Чем лучше и чем хуже вертикальный ветрогенератор в плане эксплуатации

---

---

Использование энергии ветра для выработки электричества – одна из перспективных форм развития альтернативной энергетики. Вертикальный ветрогенератор является перспективным направлением развития отрасли, т.к. имеет ряд преимуществ по сравнению с горизонтальными аналогами.

Принцип работы

Вертикальный ветряк представляет собой цилиндр, устанавливаемый на основание. Благодаря своей форме, работает вне зависимости от направления ветра. Вне зависимости от вида вертикального ветрогенератора,  он устроен таким образом, чтобы давление потока воздуха на одну из его сторон было выше, чем на другую.

Благодаря такой разнице в давлении происходит вращение оси генератора и выработка электричества. Из-за того, что сила ветра направлена на обе стороны ветрогенератора, показатель стартовой скорости ветра немного больше, чем у горизонтальных ветряков, но при должном качестве деталей, существует самораскрутка – т.е. значительное увеличение оборотов генератора даже при небольшом (от 3,5 м/с) ветре.

Какая конструкция лучше

---

---

Существует несколько принципиально разных конструкций вертикальных ветрогенераторов, каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками.

1. Ветряк Савониуса — полукруглые лопасти

   Ротор Савониуса. Модель такого вертикального ветряка включает в себя две или более лопасти, выполненные в форме полукруга. При этом давление, оказываемое на «открытую» часть круга значительно превышает то, которое воздействует на противоположную сторону. Конструкция достаточно проста в изготовлении, поэтому пользуется наибольшей популярностью среди самодельных вертикальных ветрогенераторов. Недостатки:
   • Большая «парусность». Воздействие ветра кренит всю конструкцию, создавая напряжение в оси и выводя из строя подшипник, на котором вращается весь ротор.
   • Конструкция не способна начать вращаться самостоятельно при наличии двух или трех лопастей, поэтому два таких ротора необходимо закреплять на одной оси одну под другой под углом в 90°

2. На ортогональный ротор устанавливают дополнительные статические экраны для увеличения производительности

   Ротор Дарье или ортогональный. Существует множество модификаций такого вертикального ветрогенератора, но принцип работы остается неизменным. Вращение происходит за счет крылообразной формы лопасти генератора. При воздействии потока воздуха создается подъемная сила, за счет которой и вращается ось. Недостатки:
   • Низкая, даже по меркам ветрогенераторов, эффективность.
   • Скорость ветра для полной раскрутки такого генератора должна быть не менее 4 м/с. При этом до набора полной скорости вращения такого ротора, нагрузку к ветряку подключать нельзя – остановится.
   • Шумность. Если в остальных моделях шум издают только подвижные части (подшипники), то вертикальный ветрогенератор такого типа шумит лопастями. Очень сильно.
   • Из-за вибрации быстро выводит из строя подшипники и все несущие элементы конструкции.

3. Геликоидный ротор имеет сложную конструкцию

   Геликоидный ротор. Этот вертикальный ветрогенератор имеет замысловатую форму, но по — сути это ортогональный ветрогенератор с вертикальной осью, только лопасти у него закручены вдоль несущей оси, что значительно повышает срок службы всей конструкции, т.к. обеспечивает равномерную нагрузку на подшипник и мачту со всех сторон. Недостатки:
   • Сложность в изготовлении, отсюда высокая стоимость вертикального ветряка.

4. Многолопастной ветряк

   Многолопастной вертикальный ветрогенератор. Если рассматривать только коммерческие образцы – этот тип ротора является наиболее производительным и дает наименьшую нагрузку на несущие детали. Внутри такого вертикального ветряка содержится дополнительный ряд статичных лопастей, которые направляют поток воздуха таким образом, чтобы максимально увеличить эффективность ротора. Недостатки:
   • Высокая стоимость устройства из-за большого количества деталей.

Плюсы вертикальной оси

Положительные качества всех вертикальных ветрогенераторов:

1. Не направляются по ветру, работают при любой его направленности.
2. В отличие от ветрогенераторов с горизонтальной осью, имеет только одну ось вращения, следовательно бо́льший срок службы.
3. Возможна установка на небольшой высоте — от 1,5м, в зависимости от модели.
4. Все важные подвижные элементы находятся в нижней части генератора, что позволяет удобно его обслуживать.
   

   Важно. При необходимости вал ротора увеличивается до необходимой длины для удобства доступа к статору, без существенной потери КПД.

5. Возможность собрать действующий ветрогенератор своими руками из подручных материалов.
6. Благодаря возможности создания жесткой конструкции с несколькими точками опоры, вертикальные ветрогенераторы работают при бо́льшей максимальной скорости ветра.
7. Более высокая устойчивость к разрушающему воздействию ветра.
8. В этих ветряках возможно создание собственной циркуляции воздуха, за счет чего образуется быстроходный эффект, когда линейная скорость лопастей в 20 и более раз превышает скорость ветра.

Минусы

1. Громоздкость конструкции. Самые легкие вертикальные ветряки весят не менее 300 кг вместе со стойкой.
2. Низкая эффективность по сравнению с горизонтальным.
3. Шумность. Ветряк издает шум от лопастей во время работы.

Видео. Геликоидный ветрогенератор

В ролике наглядно показана работа геликоидного ветряка, установленного на специальной мачте

---

---

Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности Принцип действия солнечных батарей. Выгодно ли покупать комплектом солнечные батареи для дачи Ветряк для частного дома — игрушка или реальная альтернатива

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Роторный (вертикальный) ветряк — это практичный вариант для дачи, загородного и даже многоквартирного комплекса. Он работает при любом направлении ветра, издает гораздо меньше шума, чем горизонтальная конструкция. А главное, вертикальный ветрогенератор легко сделать своими руками. Подробнее о принципах ветрогенерации можно узнать здесь.

