smeru vetra sú nainštalované špeciálne zariadenia. Účinnosť pri tomto skrutkovom usporiadaní je podstatne vyššia ako pri vertikálnej orientácii. Pre domáce použitie je racionálnejšie používať veterné generátory tohto typu.

Aký tvar čepele je optimálny?

Jedným z hlavných prvkov veterného generátora je sada lopatiek.

Existuje niekoľko faktorov spojených s týmito časťami, ktoré ovplyvňujú účinnosť veterného mlyna:

• hmotnosť;
• veľkosť;
• forma;
• materiál;
• množstvo.

Ak sa rozhodnete navrhnúť lopatky pre domáci veterný mlyn, musíte vziať do úvahy všetky tieto parametre. Niektorí veria, že čím viac krídel na vrtuli generátora, tým viac veternej energie možno vyrobiť. Inými slovami, čím viac, tým lepšie.

Nie je to však tak. Každá jednotlivá časť sa pohybuje proti odporu vzduchu. Veľký počet lopatiek na vrtuli teda vyžaduje väčšiu silu vetra na dokončenie jednej otáčky.

Príliš široké krídelká navyše môžu spôsobiť vytvorenie takzvaného „vzduchového uzáveru“ pred vrtuľou, kedy prúd vzduchu neprechádza cez veterný mlyn, ale ho obchádza.

Na forme veľmi záleží. Od toho závisí rýchlosť vrtule. Zlé prúdenie spôsobuje tvorbu vírov, ktoré spomaľujú veterné koleso

Najúčinnejší je veterný generátor s jednou lopatkou. Ale postaviť a vyvážiť to vlastnými rukami je veľmi ťažké. Dizajn sa ukazuje ako nespoľahlivý, aj keď s vysokou účinnosťou. Podľa skúseností mnohých používateľov a výrobcov veterných turbín je najoptimálnejší model trojlistý.

Hmotnosť čepele závisí od jej veľkosti a materiálu, z ktorého bude vyrobená. Veľkosť sa musí vyberať starostlivo, podľa výpočtových vzorcov. Je lepšie spracovať okraje tak, aby na jednej strane bolo zaoblenie a na opačnej strane ostrá.

Správne zvolený tvar lopatky veterného generátora je základom jeho dobrej prevádzky.

Pre domácu výrobu sú vhodné tieto možnosti:

• typ plavby;
• typ krídla.

Lopatky typu plachty sú jednoduché široké pruhy, ako na veternom mlyne.Tento model je najzreteľnejší a najjednoduchší na výrobu. Jeho účinnosť je však taká nízka, že táto forma sa v moderných veterných generátoroch prakticky nepoužíva. Účinnosť je v tomto prípade asi 10-12%.

Oveľa efektívnejšou formou sú lopatky krídlového profilu. Zahŕňa princípy aerodynamiky, ktoré zdvíhajú obrovské lietadlá do vzduchu. Skrutka tohto tvaru sa ľahšie uvádza do pohybu a otáča sa rýchlejšie. Prúdenie vzduchu výrazne znižuje odpor, s ktorým sa veterný mlyn stretáva na svojej ceste.

Správny profil by mal pripomínať krídlo lietadla. Na jednej strane má čepeľ zhrubnutie a na druhej strane je mierny sklon. Vzduchové hmoty obtekajú časť tohto tvaru veľmi hladko

Účinnosť tohto modelu dosahuje 30-35%. Dobrou správou je, že okrídlenú čepeľ si môžete postaviť sami s použitím minima nástrojov. Všetky základné výpočty a výkresy sa dajú ľahko prispôsobiť vášmu veternému mlynu a využívať bezplatnú a čistú veternú energiu bez obmedzení.

Z čoho sa čepele vyrábajú doma?

