Ветрогенератор савониус своими руками

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

Вертикальный ветрогенератор своими руками

Этот самодельный ветрогенератор представляет из себя конструкцию роторного, или вертикального типа. Это одна из вариаций савониуса. Размеры ротора 1,8*1м, конструкция имеет шесть лопастей. Лопасти сделаны из крыльев от самолета Ан2, что было в наличие на тот момент. Пришлось высверлить очень много заклепок чтобы отсоединить листы для дальнейшего использования.

Основа для ветрогенератора была сделана из труб. на 207-х подшипниках. Так-же предусмотрен привод для генератора. Обод на фото сделан для передачи крутящего момента на генератор, в качестве которого будет установлен переделанный авто-генератор.

Здесь некоторые моменты сборки ротора.

После того как ротор был готов дело дошло до мачты. Мачта была сварена из трех отрезков трубы диаметром 160мм, 100мм, и 57мм. Общая длинна после установки получилась 5,5м. Для мачты была вырыта яма, в которую установлена мачта. Чтобы мачта не падала, к ней была привязана лестница. Потом эта яма была залита бетоном.

Сварил мачту для ветрогенератора»

Через несколько дней, после того как бетон, залитый в основание полностью схватился было решено поднимать ветрогенератор на мачту. Было не легко, но все-же он оказался на своем месте.

Правда пришлось провозиться до самого вечера, поэтому фотка совсем не качественная получилась.

Потом на свое место был установлен генератор, и проведены провода от мачты. Генератор из автомобильного генератора, который был перемотан более тонким проводом чтобы поднять напряжение, ведь вертикалка медленно вращается.

В итоге получился ветрогенератор мощностью 60 ватт на ветре 10м/с. Да, мощность маленькая, но здесь надо усовершенствовать генератор. А так ветрогенератор работает, не шумит и весело вращается даже от небольшого ветерка.

Источник

Создаем ветрогенератор Савониуса своими руками

Обновлено: 5 января 2021

Применение ветрогенераторов становится все более распространенным способом производства электроэнергии. Они довольно просты, не требуют слишком значительного ухода и частых ремонтов, позволяют обеспечить электроэнергией частный дом или служат источником дополнительного питания для освещения и т.д. Стоимость готового комплекта слишком высока, что служит поводом проявить свои конструкторские способности и заняться изготовлением ветряка своими руками. Рассмотрим одну из наиболее известных и распространенных конструкций ветрогенераторов.

Что представляет собой ротор Савониуса

Ветрогенератор или, точнее, ротор Савониуса — это конструкция с вертикальной осью вращения. Лопасти такого ротора представляют собой изогнутые плоскости, объединенные обычно по 2 шт. Это вызвано тем, что большая площадь лопастей вызывает сильные противодействующие нагрузки, когда потоком ветра создается давление на тыльные стороны. Создается компенсирующее давление, уравновешивающее воздействие на обе стороны лопаток, что создает трудности при запуске.

Существуют и конструкции с большим количеством лопастей, но они немного изменены — разнесены в стороны и имеют относительно небольшую площадь. Такой вариант применяется при использовании тяжелых роторов, нуждающихся в сильном крутящем моменте для работы, и разнос лопастей относительно оси создает рычаг, увеличивающий усилие вращения.

На первый взгляд, ротор Савониуса неработоспособен, поскольку задняя сторона лопастей создает сильное сопротивление вращению оси. Но это не так. Потоки ветра, попадающие на заднюю часть лопатки, благодаря ее закругленной форме мягко омывают ее и делятся на две части. Одна уходит в сторону, а другая соскальзывает на рабочую сторону второй лопасти и способствует усилению ее вращения.

Этот эффект хорошо проявляется только при 2 лопастях, расположенных диаметрально, поэтому для увеличения крутящего момента используют пары лопастей, установленных друг под другом с поворотом относительно вертикальной оси на 90°.

Особенности вертикально-осевых роторов

Вертикальные конструкции имеют меньшую эффективность по сравнению с горизонтальными. Это их основной и общепризнанный недостаток. При этом, вертикальные конструкции намного удобнее в самостоятельном изготовлении. Они не нуждаются в системе наведения на ветер, что является обязательным для горизонтальных роторов. Кроме того, независимость от угла атаки ветра позволяет существенно снизить вес вращающейся части, что облегчает запуск при относительно слабых ветрах.

Помимо уже известного нам ротора Савониуса распространены другие типы вертикально-осевых конструкций:

• ротор Дарье
• ротор Ленца ортогональный
• геликоидный

Обилие конструкций позволяет выбрать наиболее доступную для самостоятельного изготовления. Основная задача мастера — понять специфику избранной для повторения системы, усвоить принцип ее действия. Все допущенные ошибки обычно выражаются трудностями при запуске вращения и большим весом ротора, который создает чрезмерную нагрузку на опорные конструкции и обладает большой инерцией покоя. В сети имеется множество роликов с описаниями самодельных ветрогенераторов. Вот, например, репортаж о создании ротора Ленца:

Особенностью конструкции является сочетание подъемной силы лопастей, имеющих в сечении форму крыла самолета, с дополнительными уступами на внешней части лопастей, увеличивающими ветровое давление на них и усиливающими крутящий момент.

Подобных конструкций имеется немало, что подтверждает возможность создания своими руками ветрогенератора без крупных денежных вложений.

Использование автомобильного генератора

Одним из необходимых элементов ветрогенератора является собственно генератор, устройство, преобразующее энергию вращения в электрический ток.

Существуют разные пути решения вопроса, от самодельных конструкций, до использования мотор-колеса или иных готовых устройств. Одним из эффективных вариантов является автомобильный генератор. Это готовая конструкция, не нуждающаяся в каких-либо существенных изменениях или переделках.

Применение автомобильных генераторов сокращает время изготовления ветрогенератора, снимает заботу о создании генератора своими руками (часто с неясным результатом).

Приведенный видеоролик достаточно подробно и наглядно демонстрирует процесс доработки, установки и прочих действий с автомобильным генератором при создании ветряка.

Изготовление ротора Савониуса

Конструкция Савониуса, при всех своих недостатках, наиболее удобна для создания своими руками. Она не требует создания лопастей со сложными криволинейными поверхностями или сечением, способствующим созданию подъемной силы. Для изготовления лопастей Савониуса подойдут любые криволинейные элементы из продольно разрезанных пластиковых труб, металлических бочек, загнутых самостоятельно металлических листов.

Для изготовления ротора достаточной величины прежде всего потребуется ось вращения, установленная на подшипники. Наиболее распространена конструкция, когда часть вала, на которой будут закреплены лопасти, выходит из проходной ступицы с подшипником и остается свободной, чтобы не создавать препятствий для движения лопаток. Нижняя часть вала проходит через второй подшипник и оснащается шкивом для передачи вращения на мультипликатор (устройство, увеличивающее скорость вращения) или непосредственно на генератор.

Изготовление лопаток требует наличия материала. Как уже говорилось, используются изначально загнутые элементы, или применяются стальные листы (например, из оцинкованной стали), профиль которым придается самостоятельно. Выбор того или иного варианта — вопрос доступности или возможностей мастера, но если лопатки делаются полностью самостоятельно, то не возникает зависимости от размеров труб, бочек или иных цилиндров.

Установка лопаток производится на прямой линии, проходящей через ось вращения. При монтаже большого количества лопаток может получиться ситуация, когда ротор находит устойчивое положение и не запускается даже при относительно большой скорости ветра, что требует приложения к нему стартового импульса. Необходимо также следить за весом конструкции и стремиться всячески снизить его, но не в ущерб прочности. Легкая вращающаяся часть начинает движение при меньших скоростях ветра, поэтому чрезмерно увеличивать массу ротора нецелесообразно.

Источник

Генератор Савониуса: используем силу ветра в быту

Дата публикации: 22 ноября 2019

Ветер — мощный источник энергии. «Приручить» его и использовать как генератор бесплатного ресурса люди пытаются давно. Это удается в промышленных масштабах. Но стоимость заводских установок высокая, поэтому появляются схемы для самостоятельного создания разных устройств. Одно из изобретений — ротор Савониуса, с которым и познакомимся.

Преимущества и принцип работы

Поперечная роторная турбина придумана русскими учеными — братьями Ворониными. Советский патент на изобретение получен в 1924 году. Но массовое производство аппаратов организовано шведским инженером Сигурдом Джоханесом Савониусом.

Вертикальный генератор преобразовывает порывы ветра в энергию. Главный плюс устройства — ему не нужны вспомогательные приборы для определения направления ветра, как горизонтальным «коллегам».

• высота устройства небольшая, его легко обслуживать без специальных приспособлений для проведения высотных работ;
• конструкция включает минимум деталей, что делает ее надежной, простой в эксплуатации;
• элементы генератора спроектированы так, чтобы показывать максимальный КПД;
• можно собрать ротор Савониуса своими руками;
• работает он бесшумно, безвреден для окружающей среды.

Принцип действия заключается в магнитной левитации. Турбины вращаются, образуется импульсная и подъемная силы, которые обеспечивают движение лопастей. Действует и сила торможения. Вращение лопастей активирует ротор, создается магнитное поле, вырабатывается электричество.

Главный минус агрегата — низкое использование энергии. Лопасти работают на четверть оборота, а скорость вращения тормозится. Согласно расчетам, расходуется только треть возможного потенциала.

Полностью обеспечить дом энергией такой ветрогенератор не способен. Устройство подойдет для освещения хозпостроек, дорожек в саду, придомовой территории. Да, горизонтальные конструкции показывают большую производительность, но ветряк Савониуса можно установить в любом месте и он работает полностью самостоятельно.

Технические особенности конструкции

Ветроколесо — это два или более полуцилиндра, закрепленные вокруг вертикальной оси вращения. Движение лопастей направлено в одну и ту же сторону вне зависимости от того, куда дует ветер. Двухлопастный прибор двигается отрывисто. Применение четырех элементов делает ход более плавным, но не решает проблему. Во втором случае еще и дополнительно теряется коэффициент эффективности.

Есть три варианта профиля конструкции:

1. Лопасти закрепляются на оси без воздушного промежутка. Эта конструкция примитивная, но простая в изготовлении и хорошо работает.
2. Основание одной лопасти заводится в основание другой. Здесь по оси остается промежуток и ветер «гуляет» по сторонам ветрогенератора Савониуса.
3. Конструкция похожа на второй вариант, но во внутреннюю часть добавлена прямая пластина с целью увеличения площади сечения лопастей.

70 лет назад такие устройства устанавливались в вентиляционные системы железнодорожного транспорта и автобусов. Во время движения ТС ротор раскручивался и перекачивал воздух извне внутрь помещений.

Инструкция по изготовлению ветряка

Смастерить бытовой генератор Савониуса не так сложно. Маломощное, но надежное устройство сгодится при обеспечении электроэнергией насоса для полива дачного участка, организации уличного освещения. Если рассчитать окупаемость устройства, выгода очевидна.

Какие нужны материалы:

• алюминиевые листы (33 см длиной, 1 мм толщиной) — 3 шт.;
• автомобильный или любой генератор;
• труба водосточная в диаметре 15 см, длина 60 см;
• труба водопроводная в диаметре 4 см.

Понадобится и некоторое количество гаек, стальных уголков, саморезов, болтов.

Алгоритм сборки устройства:

1. Вырезаем три диска в диаметре 33 см из листов.
2. Толстую трубу разрезаем вдоль оси и еще пополам посередине. Получаем четыре лопасти.
3. В центре дисков высверливаем отверстия под узкую трубу.
4. Соединяем диски трубой.
5. Между каждыми двумя кругами вставляем по две заготовки-лопасти.

Между осями лопастей оставляем прямой угол. Такое устройство раскрутит и минимальное дуновение ветра. Уголками, саморезами закрепляем лопасти на дисках. Вал генератора запрессовываем в низ трубы-оси.

Ветряк готов. Выбираем открытую для воздушных потоков площадку и устанавливаем прибор. Если место выглядит безветренным, размещаем ротор на мачте.

• Ветроэнергетика в Европе и странах СНГ
• Вертикально-осевые ветрогенераторы: за и против
• Новые разработки ветровых электростанций
• Ветряной насос для воды своими руками: эффективное решение проблемы водоснабжения

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник