Как да си направим лопатки за вятърна турбина със собствените си ръце: примери за саморъчно направени лопатки за вятърна турбина

Основни елементи на строителството

Въпреки голямото разнообразие от вятърни турбини и методи на производство, всички те се състоят от едни и същи конструктивни елементи.

Вятърно колело

Лопатките се считат за един от най-важните елементи на вятърната турбина. Тяхната конструкция влияе върху работата на други части на генератора. За производството на остриетата се използват различни материали.

Преди производството трябва да се изчисли дължината на острието. Ако се използва тръба, диаметърът ѝ трябва да е поне 20 cm, ако се приеме, че острието е дълго 1 метър. След това тръбата се разрязва на 4 части с помощта на прободен трион. От едната част се изработва шаблон, който се използва за изрязване на останалите остриета. След това те се сглобяват върху общ диск и цялата конструкция се закрепва към вала на генератора. Сглобеното колело на предното стъкло трябва да се балансира. Балансирането трябва да се извършва в защитено от вятър помещение. Ако операцията е извършена правилно, колелото няма да се завърти спонтанно. Ако остриетата се въртят спонтанно, те ще бъдат заточени, докато цялата структура се балансира. Накрая се проверява точността на въртене на лопатките. Те трябва да се въртят в една и съща равнина, без да се разминават. Допустимата грешка е 2 mm.

Мачта

Следващият елемент от конструкцията на вятърния генератор е мачтата. Обикновено се изработва от стара водопроводна тръба с диаметър поне 15 см и дължина до 7 метра. Ако в радиус от 30 метра от планираното място за монтаж има постройки или сгради, височината на мачтата се увеличава.

За да може цялата инсталация да работи възможно най-ефективно, колелото с лопатките е издигнато над околните препятствия с поне 1 метър. След като се монтира, основата на мачтата и колчетата за закрепване на коловете се заливат с бетон. Като дистанционно въже се препоръчва поцинковано въже с диаметър 6 mm.

Генератор

За вятърната мелница може да се използва всеки генератор, произведен от превозно средство, за предпочитане такъв с по-голяма мощност. Всички те са с идентична конструкция и трябва да бъдат преобразувани. Подобно преобразуване на автомобилен генератор във вятърна турбина включва пренавиване на статорния проводник, както и изработване на ротора с помощта на неодимови магнити. За да се закрепят надеждно, в полюсите на ротора трябва да се пробият отвори. Магнитите се монтират чрез редуване на полюсите. Самият ротор се увива в хартия, а кухините, образувани между магнитите, се запълват с епоксидна смола.

Полярността на магнитите трябва да се спазва по време на процеса на свързване. Следователно роторът е свързан с източник на енергия. Когато роторът е включен, се създава магнитно поле и всеки магнит се залепва на мястото си със страната, която е привлечена.

За свързване на ротора може да се използва всяко 12-волтово захранване с ток от 1 до 3 ампера. Връзката е направена по такъв начин, че подвижният пръстен, който е по-близо до кучешките зъби, е минусовата страна, а положителната страна е по-близо до края на ротора. Магнитите, разположени в празнините на ротора или в кучешките зъби, предизвикват самовъзбуждане на генератора и това се счита за тяхната основна функция.

В самото начало на въртенето на ротора магнитите започват да възбуждат тока в алтернатора, който захранва и намотката, предизвиквайки увеличаване на магнитното поле на кюнците. В резултат на това генераторът излъчва ток с още по-голяма големина. Така се получава своеобразен цикъл на тока, при който генераторът се възбужда и след това се захранва от собствения си ротор, към който са монтирани електромагнитните полюси. Сглобеният алтернатор трябва да се тества и да се измери мощността му. Ако устройството излъчва около 30 волта при 300 оборота, това се счита за нормален резултат.

Какви вятърни турбини да изберете

Е, тези, които живеят далеч от подстанции и въздушни мрежи 0,4 kV, трябва да си купят най-мощните модели вятърни турбини, които могат да си позволят. Ще получите не повече от 15% от капацитета, показан на снимките.

Другата категория потребители съвсем заслужено не прави избор в полза на китайските фабрични модели и обратно, предпочита саморъчно направени вятърни турбини на самообучени майстори. В този случай има и предимства.