Какую информацию изучить перед изготовлением ветряка

Если вы собираетесь полноценно использовать энергию ветра для удовлетворения бытовых нужд, обязательно уделите время планированию. Оцените следующие факторы:

• Среднее количество дней за год, когда скорость ветра превышает 3 метра в секунду. Это очень важный пункт. Обратитесь за информацией на местную метеостанцию или соберите данные в интернете. Чтобы получить корректное среднее значение, нужна статистика по 15-20 годам.
• Собственные энергонужды. Как вы собираетесь использовать энергию ветра? Отопление, освещение дома или дворовой территории, питание электроприборов. Оцените свои потребности по часам в день и по объему необходимой энергии. Если силы ветра в вашей местности не хватает, чтобы покрыть энергонужды, обратитесь к другим источникам альтернативным энергии, например, к солнечной.
• Место для установки будущего агрегата. Поищите открытое место, где ничто не будет препятствовать движению воздуха.

Этап планирования покажет, станет ли ваш ветряк вспомогательным источником энергии или у вас есть все возможности перехода на автономное энергообеспечение.

Как изготовить ветрогенератор с вертикальной осью вращения своими руками

Составные элементы:

• Осевая мачта — это несущая конструкция в форме пирамиды, треноги или шеста высотой около пяти метров. На ней закрепляют лопасти и генератор.
• Лопасти улавливают потоки ветра.
• Статор вмещает в себя фазы из катушек.
• Ротор — это подвижная часть ветряка.
• Контроллер включает замедление ветрогенератора, когда тот развивает мощность, выше его базовых метрик.
• Инвертор дает переменный ток.
• Аккумулятор накапливает сгенерированную энергию.

Подготовка элементов

Чтобы сделать лопасти для вертикального ветрогенератора, понадобится качественный пластик и/или жесть. Например, лопастную конструкцию можно сделать из пластиковых труб, Тогда к каждой стороне трубы крепятся полукруглые жестяные фрагменты. Высота и радиус вращения должны достигать 70 см. Или же можно изготовить лопастную конструкцию из запчастей.

Для ротора нужны 2 ферритовых диска диаметром 32 см, 6 неодимовых магнитов и клей. Роторная система состоит из двух дисков. Схема каждого диска следующая: нужно так расположить магниты, чтобы их полярность чередовалась, угол между ними составлял 60 градусов, а диаметр размещения равнялся 16,5 см. После правильного размещения магниты заливаются клеем.

Для статора нужно сделать девять катушек с 60 витками медной проволоки диаметром 0,1 см. Чтобы сделать три фазы, катушки необходимо спаять между собой в следующем порядке:

1. Для первой фазы начало 1-ой катушки соединяем с концом 4-ой, а начало 4-ой с концом 7-ой;
2. Для второй фазы делаем то же самое, но начинаем со 2-ой катушки;
3. Для изготовления третьей фазы начинаем с 3-ей катушки.

Форму для катушек делают из фанеры и выкладывают стекловолокном. После размещения фаз их нужно залить клеем и оставить сохнуть на несколько дней.

Монтаж конструкции

Когда с изготовлением составных элементов покончено, можно приступать к их соединению между собой. Сначала нужно соединить ротор и статор:

• В верхнем диске ротора сделайте отверстия для четырех шпилек.
• В статоре сделайте отверстия для крепления к подставке.
• Положите нижний диск ротора на подставку магнитами вверх.
• На нижнем роторе разместите статор и уприте шпильки в алюминиевую пластину.
• Накройте конструкцию вторым роторным диском (магниты расположены внизу).
• При помощи вращения шпилек добейтесь равномерного сближения верхнего и нижнего роторных дисков, после этого шпильки и пластину аккуратно убирают.
• Зафиксируйте генератор гайками.

Готовый генератор прикрутите к осевой мачте. После этого к генератору можно прикреплять лопастную конструкцию. Теперь ваш ветряк готов к установке! Для установки ветряка подготовьте армированный фундамент и зафиксируйте конструкцию растяжкой.

В последнюю очередь подключается электросеть в следующем порядке: энергия от генератора попадает на контроллер, затем собирается на аккумуляторе, а потом преобразуется в переменный ток при помощи инвертора.

Где разместить вертикальный самодельный ветрогенератор

Установка ветряка в правильном месте способна сильно увеличить его КПД. При выборе места на собственном участке учитывайте следующие моменты:

• Устанавливайте ветряк на максимально открытом месте на достаточной высоте. Окружающие постройки не должны препятствовать потокам воздуха.
• Если ваш участок небольшого размера и к нему вплотную подступают соседние дома, то установите ваш агрегат на крыше. Убедитесь, что вы хорошо закрепили всю конструкцию и сильный порыв ветра не опрокинет ее.
• Если на вашем участке есть выход к озеру или реке, выбирайте для ветряка место поближе к воде, там ветер дует чаще.
• Если же у вас нет собственного дома и участка для установки генератора, то вы можете установить его даже на крыше многоквартирного комплекса. Но в этом случае вы должны получить разрешение и заручиться письменным согласием соседей.

Лучше всего устанавливать ветряк метрах в пятнадцати от жилых помещений, чтобы проживающим в них людям не мешал его громкий гул. При установке на крыше многоквартирного дома размещайте ваш агрегат подальше от ее краев, чтобы минимизировать неудобства для проживающих на верхних этажах соседей.

Как правильно обслуживать ветрогенератор

Чтобы самодельный ветрогенератор прослужил вам максимально долго, следуйте рекомендациям по уходу за ним:

• Один раз в год проводите полную диагностику агрегата для поиска возможных неисправностей или износа составных частей: осматривайте лопасти, подкручивайте разболтавшиеся гайки, укрепляйте электрические соединения и так далее.
• Дважды в год смазывайте движущие элементы. Эту процедуру можно производить чаще, особенно если год выдался дождливым.
• В зимнее время обязательно счищайте лед с лопастей ветряка. Это обеспечит не только сохранность элементов, но и правильную работу агрегата.
• По мере необходимости подкрашивайте детали.

Этот несложный уход в несколько раз продлевает срок службы вашего генератора и одновременно увеличивает его КПД.

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Что такое ветрогенератор

Ветрогенератор — это механическое устройство, предназначенное для выработки (генерирования) электрического тока. Поток ветра вращает рабочее колесо, взаимодействуя с его лопастями. Вращение передается на генератор, который начинает вырабатывать электрический ток. Такова схема действия ветрогенератора. На практике все намного сложнее, так как возникает масса трудностей технического и эксплуатационного характера, но в целом возможности этих устройств сильно недооценены.

Россия считается энергоизбыточной страной, имеющей большое количество мощных электростанций, но, тем не менее, имеются районы, где сетевого электричества нет до сих пор. Использование энергии ветра для выработки энергии для подобных районов является хорошей альтернативой, позволяющей решить вопрос если не полностью, то в достаточной степени.

Количество полученной энергии прямо пропорционально мощности генератора и скорости вращения ветряка, что позволяет в теории использовать несколько устройств для получения необходимого количества электроэнергии. Практика пока недостаточно иллюстрирует ситуацию, так как на сегодня для сбора статистических данных не имеется достаточного количества генераторов. Поэтому приходится пока довольствоваться расчетными данными, которые в большинстве случаев подтверждаются на практике.

Существуют две основные разновидности ветрогенераторов:

Виды ветрогенераторов с вертикальной осью вращения

Вертикальный ветрогенератор — это устройство, ось вращения которого расположена перпендикулярно направлению потока ветра и ориентирована в вертикальном направлении. Продольные оси лопастей параллельны оси вращения.

Если горизонтальные генераторы по внешнему виду напоминают пропеллер, то вертикальные ближе к барабану центробежного вентилятора, установленному вертикально и оборудованному малым числом лопаток (обычно их 2 штуки, но бывают и другие варианты). Такое расположение позволяет лопастям одинаково реагировать на потоки ветра с любой стороны без необходимости ориентирования оси вращения на встречном направлении к движению воздуха.

Существуют различные виды вертикальных ветрогенераторов. Разница между ними заключается лишь в типе вращающейся части — ротора, поскольку конструкция неподвижного статора принципиальных изменений не имеет. Известны такие виды, как:

• ортогональный ротор. Его лопасти расположены по касательной к окружности вращения и имеют сечение как у крыла самолета. Способен начинать вращаться даже при относительно слабом ветре, увеличивая скорость за счет разрежения воздуха над поверхностью лопастей и уплотнения под ней (возникновения подъемной силы). Не имеет высокой парусности лопастей, что позволяет стабилизировать скорость вращения и исключить резкие изменения динамики, способные вывести из строя подшипники
• ротор Савониуса. Представляет собой две изогнутые в виде половинок трубы лопасти. При большой площади уравновешивания сил, воздействующих на лопасти, не происходит, так как поток, действующий на внутреннюю часть лопасти, отражается от ее изгиба и частично попадает в изгиб второй лопасти, усиливая ее вращение. Обратная сторона разбивает поток на равные части, одна из которых обтекает изгиб и попадает на рабочую часть, увеличивая вращающий момент, а другая уходит в сторону. Эффективность такого ротора невелика, всего 15%, но по сочетанию характеристик он вполне достоин внимания
• ротор Дарье. Это один из вариантов ортогональной конструкции. Имеет вантовый вид лопастей, концы которых присоединены к валу вращения, а центральные части, плавно изгибаясь, отходят от вала таким образом, что при взгляде со стороны лопасти образуют своими очертаниями овал или круг. Ротор имеет малую мощность, высокий уровень шума и вибраций, что делает его требовательным к постоянному наблюдению и обслуживанию.
• геликоидный ротор. Конструкция имеет лопасти сложной формы, закрученной вокруг вертикальной оси. Это позволяет стабилизировать скорость вращения и устранить шум, создаваемый лопастями при вращении. Равномерность работы делает конструкцию более удобной, обеспечивающей ровный результат при разных режимах вращения. Для самостоятельного изготовления этот вариант конструкции наиболее сложен, но, в целом, доступен.
• многолопастной ротор. Имеет несколько лопастей, что позволяет получить ровное и мощное вращение ротора при относительно слабом ветровом давлении. Обычно используется несколько узких полос на некотором расстоянии от вала вращения, передающих поток с возрастанием скорости и плотности на второй ряд лопастей, расположенный внутри первого.  Также существуют варианты с двумя уровнями (пара лопаток, а под ней — другая с разворотом на 90°. Все варианты конструкции имеют неплохие эксплуатационные характеристики, что позволяет считать такую конструкцию одной из наиболее перспективных.

Существуют конструкции, которые предусматривают защиту от уравновешивающего давления потока на обратную сторону крыла. Делается щит по форме части окружности, закрывающий от ветра участок с обратной стороной лопастей таким образом, что ветер воздействует только на рабочую сторону. Для наведения ротора на ветер, т.е. поворота системы при изменении направления потока, делается устройство типа флюгера, поворачивающее защиту в нужную сторону по ветру.

Эффективность всех этих видов примерно одинакова. Принципиальной разницы в характеристиках также не имеется, основные различия лежат в области уменьшения шума, снижения нагрузок на вал, выравнивания режимов вращения.

Преимущества и недостатки ветрогенераторов с вертикальной осью

Вертикальный ветрогенератор — конструкция, удачная для создания своими руками. При всем разнообразии вариантов исполнения, на многие из них до сих пор нет математической модели вращения, что не позволяет создать корректную методику расчета. При этом, такая ситуация способствует активному развитию моделирования всех разновидностей ветрогенераторов и отработке их технических параметров.

Основными преимуществами ветрогенераторов с вертикальной осью принято считать:

• простота конструкции, возможность изготовления практически любого типа своими руками
• стабильность, устойчивость режимов работы, вызванная способностью одинаково реагировать на потоки ветра любого направления
• отсутствует нужда в механизме наведения оси вращения на поток, без чего не могут функционировать генераторы с горизонтальным вращением
• для того, чтобы изготовить вертикальный ветрогенератор своими руками, требуются относительно малые затраты денег, времени и труда. Основная статья расходов — непосредственно генератор, а вращающиеся части могут быть изготовлены буквально из подручных средств

Недостатками вертикального ветрогенератора считаются:

• эффективность работы ниже, чем у горизонтальных конструкций
• при работе устройства издают шум, который сложно устранить, так как он происходит из-за контакта потока воздуха и материала лопасти
• высокий уровень вибраций и резких изменений режимов вращения создают сильную нагрузку на подшипники, способствуя быстрому выходу подвижных деталей и узлов из строя
• для создания вертикального генератора требуется большее количество материалов, чем для горизонтальных образцов

Место установки ветрогенератора

Для монтажа ветрогенератора потребуется открытая площадка, не имеющая вблизи препятствий, способных закрыть устройство от ветровых потоков. Высота подъема мачты над уровнем грунта может быть относительно мала, около 3 метров. Примечательно, что с точки зрения эффективности контакта лопастей с ветром, подъем устройства на большую высоту мало влияет на рост производительности генератора, так как поднять ротор на значительную высоту нереально, а изменения в 2-3 метра никаких существенных выгод не приносят.

При этом, необходимо помнить о длине кабеля и его сопротивлении. Большая длина вызовет падение напряжения и потребует значительных расходов на дорогостоящий кабель, поэтому слишком большого удаления от дома делать не рекомендуется, так же, как и чрезмерно приближать ветряк. Вибрации и шум от вращающегося ротора будут очень докучать жителям дома, вызовут нарушения сна и потребуют перемены места установки устройства.

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Самостоятельное изготовление ветрогенератора вполне возможно, хотя и не так просто, как может показаться на первый взгляд. Понадобится либо собрать весь комплект оборудования, что весьма сложно, либо некоторые его элементы приобрести, что довольно дорого. В состав комплекта могут входить:

• ветрогенератор
• инвертор
• контроллер
• комплект аккумуляторов
• провода, кабели, вспомогательное оборудование

Оптимальным вариантом станет частичное приобретение готового оборудования, частичное изготовление своими руками. Дело в том, что цены на узлы и элементы очень высоки, доступны не для всех. Кроме того, высокие единовременные вложения заставляют задуматься, нельзя ли эти средства реализовать более эффективным образом.

Система работает следующим образом:

• ветряк вращается и передает момент на генератор
• возникает электрический ток, который заряжает аккумулятор
• аккумулятор присоединяется к инвертору, преобразующему постоянный ток в 220 В 50Гц переменного тока.

Сборку обычно начинают с генератора. Наиболее удачным вариантом является сборка 3-фазной конструкции на неодимовых магнитах, позволяющей вырабатывать соответствующий ток.

Вращающиеся части делаются на основе одной из систем, наиболее доступной для воссоздания своими руками. Лопасти изготавливаются из отрезков труб, распиленных пополам металлических бочек или согнутого определенным образом листового металла.

Мачта сваривается на земле и устанавливается в вертикальное положение уже в готовом виде. Как вариант, делается из дерева сразу на месте установки генератора. Для прочной и надежной установки следует сделать для опор фундамент и закрепить мачту анкерами. При большой высоте ее следует дополнительно закрепить растяжками.

Все узлы и детали системы требуют подгонки друг к другу по мощности, настройки работоспособности. Заранее сказать, насколько эффективным будет ветрогенератор, невозможно, так как слишком много неизвестных параметров не позволят вычислить характеристики системы. При этом, если изначально закладывать систему под определенную мощность, то на выходе всегда получаются довольно близкие значения. Основным требованием становится прочность и аккуратность изготовления узлов, чтобы работа генератора была достаточно стабильной и надежной.

Рекомендуемые товары

Вертикальный ветрогенератор

Собрав определенное количество информации о электростанциях основывающихся на энергии ветра, автор пришел к такой модели ветрогенератора. По большей части она состоит из фанеры, алюминия и магнитов. При устойчивом ветре данная модель генератора способна производить до 50 кВт энергии за месяц.

Материалы и инструменты, которые использовал автор для создания данной модели ветрогенератора:

1) Фанера толщиной 5 и 10 мм
2) Стальная лента с отверстиями 1.5 м.
3) Болты и гайки
4) Стержень 60 см длиной 10 мм диаметром
5) 10 мм гайки для стержня 6 шт.
6) Тонкий листовой металл, или эластичный пластик
7) 9 деревянных брусков размером 10 х 25 х 450 мм
8) Оборудование для установки генератора
9) Дрель с различными сверлами
10) Ножницы по металлу
11) Ножовка
12) Ключи
13) лобзик для фанеры
14) генератор от газонокосилки

Рассмотрим подробнее конструкцию этого ветряка и этапы его сборки.

Выбирая концепцию ветряка автор ориентировался на чертежи и дизайн из проекта Эда Ленца. Данная ветряная установка является типом Савониуса, но с некоторыми изменениями, которые позволяют всем трем крыльям конструкции использовать сформированную подъемную силу ветра, что является более эффективным нежели стандартный Савониус.

Оригинальная установка Ленца имеет следующие размеры 120 см высотой, 90 см диаметром. Автор решил несколько уменьшить размеры ветряной установки до 45 см высотой и 53 диаметром.

После определения с конструкцией ветряка автор приступил к изготовлению лопастей согласно чертежам.

Каплеобразная форма отлично обеспечивает аэродинамику крыла. Необходимо вырезать 6 деталей, так как у данной модели ветрогенератора 3 крыла. Размер лопастей так же был уменьшен примерно в два раза от оригинальной конструкции Эда Ленца.

Для начала автор вырезал картонный шаблон согласно представленной схеме, а затем по нему сделал 6 контуров деталей на листе фанеры. После этого детали были вырезаны при помощи лобзика по имеющемуся контуру.

Для соединения двух деталей в одно крыло необходимо сделать деревянные планки. Длинна планки определяется высотой крыла, автор сделал 9 планок размером 12 на 25 на 530 мм.

Далее при помощи карандаша были размечены пазы для установки деревянных планок. Таким образом было вырезано два паза с одной стороны каждой детали и один паз с другой стороны.


Согласно расчетам Ленца заостренный конец лопасти должен быть повернут на 9 градусов назад к центру ветроустановки. Однако, если вы посчитаете, что данного угла недостаточно для эффективной работы именно вашей модели ветряка, то всегда можно отрегулировать этот угол уже после сборки ветровой установки.

После того, как все необходимые детали были подготовлены, автор приступил к сборке лопастей. Для этого он вставлял планки в соответствующие пазы на верхней и нижней детали. Причем важно соблюдать ровность поверхностей, чтобы не было выступов планки за пределы кромки фанерной части.

В качестве крепления автор использовал шурупы 5-7 мм, которые проходят через планку и сквозь фанеру. Так же для большей надежности можно закрепить их дополнительно при помощи клея, но это не является необходимым.

Затем автор решил покрыть алюминиевыми листами круглую и заднюю часть лопастей. На каждую лопасть автор использовал по два отрезка алюминиевого листа, которые были закреплены на несколько винтов.

Далее автор приступил к изготовлению вращательной части ветроустановки. Для этого было вырезано два круга из фанеры диаметром 20 см и толщиной 10 мм. На кругах были размечены три части по 120 градусов, которые определили места распорок. В центре обоих дисков было просверлено отверстие для установки металлического стержня, который будет осью конструкции. Таким образом крылья крепятся вдоль центральной оси на двух фанерных дисках с распорками, которые в свою очередь соединяют вершины и основание крыльев.

Распорки автор так же выполнял следующим образом: для нижней части была использована древесина, а для верней была взята полоса оцинкованного металла длинной 1.5 метра. В металле были пробиты отверстия по центральной линии. Так же были сокращены стойки до длины в 280 мм. Далее автор поместил в конце каждой стойки, на расстоянии в 25 мм от центра окружности, по одной линии 120 градусов. Затем были просверлены пара отверстий в стойке и они были закреплены болтами, происходящими через фанерный круг.
На нижней части оси стержня, на расстоянии 6 мм от конца, была накручена 12 мм гайка. Затем снизу на стержень был одет фанерный диск и снизу же закреплен еще одной такой гайкой. Таким же образом был одет и диск сверху стержня. После того, как была отрегулирована высота конструкции, гайки были с силой закручены, так , чтобы диски не проворачивались.
После чего автор приступил к установке крыльев. Крылья так же был закреплены на болты.

Затем автор подключил к данной конструкции генератор на 24 В от газонокосилки. Так как вал выступающий с конца генератора был диаметром 10 мм с тонкой нитью, то автор решил использовать крепление L-образного кронштейна к валу двигателя. Затем болтами прикрепил болтами П-образный разъем к L-образному кронштейну.

Вырезав отверстия в фанере под двигатель, автор установил генератор и закрепил его при помощи болтов.

Генератор был подключен через инвертор, который конвертирует постоянное напряжение в переменный ток, к аккумуляторам.

После испытаний ветрогенератора, автор пришел к выводу, что хотя он и вращается достаточно быстро, одна вырабатываемое напряжение слишком мало. Поэтому в будущем планируется замена двигателя использованного в качестве генератора на более мощную модель.

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать вертикальный ветрогенератор | Сам Себе Строитель

Вертикальный ветрогенератор своими руками, чертежи, фото, видео ветряка с вертикальной осью.

Ветрогенераторы подразделяются по типу размещения вращающейся оси (ротора) на вертикальные и горизонтальные. Конструкцию ветрогенератора с горизонтальным ротором мы рассматривали в прошлой статье, теперь поговорим о ветрогенераторе с вертикальным ротором.

Прежде всего, рассмотрим преимущества и недостатки вертикального ветряка.

Преимущества:

• Низкий уровень шума – ветровое, колесо практически не издаёт шум и не мешает, нет характерного свиста винта.
• Простота конструкции – сделать такой ветрогенератор и установить не составит особой сложности.
• Надёжная конструкция – все узлы компактны, удобны в обслуживании.

Недостатки:

• Основным недостатком конструкции ветрогенератора с вертикальным ротором являются его низкие обороты, такой ветряк нужно устанавливать в местности с преобладающей скоростью ветра более 4 м/с.
• Практически нет защиты от ураганного ветра – если в горизонтальном ветряке при урагане автоматически срабатывает складывающийся хвостовик который поворачивает ветроколесо, то в такой конструкции нужно вручную заклинивать ротор, как вариант замыкать контакты на выходе из катушек.

Изготовление вертикального ветрогенератора.

Прежде всего, ели вы решили изготовить ветряк с вертикальной осью нужно определиться с генератором. Поскольку вертикальный ветрогенератор низкооборотный, то соответственно понадобится генератор способный выдавать зарядку на аккумулятор при достаточно низких оборотах.

Автомобильный генератор для этой конструкции не совсем подходит, так как он выдаёт зарядный ток при оборотах более 1000 об/мин. Для автомобильного генератора нужно использовать шкив с передаточным числом 4 – 5 и доработать сам генератор.

В качестве генератора практичней использовать аксиальный генератор, его можно изготовить самостоятельно, процесс изготовления описан в этой статье.

Схема аксиального генератора для ветрогенератора.

Аксиальный генератор.

Изготовление ветроколеса.

Ветроколесо (турбина) вертикального ветрогенератора состоит из двух опор верхней и нижней, а также из лопастей.

Ветроколесо изготовляется из листов алюминия или нержавейки, также ветроколесо можно вырезать из тонкостенной бочки. Высота ветроколеса должна быть не менее 1 метра.

В этом ветроколесе угол изгиба лопастей задаёт скорость вращения ротора, чем больше изгиб, тем больше скорость вращения.

Ветроколесо крепится болтами сразу к шкиву генератора.

Для установки вертикального ветрогенератора можно использовать любую мачту, изготовление мачты подробно описано в этой статье.

Схема подключения ветогенератора.

Генератор подключается к контроллеру, тот в свою очередь к аккумулятору. В качестве накопителя энергии практичней использовать автомобильный аккумулятор. Поскольку бытовые приборы работают от переменного тока, нам понадобится инвертор для преобразования постоянного тока 12 V в переменный 220V.

Для подключения используется медный провод сечением до 2,5 квадрата. Схема подключения подробно описана тут.

Видео где показан ветрогенератор в работе.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

В современной жизни прекрасно функционируют высококачественные модели роторных генераторов. В их исполнении присутствуют оригинальные быстровозводимые мачты.

Роторные конструкции различаются по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли.

Общая характеристика

Данные механизмы наделены рядом существенных особенностей перед ветряками с горизонтальной осью. У них нет как таковых узлов под ориентирование на ветровой поток. Это заметно уменьшает все гидроскопические нагрузки. Из-за своего строения, при абсолютно любом направлении ветра, конструкция располагается в абсолютно произвольном положении.

Ввиду чего, она более проста в своём исполнении. В подобных механизмах возникновение вращения создаёт подъемная сила лопастей, а также силы сопротивления.

Виды механизмов с вертикальной осью вращения:

1. Ортогональная конструкция.
2. Механизм Дарье.
3. Механизм Савониуса.
4. Конструкция на многолопастном роторе с направляющим аппаратом.
5. Генератор с геликоидной конструкцией.

Ортогональные ветрогенераторы

Подобный генератор имеет в своём составе не одну лопасть. Лопасти расположены параллельно оси и находятся от нее на определенном расстоянии.

Рассматриваемый механизм считается наиболее эффективным и функциональным. Если же говорить о некоторых недостатках такого генератора, то при его работе создается определённый шумовой эффект. Кроме того, на поддержку его функционирования затрачивается немало усилий. При этом у конструкции, как правило, небольшой срок действия опорных узлов ввиду больших динамических нагрузок.

Генераторы с ротором Дарье

Следует отдать должное данному механизму – ему присуща большая мощность и быстроходность. Кроме того, у ротора довольно низкая себестоимость. К недостаткам можно отнести невысокую эффективность. При этом данная конструкция не в состоянии запускаться самостоятельно при равномерном набегающем потоке.

Генераторы с ротором Савониуса

Этот вид генератора имеет довольно широкое использование для качественного функционирования бытовых электростанций. По своей конструкции подобный ротор является ветроколесом с несколькими полуцилиндрами, которые непрерывно вращаются вокруг своей оси.

Основное преимущество ротора состоит в следующем: ветроколесо постоянно вращается в одну и ту же сторону и абсолютно не зависит от направления ветрового потока. Недостаток же подобного ветрогенератора в низком коэффициенте использования энергии ветрового потока.

Генераторы на многолопастном роторе с направляющим аппаратом

Этот вид генератора считается самым функциональным из вертикальных роторов. Подобная производительность достигается путём использования дополнительного ряда лопастей. Один из рядов забирает на себя ветровой поток и затем подает его на второй ряд лопастей. При этом сжимается сам поток.

Данное преобразование приводит к показательному увеличению скорости потока, а также мощности ротора в целом. За счет этого повышается производительность системы. Происходит это ввиду использования значительно большего количества лопастей конструкции.

Генераторы с геликоидным ротором

Конструкция с подобной системой наделена гораздо более спокойным роторным вращением. Подобное характерное преимущество уменьшает нагрузку на опорные узлы. В результате значительно увеличивается срок действия механизма. При этом стоимость ротора довольно немалая ввиду непростой технологии его производства.

Преимущества и недостатки механизмов с вертикальной осью

К преимуществам относится:

1. Отсутствие, как таковой, дополнительной необходимости в затратах на специальное оборудование, действие которого было бы направлено на определение направления дуновения ветра и направляло генератор навстречу потоку воздуха;
2. Малое количество подвижных деталей, вследствие чего затраты на производство и последующий ремонт довольно незначительны;
3. Конструкция подобного ротора ниже и при обслуживании его не возникает необходимость в наличие специальных подъемников для размещения обслуживающего персонала на высоте;
4. На высокую эффективность ротора не оказывает абсолютно никакого влияния ни угол, ни скорость направления потока ветра.

Тем не менее, необходимо уточнить тот факт, что постоянно проводятся дальнейшие всевозможные исследования, направленные на увеличение функциональности подобного вида ветряков. Происходит это ввиду того, что роторы с вертикальной осью имеют и свои определённые недостатки.

К ним относится:

1. Довольно большой объем лопастей системы;
2. КПД подобного ветряка приблизительно в три раза меньше, чем КПД механизма с горизонтальной осью.

Что следует учесть при выборе?

До того момента,как возникает решение приобрести данного вида механизм, следует всё же учесть ряд определённых условий. Например, если сильные ветровые потоки не наблюдаются на территории вашего домашнего региона, то использования подобной роторной конструкции не будет себя, в общем, окупать.

Для данной местности лучше подойдёт генератор с относительно небольшой мощностью.Как верно и обратное – в природе нередко встречаются участки местности, где воздушные массы меняют своё направление несколько раз в 24 часа. В этом конкретном варианте, наоборот, допустимым и возможным является привлечение ротора с вертикальной осью.

Изготовление своими руками

Конструкция лопастей

Для начала следует изготовить, так называемую, турбину.