Materiály, ktoré sú vhodné na stavbu veterného generátora sú predovšetkým plast, ľahké kovy, drevo a moderné riešenie - sklolaminát. Hlavnou otázkou je, koľko práce a času ste ochotní minúť na výrobu veterného mlyna.

PVC kanalizačné potrubia

Najpopulárnejším a najrozšírenejším materiálom na výrobu plastových lopatiek pre veterné generátory je obyčajná kanalizačná rúra z PVC. Pre väčšinu domácich generátorov s priemerom skrutky do 2 m postačuje rúrka 160 mm.

Medzi výhody tejto metódy patrí:

• nízka cena;
• dostupnosť v akomkoľvek regióne;
• jednoduchosť prevádzky;
• veľké množstvo schém a nákresov na internete, bohaté skúsenosti s používaním.

Rúry sú rôzne. To je známe nielen tým, ktorí vyrábajú domáce veterné elektrárne, ale všetkým, ktorí sa stretli s inštaláciou kanalizácie alebo vodovodu. Líšia sa hrúbkou, zložením a výrobcom. Potrubie je lacné, takže nie je potrebné snažiť sa ešte viac znížiť náklady na váš veterný mlyn tým, že ušetríte na potrubiach z PVC.

Nekvalitný materiál plastových rúrok môže viesť k tomu, že čepele prasknú pri prvom teste a všetka práca bude zbytočná

Najprv sa musíte rozhodnúť pre vzor. Existuje veľa možností, každá forma má svoje nevýhody a výhody. Pred vystrihnutím finálnej verzie by sa možno oplatilo najskôr experimentovať.

Keďže cena rúr je nízka a nájdete ich v každom železiarstve, tento materiál je ideálny pre prvé kroky pri modelovaní čepelí. Ak sa niečo pokazí, vždy si môžete kúpiť ďalšiu fajku a skúsiť to znova; vaša peňaženka takýmito experimentmi veľmi neutrpí.

Skúsení užívatelia veternej energie si všimli, že na výrobu lopatiek veterných turbín je lepšie použiť radšej oranžové ako sivé rúrky. Lepšie držia tvar, po vytvorení krídla sa neohýbajú a dlhšie vydržia

Amatérski dizajnéri uprednostňujú PVC, pretože počas testovania je možné zlomenú čepeľ vymeniť za novú, vyrobenú za 15 minút priamo na mieste, ak je k dispozícii vhodný vzor. Jednoduché a rýchle a čo je najdôležitejšie – cenovo dostupné.

Fotografické pokyny na výrobu lopatiek veterných mlynov z polymérových rúrok vám pomôžu vizuálne zvládnuť kroky a postupnosť procesu:

Všetky prípravné kroky boli dokončené, teraz je potrebné pripevniť lopatky k časti otáčajúcej sa vetrom:

Hliník - tenký, ľahký a drahý

Hliník je ľahký a odolný kov. Tradične sa používa na výrobu lopatiek pre veterné turbíny. Vďaka nízkej hmotnosti, ak doštičke dáte požadovaný tvar, budú aerodynamické vlastnosti vrtule vynikajúce.

Hlavné zaťaženia, ktoré veterný mlyn zažíva počas otáčania, sú zamerané na ohýbanie a zlomenie čepele. Ak pri takejto práci plast rýchlo praskne a zlyhá, s hliníkovou skrutkou môžete počítať oveľa dlhšie.

Ak však porovnáte hliníkové a PVC rúry, kovové dosky budú stále ťažšie. Pri vysokých rýchlostiach otáčania existuje vysoké riziko poškodenia nie samotnej čepele, ale skrutky v bode pripojenia

Ďalšou nevýhodou hliníkových dielov je náročnosť výroby. Ak má PVC rúrka ohyb, ktorý sa použije na udelenie aerodynamických vlastností čepeli, potom sa hliník spravidla odoberá vo forme plechu.

Po vyrezaní dielu podľa vzoru, čo je samo o sebe oveľa náročnejšie ako práca s plastom, bude potrebné výsledný obrobok ešte zrolovať a dať mu správny ohyb. Doma a bez náradia to nebude také jednoduché.

Namiesto drahého hliníka môžete použiť zvyšky strešného plechu alebo kusy vlnitého plechu, ktoré zostali po inštalácii:

Sklolaminát alebo sklolaminát - pre profesionálov

Ak sa rozhodnete pristupovať k otázke vytvárania čepele vedome a ste ochotní vynaložiť na to veľa úsilia a nervov, sklolaminát bude stačiť.Ak ste sa predtým veternými generátormi nezaoberali, začať sa zoznámiť s modelovaním veterného mlyna zo sklolaminátu nie je najlepší nápad. Tento proces si však vyžaduje skúsenosti a praktické zručnosti.

Čepeľ vyrobená z niekoľkých vrstiev sklolaminátu spojených epoxidovým lepidlom bude pevná, ľahká a spoľahlivá. S veľkým povrchom sa časť ukáže ako dutá a prakticky bez váhy

Na výrobu sa používa sklolaminát - tenký a odolný materiál, ktorý sa vyrába v kotúčoch. Okrem sklolaminátu je na upevnenie vrstiev užitočné epoxidové lepidlo.

Práca začína vytvorením matrice. Toto je polotovar, ktorý predstavuje formu pre budúcu časť.

Matrica môže byť vyrobená z dreva: dreva, dosiek alebo guľatiny. Objemová silueta polovice čepele je vyrezaná priamo z masívu. Ďalšou možnosťou je plastová forma.

Je veľmi ťažké vyrobiť si polotovar sami, musíte mať pred očami hotový model čepele z dreva alebo iného materiálu a až potom sa z tohto modelu vyreže matrica pre diel. Takéto matrice potrebujete aspoň 2. Ale ak sa raz vydarí tvar, dá sa použiť viackrát a takto môžete postaviť viac ako jeden veterný mlyn.

Spodok formy je dôkladne namazaný voskom. To sa deje tak, aby sa hotová čepeľ dala neskôr ľahko odstrániť. Položte vrstvu sklenených vlákien a natrite ju epoxidovým lepidlom. Proces sa niekoľkokrát opakuje, kým obrobok nedosiahne požadovanú hrúbku.

Potom by lepidlo malo zaschnúť. Niektorí odporúčajú umiestniť formu do vákuového vrecka a odčerpať vzduch. Lepidlo tak lepšie preniká do všetkých vrstiev sklolaminátu a nezanecháva žiadne neimpregnované miesta.

Po zaschnutí epoxidového lepidla sa polovica dielu opatrne odstráni z matrice. To isté robia s druhou polovicou.Časti sú zlepené tak, aby vytvorili dutý trojrozmerný diel. Ľahká, odolná a aerodynamicky tvarovaná čepeľ zo sklenených vlákien je vrcholom dokonalosti pre fanúšikov domácich veterných fariem.

Jeho hlavnou nevýhodou je náročnosť implementácie nápadu a spočiatku veľké množstvo defektov, kým sa nezíska ideálna matica a zdokonalí sa algoritmus tvorby.

Lacno a veselo: drevený diel na veterné koleso

Drevená čepeľ je staromódna metóda, ktorá sa ľahko realizuje, no pri dnešnej úrovni spotreby elektrickej energie je neúčinná. Diel môže byť vyrobený z masívnej dosky zo svetlého dreva, ako je borovica. Dôležité je vybrať si dobre vysušený kus dreva.

Ak je drevo vlhké, počas sušenia môže skrutka „viesť“ a zdeformovať sa. A hmotnosť vlhkého dreva je výrazne vyššia ako suchého

Treba si vybrať vhodný tvar, no počítajte s tým, že drevená čepeľ nebude tenká platňa, ako hliník alebo plast, ale trojrozmerná konštrukcia. Preto nestačí dať obrobku tvar, musíte pochopiť princípy aerodynamiky a predstaviť si obrys čepele vo všetkých troch rozmeroch.

Na konečný vzhľad dreva budete musieť použiť hoblík, najlepšie elektrický. Pre odolnosť je drevo ošetrené antiseptickým ochranným lakom alebo farbou

Hlavnou nevýhodou tohto dizajnu je veľká hmotnosť skrutky. Na rozhýbanie tohto kolosu musí byť dostatočne silný vietor, čo je v princípe ťažké dosiahnuť. Drevo je však cenovo dostupný materiál. Dosky vhodné na vytvorenie vrtule veternej turbíny nájdete priamo na vašom dvore bez toho, aby ste museli minúť cent. A to je v tomto prípade hlavná výhoda dreva.

Účinnosť drevenej čepele má tendenciu k nule.Čas a úsilie vynaložené na vytvorenie takéhoto veterného mlyna spravidla nestojí za získaný výsledok, vyjadrený vo wattoch. Ako tréningový model alebo testovací kus má však drevená časť svoje miesto. A veterná korouhvička s drevenými čepeľami vyzerá na mieste pôsobivo.

Nasledujúci výber fotografií vás oboznámi s krokmi výroby veterného mlyna s čepeľami vyrezanými z preglejky:

Pracovná časť je pripravená a otestovaná na funkčnosť, to znamená, že ju už zostáva len natrieť a priskrutkovať k stožiaru:

Výkresy a príklady čepelí

Je veľmi ťažké urobiť správny výpočet vrtule veterného generátora bez znalosti základných parametrov, ktoré sú zobrazené vo vzorci, ako aj bez poňatia, ako tieto parametre ovplyvňujú prevádzku veternej turbíny.

Ak sa nechcete ponoriť do základov aerodynamiky, je lepšie nestrácať čas. Pripravené výkresy a schémy so špecifikovanými indikátormi vám pomôžu vybrať vhodnú čepeľ pre veternú elektráreň.

Nákres listu pre dvojlistovú vrtuľu. Vyrobené z kanalizačného potrubia s priemerom 110. Priemer vrtule veterného mlyna v týchto výpočtoch je 1 m

Takýto malý veterný generátor vám nebude schopný poskytnúť vysoký výkon.S najväčšou pravdepodobnosťou nebudete môcť z tohto dizajnu vytlačiť viac ako 50 W. Dvojlistá vrtuľa vyrobená z ľahkej a tenkej PVC rúrky však poskytne vysokú rýchlosť otáčania a zabezpečí chod veterného mlyna aj pri slabom vetre.

Výkres listu pre trojlistovú vrtuľu veterného generátora z rúry s priemerom 160 mm. Odhadovaná rýchlosť v tejto možnosti je 5 pri vetre 5 m/s

Trojlistovú vrtuľu tohto tvaru je možné použiť pre výkonnejšie agregáty, približne 150 W pri 12 V. Priemer celej vrtule u tohto modelu dosahuje 1,5 m. Veterné koleso sa bude rýchlo otáčať a ľahko štartovať. Trojkrídlový veterný mlyn sa najčastejšie vyskytuje v domácich elektrárňach.

Nákres podomácky vyrobenej lopatky pre 5-listovú vrtuľu veterného generátora. Vyrobené z PVC rúrky s priemerom 160 mm. Odhadovaná rýchlosť - 4

Takáto päťlistá vrtuľa bude schopná vyrobiť až 225 otáčok za minútu pri odhadovanej rýchlosti vetra 5 m/s. Na zostavenie čepele podľa navrhovaných výkresov je potrebné preniesť súradnice každého bodu zo stĺpcov „Predné/zadné súradnice vzoru“ na povrch plastovej kanalizačnej rúry.

Pomocou nižšie uvedenej tabuľky môžete vypočítať priemer veterného mlyna s 2-16 lopatkami. V tomto prípade môžete zvoliť veľkosť s ohľadom na požadovaný výstupný výkon.

Tabuľka ukazuje, že čím viac krídel má veterný generátor, tým kratšia musí byť jeho dĺžka, aby produkoval prúd s rovnakým výkonom.

Ako ukazuje prax, je dosť ťažké udržiavať veterný generátor väčší ako 2 metre v priemere. Ak potrebujete väčší veterný mlyn podľa tabuľky, zvážte zvýšenie počtu lopatiek.

S pravidlami a zásadami výpočet veterného generátora Prečítajte si článok, ktorý popisuje proces vykonávania výpočtov krok za krokom.

Vyvažovanie veternej turbíny

Vyváženie lopatiek veterného generátora pomôže čo najefektívnejšiemu chodu. Ak chcete vykonať vyváženie, musíte nájsť miestnosť, kde nie je vietor ani prievan. Samozrejme, pre veterné koleso s priemerom väčším ako 2 m bude ťažké nájsť takúto miestnosť.

Čepele sú zostavené do hotovej konštrukcie a inštalované v pracovnej polohe. Os musí byť umiestnená striktne horizontálne, na úrovni. Rovina, v ktorej sa bude vrtuľa otáčať, musí byť nastavená striktne vertikálne, kolmo na os a úroveň terénu.

Vrtuľa, ktorá sa nepohybuje, sa musí otočiť o 360/x stupňov, kde x = počet lopatiek. V ideálnom prípade sa vyvážený veterný mlyn neodchýli o 1 stupeň, ale zostane nehybný. Ak sa čepeľ otáčala vlastnou váhou, je potrebné ju trochu upraviť, znížiť na jednej strane hmotnosť a odstrániť odchýlku od osi.

Proces sa opakuje, kým sa skrutka v akejkoľvek polohe úplne nepohybuje. Dôležité je, aby pri vyvažovaní nefúkal vietor. To môže skresliť výsledky testu.

Je tiež dôležité skontrolovať, či sa všetky časti otáčajú striktne v rovnakej rovine. Na kontrolu sú ovládacie dosky inštalované vo vzdialenosti 2 mm na oboch stranách jedného z nožov. Počas pohybu sa žiadna časť skrutky nesmie dotýkať dosky.

Na prevádzku veterného generátora s vyrobenými lopatkami budete musieť zostaviť systém, ktorý akumuluje prijatú energiu, ukladá ju a prenáša ju k spotrebiteľovi. Jedným zo systémových komponentov je ovládač. O tom, ako robiť regulátor veternej turbíny, to sa dozviete prečítaním nášho odporúčaného článku.

Závery a užitočné video na túto tému

Je celkom možné postaviť veterný mlyn vlastnými rukami zo šrotu. Ak začnete s jednoduchšími modelmi, váš prvý pokus bude pravdepodobne úspešný. So skúsenosťami prevezmite zložitejšie nápady, aby ste získali najefektívnejší a najvýkonnejší veterný generátor.

Video #1. Ako vyrobiť veterný mlyn z PVC rúr:

Video č. 2. DIY veterný generátor:

Video č. 3. Veterná turbína vyrobená z pozinkovanej ocele:

Ak chcete využívať čistú a bezpečnú veternú energiu pre potreby vašej domácnosti a neplánujete míňať veľa peňazí na nákup drahých zariadení, vhodným nápadom budú domáce čepele z bežných materiálov. Nebojte sa experimentovať a existujúce modely vrtúľ veterných mlynov budete môcť ďalej vylepšovať.

Chceli by ste nám povedať, ako ste vlastnými rukami vyrobili lopatky na veterný mlyn, ktorý dodáva elektrinu do vašej dachy? Chcete sa podeliť o užitočné informácie s návštevníkmi stránky alebo položiť otázku? Komentáre napíšte do bloku nižšie.