Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб

Самодельные ветрогенераторы своими руками вертикальные 30 квт: Вертикальный ветрогенератор своими руками: как собрать ветряк

0 Comments

Содержание

подробная инструкция по сборке вертикального ветряка

Если раньше ветряки можно было встретить не часто, то сегодня эта сфера активно развивается и опыт по созданию приобрели многие.

Область применения устройств разнообразна: они обеспечивают электричеством дома, качают воду, напрямую к ним подключают сельскохозяйственное оборудование (например, дробилки) и нагревают ёмкости с водой, которые могут стать аккумуляторами тепла для жилища.

Промышленные модели всем хороши, кроме стоимости, поэтому рассмотрим, как сделать ветрогенератор (ветряк) для частного дома своими руками и что для этого потребуется.

Содержание

  • 1 Ветряки для дома своими руками, механика ветрогенератора
  • 2 Мощность устройства
  • 3 Лопасти
    • 3. 1 Какой материал использовать на лопасти
  • 4 Вертикальный ветрогенератор своими руками
    • 4.1 Используемые материалы и оборудование
    • 4.2 Чертеж ветрогенератора
    • 4.3 Изготовление вертикального ветряка
    • 4.4 Генератор своими руками
    • 4.5 Процесс сборки
  • 5 Монтаж установки, которая превратит ветер в энергию
  • 6 Место установки
  • 7 Видео на тему

Ветряки для дома своими руками, механика ветрогенератора

Суть работы ветрогенератора – превращение кинетической энергии ветра в электрическую. Каждый элемент системы выполняет свою функцию:

  • Ветряное колесо, лопасти. Улавливают движение воздушных масс, вращаются и приводят в движение вал.
  • На валу может быть сразу установлен генератор, а может быть угловой редуктор, который передаст движение вниз на кардан. Благодаря использованию редуктора можно добиться повышения оборотов (мультипликатор).
  • Генератор – преобразует вращательную энергию в электрическую. Если генератор выдаёт стабильный ток, то его цепляют к аккумуляторам. Если нет – промежуточно устанавливается реле-регулятор напряжения.
  • Аккумуляторов в системе может и не быть, но с ними работа более стабильна – они используют ветреные часы для подзарядки и расходуют накопленный потенциал, когда ветер стихает.
  • Инвертор – служит для преобразования напряжения в нужную величину, например, в 220V. Нужен для удобства, поскольку большинство приборов рассчитаны на такое напряжение. Но назначение ветряка может быть различным, поэтому не в каждую схему включают инвертор.
  • Анемоскоп – прибор, который используют для мощных ветроустановок. Он собирает данные о скорости и направлении ветра. В самодельных конструкциях практически не встречается. Обычно делают небольшой флюгер и поворотный механизм.
  • Мачта – или опора, на которой будет закреплён пропеллер. На высоте больше шансов поймать стабильный и сильный ветер, поэтому важно уделить внимание мачте, которая должна выдерживать нагрузки.

Ветряки могут быть горизонтальными (с классическим воздушным винтом) и вертикальными (роторные). Горизонтальные установки имеют наибольший КПД, поэтому их чаще всего воспроизводят при самостоятельном изготовлении.

Генератор вертикального типа

Но такие ветряки нужно поворачивать навстречу ветру, поскольку при боковом потоке он перестаёт работать. А роторный ветрогенератор, сделанный своими руками, тоже имеет свои преимущества.

Конструкция вертикальных систем может сильно отличаться, но есть у них общие особенности.

  • Вертикально расположенные турбины поймают ветер, откуда бы он ни дул (горизонтальные модели нужно оснащать направляющей), что очень удобно, если ветер в конкретной местности не стабильный, переменный.
  • Такую конструкцию можно расположить прямо на земле (конечно, если там будет достаточно ветра).
  • Сделать установку проще, чем горизонтальную.

Единственный минус – относительно невысокий КПД.

Мощность устройства

Во-первых, нужно определить, какой мощности ветряк требуется, с какими задачами и нагрузками он должен справляться.

Обычно альтернативные источники энергии устанавливают, как дополнительный, который только помогает основному энергоснабжению.

И агрегаты мощностью от 500 Вт – это уже неплохо.

Для отопления небольшого дома понадобится около 2-3 кВт.

Но мощность ветряка зависит от 2 факторов:

  1. Диаметра лопастей.
  2. Скорости ветра.

Желаемое соотношение можно определить по таблице для горизонтальных устройств (на пересечении скорости ветра и диаметра лопастей – мощность в ваттах).

Скорость ветра/Диаметр лопастей34567891011
1м381527426390122143
2м133161107168250357490650
3м307113723637656480411021467
4м53
128		2454236721000142319602600
5м8319638366210501570223330634076
6м12028355195315132258321544105866
7м162384750130020603070431060008000
8м2125029801693268940145715784010435
9м26865312402140340350807230992313207

Например, если чаще всего дуют ветра от 5 до 8 м/с, а нам нужно, чтобы ветряк выдавал 1,5 — 2 кВт, то нужно рассматривать конструкции диаметром от 6 м.

Лопасти

По форме лопасти могут быть:

  1. Крыльчатого вида.
  2. Парусного типа.

Парусные – плоские, это менее продуктивная схема. Они не учитывают аэродинамические силы, а вращаются только под напором ветряного потока.

Только 10 % энергии ветра будет преобразована в электрическую.

У крыльчатого типа наружные и внутренние поверхности различаются по площади. Также важно расположить лопасти под углом 6-10 ° к ветру.

Какой материал использовать на лопасти

На старинных мельницах изготавливался тонкий деревянный каркас из жердей с перемычками, на который натягивались полотняные «крылья». Когда ткань ветшала, её заменяли. Как вариант, можно использовать плотные материалы, такие, как брезент.