В по-голямата си част изобретателите на такива устройства са компетентни и отговорни хора. И на практика в 100% от случаите нямат проблем да върнат инсталацията, ако нещо се е объркало или трябва да се поправи. Това със сигурност не е проблем.

Индустриалните китайски вятърни турбини, разбира се, имат по-хубав външен вид. А ако все пак се осмелите да го купите, веднага след проверката с електрическа бормашина направете превантивен ремонт и заменете китайския метален скрап с лагери с висококачествена грес.

Ако в близост до вас има големи птици, които гнездят, не е зле да си купите допълнителен комплект остриета.

Младенците понякога попадат във въртящата се "мини мелница". Пластмасовите остриета се чупят, а металните се огъват.

И бих искал да завърша с малко мъдрост от онези потребители, които не са изслушали всички аргументи и са се сблъскали с всички проблеми, описани по-горе. Не забравяйте, че най-скъпият ветрогенератор за вашия дом е вятърната турбина!

Избор на материал

Лопатките на вятърното устройство могат да бъдат изработени от всеки повече или по-малко подходящ материал, напр:

PVC тръба

Това е вероятно най-лесният материал за изработване на остриетата. PVC тръби можете да намерите във всеки строителен магазин. Трябва да се изберат тръби, които са предназначени за канализационни или газови тръби под налягане. В противен случай силният вятър може да доведе до счупване на лопатките и да ги повреди върху мачтата на генератора.

Лопатките на ветрогенератора са силно натоварени от центробежната сила и колкото по-дълги са лопатките, толкова по-големи са натоварванията.

Острието на двулопатковото колело на домашна вятърна турбина се върти със стотици метри в секунда - скоростта на куршум, изстрелян от пистолет. Тази скорост може да доведе до спукване на PVC тръби. Особено опасен е фактът, че фрагментите от счупените тръби могат да убият или сериозно да наранят хора.

Решението може да се намери чрез възможно най-голямо скъсяване на лопатките и увеличаване на броя на лопатките. Ветровото колело с много лопатки се балансира по-лесно и не е толкова шумно

Дебелината на стените на тръбата също е важна. Например за вятърно колело с шест лопатки, изработени от PVC тръби с диаметър два метра, дебелината им не трябва да е по-малка от 4 милиметра. За изчисляване на конструкцията на лопатките можете да използвате готови таблици и шаблони.

Ако не знаете как да изчислите конструкцията на лопатките, можете да използвате съществуващите таблици и шаблони.

Шаблонът се изработва от хартия, прикрепя се към тръбата и се проследява. Това трябва да се направи толкова пъти, колкото е броят на лопатките на вятърния генератор. Използвайте прободен трион, за да разрежете тръбата по маркировката - остриетата са почти готови. Ръбовете на тръбите се шлифоват, а ъглите и краищата се заоблят, така че вятърната турбина да изглежда добре и да издава по-малко шум.

От стомана трябва да се изработи диск с шест ленти, който да служи като конструкция, свързваща лопатките и закрепваща колелото към турбината.

Размерите и формата на свързващата конструкция трябва да са подходящи за типа генератор и постоянния ток, който ще се използва във вятърния парк. Стоманата трябва да се избере толкова дебела, че да не се деформира от въздействието на вятъра.

Алуминий

В сравнение с остриетата за PVC тръби, алуминиевите са по-трудни за огъване и счупване. Недостатъкът е голямото им тегло, което изисква мерки за осигуряване на стабилността на конструкцията като цяло. Освен това колелото трябва да се балансира възможно най-внимателно.

Разгледайте особеностите при изработването на алуминиеви лопатки за ветроходно колело с шест лопатки.

Трябва да се направи шаблон от шперплат. С помощта на шаблона изрежете шест остриета от алуминиев лист. Бъдещото острие се навива в улей с дълбочина 10 милиметра, като оста на свивката образува ъгъл от 10 градуса с оста на дяла на детайла. Тази манипулация ще даде на лопатките приемливи аеродинамични параметри. От вътрешната страна на острието е прикрепена втулка с резба.

Свързващият механизъм на вятърното колело с лопатки от алуминий, за разлика от колелото с лопатки от PVC тръби, няма ленти на диска, а шпилки, които представляват парчета стоманен прът с резба, която съвпада с резбата на главините.

Изработен от фибростъкло

Остриетата, изработени от тъкан от фибростъкло, са най-безупречни, като се имат предвид техните аеродинамични параметри, здравина и тегло. Тези остриета са най-трудни за изработване, тъй като трябва да знаете как да обработвате дървото и стъклената тъкан.

Ще разгледаме изработването на лопатки от фибростъкло за колело с диаметър два метра.

Най-внимателният подход е матрицата да бъде изработена от дърво. Той се изработва от пръти по предварително изработен шаблон и служи като модел за острието. След като завършите матрицата, можете да започнете изработката на остриетата, които се състоят от две части.

Матрицата трябва да се обработи с восък, едната ѝ страна да се покрие с епоксидна смола и върху нея да се постави платът от стъклени влакна. Нанесете отново епоксидната смола и отново слой стъклопласт. Броят на слоевете може да бъде три или четири.

След това дръжте пласта точно върху матрицата за около 24 часа, докато изсъхне напълно. Това е всичко, едната част на острието е готова. От другата страна на матрицата следвайте същата последователност.

Готовите части на лопатките трябва да се съединят с епоксидна смола. Можете да поставите вътре дървена тапа и да я закрепите с лепило, за да закрепите лопатките към главината на колелото. В тапата трябва да се постави втулка с резба. Свързващото устройство ще се превърне в концентратор по същия начин, както в предишните примери.

Изработване на статора

Както можете да видите на снимката, намотките са оформени като продълговата капка вода. Това се прави, за да се гарантира, че посоката на движение на магнитите е перпендикулярна на дългите страни на намотката (там се индуцира максимална ЕМП).

Ако се използват кръгли магнити, вътрешният диаметър на намотката трябва да е приблизително равен на диаметъра на магнита. Ако се използват квадратни магнити, конфигурацията на намотките трябва да е такава, че магнитите да припокриват правите участъци на намотките. Инсталирането на по-дълги магнити е безсмислено, тъй като максималните стойности на ЕМП се наблюдават само в онези участъци от проводника, които са перпендикулярни на посоката на магнитното поле.

Конструкцията на статора започва с навиването на намотките. Най-лесният начин за навиване на намотките е да се използва предварително изготвен шаблон. Шаблоните варират от малки преносими устройства до миниатюрни домашни машини.

Намотките на всяка отделна фаза са свързани последователно: краят на първата намотка е свързан с началото на четвъртата, краят на четвъртата - с началото на седмата и т.н.

Трябва да се припомни, че при свързването в звезда краищата на намотките (фазите) на агрегата са свързани в един общ възел, който е неутралата на генератора. Трите свободни проводника (началото на всяка фаза) са свързани към трифазен диоден мост.

Когато всички намотки са сглобени в една верига, може да се подготви матрицата за отливане на статора. След това ще потопим цялата електрическа част във формата и ще я запълним с епоксидна смола.

Aleksei2011

Ето една снимка на готовия статор. Излях обикновена епоксидна смола. Поставих тъкан от фибростъкло на дъното и върха. Външният диаметър на статора е 280 mm, а вътрешният отвор е 70 mm.

Как да си направим сами вертикална вятърна турбина

Самостоятелно изработване на вятърен турбинен генератор е напълно възможно, въпреки че не е толкова лесно, колкото изглежда на пръв поглед. Ще трябва или да сглобите пълен комплект оборудване, което е много трудно, или да закупите някои от елементите му, което е доста скъпо. Комплектът може да включва:

• вятърна турбина
• инвертор
• контролер
• комплект батерии
• Проводници, кабели, спомагателно оборудване

Най-добрият вариант би бил частично закупуване на готово оборудване, частично създаване на собствени ръце. Фактът, че цените на сглобките и елементите са много високи, не е достъпен за всички. Освен това високата еднократна инвестиция ви кара да се замислите дали тези средства не могат да бъдат реализирани по по-ефективен начин.

Системата работи по следния начин:

• Вятърната турбина се върти и предава въртящия момент на генератора.
• генерира се електрически ток, който зарежда батерията.
• акумулаторът се свързва с инвертор, който преобразува постоянния ток в 220 VAC 50Hz.

Сглобяването обикновено започва с алтернатора. Най-успешният вариант е да се сглоби трифазен дизайн върху неодимови магнити, което позволява генерирането на подходящ ток.

Въртящите се части са изработени на базата на една от най-достъпните за ръчно пресъздаване системи. Остриетата се изработват от части от тръби, метални варели, разрязани наполовина, или ламарина, огъната по определен начин.

Мачтата се заварява на земята и се поставя във вертикално положение в готов вид. Алтернативно може да се изработи от дърво директно на мястото, където се монтира генераторът. Мачтата трябва да бъде подпряна с фундаменти и закрепена с анкери, за да се осигури безопасна и стабилна инсталация. Ако височината е голяма, тя трябва да бъде допълнително обезопасена с опори.

Всички компоненти и части на системата трябва да бъдат съгласувани помежду си по отношение на капацитета и настройката на производителността. Не е възможно да се каже предварително колко ефективна ще бъде една вятърна турбина, тъй като има твърде много неизвестни параметри за изчисляване на ефективността на системата. В същото време, ако първоначално системата е проектирана за определена мощност, изходът винаги е доста близък. Основното изискване е здравината и точността на производствените възли, така че генераторът да бъде достатъчно стабилен и надежден.

Вертикален вятърен генератор със собствените си ръце

Използвани материали и оборудване

Размерите на турбината могат да се избират произволно - колкото по-голяма е турбината, толкова по-мощна е тя. В примера диаметърът на продукта е 60 cm.

За направата на вертикална турбина са необходими:

1. Тръба Ø 60 cm (за предпочитане от неръждаема стомана - поцинкована, дуралуминиева и т.н.).
2. Здрава пластмаса (два диска с диаметър 60 см).
3. Ъглови части за закрепване на остриетата (по 6 части). всяка) - 36 броя.
4. За основата - главина на автомобила.
5. Гайки, шайби, винтове за монтаж.

Оборудване и инструменти:

1. Пъзел.
2. Мелница.
3. Упражнение.
4. Отвертка.
5. Гаечни ключове.
6. Ръкавици, маска.

За да балансирате остриетата, можете да използвате малка метална пластина, магнити, а при малък дисбаланс можете просто да пробиете дупки.

Чертеж на вятърния генератор

Изработване на вертикална вятърна турбина

1. Металната тръба се разрязва по дължина, за да се получат 6 еднакви остриета.
2. От пластмаса се изрязват два еднакви кръга (диаметър 60 cm). Това ще бъдат горният и долният лагер на турбината.
3. За да се облекчи малко конструкцията, е възможно да се направи кръг Ø 30 cm в центъра на горната опора.
4. В зависимост от броя на отворите в главината на автомобила, маркирайте точно същите отвори за закрепване на долната пластмасова опора. Пробийте ги с бормашина.
5. Използвайте шаблона, за да маркирате позицията на остриетата (два триъгълника, образуващи звезда). Точките за закрепване на ъглите са отбелязани. Тя трябва да е еднаква за двата крака.
6. По-добре е да не режете остриетата едно по едно, а всички наведнъж (използвайте шлайфмашина).
7. Отбележете и точките на закрепване на ъглите върху остриетата. След това пробийте дупките.
8. Остриетата се закрепват към основните кръгове с болтове и гайки чрез шайби.

Колкото по-дълги са остриетата, толкова по-мощен е уредът, но толкова по-трудно е да се балансира, а при силен вятър конструкцията ще се "разбърква".

Генераторът със собствените си ръце

Към вятърната турбина трябва да се избере самовъзбуждащ се алтернатор на постоянни магнити (такива са използвани в тракторите T-4, MTZ, T-16, T-25).

Ако поставите обикновен автомобилен генератор, неговата намотка за напрежение работи от акумулатора, т.е.: няма напрежение - няма възбуждане.

Така че, ако инсталирате автогенератор + батерия и дълго време има слаб вятър, батерията просто ще се разреди и когато вятърът се появи отново, системата няма да заработи.

Или направете собственоръчно вятърен генератор с неодимови магнити. Мощността на такова устройство ще бъде при слаб вятър максимум 1,5 kW, а при силен вятър - 3,5 kW. Инструкции за стъпките:

Правим две метални палачинки с диаметър 50 см всяка.

12-те неодимови магнита (с размери приблизително 50x25x1,2 mm) са прикрепени към периферията на всяка палачинка със суперлепило. Магнитите се редуват: "север" - "юг".

Палачинките се поставят една срещу друга, като полюсите също са ориентирани север-юг.

Между тях е поставен самоделен статор. Това са 9 намотки от 3 мм медна тел. Всяка намотка има 70 навивки. Те са свързани помежду си във формата на звезда и са запълнени с пластмасова смола. Намотките са навити от едната страна. За удобство началото и краят на намотката трябва да се маркират (например с различни цветове тиксо).

Домашен генератор за вятърна турбина от неодимови магнити

Дебелината на статора е около 15-20 мм. При изработването му е необходимо да се осигурят изводи за навиване от намотките чрез болтове с гайки. Те ще захранват алтернатора.

Разстоянието между статора и ротора е 2 mm.

Същността на действието се състои в това, че северният и южният магнит разменят местата си, което води до "протичане" на електрически ток през намотката.

Магнитите на роторите ще се привличат много силно. За да се свържат безпроблемно частите, в тях трябва да се пробият отвори и да се резбоват шпилки. Роторите веднага се подравняват един спрямо друг и постепенно, с помощта на гаечни ключове, горният се спуска върху долния. След демонтирането на всички временни шпилки.

Този алтернатор може да се използва както за вертикален, така и за хоризонтален модел.

Процес на сглобяване

• На мачтата се монтира скобата за закрепване на статора (може да бъде с три или шест лопатки).
• Над него главината се закрепва с гайки.
• В главината има четири шпилки. Алтернаторът се завинтва към тях.
• Статорът на алтернатора е свързан с конзола, закрепена към мачтата.
• Към втората роторна плоча е прикрепена лопатъчна турбина.
• Проводниците от статора са свързани с клеми към регулатора на напрежението.

Основни характеристики

Ефективността на вятърния генератор зависи от броя и размера на монтираните към него лопатки, както ясно показва формулата:

N=pSV3/2, където

N - мощност на въздушния поток, която определя капацитета на устройството;

p - плътност на въздуха;

S - площта, обхваната от вятърния генератор;

V - скорост на вятъра.

Основните характеристики на този елемент на техническите устройства от този тип са:

Геометрични размери.

Според схемата по-долу:

R - радиусът, определящ площта на обтичане на устройството;

b - ширина, определя скоростта на даден модел;

c - дебелина, зависи от използвания материал и от конструктивните особености;

φ - ъгълът на монтиране определя положението на равнината на въртене на лопатката спрямо нейната ос;

r - радиус на сечението или вътрешен радиус на въртене.

• Механична якост - определя способността на елемента да издържа на приложените към него натоварвания и зависи от материала, използван при производството му, и от неговата конструкция.
• Аеродинамична ефективност - определя способността за преобразуване на транслационното движение на енергията на вятъра във въртеливо движение на вала на вятърната турбина.
• Аероакустични параметри - описват нивото на шума, произвеждан по време на работата на вятърната турбина.

Остриета за PVC тръби

Изборът на материал за остриетата е също толкова важен. Най-лесният начин за изработване на лопатки за вятърни турбини е от пластмасови тръби. PVC тръбите, които могат да бъдат закупени от всеки магазин за строителни материали, са вероятно най-подходящият материал. От съществено значение е да се използват тръби с необходимата дебелина на стените (предназначени за канализационни тръби или тръби за газ под налягане), в противен случай насрещният въздушен поток при достатъчно силен вятър може да огъне лопатките, което да доведе до срутването им върху мачтата на генератора.

PVC тръби с маркировка за подрязване

Не трябва да се забравя, че лопатката на ветрогенератора е подложена на значително натоварване от центробежната сила, колкото по-голяма е дължината на лопатката. Скоростта на крайната част на лопатката на двулопатково колело на домашна вятърна турбина е стотици метри в секунда, което е сравнимо със скоростта на пистолетен куршум (крайната част на лопатката на колело на промишлена вятърна турбина може да достигне свръхзвукова скорост).

Острието от PVC може да не издържи на разрушаващото натоварване при толкова високи скорости, а осколките, излитащи със скоростта на куршум, са реална заплаха за живота и здравето. Изводът е очевиден - намалете дължината на острието, като увеличите броя на остриетата. Освен това вятърно колело с повече лопатки се балансира много по-лесно и генерира по-малко шум.

Разгледайте изработването на лопатки за шестлопатково ветрогенераторно колело с диаметър 2 m от PVC тръба. Дебелината на стената на тръбата трябва да бъде най-малко 4 mm, за да се осигури необходимата устойчивост на разкъсване и огъване. Изчисляването на профила на лопатката за ветрогенератор е сложен и продължителен процес, изискващ високоспециализирани познания, така че за любителите е по-рационално да използват готов шаблон.

Шаблон за острие, изработен от PVC тръба с диаметър 160 mm

Шаблонът трябва да се изреже от хартия, да се прикрепи към стената на тръбата и да се проследи с маркер. Повторете процедурата още пет пъти - трябва да получите шест остриета от една тръба. Изрежете тръбата по линиите, получени с прободния трион, и ще имате шест почти готови остриета. Остава само да шлифовате срезовете и да заоблите ъглите и ръбовете. Това ще придаде на ветровото колело спретнат вид и ще го направи по-тихо за работа.

За да се свържат лопатките една с друга и за да се свърже колелото с турбината, е необходимо да се направи свързващо устройство, което представлява изрязан от стомана диск с шест стоманени ленти, заварени или изрязани едновременно. Конкретният размер и конфигурация на свързващото устройство зависят от генератора или двигателя за постоянен ток, който ще служи като сърце на мини вятърния парк. Нека посочим само, че стоманата, от която трябва да се изработи свързващото звено, трябва да е достатъчно дебела, за да не се огъва колелото под натиска на вятъра.

Изработване на вятърна мелница със собствените си ръце

1 Остриета за вятърната мелница

Вятърното колело е най-важният елемент в конструкцията на устройството. Той преобразува енергията на вятъра в механична енергия. Следователно изборът на всички останали елементи зависи от неговата конструкция.

Най-разпространените и ефикасни видове лопатки са платнените и крилатите. За да се изработи първата, към оста трябва да се закрепи лист от материал, разположен под ъгъл спрямо потока на вятъра. Въпреки това при въртене такава лопатка ще има значително аеродинамично съпротивление. Освен това тя ще се увеличава с увеличаване на ъгъла на атака, което намалява ефективността на работата им.

Вторият тип лопатки работи с по-висока ефективност - крилати лопатки. Те са подобни на самолетното крило, а разходите за сила на триене са сведени до минимум. Този тип вятърна турбина има висока степен на използване на вятърната енергия при ниски разходи за материали.

Остриетата могат да бъдат изработени от пластмаса или пластмасова тръба, тъй като те са по-продуктивни от дървото. Най-ефективна е структурата на вятърно колело с диаметър два метра и шест лопатки.

2. Генератор за вятърна турбина

Най-подходящият вариант за оборудване за производство на енергия от вятъра е асинхронен генератор за променлив ток. Основните му предимства са ниската цена, лесното закупуване и широката наличност на модели, конвертируемостта и забележителните характеристики при ниска скорост.

Той може да бъде превърнат в генератор с постоянни магнити. Проучванията показват, че той може да работи при ниски скорости, но бързо губи ефективност при по-високи скорости.

3. Приспособление за вятърна турбина

За закрепване на лопатките към корпуса на генератора трябва да се използва главата на вятърната мелница, която представлява стоманен диск с дебелина до 10 mm. Към него са заварени шест метални ленти с отвори, за да се закрепят остриетата към него. Самият диск е прикрепен към генериращия механизъм с помощта на болтове с гайки.

Тъй като генераторната уредба може да издържи на максимални натоварвания, включително жироскопични сили, тя трябва да бъде здраво закрепена. Генераторът се монтира на устройството от едната страна, като за целта валът трябва да се свърже с корпуса, който прилича на стоманен елемент с отвори с резба за завинтване на оста на генератора със същия диаметър.

За да се направи опорна рамка за ветрогенераторното оборудване, върху която ще се поставят всички останали елементи, трябва да се приложи метална плоча с дебелина до 10 mm или парче греда със същите размери.

4. Завъртане на вятърната турбина

Механизмът за завъртане осигурява въртеливото движение на вятърната турбина около вертикалната ѝ ос на въртене. Тя позволява на машината да се върти по посока на вятъра. По-добре е да се използват ролкови лагери, които поемат по-ефективно осовите натоварвания.

5. Токов колектор

Токоснемателят гарантира, че проводниците, идващи от генератора към вятърната турбина, не са прегънати или скъсани. В конструкцията му има втулка от изолационен материал, контакти и четки. Контактните точки на токоснемателя трябва да бъдат затворени, за да се осигури защита от атмосферни влияния.

Принцип на работа на вятърната турбина

Вятърна турбина или ветрогенератор е устройство, което се използва за преобразуване на кинетичната енергия на вятърния поток в механична енергия. Получената механична енергия завърта ротора и се превръща в необходимата ни електрическа енергия.

Принципът на действие и структурата на кинетичната вятърна турбина са описани подробно в статията, която препоръчваме да прочетете.

Вятърната турбина се състои от:

• лопатки, които образуват витло,
• въртящия се ротор на турбината,
• Оста на генератора и самият генератор,
• Инвертор, който преобразува променливия ток в постоянен за зареждане на батериите,
• акумулатор.

Същността на вятърните турбини е проста. При въртенето на ротора се генерира трифазен променлив ток, който преминава през контролера и зарежда батерията за постоянен ток. След това инверторът преобразува тока, така че да може да се използва за захранване на светлини, радиоприемници, телевизори, микровълнови печки и т.н.

Подробният проект на вятърна турбина с хоризонтална ос дава добра представа за това кои елементи допринасят за преобразуването на кинетичната енергия в механична и след това в електрическа.

Най-общо принципът на работа на всяка вятърна турбина от всякакъв тип и конструкция е следният: по време на въртене върху лопатките действат три вида сили: спирачна, импулсна и подемна.

Тази схема на работа на вятърната турбина позволява да се разбере какво се случва с електроенергията, произведена от вятърната турбина: част от нея се съхранява, а друга се консумира.

Последните две сили преодоляват спирачната сила и привеждат маховика в движение. В неподвижната част на генератора роторът генерира магнитно поле, така че електрическият ток да протича през проводниците.

Характеристики на изработването на лопатки за вятърни турбини със собствените си ръце от различни материали

Особеностите на формата на лопатките и ефективността на вятърния генератор определят до голяма степен използваните материали. Сред най-често срещаните са:

PVC тръби.

Продават се в широка гама, което ви позволява да изберете най-добрия вариант, като вземете предвид размера на бъдещото строителство. За предпочитане са продуктите за газопровод или канализация - тяхната плътност лесно ще издържи дори на силни пориви на вятъра. Центробежната сила увеличава натоварването върху лопатките пропорционално на тяхната дължина. Краищата на вятърната турбина се въртят със скорост няколкостотин метра в секунда. А случайното спукване на тръбата може да причини наранявания на хората в близост.

Решението може да бъде намаляване на дължината на структурата, като същевременно се увеличи броят им. Този дизайн работи с по-малко шум и се върти уверено дори при слаб вятър. При избора на материал си струва да се вземе предвид дебелината на тръбата, от която зависи плътността на острието. Рисуването на лопатките на вятърните генератори със собствените си ръце се извършва с помощта на специални таблици, разработени въз основа на практическия опит. Те ще ви помогнат лесно да определите необходимите параметри на материала в зависимост от желания брой части и тяхната дължина.

Обработката и оформянето на лопатките от PVC тръби ще отнеме минимално време. Парчетата с желаната дължина се изрязват според маркировката, след което се разрязват по дължина и се сплескват. Шлайфането на ръбовете придава на продукта по-естетичен и изчистен вид, а също така спомага за намаляване на нивото на шума. Сглобяемите части се монтират върху стоманена основа, чиято дебелина е изчислена въз основа на бъдещите ветрови натоварвания.

Алуминий

Основното предимство на алуминия, за разлика от други материали за лопатки на вятърни турбини, е неговата по-голяма здравина и устойчивост на огъване и разкъсване. По-голямото тегло на метала в сравнение с пластмасата обаче налага предприемането на специални мерки за укрепване на конструкцията и внимателно балансиране на колелото.

Остриетата се изработват в следната последователност. Първо се изрязва шаблон от шперплат и по него се изрязват заготовките за конструкцията. Дълбокият 10 мм жлеб придава форма на крило с отлични аеродинамични свойства. Към всяко острие се закрепва втулка с резба и всички части се сглобяват в едно цяло.

Фибростъкло

Според експертите този материал е оптималната комбинация от характеристики за производство на лопатки за вятърни турбини със собствените си ръце. Лекото тегло, високата якост и отличната аеродинамика са основните предимства на материала. Но обработката му у дома е малко трудна. Първо се проектира матрица и се изрязва от дърво. Върху една от повърхностите се нанася слой епоксидна смола, а отгоре се поставя парче стъклен плат с подходящ размер. След това се поставя слой от смола и стъклен плат и тази последователност се повтаря три или четири пъти. Полученото парче се суши в продължение на един ден. Само половината от парчето е изработено по този начин.

Повторете горната процедура толкова пъти, колкото е планирано да се монтират лопатките на вятърната турбина. Готовите елементи се съединяват с епоксидна смола и в тях се поставя и залепва дървена тапа с резбова втулка за монтиране върху металната основа на конструкцията.

Китайска електронна алтернатива

Изработването на контролер за вятърен генератор със собствените си ръце е въпрос на престиж. Но с оглед на бързината на развитие на електронните технологии, често смисълът на самосглобяването губи своята актуалност. Освен това повечето от предлаганите вериги вече са остарели.

Оказва се, че е по-евтино да се закупи готов продукт, професионално изработен, с високо качество на сглобяване, използващ съвременни електронни компоненти. Например, можете да закупите подходящо устройство на разумна цена от Aliexpress.

Например сред предложенията на китайския портал е модел на 600-ватова вятърна турбина. Устройството струва 1070 рубли и е подходящо за използване с 12/24-волтови батерии с работен ток до 30 А.

Доста приличен, проектиран за 600-ватова вятърна турбина, китайската версия на контролера за зареждане. Това устройство може да бъде поръчано от Китай и получено по пощата за около месец и половина.

Висококачественият, устойчив на атмосферни влияния корпус на контролера с размери 100x90 мм е оборудван с мощен охлаждащ радиатор. Корпусът отговаря на клас на защита IP67. Външен температурен диапазон от -35ºC до +75ºC. Състоянието на вятърната турбина се сигнализира от светлинен индикатор на корпуса.

Въпросът е какъв е смисълът да губите време и усилия за сглобяване на прост дизайн със собствените си ръце, ако има реална възможност да си купите нещо подобно и технически сериозно?

Е, ако този модел не е достатъчен, китайците разполагат с някои "готини" опции. Така сред новите попълнения е модел с мощност 2 kW при работно напрежение 96 V.

Китайски продукт от списъка с новопостъпили продукти. Той осигурява контрол на зареждането на батерията, като работи в тандем с вятърен генератор с мощност 2 kW. Приема входно напрежение до 96 волта

Вярно е, че цената на този контролер вече е пет пъти по-скъпа от предишната разработка. Но отново, ако сравните разходите за производство на нещо подобно със собствените си ръце, покупката изглежда рационално решение.

Единственото неудобство на китайските продукти е, че те са склонни да спират да работят неочаквано в най-неподходящите случаи. Ето защо често се налага закупеното устройство да бъде прецизно настроено - разбира се, със собствените ви ръце. Но това е много по-лесно и просто, отколкото да направите контролер за зареждане на вятърна турбина със собствените си ръце от нулата.

За любителите на самоделките на нашия уебсайт има поредица от статии за изработването на вятърни турбини:

1. Вятърен генератор от автомобилен генератор със собствените си ръце: технология за сглобяване на вятърни турбини и анализ на грешките
2. Как да изградим лопатки за вятърна турбина със собствените си ръце: примери за саморъчно направени лопатки за вятърни турбини
3. Вятърен генератор със собствените си ръце от пералня: инструкции за сглобяване на вятърна мелница
4. Как да изчислим вятърния турбинен генератор: формули + практически пример за изчисление