Направи си сам вертикален вятърен генератор: как да сглобите вятърна турбина с вертикална ос на въртене

Вятърът има невероятни енергийни възможности.Неизползването на неговия мощен потенциал трябва смело да се признае за неразумно прахосване. Но можете лесно да изградите вертикален вятърен генератор със собствените си ръце и да получите практически безплатна енергия, за да покриете нуждите на домакинството. Това е съвсем реално, не сте ли съгласни?

Тази статия ще ви помогне да разберете в детайли сложен технически проблем. Систематизираната, достъпна информация обхваща много подробно принципа на работа на популярни системи, които преобразуват енергията на въздушните маси в електричество.

Без съмнение ще бъдете увлечени от идеята за създаване на вятърна мелница, спецификата на нейното сглобяване е описана в статията. Разгледахме подробно различните видове вертикални вятърни генератори, като се докоснахме до техните разлики, предимства и недостатъци. Текстовата част на материала е идеално допълнена от снимки и видео инструкции.

Предимства и принцип на действие на ветрогенераторите

Модерен вертикален генератор е една от опциите алтернативна енергия за дома. Устройството е в състояние да преобразува поривите на вятъра в енергиен ресурс. За правилна работа не изисква допълнителни устройства, които определят посоката на вятъра.

Ротационен вятърен генератор е много лесно да се направи със собствените си ръце. Разбира се, той няма да може напълно да поеме отговорността да осигури енергия на голяма частна вила, но ще свърши отлична работа с осветяването на стопански постройки, градински пътеки и местни райони.

Устройството от вертикален тип работи на малка височина. Неговата поддръжка не изисква различни устройства, за да се осигури безопасен ремонт и поддръжка на голяма надморска височина.

Минимум подвижни части прави вятърната турбина по-надеждна и стабилна при работа. Оптималният профил на лопатките и оригиналната форма на ротора осигуряват висока ефективност на агрегата, независимо от посоката на вятъра във всеки един момент.

Малките домакински модели се състоят от три или повече леки остриета, незабавно улавят най-слабия порив и започват да се въртят веднага щом силата на вятъра надвиши 1,5 m/s. Благодарение на тази способност тяхната ефективност често надвишава тази на по-големите инсталации, изискващи по-силен вятър.

Генераторът работи абсолютно безшумно, не безпокои собствениците и съседите, не създава вредни емисии в атмосферата и надеждно служи в продължение на много години, внимателно доставяйки енергия на жилищните помещения.

Вертикалният вятърен генератор работи на принципа на магнитната левитация. Докато турбините се въртят, се генерират импулсни и подемни сили, както и действителни спирачни сили. Първите две карат лопатките на устройството да се въртят.Това действие активира ротора и той създава магнитно поле, което произвежда електричество.

Вятърна турбина с вертикална ос на въртене не е по-ниска по ефективност от своите хоризонтални аналози. В допълнение, той няма претенции към териториалното местоположение и работи напълно на почти всяко място, удобно за собствениците на жилища

Устройството работи напълно самостоятелно и не изисква намесата на собственика в процеса.

Класификация на вертикалните генератори

Има някои структурни разлики между вертикалните устройства за събиране на вятър. Това не прави единиците по-добри или по-лоши, а просто ви позволява да изберете най-удобния вариант за изпълнение на конкретни задачи в определена област.

#1: Характеристики на ортогоналните системи

Структурно, ортогонален вятърен генератор се състои от силна ос на вертикално въртене и няколко успоредни лопатки, разположени на определено разстояние от централната основа.

Устройството не изисква допълнителни направляващи механизми и работи нормално, независимо от посоката на вятъра. Вертикално разположеният главен вал позволява поставянето на задвижващото оборудване на нивото на земята, което значително улеснява работата, ремонта и поддръжката.

Опорните възли на ортогоналния генератор нямат много дълъг експлоатационен живот. Това се дължи на големите динамични натоварвания, които роторът упражнява върху тях по време на работа. За да се гарантира, че инсталацията няма да се повреди преждевременно, всички поддържащи части трябва да се проверяват редовно и повредените трябва незабавно да се заменят с нови.

Недостатъците на ортогоналните устройства включват прекалено масивна лопаткова система и ниска ефективност в сравнение с ефективността на модулите с хоризонтална ос.

Най-простата вятърна турбина за захранване на потребители с ниска мощност може да бъде сглобена от готови компоненти:

#2: Генератори с Daria ротор

Вятърен генератор, оборудван с ротор Darrieus, има вертикална ос на въртене и 2-3 плоски лопатки без характерен аеродинамичен профил, фиксирани в основата и в горната част на оста на въртене.

Агрегатът в своята работа не се ръководи от силата или посоката на вятъра, има висока скорост на въртене и позволява задвижващите устройства да бъдат разположени на земята, което улеснява и ускорява процеса на планова поддръжка и евентуални ремонти.

Двулопатковите генераторни установки с ротор Darrieus се задействат само при силен порив на вятъра. При равномерно настъпващ поток те не могат да започнат сами.

Поддържащите и въртящите се компоненти на устройство с ротор Darrieus са уязвими към повишени динамични натоварвания, а ефективността на системата с лопатки е по-ниска в много отношения от аксиалните хоризонтални инсталации.

#3: Устройства с ротор Savonius

Вертикалната вятърна турбина с ротор Savonius има система с полуцилиндрични лопатки и се различава от подобни инсталации с високия си стартов въртящ момент и способността да работи ефективно при ветрове с ниска скорост.

Мощността на предлаганите на пазара вертикални вятърни генератори с ротор Savonius не надвишава 5 kW. Устройствата рядко се използват като самостоятелна работна единица, но най-често се използват за създаване на по-висок стартов въртящ момент за роторни инсталации Daria

Вертикалният комплекс с ротор Savonius е критикуван за повишената му консумация на материали и по-ниската ефективност в сравнение с вятърните генератори с хоризонтална ос. Ето защо производството на оборудване с висока мощност от този клас се счита за неподходящо.

Следната селекция от снимки ще ви запознае със стъпките на производство на вятърната мелница Savonius:

Всички части на този модел вятърна мелница Savonius, с изключение на генератора с 3200 оборота в минута и 24 V, са направени ръчно.

#4: Вятърна мелница с многолопатков ротор и водач

Този тип устройство е подобрена версия на класическия ортогонален вятърен генератор. Роторният комплекс тук се състои от лопатки, разположени в два реда.

Външният слой на острието остава статичен и действа като водеща перка. Той улавя вятърния поток, улавя го, компресира го и по този начин значително увеличава действителната скорост на вятъра.

Вътрешният ред лопатки е подвижна конструкция, която получава въздушен поток от първия роторен блок под определен ъгъл.

Ефективността на вятърен генератор с многолопатков ротор с направляваща система прави това устройство особено привлекателно за потребителите.Въпреки това, цената на такова оборудване е доста висока и отнема малко повече време, за да се изплати, отколкото подобни устройства с по-проста конфигурация

Специалистите наричат ​​този тип устройства най-ефективните в своя клас и подчертават, че специфичният дизайн му позволява да работи дори при възможно най-ниски скорости на вятъра.

#5: Характеристики на устройства с хеликоиден ротор

Хеликоидалната вятърна турбина или генераторът на Горлов е друга модификация на традиционната ортогонална роторна система. Остриетата на модела са усукани в дъга. Тази конструктивна характеристика позволява бързо улавяне на въздушния поток и плавно завъртане без трептене.

Този принцип на работа значително намалява динамичното натоварване на основата и движещите се елементи, като по този начин увеличава техния експлоатационен живот.

Устройствата с ротор от хеликоиден тип са много надеждни и могат лесно да издържат на значителни работни натоварвания. По време на работа обаче такива вятърни мелници създават изразени шумови ефекти и произвеждат допълнителни звукови вълни, разположени в областта на късите вълни на звуковия спектър

Завъртените роторни лопатки за хеликоидална вятърна мелница са направени по много прогресивна, но сложна технология. Поради това устройствата са доста скъпи и не са широко популярни сред частните потребители.

#6: Характеристики на ротори с вертикална ос

Основната разлика между генератора с вертикална ос е неговите вертикално разположени лопатки, чийто профил наподобява крило на самолет, чиято ос е ясно успоредна на вертикалния вал. Дизайнът донякъде напомня на ротора Darrieus, но в производствени условия се произвежда много по-бързо и по-лесно.

Генератор с ротор с вертикална ос набира работна скорост много по-бързо от подобни устройства от този клас и започва да произвежда необходимия енергиен ресурс. Процесът е придружен от слаб звуков ефект и не безпокои нито собствениците на инсталацията, нито съседите

Вятърните мелници с ротор с вертикална ос са надеждни и издръжливи, могат лесно да издържат на значителни работни натоварвания и не струват твърде много пари. Тези качества ги правят подходящи за използване не само за промишлени, но и за битови цели.

Характеристиките на избора на вятърни генератори за частен дом и преглед на най-добрите оферти са представени в тази статия.

Създаване на собствена вятърна мелница

Не е много трудно да създадете вятърен генератор с вертикална ос на въртене у дома със собствените си ръце. Достатъчно е да закупите необходимите компоненти, да ги сглобите в правилния ред и да инсталирате модула на избраното място. Веднага щом има минимален вятър, продуктът ще работи и ще започне да осигурява на собствениците необходимата енергия.

Стъпка 1: Доставка на компоненти и материали

За да направите вертикален вятърен генератор със собствените си ръце, ще ви трябват следните компоненти:

• ротор – подвижна част на модула:
• остриета – части, улавящи вятърния поток;
• аксиална мачта – за закрепване на ротора и лопатките (може да бъде под формата на дълъг прът, пирамида или статив);
• статор – проектиран да побира намотка от издръжлива медна тел;
• батерия – обемен капацитет за акумулиране на получения ресурс;
• инвертор – устройство за преобразуване на постоянен ток в променлив;
• контролер – устройство, което спира генератора в момента, в който агрегатът развива реална мощност, надвишаваща основните показатели.

Лека, висококачествена листова пластмаса с добра еластичност е подходяща за производството на остриета. Други видове материали са твърде податливи на различни повреди и деформации и просто не могат да се справят с такова високо динамично натоварване.

Когато правите устройството сами, трябва да запомните, че вертикалните вятърни мелници, направени сами, са сериозно по-ниски по мощност от фабрично произведените модели. Ето защо, за да не бъдете разочаровани от създадения дизайн в бъдеще, по-добре е незабавно да го направите според параметри, които са 2 пъти по-високи от необходимите

Малките остриета могат да бъдат направени от PVC със средна плътност, но големите, широки части ще изискват най-издръжливия материал, който може да издържи на силни ветрове, духащи със скорост от 15 m/s или повече за дълго време.

Стъпка 2: Предварителна подготовка на елементите

За създаване на остриета За вертикален вятърен генератор се изрязват 4 еднакви части от PVC тръба с висока якост. Два полукръгли фрагмента се изрязват от калай и се закрепват към всяка страна на тръбата. Радиусът на въртене на частите на острието в този случай ще бъде 690 mm, а височината на всяко острие ще бъде около 700 mm.

За да сглобите роторната система, вземете неодимови магнити (6 бр.), феритни дискове с диаметър 230 mm (2 бр.) и лепило. На първия диск се поставят магнити, които се редуват в поляритета и поддържат ъгъл от 60 градуса между тях с диаметър на разположение 165 mm. По същата схема се прави втори диск, след което магнитите се запълват с лепило.

За статора се подготвят 9 намотки и на всяка от тях се навиват 60 навивки меден проводник с диаметър 1 mm.

Последващото запояване се извършва в следния ред:

• началото на 1 намотка с края на 4;
• начало 4 с край 7 барабана.

Втората фаза се сглобява по същия принцип, но работата започва с 2 намотки, а третата - с 3 намотки. Специална форма е изработена от лист шперплат, дъното е облицовано с парче фибростъкло и отгоре са поставени фази, запоени от намотки.

Напълнете конструкцията с лепило и я оставете за 1-2 дни, така че всички части да стегнат и да заемат правилните места. След това започват да свързват отделните части в единна работеща система.

Стъпка 3: Сглобяване на всички части на генератора

За да свържете всички елементи на генератора, в горния ротор са направени 4 отвора за щифтове. Долният ротор се поставя върху конзолата с магнитите нагоре. След това се поставя статорът, като предварително са направени дупки в него за закрепване към скобата.

Щифтовете се притискат в алуминиевата плоча и след това се покриват с втория ротор, поставяйки го с магнитите, обърнати надолу.

Процесът на сглобяване на части се извършва внимателно и без бързане. Роторите трябва да бъдат подравнени един спрямо друг, така че по-късно да не се образува луфт в конструкцията (+)

Шпилките се завъртат последователно с помощта на гаечен ключ, така че горният ротор да пада върху долния равномерно и без трептене. Когато заеме мястото си, шпилките се развиват и алуминиевите пластини се отстраняват. В края цялата конструкция се фиксира с гайки и се затяга здраво, но не много, за да не се скъса резбата.

Стъпка 4: Окончателна инсталация на оборудването

За мачтата вземете здрава метална тръба с дължина 4-5 метра и завийте генератор, който вече сте сглобили със собствените си ръце, върху нея.След това рамката с пластмасови лопатки се закрепва към генератора и конструкцията на мачтата се монтира на предварително подготвена площадка с триточкова подсилена основа.

Освен това позицията на системата се фиксира с помощта на носилка.

При инсталиране на вятърна турбина мачтата трябва да се вземе възможно най-дълго. Той трябва да носи ротора по-високо от най-високата сграда на обекта. Само тогава дизайнът ще може да работи ефективно и да произвежда необходимото количество ресурс

Електрическата мрежа е свързана към вятърната мелница в определена последователност. Контролерът взема ресурса от генератора и преобразува променлив ток в постоянен ток, който е необходим за зареждане на батерията. Мога сглобете контролера сами по опростена схема.

Батерията съхранява освободената енергия, а инверторът преобразува постоянния ток в променлив, който захранва по-голямата част от домакинските уреди и домашните сервизни системи.

На нашия уебсайт има селекция от статии за домашни вятърни генератори от различни видове.

Съветваме ви да прочетете:

1. Направи си сам вятърен генератор от пералня: инструкции за сглобяване на вятърна мелница
2. Направи си сам вятърен генератор от автомобилен генератор: технология за сглобяване на вятърна турбина и анализ на грешки
3. Как да направите вятърен генератор със собствените си ръце: устройство, принцип на работа + най-добрите домашни продукти

Друг интересен вариант за изграждане на вертикална вятърна мелница може да бъде сглобен от отпадъчни материали, като се харчат не повече от 250 рубли за закупуване на допълнителни компоненти. За домашните майстори ще са необходими колело за велосипед, още 12 спици за велосипед, ос от задното колело за велосипед с три гайки, стоманена лента, 11 алуминиеви пластини.

Ще ви трябват и 150 нита, 18 болта M4 с гайки, 3 болта M6 с гайки, 27 по-големи шайби и 24 малки.

Следващата галерия ще демонстрира накратко стъпките на сглобяване:

Следващата видео инструкция ще представи подробно всички стъпки:

Избор на място за вятърен генератор

Изборът на правилното място за инсталиране на вятърен генератор е важна стъпка. Най-добре е да поставите устройството на най-високата отворена точка и внимателно да се уверите, че не е под нивото на съседните жилищни и стопански постройки. В противен случай сградите ще се превърнат в пречка за въздушния поток и ефективността на уреда ще намалее значително.

Ако обектът гледа към река или езеро, вятърната мелница се поставя на брега, където ветровете духат особено често. Височините на имота или големи празни пространства, където няма изкуствени или естествени бариери пред въздушния поток, са идеални за разполагане на генератора.

Когато жилищни имоти (къща, вила, апартамент и т.н.) се намират в рамките на града или се намират извън града, но в гъсто застроени райони, на покрива е инсталиран вятърен енергиен комплекс.

За да поставите генератор на покрива на жилищна сграда, се взема писменото съгласие на съседите и се получава официално разрешение от съответните органи.

Когато инсталирате вертикален генератор на покрива на жилищна сграда, трябва да запомните, че устройството работи доста шумно и може да причини неудобство както на собствениците, така и на другите жители.Следователно устройството трябва да бъде поставено по-близо до центъра на покрива, така че собствениците на апартаменти на горните етажи да не страдат от силното бръмчене, излъчвано от вятърната мелница по време на работа

В частна къща с голям градински парцел изборът на подходящо място е много по-лесен. Основното нещо е да се вземе предвид, че конструкцията е разположена на разстояние 15-25 метра от жилищните помещения. Тогава звуковите ефекти от въртящите се перки няма да притесняват никого.

Поддръжка на вертикално устройство

За да може един вертикален вятърен генератор да работи ефективно, точно и възможно най-ефективно, всички движещи се части на конструкцията трябва да бъдат смазани. Тази процедура се извършва най-малко 2 пъти през цялата календарна година.

В същото време, по време на поддръжката, гайките, които са се разхлабили в резултат на работа, се затягат, електрическите връзки се укрепват, механичните компоненти се проверяват за корозия, разхлабените опънати кабели се затягат и остриетата се проверяват внимателно за скъсване или повреда.

През зимата вертикалните инсталации изискват специални грижи. По време на периоди на замръзване лопатките се покриват с ледена кора и тя трябва да се почиства своевременно, така че скоростта на въртящия момент да се поддържа на правилното ниво.

Частите се боядисват според нуждите и веднъж годишно се извършва цялостен преглед на цялата конструкция за установяване на грешки. Такава грижа гарантира правилната работа на вятърната турбина и удължава нейния експлоатационен живот.

Оценка на осъществимостта на инсталацията

Преди да започнат да произвеждат вертикален вятърен генератор, те проучват метеорологичната ситуация в своя регион и се опитват да определят дали устройството може да осигури необходимото количество ресурс.

Експертите препоръчват оценка на следните параметри:

• брой ветровити дни — вземете средната стойност за годината, когато поривът надвишава 3 m/s;
• обем електроенергия, консумирани на ден от едно домакинство;
• подходящо място на собствена площадка за вятърна техника.

Първият индикатор се научава от данни, получени в най-близката метеорологична станция или намерени в интернет на съответните портали. Освен това те проверяват в печатни географски публикации и създават пълна картина на ветровата ситуация в техния регион.

Статистиката се взема не за една година, а за 15-20 години, само тогава средните цифри ще бъдат възможно най-точни и ще покажат дали генераторът ще може да задоволи напълно нуждите на домакинството от електроенергия или мощността му ще бъде само достатъчно за захранване на индивидуалните домакински нужди.

Ако собственикът има голям парцел, разположен на склон, близо до речен бряг или на открито, няма да има проблеми с монтажа.

Когато къщата се намира в дълбините на населено място, а дворът има компактни размери и е в непосредствена близост до съседни сгради, няма да е лесно да инсталирате вертикален модел на вятърна мелница със собствените си ръце. Конструкцията ще трябва да се повдигне на 3-5 м над земята и да се укрепи допълнително, за да не падне при силен порив.

Цялата тази информация трябва да бъде взета предвид на етапа на планиране, за да стане ясно дали вятърният генератор може да поеме пълното енергоснабдяване или ролята му ще остане като спомагателен източник на енергия. Препоръчително е да се извърши изчисляване на вятърна турбина.

Изводи и полезно видео по темата

Видео № 1 ще покаже как да направите вертикален вятърен генератор с роторна система Daria със собствените си ръце у дома. Видеото ясно представя характеристиките и интересните нюанси на процеса на сглобяване. Има дефиниция на максималната мощност на произведената единица:

Видео No 2 ще покаже как работи вертикален вятърен генератор и колко енергия произвежда. Предоставя подробен преглед на модула и описание на работата, необходима за правилното измерване на действителната мощност и други параметри:

Видео № 3 представя тестване на домашен вертикален вятърен генератор. На какво е способно устройство, направено със собствените си ръце от скрап материали:

Такъв модерен и практичен източник на алтернативна енергия като вертикални вятърни мелници е лесен за сглобяване със собствените си ръце. С подходящия опит в домакинството е възможно да се произведе всяка част и след това да се свържат всички компоненти в една цялостна структура.

Ако не искате да усложнявате задачата, е напълно подходящо да закупите готови компоненти и у дома, без да бързате и да се суетете, инсталирайте надеждна вятърна турбина, способна да осигури непрекъснато снабдяване с електричество на жилищното пространство.

Когато не сте 100% уверени в способностите си, по-добре е да поверите работата на професионалисти. Те ще направят всичко много бързо и в пълно съответствие с основните оперативни изисквания.

Имате ли опит в изграждането и експлоатацията на вятърен генератор? Моля, споделете информация с нашите читатели и предложете вашия метод за сглобяване на устройството. Можете да оставите коментари и да добавите снимки на домашни продукти във формата по-долу.