Kako zgraditi lopatice za vetrni generator z lastnimi rokami: primeri lastno izdelanih lopatic vetrnih turbin

Uporaba alternativnih virov energije je eden glavnih trendov našega časa.Čisto, cenovno dostopno vetrno energijo lahko pretvorite v elektriko tudi v svojem domu, tako da zgradite vetrno turbino in jo povežete z generatorjem.

Lopatice za vetrni generator lahko zgradite z lastnimi rokami iz običajnih materialov, brez uporabe posebne opreme. Povedali vam bomo, katera oblika lopatice je učinkovitejša in vam pomagali izbrati ustrezno risbo za vetrno elektrarno.

Kako deluje preprost vetrni generator?

Vetrni generator je naprava, ki omogoča pretvorbo vetrne energije v električno.

Načelo njegovega delovanja je, da veter vrti rezila, sproži gred, skozi katero se vrtenje dovaja generatorju skozi menjalnik, kar poveča hitrost.

Delovanje vetrne elektrarne ocenjujemo s KIJEV – faktor izkoriščenosti vetrne energije. Ko se vetrno kolo vrti hitro, je v interakciji z več vetra, kar pomeni, da od njega vzame več energije.

Obstajata dve glavni vrsti vetrnih generatorjev:

• navpično;
• vodoravno.

Navpično usmerjeni modeli so zgrajeni tako, da je os propelerja pravokotna na tla. Tako vsako gibanje zračnih mas, ne glede na smer, spravi strukturo v gibanje.

Ta vsestranskost je prednost te vrste vetrnih turbin, vendar so glede produktivnosti in učinkovitosti delovanja slabše od horizontalnih modelov.

Horizontalni vetrni generator spominja na vremensko lopatico. Da bi se lopatice lahko vrtele, je treba strukturo obrniti v želeno smer, odvisno od smeri gibanja zraka.

Za spremljanje in zajemanje sprememb smeri vetra so nameščene posebne naprave. Učinkovitost pri tej razporeditvi vijakov je bistveno večja kot pri navpični usmeritvi. Za domačo uporabo je bolj racionalno uporabljati vetrne generatorje te vrste.

Kakšna oblika rezila je optimalna?

Eden glavnih elementov vetrnega generatorja je niz lopatic.

S temi deli je povezanih več dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost vetrnice:

• utež;
• velikost;
• oblika;
• material;
• količino.

Če se odločite za oblikovanje lopatic za domačo vetrnico, morate upoštevati vse te parametre. Nekateri verjamejo, da več kot je kril na propelerju generatorja, več vetrne energije je mogoče proizvesti. Z drugimi besedami, več kot je, tem bolje.

Vendar temu ni tako. Vsak posamezen del se premika proti zračnemu uporu. Tako veliko število lopatic na propelerju zahteva večjo moč vetra za dokončanje enega obrata.

Poleg tega lahko preveč široka krila povzročijo nastanek tako imenovane "zračne kapice" pred propelerjem, ko zračni tok ne gre skozi vetrnico, ampak jo obkroži.

Oblika je zelo pomembna. Hitrost propelerja je odvisna od tega. Slab pretok povzroči nastanek vrtincev, ki upočasnijo vetrovno kolo

Najučinkovitejši je enokraki vetrni generator. Toda zgraditi in uravnotežiti ga z lastnimi rokami je zelo težko. Zasnova se izkaže za nezanesljivo, čeprav z visoko učinkovitostjo. Po izkušnjah mnogih uporabnikov in proizvajalcev vetrnih elektrarn je najbolj optimalen model trikraki.

Teža rezila je odvisna od njegove velikosti in materiala, iz katerega bo izdelano. Velikost je treba izbrati previdno, pri tem pa se ravnati po formulah za izračun. Bolje je obdelati robove tako, da je na eni strani zaokroževanje, na nasprotni pa oster rob.

Pravilno izbrana oblika lopatic vetrnega generatorja je osnova za njegovo dobro delovanje.

Za domačo proizvodnjo so primerne naslednje možnosti:

• vrsta jadranja;
• vrsta krila.

Lopatice tipa jadra so preproste široke črte, kot tiste na mlinu na veter.Ta model je najbolj očiten in najlažji za izdelavo. Vendar pa je njegova učinkovitost tako nizka, da se ta oblika praktično ne uporablja v sodobnih vetrnih generatorjih. Učinkovitost v tem primeru je približno 10-12%.

Veliko učinkovitejša oblika so rezila krilastega profila. Vključuje načela aerodinamike, ki dvignejo ogromna letala v zrak. Vijak te oblike je lažje zagnati in se hitreje vrti. Pretok zraka znatno zmanjša upor, ki ga vetrnica naleti na svoji poti.

Pravilni profil mora spominjati na krilo letala. Na eni strani ima rezilo odebelitev, na drugi pa blag naklon. Zračne mase tečejo okoli dela te oblike zelo gladko

Učinkovitost tega modela doseže 30-35%. Dobra novica je, da lahko krilato rezilo sestavite sami z uporabo minimalnega orodja. Vse osnovne izračune in risbe je mogoče enostavno prilagoditi vaši vetrnici in uporabljati brezplačno in čisto vetrno energijo brez omejitev.

Iz česa so narejena rezila doma?

Materiali, ki so primerni za izdelavo vetrnega generatorja, so predvsem plastika, lahke kovine, les in sodobna rešitev - steklena vlakna. Glavno vprašanje je, koliko dela in časa ste pripravljeni porabiti za izdelavo vetrnice.

PVC kanalizacijske cevi

Najbolj priljubljen in razširjen material za izdelavo plastičnih lopatic za vetrne generatorje je navadna PVC kanalizacijska cev. Za večino domačih generatorjev s premerom vijaka do 2 m zadostuje 160 mm cev.

Prednosti te metode vključujejo:

• nizka cena;
• razpoložljivost v kateri koli regiji;
• enostavnost delovanja;
• veliko število diagramov in risb na internetu, bogate izkušnje z uporabo.

Cevi so drugačne. To vedo ne le tisti, ki izdelujejo domače vetrne elektrarne, ampak vsi, ki so se srečali z namestitvijo kanalizacije ali vodovoda. Razlikujejo se po debelini, sestavi in ​​proizvajalcu. Cev je poceni, zato ni treba poskušati še dodatno poceniti vaše vetrnice z varčevanjem pri PVC ceveh.

Slaba kakovost materiala plastičnih cevi lahko privede do dejstva, da bodo rezila počila med prvim preizkusom in vse delo bo opravljeno zaman

Najprej se morate odločiti za vzorec. Možnosti je veliko, vsaka oblika ima svoje slabosti in prednosti. Morda bi bilo vredno najprej preizkusiti, preden izrežete končno različico.

Ker je cena cevi nizka in jih lahko najdete v kateri koli trgovini s strojno opremo, je ta material kot nalašč za prve korake pri modeliranju rezil. Če gre kaj narobe, lahko vedno kupite drugo pipo in poskusite znova, vaša denarnica zaradi takih poskusov ne bo veliko trpela.

Izkušeni uporabniki vetrne energije so opazili, da je za izdelavo lopatic vetrnih turbin bolje uporabiti oranžne kot sive cevi. Bolje držijo obliko, se po oblikovanju krila ne upognejo in trajajo dlje

Amaterski oblikovalci dajejo prednost PVC-ju, saj je med testiranjem mogoče zlomljeno rezilo zamenjati z novim, izdelanim v 15 minutah na kraju samem, če je na voljo ustrezen vzorec. Enostavno in hitro ter kar je najpomembneje – ugodno.

Foto navodila za izdelavo lopatic vetrnice iz polimernih cevi vam bodo pomagala vizualno obvladati korake in zaporedje postopka:

Vsi pripravljalni koraki so končani, zdaj je treba rezila pritrditi na del, ki se vrti z vetrom:

Aluminij - tanek, lahek in drag

Aluminij je lahka in trpežna kovina. Tradicionalno se uporablja za izdelavo lopatic za vetrne turbine. Če plošči daste želeno obliko, bodo zaradi majhne teže aerodinamične lastnosti propelerja odlične.

Glavne obremenitve, ki jih ima vetrnica med vrtenjem, so usmerjene v upogibanje in lomljenje rezila. Če plastika pri takem delu hitro poči in odpove, lahko računate na aluminijast vijak veliko dlje.

Če pa primerjate aluminijaste in PVC cevi, bodo kovinske plošče še vedno težje. Pri visokih hitrostih vrtenja obstaja velika nevarnost poškodbe ne samega rezila, ampak vijaka na pritrdilni točki

Druga pomanjkljivost aluminijastih delov je zapletenost izdelave. Če ima PVC cev ovinek, ki bo uporabljen za dodajanje aerodinamičnih lastnosti rezilu, se aluminij praviloma vzame v obliki pločevine.

Po izrezu dela po vzorcu, kar je samo po sebi veliko težje kot delo s plastiko, bo treba nastali obdelovanec še vedno zviti in dati pravilen upogib. Doma in brez orodja tega ne bo tako enostavno narediti.

Namesto dragega aluminija lahko uporabite ostanke strešne pločevine ali kose valovite plošče, ki ostanejo po namestitvi:

Fiberglass ali steklena vlakna - za profesionalce

Če se odločite zavestno pristopiti k vprašanju ustvarjanja rezila in ste pripravljeni porabiti veliko truda in živcev za to, bo steklena vlakna zadostovala.Če se še niste ukvarjali z vetrnimi generatorji, začetek poznanstva z modeliranjem vetrnice iz steklenih vlaken ni najboljša ideja. Kljub temu ta postopek zahteva izkušnje in praktične spretnosti.

Rezilo iz več plasti steklenih vlaken, povezanih z epoksi lepilom, bo močno, lahko in zanesljivo. Z veliko površino se izkaže, da je del votel in praktično brez teže

Za izdelavo se uporablja steklena vlakna - tanek in trpežen material, ki se proizvaja v zvitkih. Za pritrjevanje slojev je poleg steklenih vlaken uporabno epoksi lepilo.

Delo se začne z ustvarjanjem matrice. To je surovec, ki predstavlja kalup za bodoči del.

Matrica je lahko izdelana iz lesa: lesa, desk ali hlodov. Volumetrična silhueta polovice rezila je izrezana neposredno iz masiva. Druga možnost je plastični kalup.

Zelo težko je izdelati surovec sam, pred očmi morate imeti že pripravljen model rezila iz lesa ali drugega materiala in šele nato iz tega modela izrežete matrico za del. Potrebujete vsaj 2 takšni matrici, vendar, ko ste enkrat naredili uspešno obliko, jo lahko uporabite večkrat in na ta način lahko zgradite več kot eno vetrnico.

Dno kalupa je temeljito namazano z voskom. To je narejeno tako, da je mogoče dokončano rezilo pozneje enostavno odstraniti. Položite plast steklenih vlaken in jo premažite z epoksi lepilom. Postopek večkrat ponovimo, dokler obdelovanec ne doseže želene debeline.

Nato se mora lepilo posušiti. Nekateri priporočajo, da kalup postavite v vakuumsko vrečko in izčrpate zrak. Tako lepilo bolje prodre v vse plasti steklenih vlaken in ne pušča neimpregniranih površin.

Ko se epoksi lepilo posuši, polovico dela previdno odstranimo iz matrice. Enako storijo z drugo polovico.Deli so zlepljeni skupaj in tvorijo votel tridimenzionalni del. Lahka, vzdržljiva in aerodinamično oblikovana lopatica iz steklenih vlaken je vrhunec odličnosti za ljubitelje domačih vetrnih elektrarn.

Njegova glavna pomanjkljivost je težava pri izvajanju ideje in veliko število napak na začetku, dokler ni dosežena idealna matrika in izpopolnjen algoritem ustvarjanja.

Poceni in veselo: lesen del za vetrovno kolo

Leseno rezilo je staromodna metoda, ki je enostavna za izvedbo, a neučinkovita pri današnji ravni porabe električne energije. Del je lahko izdelan iz trdne plošče svetlega lesa, na primer bora. Pomembno je, da izberete dobro posušen kos lesa.

Če je les vlažen, lahko med sušenjem vijak "vodi" in se deformira. In teža mokrega lesa je bistveno večja od suhega

Izbrati morate primerno obliko, vendar upoštevati dejstvo, da leseno rezilo ne bo tanka plošča, kot je aluminij ali plastika, temveč tridimenzionalna struktura. Zato ni dovolj, da damo obdelovancu obliko, ampak morate razumeti načela aerodinamike in si predstavljati obris rezila v vseh treh dimenzijah.

Za končni izgled lesa boste morali uporabiti letalo, po možnosti električno. Za trajnost je les obdelan z antiseptičnim zaščitnim lakom ali barvo

Glavna pomanjkljivost te zasnove je velika teža vijaka. Za premikanje tega kolosa mora biti veter dovolj močan, kar je načeloma težko doseči. Je pa les cenovno ugoden material. Plošče, primerne za izdelavo propelerja vetrne turbine, lahko najdete kar na svojem dvorišču, ne da bi za to porabili cent. In to je v tem primeru glavna prednost lesa.

Učinkovitost lesenega rezila se nagiba k ničli.Praviloma čas in trud, ki sta vložena v ustvarjanje takšne vetrnice, nista vredna dobljenega rezultata, izraženega v vatih. Vendar ima leseni del svoje mesto kot model za trening ali testni kos. In vremenska lopatica z lesenimi rezili na mestu izgleda impresivno.

Naslednji izbor fotografij vas bo seznanil s koraki izdelave vetrnice z rezili, izrezanimi iz vezanega lesa:

Delovni del je pripravljen in testiran na funkcionalnost, kar pomeni, da ga preostane le še pobarvati in priviti na jambor:

Risbe in primeri rezil

Zelo težko je narediti pravilen izračun propelerja vetrnega generatorja brez poznavanja osnovnih parametrov, ki so prikazani v formuli, kot tudi brez pojma, kako ti parametri vplivajo na delovanje vetrne turbine.

Bolje je, da ne izgubljate časa, če se ne želite poglobiti v osnove aerodinamike. Pripravljene risbe in diagrami z določenimi indikatorji vam bodo pomagali izbrati primerno rezilo za vetrno elektrarno.

Risba lopatice za dvokraki propeler. Izdelan iz kanalizacijske cevi premera 110. Premer propelerja vetrnice v teh izračunih je 1 m

Tako majhen vetrni generator vam ne bo mogel zagotoviti visoke moči.Najverjetneje iz te zasnove verjetno ne boste mogli iztisniti več kot 50 W. Vendar pa bo dvokraki propeler iz lahke in tanke PVC cevi dal visoko hitrost vrtenja in zagotovil delovanje vetrnice tudi v rahlem vetru.

Risba lopatice za trikraki propeler vetrnega generatorja iz cevi premera 160 mm. Ocenjena hitrost pri tej varianti je 5 pri vetru 5 m/s

Propeler s tremi kraki te oblike se lahko uporablja za močnejše enote, približno 150 W pri 12 V. Premer celotnega propelerja pri tem modelu doseže 1,5 m, vetrovno kolo se bo hitro vrtelo in ga je enostavno zagnati. Trikrilna vetrnica se najpogosteje nahaja v domačih elektrarnah.

Risba domačega rezila za propeler vetrnega generatorja s 5 kraki. Iz PVC cevi premera 160 mm. Predvidena hitrost – 4

Takšen petkraki propeler bo ob ocenjeni hitrosti vetra 5 m/s zmogel do 225 vrtljajev na minuto. Če želite zgraditi rezilo v skladu s predlaganimi risbami, morate prenesti koordinate vsake točke iz stolpcev "Koordinate vzorca spredaj / zadaj" na površino plastične kanalizacijske cevi.

S pomočjo spodnje tabele lahko izračunate premer vetrnice z 2-16 lopaticami. V tem primeru lahko izberete velikost ob upoštevanju želene izhodne moči.

Tabela kaže, da več kot ima vetrni generator, krajša mora biti njihova dolžina, da proizvede tok enake moči

Kot kaže praksa, je precej težko vzdrževati vetrni generator s premerom več kot 2 metra. Če potrebujete večjo vetrnico glede na tabelo, razmislite o povečanju števila lopatic.

S pravili in načeli izračun vetrnega generatorja Preberite članek, ki korak za korakom opisuje postopek izvajanja izračunov.

Uravnoteženje vetrne turbine

Uravnoteženje lopatic vetrnega generatorja bo pomagalo, da bo deloval čim bolj učinkovito. Za izvedbo uravnoteženja morate najti prostor, kjer ni vetra ali prepiha. Seveda bo za vetrno kolo s premerom več kot 2 m težko najti takšno sobo.

Rezila se sestavijo v končno strukturo in namestijo v delovni položaj. Os mora biti postavljena strogo vodoravno, raven. Ravnina, v kateri se bo vrtel propeler, mora biti nastavljena strogo navpično, pravokotno na os in nivo tal.

Propeler, ki se ne premika, je treba zavrteti za 360/x stopinj, kjer je x = število lopatic. V idealnem primeru uravnotežena vetrnica ne bo odstopala za 1 stopinjo, ampak bo ostala nepremična. Če se je rezilo obrnilo pod lastno težo, ga je treba nekoliko prilagoditi, zmanjšati težo na eni strani in odpraviti odstopanje od osi.

Postopek se ponavlja, dokler vijak ni popolnoma negiben v katerem koli položaju. Pomembno je, da med balansiranjem ni vetra. To lahko popači rezultate testa.

Prav tako je pomembno preveriti, ali se vsi deli vrtijo strogo v isti ravnini. Za preverjanje so kontrolne plošče nameščene na razdalji 2 mm na obeh straneh enega od rezil. Med premikanjem se noben del vijaka ne sme dotikati plošče.

Za delovanje vetrnega generatorja z izdelanimi lopaticami boste morali sestaviti sistem, ki zbira prejeto energijo, jo shranjuje in prenaša potrošniku. Ena od komponent sistema je krmilnik. O tem, kako narediti krmilnik vetrne turbine, boste izvedeli ob branju našega priporočenega članka.

Zaključki in uporaben video na to temo

Mlin na veter je povsem mogoče zgraditi z lastnimi rokami iz odpadnega materiala. Če začnete s preprostejšimi modeli, bo vaš prvi poskus verjetno uspešen. Z izkušnjami se lotite bolj zapletenih idej, da dobite najučinkovitejši in najmočnejši vetrni generator.

Video #1. Kako narediti vetrnico iz PVC cevi:

Video #2. DIY vetrni generator:

Video #3. Vetrna elektrarna iz pocinkanega jekla:

Če želite uporabljati čisto in varno vetrno energijo za svoje gospodinjske potrebe in ne nameravate porabiti veliko denarja za nakup drage opreme, bodo domače lopatice iz običajnih materialov primerna ideja. Ne bojte se eksperimentirati in tako boste lahko še izboljšali obstoječe modele propelerjev vetrnic.

Ali nam želite povedati, kako ste z lastnimi rokami naredili rezila za vetrnico, ki oskrbuje vašo dacho z električno energijo? Bi radi z obiskovalci strani delili uporabne informacije ali postavili vprašanje? Napišite komentarje v spodnji blok.