Ветрогенератор вертикальный своими руками

Я сделал простой ручной станок для намотки катушек. Количество катушек – 12, по три на фазу, так как генератор трехфазный. На дисках ротора будет 16 магнитов, соотношение 4/3, а не 2/3, поэтому генератор будет медленнее и мощнее.

Содержание

Они сделали ветрогенератор своими руками (21 фото)

Идея сделать ветряной генератор своими руками возникла, когда они получили участок земли, где не было электричества.

Участок не был подключен к электричеству, и каждый решал эту проблему по-своему, в основном с помощью солнечных батарей и бензиновых генераторов.

Как только дом был построен, первым делом подумали об освещении, поэтому была приобретена 120-ваттная солнечная панель. Летом он работал отлично, но зимой его мощность резко падала, и в пасмурные дни он давал ток всего 0,3-0,5 А/ч, что было недостаточно, потому что этого едва хватало даже на свет, а мне еще нужно было питать ноутбук и другую мелкую электронику.

Поэтому я решил построить дома ветряк, чтобы также использовать энергию ветра.

Изначально идея заключалась в том, чтобы построить ветряк для парусника. Мне очень понравился этот тип ветрогенератора, и после некоторого времени, проведенного в Интернете, в моей голове и на компьютере накопилось много материала об этих ветрогенераторах. Однако построить ветряк для парусника было довольно дорого, так как такие генераторы не строятся маленькими, а диаметр винта для этого типа ветряка должен быть не менее пяти метров.
Большую ветряную турбину сделать не удалось, но я все равно хотел попробовать сделать ветряк, хотя бы с небольшой емкостью для зарядки аккумулятора. Ветряк с горизонтальным пропеллером отпадал сразу, потому что они шумные, есть сложности с изготовлением токоулавливающих колец и защитой ветряка от сильного ветра, и трудно сделать правильные лопасти.

Мне хотелось чего-то простого и медленно движущегося, я посмотрел несколько видео в интернете, и мне очень понравились вертикальные ветряные турбины, такие как Savonius.

По сути, это аналоги усеченной бочки с половинками, расширяющимися в противоположные стороны. В поисках информации я нашел более продвинутый тип таких ветряков – ротор Угринского.

Изготовление лопасти ветряной турбины

Прежде чем изготовить ротор, я сначала сделал модели двух роторов из пивных банок. Одна модель классического Савониуса, а другая – Угринского. На моделях было заметно, что ротор Угринского работает на заметно более высоких оборотах, чем у Савониуса, и было решено выбрать Угринского.

Было решено сделать двойной ротор, один над другим с поворотом на 90 градусов, чтобы добиться более равномерного крутящего момента и лучшего взлета.

Материалы для ротора выбрали самые простые и дешевые. Лопасти были изготовлены из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Три круга были вырезаны из фанеры толщиной 10 мм. Круги были очерчены, как показано на рисунке выше, и в них были сделаны пазы глубиной 3 мм, в которые были вставлены лопасти. Крепление лопастей производилось на небольшие уголки и затягивалось шурупами. Кроме того, для увеличения прочности всей сборки фанерные диски были скреплены болтами по краям и в центре, что оказалось очень жестким и прочным.

Размер получившегося ротора – 75*160 см, а на материалы для его изготовления было потрачено около 3 600 рублей.

Рассмотрим преимущества и недостатки вертикальной ветряной турбины

Преимущества:

Низкий уровень шума – при ветре колесо практически бесшумно и незаметно, нет характерного свиста пропеллера.
Простая конструкция – ветряк легко собрать и установить.
Надежность конструкции – все компоненты компактны и просты в обслуживании.

Недостатки:

Основным недостатком конструкции ветрогенератора с вертикальным ротором является его низкая скорость, такой ветрогенератор должен быть установлен в районе с преобладающей скоростью ветра более 4 м/с.
Практически нет защиты от ураганных ветров – если горизонтальный ветрогенератор во время урагана автоматически включает откидной вал, вращающий ветроколесо, то такая конструкция должна вручную блокироваться с ротором, как вариант – замыкать контакт на выходе из катушек.

Создание вертикального ветрогенератора

Прежде всего, если вы решили сделать ветряк с вертикальной осью, необходимо определиться с генератором. Поскольку ветряк с вертикальной осью – это низкоскоростной генератор, потребуется генератор, способный подавать заряд на аккумулятор на достаточно низкой скорости.

Автомобильный генератор не подходит для этого проекта, поскольку он обеспечивает ток заряда при скорости свыше 1 000 об/мин. На автомобильном генераторе следует использовать шкив с передаточным числом 4-5, а сам генератор необходимо модифицировать.

Более практично использовать в качестве генератора переменного тока аксиальный генератор, и вы можете изготовить его самостоятельно, процесс изготовления описан в этой статье.

Схема аксиального генератора для ветряной турбины.

Изготовление ветроколеса

Ветроколесо (турбина) вертикального ветрогенератора состоит из двух верхних и нижних опор и лопастей.

Колесо изготавливается из листа алюминия или нержавеющей стали или может быть вырезано из тонкостенного барабана. Высота колеса должна быть не менее 1 метра.

Как они выглядят?

Среди вертикальных карусельных генераторов, которые используются в бытовых целях, есть разные конструкции и типы. Они очень просты в обслуживании и не очень сложны по конструкции. Основные части, требующие обслуживания, расположены внизу и легко доступны. Рассмотрим наиболее известные и распространенные типы вертикально-осевых ветрогенераторов.

Ротор Савуниса. Состоит из 2 цилиндров, в которых скорость вращения и скорость ветра не зависят друг от друга. Даже в случае внезапных порывов ветра устройство продолжает вращаться с первоначально заданной скоростью. Это позволяет говорить об отсутствии зависимости между скоростью ветра и скоростью генератора, что является преимуществом, но энергия воздуха используется только 1/3 времени. Геометрия лопастей позволяет им работать только ¼ часть оборота.

Ротор Дарье. Конструкция может иметь 2 или 3 лопасти. Сборка и установка очень просты. Устройство приводится в действие ручным стартером. Описываемый агрегат не очень мощный.

Спиральный ротор. Вращение этого генератора равномерное и плавное. Такая конструкция снижает нагрузку на подшипники и значительно продлевает срок службы агрегата. Установка данного типа агрегата очень трудоемка и занимает много времени. Сложная конструкция влияет на конечную стоимость такого изделия.

Многолопастное рабочее колесо. Такая конструкция с лопастями разной формы и направления позволяет агрегату работать даже при очень слабом ветре. Этот генератор считается мощным преобразователем электроэнергии и имеет высокий уровень эффективности. Энергия извлекается из силы ветра в максимально возможной степени. Помимо дороговизны, данная конструкция имеет высокий уровень шума.

Ортогональный ротор. Такая установка начинает работать при скорости ветра 0,7 м/с. Конструкция состоит из 1 оси и лопастей. Уровень производимого шума минимален. Помимо всех технических характеристик, она имеет интересный и необычный внешний вид. Срок службы такого устройства составляет несколько лет.

Обзор популярных моделей

Прежде чем рассматривать популярные модели ветрогенераторов, необходимо разобраться в их параметрах и критериях выбора описываемой продукции. Основными критериями выбора являются:

максимальная выходная мощность изделия;
количество энергии, вырабатываемой за 1 месяц
минимальная скорость воздуха, при которой может работать генератор;
условия эксплуатации;
наличие устройств для защиты генераторной установки от перегрузок
срок службы;
цена изделия.

Сегодня ветрогенераторы производятся во многих странах, в том числе и в России. Их производством занимаются несколько организаций:

ЗАО "Ветроэнергетическая компания";
ЛМВ "Ветроэнергетика";
ЗАО "Агрегат-Привод".

Агрегаты, произведенные в России, не так известны и востребованы в других странах, как модели роторов, изготовленные в Германии, Дании, Китае и Бельгии. Ведущие мировые компании по производству ветровых турбин тратят огромные средства на разработку новых типов лопастей, генераторов и точные расчеты коэффициентов. Их продукция имеет широкий диапазон мощностей от 1 до 10 кВт и дополнительное оборудование, которое можно приобрести отдельно (комплекты с концентратором, инвертором, батареями). Помимо мощности, существуют различия в цене и комплектующих. Российские компании производят ветрогенераторы с разными типами роторов и максимальной мощностью оборудования. Следующие модели нового поколения считаются самыми продаваемыми.

VUE-1.5. Это компактное устройство, которое можно перевозить на любом автомобиле. Он прост и удобен в установке и эксплуатации. Этот небольшой генератор практически бесшумен. Его номинальная мощность составляет 1,5 кВт. Выходное напряжение составляет 48 В. Скорость ветра для нормальной работы должна составлять от 2,5 до 25 м/с.

Этапы изготовления

Чтобы модифицировать асинхронный двигатель, выполните следующие действия.

Разберите двигатель и снимите ротор.
Снимите пластины с якоря ротора. Обрежьте их на глубину 2 мм.
Расплющите пазы для магнитов на глубину 5 мм.
Разметьте полосу металлического листа для магнитов. Они должны быть равноудалены друг от друга – это позволит избежать ненужных потерь мощности оснастки.
Прикрепите их к полосе листа с помощью суперклея. Прикрепите полосу с магнитами к якорю.
Заполните пространство между магнитами клеем для холодной сварки или эпоксидным клеем.
Удалите заусенцы и неровности на роторе с помощью наждачной бумаги.
Проверьте – и при необходимости замените – подшипники и винты двигателя.

Соберите двигатель генератора. Теперь устройство готово к дальнейшей сборке. Чтобы проверить устройство, зажмите его вал в патроне дрели или шуруповерта и разгоните его до 1 000 об/мин.

Напряжение обмотки 110 В и более можно считать достаточным.

При более низких значениях ошибка заключается в неравномерном преобразовании магнитов в любой точке вращающегося контура якоря.

Для сборки ветряной турбины выполните следующие действия.

От трубы ПВХ диаметром 11-16 см отрежьте равные отрезки, соответствующие будущим лопастям.
На каждом отрезке отметьте произвольную линию и сделайте отступ с обеих сторон на 22 мм. Таким образом, ширина одной лопасти составит 44 мм. Повторите тот же процесс для противоположного конца детали.
Соедините точки прямой кромки с одной стороны от осевой линии.
Нарисуйте контур будущего лезвия с другой стороны.
Вырежьте получившееся лезвие и закруглите свободный конец путем заточки. Повторите описанные выше действия для остальных лопастей.
Прикрепите лопасти к ступице с помощью адаптера для ступицы. В качестве крепежа подойдут болты с гайками и пружинными шайбами. Ширина каждой лопасти по всей длине составляет от 44 до 88 мм.