Как сделать ротор для ветряка

Вертикальный ветрогенератор своими руками

С чего все начиналось

Поэтому было решено построить ветрогенератор чтобы использовать еще и энергию ветра. Сначала было желание построить парусный ветрогенератор. Такой тип ветрогенераторов очень понравился, и после некоторого времени проведенного в интернете в голове и на компьютере накопилось много материалов по этим ветрогенераторам.Но строить парусный ветрогенератор довольно затратное дело, так-как такие ветрогенераторы маленькие не строят и диаметр винта для ветрогенератора такого типа должен быть как минимум метров пять.

Большой ветрогенератор не было возможности потянуть, но все-таки очень хотелось попробовать сделать ветрогенератор, хотя бы небольшой мощности, для зарядки аккумулятора. Горизонтальный пропеллерный ветрогенератор сразу отпал так-как они шумные, есть сложности с изготовлением токосьемных колец и защитой ветрогенератора от сильного ветра, а так-же трудно изготовить правильные лопасти.

Хотелось чего-то простого и тихоходного, посмотрев некоторые видеоролики в интернете очень понравились вертикальные ветрогенераторы типа Савониус. По сути это аналоги разрезанной бочки, половинки которой раздвинуты в противоположные стороны. В поисках информации нашел более продвинутый вид этих ветрогенераторов — ротор Угринского. Обычные Савониусы имеют очень маленький КИЭВ ( коэффициент использования энергии ветра), он обычно всего 10-20%, а ротор Угринского имеет более высокий КИЭВ за счет использования отражённой от лопастей энергии ветра.

Ниже наглядные картинки для понимания принципа роботы данного ротора

Схема разметки координат лопастей

КИЭВ ротора Угринского заявлен аш до 46% , а значит он не уступает горизонтальным ветрогенераторам. Ну а практика покажет что и как.

Изготовление лопастей.

Материалы для ротора выбраны самые простые и дешовые. Лопасти сделаны из алюминиевого листа толщиной 0,5мм. Из фанеры толщиной 10мм вырезаны три круга. Круги были расчерчены по рисунку выше и были сделаны бороздки глубиной 3 мм для вставки лопастей. Крепление лопастей сделано на маленьких уголочках и стянуто на болтики. Дополнительно для прочности всей сборки фанерные диски стянуты шпильками по краям и в центре, получилось очень жёстко и прочно.

Размер получившегося ротора 75*160см, на материалы ротора потрачено примерно 3600 рублей.

Изготовление генератора.

В поисках информации на форумах оказалось многие люди делают генераторы сами и в этом нет ничего сложного. Решение было принято в пользу самодельного генератора на постоянных магнитах. За основу была взята классическая конструкция аксиального генератора на постоянных магнитах, сделанная на автомобильной ступице.

Первым делом были заказаны неодимовые магниты шайбы для этого генератора в количестве 32 шт размером 10*30мм. Пока шли магниты изготавливались другие детали генератора. Вычислив все размеры статора под ротор, который собран из двух тормозных дисков от автомобиля ВАЗ на ступице заднего колеса, были намотаны катушки.

Для намотки катушек сделан простенький ручной станочек. Количество катушек 12 по три на фазу, так-как генератор трехфазный. На дисках ротора будет по 16 магнитов, это соотношение 4/3 вместо 2/3, так генератор получится тихоходнее и мощнее.

Для намотки катушек сделан простой станочек.

На бумаге размечены места расположения катушек статора.

Для заливки статора смолой изготовлена форма из фанеры. Перед заливкой все катушки были спаяны в звезду, а провода выведены наружу по прорезанным канальцам.

Катушки статора перед заливкой.

Свеже залитый статор, перед заливкой на дно был постелен кружок из стеклосетки, и после укладки катушек и заливкой эпоксидной смолой поверх них был уложен второй кружок, это для дополнительной прочности. В смолу добавлен тальк для крепкости, от этого она белая.

Так-же смолой залиты и магниты на дисках.

А вот уже собранный генератор, основа тоже из фанеры.

После изготовления генератор сразу был покручен руками на предмет вольт-амперной характеристики. К нему был подключен мотоциклетный аккумулятор 12 вольт. К генератору была приделана ручка и смотря на секундную стрелку и вращая генератор были получены некоторые данные. На аккумулятор при 120 об/м получилось 15 вольт 3,5А, быстрее раскрутить рукой не позволяет сильное сопротивление генератора. Максимум в холостую на 240 об/м 43 вольта.

Электроника

Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр. Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него. Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.

Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.

Установка ветрогенератора.

Для ветрогенератора был сделан мощный каркас из деревянных брусков 10*5 см. Для надежности опорные бруски были вкопаны в землю на 50 см, а так-же вся конструкция была дополнительно усилена растяжками, которые привязывались к уголкам вбитым в землю. Такая конструкция очень практична и быстро устанавливается, а так-же в изготовлении проще чем сварная. Поэтому было принято решение строить из дерева, а металл дорого и сварку некуда включать пока.

Вот уже готовый ветрогенератор.На этом фото привод генератора прямой, но в последствии был сделан мультипликатор для поднятия оборотов генератора.

Привод генератора ременной, передаточное соотношение можно менять заменой шкивов.

В последствии генератор был соединен с ротором через мультипликатор. В общем итоге ветрогенератор выдает 50 ватт на ветру 7-8 м/с, зарядка начинается на ветру 5 м/с, хотя начинает вращаться на ветре 2-3 м/с, но обороты слишком маленькие для зарядки аккумулятора.

В будущем планируется поднять ветрогенератор по выше и переработать некоторые узлы установки, а тск-же возможно изготовление нового более большого ротора.

Источник

Преимущества и способы создания роторного ветрогенератора

Использование роторного ветрогенератора поможет обеспечить ваш дом чистой энергией и хотя бы частично решить бытовые нужды: освещение в теплице, зарядка мелких приборов и аккумуляторов. Среди всего разнообразия моделей мы выделили самые простые по своему устройству и при этом эффективные.

Деньги на ветер. Какова цена вопроса?

Мощный ветрогенератор промышленного типа (500 Вт) стоит немало — от 1 тыс. у.е. Такие ветрогенераторы обладают преимуществом — их КПД выше, чем у роторных ветряков. Но минусом промышленных является то, что для их качественной работы требуется высокая скорость ветра — от 10-12 м/с.

Вы можете сэкономить и создать роторный ветрогенератор своими руками. Не понадобится дорогостоящее оборудование или запчасти от транспортных средств — пропеллерные или винтовые двигатели, лопасти и прочие детали. При средней скорости 4-5 м/с можно получить постоянный ток напряжением 12 В. Создавая роторный ветряк своими силами, вполне можно уложиться в сумму до 20 тыс. руб.

Преимущества

При порывистом ветре у роторных ветряков отмечается большая стабильность в работе, чем у винтовых.
Отличительные особенности:

• бесшумность или тихоходность;
• легкость конструкции;
• простота монтажа;
• работа при невысокой скорости и в любом направлении ветра;
• дешевизна.

к содержанию ↑

Основные виды

Объект нашего внимания — роторный ветряк на вертикальном валу. Его главные преимущества — бесшумность и работа вне зависимости от того, куда дует ветер. Возможно именно по этой причине подобные ветрогенераторы установлены на многих фермах в США. Использование альтернативных источников энергии давно экономит им тысячи долларов семейного бюджета.

К самым популярным моделям ветряков относят:

1. Тихоходное колесо роторного типа с четырьмя лопастями (КПД до 15%);
2. Колесо роторного типа, состоящее из двух лопастей (КПД до 19%);
3. Ветрогенератор Савониуса (КПД до 15-20%);
4. Ветряки с колесом карусельного типа (КПД до 10%).

к содержанию ↑

Устройство

• ротор или лопасти: элементы, от вращения которых вырабатывается энергия;
• генератор: задача которого — преобразование механической энергии в электрическую;
• электронные устройства и компоненты: инвертор, выпрямители, а также контроллер заряда;
• аккумулятор: приобретите аккумулятор, который вписывается в понятие альтернативная энергетика;
• вышка или мачта: чем выше, тем лучше. Вышка обеспечит стабильную работу устройства необходимым природным источником энергии — ветром. Высота стойки может быть разнообразной. При ее выборе учитывайте, что на более высоком уровне потребуется лучшая балансировка.

Остановимся на том, как своими руками создать ветрогенератор третьего типа, но немного модифицированный. Роторный ветряк этой категории самый тихий, а для его изготовления не требуется особых умений. В России модель известна как ветрогенератор Угринского. Люди, создавшие по этому прототипу такой ветрогенератор, отмечают более высокий КПД. По разным оценкам он находится в пределах 40-60%.

Процесс изготовления

Для лопастей можно выбрать тонкий металлический лист дюраля. Достаточно толщины в 0,5 мм. Чем легче конструкция вашего устройства, тем проще ему будет вращаться. На многочисленных форумах по созданию таких устройств, где своими навыками и знаниями делятся опытные мастера, можно почитать подробнее, чем плох, например, оцинкованный лист. Коротко: он слишком тяжелый.

Такой роторный генератор предусматривает использование сплошных кругов по торцам. Для этого возьмите фанеру толщиной не менее 10 мм. Средний вес такого круга — около 3,5 кг. Нужно три штуки. На вырезанных заготовках обозначьте профиль крыла. Его нужно углубить на 3 мм. Для создания паза или канавки, в который будет вставляться крыло, используйте фрезу.

Чтобы эксплуатация была надежной, предварительно обработайте эти аэродинамические шайбы олифой или другим влагозащитным средством. Лопасти размещаются на 90 градусов по отношению друг к другу. Используемые листы дюраля можно закрепить посредством алюминиевых или стальных уголков на небольшие болты.

Каждую часть (половину), из которых вы собираете ветрогенератор, следует прикрепить к фанерным блокам. Используйте по две шпильки с гайками d6 мм. По оси собранная конструкция будет пронизана осевая шпилька d16 мм. Ее нужно присоединить к каждому кругу из фанеры с обеих сторон при помощи пары гаек. Это и есть центральная ось, которая отвечает за вращение конструкции.

Для скрепления элементов применяются гайки с гровер-шайбами. Диаметр нашего ветряка — 0,75 м, высота — 1,6 м. Вес конструкции около 16 кг. Стоимость — в районе 4 тыс. рублей.

Выбор: что следует знать

Далее конструкцию следует объединить с генератором — источником переменного тока. Вы можете пойти по простому пути и выбрать генератор, к примеру, китайского производства. С доставкой такое удовольствие обойдется около 300-400 у.е.

Как вариант, можно применять автомобильный генератор переменного тока. Из него получится установка, способная вырабатывать от 0,3 до 1-2 кВт. Вариант хорош тем, что выпрямитель уже встроен. Такая установка способна держать выходное напряжение 11,6-14,7 В при достаточно широком диапазоне скоростей. И для этого не нужен внешний электронный стабилизатор.

Можно собрать генератор и своими руками. Самый простой способ — с неодимовыми магнитами. Для этого вам предстоит изучить внимательно массу блогов и форумов. Ведь нельзя просто так взять и изготовить генератор. Вы должны быть уверены, что создаете безопасное устройство, которое перед допуском к работе предстоит испытать.

Помните, что более мощный генератор требует и большего напряжения. Самая большая сложность в том, что для высокой мощности вам понадобится увеличить диаметр всей установки. Так, например, при расчете мощности в 2,6 кВт (для электрического чайника, пылесоса, обогревателя) потребуется диаметр не менее 6 м. Только представьте, сколько проблем и задач появится при установке такой махины.

Ее нужно надежно закрепить, чтобы она не каталась по соседским огородам в случае сильного ветра и не представляла угрозу жизни и имуществу окружающих.

Электроника и меры безопасности

За основу электронной схемы опытные мастера рекомендуют брать тракторную или автомобильную. При ручной сборке схемы следует использовать только качественные комплектующие повышенной прочности. Роторные ветрогенераторы, построенные с учетом требований техники безопасности, служат не один десяток лет.

Для схемы используются выпрямители напряжения, конденсаторы. С их помощью преобразованная энергия направляется к аккумулятору. Выберите качественное оборудование. При создании устройства на коленке откажитесь от использования дорогих и часто опасных запчастей наподобие аккумулятора от КамАЗа. Позаботьтесь о своей безопасности и здоровье, купив недорогую батарею для роторного ветряка в Интернет-магазине.

Для надежной работы ветряка вам понадобится инвертор. Без него никак не обойтись, ведь это оборудование выполняет важную функцию — преобразует постоянный ток, накопленный в батареях, в переменный, который нужен для бытовых электроприборов.

Ни в коем случае нельзя пренебрегать защитой от атмосферных явлений — осадков в виде дождя, снега и града. Громоотвод следует крепить на стойку ветрогенератора. Сама же мачта должна быть устойчивой.

Ветрогенератор следует устанавливать на открытой местности, не возле стены дома. Если размещение ваших построек на территории участка не дает возможности обеспечить достаточную степень открытости, постройте для роторного ветряка стойку повыше. Ее высота должна быть достаточной для обеспечения свободного доступа ветра к вашему ветряку со всех сторон.

Если вы решили выбрать такой альтернативный источник электроэнергии, вам нужно знать о некоторых недостатках. Их немного.

Недостатки

1. Малый КПД;
2. Невысокая скорость оборотов;
3. Высокая степень зависимости от сезона. Зимой такой ветрогенератор малоэффективен.

Но если вы не планируете постоянно проводить на даче время в холодное время года, ветряк — это хороший способ решить задачу обеспечения электроэнергией вашего домика или бытовки. Вы наверняка уже сталкивались с процедурой подключения света на дачу, когда надо получить массу документов (ТУ, проект электроснабжения). Так зачем платить больше и обходить массу инстанций, когда вы можете от них не зависеть и быть автономны.

Источник