Ветрогенератор Онипко своими руками
Создание ротора Онипко для своих нужд — достаточно сложная задача. Конструкторы в качестве генератора используют мотор-колесо, что имеется в наличии не у всех. Но основная проблема, встающая перед самодеятельным изготовителем — создание сложных криволинейных поверхностей, их точное соединение и качественная балансировка колеса.
Для создателя подобной конструкции наиболее правильным вариантом станет создание качественного шаблона и создание крыльчатки из стеклопластика. Эта методика позволит изготовить легкое и достаточно точно выполненное колесо. Сами разработчики первые рабочие модели создавали из пенопласта и стеклоткани, поэтому наиболее разумно будет последовать их примеру.
Представляется нерациональным создавать ротор малой площади. Учитывая угол наклона потока по отношению к точкам поверхности лопастей, следует создать достаточно большое колесо, способное развивать мощность, соответствующую потребностям генератора. Использование мотор-колеса, которое применили конструкторы, не обязательно, можно приспособить любой тихоходный образец, не создающий значительной нагрузки на валу ротора.
С чего начать?
Ветряк своими руками, как говорилось, начинают изготавливать с поиска большой емкости. Она составит основу.
На нее наносят разметку, пользуясь маркером, т.е. делят на равные 4 части. Далее будет объясняться, как делать разрезы болгаркой. При их выполнении металл до конца разрезать нельзя.
Параллельно с изготовлением лопастей, переделывают у генератора шкив. В нем и днище исходной кастрюли необходимо просверлить отверстия, в которые вставляться будут болты.
Делают это максимально аккуратно, чтобы соблюсти симметрию. Это нужно, чтобы в ходе работы не возникал дисбаланс.
Далее, каждую лопасть отгибаем поочередно. Но делаем это с учетом направления, в котором вращаться станет генератор. Чаще она совпадает с движения стрелки часов. Угол, изгиба, определяет скорость и площадь воздействия воздушного потока.
Для присоединения аккумулятора выбирают провод диаметром 4 мм². Достаточно будет 1 метра. Такой же потребуется, чтобы подключить инвертор.
Если батарею, к примеру, использовали 75 амперную, а преобразователь 1000-ватный, ветряка своими руками хватит, чтобы работали одновременно сигнализация охранная, камеры видеонаблюдения и освещение улицы.
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.
Выполнение балансировки ветряка
Балансировка лопастей ветрогенератора поможет сделать его работу максимально эффективной. Для осуществления балансировки нужно найти помещение, где нет ветра или сквозняка. Разумеется, для ветроколеса больше 2 м в диаметре найти такое помещение будет сложно.
Лопасти собираются в готовую конструкцию и устанавливаются в рабочее положение. Ось должна располагаться строго горизонтально, по уровню. Плоскость, в которой будет вращаться винт, должна быть выставлена строго вертикально, перпендикулярно оси и уровню земли.
Винт, который не движется, нужно повернуть на 360/х градусов, где х = количество лопастей. В идеале сбалансированный ветряк не будет отклоняться ни на 1 градус, а останется неподвижным. Если лопасть повернулась под собственным весом, ее нужно немного подправить, уменьшить вес с одной стороны, устранить отклонение от оси.
Процесс повторяется до тех пор, пока винт не будет абсолютно неподвижным в любом положении
Важно, чтобы во время балансировки не было ветра. Это может исказить результаты испытаний
Также важно проконтролировать, чтобы все части вертелись строго в одной плоскости. Для проверки на расстоянии 2 мм с обеих сторон одной из лопастей устанавливают контрольные пластины
Во время движения ни одна часть винта не должна коснуться пластины.
Для эксплуатации ветрогенератора с изготовленными лопастями потребуется собрать систему, аккумулирующую полученную энергию, сохраняющую ее и передающую потребителю. Одним из компонентов системы является контроллер. О том, как сделать контроллер для ветряка, узнаете, ознакомившись с рекомендованной нами статьей.
О безопасности
Вопрос безопасности использования ветрогенератора непрост. Лопасти ветряка при высоких скоростях и больших размерах способны причинить серьезные травмы, вплоть до летального исхода. Кроме того, высокие мачты опасны при возникновении сильного ветра, поскольку могут опрокинуться на жилые дома, людей, оказавшихся поблизости, причинить вред имуществу или постройкам.
При этом, большинство противников ветроэнергетики находят проблемы не там, где они есть. Существует масса утверждений о вреде устройств:
- наличие шума
- вибрация
- мерцающая тень, способствующая нервно-психическим расстройствам
- магнитный фон
- помехи радио- и телевизионным приемникам
- непереносимость установок животными, опасность для птиц
Большинство из этих утверждений — следствие надуманных противниками автономных источников питания аргументов. Они имеют место, но величина проблем настолько не соответствует действительности, что эти проблемы попросту не заслуживают времени на обсуждение. Если ветрогенераторы и представляют опасность, то лишь для представителей ресурсоснабжающих компаний, не желающих терять клиентов.
Тем не менее, мощные промышленные установки, использующиеся в составе крупных электростанций, способны создавать неудобства для жителей, что доказано в американском суде. Ветряки продуцировали инфразвук, вызывавший расстройства здоровья у индейцев, живших в резервации на расстоянии 200 км. Однако, учитывая размеры и мощность частного ветряка, говорить о вреде от него незачем.
Выбор вида лопасти
Вариантов или видов лопастей для горизонтальных ветряков существует немного. Причина этого кроется в самой конструкции крыльчатки — создавать сложные формы или конфигурации там попросту негде. Тем не менее, разработки наиболее удачного варианта ведутся постоянно, на сегодня можно выделить несколько видов:
- твердолопастные крыльчатки
- парусные
Твердые лопасти изготавливаются из различных материалов сразу в определенной форме, парусные имеют совершенно другую конструкцию. Основой является рамка, на которую натягивается плотное полотно таким образом, чтобы одна из сторон была не прикреплена к рамке. Получается лопасть треугольной формы с одной стороной (от центра к одной из вершин), не закрепленной к основе.
Поток ветра создает давление на парус и придает ему оптимальную форму для схода с плоскости, в результате чего колесо начинает вращаться. Вариант имеет преимущество в массе и весе колеса, но нуждается в постоянном наблюдении за состоянием ткани и крыльчатки в целом.
Принцип работы
Принцип действия ротора Онипко основан на классических аэродинамических посылках. Изменения коснулись самой идеи вращающихся лопастей. Они превращены в сплошное полотно, не имеющее разрывов в плане, но вытянутое в боковом сечении в конус. В результате получается крыльчатка, максимально эффективно контактирующая с потоком ветра.
Площадь контакта имеет наиболее высокую величину из возможных, что позволяет получить высокочувствительный ротор. Параметры спирали оптимальным образом взаимодействуют с потоком, позволяя получить устойчивое вращение при слабых ветрах и вполне уверенно чувствовать себя при скорости ветра, близкой к 40 м/с.
В остальном ветрогенератор Онипко не отличается от обычных устройств подобного типа — крыльчатка воздействует на генератор, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд батарей через инвертор подается на приборы потребления. Единственным дополнением является электронный блок, установленный перед выпрямителем и преобразующий частоту в более удобные для аппаратуры 50-100 Гц. Стандартные параметры тока — 220 В 50 Гц — достигаются при скорости вращения в 150 об/мин.
По утверждениям разработчиков, каждый типоразмер проходит специальные испытания в аэродинамической трубе и корректируется по итогам испытаний. Это свидетельствует о том, что точной математической модели установки еще не существует, приходится уточнять параметры на практике.
Тем не менее, созданные образцы демонстрируют высокие показатели, признанные всеми специалистами в этой области, что дает основания предполагать скорое теоретическое обоснование и описание формы лопастей. Такое обоснование необходимо для производства, иначе изменение размеров может стать причиной ухудшения аэродинамики ротора.
Создание лопастей поэтапно
При самостоятельном проектировании лопастей необходимо учитывать следующее:
Для начала нужно определиться с формой лопасти. Для домашнего горизонтального ветрогенератора более удачной считается форма крыла. Благодаря своему строению она имеет меньшее аэродинамическое сопротивление. Такой эффект создается за счет отличия площадей внешней и внутренней поверхностей элемента, и поэтому появляется разница давления воздуха на стороны. Форма паруса имеет большее сопротивление и поэтому менее эффективна.
Так выглядит сопротивление ветра с разными моделями лопастей
Дальше нужно определиться с количеством лопастей. Для местности, в которой присутствуют постоянные ветра, можно использовать быстроходные ветрогенераторы. Таким устройствам достаточно 2-3 лопастей для максимальной раскрутки двигателя.При использовании такого устройства в безветренной местности оно будет неэффективным, и будет просто простаивать в спокойную погоду. Еще одним недостатком трехлопастных ветрогенераторов является высокий уровень шума, по звуку напоминающий вертолет. Такая установка не рекомендуется вблизи густо заселенных домов.
Для наших широт, со слабыми и средними ветрами, лучше подойдут пяти- и шестилопастные ветряки, что позволит им улавливать слабый поток ветра и поддерживать стабильную работу двигателя
Расчет мощности ветряного устройства. Невозможно рассчитать точный показатель, поскольку мощность напрямую будет зависеть от погоды и движения ветра. Но существует прямая зависимость между диаметром ветряного колеса с количеством лопастей и мощностью оборудования.
Данные приведены для средней скорости ветра 4 м/с (для увеличения нажмите на картинку)
Разобравшись с данными в таблице и поняв взаимосвязь, можно с помощью создания правильного винтового колеса влиять на мощность будущей конструкции
Выбор материала для создания лопастей. Выбор материалов для создания лопастей достаточно широк: ПВХ, стекловолокно, алюминий и др. Однако каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Остановимся на выборе материала более подробно.
Лопасти для ветрогенератора из стеклопластика
Лопасти из ПВХ-трубы
ПВХ лопасти
При подборе правильного размера и толщины труб, полученное колесо будет обладать высокой прочностью и эффективностью. Следует учитывать, что при сильных порывах ветра, пластик недостаточной толщины может не выдержать нагрузку, и разлететься на мелкие кусочки.
Для того чтобы обезопасить конструкцию, лучше уменьшить длину лопастей и увеличить их количество до 6. Для получения такого количества деталей как раз хватит одной трубы.
Для создания лопасти нужно взять трубу с минимальной толщиной стенки 4 мм и диаметром 160 мм, и нанести с помощью готового шаблона и маркера разметку будущих элементов.
Для того чтобы не допустить ошибки при самостоятельных расчетах, лучше воспользоваться готовым шаблоном, который легко можно найти в интернете. Поскольку без специальных знаний в этом деле не обойтись.
После порезки трубы полученные элементы нужно зашлифовать и скруглить по краям. Чтобы соединить лопасти, изготавливается самодельный стальной узел, с достаточной толщиной и прочностью.
Алюминиевые лопасти
Такая лопасть прочнее и тяжелей, а значит, и вся конструкция, удерживающая винт, должна быть массивней и устойчивей
К последующей балансировке колеса тоже нужно отнестись с повышенным вниманием
Чертеж стандартного алюминиевого элемента для шестилопастного колеса
По представленному шаблону из листа алюминия вырезается 6 одинаковых элементов, к внутренней стороне которых нужно приварить втулки с резьбой для дальнейшего крепления.
К соединительному узлу нужно приварить шпильки, которые будут соединяться с подготовленными на лопастях втулками.
Для того чтобы улучшить аэродинамические свойства такой лопасти, ей нужно придать правильную форму. Для этого ее нужно прокатать в неглубокий желоб так, чтобы между осью прокрутки и продольной осью заготовки образовался угол 10 градусов.
Лопасти из стекловолокна
Преимуществом этого материала является оптимальное соотношение массы и прочности, в сумме с аэродинамическими свойствами. Но работа со стеклотканью требует особого мастерства и большого профессионализма, поэтому в домашних условиях такое изделие создать сложно.
Лопасти из стекловолокна
Можно сделать вывод, что наиболее подходящий материал для самостоятельной сборки ветряного колеса – ПВХ-труба. Она сочетает в себе прочность, легкость и хорошие аэродинамические характеристики. Причем, это очень доступный материал, а с работой справится даже новичок.
Из этого видео Вы узнаете, как сделать лопасти для ветрогенератора своими руками:
Необходимые инструменты и материалы
Для изготовления самодельного ветряка потребуются такие детали:
- ротор с лопастями;
- редуктор для регулирования скорости вращения ротора;
- гелевый или щелочной аккумулятор для питания электроприборов;
- инвертор для трансформации тока;
- хвостовая часть;
- мачта.
Ротор с лопастями можно сделать самостоятельно, тогда как остальные элементы, вероятно, придётся купить или собрать из необходимых деталей. Кроме этого, для сборки самодельного ветряка потребуются такие инструменты и материалы:
- пила по дереву;
- ножницы по металлу;
- горячий клей;
- паяльник;
- дрель.
Обязательно нужны винты и болты для соединения лезвий со ступицей и для скрепления металлической трубы с деревом.
Лопасти для ветрогенератора своими руками
Изготавливая лопасти самостоятельно, стоит особое внимание уделить соблюдению заданной чертежом формы изделий. Лопасти могут быть крыльчатого или парусного типа
Второй более прост в изготовлении, но имеет невысокий КПД, что делает его неэффективным в самодельных ветрогенераторах даже средних размеров.
Для изготовления лопастей самодельного ветрогенератора подойдут такие материалы как:
- пластик;
- дерево;
- алюминий;
- стекловолокно;
- поливинилхлорид.
Устройство лопастной части ветрогенератора
Если выбирать поливинилхлорид, то для создания лопастей отлично подойдут ПВХ-трубы диаметром от 160 мм. Пластик и дерево — менее износостойкие материалы, которые под воздействием осадков и сильного ветра через несколько лет придут в негодность. Оптимальный вариант — алюминий: он прочный и лёгкий, устойчивый к разрыву и залому, невосприимчивый к влаге и повышенным температурам.
Пошаговая инструкция по изготовлению
Когда все чертежи будут составлены, а материалы и инструменты подготовлены, можно начинать собирать ветрогенератор своими руками, руководствуясь следующим порядком:
- Подготовить бетонный фундамент. Глубина ямы и объём бетонной смеси рассчитывается исходя из типа грунта и климатических условий. После заливки фундаменту нужно несколько недель, чтобы набрать нужную прочность. Только после этого можно устанавливать в него мачту на глубину 60-70 см, закрепив её растяжками.
- Поместить подготовленные лопасти в трубу, закрепить их с помощью винтов и гаек на втулке, на которую будет установлен двигатель.
- Расположить диодный мост рядом с двигателем и закрепите его с помощью саморезов. Подсоединить провод от двигателя к диодному мосту «плюс», а другой провод к отрицательному мосту.
- Закрепить вал двигателя, надеть на него втулку и плотно затянуть её против часовой стрелки.
- Уравновесить основание трубы с прикреплённым к нему двигателем и валом и отметить точку баланса.
- Закрепить основание прибора болтами.
Ветрогенератор может прослужить гораздо дольше, если покрасить не только лопасти, но основание, вал и крышку двигателя. Чтобы включить установку потребуется комплект проводов, зарядное устройство, амперметр и аккумулятор.
Три маленьких секрета
Первый секрет заключается в том, на какую высоту будет установлен самодельный ветрогенератор. Понятно, что проще смонтировать его на высоте нескольких метров от земли, но и толку от него тогда будет не особенно много. Следует учитывать, что чем выше ветрогенератор, тем сильнее ветер, быстрее крутятся его лопасти, и тем больше энергии можно получить от сделанной своими руками электростанции.
Второй секрет заключается в выборе АКБ. В интернете советуют не мудрить и ставить автомобильный аккумулятор. Да, это проще и, на первый взгляд, дешевле. Но, необходимо знать, что автомобильные аккумуляторы следует устанавливать в хорошо проветриваемом помещении, они требуют ухода, а их срок службы не превышает 3-х лет. Будет лучше приобрести специальный аккумулятор. Хотя он и стоит дороже, но это себя оправдает.
Третий секрет, какой ветрогенератор лучше подходит для изготовления своими руками — горизонтальный или вертикальный? У каждого варианта свои достоинства и недостатки. Мы рассмотрим ветрогенераторы вертикального типа, принцип работы которых показан на рис.2.
Сначала о недостатках: вертикальный ветрогенератор имеет низкий КПД по сравнению с горизонтальными моделями, на его сборку уходит больше материалов, что, соответственно, ведёт к удорожанию конструкции. С другой стороны, вертикальные ветряки могут работать при более слабом ветре, чем их горизонтальные аналоги, что компенсирует их невысокий КПД. Их не требуется поднимать на слишком большую высоту, они проще и дешевле при монтаже и установке, что сводит на нет разницу в стоимости материалов.
Немаловажным фактором является и то, что вертикальный ветрогенератор надёжнее при резких порывах ветра и ураганах, так как его устойчивость растёт с повышением скорости вращения. Кроме того, вертикальные конструкции практически бесшумны, что позволяет устанавливать их в любом месте, вплоть до крыши жилого дома. Всё вышеперечисленное ведёт к тому, что эти установки пользуются растущим спросом и выпускаются в различных модификациях, применительно к требуемой мощности и ветрам, преобладающим в определённых регионах, с чем, кстати, можно ознакомиться на видео ниже.
Для горизонтального ветрогенератора
Прежде чем мы начнём своими руками что-то делать, нужно немного поработать мозгами и определиться с мощностью станции, на которую будет работать ветряк. Это основополагающий показатель, от которого будет зависеть количество лопастей и их длина. В таблице, которая находится ниже показано, как диаметр винта зависит от количества крыльев и требуемой мощности.
| Мощность, Вт | Диаметр ветроколеса при числе лопастей, м | |||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 10 | 2 | 1,64 | 1,42 | 1,16 | 1 | 0,72 |
| 20 | 2,82 | 2,32 | 2 | 1,64 | 1,42 | 1 |
| 30 | 3,44 | 2,82 | 1,44 | 2 | 1,72 | 1,22 |
| 40 | 4 | 3,28 | 2,84 | 2,32 | 2 | 1,42 |
| 50 | 4,48 | 3,68 | 3,18 | 2,6 | 1,24 | 1,58 |
| 60 | 4,9 | 4 | 3,48 | 2,84 | 2,44 | 1,74 |
| 70 | 5,3 | 4,34 | 3,76 | 3,08 | 2,64 | 1,88 |
| 80 | 5,66 | 4,64 | 4 | 3,28 | 2,82 | 2 |
| 90 | 6 | 4,92 | 4,26 | 3,48 | 3 | 2,12 |
| 100 | 6,34 | 5,2 | 4,5 | 3,68 | 3,16 | 2,24 |
| 300 | 10,94 | 8,98 | 7,76 | 6,34 | 5,46 | 3,88 |
| 500 | 14 | 11,48 | 9,94 | 8,16 | 7 | 5 |
Выбор материала
Будем считать, что трубы из ПВХ являются самым подходящим материалом из того, что может быть под руками. Но не каждая труба подойдёт. Если напор ветра будет очень сильным, он может выгнуть лопасти ветряка в обратную сторону и обломать их о мачту, на которой тот закреплён. Поэтому трубы следует выбирать толстостенные, подойдут канализационные или газовые.
Изготавливать будем универсальную лопасть. Сделать её несколько сложнее, чем обычные лопасти крыльчатого профиля. При этом её полезный коэффициент гораздо больше, чем у обычных лопастей. Это хорошо видно, если сравнить предыдущую таблицу с рабочей таблицей этой лопасти.
| Внешний диаметр трубы, мм | 110 |
| Масса погонного метра трубы, кг | 1,05 |
| Диаметр винта, м | 1,2 |
| Быстроходность | 3,5 |
| Количество лопастей | 3 |
| Номинальная скорость ветра, м/с | 7 |
| Степень торможения | 0,33 |
| Жуковский/Сабинин 0/1 | 1 |
| Коэффициент коррекции Су | 0,9 |
| Скорость руления, рад/сек | 0,5 |
| Стартовая скорость ветра, м/с | 5 |
| Масса лопасти, кг | 0,08 |
| Обороты, об/мин | 389,94 |
| Мощность, вт | 68,06 |
| Осевая сила на винт, н | 12,32 |
| компенсирующий прогиб, м | 0,057 |
| КИЭВ | 0,2924 |
| Компенсирующий угол конусности, градусов | 6,72 |
| Центробежная сила лопасти, н | 42 |
| Изгибающий а/д момент в корне лопасти, н*м | 1,76 |
| Гироскопический момент в корне лопасти, н*м | 0,40 |
| Гироскопическая сила в корне лопасти, н | 1,02 |
| Стартовый момент, н*м | 0,082 |
| Момент инерции винта Кг*м*м | 0,0328311 |
Видим, что из труб небольших диаметров 110-160 мм такие лопасти имеет очень хороший КИЭВ 0,3 при быстроходности от 3,5 до 5,5. На колёсах, где винт диаметром более трёх метров, КИЭВ вырастает до 0,4 и выше. Увеличивается и быстроходность.
Расчеты
Рассчитать параметры такой лопасти для ветряка можно самостоятельно. В основе всех расчётов лежит диаметр трубы. Первое, что мы делаем, делим окружность трубы на 5. То есть окружность 110/5 получаем 22 мм. Чертим на трубе линию от одного конца до другого. Это отправной пункт, на который будут наноситься размеры будущей лопасти для ветряка. Наносим размеры:
- Нулевая отметка, точка А. Умножаем 22 мм на 2, получаем 44 мм. Это ширина лопасти ветрогенератора от её корня к фронту.
- Точка Б будет лежать на расстоянии 15% от 0. Здесь 22 мм умножаются на 4, что равняется 88 мм ширины лопасти для ветряка от её корня до фронта.
- Точка В. На этой отметке 22 мм увеличиваются в 2,5 раза, что даёт нам ширину лопасти ветрогенератора в 55 мм, на расстоянии 50%.
- Четвёртая точка Г, противоположная 0, так как является концом лопасти для ветряка, но с такой же в шириной 44 мм.
Схематично это должно выглядеть так, как показано на фото.
Очень важно сохранить размер и углы лопасти для ветряка, согласно заданным параметрам, во время вырезания и шлифовки краёв. Затем по всей её длине, отступив от корня 22 мм, надо будет прочертить ещё одну линию
По ней будут сверлиться отверстия для крепления рабочего крыла на винт.
Сложного ничего нет. Шаблон такой лопасти хорошо применяется к различным диаметрам труб. Её можно делать длиннее или короче, в зависимости от трубы. Чем больше нужен КИЭВ, тем длиннее должны быть лопасти. Соответственно диаметр трубы тоже должен быть больше. Но предварительно, лучше, конечно, произвести расчёты в зависимости от мощности электрогенератора.
https://youtube.com/watch?v=I9MLnopzJQM
Рассчитываем мощность будущего ветрогенератора
Вначале следует выяснить, какую мощность должен иметь ветрогенератор своими руками, каковы функции и нагрузки, с которыми ему предстоит столкнуться. Как правило, альтернативные источники электричества применяются в качестве вспомогательных, то есть, предназначенных для помощи основному электроснабжению. Следовательно, если мощность системы составляет даже от 500 ватт, это уже вполне хорошо.
Вместе с тем, итоговая мощность ветрогенератора зависит от других факторов, среди которых:
- скорость ветра;
- число лопастей.
Чтобы выяснить подходящее соотношение для приспособлений горизонтального типа, рекомендуем ознакомиться с представленной ниже таблицей. Цифры в ней на пересечении – это необходимая мощность (указана в ваттах).
Таблица. Расчет необходимой мощности для горизонтальных ветряных генераторов.
| 1м | 3 | 8 | 15 | 27 | 42 | 63 | 90 | 122 | 143 |
| 2м | 13 | 31 | 63 | 107 | 168 | 250 | 357 | 490 | 650 |
| 3м | 30 | 71 | 137 | 236 | 376 | 564 | 804 | 1102 | 1467 |
| 4м | 53 | 128 | 245 | 423 | 672 | 1000 | 1423 | 1960 | 2600 |
| 5м | 83 | 166 | 383 | 662 | 1050 | 1570 | 2233 | 3063 | 4076 |
| 6м | 120 | 283 | 551 | 953 | 1513 | 2258 | 3215 | 4410 | 5866 |
| 7м | 162 | 384 | 750 | 1300 | 2060 | 3070 | 4310 | 6000 | 8000 |
| 8м | 212 | 502 | 980 | 1693 | 2689 | 4014 | 5715 | 7840 | 10435 |
| 9м | 268 | 653 | 1240 | 2140 | 3403 | 5080 | 7230 | 9923 | 13207 |
К примеру, если в вашем регионе скорость ветра преимущественно составляет от 5 до 8 метров в секунду, а требуемая мощность ветрогенератора равна 1,5-2 киловаттам, то диаметр конструкции должен соответствовать примерно 6 метрам и больше.
Виды, их преимущества и недостатки
Классификация ветряных электростанций основана наследующих критериях.
- Количество лопастей. В настоящее время в продаже можно встретить однолопастной, малолопастной, многолопастной ветряки. Чем меньше лопастей у генератора, тем выше будут обороты его двигателя.
- Показатель номинальной мощности. Бытовые станции вырабатывают до 15 кВт, полупромышленные – до 100, а промышленные – более 100 кВт.
- Направление оси. Ветрогенераторы могут быть как вертикальными, так и горизонтальными, у каждого из видов есть свои плюсы и минусы.
Желающие обзавестись альтернативным источником энергии могут купить ветрогенератор с ротором, кинетический, вихревой, парусный, мобильный.
Также существует классификация генераторов электроэнергии из ветра согласно месту их расположения. На сегодня выделяют 3 типа агрегатов.
- Наземные. Такие ветряки считаются самыми распространенными, их монтируют на холмах, возвышенностях, подготовленных заблаговременно площадках. Монтаж таких установок происходит с использованием дорогой техники, так как элементы конструкций требуется фиксировать на большой высоте.
- Прибрежные станции строят в прибережной части моря, океана. На работу генератора оказывает влияние морской бриз, за счет него роторное устройство производит энергию круглосуточно.
- Шельфовые. Ветрогенераторы данного типа устанавливают в море, обычно на дистанции около 10 метров от берега. Такие устройства создают энергию из регулярного морского ветра. В последующем энергия к берегу попадает по специальному кабелю.
Вертикальные
Вертикальные ветрогенераторы характеризуются вертикальным расположением оси вращения относительно земли. Это устройство, в свою очередь, делится на 3 вида.
С ротором Савоуниса. В составе конструкции имеется несколько полуцилиндрических элементов. Вращение оси агрегата происходит постоянно и не зависит от силы и направления ветра. Преимуществами данного генератора можно назвать высокий уровень технологичности, качественный пусковой крутящий момент, а также способность функционировать даже при незначительной силе ветра. Недостатки устройства: низкоэффективная работа лопастей, потребность в большом количестве материалов в процессе изготовления.
Горизонтальные
Ось горизонтального ротора в данном устройстве располагается параллельно земной поверхности. Они бывают однолопастными, двулопастными, трехлопастными, а также многолопастными, в которых количество лопастей достигает 50 штук. Преимуществами данного вида ветрогенератора является высокий КПД. Недостатки агрегата заключаются в следующем:
- необходимость в ориентации согласно направлению потоков воздуха;
- надобности монтажа высоких конструкций – чем выше установка, тем она будет мощнее;
- необходимости в устройстве фундамента для последующего монтажа мачты (это способствует увеличению стоимости процесса);
- высокой шумности;
- опасности для пролетающих мимо птиц.
Лопастные
Лопастные генераторы энергии имеют вид пропеллера. В данном случае лопасти принимают энергию потока воздуха и перерабатывают ее во вращательное движение.
У горизонтальных ветрогенераторов имеются крыльчатки с лопастями, которых может быть определенное количество. Обычно их 3 штуки. В зависимости от количества лопастей, мощность устройства может как увеличиваться, так и снижаться. Явным преимуществом данного вида ветряка является равномерность распределения нагрузок на опорный подшипник. Недостаток агрегата состоит в том, что для установки такой конструкции требуется много дополнительных материалов и трудовых затрат.
Турбинные
Турбинные ветрогенераторы в настоящее время считаются наиболее эффективными. Причиной этого является оптимальное сочетание лопастных площадей с их конфигурацией. Преимуществами безлопастной конструкции можно назвать высокий уровень КПД, низкую шумность, что вызвано небольшими габаритами устройства. Ко всему прочему данные агрегаты не разрушаются при сильном ветре и не создают опасности для окружающих и птиц.
Ветряк турбинного типа используют в городах и поселках, с его помощью можно обеспечить освещением частный дом и дачу. Недостатков у такого генератора практически не имеется.
Выбор места для ветрогенератора
Правильный выбор места для установки ветрогенератора – важный этап. Лучше всего разместить прибор на открытой максимально высокой точке и тщательно проследить, чтобы он не оказался ниже уровня прилегающих жилых и хозяйственных построек. Иначе здания станут препятствием для потока воздуха и КПД агрегата очень снизится.
Если участок выходит к реке или озеру, ветряк размещают на берегу, где ветры дуют особенно часто. Прекрасно подходят для расположения генератора возвышенности, имеющиеся на территории, или большие пустые пространства, на которых нет искусственных или естественных преград для воздухопотока.
Когда жилая недвижимость (дом, коттедж, квартира и пр.) находится в черте города или располагается за городом, но в местах плотной застройки, ветряной энергетический комплекс ставят на кровле.
Для размещения генератора на крыше многоквартирного дома берут письменное согласие соседей и получают официальное разрешение из соответствующих инстанций.
Устанавливая вертикальный генератор на крыше многоквартирного дома, следует помнить, что агрегат работает довольно шумно и может причинить неудобства как хозяевам, так и остальным проживающим. Поэтому размещать прибор нужно ближе к центру кровли, чтобы владельцы квартир на верхних этажах не страдали от громкого гула, издаваемого ветряком в процессе работы
В частном доме, имеющем большой приусадебный участок, выбрать подходящее место гораздо проще. Главное, учесть, чтобы конструкция находилась на расстоянии 15-25 метров от жилых помещений. Тогда звуковые эффекты от вращающихся лопастей никого не побеспокоят.