Для этого нам понадобится:

1. Изготовление верхней и нижней опор. Разметку лучше производить с помощью лобзика. Необходимо вырезать из пластика две окружности одного диаметра. В центре первой окружности следует сделать отверстие 30 см. Это станет верхней опорой.
2. Возьмём самую обыкновенную автомобильную ступицу. Сделаем четыре отверстия одного размера на нижней опоре. Это позволит нам укрепить хаб.
3. Изготовим подробный эскиз для наглядности месторасположения лопастей системы и пометим на нашей опоре, расположенной внизу, те участки, где будут потом крепиться заготовленные уголки. Они предназначены для соединения лопасти и опоры.
4. Теперь складываем лопасти в стопочку, связываем их и обрезаем до необходимого размера. От длины лопастей напрямую зависит, сколько ветровой энергии они способны получать. Тем не менее имеет место быть и нестабильность при сильном ветровом потоке.
5. Пометим лопасти для крепления уголков. Далее сверлим в этих лопастях специальные отверстия.
6. Скрепляем опору и лопасти с помощью заготовленных уголков.

Мастерим ротор своими руками:

1. Кладём два роторных основания один на другой, при этом как бы совмещаем два отверстия и чертим боковую пометку. Впоследствии данный шаг позволит нам их верно расположить.
2. Теперь изготовим два небольших картонных шаблона и аккуратно приклеим их на основания наших магнитов.
3. Промаркируем магнит. Для определения верной полярности, как правило, используется магнитик с изолентой.
4. Далее нам понадобится эпоксидная смола с отвердителем. Наносим ее с нижней стороны магнита.
5. Довольно аккуратно подносим магнит к краю основания ротора.
6. Теперь можно приклеивать наши магниты собственно к ротору.
7. Для изготовления второго ротора, магниты следует расположить в иной полярности напротив первого ротора.

Расположение магнитов на роторе

Изготавливаем статор:

Статор – агрегат, состоящий из 9 катушек. Они разделены на 3 группы. В каждой группе по три катушки. Сами катушки с проводом 24 AWG на 320 витков. Непосредственно параметры катушек разрешается менять.

Это зависит от напряжения, требуемого на выходе:

1. Если наматывать катушки ручным методом, то это довольно трудно. Для облегчения самого процесса изготовим несложное приспособление – станок для намотки. Витки катушек наматываются в одном и том же направлении. Начало и конец катушек следует замотать изолентой и смазать эпоксидкой.
2. Когда катушки уже будут намотаны, необходимо проверить идентичность. Для этого можно использовать обычные весы. Затем измеряем сопротивления наших катушек.
3. Изготовленные катушки размещаются на вощеную бумагу с размеченной на ней схемой. Стеклоткань располагается вокруг самих катушек. Далее просверливаем отверстия в статоре для кронштейна.
4. Труба для крепления оси хаба заведомо обрезается. В созданные отверстия будут вкручиваться болты для удержания непосредственно оси.

Сборка статора

Заключительная сборка:

1. В плите верхнего ротора просверливаем 4 отверстия.
2. Упрём четыре шпильки в пластинки и установим ротор на них. Роторы испытывают притяжение, потому и необходимо изготовить данное устройство.
3. Выравниваем роторы по отношению их друг к другу.
4. Аккуратно и равномерно опускаем генератор. После этого следует выкрутить шпильки и убрать все пластины. Устанавливаем хаб и прикручиваем. Колпачковые шайбы и гайки, как правило, необходимы для крепления к генератору опоры лопастей.
5. Теперь генератор можно считать собранным. Раскручиваем ветряк и измеряем параметры.

Сборка генератора

Подобный ротор может быть реализован не только для обеспечения электричеством жилых и служебных помещений. Например, статор способен вырабатывать большое электрическое напряжение, которое вполне можно использовать для качественного нагрева бытовых приборов. При этом следует уточнить, что переменный ток преобразуется в постоянный ток. Это вполне можно использовать для зарядки аккумулятора, нагрева емкостей с холодной проточной водой, электропитания фонарей и осветительных приборов.

Рассматриваемая конструкция устанавливается на 4-х метровой высоте на краю горной кручи. Фланец, который по своему обыкновению располагается внизу, обеспечивает быструю установку ротора – необходимо прикрутить всего лишь четыре болта. Но для надежности их целесообразнее будет все же приварить.

Вертикальные ветряки могут поворачиваться за счёт флюгера. Для них не важно, по сути, направление ветрового потока.

Фактором, который обязательно следует учитывать при выборе места установки ротора, является непосредственно сила ветра. Данные по силе ветра для исследуемой и интересующей местности можно без затруднения найти в Интернете. Также поможет анемометр – специальный прибор для измерения силы ветрового потока.

Системы мировых и российских производителей

В наши дни около 75 государств мирового сообщества довольно широко используют ветряные электростанции. Ветроэнергетика по сей день остаётся очень популярной и неотъемлемой частью нашей современной жизни. Производители Южной Америки и Азии быстрыми темпами продвигают развитие данной популярной отрасли.

Китай является одним из крупнейших поставщиком ветроэнергетической отрасли на мировом рынке. В Индии насчитывается довольно большое количество производств ветряков общей мощностью, превышающей 3000 МВт.

В нашей стране ветроэнергетическая промышленность развита во многих городах и регионах.Производство ветряных роторов есть в таких городах, как: Москва, Ташкент, Астрахань, Узбекистан, Саратов, Омск, Самара, Екатеринбург, Ульяновск, Анапа и Краснодар.

К мировым производителям относятся столь известные компании, как: Vestas, GEEnergy, Goldwind, Enercon, DongfangElectric, SiemensWind, UnitedPower.

Обзор цен

Стоимость роторных систем преимущественно зависит от мощности ветроэлектростанции. Иными словами, конструкцию на 2 КВт возможно купить за 6200$. Для 10 КВт ценовая политика, на подобный ветряк, составляет 40000$. С целью подзарядить автомобильный аккумулятор или мобильный телефон можно стать владельцем относительно небольшой станции на 0,6 КВт.

Стоить такая станция будет не более 3000$. Роторы естественно имеют свои различия в цене, и зависит это, как правило, от их разновидностей и фирмы производителя. Стоимость роторов российских моделей, как правило, на 1/3 дешевле своих западных собратьев.

При этом, качественные показатели станций, в целом, не имеют, как правило, существенных и ощутимых различий. Приобрести ветрогенератор целесообразно только лишь в том случае, если есть средства для вложения большой суммы денег в долговременную инвестицию при наличии подобающих погодных условий в регионе проживания.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Ветрогенератор бесшумный вертикальный

Ветрогенераторы вертикального типа предназначены для тех мест, где бесшумность работы и надёжность конструкции являются главными требованиями к электроустановкам. Сочетают в себе комфорт солнечных батарей и эффективность горизонтальных ветрогенераторов.

к содержанию ↑

Введение

Каждый, кто путешествовал на автомобиле по Европе наверняка хорошо запомнил поля ветряков вдоль дорог. Такие ветрогенераторы называются горизонтальным, основная их масса нацелена на промышленное применение в составе целых сетей. Однако использование подобных ветряных электроустановок (ВЭУ) в быту не так распространено даже в развитых странах. Появление новых ветрогенераторов вертикального типа позволяет надеяться на повышение популярности и массовости этого экологического способа получения электроэнергии. Вертикальный ветрогенератор отличается надёжностью, работой даже при слабом ветре, безопасностью и, самое главное, бесшумностью.

к содержанию ↑

Принцип работы

Для работы ротора вертикального ветряка используется эффект магнитной левитации, что позволяет ему фактически парить в воздухе. Применение магнитов из редкоземельных металлов позволяет компенсировать силу тяжести, а специальные автоматизированные системы удерживают механизм в нужной точке. Такой подход делает возможным начало раскручивания ротора при совсем малых порывах ветра на уровне лёгкого бриза (от 0.17 м/c). Уменьшение количества механических частей существенно повышает надёжность и долговечность всей конструкции, а также положительно сказывается на акустическом комфорте (уровень шума до 20 дб).

к содержанию ↑

Особенности

Многих потенциальных покупателей ветрогенераторов часто останавливает требовательность этих устройств к постоянному наличию ветра достаточной силы. Горизонтальный ветрогенератор стартует в среднем при ветре 7-8 м/c. Вертикальный генератор начинает работу уже при ветре 0.17 м/c, а на номинальную мощность выходит при 3 м/c.

Особенности ротора и лопастей, созданных с использованием принципов паруса, Савониса и Жуковского, позволяют осуществлять выработку электроэнергии при любом направлении и силе ветра.

Ветряки вертикального типа практически не требуют технического обслуживания. В работе используется тихоходный генератор на неодимовых магнитах без щёток. Классические горизонтальный генератор потребует технического обслуживания каждые полгода.

В требованиях к установке вертикального ветряка отсутствуют пункты о шумоизоляции или минимальном расстоянии до жилых объектов. Бесшумный режим работы достигается за счёт применения эффекта магнитной левитации, который позволяет свести на нет практически все вибрации и добиться шумовой нагрузки меньше 20 дб. Мачту ветряка можно установить даже на крышу дома, так как генератор практически бесшумный.

Многие вертикальные ветрогенераторы имеют модульную конструкцию. Это позволяет наращивать мощность уже существующих ветряков без полной перестройки проекта.

Для многих пользователей ветроустановки важно, чтобы генератор был устойчивым к агрессивной окружающей среде. Вся рабочая конструкция заключена в герметичный алюминиевый блок и не подвержена воздействию влаги. Кроме того, сама конструкция вертикального ветряка даёт возможность переносить даже ураганные порывы ветра.

к содержанию ↑

Минусы

Вертикальный ветрогенератор обладает рядом достоинств, но идеальных устройств пока сделать не удалось никому. Технологии позволяют улучшить отдельные моменты, но зачастую чем-то приходится жертвовать. Вертикальные ветрогенераторы не исключение, поэтому важно понимать какие минусы есть у данного класса устройств.

Одним из главных недостатков вертикального ветряка является низкий КПД в сравнении с горизонтальным ветрогенератором. Диапазон в 15-25% достаточно солидный в сравнении с солнечными батареями, но уступает горизонтально осевым ВЭУ, которые показывают КПД 35-45%. Цена одного ватта вырабатываемой энергии также уступает зачастую в несколько раз.

Вертикальный ветрогенератор достаточно сложная конструкция, что негативно сказывается на весе, а это, в свою очередь, затрудняет подъём устройства на большую высоту. Из-за этого появляются проблемы при «ловле» ветра, так как сильные порывы наблюдаются чаще всего на хорошей высоте. Выиграв в нижней границе старта ротора, можно проиграть из-за более низкой скорости ветра на высоте мачты вертикального ветряка.

Основные плюсы вертикальной схемы в принципе достижимы и в горизонтальных вариантах. Небольшое увеличение бюджета поспособствует установке дополнительной шумоизоляции и систем подстройки под направление ветра, исследованию розы ветров региона и выбору оптимальной высоты мачты.

к содержанию ↑

Области применения

Однозначно советовать именно вертикальные ветрогенераторы нельзя, всё зависит от того где планируется применять ВЭУ. Если позволяет пространство, на местности наблюдается стабильный хороший ветер и есть варианты для шумоизоляции, то горизонтальный ветрогенератор небольшой мощности с одной лопастью станет отличным выбором.

Использовать вертикальный ветрогенератор следует тогда, когда его главные преимущества действительно являются краеугольными в проекте. Самый яркий пример — вертикальный генератор на яхте. Отсутствие вибраций, низкий шум и возможность установки на любую поверхность сделают вертикальный ВЭУ незаменимым для любого транспортного средства, которое используется для длительных путешествий. Таким образом, основными критериями выбор в пользу вертикальной схемы можно назвать — близкое расположение ВЭУ к жилому объекту, стеснённость в пространстве установки, слабый ветер в области установки. В этом случае тихоходные бесшумные ветряки станут отличным выбором.

Полезная статья по теме: Преимущества и недостатки вертикальных ветроустановок в сравнении с «пропеллерами»

Оцените статью:

Загрузка…

Поделитесь с друзьями: