Cách chế tạo cánh quạt cho máy phát điện gió bằng tay của chính bạn: ví dụ về cánh tuabin gió tự chế

Việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế là một trong những xu hướng chính của thời đại chúng ta.Năng lượng gió sạch, giá cả phải chăng có thể được chuyển đổi thành điện ngay cả trong nhà bạn bằng cách chế tạo một tuabin gió và kết nối nó với máy phát điện.

Bạn có thể chế tạo các cánh quạt cho máy phát điện gió bằng tay của chính mình từ các vật liệu thông thường mà không cần sử dụng thiết bị đặc biệt. Chúng tôi sẽ cho bạn biết hình dạng cánh quạt nào hiệu quả hơn và giúp bạn chọn bản vẽ phù hợp cho nhà máy điện gió.

Máy phát điện gió đơn giản hoạt động như thế nào?

Máy phát điện gió là một thiết bị cho phép bạn chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng.

Nguyên lý hoạt động của nó là gió làm quay các cánh quạt, làm chuyển động trục, qua đó chuyển động quay được cung cấp cho máy phát thông qua một hộp số, giúp tăng tốc độ.

Hoạt động của nhà máy điện gió được đánh giá bằng KIEV - hệ số sử dụng năng lượng gió. Khi một bánh xe gió quay nhanh, nó tương tác với nhiều gió hơn, nghĩa là nó tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Có hai loại máy phát điện gió chính:

• thẳng đứng;
• nằm ngang.

Các mô hình định hướng theo chiều dọc được xây dựng sao cho trục chân vịt vuông góc với mặt đất. Do đó, bất kỳ chuyển động nào của khối không khí, bất kể hướng nào, đều làm cho cấu trúc chuyển động.

Tính linh hoạt này là một ưu điểm của loại tuabin gió này, nhưng chúng kém hơn so với các mẫu tuabin gió ngang về năng suất và hiệu quả vận hành.

Một máy phát điện gió nằm ngang giống như một cánh gió thời tiết. Để các cánh quay, cấu trúc phải được quay theo hướng mong muốn, tùy thuộc vào hướng chuyển động của không khí.

Để theo dõi và nắm bắt những thay đổi về hướng gió, các thiết bị đặc biệt được lắp đặt. Hiệu quả của việc bố trí vít này cao hơn đáng kể so với hướng thẳng đứng. Để sử dụng trong gia đình, việc sử dụng máy phát điện gió loại này sẽ hợp lý hơn.

Hình dạng lưỡi dao nào là tối ưu?

Một trong những bộ phận chính của máy phát điện gió là bộ cánh quạt.

Có một số yếu tố liên quan đến các bộ phận này ảnh hưởng đến hiệu suất của cối xay gió:

• cân nặng;
• kích cỡ;
• hình thức;
• vật liệu;
• Số lượng.

Nếu bạn quyết định thiết kế cánh quạt cho cối xay gió tự chế, bạn phải tính đến tất cả các thông số này. Một số người tin rằng càng có nhiều cánh trên cánh quạt máy phát điện thì càng có thể tạo ra nhiều năng lượng gió hơn. Nói cách khác, càng đông càng vui.

Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp. Mỗi bộ phận riêng lẻ di chuyển chống lại sức cản không khí. Vì vậy, số lượng lớn các cánh quạt trên cánh quạt cần nhiều lực gió hơn để hoàn thành một vòng quay.

Ngoài ra, việc có quá nhiều cánh rộng có thể hình thành cái gọi là “nắp không khí” ở phía trước cánh quạt, khi luồng không khí không đi qua cối xay gió mà đi vòng quanh nó.

Hình thức rất quan trọng. Tốc độ của cánh quạt phụ thuộc vào nó. Dòng chảy kém gây ra sự hình thành các xoáy làm chậm bánh xe gió

Hiệu quả nhất là máy phát điện gió một cánh. Nhưng việc xây dựng và cân bằng nó bằng chính đôi tay của mình là rất khó khăn. Thiết kế hóa ra không đáng tin cậy, mặc dù có hiệu quả cao. Theo kinh nghiệm của nhiều người sử dụng và nhà sản xuất tuabin gió, mô hình tối ưu nhất là loại ba cánh.

Trọng lượng của lưỡi dao phụ thuộc vào kích thước của nó và vật liệu mà nó sẽ được tạo ra. Kích thước phải được lựa chọn cẩn thận, được hướng dẫn bởi các công thức tính toán. Tốt hơn là nên xử lý các cạnh sao cho một bên có cạnh tròn và một bên có cạnh sắc.

Hình dạng cánh quạt được lựa chọn chính xác cho máy phát điện gió là nền tảng để nó hoạt động tốt.

Các tùy chọn sau đây phù hợp cho sản xuất tại nhà:

• loại thuyền buồm;
• kiểu cánh.

Cánh buồm có sọc rộng đơn giản, giống như trên cối xay gió.Mô hình này là rõ ràng nhất và dễ thực hiện nhất. Tuy nhiên, hiệu suất của nó thấp đến mức hình thức này thực tế không được sử dụng trong các máy phát điện gió hiện đại. Hiệu quả trong trường hợp này là khoảng 10-12%.

Một hình thức hiệu quả hơn nhiều là lưỡi dao có hình cánh. Nó liên quan đến các nguyên tắc khí động học giúp nâng những chiếc máy bay khổng lồ lên không trung. Vít có hình dạng này dễ chuyển động hơn và quay nhanh hơn. Luồng không khí làm giảm đáng kể lực cản mà cối xay gió gặp trên đường đi của nó.

Cấu hình chính xác phải giống với cánh máy bay. Một mặt lưỡi dao có độ dày, mặt khác có độ dốc thoải. Khối không khí chảy xung quanh một phần của hình dạng này rất trơn tru

Hiệu suất của mô hình này đạt 30-35%. Tin vui là bạn có thể tự mình chế tạo một lưỡi kiếm có cánh bằng cách sử dụng tối thiểu các công cụ. Tất cả các tính toán và bản vẽ cơ bản có thể dễ dàng điều chỉnh cho phù hợp với cối xay gió của bạn và sử dụng năng lượng gió sạch và miễn phí mà không bị hạn chế.

Lưỡi dao được làm từ gì ở nhà?

Các vật liệu phù hợp để chế tạo máy phát điện gió trước hết là nhựa, kim loại nhẹ, gỗ và một giải pháp hiện đại - sợi thủy tinh. Câu hỏi chính là bạn sẵn sàng chi bao nhiêu công sức và thời gian để chế tạo một cối xay gió.

Ống thoát nước PVC

Vật liệu phổ biến và phổ biến nhất để chế tạo cánh nhựa cho máy phát điện gió là ống thoát nước PVC thông thường. Đối với hầu hết các máy phát điện gia đình có đường kính trục vít lên tới 2 m, ống 160 mm là đủ.

Ưu điểm của phương pháp này bao gồm:

• giá thấp;
• sẵn có ở bất kỳ khu vực nào;
• dê hoạt động;
• một số lượng lớn sơ đồ và bản vẽ trên Internet, nhiều kinh nghiệm sử dụng.

Ống là khác nhau. Điều này không chỉ được biết đến với những người làm nhà máy điện gió tự chế mà còn với tất cả những người từng gặp phải việc lắp đặt hệ thống thoát nước hoặc cấp nước. Chúng khác nhau về độ dày, thành phần và nhà sản xuất. Ống này không tốn kém, vì vậy bạn không cần phải cố gắng làm cho cối xay gió của mình rẻ hơn nữa bằng cách tiết kiệm ống nhựa PVC.

Vật liệu ống nhựa kém chất lượng có thể dẫn đến hiện tượng lưỡi dao sẽ bị nứt trong lần thử nghiệm đầu tiên và mọi công việc sẽ trở nên vô ích

Đầu tiên bạn cần quyết định về mẫu. Có nhiều lựa chọn, mỗi hình thức đều có nhược điểm và ưu điểm riêng. Có thể đáng để thử nghiệm trước khi đưa ra phiên bản cuối cùng.