Но есть и альтернативы, как можно сделать лопасти для ветрогенератора своими руками:

  • Для небольшого пропеллера можно сделать пластиковые лопасти, разрезав на части трубу ПВХ.
  • «Паруса» вырезают из фанеры.
  • Крупный агрегат можно снабдить лопастями из деревянных досок (не важно, что каждая лопасть будет тяжёлой, главное, чтобы они уравновешивали друг друга).
  • Можно использовать лёгкий металл, например дюралюминий.

Если ветер в местности порывистый, предпочтительнее делать увесистые лопасти, тогда система будет работать более стабильно.

Диаметр используемой трубы должен ровняться пятой части её длины. Отрезок разрезается вдоль на 4 части, в основании вырезается квадрат 5х5 (это будет место крепления), а затем делается косой срез, заужающий лопасть от основания к концу. Рваный край обрабатывается наждаком.

Вертикальный ветрогенератор своими руками

Используемые материалы и оборудование

Габариты турбины могут быть выбраны произвольно – чем больше, тем мощнее. В примере диаметр изделия – 60 см.

Для изготовления вертикальной турбины понадобится:

  1. Труба Ø 60 см (желательно из нержавеющей стали – оцинковка, дюраль и т.д.).
  2. Прочный пластик (два диска диаметром 60 см).
  3. Уголочки для крепления лопастей (по 6 шт. на каждую) – 36 шт.
  4. Для основы – ступица автомобильная.
  5. Гайки, шайбы винты для крепления.

Оборудование и инструмент:

  1. Лобзик.
  2. Болгарка.
  3. Дрель.
  4. Отвёртка.
  5. Ключи.
  6. Перчатки, маска.

Для балансировки лопастей можно использовать небольшую металлическую пластину, магниты, а при небольшом дисбалансе можно просто просверлить отверстия.

Чертеж ветрогенератора

Чертеж устройства ветрогенератора

Изготовление вертикального ветряка

  1. Металлическая труба разрезается вдоль так, чтобы получилось 6 одинаковых лопастей.
  2. Из пластика вырезается две одинаковых окружности (диаметр 60 см). Это будет верхняя и нижняя опора турбины.
  3. Чтобы немного облегчить конструкцию, можно вырезать в верхней опоре по центру круг Ø 30 см.
  4. В зависимости от того, сколько на автомобильной ступице отверстий, размечаются по ним точно такие же отверстия для крепления в нижней пластиковой опоре. Просверливаются дрелью.
  5. По шаблону нужно разметить расположение лопастей (два треугольника, образующих звезду). Отмечаются места крепления уголков. На двух опорах должно получиться идентично.
  6. Лопасти обрезать лучше не по одной, а все сразу (используется болгарка).
  7. Места креплений уголков нужно отметить и на лопастях. Затем просверлить отверстия.
  8. При помощи уголков лопасти крепятся к кругам-основаниям болтами и гайками через шайбы.

Чем длиннее лопасти, тем мощнее будет агрегат, но тем труднее его будет отбалансировать, в сильный ветер конструкцию «разболтает».

Генератор своими руками

Для ветряка нужно подбирать самовозбуждающийся генератор на постоянных магнитах (такие использовались в тракторах Т-4, МТЗ, т-16, т-25).

Если поставить обычный автомобильный генератор, у них обмотка напряжения работает от аккумулятора, то есть: нет напряжения – нет возбуждения.

Значит, если установить автогенератор + аккумулятор, и долгое время будет слабый ветер, аккумулятор просто разрядится и когда ветер появится вновь, система не запустится.

Либо изготовить ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками. Выдавать такой агрегат будет при слабом ветре 1,5 кВт, максимально, при сильном ветре 3,5 кВт. Инструкция по шагам:

Делаются два металлических блина, диаметром по 50 см.

На них по периметру на супер-клей крепятся по 12 неодимовых магнитов на каждой (размером примерно 50 х 25 х 1,2 мм). Магниты чередуются: «север» — «юг».

Блины размещаются друг напротив друга, полюса тоже ориентируются «север» — «юг».

Между ними размещается самодельный статор. Это 9 катушек медной проволоки сечением 3 мм. По 70 витков в каждой. Между собой они соединяются по схеме «звезда» и заливаются полимерной смолой. Катушки наматываются в одну сторону. Для удобства начало и конец обмотки нужно пометить (например, изолентой разных цветов).

Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов

Толщина статора около 15 — 20 мм. При его изготовлении нужно предусмотреть выходы обмоток с катушек через болты с гайками. С них будет идти питание генератора.

Расстояние между статором и ротором – 2 мм.

Суть работы в том, что север и юг магнитов меняются местами, что заставляет электрический ток «бегать» через катушку.

Магниты роторов будут очень сильно притягиваться. Чтобы соединить детали плавно, нужно просверлить в них отверстия и нарезать резьбу для шпилек. Роторы сразу выравниваются относительно друг друга и, постепенно, при помощи ключей, опускается верхний на нижний. После всего временные шпильки убираются.

Этот генератор можно использовать как на вертикальную, так и на горизонтальную модель.

Процесс сборки

  • На мачте устанавливается кронштейн для крепления статора (он может быть трёх или шести лопастной).
  • Над ним закрепляется гайками ступица.
  • В ступице 4 шпильки. На них закручивается генератор.
  • Статор генератора соединяется с кронштейном, неподвижно закреплённым на мачте.
  • На вторую пластину ротора закрепляется лопастная турбина.
  • От статора провода клеммами подключаются на регулятор напряжения.

