Геликоидный ротор – Обзор вертикальных ветряных электрических установок (ветрогенераторов) — Альтернативная энергия — Альтернативная энергия и энергосбережение — ТермоТехнологии

Чем лучше и чем хуже вертикальный ветрогенератор в плане эксплуатации

---

---

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

Принцип работы

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

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

Какая конструкция лучше

---

---

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

1. Ветряк Савониуса — полукруглые лопасти

   Ротор Савониуса. Модель такого вертикального ветряка включает в себя две или более лопасти, выполненные в форме полукруга. При этом давление, оказываемое на «открытую» часть круга значительно превышает то, которое воздействует на противоположную сторону. Конструкция достаточно проста в изготовлении, поэтому пользуется наибольшей популярностью среди самодельных вертикальных ветрогенераторов. Недостатки:
   • Большая «парусность». Воздействие ветра кренит всю конструкцию, создавая напряжение в оси и выводя из строя подшипник, на котором вращается весь ротор.
   • Конструкция не способна начать вращаться самостоятельно при наличии двух или трех лопастей, поэтому два таких ротора необходимо закреплять на одной оси одну под другой под углом в 90°
2. 

   На ортогональный ротор устанавливают дополнительные статические экраны для увеличения производительности

   Ротор Дарье или ортогональный. Существует множество модификаций такого вертикального ветрогенератора, но принцип работы остается неизменным. Вращение происходит за счет крылообразной формы лопасти генератора. При воздействии потока воздуха создается подъемная сила, за счет которой и вращается ось. Недостатки:
   • Низкая, даже по меркам ветрогенераторов, эффективность.
   • Скорость ветра для полной раскрутки такого генератора должна быть не менее 4 м/с. При этом до набора полной скорости вращения такого ротора, нагрузку к ветряку подключать нельзя – остановится.
   • Шумность. Если в остальных моделях шум издают только подвижные части (подшипники), то вертикальный ветрогенератор такого типа шумит лопастями. Очень сильно.
   • Из-за вибрации быстро выводит из строя подшипники и все несущие элементы конструкции.
3. 

   Геликоидный ротор имеет сложную конструкцию

   Геликоидный ротор. Этот вертикальный ветрогенератор имеет замысловатую форму, но по — сути это ортогональный ветрогенератор с вертикальной осью, только лопасти у него закручены вдоль несущей оси, что значительно повышает срок службы всей конструкции, т.к. обеспечивает равномерную нагрузку на подшипник и мачту со всех сторон. Недостатки:
   • Сложность в изготовлении, отсюда высокая стоимость вертикального ветряка.
4. 

   Многолопастной ветряк

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

Плюсы вертикальной оси

Положительные качества всех вертикальных ветрогенераторов:

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

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

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

Минусы

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

Видео. Геликоидный ветрогенератор

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

---

Загрузка…

Facebook

Вконтакте

Одноклассники

Google+

---

Комплект солнечных батарей для дачи поможет скомпоновать эффективную систему Бестопливный генератор дает свободу… Свободу от денег Сфера применения тонкопленочных солнечных батарей Справится ли ветряк с электроснабжением частного дома

electricadom.com

Ветрогенератор Ленца: характеристики, классификация и отличия

Ветрогенераторы Ленца тихоходны и бесшумны. Благодаря магнитному подшипнику генератор обладает легким стартом вращения и высокой износоустойчивостью.

Вертикальный ветрогенератор Ленца можно использовать как единственный источник электроэнергии, так и параллельно с электросетью. Его установка может производиться на любой поверхности, в том числе на крышах домов и на балконах квартир. Лопасти такого ветрогенератора крутятся параллельно земле и направление ветра не имеет значения для их движения.

к содержанию ↑

Принцип действия

Принципом действия вертикального генератора является принцип магнитной левитации, закон электромагнитной индукции Лоренца — Ленца. Проще говоря, вместо обычных подшипников, которые часто выходит из строя из-за постоянного механической нагрузки, используются магнитные. Ротор ветряного генератора удерживаются с помощью магнитного поля, то есть фактически висит в воздухе в определённой точке пространства, опираясь на подшипники.

При вращении образуются 3 вида силы: подъёмная, импульсная и простая сила торможения. Благодаря двум первым лопасти устройства крутятся, что способствуют созданию ротором магнитного поля, которое и вырабатывает электричество.

Применение принципа магнитной левитации при создании и способствовало такому названию. Также благодаря применению магнитного подшипника (правило Ленца), такой ветрогенератор является одним из самых эффективных генераторов, который отличается лёгкостью старта вращения и высокой износоустойчивостью.

к содержанию ↑

Достоинства

За счёт магнитной левитации обеспечивается тихоходность и бесшумность установки. Во время работы не вырабатываются электромагнитные излучения.

Необходимая для начала движения установки скорость ветра должна быть не менее 0,17 м/с при этом номинальная достигается при 3, 4 м/с, в отличие от 7, 8 м/с у горизонтальных.

к содержанию ↑

Деление по количеству лопастей

• Двух или трёх лопастные;
• Многолопастные (более трёх).

Разница в том, что чем меньше лопастей, тем большую скорость сможет развить установка, но для начала вращения генератору нужен более сильный ветер. И наоборот, для начала вращения ветряному генератору, у которого количество лопастей больше трёх, нужен менее сильный ветер, но большую скорость он сможет развить с трудом.

к содержанию ↑

Преимущества

1. Лёгкость в обслуживании за счёт того, что устанавливается на низкой высоте;
2. Длительный срок службы;
3. Не требуется дополнительное устройство, которое определяет направления ветра и направляет устройство ему навстречу;
4. Мало движущихся деталей, что уменьшает затраты на ремонт;
5. Обладает высоким коэффициентом полезного действия, близким к идеальному;
6. Возможность соорудить подобный ветрогенератор самостоятельно;
7. Бесшумная работа;
8. Безвреден для окружающей среды;
9. Высокая устойчивость к ураганному ветру.

к содержанию ↑

Классификация

к содержанию ↑

1. Ортогональные

У таких ветрогенераторов вертикальная ось вращения. Лопасти удалены от оси на определённое расстояние и расположены параллельно ей.

Достоинства: направление ветра не имеет значения, поэтому направляющие механизмы не нужны.

Благодаря вертикально расположенному главному валу такой ветрогенератор прост в эксплуатации, так как установка приводного оборудования может быть произведена на уровне земли.

Недостатки: низкий срок службы опорных узлов. Это объясняется тем, появляются дополнительные нагрузки, так как при вращении ротора направление подъёмной силы от каждой лопасти меняется на 360 ͦ.

У ортогональных ветрогенераторов более массивная лопастная система, чем у горизонтально-осевых.

к содержанию ↑

2. Генератор с ротором Савониуса

Отличается использованием полуцилиндров в качестве лопастей.

Достоинства: высокая технологичность производства и пусковой крутящий момент, а также работа, проходящая на малых скоростях.

Недостатком является большой расход материалов при производстве. Эффективность работы лопастной системы ниже чем у горизонтальных ветряных генераторов.

к содержанию ↑

3. С ротором Дарье

Вертикальная ось вращения с двумя — тремя лопастями, представляющих собой плоскую полосу.

Достоинства:

• Направление ветра не имеет значения;
• Простота изготовления лопастей;
• Благодаря вертикально расположенному главному валу такой ветрогенератор прост в эксплуатации, так как можно расположить установку приводного оборудования на уровне земли.

Недостатки:

• Работа лопастной системы менее эффективна;
• Низкий срок службы опорных узлов. Это объясняется тем, появляются дополнительные нагрузки, так как при вращении ротора направление подъёмной силы от каждой лопасти меняется на 360ͦ;
• Невозможен самостоятельный запуск ветрогенератора с двумя лопастями при равномерном потоке.

к содержанию ↑

4. С геликоидным ротором

Является модификацией ортогонального ротора, только срок службы значительно больше, так как из-за закрутки лопастей ротор вращается более равномерно, что снижает нагрузку на опорные узлы.

Недостаток: закрученные лопасти усложняют технологию производства, что повышает цену.

к содержанию ↑

5. Многолопастные с направляющим аппаратом

Это модификация ортогонального ротора. Отличается наличием двух рядов лопастей. Первый, неподвижный ряд — это аппарат, который захватывает ветровой поток, сжимает его с увеличением скорости и подаёт на второй ряд — вращающийся ротор.

Достоинства:

• Самая высокая эффективность работы;
• Работа при низкой скорости ветра.

Недостаток:
Используется большое количество лопастей, что способствует высокой цене.

Оцените статью:

Загрузка…

Поделитесь с друзьями:

mirenergii.ru

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

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

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

Общая характеристика

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

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

Виды механизмов с вертикальной осью вращения:

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

Ортогональные ветрогенераторы

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

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

Генераторы с ротором Дарье

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

Генераторы с ротором Савониуса

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

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

Генераторы на многолопастном роторе с направляющим аппаратом

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

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

Генераторы с геликоидным ротором

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

Преимущества и недостатки механизмов с вертикальной осью

К преимуществам относится:

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

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

К ним относится:

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

Что следует учесть при выборе?

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

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

Изготовление своими руками

Конструкция лопастей

Для начала следует изготовить, так называемую, турбину.

Для этого нам понадобится:

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

Мастерим ротор своими руками:

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

Расположение магнитов на роторе

Изготавливаем статор:

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

Это зависит от напряжения, требуемого на выходе:

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

Сборка статора

Заключительная сборка:

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

Сборка генератора

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

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

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

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

Системы мировых и российских производителей

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

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

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

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

Обзор цен

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

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

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

slarkenergy.ru

назначение, разновидности, преимущества и перспективы

к содержанию ↑

Назначение

Точное название этого несложного механизма, ветроэлектрическая установка (ВЭУ). Вертикальный ветряк, это название народное. Главное его предназначение, это превращение энергии ветра в электроэнергию. Упрощено, ВЭУ состоит из ротора, генератора и мачты, на которой закреплена эта конструкция. При рассмотрении всего комплекса, в котором ВЭУ занимает главное место, добавляются: контроллер заряда блока аккумуляторов, аккумуляторные батареи, инвертор, электрическая сеть с лампочками и розетками. Продолжительность работы сети потребителей определяется количеством аккумуляторов и их емкостью.

Вертикальный ротор ветряка снабжен дугообразными лопастями. Бывают лопасти прямые, но каплеобразного сечения. Лопасти, когда на них попадает ветер, при помощи эффекта подъемной силы раскручивают ротор. Он, в свою очередь раскручивает генератор, вырабатывающий электричество. Электроток по кабелю поступает к контроллеру, который регулирует зарядку блока аккумуляторных батарей и к инвертору, выравнивающему синусоиду поступающего тока. После инвертора, в сеть вашей дачи или коттеджа, подходит чистый ток, без перепадов напряжения. В зависимости от размера всей установки и скорости ветра, можно получать от 100 Ватт до 10 киловатт в час от одного ветряка.

Чем хороши вертикальные ветряки? Тем, что в своей работе они почти бесшумны и не создают вибрации. Размеры и разнообразная конфигурация их лопастей не портят внешний вид усадьбы. Вертикальные ветряки устанавливают на отдельных мачтах или крышах домов. Используя длинные, изогнутые лопасти, ветрогенератор можно установить даже на уровне земли что облегчит доступ к генератору и его обслуживанию. Такой механизм, не создает никакой нагрузки на окружающую среду, а птицы воспринимают его как неподвижный предмет и облетают не ударяясь. Вертикальные ветрогенераторы не боятся разнонаправленного ветра или бури, так как у них минимальное сопротивление ветру. Все эти качества позволяют устанавливать эти ВЭУ даже в городах, близко к жилью.

к содержанию ↑

Разновидности

Ветрогенераторы с ротором Савониуса, имеют две или более изогнутые лопасти в виде полуцилиндров, закрепленные на вертикальном валу, который проходит сквозь мачту. Внешне это очень красивые и оригинальные ветрогенераторы. Производство лопастей такого ветрогенератора требует высокотехнологической подготовки. Они начинают давать электроэнергию даже при малой скорости ветра.

Вертикальные ветряки с ротором Дарье снабжены двумя — тремя выпуклыми лопастями, без определенной аэродинамической направленности. Крепятся они в нижней и верхней точке оси ротора. Они могут устанавливаться на отдельных столбах или подготовленном фундаменте, на уровне земли. Иногда, роторы Дарье и Савониуса объединяют в одно целое и их свойства прекрасно дополняют друг друга.

Ортогональные вертикальные ветряки имеют ось и несколько ей параллельных, равноудаленных лопастей. В зависимости от силы ветра, и конкретного места установки, мачта может быть высотою от трех до восемнадцати метров. Вертикальная ось позволяет установить генератор и приводной механизм внизу, что облегчает к ним доступ и контроль над их состоянием.

Ветряки с геликоидным ротором, имеют второе свое название: ротор Горлова. Фактически это модификация ортогонального ветрогенератора с закрученными лопастями и их винтовым сечением. В этом случае механизм ВЭУ движется более плавно, а опорные подшипники генератора не испытывают вредных разнонаправленных сил. За счет этого вся механика становится более долговечной. Но производство сложных винтовых лопастей делает эту ВЭУ дороже чем простые ортогональные ветрогенераторы.

Многолопастные вертикальные ветряки являются самой удачной разновидностью ортогональных ветрогенераторов. Надо признать, что они более сложны в изготовлении, но они самые эффективные из всех рассмотренных ветрогенераторов. Их ротор состоит из двух рядов лопастей. Наружный ряд лопастей закреплен неподвижно, но с некоторым углом поворота к центру оси. Это создает постоянное направление ветра, проходящего сквозь наружный ряд лопастей. Щели между наружными лопастями уплотняют и усиливают поток воздуха, который давит на внутренний, движущийся ряд лопастей. За счет этой конструкции ВЭУ, она начинает крутиться от легкого ветерка со скоростью 0,2 метра в секунду. Его номинальная мощность достигается всего при 3 м/сек.

к содержанию ↑

Общие преимущества

1. Вертикальные роторы без последствий переносят резкие порывы ветра, вплоть до бури;
2. Нормально работают в условиях снегопадов и обледенения;
3. Самостоятельно начинают вращаться при скорости ветра 0,2-0,5 метров в секунду;
4. Они выходят на номинальную мощность при скорости всего 3-4 м/сек;
5. Доступность разнообразных мест установки ветрогенератора. Это могут быть крыши зданий, платформы, осветительные столбы или передвижные бытовки.;
6. Бесшумность движения вращающихся деталей, при любом ветре;
7. Без флюгерной системы, ВЭУ легко ловит разнонаправленный ветер;
8. Относительно небольшая рабочая скорость вращения, до 200 оборотов в минуту, продлевает работоспособность всех подшипников механизма, увеличивает срок между обслуживаниями установки;
9. Минимальное количество движущихся элементов и неподвижно закрепленный внизу генератор установки. Это упрощает его осмотр и обслуживание без прекращения работы.;
10. Вертикальная ВЭУ позволяет использовать любой низовой ветер, турбулентность, сквозняк вдоль улицы или между многоэтажками.;
11. Возможность применения ВЭУ в местах нестабильного снабжения электроэнергией или там, где она отсутствует вообще;
12. Ветроэлектрическая установка удобно располагается в местах, где запрещены высокие строения;

к содержанию ↑

Перспективы

Постоянно растущая цена на электроэнергию и другое энергетическое сырье сделает ветроэлектрическую установку обычным оборудованием для снабжения жилья человека электричеством. Вертикальные ветряки имеют высокую стартовую цену, но десятилетиями отдают людям бесплатную электроэнергию. Гарантийный срок работы ветряка 15 — 25 лет. Простота конструкции и применение современных материалов, дают уверенность, что ветрогенератор будет служить в несколько раз дольше.

То что у нас сегодня ветроэлектрические установки являются диковинкой, говорит только о том, как плохо мы используем бесплатную энергию природы. Сотни тысяч работающих ветрогенераторов установлены в Англии и других странах Западной Европы. Это наша перспектива, к которой мы обязательно придем.

Оцените статью:

Загрузка…

Поделитесь с друзьями:

mirenergii.ru

Многолопастные и малолопастные ветрогенераторы для дома

Ветрогенераторы делятся на два основных типа, с горизонтальным и вертикальным расположением турбины.

Горизонтальные ветрогенераторы

Это установки с горизонтальным расположением ротора. Ось турбины таких устройств расположена параллельно поверхности земли.

Простейший горизонтальный ветряк состоит из таких элементов:

• Мачта, на которой размещены основные энергогенерирующие узлы;
• Ротор, представляющий собой пропеллер, на котором расположены лопасти для ветрогенератора;
• Генератор электрического тока;
• Вал, осуществляющий передачу крутящего момента с ротора на генератор;
• Система экстренного торможения;
• Гондола – конструкция, в которой расположены описанные выше основные генерирующие элементы установки и ротор;
• Система ориентации, предназначенная для поворота оси ротора в направлении ветра. Так называемый флюгер.

Конструкция установки может меняться в зависимости от количества и типа лопастей ротора и от типа используемого генератора. Дело в том, что скорость вращения турбины снижается при увеличении количества лопастей. В основном используются такие устройства – малолопастные и многолопастные.

Малолопастные горизонтальные ветряки

К малолопастным ветрякам принадлежат роторы:

• Однолопастные;
• Двухлопастные;
• Трехлопастные;

Турбины с одной лопастью являются наиболее скоростными и, соответственно, наиболее эффективными. Конструктивно представляет ротор с одной лопастью, сбалансированной противовесом. Имеет неприятную особенность – повышенный износ подшипников из-за неравномерной нагрузки на вал ротора.

Двухлопастные турбины отлично сбалансированы, обладают повышенным ресурсом механических узлов и высокой скоростью вращения ротора. Дополнительным плюсом является легкость поднятия мачты с ротором при монтаже установки на местности. Двухлопастный ротор компактен и может транспортироваться без риска его повредить.

Трехлопастные ветровые станции на сегодняшний день наиболее распространенный тип ветроустановки для производства электрического тока в промышленных масштабах. Это объясняется сбалансированностью качеств. Приемлемый вес лопастей, отличная сбалансированность, довольно высокая скорость вращения, большой момент вращения на валу позволяет сэкономить при создании конструкции дна дорогостоящих электрических генераторах. Кроме того, они обладают более низкой, чем у одно- и двухлопастных, минимальной скоростью ветра, и приемлемой материалоемкостью. Эти же качества положительно влияют при выборе установки для частного домовладения, так как позволяют экономить средства при покупке и экономить в процессе эксплуатации.

Многолопастные горизонтальные ветряки

Многолопастные турбины, это устройства с четырьмя и более лопастями ротора. Самый известный пример четырехлопастного ротора – ветряная мельница. В настоящее время многолопастные устройства в промышленности применяют мало. В основном их используют для обеспечения энергией частных домовладений и небольших предприятий. Это объясняется более низкой скоростью вращения и соответственно, меньшим уровнем вибрации, что приводит к снижению эксплуатационных расходов. Меньший шум позволяет размещать установки в жилых районах. Кроме того, у многолопастных турбин меньшая минимальная скорость ветра и меньшая рабочая скорость, что особенно важно для средних широт – районов с низкой среднегодовой скоростью ветра.

Для увеличения эффективности горизонтальные ветроустановки ставятся на открытых пространствах. Это позволяет уменьшить влияние препятствий на прохождение потока воздуха через ротор. Поднятие ротора на возможно большую высоту приводит к стабилизации скорости вращения и уменьшает рысканье в поисках ветра. Идеальным вариантом для горизонтальных ветроустановок является помещение турбины в постоянный воздушный поток, то есть чем выше поднимете ротор, тем больше энергии получите.

Вертикальные ветровые станции

Это установки, ротор которых размещается перпендикулярно поверхности

земли. Их конструкции более разнообразны, чем горизонтальных. Различаются по виду ротора:

• Савониус – турбина с несколькими вращающимися вокруг оси

полуцилиндрами или полусферами;

• Дарье – 2 или3 лопасти в виде тонкой полосы, чаще всего изогнутой;
• ортогональный – турбина с вертикальными лопастями;
• геликоидный – ортогональный с закрученными вокруг оси лопастями;
• многолопастный – турбина с расположенным по окружности рядом направляющих, которые подают поток воздуха на лопасти.

Как и горизонтальные ветрогенераторы, бывают мало- и многолопастные установки.

Лопасти для ветряка

Устройство с ротором Савониуса редко имеет больше 4 лопастей, обычно их бывает две. Поэтому этот вид устройств можно отнести к числу малолопастных. Сейчас редко используются на практике из-за невысокой эффективности, материалоемкости и тихоходности.

Ветровые станции с ротором Дарье чаще представляют собой 2 плоские изогнутые лопасти, соединенные друг с другом концами, похожие на плоский обруч, нанизанный на вертикальную ось. Имеют довольно высокую эффективность использования ветра, но нуждаются в принудительном старте. Достаточно скоростные. Применяются в небольших количествах, как в промышленности, так и для частных домов. В промышленности используются ветрогенераторы больших размеров.

Ортогональные установки самые распространенные и выпускаются многими предприятиями. Есть изделия с двумя, тремя и более лопастями для ветряка. Установки начального уровня чаще бывают малолопастными, а мощные обычно 4 и более лопастей. Как и у Дарье неприятным моментом есть производимая повышенная вибрация, связанная с переменной нагрузкой на крылья. Чем больше лопастей, тем меньше скорость и вибрация и больше вращающий момент.

Геликоидный ротор начинает все больше применяться при производстве небольших установок. Это связано с усовершенствованием технологии изготовления лопастей сложной формы. Он имеет заметно меньший уровень вибрации, чем ортогональные.

Многолопастный ротор с системой направляющих, один из самых тяжелых и тихоходных. Для его изготовления требуется много материала, изготовление сложное и нормально сбалансировать его не всегда получалось. Но с появлением новых материалов и технологий изготовления они становятся более распространенными. Достоинством является небольшой уровень шума и вибрации современных изделий, что дает возможность размещать установки даже на крышах домов.

Сравнение малолопастных и многолопастных ветрогенераторов

Мощность, Вт	Название	Скорость вращения ротора, об/м	Количество лопастей	Стартовая скорость ветра, м/с	Рабочий диапазон, м/с	Максимальная скорость, м/с	Номинальная скорость ветра, м/с	Диаметр ротора, м	Вес, кг
300	“Дельфин Z-300A”	1850	3	2,5	3,5-18	<45	12,5	1,25	5.85
300	“Hyacinth P-300W”	900	6	2 м/с	3-15	<40	12,5	1,14	5.1
500	“City Swallow Z-500W”	740	5	2,5 м/с	3-15	<45	12	1,45	19

 

Сравним параметры двух ветровых генераторов одинаковой мощности мощностью 300Вт. Генератор ”Дельфин” – трехлопастный. Скорость вращения 1850 м/с, стартовая скорость 2,5 м/с. У генератора “Hyacinth” 6 лопастей, скорость вращения в 2 раза меньше, стартовая скорость также меньше.

allalternativeenergy.com

Как сделать ветрогенератор своими руками

При росте цен на электроэнергию повсюду идёт поиск и разработка её альтернативных источников. В большинстве регионах страны целесообразно применять ветрогенераторы. Чтобы полностью обеспечить электричеством частный дом, требуется достаточно мощная и дорогостоящая установка.

Ветряной генератор для дома

Если сделать небольшой ветрогенератор, с помощью электрического тока можно подогревать воду или использовать для части освещения, например, хозяйственных построек, садовых дорожек и крыльца. Подогрев воды для хозяйственных нужд или отопления – это простейший вариант использования ветровой энергии без её аккумулирования и преобразования. Здесь вопрос больше заключается в том, достаточно ли мощности будет для отопления.

Перед тем как сделать генератор, сначала следует выяснить особенности ветров в регионе.

Большой ветрогенератор, для многих мест российского климата, мало подходит из-за частой смены интенсивности и направления воздушных потоков. При мощности выше 1 кВт он будет инерционным и не сможет в полной мере раскручиваться, когда меняется ветер. Инерция в плоскости вращения приводит к перегрузкам от бокового ветра, приводящим к его выходу из строя.

С появлением маломощных потребителей энергии имеет смысл применять небольшие самодельные ветрогенераторы не более чем на 12 вольт, чтобы освещать дачу светодиодными светильниками или заряжать телефонные аккумуляторы при отсутствии в доме электричества. Когда в этом нет необходимости, электрогенератор можно применять для нагрева воды.

Тип ветрогенератора

Для безветренной области подходит только парусный ветрогенератор. Чтобы электроснабжение было постоянным, понадобится аккумуляторная батарея не менее чем на 12В, зарядное устройство, инвертор, стабилизатор и выпрямитель.

Изготовить качественный и мощный ветрогенератор своими средствами сложно. Он будет дорого стоить, и вырабатывать не более 3-4 кВт. Здесь нужны другие альтернативные источники электричества.

Для слабоветренных районов можно самостоятельно изготовить вертикальный ветрогенератор, мощностью не более 2-3 кВт. Вариантов есть много и они почти не уступают промышленным образцам. Покупать целесообразно ветряки с парусным ротором. Надёжные модели мощностью от 1 до 100 киловатт выпускаются в Таганроге.

В ветреных регионах можно сделать генератор для дома своими руками вертикальный, если требуемая мощность составляет 0,5-1,5 киловатт. Лопасти можно изготовить из подручных средств, например, из бочки. Более производительные устройства целесообразно купить. Самыми дешёвыми являются «парусники». Вертикальный ветряк стоит дороже, но он надёжней работает при сильных ветрах.

Маломощный ветряк своими руками

В домашних условиях небольшой самодельный ветрогенератор изготовить несложно. Для начала работы в области создания альтернативных источников энергии и накопления в этом ценного опыта как собрать генератор, можно изготовить самостоятельно простое устройство, приспособив мотор от компьютера или принтера.

Ветряной генератор на 12 В с горизонтальной осью

Чтобы сделать своими руками маломощный ветряк, необходимо сначала подготовить чертежи или эскизы.

На скорости вращения 200-300 об./мин. напряжение можно поднять до 12 вольт, а вырабатываемая мощность составит около 3 Вт. С его помощью можно зарядить небольшой аккумулятор. Для других генераторов мощность необходимо увеличивать до 1000 об./мин. Лишь в этом случае они будут эффективны. Но здесь понадобится редуктор, создающий значительное сопротивление и к тому же имеющий высокую стоимость.

Электрическая часть

Чтобы собрать электрогенератор, необходимы комплектующие:

1. небольшой мотор от старого принтера, дисковода или сканера;
2. 8 диодов типа 1N4007 для двух выпрямительных мостов;
3. конденсатор ёмкостью 1000 мкф;
4. труба ПВХ и пластиковые детали;
5. алюминиевые пластины.

На рисунке ниже изображена схема генератора.

Шаговый мотор: схема подключения к выпрямителю и стабилизатору

Диодные мосты подключаются к каждой обмотке двигателя, которых две. После мостов подключается стабилизатор LM7805. В результате на выходе получается напряжение, которое обычно подаётся на 12-вольтную батарею.

Большую популярность получили электрогенераторы на неодимовых магнитах с чрезвычайно высокой силой сцепления. Их следует аккуратно использовать. При сильном ударе или нагреве до температуры 80-250⁰С (в зависимости от вида) у неодимовых магнитов происходит размагничивание.

За основу генератора, изготавливаемого своими руками, можно взять ступицу автомобиля.

Ротор на неодимовых магнитах

На ступицу производится наклейка суперклеем неодимовых магнитов диаметром около 25 мм примерно в количестве 20 шт. Однофазные электрогенераторы делаются с равенством количества полюсов и магнитов.

Магниты, расположенные напротив друг друга, должны притягиваться, т. е. повёрнуты противоположными полюсами. После приклеивания неодимовых магнитов производится их заливка эпоксидной смолой.

Катушки мотают круглыми, а общее количество витков составляет 1000-1200. Мощность генератора на неодимовых магнитах подбирается такой, чтобы его можно было использовать как источник постоянного тока, порядка 6А для зарядки АКБ на 12 В.

Механическая часть

Лопасти делают из пластиковой трубы. На ней рисуют заготовки шириной 10 см и длиной 50 см, а затем вырезают. Изготавливается втулка на вал двигателя с фланцем, к которому винтами крепятся лопасти. Их количество может быть от двух до четырёх. Пластик долго не прослужит, но на первое время его хватит. Сейчас появились достаточно износостойкие материалы, например, карбон и полипропилен. Затем можно изготовить более прочные лопасти из алюминиевого сплава.

Балансировку лопастей производят путём отрезания лишних частей на концах, а угол наклона создают путём их нагрева с изгибом.

Генератор крепится болтами к куску пластиковой трубы с приваренной к нему вертикальной осью. На трубу также соосно устанавливается флюгер из алюминиевого сплава. Ось вставляется в вертикальную трубу мачты. Между ними устанавливается упорный подшипник. Вся конструкция может свободно вращаться в горизонтальной плоскости.

Электрическую плату можно разместить на вращающейся части, а напряжение потребителю передавать через два токосъёмных кольца со щётками. Если плату с выпрямителем установить отдельно, тогда количество колец будет равно шести, сколько выводов имеет шаговый мотор.

Ветряк крепят на высоте 5-8 м.

Если устройство будет эффективно вырабатывать энергию, его можно усовершенствовать, сделав вертикально-осевым, например, из бочки. Конструкция меньше подвержена боковым перегрузкам, чем горизонтальная. На рисунке ниже изображён ротор с лопастями из фрагментов бочки, установлен на оси внутри рамы и на него не действует опрокидывающее усилие.

Ветряк с вертикальной осью и ротором из бочки

Профилированная поверхность бочки создаёт дополнительную жёсткость, за счёт чего можно применять жесть меньшей толщины.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Устройство должно приносить ощутимую пользу и выдавать напряжение 220 В, чтобы можно было включить некоторые электроприборы. Для этого оно должно самостоятельно запускаться и вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне.

Чтобы сделать ветрогенератор своими руками, прежде следует определить конструкцию. Она зависит от того, какая сила ветра. Если она слабая, то единственным вариантом может быть парусный вариант ротора. Больше 2-3 киловатт энергии здесь не получить. Кроме того, для него понадобятся редуктор и мощный аккумулятор с зарядным устройством.

Цена всего оборудования высокая, поэтому следует выяснить, будет ли это выгодно для дома.

В районах с сильными ветрами, самодельным ветрогенератором можно получить 1,5-5 киловатт мощности. Тогда его можно подключать в домашнюю сеть на 220В. Аппарат с большей мощностью самостоятельно сделать сложно.

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

В качестве генератора можно использовать малооборотный мотор, генерирующий электрический ток при 400-500 об/мин: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Длина корпуса 143 мм, диаметр – 80 мм, диаметр вала – 12 мм.

Как выглядит двигатель постоянного тока

Для него нужен мультипликатор с передаточным отношением 1:12. При одном обороте лопастей ветряка электрогенератор сделает 12 оборотов. На рисунке ниже изображена схема устройства.

Схема устройства ветряка

Редуктор создаёт дополнительную нагрузку, но всё же это меньше, чем для автомобильного генератора или стартера, где требуется передаточное отношение как минимум 1:25.

Лопасти целесообразно изготавливать из алюминиевого листа размером 60х12х2. Если на мотор их установить 6 штук, устройство будет не таким быстрым и не пойдёт вразнос при больших порывах ветра. Следует предусмотреть возможность балансировки. Для этого лопасти припаиваются к втулкам с возможностью накручивания на ротор, чтобы можно было их смещать дальше или ближе от его центра.

Мощность генератора на постоянных магнитах из феррита или стали не превышает 0,5-0,7 киловатт. Увеличить её можно только на специальных неодимовых магнитах.

Генератор с не намагниченным статором для работы не годится. При небольшом ветре он останавливается, а после не сможет самостоятельно запуститься.

Для постоянного отопления в холодное время года требуется много энергии, и протопить большой дом — это проблема. Для дачи в этом плане он может пригодиться, когда туда приходится ездить не чаще 1 раза в неделю. Если всё правильно взвесить, система отопления на даче работает всего несколько часов. Остальное время хозяева находятся на природе. Используя ветряк как источник постоянного тока для зарядки АКБ, за 1-2 недели можно накопить электроэнергии для отопления помещений на такой промежуток времени, и таким образом, создать себе достаточный комфорт.

Чтобы сделать генератор из двигателя переменного тока или автомобильного стартера, требуется их переделка. Мотор можно модернизировать под генератор, если ротор изготовить на неодимовых магнитах, проточив на их толщину. Его делают с количеством полюсов, как и у статора, чередуя друг с другом. Ротор на неодимовых магнитах, приклеенных к его поверхности, при вращении не должен залипать.

Типы роторов

Конструкции роторов отличаются разнообразием. Распространённые варианты изображены на рисунке ниже, где указаны значения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ).

Виды и конструкции роторов ветряков

Для вращения ветряки делают с вертикальной или горизонтальной осью. Вертикальный вариант обладает преимуществом в удобстве обслуживания, когда основные узлы расположены внизу. Опорный подшипник выполнен самоустанавливающимся и долго служит.

Две лопасти ротора «Савониуса» создают рывки, что не очень удобно. По этой причине его делают из двух пар лопастей, разнесённых на 2 уровня с поворотом одной относительно другой на 90⁰. В качестве заготовок можно использовать бочки, вёдра, кастрюли.

Ротор «Дарье», лопасти которого делают из упругой ленты, отличается простотой изготовления. Для облегчения раскрутки их количество должно быть нечётным. Движение происходит рывками, из-за чего механическая часть быстро разбивается. Кроме того, лента при вращении вибрирует, издавая рёв. Для постоянного применения подобная конструкция не очень подходит, хотя лопасти иногда делают из звукопоглощающих материалов.
В ортогональном роторе крылья выполняются профилированными. Оптимальное количество лопастей равно трём. Устройство быстроходное, но его необходимо раскручивать при пуске.

Геликоидный ротор имеет высокий КПД за счёт сложной кривизны лопастей, снижающей потери. Его применяют реже других ветряков из-за высокой стоимости.

Горизонтальный лопастный ротор исполнения является наиболее эффективным. Но он требует наличия стабильного среднего ветра, а также для него необходима ураганная защита. Лопасти можно изготовить из пропилена, когда их диаметр меньше 1 м.

Если вырезать лопасти из толстостенной пластиковой трубы или бочки, достичь мощности выше 200 Вт не удастся. Профиль в виде сегмента для сжимаемой газообразной среды не подходит. Здесь нужен сложный профиль.

Диаметр ротора зависит от того, какую мощность требуется получить, а также от количества лопастей. Двухлопастнику на 10 Вт нужен ротор диаметром 1,16 м, а на 100 Вт – 6,34 м. Для четырёх-, и шестилопастника диаметр составит соответственно 4,5 м и 3,68 м.

Если насадить ротор непосредственно на вал генератора, его подшипник долго не протянет, поскольку нагрузка на все лопасти неравномерная. Опорный подшипник для вала ветряка должен быть самоустанавливающимся, с двумя или тремя ярусами. Тогда для вала ротора будут не страшны изгибы и смещения в процессе вращения.

Большую роль в работе ветряка играет токосъёмник, который требуется регулярно обслуживать: смазывать, чистить, регулировать. Возможность его профилактики должна быть предусмотрена, хотя это сложно сделать.

Безопасность

Ветряки, мощность которых превышает 100 Вт, являются шумными устройствами. Во дворе частного дома можно установить промышленный ветродвигатель, если он сертифицирован. Его высота должна быть выше ближайших домов. На крыше нельзя устанавливать даже маломощный ветряк. Механические колебания от его работы могут создать резонанс и привести к разрушению строения.

Высокие скорости вращения ветрогенератора требуют качественного изготовления. Иначе, при разрушении устройства существует опасность, что его детали могут отлететь на большие расстояния и нанести травму человеку или домашним животным. Особенно это следует учитывать при изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Применение ветрогенераторов целесообразно не во всех регионах, поскольку зависит от климатических особенностей. Кроме того, изготавливать их своими руками не имеет смысла без определённого опыта и знаний. Для начала можно взяться за создание простой конструкции мощностью несколько ватт и напряжением до 12 вольт с помощью, которой можно зарядить телефон или зажечь энергосберегающую лампу. Применение неодимовых магнитов в генераторе позволяет значительно увеличить его мощность.

Мощные ветровые установки, берущие на себя значительную часть электроснабжения дома, лучше приобретать промышленные, на создание напряжения 220В, тщательно взвесив при этом все за и против. Если совместить их с другими видами альтернативных источников энергии, электричества может хватить на все хозяйственные нужды, включая систему отопления дома.

Оцените статью:

elquanta.ru

Вертикальный ветрогенератор — эффективный способ получения энергии

Не так давно стали известны вертикальные ветрогенераторы. В большинстве случаев использовался их горизонтальный аналог. Как работает новая технология и в чем ее достоинства? Можно ли сделать такое полезное устройство своими руками?

Ветрогенератор на крыше дома

Основные преимущества

Новое оборудование имеет ряд преимуществ, за счет чего становится все более привлекательным в глазах покупателей.

1. Не нужно использовать дополнительное устройство для того, чтобы определить направление движения ветра, и направить генератор ему навстречу.
2. Вертикальный ветрогенератор используется на низкой высоте, за счет чего его легче обслуживать, так как не нужны дополнительные приспособления для подъема.
3. Движущихся деталей не много, что уменьшает затраты на ремонт и производство.
4. Можно эффективно использовать дома, тем более что не трудно соорудить самодельный вариант этого оборудования.
5. Лопасти имеют оптимальный профиль, а ротор — оригинальную форму, за счет чего устройство обладает высоким КПД независимо от направления ветра.
6. Бесшумный многополюсный генератор обеспечивает спокойствие окружающим людям.

Как это работает?

В основе действия вертикального генератора лежит принцип магнитной левитации. Во время движения турбин образуются импульсная и подъемная силы торможения, а так же сила торможения. Благодаря первым двум крутятся лопасти устройства, в результате чего его ротор создает магнитное поле, которое вырабатывает электричество. Такое оборудование сделано достаточно просто, что позволяет создать его аналог своими руками.

Классификация

Такие устройства с вертикальной осью вращения имеют несколько разновидностей.

1. Ортогональные ветрогенераторы. Он имеют несколько лопастей, которые располагаются параллельно вертикальной оси. Такая конструкция не нуждается в направляющих механизмах, потому что принцип работы никак не зависит от направления ветра. Приводное оборудование можно расположить на уровне земли.
2. Генераторы, имеющие ротор Дарье. У них три или две лопасти, которые представляют плоскую полосу и изготовлены достаточно просто. Устройство также не ориентируется на ветер и его можно располагать на уровне земли.
3. Устройства, в основе которых лежит ротор Савониуса. В этом случае используется несколько полуцилиндров. Работа может осуществляться при низких скоростях. Кроме того, пусковые крутящие моменты очень эффективны, как и технологичность производства.
4. Ветрогенераторы, работающие на многолопастном роторе с направляющим аппаратом. Они являются модификацией ортогонального аппарата. Лопасти выстроены в два ряда, первый из которых неподвижный и несет в себе функцию направляющего аппарата. Он предназначается для того, чтобы захватывать ветровой поток, сжимать его, увеличивая скорость, и подавать поток ветра на второй ряд, который является вращающимся ротором. Этот тип устройства работает очень эффективно по сравнению с другими, но стоимость его значительно превосходит их.
5. Аппарат с геликоидным ротором. Это также модификация первого вида устройств. Из-за то, что лопасти закручиваются, ротор вращается более равномерно, за счет чего на опорные узлы не оказывается сильной динамической нагрузки. Это позволяет дольше эксплуатировать устройство. Стоят они дорого, так как технология производства достаточно сложная.

Где взять

Ветрогенератор, обладающий вертикальной осью вращения, можно не только купить, но и сделать своими руками. Это не так сложно, как кажется. Необходимые материалы, точный расчет и усилия — это все, что понадобится в процессе работы дома. Для изготовления понадобится следующее:

1. Три фанерных диска, диаметр которых составляет 1 метр, а толщина каждого не меньше десяти миллиметров; они будут служить аэродинамическими перегородками;
2. Четыре пластины, параметры которых составляют 500 на 1 метр плюс пять сантиметров, а толщина — 5 мм или около этого; эти пластины будут служить как лопасти ротора нашего самодельного ветрогенератора;
3. Стыковка вышеперечисленных элементов с использованием дюралюминиевых уголков, сечение которых составляет 2 на 30 на 30 мм; для соединения понадобятся винты, марка которых М5, а также гайки и шайбы;
4. Стяжки, которые усиливают всю конструкцию. Они выполнены из стальных стержней, на концах которых есть резьба, а диаметр составляет 6 мм;
5. Бруски из дерева, которые укрепляют нижнюю шайбу; их сечение 40 на 40 мм.

Прежде чем своими руками создать окончательный вариант генератора с вертикальной осью вращения, нужно произвести предварительную сборку, расчет которой приведен выше. После этого ветряк нужно полностью разобрать для того, чтобы все фанерные элементы пропитать олифой. Сделать это нужно три раза. После этого конструкцию можно собрать в окончательный вариант. Далее самодельный аппарат нужно покрасить алкидной эмалью.

Установить данное устройство можно на мачту или столб. Если расчет соблюден верно, работа будет осуществляться без помех.

Усовершенствовать такое оборудование можно при помощи автоматического устройства, которое также делается дома своими руками. Оно устанавливает лопасти в оптимальное положение в зависимости от того, какая скорость у ветра. Для этого понадобится фанера, толщина которой составляет три миллиметра, и пластик из дюралюминия толщиной до восьми миллиметров. Две крестовины, верхняя и нижняя, должны относиться к креплению лопаток. Их производят из стальных полос толщиной около пяти миллиметров. Для качественного укрепления нижней крестовины применяются стальные подкосы, приваренные снизу. Они крепятся на валу двигателя с использованием стопорных винтов М8. Такая автоматическая установка обеспечит постоянную скорость вращения генератора.

Это основные моменты по созданию ветрогенератора своими руками. Такая установка будет не только полезная, но и приятная, так как в нее вложена душа.

Дополнительные преимущества

У ветрогенераторов, которые обладают вертикальной осью вращения, есть дополнительные преимущества, которые делают их еще более полезными. К этому относится самостарт, происходящий на скорости полтора метра в секунду. Если скорость составляет три с половиной метра в секунду, начинается самораскрутка. Лопасти, закрепленные на верхней крышке, смещаются относительно закрепленного короба, за счет чего можно быть уверенным в плавности работы ветрогенератора.

Что учитывать при выборе такого оборудования

Если делать это полезное устройство своими руками нет времени и сил, стоит его купить, однако при этом стоит учитывать некоторые моменты.

• Мощность устройства. Если местность не славится воздушными потоками, то приобретение очень мощного ветрогенератора не окупится. Лучше использовать вертикальный генератор маленькой мощности.
• Направление ветра. Если в районе часто меняется направление воздушных потоков, то вообще стоит подумать о том, необходимо ли такое устройство. Если ответ утвердительный, подойдет только вертикальный ветрогенератор.
• Производитель. От производителя зависит цена товара. Если вы хотите купить импортный ветрогенератор, то будьте готовы заплатить в три раза больше, чем за такой же товар отечественного производителя.

Установка мощного ветрогенератора

 

Использовать ветер как источник энергии выгодно и безопасно, особенно если делать это с помощью вертикального ветрогенератора. Рассмотрев все полезные свойства данного агрегата, можно с уверенностью идти за его покупкой или же взяться за то, чтобы сделать его своими руками.

energomir.biz