Vì giá ống thấp và bạn có thể tìm thấy chúng ở bất kỳ cửa hàng phần cứng nào nên vật liệu này rất lý tưởng cho những bước đầu tiên trong việc tạo mô hình cánh quạt. Nếu có sự cố xảy ra, bạn luôn có thể mua một tẩu khác và thử lại; ví của bạn sẽ không bị ảnh hưởng nhiều từ những thử nghiệm như vậy.

Những người sử dụng năng lượng gió có kinh nghiệm nhận thấy rằng tốt hơn nên sử dụng ống màu cam thay vì ống màu xám để chế tạo các cánh tuabin gió. Chúng giữ hình dạng tốt hơn, không bị cong sau khi hình thành cánh và tồn tại lâu hơn

Các nhà thiết kế nghiệp dư thích PVC hơn, vì trong quá trình thử nghiệm, một lưỡi dao bị hỏng có thể được thay thế bằng một lưỡi mới, được thực hiện ngay tại chỗ trong 15 phút nếu có mẫu phù hợp. Đơn giản, nhanh chóng và quan trọng nhất – giá cả phải chăng.

Hướng dẫn bằng ảnh để chế tạo lưỡi cối xay gió từ ống polymer sẽ giúp bạn nắm vững trực quan các bước và trình tự của quy trình:

Mọi bước chuẩn bị đã hoàn tất, lúc này các cánh quạt cần được gắn vào bộ phận quay theo chiều gió:

Nhôm - mỏng, nhẹ và đắt tiền

Nhôm là kim loại nhẹ và bền. Theo truyền thống, nó được sử dụng để chế tạo cánh quạt cho tuabin gió. Do trọng lượng thấp nên nếu bạn tạo cho tấm có hình dạng mong muốn thì đặc tính khí động học của cánh quạt sẽ rất tuyệt vời.

Tải trọng chính mà cối xay gió gặp phải trong quá trình quay là nhằm mục đích làm cong và gãy lưỡi dao. Nếu nhựa nhanh chóng bị nứt và hỏng trong quá trình làm việc như vậy, bạn có thể tin tưởng vào vít nhôm lâu hơn nữa.

Tuy nhiên, nếu so sánh ống nhôm và ống nhựa PVC thì tấm kim loại vẫn sẽ nặng hơn. Ở tốc độ quay cao, có nguy cơ cao làm hỏng không phải bản thân lưỡi dao mà còn làm hỏng vít ở điểm gắn

Một nhược điểm khác của các bộ phận bằng nhôm là sự phức tạp trong sản xuất. Nếu ống PVC có một đoạn uốn cong sẽ được sử dụng để truyền các đặc tính khí động học cho lưỡi dao, thì nhôm, theo quy luật, được lấy ở dạng tấm.

Sau khi cắt phần theo mẫu, bản thân việc này khó hơn nhiều so với gia công bằng nhựa, phôi thu được vẫn cần phải được cán và uốn cong chính xác. Sẽ không dễ dàng để làm điều này ở nhà và không có dụng cụ.

Thay vì sử dụng nhôm đắt tiền, bạn có thể sử dụng những tấm lợp phế liệu hoặc những mảnh tôn còn sót lại sau khi lắp đặt:

Sợi thủy tinh hoặc sợi thủy tinh - dành cho chuyên gia

Nếu bạn quyết định tiếp cận vấn đề tạo ra một lưỡi dao một cách có ý thức và sẵn sàng dành nhiều công sức và thần kinh cho nó thì sợi thủy tinh sẽ làm được.Nếu trước đây bạn chưa từng làm việc với máy phát điện gió, thì việc bắt đầu làm quen với việc tạo mô hình cối xay gió làm bằng sợi thủy tinh không phải là ý tưởng hay nhất. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi kinh nghiệm và kỹ năng thực tế.

Một lưỡi dao làm từ nhiều lớp sợi thủy tinh được liên kết bằng keo epoxy sẽ chắc chắn, nhẹ và đáng tin cậy. Với diện tích bề mặt lớn, bộ phận này trở nên rỗng và thực tế không có trọng lượng

Để sản xuất, sợi thủy tinh được sử dụng - một loại vật liệu mỏng và bền, được sản xuất ở dạng cuộn. Ngoài sợi thủy tinh, keo epoxy rất hữu ích để bảo vệ các lớp.

Công việc bắt đầu bằng việc tạo ra một ma trận. Đây là một khoảng trống đại diện cho một khuôn mẫu cho một phần trong tương lai.

Ma trận có thể được làm bằng gỗ: gỗ, ván hoặc gỗ. Hình bóng thể tích của một nửa lưỡi dao được cắt trực tiếp từ khối núi. Một lựa chọn khác là khuôn nhựa.

Rất khó để tự tạo một khoảng trống, bạn cần phải có trước mắt một mô hình lưỡi dao làm sẵn bằng gỗ hoặc vật liệu khác, và chỉ sau đó một ma trận cho bộ phận mới được cắt ra khỏi mô hình này. Bạn cần ít nhất 2 ma trận như vậy, nhưng sau khi tạo hình thành công một lần, nó có thể được sử dụng nhiều lần và bằng cách này, bạn có thể xây dựng nhiều hơn một cối xay gió.

Đáy khuôn được bôi trơn kỹ bằng sáp. Điều này được thực hiện để sau này có thể dễ dàng tháo ra lưỡi dao đã hoàn thiện. Đặt một lớp sợi thủy tinh và phủ nó bằng keo epoxy. Quá trình được lặp lại nhiều lần cho đến khi phôi đạt được độ dày mong muốn.

Sau đó keo sẽ khô. Một số người khuyên nên đặt khuôn vào túi chân không và bơm không khí ra ngoài. Bằng cách này, keo sẽ thẩm thấu tốt hơn vào tất cả các lớp sợi thủy tinh, không để lại những vùng không thấm nước.

Khi keo epoxy khô, một nửa bộ phận được cẩn thận lấy ra khỏi nền. Họ làm điều tương tự với hiệp hai.Các bộ phận được dán lại với nhau để tạo thành một bộ phận ba chiều rỗng. Nhẹ, bền và có hình dáng khí động học, cánh quạt bằng sợi thủy tinh là đỉnh cao của sự xuất sắc dành cho những người yêu thích trang trại gió tại nhà.

Nhược điểm chính của nó là khó thực hiện ý tưởng và số lượng lớn sai sót ban đầu cho đến khi thu được ma trận lý tưởng và thuật toán tạo được hoàn thiện.

Rẻ và vui vẻ: phần gỗ cho bánh xe gió

Lưỡi gỗ là một phương pháp cổ điển, dễ thực hiện nhưng không hiệu quả với mức tiêu thụ điện năng ngày nay. Bộ phận này có thể được làm từ một tấm gỗ nhẹ chắc chắn, chẳng hạn như gỗ thông. Điều quan trọng là chọn một mảnh gỗ khô.

Nếu gỗ bị ẩm, trong quá trình sấy, vít có thể bị “chì” và biến dạng. Và trọng lượng của gỗ ướt cao hơn đáng kể so với gỗ khô

Bạn cần chọn hình dạng phù hợp, nhưng hãy tính đến thực tế là lưỡi gỗ sẽ không phải là một tấm mỏng như nhôm hoặc nhựa mà là một cấu trúc ba chiều. Do đó, việc tạo hình dạng cho phôi là chưa đủ, bạn cần hiểu các nguyên tắc khí động học và tưởng tượng đường viền của lưỡi dao theo cả ba chiều.

Bạn sẽ phải sử dụng máy bào để tạo vẻ ngoài cuối cùng cho gỗ, tốt nhất là máy bào điện. Để có độ bền, gỗ được xử lý bằng sơn hoặc vecni bảo vệ sát trùng

Nhược điểm chính của thiết kế này là trọng lượng lớn của vít. Để di chuyển bức tượng khổng lồ này, gió phải đủ mạnh, điều này về nguyên tắc rất khó đạt được. Tuy nhiên, gỗ là một vật liệu có giá cả phải chăng. Những tấm ván phù hợp để tạo ra cánh quạt tuabin gió có thể được tìm thấy ngay trong sân nhà bạn mà không tốn một xu nào. Và đây là ưu điểm chính của gỗ trong trường hợp này.

Hiệu quả của một lưỡi gỗ có xu hướng bằng không.Theo quy định, thời gian và công sức bỏ ra để tạo ra một cối xay gió như vậy không xứng đáng với kết quả thu được, tính bằng watt. Tuy nhiên, với tư cách là mô hình huấn luyện hoặc mẫu thử, phần gỗ có một vị trí nhất định. Và một cánh gió thời tiết với các cánh gỗ trông thật ấn tượng trên trang web.

Việc lựa chọn các bức ảnh sau đây sẽ giúp bạn làm quen với các bước chế tạo cối xay gió với các lưỡi cắt từ gỗ dán:

Bộ phận làm việc đã sẵn sàng và được kiểm tra chức năng, điều đó có nghĩa là tất cả những gì còn lại là sơn nó và vặn nó vào cột buồm:

Bản vẽ và ví dụ về lưỡi dao

Rất khó để tính toán chính xác một cánh quạt máy phát điện gió nếu không biết các thông số cơ bản được hiển thị trong công thức, cũng như không biết các thông số này ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động của cối xay gió.

Tốt hơn hết là đừng lãng phí thời gian nếu bạn không muốn đi sâu vào những kiến ​​​​thức cơ bản về khí động học. Các bản vẽ và sơ đồ làm sẵn với các chỉ số cụ thể sẽ giúp bạn chọn được cánh quạt phù hợp cho nhà máy điện gió.

Bản vẽ cánh quạt cho chân vịt hai cánh. Được làm từ ống cống đường kính 110. Đường kính cánh quạt của cối xay gió trong các tính toán này là 1 m

Một máy phát điện gió nhỏ như vậy sẽ không thể cung cấp cho bạn công suất cao.Rất có thể, bạn khó có thể đạt được hơn 50 W từ thiết kế này. Tuy nhiên, cánh quạt hai cánh làm bằng ống nhựa PVC mỏng và nhẹ sẽ cho tốc độ quay cao và đảm bảo cho cối xay gió hoạt động ngay cả khi có gió nhẹ.

Bản vẽ cánh quạt máy phát điện gió ba cánh làm từ ống có đường kính 160 mm. Tốc độ ước tính trong phương án này là 5 với tốc độ gió 5 m/s

Cánh quạt ba cánh dạng này có thể dùng cho các thiết bị mạnh hơn, khoảng 150 W ở điện áp 12 V. Đường kính toàn bộ cánh quạt ở mẫu này đạt 1,5 m, bánh xe gió sẽ quay nhanh và dễ dàng khởi động. Cối xay gió ba cánh thường được tìm thấy nhiều nhất trong các nhà máy điện gia đình.

Bản vẽ cánh quạt máy phát điện gió 5 cánh tự chế. Được làm từ ống nhựa PVC có đường kính 160 mm. Tốc độ ước tính – 4

Cánh quạt năm cánh như vậy sẽ có thể tạo ra tốc độ lên tới 225 vòng/phút với tốc độ gió ước tính là 5 m/s. Để thi công cánh quạt theo bản vẽ đề xuất, bạn cần chuyển tọa độ từng điểm từ cột “Tọa độ mẫu trước/sau” sang bề mặt ống cống nhựa.

Sử dụng bảng dưới đây, bạn có thể tính đường kính của cối xay gió có 2-16 cánh. Trong trường hợp này, bạn có thể chọn kích thước có tính đến công suất đầu ra mong muốn.

Bảng cho thấy máy phát điện gió càng có nhiều cánh thì chiều dài của chúng phải càng ngắn để tạo ra dòng điện có cùng công suất

Như thực tế cho thấy, việc duy trì một máy phát điện gió có đường kính lớn hơn 2 mét là khá khó khăn. Nếu bạn cần một cối xay gió lớn hơn theo bảng, hãy cân nhắc việc tăng số lượng cánh quạt.

Với những quy tắc và nguyên tắc tính toán máy phát điện gió Đọc bài viết trình bày quá trình thực hiện các phép tính theo từng bước.

Cân bằng tuabin gió

Cân bằng các cánh của máy phát điện gió sẽ giúp nó hoạt động hiệu quả nhất có thể. Để thực hiện việc giữ thăng bằng, bạn cần tìm một căn phòng không có gió hoặc gió lùa. Tất nhiên, đối với một bánh xe gió có đường kính lớn hơn 2 m sẽ khó tìm được một căn phòng như vậy.

Các lưỡi dao được lắp ráp thành một cấu trúc hoàn thiện và được lắp đặt ở vị trí làm việc. Trục phải được định vị theo chiều ngang, ngang bằng. Mặt phẳng mà cánh quạt sẽ quay phải được đặt đúng phương thẳng đứng, vuông góc với trục và mặt đất.

Cánh quạt không chuyển động phải quay 360/x độ, trong đó x = số cánh. Lý tưởng nhất là một cối xay gió cân bằng sẽ không bị lệch 1 độ mà vẫn đứng yên. Nếu lưỡi dao quay dưới trọng lượng của chính nó, nó cần được điều chỉnh một chút, giảm trọng lượng ở một bên và loại bỏ độ lệch so với trục.

Quá trình được lặp lại cho đến khi vít hoàn toàn bất động ở bất kỳ vị trí nào. Điều quan trọng là không có gió trong quá trình giữ thăng bằng. Điều này có thể làm sai lệch kết quả kiểm tra.

Điều quan trọng nữa là phải kiểm tra xem tất cả các bộ phận có quay hoàn toàn trong cùng một mặt phẳng hay không. Để kiểm tra, các tấm điều khiển được lắp ở khoảng cách 2 mm ở cả hai bên của một trong các lưỡi dao. Trong quá trình di chuyển, không phần nào của vít chạm vào tấm.

Để vận hành một máy phát điện gió với các cánh quạt được sản xuất sẵn, bạn sẽ cần lắp ráp một hệ thống tích lũy năng lượng nhận được, lưu trữ và truyền đến người tiêu dùng. Một trong những thành phần của hệ thống là bộ điều khiển. Về cách làm bộ điều khiển tuabin gió, bạn sẽ tìm hiểu bằng cách đọc bài viết được đề xuất của chúng tôi.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Hoàn toàn có thể chế tạo một cối xay gió bằng tay của chính bạn từ những vật liệu phế liệu. Nếu bạn bắt đầu với những mô hình đơn giản hơn, lần thử đầu tiên của bạn có thể sẽ thành công. Với kinh nghiệm, hãy đảm nhận những ý tưởng phức tạp hơn để có được chiếc máy phát điện gió hiệu quả và mạnh mẽ nhất.

Video số 1. Cách làm cối xay gió từ ống nhựa PVC:

Video số 2. Máy phát điện gió DIY:

Video số 3. Tua bin gió làm bằng thép mạ kẽm:

Nếu bạn muốn sử dụng năng lượng gió sạch, an toàn cho nhu cầu gia đình và không có ý định chi nhiều tiền cho những thiết bị đắt tiền thì những chiếc lưỡi tự chế từ vật liệu thông thường sẽ là một ý tưởng phù hợp. Đừng ngại thử nghiệm và bạn sẽ có thể cải tiến hơn nữa các mẫu cánh quạt cối xay gió hiện có.

Bạn có muốn cho chúng tôi biết cách bạn tạo ra các cánh quạt cho cối xay gió cung cấp điện cho ngôi nhà của bạn bằng chính đôi tay của bạn không? Bạn có muốn chia sẻ thông tin hữu ích với khách truy cập trang web hoặc đặt câu hỏi không? Vui lòng viết bình luận vào khối bên dưới.