Монтаж установки, которая превратит ветер в энергию

Чтобы установить собранную конструкцию на длинной мачте (а она будет довольно тяжёлой), нужно сделать следующее:

  1. В земле бетонируется надёжное основание.
  2. Во время заливки, в него вливают шпильки для крепления мощного шарнира (легко делается своими руками).
  3. После полного затвердевания, шарнир одевается на шпильки и закрепляется гайками.
  4. Мачта крепится к подвижной половине шарнира.
  5. В верхней части мачты при помощи фланца (приваривается), крепятся три — четыре растяжки. Понадобится стальной трос.
  6. За один из тросов мачта на шарнире поднимается (можно тянуть автомобилем).
  7. Растяжки фиксируют строго вертикальное положение мачты.

Ветряк из тракторного генератора

Место установки

От правильно подобранного места расположения ветряка будет зависеть эффективность его работы. Нужно найти место, где лопастям будет доступно максимальное количество ветра.

Это должно быть открытое пространство, возвышенность или крыша строения – подальше от деревьев и домов. И дело не только в помехах, но и в том, что устройство производит во время работы некоторый шум, а значит, может мешать спокойной жизни соседей.

Иногда на некотором удалении от жилого дома строят небольшой домик, в котором можно разместить оборудование и аккумуляторы, а на его крыше закрепляют ветрогенератор, можно даже в паре с солнечными батареями.

Видео на тему

  • Предыдущая записьСолнечные коллекторы для отопления дома: рекомендации по изготовлению своими руками
  • Следующая записьБиогаз своими руками: технология получения альтернативного топлива из биологических отходов

Adblock
detector

Ветряки для дома своими руками (ветряные генераторы): как сделать?

Главная » Инженерные системы » Электричество

Опубликовано: Рубрика: ЭлектричествоАвтор: Andrey Ku

Нередко возникают ситуации, когда электроэнергия в ближайшей линии передач становится недоступной или неоправданно дорогой, и в таких случаях может выручить только самодельный ветряк. Давайте рассмотрим варианты автономного снабжения загородного дома электричеством.

Ветряные генераторы – какая модель лучше?

Очень часто хочется сэкономить на электроэнергии или получить ее там, где еще не проходят вышки ЛЭП. Также возможен вариант, когда просто нет возможности присоединения к этой вышке по причине отсутствия свободной мощности. В любом из перечисленных случаев возникает необходимость найти доступный источник электроэнергии, причем желательно возобновляемый, то есть без применения горючего. Поэтому забудем на время про существование бензиновых и дизельных генераторов и попробуем использовать силу ветра для получения электричества.

Ветряки существуют довольно давно, еще пару столетий назад активно использовались ветряные мельницы. Да, во время штиля от такого приспособления мало толку, а во время бури может отказать даже самый надежный механизм (в лучшем случае). Но при всей своей ненадежности ветровой генератор для дома своими руками изготовить проще всего, он считается наиболее эффективным, особенно если нет доступа к реке с быстрым течением для установки колеса. И следует помнить, что башня ветряка не должна мешать соседям ни шумом, ни вибрацией, ни даже отбрасываемой тенью, согласно правилам строительства жилого дома на участке.

Ветряные генераторы с вертикальной осью могут работать при слабом ветре

Основных видов ветряков существует только 2: с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Мельницы, когда-то используемые повсеместно, относились к механизмам, лопасти которых насаживались на горизонтально ориентированную ось. Также и большинство ветряков сегодня изготавливаются именно по этому принципу, поскольку такой вариант обеспечивает наибольший КПД. Однако ветряные генераторы с вертикальной осью для дома, сделанные своими руками, работают при самом слабом ветре, который не сдвинет лопасти пропеллерных моделей. Для них достаточно легких порывов от 1–2 метров в секунду. Что касается изготовления – гораздо проще сделать вертикальный ветряк, который принимает ветер с любой стороны.

Различают генераторы и по типу лопастей, которые имеются у обоих указанных выше видов. По большей части основным фактором деления по типам является конструкция: жесткая или парусная. Уже в зависимости от того, какой вариант предпочтительнее для конкретной модели, выбирается материал для изготовления лопастей улавливателя ветровых потоков. Это может быть фанера, жесть или тонкая листовая сталь, пластик, композит – для легкой жесткой конструкции, а для парусной подойдет любой гибкий, но прочный материал, включая шелк, баннерную ткань или даже тонкий брезент.

Различия генераторов по форме лопастей – сравнение эффективности

Самый простой вариант горизонтального типа – парусная конструкция, то есть просто расположение плоскостей пропеллера под небольшим углом к плоскости вращения. Жесткие лопасти потребуют точного расчета изгиба их поверхностей, либо добиваться максимальной производительности нужно будет опытным путем. Недостаточное искривление «крыла» даст в итоге понижение КПД из-за плохого захвата воздушного потока, а слишком сильное само будет создавать сопротивление вращению из-за трения о воздух.

Парусная конструкция — самый простой вариант горизонтального типа.

Что касается генераторов с вертикальной осью, их улавливатели ветра могут иметь самые разные формы, и разработки новых контуров и изгибов продолжаются постоянно. Самый простой вариант – с лопастями в форме желобов, так называемая конструкция Савониуса. Их количество обычно делают четным – 2 или 4. Хотя бывает и больше, когда изготавливают своими руками самодельные многолопастные вертикальные ветрогенераторы на 30 кВт, с дополнительными статичными экранами на внешнем кольце. Эти экраны направляют и концентрируют ветер на определенные участки расположенного внутри кольца ротора, где установлены непосредственно лопасти. Их, в зависимости от диаметра диска основания, может начитываться от 8 до 16 штук.

Существуют еще ортогональные пропеллеры, которые расположены на вертикально установленных осях и вращаются в горизонтальной плоскости, но их основной недостаток в чрезвычайно низком КПД. Также подобные генераторы не работают при слабых порывах ветра, нужна скорость не менее 4 метров в секунду. И реже всего используются модели ветряков Дорье, в том числе геликоидный, с винтообразным загибом лопастей, дугообразными улавливателями ветра и конструкцией типа «Н». Они надежны и эффективны, но их сложно делать в домашних условиях.

Плюсы и минусы различных типов – разбираем и оцениваем

Как уже было сказано, производительность намного выше у моделей с горизонтальной осью вращения. Однако они нуждаются в сильном ветре, такой обычно бывает на высоте более 10–15 метров, и именно такой длины устанавливают мачту, которую венчает поворотная гондола с лопастями. Еще одним положительным качеством можно считать отсутствие изгибающей нагрузки на вал, которая имеет место у ветряков с вертикальной осью. К минусам же можно отнести тот факт, что у поворотных пропеллерных моделей 2 вала, а значит больше изнашивающихся узлов и выше вероятность поломки.

Вертикальные ветрогенераторы проще всего сделать самостоятельно

Что касается вертикальных систем, их достоинства и недостатки зависят от модели. К примеру, ветряки Савониуса наиболее простые и могут быть сделаны для дома своими руками, как из консервной банки, так и из металлической либо пластиковой бочки. Заводятся они при наличии 4 лопастей от самого легкого дуновения ветра, особенно если установлены качественные детали, тогда будет происходить самораскручивание за счет инерции даже при порывистом ветре. Но если лопасти только 2 или 3, самостоятельное вращение невозможно, поэтому ставят 2 таких модуля один на другой, располагая улавливатели ветра каждого под углом 90 градусов по отношению к другому. Парусность у этого типа большая, а потому очень высоко боковое давление на ось при сильном шторме.

У ортогональных ветряков, помимо их малой мощности, имеется еще ряд недостатков. Во-первых, это довольно сильная вибрация из-за неравномерного давления на разные участки лопасти крыловидной формы. Как следствие, быстро портится подшипник, установленный на вертикальном вале. Кроме того, подобные генераторы издают при вращении довольно сильный и неприятный шум, и потому могут стать причиной недовольства соседей на ближайших участках. Геликоидные, если их приобретать готовые, заводской комплектации, обходятся очень дорого, так же, как и многолопастные конструкции, у которых очень большое количество деталей.

Любой ветрогенератор для повышения эффективности может быть установлен в поворачивающейся трубе.

Принцип работы ветряков – как устроена система?

Независимо от типа ветряка, сам по себе он энергию выработать не может, ему нужен генератор, вращение вала которого будет обеспечиваться лопастями. Если у вас конструкция с горизонтальной осью вращения, для передачи движения на вал понадобится редуктор. Далее подключается контроллер, который преобразует получаемое на катушках генератора электричество в постоянный ток, поступающий затем в аккумуляторы. Далее можно подключить светодиодную лампочку, но если вы хотите зарядить какое-нибудь устройство или подключить ноутбук, понадобится еще и инвертор, который преобразует накопленный батареей заряд в переменный ток.

Следует учитывать, что каждое изменение тока с переменного на постоянный, и наоборот, уменьшает итоговое количество энергии на 10–15 %.

Установка с вертикальной осью вращения удобна тем, что у нее вал может быть довольно длинным, и это позволяет поместить генератор в нижней части мачты, то есть в зоне прямого доступа. Нередко в цепь устанавливают автоматический переключатель, в тех случаях, когда ветряк работает в комплексе с солнечными батареями или водяным колесом. Также в некоторых моделях ставят тормоз, который нужен на тот случай, если аккумулятор полностью заряжен. На лопастях ветряков с горизонтальной осью вращения могут быть предусмотрены шарниры, которые складывают улавливатели ветра при шторме. Очень мощный ветрогенератор на 5 киловатт, сделанный своими руками, иногда дополняется поворотным электромотором, который срабатывает от датчика направления потоков воздуха.

Изделие на неодимовых магнитах – краткая инструкция

Доверить сборку ротора и статора для ветряка лучше специалисту, но если вы решили сделать ветряк для частного дома с нуля своими руками, необходимо знать, как изготавливается генератор. Начать следует с основания, для которого лучше всего использовать ступицу автомобиля, поскольку на ней уже есть подшипники. На диск через равные промежутки наклеиваются неодимовые магниты, полюса которых, обращенные лицевой стороной к вам, должны чередоваться. Причем в однофазной модели число разнополюсных сторон должно совпадать. Что касается трехфазных генераторов, там рекомендуется соблюдать пропорции 2:3 или 3:4.

Для наматывания катушек лучше использовать специальные приспособления

Далее следует заняться наматыванием катушек для статора. Эту задачу тоже лучше доверить специалисту или использовать специальные приспособления, которые помогут справиться с задачей более аккуратно, чем если все делать вручную. Для того чтобы успешно заряжать батарею на 12 Ватт, понадобится суммарное количество витков во всех катушках, равное 1000. В целом для расчета витков можно использовать наиболее простую формулу ω = 44 / (T * S), где 44 – постоянный коэффициент, Т – индукция Тесла, а S – сечение провода в квадратных сантиметрах. Индукцию Тесла определяем по таблице для различных типов проводников:

Тип магнитопроводаМагнитная индукция max (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-1515-5050-150150-300300-1000
Броневой штампованный1,1-1,31,31,3-1,351,351,35-1,2
Броневой витой1,551,651,651,651,65
Тороидальный витой1,71,71,71,651,6

Намотанные катушки (им лучше придавать прямоугольную или трапециевидную форму для удобства расположения по кругу) закрепляем клеем на неподвижном основании статора. При этом форма и размеры внутреннего пространства катушки должны соответствовать контурам магнита. То же касается и толщины. Все концы проводников выводим и соединяем так, чтобы получилось два общих пучка «+» и «–». Сердцевины катушек заливаем тем же клеем, что использовался для фиксации, можно им же изолировать полностью провода, уложенные на диск статора. Теперь, если магниты будут при вращении ротора совмещаться с катушками, разность потенциалов полюсов создаст условия для выработки электричества.

Изготовление ветряка на основе готового электромотора

Обычно домашние мастера стараются использовать автомобильные генераторы, однако подходят далеко не все, а только самовозбуждающиеся, например, такие, которые использовались в некоторых моделях тракторов. Большинство же требуют для появления тока наличия подключенного аккумулятора. Однако в качестве основы для ветряка можно использовать и мотор-колесо для самоката или скутера. Это позволит сделать малошумные вертикальные ветрогенераторы на 5 кВт, которые будут иметь очень высокий ресурс за счет простейшей конструкции с минимумом деталей.

Также можно использовать в качестве генератора практически любой электромотор от бытовых станков, главное, чтобы в основе отсутствовали щетки, как, например, в угловых шлифовальных машинах или электродрелях – такие генераторы вам не подойдут. Для маломощного варианта годится и кулер от компьютера, но только для зарядки небольших электронных устройств. Если вы хотите получить вертикальный ветрогенератор, изготовленный своими руками, хотя бы на 2 кВт, лучше взять за основу мотор от мощного вентилятора.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Учебное пособие по ветровой турбине

— OpenSourceLowTech.org

Обновлено 5 сентября 2022 г.
Разработчик: Daniel Connell
Текст учебника по английскому языку: Дэниел Коннелл
Анимация учебника: Daniel Connell

Содержание этого урока:
Описание
Инструменты
Материалы
Ресурсы
Пошаговые инструкции
Конфигурации и приложения

Описание:

Это ветряная турбина с вертикальной осью, которая использует энергию ветра для приведения в действие таких вещей, как генератор переменного тока/генератор для производства электроэнергии, или воздушные и водяные насосы для охлаждения, орошения и т. п.
В турбине используется конструкция Lenz2 с механическим КПД 35-40% подъемная + лобовое сопротивление. Он сделан почти полностью из подручных материалов и должен стоить около 15-30 долларов за версию с шестью лопастями, которую могут сделать два человека за четыре часа без особых усилий.
Версия с тремя лопастями успешно прошла испытания на выживаемость при устойчивом ветре со скоростью 80 км/ч, а версия с шестью лопастями — на высоте 105 км. Оба сделают больше, но сколько именно, пока не установлено. Текущая самая продолжительная версия работает с начала 2014 года, несмотря на умеренные штормы, и пока без заметного износа.

Полные кривые мощности еще предстоит рассчитать для этой конкретной конструкции, но, согласно расчетам г-на Эда Ленца, шесть лопастей диаметром 0,91 м и высотой 1,1 м с генератором с КПД 90 % должны производить не менее 130 Вт электроэнергии в сутки. при скорости ветра 30 км/ч и 1 киловатт при скорости 60 км/ч.

Материалы, перечисленные в этом уроке, предназначены для изготовления версии с шестью лопастями. Разделите пополам все, кроме велосипедного колеса на три лопасти.

Инструменты:

Электродрель

Сверла по металлу 4 мм и 5 мм

Канцелярский нож или нож Stanley / нож для коробок
Первый лучше подходит для резки бумаги, второй — для надрезов на алюминиевых листах, поэтому по одному из них может быть хорошей идеей.

Уголок 20 мм x 20 мм, алюминий
Около 1 метра в длину, дополнительные 30 см длины также удобны. Используется для линейки и гибки.
Рулетка
Заклепочник

Маркер

Липкая лента

4 Прищепки для одежды
Пружинный или другой вид.
Компьютер и принтер
Низкое качество черно-белого изображения в порядке.
И 2 листа бумаги формата A4 или US Letter.

Дополнительно:

 

7-миллиметровый торцевой ключ / гаечный ключ
Для использования с дрелью для затягивания найлоков. Гораздо быстрее и проще.

Материалы:

11 Алюминиевые литографические офсетные печатные формы
Это чистые алюминиевые листы, используемые в процессе печати, обычно используемом для газет и упаковки. Типография среднего размера может перерабатывать сотни форм каждую неделю, поэтому обычно их легко купить по дешевке. Обзвоните любые местные компании, предлагающие офсетную печать.
Любой размер, толщина или тип подходят, если они больше 67 см по длинной оси. Они, вероятно, будут довольно чернильными, когда вы их получите, они достаточно легко смываются с рук мылом и не должны быть токсичными.

280 заклепок диаметром 4 мм
Около 6-8 мм в длину.

30 Болты с потайной головкой/винты M4 с потайной головкой
Около 12-20 мм в длину. Строго говоря, нужно раззенковать только 9, остальные могут быть практически любыми, например, шестигранной головкой или гнездом.
30 M4 Nylocs/Контргайки Это гайки с нейлоновым кольцом, чтобы они не болтались. Если вы не можете найти их, обычная гайка M4 с пружинной шайбой сделает ту же работу.
48 Маленькие шайбы
Внутренний диаметр 4 мм для установки заклепок и болтов, внешний диаметр около 10 мм.
42 большие/копеечные/ремонтные шайбы
Внутренний диаметр 4 мм для установки заклепок и болтов, внешний диаметр около 20 мм.
Велосипедные колеса 2 x 26 дюймов
То, как именно измеряются велосипедные колеса, немного сложно, в основном вы хотите иметь общий внешний диаметр обода около 58 см, плюс-минус.
Колесо должно:
~ Не будет быстрого выпуска
~ Имеют обычную толстую ось (диаметром около 10 мм)
~ Имеют 36 спиц
~ Работать достаточно плавно
~ Имейте достаточно выступающей оси, чтобы прикрепить ее к стойке, по крайней мере, 3-4 см.
~ Шестерни нужны только в том случае, если вы собираетесь снимать с них цепь, что, вероятно, не так.

Может оказаться полезным разобрать ступицу колеса с помощью гаечных ключей и велосипедного гаечного ключа, немного почистить и смазать подшипники, а также максимально удлинить ось с одной стороны для крепления. Если вы еще не сделали этого раньше, возьмите его с собой в местный сервисный центр, где вам с удовольствием покажут, как это сделать. В этом нет необходимости, если колесо работает достаточно хорошо и имеет достаточную видимую ось.

12 спиц велосипедного колеса Любая длина, тип или состояние в порядке.

Ресурсы:

Пошаговые инструкции по сборке:

Это относится к анимации слева.

Шаг 1:
Загрузите и распечатайте два файла шаблона по ссылкам выше. Убедитесь, что они напечатаны с разрешением 100% (300 dpi). При печати измерьте расстояние между размерными стрелками, оно должно быть 10 см на обеих страницах. Если разница в пару миллиметров, то все в порядке.

Склейте страницы скотчем так, чтобы 10-сантиметровые метки совпадали как можно плотнее. Лучший способ сделать это — на оконном стекле в течение дня, чтобы вы могли видеть обе просвечивающие страницы.
С помощью канцелярского ножа и алюминиевого уголка в качестве линейки вырежьте внешнюю границу шаблона.
Каждый раз, когда вы режете, всегда следите за тем, чтобы другая рука никогда не находилась перед ножом, чтобы, если вы соскользнете, вы не порезались. Для этого хорошо подходит алюминиевый уголок, так как вертикальная насадка эффективно защищает руку, держащую ее.

2 :
Возьмите алюминиевый лист и измерьте коробку размером 42см х 48см. Проведите линию посередине длины 48 см, чтобы у вас получилось две коробки размером 42 см х 24 см. Надрежьте внешние линии ножом Stanley и линейкой. Вы не пытаетесь прорезать металл, просто создаете линию, которую потом можно выскочить позже. Хороший метод — один раз слегка забить, а второй раз немного глубже.
Не забивайте среднюю линию 24 см.

Согните металл так, чтобы он согнулся по линии надреза, затем согните в другую сторону. Сделайте это пару раз, и он должен разделиться. Сделайте то же самое для другого надреза и удалите внешний металл.

3 :
Прикрепите шаблон к металлическому прямоугольнику (в дальнейшем именуемому «форма») так, чтобы длинный край бумаги располагался на средней линии, а правые края обоих были на одной линии. Не волнуйтесь, если другие края не совпадают идеально.

Используя лезвие и линейку, сделайте надрезы по кривой шаблона, включая треугольники на каждом конце. Не обязательно, чтобы это было на 100% идеально, но постарайтесь сделать первый достаточно хорошим, так как вы можете использовать его в качестве шаблона для остальных.

Надрежьте, согните и удалите два металлических треугольника снаружи шаблона.

4 :
Отметьте центры маленьких кругов на бумажном шаблоне маркером так, чтобы они были видны с другой стороны, и переверните бумагу так, чтобы напечатанная сторона была внизу на другой половине шаблона, оставив длинный край наверху. средняя линия. Перезапишите, чтобы не сместилось.
Слегка согните изогнутую надрезку около края и вырвите ее. Удалите два маленьких треугольника. Будьте осторожны, чтобы не согнуть металл без надрезов слишком сильно, так как это может ослабить его.

Теперь у вас есть первый бывший. Повторите шаги со 2 по 3, чтобы у вас было в общей сложности 12 формирователей. Вы можете использовать первый формирователь в качестве шаблона для резки, а не бумагу. На трех формирователях линия 24 см нарисована спереди, на трех других – сзади.

5 :
Возьмите все 12 шпангоутов и соедините их вместе так, чтобы они были как можно лучше выровнены.
Используйте ленту, чтобы прикрепить их, если у вас нет прищепок.

Просверлите каждое из 18 отверстий во всех 12 шпангоутах сверлом диаметром 4 мм. Может помочь вставить болт в первое отверстие, чтобы шпангоуты не сместились во время сверления.

Удалите шаблон и отсоедините шпангоуты.
Поместите формирователь так, чтобы линия 24 см немного выступала за край стола. Поместите прямой край на среднюю линию и согните до 90 градусов. Повторите со всеми 12, с 6 формирователями, согнутыми блестящей стороной вверх и 6 согнутыми блестящей стороной вниз.
Отложите первые в сторону.

6 :
Возьмите алюминиевый лист и выровняйте любые изгибы металла. Обрежьте длинный край до 67 см.

Нарисуйте линию на расстоянии 2 см от одного из 67-сантиметровых краев, переверните лист и проведите еще одну линию на расстоянии 2 см от противоположного края на другой стороне металла.

повторите еще с 5 листами и соедините все 6 вместе так, чтобы каждая нарисованная линия была выровнена по краю листа над ней.

Отметьте край на 4 см, 6, 8, 10, 18, 26, 34 и затем через каждые 2 см до 64 см включительно
Имейте в виду, что одна сторона имеет надрез на 4см от края, другая на 3см.

Переверните листы, убедившись, что они не потеряли выравнивания. Отметьте и подсчитайте так же, как и первое ребро. Убедитесь, что у обоих есть зазор 4 см на одном и том же краю.

7 :
Постучите листами по столу, чтобы они выровнялись друг над другом.
От конца 4 см проведите вертикальную линию на расстоянии 19 см от края и одну на расстоянии 33 см от края.
Отметьте каждую линию на расстоянии 3 см и 20 см от обоих концов.

Просверлите все 6 листов с отверстиями диаметром 4 мм по всем 8 отметкам.
Расстегните листы.

8:
Поместите лист так, чтобы второй край на 3 см выступал над столом. Поместите линейку на вторую отметку и триангулируйте край, как показано на анимации.

Точно так же триангулируйте 4-сантиметровый край.

Предварительно согните лист, чтобы его было легче разместить в шпангоутах. Не сгибайте его так туго, чтобы не помять металл.

9 :
Переверните лист вертикально и вставьте в изогнутый вырез в верхней форме (неразрезанная половина формы должна быть направлена ​​вверх).
Лучший способ сделать это — сначала поместить 4-сантиметровый край треугольника в прорезь, затем 3-сантиметровый край, вдавить внутренний клапан, а затем продеть остальную часть листа через разрез.

Сложите язычки так, чтобы первые три на каждом конце раскрылись, затем поочередно. Вам, вероятно, придется несколько раз согнуть надрезы, прежде чем рвать их, или использовать плоскогубцы, если они особенно упрямы. Если вы обнаружите, что неправильно согнули язычок, оставьте его как есть, изгиб в другую сторону ослабит металл. Убедитесь, что три длинных язычка чередуются друг с другом.

Поднимите шаблон так, чтобы он был на одном уровне с согнутыми клапанами.

Поместите 2 велосипедные спицы в сгиб каркаса и загните его. Если вы раздавите край металла вокруг спицы плоскогубцами или чем-то подобным, это предотвратит ее выпадение.

Переверните лопасть, поместите другую форму и отогните язычки таким же образом.

10 :
Разрежьте и удалите два внешних угла первого. Отрежьте меньший треугольник на одном уровне с краем другой половинки, но дайте большему треугольнику отступ на 2 см, чтобы он перекрывался.
Повторите для другого бывшего.

11 :
Возьмите один из обрезков, оставшихся после резки формирователя. Вырежьте полоску шириной 7 см, а затем отрежьте 4 см по длине.

Расположите полосу треугольником, как показано на рисунке.

Отметьте грубую середину каждого конца лица шириной 3 см линией длиной пару сантиметров.

12 :
Поместите треугольную стойку внутрь лопасти так, чтобы ее 3-сантиметровая поверхность располагалась на ряду просверленных отверстий ближе к задней кромке. Наведите нарисованные линии через верхнее просверленное отверстие, чтобы убедиться, что оно отцентровано.

Просверлите стойку через отверстие в лопасти и закрепите заклепкой. Повторите для нижнего отверстия, затем для двух посередине.

13 :
Возьмите новый лист, сгладьте все изгибы и обрежьте большую часть до 67 см, затем разрежьте пополам, чтобы у вас получилось два куска шириной 33,5 см.

Отрежьте 4 см от одного из коротких краев обеих частей.

Повторите, чтобы у вас получилось 6 листов по 33,5 см. Выровняйте и соедините все три вместе.

От одного из длинных краев проведите три вертикальные линии на расстоянии 1 см, 9 см и 19 см.
Отметьте эти линии с обоих концов на расстоянии 1 см и 20 см.

Просверлите отверстия диаметром 4 мм в каждой из двенадцати отметок.

14 :
Отметьте лист на расстоянии 5 см от противоположного края.
Триангулируйте ребро, как показано на рисунке.

15 :
Поместите половинку листа внутрь лопасти так, чтобы ее нетреугольный край был выровнен с задним краем лопасти. Это нормально иметь небольшой зазор или чашу на обоих концах, если они не подходят идеально к лопатке.

Просверлите и заклепайте ряд отверстий в половине листа, ближайший к задней кромке.

16 :
Поставьте флюгер вертикально. Надавите треугольным краем половины листа внутрь и вперед, чтобы он прижался к другому листу и немного натянулся на распорку.
Просверлите ряд отверстий, на которых сидит треугольный край половины листа, и заклепайте на месте.

17 :
Просверлите одно из средних отверстий в последнем ряду половины листа, следя за тем, чтобы сверло держалось достаточно прямо, и прикрепите заклепкой и шайбой так, чтобы шайба находилась на внутренней стороне лопасти. Это немного проще со второй парой рук. Старайтесь, чтобы шайба плотно прилегала к металлу.
Повторите для остальных трех отверстий.

Просверлить, заклепать и проложить оставшийся ряд. Половина листа должна плотно прилегать к стойке. Вы должны заметить, что лопасть теперь намного прочнее и жестче.

Сложите оба шпангоута внахлест на 90 градусов.

18 :
Просверлите все отверстия на одном из шпангоутов.

Просверлите небольшой деревянный брусок или свернутую трубку из алюминиевых обрезков, чтобы металл не продавливался внутрь и чтобы не было риска просверлить руку.

Заклепать все отверстия, кроме отмеченных.

В некоторых отверстиях очень легко просто вытолкнуть внутренний слой металла с помощью дрели и заклепки, поэтому убедитесь, что каждое отверстие правильно просверлено и закреплено. Если нет, возможно, вам придется высверлить и заменить заклепку.

Повторите сверление и заклепку на противоположном шпангоуте.

19 :
Возьми велосипедное колесо. Просверлите три отверстия диаметром 5 мм, равномерно расположенные по всему ободу. В вашем колесе должно быть 36 спиц, поэтому просверлите отверстие через каждые 12 спиц. Отверстие должно быть достаточно близко к краю обода.

Вставьте болт M4 с потайной головкой в ​​одно из отверстий в колесе и в самое заднее незаклепочное отверстие в нижнем каркасе лопасти.
Назначение большего отверстия состоит в том, чтобы головка уходила дальше в сторону, если вы хотите надеть ремень на обод колеса для привода генератора переменного тока или чего-то подобного.
Поместите большую шайбу и найлок на болт. Убедитесь, что болт прилегает к велосипедной спице, которую вы вставили внутрь загнутого края накладки, а шайба находится над ним. Это так болт, и поэтому вся лопасть не может оторваться ни вбок, ни вверх от колеса.
Пока не затягивайте найлок полностью.

Выровняйте лопатку так, чтобы другое незаклепанное отверстие находилось рядом с краем обода колеса, и отметьте ручкой отверстие, а также незаклепанное отверстие в середине лопатки.

Поверните лопасть так, чтобы можно было просверлить две метки.

Переместите лопасть назад и зафиксируйте двумя болтами, большими шайбами ​​и нейлоками. Полностью затяните все три. Здесь пригодится 7-мм головка / гаечный ключ, так как затягивать их вручную довольно сложно.

20 :
Повторите дважды с шага 8, чтобы собрать еще пять лопастей из оставшихся шпангоутов и листов, прикрепите еще две к верхней части первого колеса, а последние три к нижней стороне второго колеса, чтобы все шесть могли соединиться друг с другом лицом друг к другу. в том же направлении.

Прикрутите все шесть лопастей друг к другу болтами, в шахматном порядке внахлест, при этом заднее незаклепочное отверстие рядом со спицей велосипеда прикрепите к переднему незаклепанному отверстию лопасти за ней. Используйте две большие шайбы, одну под головку болта, другую под нейлок.

Оставшиеся незаклепками отверстия теперь можно прикрутить друг к другу таким же образом. Должно быть довольно очевидно, что соединяется с чем, поскольку они будут располагаться более или менее друг над другом. Если их совместить, лопасти превратятся в сбалансированный шестигранный симметричный шестиугольник.

Поздравляем, вы сделали ветряк!

Конфигурации:

Вот несколько возможных способов подключения приложений к вашей турбине, чтобы она могла выполнять полезную работу. На самом деле не существует универсального ответа на вопрос, что и как вы должны делать, поскольку это будет сильно зависеть от вашей конкретной ситуации, и эти возможные решения предназначены только в качестве руководства. Если и когда вы доберетесь до этой части процесса, пожалуйста, напишите мне напрямую или загляните в группу Facebook, где сообщество может помочь вам создать то, что вам нужно, и вы можете следить за тем, что уже сделали другие. Большинство сборок довольно просты, и все это было сделано раньше.

A: Колесо для гироскутера

Эту турбину можно подключить и использовать для питания различных приложений, например, для механического крепления насоса для перемещения воды и сжатия воздуха, но вы, вероятно, собираетесь ее использовать. для выработки электроэнергии для зарядки аккумуляторов.
Одним из самых простых решений для этого является использование постоянного магнита (например, в нем используются настоящие магниты, а не электромагниты) двигателя постоянного тока в обратном направлении в качестве генератора.

Вероятно, лучшим вариантом для этого является колесо от ховерборда/балансировочной доски/сигвея, так как они довольно мощные, износостойкие, защищены от непогоды, имеют трехфазный переменный ток, дают хорошие вольты на оборот и обычно их можно найти примерно за $ 20-30 фунтов стерлингов секонд-хенд в местных объявлениях в регионах с такими потребительскими товарами.

Вероятно, самый простой способ прикрепить его и управлять им — использовать ремень генератора длиной ~2,5 м от фургона/грузовика/автобуса/большого автомобиля, обмотанный вокруг нижнего велосипедного колеса турбины и колеса ховерборда без шины, с натяжным устройством. система, как показано на анимации. Вы, вероятно, захотите прикрепить петлю из нейлонового ремня или кожи вокруг велосипедного колеса для амортизации и сцепления.

B: Колесо для электровелосипеда

Идеальное решение для выработки электроэнергии с помощью турбины — использовать велосипедное колесо с электродвигателем. Если вы можете найти один. В любом случае в конструкции используется колесо, и почти каждый аспект входной мощности, выходной мощности, оборотов и т. Д. Очень хорошо вписывается в колесо eBike с прямым приводом ~ 300 Вт. Все, что вам нужно сделать, это построить на нем турбину и подключить провода к вашей электрической системе. Однако, к сожалению, за пределами нескольких стран их может быть трудно и дорого достать.

C: Генератор для мотоциклов

В тех частях мира, где два вышеупомянутых элемента не так легко доступны, вероятно, лучшим вариантом является генератор переменного тока (также называемый статором) от мотоцикла, скутера или тук-тука. Обычно они не такие мощные или высоковольтные, как другие, но все же делают довольно приличную работу. Общее эмпирическое правило заключается в том, что чем больше и медленнее велосипед, тем больше вольт он будет выдавать на обороты, а это то, что вам обычно нужно.

Их главный недостаток — отсутствие собственных подшипников. Обычно я устанавливаю их на втулку от велосипедного колеса, как описано в этом уроке:
youtube.com/watch?v=jLVcbd0C9Ns

Есть два основных способа прикрепить их к турбине; ремнем, как в конфигурации А, или короткой петлей велосипедной цепи от звездочки, установленной на колесе турбины, до звездочки на генераторе в сборе. Первый будет давать гораздо более высокие обороты и, следовательно, вольты из-за того, что он включен, но преимуществом некоторых велосипедных генераторов является то, что они имеют катушку высокого напряжения, которая обычно дает примерно в десять раз больше вольт на оборот, чем другие катушки, но при десятая максимальная сила тока (т. е. до того, как он расплавится). Но если вам нужно только 10-15 Вт для зарядки некоторых телефонов или USB-аккумуляторов для светодиодного освещения, то это, вероятно, должно работать нормально, и, поскольку сопротивление на турбине намного ниже, чем с другими вариантами, вы, надеюсь, сможете для выработки электроэнергии более или менее постоянно, даже при слабом ветре.

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите мне по адресу [email protected] или присоединитесь к группе производителей ветряных турбин стоимостью 30 долларов в Facebook.

5 Недостатки ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT)