Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Содержание

Что такое ветрогенератор

Ветрогенератор — это механическое устройство, предназначенное для генерации (генерации) электрического тока. Поток ветра заставляет крыльчатку вращаться, взаимодействуя с ее лопастями. Вращение передается генератору, который начинает вырабатывать электрический ток. Это схема ветрогенератора. На практике все намного сложнее, есть много технических и эксплуатационных сложностей, но в целом возможности этих устройств сильно недооценены.

Россия считается страной с избытком энергоресурсов с большим количеством мощных электростанций, но, тем не менее, есть районы, где до сих пор нет электричества в сети. Использование энергии ветра для выработки электроэнергии для таких территорий является хорошей альтернативой для решения проблемы, если не полностью, то в достаточной степени.

Количество получаемой энергии прямо пропорционально мощности генератора и скорости вращения ветряной мельницы, что теоретически позволяет использовать несколько устройств для получения необходимого количества электроэнергии. Практика все еще недостаточно иллюстрирует ситуацию, поскольку сегодня не хватает генераторов для сбора статистических данных. Поэтому пока приходится довольствоваться расчетными данными, которые в большинстве случаев подтверждаются на практике.

Есть два основных типа ветряных турбин:

  • с горизонтальной осью вращения. Они считаются наиболее эффективными, обладают большей эффективностью и дают хорошие результаты при использовании
  • с вертикальной осью вращения. Эти устройства менее эффективны, но обладают рядом специфических качеств, которые не делают их менее популярными среди аналогичных устройств

Виды ветрогенераторов с вертикальной осью вращения

Вертикальный ветрогенератор — это устройство, ось вращения которого перпендикулярна направлению ветрового потока 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, установлены вертикально и оснащены небольшим количеством лопастей (обычно их 2, но есть и другие варианты). Такое расположение позволяет лопастям одинаково реагировать на потоки ветра с обеих сторон без необходимости ориентировать ось вращения в направлении, противоположном движению воздуха.

Вертикальный ветряк: как это работает

Существуют различные типы вертикальных ветряных турбин. Разница между ними заключается только в типе вращающейся части — роторе, так как конструкция неподвижного статора принципиальных изменений не имеет. Такие типы известны как:

  • ортогональный ротор. Его лопасти касаются круга вращения и имеют поперечное сечение, как крыло самолета. Он способен начать вращаться даже при относительно слабом ветре, увеличивая скорость за счет разрежения воздуха над поверхностью лопастей и уплотнения под ним (появления подъемной силы). Не имеет большого вылета лопастей, что позволяет стабилизировать скорость вращения и исключить резкие изменения динамики, способные повредить подшипники
  • ротор Савонио. Он состоит из двух изогнутых лопастей в форме полутрубки. При большой площади уравновешивания силы, действующие на лопасти, не возникают, поскольку поток, действующий на внутреннюю часть лопасти, отражается ее изгибом и частично входит в изгиб второй лопасти, улучшая ее вращение. Противоположная сторона делит поток на равные части, одна из которых обтекает кривую и попадает в рабочую часть, увеличивая крутящий момент, а другая уходит в сторону. КПД такого ротора невысокий, всего 15%, но по совокупности характеристик вполне достойный внимания
  • ротор Дарья. Это один из вариантов ортогональной конструкции. Он имеет вантовый вид лопастей, концы которых прикреплены к валу вращения, а центральные части, плавно изгибаясь, отходят от вала, так что при взгляде сбоку лопасти образуют овал или круг с их гарниры. Ротор имеет низкую мощность, высокий уровень шума и вибрации, что требует постоянного контроля и обслуживания.
  • винтовой ротор. В конструкции использованы лопасти сложной формы, закрученные вокруг вертикальной оси. Это позволяет стабилизировать скорость вращения и устранить шум, создаваемый лопастями во время вращения. Равномерность работы делает конструкцию более удобной, обеспечивая равномерный результат в разных режимах вращения. Для самостоятельного изготовления этот вариант оформления самый сложный, но, в целом, доступный.
  • многолопастной ротор. Имеет несколько лопастей, которые позволяют добиться равномерного и мощного вращения ротора при относительно низком давлении ветра. Обычно используют несколько узких полос на некотором расстоянии от вала вращения, передавая поток с нарастающей скоростью и плотностью ко второму ряду лопастей, расположенному внутри первого. Также есть варианты с двумя уровнями (пара лопастей и под ней — еще одна с поворотом на 90 °. Все варианты конструкции обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, что делает данную конструкцию одной из самых перспективных.

Существуют конструкции, обеспечивающие защиту от противодавления от потока к задней части крыла. Щиток выполнен в виде части круга, закрывающего от ветра участок тыльной стороной лопастей, так что ветер действует только на рабочую сторону. Для направления ротора по ветру, например, путем вращения системы при изменении направления потока, выполнено лопаточное устройство, которое поворачивает защиту в нужном направлении на ветру.

Эффективность всех этих видов примерно одинакова. Принципиальной разницы в характеристиках также нет, основные отличия заключаются в области снижения шума, снижения нагрузок на валы, выравнивания режимов вращения.

Преимущества и недостатки ветрогенераторов с вертикальной осью

Вертикальный ветряк — это конструкция, которую хорошо создавать своими руками. При всем разнообразии вариантов конструкции многие из них еще не имеют математической модели вращения, что не позволяет создать правильную методику расчета. В то же время такая ситуация способствует активному развитию моделирования всех типов ветрогенераторов и разработке их технических параметров.

Вертикальный ветряк: как это работает

Рассмотрены основные преимущества ветроустановок с вертикальной осью:

  • простота конструкции, возможность изготовления практически любого типа своими руками
  • стабильность, стабильность режимов работы, обусловленная способностью одинаково реагировать на ветровые токи любого направления
  • нет необходимости в механизме для направления оси вращения по потоку, без которого генераторы с горизонтальным вращением не могут работать
  • чтобы сделать вертикальный ветряк своими руками, требуются относительно невысокие затраты денег, времени и труда. Основной расход — это сам генератор, а вращающиеся части можно сделать буквально подручными средствами

К недостаткам вертикального ветряка можно отнести:

  • эффективность работы ниже, чем у горизонтальных конструкций
  • при работе устройства они издают шум, который сложно устранить, так как он возникает из-за контакта воздушного потока и материала лопасти
  • высокий уровень вибрации и резкие смены режимов вращения создают большую нагрузку на подшипники, способствуя быстрому выходу из строя движущихся частей и узлов
  • для создания вертикального генератора требуется больше материалов, чем для горизонтальных образцов

Место установки ветрогенератора

Для установки ветрогенератора требуется открытая площадка, не имеющая возле устройства препятствий, которые могли бы заблокировать устройство от ветровых течений. Высота подъема мачты от уровня земли может быть относительно небольшой, около 3 метров. Интересно отметить, что с точки зрения эффективности контакта лопастей с ветром поднятие устройства на большую высоту мало влияет на рост производительности генератора, так как довести ротор на значительную высоту и вариации в 2-3 метра не приносят существенных преимуществ.

При этом необходимо помнить о длине кабеля и его сопротивлении. Большая длина вызовет падение напряжения и потребует значительных затрат на дорогой кабель, поэтому не рекомендуется заходить слишком далеко от дома и приближать ветряк. Вибрации и шум вращающегося ротора будут сильно раздражать жителей дома, вызывать нарушения сна и потребовать смены места установки прибора.

Электрическая схема

Давайте подробнее рассмотрим электрическую схему. Понятно, что ветер может прекратиться в любой момент. Таким образом, ветряные генераторы не подключаются напрямую к бытовой технике, а сначала заряжаются от аккумуляторов, для обеспечения безопасности которых используется контроллер заряда. Кроме того, поскольку аккумуляторы выдают постоянный ток низкого напряжения, а почти вся бытовая техника потребляет переменный ток 220 вольт, устанавливается преобразователь напряжения или, как его еще называют, инвертор и только потом подключаются все потребители.

Читайте также  Как восстановить аккумулятор автомобиля: реанимация, промывка, своими руками

Чтобы ветрогенератор обеспечивал работу персонального компьютера, телевизора, сигнализации и нескольких энергосберегающих ламп, достаточно установить аккумулятор 75 А / час, преобразователь напряжения (инвертор) мощностью 1,0 кВт, плюс генератор адекватной мощности. А что еще нужно, отдыхая на природе?

Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты появились в России сравнительно недавно, осевые ветрогенераторы со статорами без железа начали изготавливать не так давно.

Появление магнитов вызвало всплеск спроса, но постепенно рынок стал насыщаться, и стоимость этого продукта стала снижаться. Ремесленники сразу же адаптировали его к своим потребностям.

самодельный-vetrjgenerator-10.jpg
Осевой ветрогенератор на неодимовых магнитах с горизонтальной осью вращения — более сложная конструкция, требующая не только навыков, но и определенных знаний

Если у вас есть ступица от старой машины с тормозными дисками, мы возьмем ее за основу будущего осевого генератора.

Предполагается, что эта деталь не новая, но уже используется. В этом случае необходимо его разобрать, проверить и смазать подшипники, тщательно очистить от отложений и всей ржавчины. Не забудьте покрасить готовый генератор.

самодельный-vetrjgenerator-11.jpg
Ступица с тормозными дисками, как правило, поступает к мастерам как одна из составных частей старого авто, ушедшего в утиль, поэтому ее необходимо тщательно очистить

Распределение и закрепление магнитов

К дискам ротора необходимо приклеить неодимовые магниты. Для работы возьмем 20 магнитов 25х8мм.

Конечно, можно использовать другое количество полюсов, но необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно быть одинаковым, но если мы говорим о трехфазной модели, то соотношение полюсов к катушкам должно быть 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не ошибаться. Если вы не уверены, правильно ли разместить элементы, создайте шаблон подсказки или примените сектора непосредственно к самому диску.

Если у вас есть выбор, покупайте прямоугольные, а не круглые магниты. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, а в круглых — в центре.

Противоположные магниты должны иметь разные полюса. Вы ничего не перепутаете, если отметите их маркером знаком минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и поднесите их друг к другу.

Если поверхности притягиваются, нанесите на них кромку, если они отталкиваются, пометьте их знаком минус. Поменяйте полюса при установке магнитов на диски.

самодельный-vetrjgenerator-12.jpg
Магниты устанавливаются с соблюдением правила чередования политик, пластилиновые бамперы располагаются по внешнему и внутреннему периметру: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Чтобы магнит прочно закрепился, нужно использовать более качественный и прочный клей.

Эпоксидную смолу можно использовать для повышения надежности фиксации. Его следует развести, как указано в инструкции, и заполнить диском. Смола должна покрывать весь диск, но не стекать с него. Вы можете предотвратить возможность капания, обмотав диск изолентой или создав временные пластилиновые вложения из полимерных полос по его периметру.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнивать однофазный и трехфазный статоры, то последний будет лучше. Однофазный генератор вибрирует при нагрузке. Причина вибрации — разница в амплитуде тока, возникающая из-за непостоянного его возврата за один раз.

У трехфазной модели такого недостатка нет. Отличается постоянной мощностью за счет компенсирующих фаз: когда ток растет в одной, он падает в другой.

По результатам испытаний КПД трехфазной модели почти на 50% выше, чем у однофазной. Еще одним преимуществом этой модели является то, что при отсутствии лишних вибраций повышается акустический комфорт при работе устройства под нагрузкой.

То есть трехфазный генератор при работе практически не гудит. Когда вибрации уменьшаются, срок службы устройства логически увеличивается.

самодельный-vetrjgenerator-1-3-430x257.jpg
В борьбе между трехфазными и однофазными устройствами неизменно выигрывает трехфазный прибор, потому что он не так сильно гудит во время работы и служит дольше, чем однофазный

Правила наматывания катушки

Если вы спросите специалиста, он вам скажет, что перед тем, как наматывать катушки, нужно произвести точный расчет. В этом вопросе практикующий будет полагаться на свою интуицию.

Мы выбрали не слишком быстрый вариант генератора. Наша процедура зарядки 12-вольтовой батареи должна начинаться при 100-150 об / мин. Такие исходные данные требуют, чтобы общее количество витков всех катушек составляло 1000-1200 штук. Осталось разделить эту цифру между всеми катушками и определить, сколько витков будет на каждой.

Низкооборотный ветряк может быть более мощным, если увеличить количество полюсов. В этом случае частота колебаний тока в катушках увеличится. Если для намотки катушек использовать провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а ток увеличится. Не упускайте из виду тот факт, что более высокое напряжение может «потреблять» ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс упаковки можно упростить и повысить эффективность, если для этого использовать специальную машину.

самодельный-vetrjgenerator-14.jpg
Совершенно не обязательно выполнять рутинный процесс, например, вручную наматывать катушки. Уже есть немного смекалки и отличный станок, который легко адаптируется к намотке

На производительность самодельных генераторов сильно влияют толщина и количество магнитов на дисках. Общую конечную мощность можно рассчитать, намотав катушку и затем вращая ее в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения при определенных оборотах холостого хода.

Возьмем пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 об / мин выдается 30 вольт. Если вычесть из этого результата 12 вольт напряжения батареи, вы получите 18 вольт. Делим этот результат на 3 Ом и получаем 6 ампер. Громкость 6 ампер и идет на аккум. Очевидно, при расчете мы не учли потери в проводах и на диодном мосту: реальный результат будет ниже расчетного.

Катушки обычно делают круглыми. Но, если их немного растянуть, вы получите больше меди в секторе и кривые будут более прямыми. Если сравнить размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, то они должны совпадать друг с другом или размер магнита может быть немного меньше.

Толщина изготавливаемого статора должна правильно соотноситься с толщиной магнитов. Если статор увеличить за счет увеличения количества витков в катушках, дисковое пространство увеличится, а магнитный поток уменьшится. Результат может быть следующим: образуется такое же напряжение, но из-за большего сопротивления катушек мы получим меньший ток.

Из фанеры делают форму для статора. Однако сектора для рулонов можно разметить на бумаге, используя пластилин в качестве краев.

Если поместить стекловолокно поверх катушек на дне формы, прочность изделия увеличится. Перед нанесением эпоксидной смолы необходимо смазать форму вазелином или воском, чтобы смола не прилипала к форме. Некоторые люди вместо смазки используют ленту или пленку.

Катушки неподвижно прикреплены друг к другу. В этом случае подсвечиваются концы фаз. Внешние шесть проводов следует соединить звездой или треугольником. Проворачивая вручную собранный генератор, он испытывается. Если напряжение 40 В, ток будет около 10 ампер.

Окончательная сборка устройства

Длина готового дерева должна быть примерно 6-12 метров. При этих параметрах необходимо конкретизировать его основу. Сама мельница будет прикреплена к верхушке дерева.

Чтобы можно было добраться до него в случае выхода из строя, необходимо предусмотреть в основании вала специальную опору, которая позволит поднимать и опускать трубу с помощью ручной лебедки.

самодельный-vetrjgenerator-16.jpg
Мачта высоко поднимается с прикрепленным к ней ветрогенератором, но расчетливый мастер сделал специальное приспособление, позволяющее при необходимости опустить конструкцию на землю

Для изготовления шурупа можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. С его помощью будет вырезан двухметровый винт, состоящий из шести лопастей. Форму лопастей лучше всего разрабатывать независимо от опыта. Цель — увеличить крутящий момент на низких оборотах.

Читайте также  Верстак своими руками - 80 фото руководства по постройке

Защищайте гребной винт от слишком сильного ветра. Для решения этой проблемы используется разборная очередь. Вырабатываемая энергия хранится в батареях.

Вниманию наших читателей мы предоставили два варианта ветрогенераторов ручной работы на 220 В, которые пользуются повышенным вниманием не только владельцев загородной недвижимости, но и простых дачников.

Обе модели ветряных турбин по-своему эффективны. Эти устройства способны показать особенно хорошие результаты в степных районах с частыми и сильными ветрами. Они достаточно эффективны, чтобы их можно было использовать в альтернативных системах отопления и электроснабжения дома. И их не так уж и сложно построить своими руками.

Краткое описание устройства

Как сделать этот тип ветрогенератора? Полное описание сборки займет уйму времени, а также требует хороших знаний о работе с магнитами и обращении с ними. Поэтому в статье дана более короткая инструкция. Если он простой и понятный, то в этом случае можно углубить изучение данной проблемы.

Во-первых, длина вала таких ветряных турбин должна составлять от 6 до 12 метров.

Во-вторых, место установки нужно будет забетонировать, так как эта высота слишком велика, чтобы избежать этого этапа. Сама ветряная мельница будет смонтирована в верхней части вала, а потому в нижней части необходимо предусмотреть сцепку, которая с помощью лебедки позволит самостоятельно опускать или поднимать трубу руками в любое время. Это необходимо для того, чтобы можно было добраться до мельницы в случае ее ремонта. Для изготовления шурупа в этом случае может использоваться труба из материала ПВХ диаметром 160 мм. Он будет использоваться как основа для резки двухметрового пропеллера и связанных с ним лопастей. Количество лопастей лучше всего составлять из шести, но их форму придется подбирать опытным путем, чтобы получить максимальную пользу. Целью здесь является достижение максимального крутящего момента при низких расчетных скоростях. Поскольку необходимо будет защитить винт от очень сильного ветра, вам нужно будет сделать складной хвост. Энергия, которая будет вырабатываться ветровым источником, должна будет храниться в батареях, как и в первом случае.

Наконец, следует добавить, что можно сделать, например, ветрогенератор на 10 кВт. Однако в этом случае его мощность будет огромной и использовать его только в бытовых целях нецелесообразно. Кроме того, для эксплуатации мощного альтернативного источника энергии потребуется разрешение. К тому же, скорее всего, придется заплатить комиссию, так как электричество будет использоваться не только для удовлетворения индивидуальных потребностей человека.

При этом были представлены две модели, обе из которых можно собрать вручную. Их особенности и преимущества немного отличаются, но оба типа можно использовать независимо.

Как определить скорость ветра: хватит ли его напора для бытового ветряка

Обсудим этот вопрос на основе научных фактов и ошибок, уже допущенных многими владельцами частных домов

Теоретическая часть проекта: на что обратить внимание при выборе конструкции

Среднегодовое значение ветра для любого района России или другой страны можно найти на карте ветров. Эти данные широко доступны.

Карта ветров

Если посмотреть на всю территорию, то мест для выгодного использования энергии ветра со скоростью 5 м / с и более не так много, как в Европе.

Я объясняю эту ситуацию тем, что теплый воздух Гольфстрима, поднимаясь из нагретой воды, сразу устремляется в холодные регионы. Чем больше разница температур, тем больше его скорость.

Пройдя несколько тысяч километров над Европой, его силы ослабевают. Большая разница температур весной и осенью вызывает штормы и ураганы.
Нам важно понимать, как правильно определять скорость ветра в нашем районе.

Берем за основу значение 5 м / с и рассчитываем мощность ветрового потока для наиболее распространенного осевого генератора, расположенного горизонтально.

Расчет ветряка

Учтем, что его лопасти покрывают площадь круга S (кв. М.) С диаметром D (м). Ветер проходит через него со скоростью V (м / с).

Энергия ветра в рассчитывается по формуле:

В = V3 ∙ ρ ∙ S

— плотность воздушной массы (кг / м3.)

Если взять средние значения, например, площадь 3 квадратных метра и плотность
воздух 1,25 кг / м3, поэтому ветер, дующий со скоростью 5 м / с, может создать мощность чуть менее 2 киловатт.

Теперь наша задача — определить, сколько ее можно преобразовать в полезную электрическую энергию. Ориентировочно его можно оценить в 30 ÷ 40%. Конструктивные и технологические особенности ветроколеса просто не позволят взять с большей эффективностью.

Более точное определение дает формула, которая учитывает:

  • коэффициент ε, определяющий долю использования энергии ветра проектом ветряной турбины. Максимальная ценность, создаваемая высокоскоростными конструкциями, составляет 40-50%;
  • КПД редуктора — ∙ максимум около 90%;
  • КПД генератора ≈85%.

Значения всех этих коэффициентов для разных моделей ветрогенераторов сильно отличаются друг от друга. Я привел значения для промышленных товаров. У самоделок они будут намного ниже.

Если подставить все эти числа, то даже в заводском проекте ветрогенератора, сделанном по точным чертежам и на промышленных машинах, мы можем при скорости 5 м / с и описанной лопасти 3 квадратных метра получить меньше 700 Вт. Электричества.

Какую его часть сможет унести самодельная ветряная мельница, остается только гадать.

Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для выработки 3 кВт электроэнергии, что является оптимальным значением для частного дома, необходимо:

  • снять с ветроколеса около 5,1 кВт;
  • иметь диаметр ротора 4,5 метра;
  • разместить мельницу на высоте 12 метров;
  • используйте ветер со скоростью 10 м / с.

Колесо должно начать вращать генератор уже со скоростью 2 м / с. Только в этом случае можно говорить об износе всей конструкции и эффективном использовании энергии ветра.

Если скорость снизится, хотя бы до 7 м / с, энергия ветрогенератора уменьшится на 50%. А теперь присмотримся к ветровой карте России…

Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая в продаже представлены многочисленные модели средств измерений: анемометры.

Анемометр

Они не дорогие, в них есть дополнительные функции измерения температуры с указанием текущего времени. Их можно заказать в Китае.

Такой анемометр позволяет реалистично оценить силу ветра в вашем районе, чтобы проанализировать варианты управления будущей ветроэлектростанцией (ВЭС). А их как минимум 2:

  1. частичное удовлетворение потребности в электроэнергии;
  2. полный переход на альтернативные источники энергии.

Скрытая ошибка — слабый ветер: что умалчивают продавцы

Первая трудность

Обратите внимание на высоту ветрового колеса по отношению к земле. Подумайте, почему все промышленные ветряные турбины имеют длину 25 и более метров.

Ведь это сильно усложняет их монтаж, эксплуатацию, обслуживание, ремонт. Приходится использовать дорогостоящее высотное оборудование, создавать прочные площадки для его размещения.

Установка ветрогенератора

И ответ прост: на высоте 25 метров скорость ветра намного выше, чем на земле. Все таблицы и справочники с ветровыми картами созданы в основном для промышленных установок, возвышающихся на площади 50-70м.

Если вы установите самодельную ветряную турбину на высоте 10 метров, ветер будет слабее, чем указано в руководстве. А разместить ветряк на большой высоте без специальных технических средств очень проблематично.

Работа ветроколеса вызвана не столько скоростью движения воздушной массы, сколько ее давлением на лопасти колеса. А еще это зависит от веса и плотности атмосферы.

В альтернативных источниках энергии давно учтено соотношение, согласно которому удвоение давления ветра увеличивает мощность, вырабатываемую ветрогенератором, в восемь раз.

Как влияет зона турбулентности

Работа мельницы, расположенной на малой высоте, может значительно осложняться зоной турбулентности, которая зависит не только от местности и формы холма, но и от скорости движения воздушных масс.

Турбулентность

Молниезащита ветрогенератора

Работающая крыльчатка постоянно трется об воздух, накапливая статическое электричество, как и фюзеляж любого летящего самолета. Эту проблему авиаконструкторы успешно решают разными способами.

Промышленные ветряные генераторы также оснащены эффективной молниезащитой, разряды которой могут происходить в любое время в течение определенного периода времени.

Молния

Большинство владельцев частных домов даже не задумываются об этой проблеме, а зря. В лучшем случае некоторые владельцы могут обнаружить SPD во входной электрической панели, чего явно недостаточно.

Классы СПД

Подняв над крышей своего дома железную конструкцию, которая также генерирует электрическое напряжение, они уже сделали отличный громоотвод. Он будет надежно притягивать огромные токи молнии.

Читайте также  Елочка из бисера - варианты плетения и советы по выбору оптимальных размеров (видео + 75 фото)

Если вы не предоставите эффективный способ вывести их за пределы здания к потенциалу земли, то вам придется постоянно искушать судьбу, подвергать себя неожиданной опасности.

Как лукавят производители ветряков

Окончательные заводские испытания модели проводятся в аэродинамической трубе с идеальной ламинарностью потока с однородной направленной структурой высокой плотности.

Аэродинамическая труба

В реальных условиях частного дома таких условий просто нет. Они больше подходят для движения воздушных масс на промышленных предприятиях, расположенных на больших высотах.

Для самодельных ветряных турбин, установленных на расстоянии до 10 метров, турбулентность и слабый ветер могут серьезно ограничить вращение ротора.

Почва влияет на удельную мощность. Например, прямо под горкой он резко обрывается и в его верхней части создаются идеальные условия за счет сжатия аэродинамических характеристик и повышения давления.

Удельная ветровая мощность

Также будут затронуты бытовые постройки, садовые деревья, заборы и соседние постройки.

Классификация вертикальных генераторов

Между ветровыми коллекторами вертикального типа есть некоторые конструктивные отличия. Он не улучшает и не портит юниты, а просто позволяет выбрать наиболее удобный вариант для выполнения конкретных задач в определенной области.

#1: Особенности ортогональных систем

Конструктивно ортогональный ветрогенератор состоит из твердой вертикальной оси вращения и нескольких параллельных лопастей, расположенных на определенном расстоянии от центрального основания.

Устройство не требует дополнительных приводных механизмов и нормально работает независимо от направления ветра. Вертикально расположенный главный вал позволяет размещать трансмиссионное оборудование на уровне земли, что значительно упрощает эксплуатацию, ремонт и техническое обслуживание.
Ветряная турбина с ортогональным ротором
Опорные узлы ортогонального генератора не имеют очень длительного срока службы. Это связано с высокими динамическими нагрузками, которые ротор оказывает на них во время работы. Чтобы установка не вышла из строя заранее, необходимо регулярно проверять все поддерживающие детали и своевременно заменять поврежденные детали на новые

К недостаткам ортогональных устройств можно отнести слишком массивную лопастную систему и низкий КПД по сравнению с КПД горизонтально-осевых модулей.

Самую простую ветряную турбину для энергопотребителей на малую мощность можно собрать из готовых компонентов:

#2: Генераторы с ротором Дарье

Ветрогенератор, оснащенный ротором Дарье, имеет вертикальную ось вращения и 2-3 плоских лопасти-лопасти без характерного аэродинамического профиля, прикрепленных к основанию и вершине оси вращения.

Агрегат в своей работе не приводится в движение силой или направлением ветра, имеет высокую скорость вращения и позволяет размещать приводные устройства на земле, что облегчает и ускоряет процесс текущего обслуживания и любого ремонта.
Ветряк с ротором Дарье
Двухлопастные роторные генераторные установки Дарье приводятся в действие только при сильном порыве ветра. С плавно набегающим потоком они не могут начать самостоятельно

Опоры устройства и поворотные узлы с ротором Дарье уязвимы для повышенных динамических нагрузок, а эффективность лопаточной системы во многих отношениях ниже, чем при горизонтальной осевой установке.

#3: Агрегаты с ротором Савониуса

Ветрогенератор Savonius с вертикальным ротором имеет полуцилиндрическую лопастную систему и отличается от аналогичных установок высоким пусковым моментом и способностью эффективно работать при слабом ветре.
Ветряк с ротором Савониуса
Мощность предлагаемых на рынке вертикальных ветроустановок Savonius с ротором не превышает 5 кВт. Устройства редко используются в качестве автономных рабочих единиц, но чаще всего используются для создания более высокого пускового момента для вращающихся установок Дарье

Вертикальный комплекс с ротором Савониуса критикуется за более высокий расход материала и меньший КПД по сравнению с ветряками с горизонтальной осью. Именно поэтому производство мощного оборудования такого класса считается нецелесообразным.

Все части этой модели ветряной турбины Savonius, за исключением генератора на 3200 об / мин и 24 В, изготавливаются вручную.

#4: Ветряк с многолопастным ротором и направляющей

Этот тип устройства является улучшенной версией классической ортогональной ветряной турбины. Узел ротора здесь состоит из лопаток, расположенных в два ряда.

Внешняя плоскость лопасти остается неподвижной и действует как направляющая лопатка. Он улавливает поток ветра, улавливает его, сжимает и, таким образом, значительно увеличивает фактическую скорость ветра.

Внутренний ряд лопастей представляет собой подвижную конструкцию, на которую воздушный поток от первого роторного агрегата падает под определенным углом.
Генератор с многоканальным ротором и системой наведения
Эффективность ветрогенератора с многолопастным ротором с системой направляющих делает это устройство особенно привлекательным для потребителей. Однако стоимость такого оборудования довольно высока и окупается немного дольше, чем аналогичные устройства с более простой конфигурацией

Специалисты называют этот тип устройства самым эффективным в своем классе и отмечают, что особая конструкция позволяет ему работать даже при самых низких скоростях ветра.

#5: Характеристика приборов с геликоидным ротором

Винтовой ветряк или генератор Горлова — еще одна модификация традиционной ортогональной роторной системы. Лезвия модели закручены по дуге. Эта особенность конструкции позволяет быстро захватывать воздушный поток и плавно вращаться без рывков.

Такой принцип работы значительно снижает динамическую нагрузку на основание и движущиеся части, тем самым увеличивая срок их службы.
Устройство с винтовым ротором
Винтовые роторные устройства очень надежны и легко выдерживают значительные рабочие нагрузки. Однако в процессе работы такие ветряки создают ярко выраженные шумовые эффекты и создают дополнительные звуковые волны, расположенные в коротковолновой области звукового спектра

Лопасти вращающегося ротора винтовой ветряной мельницы изготавливаются по очень продвинутой, но сложной технологии. По этой причине агрегаты довольно дороги и не пользуются большой популярностью у частных потребителей.

#6: Характеристика вертикально-осевых роторов

Основное отличие вертикально-осевого генератора — это вертикально расположенные лопасти, по профилю напоминающие крыло самолета, ось которого явно параллельна вертикальному валу. Конструкция чем-то напоминает ротор Дарье, но в производственных условиях изготавливается намного быстрее и проще.
Роторный генератор с вертикальной осью
Генератор с вертикально-осевым ротором намного быстрее аналогичных устройств этого класса, набирает рабочие обороты и начинает подавать требуемый энергоресурс. Процесс сопровождается небольшим звуковым эффектом и не мешает ни хозяевам растения, ни соседям

Ветряки с вертикально-осевым ротором надежны и долговечны, легко выдерживают значительные рабочие нагрузки и не стоят слишком дорого. Эти качества делают их актуальными для использования не только в промышленности, но и в бытовых целях.

Особенности выбора ветрогенераторов для частного дома и обзор лучших предложений представлены в этой статье.

Преимущества и принцип работы ветряков

Современный вертикальный генератор — один из альтернативных вариантов энергетики для дома. Агрегат способен преобразовывать порывы ветра в энергетический ресурс. Для правильной работы не требуется дополнительных устройств, определяющих направление ветра.

Ветрогенератор роторного типа очень легко сделать своими руками. Конечно, он не сможет полностью взять на себя снабжение большого частного коттеджа энергией, но зато отлично справится с освещением хозяйственных построек, садовых дорожек и придомовой территории

Устройство вертикального типа работает на уменьшенной высоте. Для его обслуживания не требуются различные приспособления, обеспечивающие безопасное ведение ремонтных и эксплуатационных работ высотных зданий.

Минимум движущихся частей делает ветряную турбину более надежной и стабильной в эксплуатации. Оптимальный профиль лопастей и оригинальная форма ротора обеспечивают высокую эффективность установки независимо от направления ветра в любой момент времени.

Небольшие бытовые модели состоят из трех и более лопастей, мгновенно ловят самый слабый порыв ветра и начинают вращаться, как только сила ветра превышает 1,5 м / с. Благодаря этой способности их эффективность часто превышает эффективность больших установок, требующих более сильного ветра

Генератор работает абсолютно бесшумно, не мешает хозяевам и соседям, не создает вредных выбросов в атмосферу и надежно работает долгие годы, точно подавая энергию в жилье.

Вертикальный ветрогенератор работает по принципу магнитной левитации. Во время вращения турбин генерируются импульсные и подъемные силы, а также фактическое тормозное усилие. Первые два вращают лопасти устройства. Это действие приводит в действие ротор и создает магнитное поле, генерирующее электричество.

Ветроустановка с вертикальной осью вращения не уступает по эффективности своим горизонтальным аналогам. К тому же не претендует на территориальное положение и полноценно работает практически в любом удобном для домовладельца месте

Устройство работает полностью автономно и не требует вмешательства владельца в процесс.