Jak zbudować łopaty do generatora wiatrowego własnymi rękami: przykłady samodzielnie wykonanych łopat turbin wiatrowych

Wykorzystanie alternatywnych źródeł energii jest jednym z głównych trendów naszych czasów.Czystą i niedrogą energię wiatrową można przekształcić w energię elektryczną nawet w domu, budując turbinę wiatrową i podłączając ją do generatora.

Możesz zbudować łopaty do generatora wiatrowego własnymi rękami ze zwykłych materiałów, bez użycia specjalnego sprzętu. Podpowiemy Ci, który kształt łopaty jest bardziej wydajny i pomożemy wybrać odpowiedni rysunek dla elektrowni wiatrowej.

Jak działa prosty generator wiatrowy?

Generator wiatrowy to urządzenie, które pozwala na konwersję energii wiatru na energię elektryczną.

Zasada jego działania polega na tym, że wiatr obraca łopatki, wprawia w ruch wał, przez który obrót jest dostarczany do generatora poprzez skrzynię biegów, co zwiększa prędkość.

Pracę elektrowni wiatrowej ocenia się według KIJÓW – współczynnika wykorzystania energii wiatru. Kiedy koło wiatrowe obraca się szybko, oddziałuje z większą ilością wiatru, co oznacza, że ​​pobiera z niego więcej energii.

Istnieją dwa główne typy generatorów wiatrowych:

• pionowy;
• poziomy.

Modele zorientowane pionowo budowane są w taki sposób, że oś śmigła jest prostopadła do podłoża. Zatem każdy ruch mas powietrza, niezależnie od kierunku, wprawia konstrukcję w ruch.

Ta wszechstronność jest zaletą tego typu turbin wiatrowych, jednak ustępują one modelom poziomym pod względem produktywności i efektywności operacyjnej.

Poziomy generator wiatrowy przypomina wiatrowskaz. Aby łopatki się obracały, konstrukcję należy obrócić w pożądanym kierunku, w zależności od kierunku ruchu powietrza.

Aby monitorować i rejestrować zmiany kierunku wiatru, instaluje się specjalne urządzenia. Wydajność przy takim układzie śrub jest znacznie wyższa niż przy orientacji pionowej. Do użytku domowego bardziej racjonalne jest stosowanie tego typu generatorów wiatrowych.

Jaki kształt ostrza jest optymalny?

Jednym z głównych elementów generatora wiatrowego jest zestaw łopat.

Z tymi częściami wiąże się wiele czynników, które wpływają na wydajność wiatraka:

• waga;
• rozmiar;
• formularz;
• materiał;
• ilość.

Jeśli zdecydujesz się zaprojektować łopaty do domowego wiatraka, musisz wziąć pod uwagę wszystkie te parametry. Niektórzy uważają, że im więcej skrzydełek znajduje się na śmigle generatora, tym więcej energii wiatrowej można wyprodukować. Innymi słowy, im więcej, tym weselej.

Jednak tak nie jest. Każda pojedyncza część porusza się wbrew oporowi powietrza. Zatem duża liczba łopatek na śmigle wymaga większej siły wiatru, aby wykonać jeden obrót.

Dodatkowo zbyt duża szerokość skrzydeł może powodować powstawanie tzw. „czapki powietrznej” przed śmigłem, gdy strumień powietrza nie przepływa przez wiatrak, ale go omija.

Forma ma ogromne znaczenie. Od tego zależy prędkość śmigła. Słaby przepływ powoduje powstawanie wirów, które spowalniają koło wiatrowe

Najbardziej wydajny jest generator wiatrowy jednołopatowy. Ale budowanie i równoważenie go własnymi rękami jest bardzo trudne. Konstrukcja okazuje się zawodna, choć z dużą wydajnością. Z doświadczeń wielu użytkowników i producentów turbin wiatrowych wynika, że ​​najbardziej optymalnym modelem jest model trójłopatowy.

Waga ostrza uzależniona jest od jego wielkości oraz materiału, z jakiego będzie wykonane. Rozmiar należy wybrać ostrożnie, kierując się wzorami obliczeniowymi. Lepiej jest obrabiać krawędzie, aby po jednej stronie było zaokrąglenie, a po przeciwnej stronie ostra krawędź.

Odpowiednio dobrany kształt łopatek generatora wiatrowego jest podstawą jego dobrej pracy.

Do produkcji domowej nadają się następujące opcje:

• typ żeglarski;
• typ skrzydła.

Łopaty typu żagla to proste szerokie paski, jak te na wiatraku.Ten model jest najbardziej oczywisty i najłatwiejszy do wykonania. Jednak jego wydajność jest na tyle niska, że ​​ta forma praktycznie nie jest stosowana w nowoczesnych generatorach wiatrowych. Wydajność w tym przypadku wynosi około 10-12%.

Dużo efektywniejszą formą są ostrza o profilu skrzydełkowym. Obejmuje zasady aerodynamiki, które unoszą ogromne samoloty w powietrze. Śruba o takim kształcie łatwiej jest wprawić w ruch i szybciej się obraca. Przepływ powietrza znacznie zmniejsza opór, jaki wiatrak napotyka na swojej drodze.

Prawidłowy profil powinien przypominać skrzydło samolotu. Z jednej strony ostrze ma zgrubienie, z drugiej łagodne nachylenie. Masy powietrza opływają część tej bryły bardzo płynnie

Wydajność tego modelu sięga 30-35%. Dobra wiadomość jest taka, że ​​możesz samodzielnie zbudować skrzydlate ostrze, używając minimum narzędzi. Wszystkie podstawowe obliczenia i rysunki można łatwo dostosować do swojego wiatraka i korzystać z darmowej i czystej energii wiatrowej bez ograniczeń.

Z czego robi się ostrza w domu?

Materiały nadające się do budowy generatora wiatrowego to przede wszystkim tworzywa sztuczne, metale lekkie, drewno oraz nowoczesne rozwiązanie – włókno szklane. Główne pytanie brzmi: ile pracy i czasu chcesz poświęcić na budowę wiatraka.

Rury kanalizacyjne PCV

Najpopularniejszym i najbardziej rozpowszechnionym materiałem do produkcji plastikowych łopatek do generatorów wiatrowych jest zwykła rura kanalizacyjna z PCV. W przypadku większości domowych generatorów o średnicy ślimaka do 2 m wystarczająca jest rura o średnicy 160 mm.

Zalety tej metody obejmują:

• niska cena;
• dostępność w dowolnym regionie;
• Łatwość obsługi;
• duża liczba schematów i rysunków w Internecie, duże doświadczenie w użytkowaniu.

Rury są różne. Wiedzą o tym nie tylko ci, którzy budują domowe elektrownie wiatrowe, ale każdy, kto zetknął się z instalacją kanalizacyjną lub wodociągową. Różnią się grubością, składem i producentem. Rura jest niedroga, więc nie ma potrzeby jeszcze bardziej obniżać kosztów wiatraka, oszczędzając na rurach PCV.

Zła jakość materiału rur z tworzyw sztucznych może prowadzić do tego, że ostrza pękną podczas pierwszego testu, a cała praca zostanie wykonana na próżno

Najpierw musisz zdecydować o wzorze. Istnieje wiele opcji, każda forma ma swoje wady i zalety. Być może warto najpierw poeksperymentować, zanim wytnie się ostateczną wersję.

Ponieważ cena rur jest niska, a można je znaleźć w każdym sklepie z narzędziami, materiał ten idealnie nadaje się na pierwsze kroki w modelowaniu ostrzy. Jeśli coś pójdzie nie tak, zawsze możesz kupić inną fajkę i spróbować ponownie, a Twój portfel nie ucierpi zbytnio na takich eksperymentach.

Doświadczeni użytkownicy energetyki wiatrowej zauważyli, że do budowy łopat turbin wiatrowych lepiej jest używać rur pomarańczowych niż szarych. Lepiej trzymają swój kształt, nie uginają się po uformowaniu skrzydła i wytrzymują dłużej

Amatorscy projektanci wolą PCV, ponieważ podczas testowania złamane ostrze można wymienić na nowe, wykonane w 15 minut na miejscu, jeśli dostępny jest odpowiedni wzór. Prosto i szybko, a co najważniejsze – niedrogo.

Instrukcje fotograficzne dotyczące wykonywania łopatek wiatraka z rur polimerowych pomogą wizualnie opanować etapy i kolejność procesu:

Wszystkie etapy przygotowawcze zostały zakończone, teraz należy przymocować ostrza do części obracającej się z wiatrem:

Aluminium - cienkie, lekkie i drogie

Aluminium to lekki i trwały metal. Tradycyjnie wykorzystuje się go do produkcji łopat do turbin wiatrowych. Ze względu na niewielką wagę, jeśli nadasz płycie pożądany kształt, właściwości aerodynamiczne śmigła będą doskonałe.

Główne obciążenia, jakim podlega wiatrak podczas obrotu, mają na celu zginanie i łamanie łopaty. Jeśli plastik szybko pęknie i ulegnie zniszczeniu podczas takich prac, na aluminiową śrubę możesz liczyć znacznie dłużej.

Jeśli jednak porównasz rury aluminiowe i PCV, płyty metalowe będą nadal cięższe. Przy dużych prędkościach obrotowych istnieje duże ryzyko uszkodzenia nie samego ostrza, ale śruby w miejscu mocowania

Kolejną wadą części aluminiowych jest złożoność produkcji. Jeśli rura PCV ma zagięcie, które zostanie użyte do nadania ostrzu właściwości aerodynamicznych, wówczas aluminium z reguły przyjmuje się w postaci arkusza.

Po wycięciu części zgodnie ze wzorem, co samo w sobie jest znacznie trudniejsze niż praca z tworzywem sztucznym, powstały przedmiot nadal będzie musiał zostać zwinięty i odpowiednio wygięty. Nie będzie łatwo zrobić tego w domu i bez narzędzi.

Zamiast drogiego aluminium można wykorzystać resztki blachy dachowej lub kawałki blachy falistej pozostałe po montażu:

Włókno szklane lub włókno szklane - dla profesjonalistów

Jeśli zdecydujesz się świadomie podejść do kwestii stworzenia ostrza i chcesz włożyć w to wiele wysiłku i nerwów, włókno szklane zrobi to samo.Jeżeli nie miałeś wcześniej do czynienia z generatorami wiatrowymi, rozpoczęcie znajomości od modelowania wiatraka z włókna szklanego nie jest najlepszym pomysłem. Jednak proces ten wymaga doświadczenia i umiejętności praktycznych.

Ostrze wykonane z kilku warstw włókna szklanego sklejonego klejem epoksydowym będzie mocne, lekkie i niezawodne. Przy dużej powierzchni część okazuje się pusta w środku i praktycznie nieważka

Do produkcji wykorzystuje się włókno szklane - cienki i trwały materiał produkowany w rolkach. Oprócz włókna szklanego do mocowania warstw przydatny jest klej epoksydowy.

Pracę rozpoczynamy od stworzenia matrycy. To jest półfabrykat, który reprezentuje formę dla przyszłej części.

Matrycę można wykonać z drewna: drewna, desek lub bali. Wolumetryczna sylwetka połowy ostrza wycięta jest bezpośrednio z masywu. Inną opcją jest plastikowa forma.

Samodzielne wykonanie blanku jest bardzo trudne, trzeba mieć przed oczami gotowy model ostrza wykonany z drewna lub innego materiału, a dopiero potem z tego modelu wycina się matrycę dla części. Potrzebne są co najmniej 2 takie matryce, ale po wykonaniu udanego kształtu można go używać wielokrotnie i w ten sposób można zbudować więcej niż jeden wiatrak.

Spód formy jest dokładnie nasmarowany woskiem. Odbywa się to tak, aby gotowe ostrze można było później łatwo usunąć. Połóż warstwę włókna szklanego i pokryj ją klejem epoksydowym. Proces powtarza się kilka razy, aż obrabiany przedmiot osiągnie pożądaną grubość.

Następnie klej powinien wyschnąć. Niektórzy zalecają umieszczenie formy w worku próżniowym i wypompowanie powietrza. Dzięki temu klej lepiej wnika we wszystkie warstwy włókna szklanego, nie pozostawiając niezaimpregnowanych obszarów.

Po wyschnięciu kleju epoksydowego połowę części ostrożnie usuwa się z matrycy. To samo robią z drugą połową.Części są sklejane ze sobą, tworząc pustą, trójwymiarową część. Lekkie, trwałe i o aerodynamicznym kształcie ostrze z włókna szklanego jest szczytem doskonałości dla hobbystów domowych farm wiatrowych.

Jego główną wadą jest trudność w realizacji pomysłu i duża ilość defektów na początku, aż do uzyskania idealnej matrycy i udoskonalenia algorytmu tworzenia.

Tani i wesoły: drewniana część do koła wiatrowego

Drewniane ostrze to staromodna metoda, łatwa w wykonaniu, ale nieskuteczna przy dzisiejszym poziomie zużycia energii elektrycznej. Część może być wykonana z litej deski z jasnego drewna, np. sosny. Ważne jest, aby wybrać dobrze wysuszony kawałek drewna.

Jeżeli drewno jest wilgotne, w trakcie suszenia wkręt może „prowadzić” i ulegać deformacji. A waga mokrego drewna jest znacznie wyższa niż suchego

Musisz wybrać odpowiedni kształt, ale weź pod uwagę fakt, że drewniane ostrze nie będzie cienką płytą, jak aluminium czy plastik, ale strukturą trójwymiarową. Dlatego nie wystarczy nadać przedmiotowi kształt, trzeba zrozumieć zasady aerodynamiki i wyobrazić sobie zarys ostrza we wszystkich trzech wymiarach.

Będziesz musiał użyć samolotu, aby nadać drewnu ostateczny wygląd, najlepiej elektryczny. Aby zapewnić trwałość, drewno jest zabezpieczone antyseptycznym lakierem ochronnym lub farbą

Główną wadą tej konstrukcji jest duży ciężar śruby. Aby poruszyć tego kolosa, wiatr musi być wystarczająco silny, co w zasadzie jest trudne do osiągnięcia. Drewno jest jednak materiałem niedrogim. Deski odpowiednie do stworzenia śmigła turbiny wiatrowej można znaleźć na swoim podwórku, nie wydając ani grosza. I to jest główna zaleta drewna w tym przypadku.

Wydajność drewnianego ostrza dąży do zera.Z reguły czas i wysiłek włożony w stworzenie takiego wiatraka nie jest wart uzyskanego wyniku wyrażonego w watach. Jednak jako model treningowy lub element testowy drewniana część ma swoje miejsce. A wiatrowskaz z drewnianymi ostrzami wygląda imponująco na miejscu.

Poniższy wybór zdjęć przybliży Państwu etapy budowy wiatraka z łopatami wyciętymi ze sklejki:

Część robocza jest gotowa i sprawdzona pod kątem funkcjonalności, co oznacza, że ​​pozostaje ją tylko pomalować i przykręcić do masztu:

Rysunki i przykłady ostrzy

Bardzo trudno jest dokonać prawidłowego obliczenia śmigła generatora wiatrowego, nie znając podstawowych parametrów, które pojawiają się we wzorze, a także nie mając pojęcia, jak te parametry wpływają na pracę turbiny wiatrowej.

Lepiej nie tracić czasu, jeśli nie chcesz zagłębiać się w podstawy aerodynamiki. Gotowe rysunki i schematy z określonymi wskaźnikami pomogą Ci wybrać odpowiednią łopatę dla elektrowni wiatrowej.

Rysunek łopaty śmigła dwułopatowego. Wykonany z rury kanalizacyjnej o średnicy 110. Średnica śmigła wiatraka w tych obliczeniach wynosi 1 m

Tak mały generator wiatrowy nie będzie w stanie zapewnić Ci dużej mocy.Najprawdopodobniej nie będziesz w stanie wycisnąć z tego projektu więcej niż 50 W. Natomiast dwułopatowe śmigło wykonane z lekkiej i cienkiej rurki PCV zapewni dużą prędkość obrotową i zapewni pracę wiatraka nawet przy słabym wietrze.

Rysunek łopaty trójłopatowego śmigła generatora wiatrowego wykonanego z rury o średnicy 160 mm. Szacowana prędkość w tym wariancie to 5 przy wietrze 5 m/s

Śmigło trójłopatowe o tym kształcie można zastosować w jednostkach o większej mocy, około 150 W przy 12 V. Średnica całego śmigła w tym modelu sięga 1,5 m. Koło wiatrowe szybko się obraca i łatwo daje się uruchomić. Wiatrak trójskrzydłowy najczęściej spotykany jest w elektrowniach przydomowych.

Rysunek domowego ostrza do 5-łopatowego śmigła generatora wiatrowego. Wykonany z rury PCV o średnicy 160 mm. Szacowana prędkość – 4

Takie pięciołopatowe śmigło będzie w stanie wykonać aż 225 obrotów na minutę przy szacunkowej prędkości wiatru 5 m/s. Aby zbudować łopatę zgodnie z zaproponowanymi rysunkami, należy przenieść współrzędne każdego punktu z kolumn „Współrzędne układu przód/tył” na powierzchnię plastikowej rury kanalizacyjnej.

Korzystając z poniższej tabeli, możesz obliczyć średnicę wiatraka posiadającego 2-16 łopat. W takim przypadku możesz wybrać rozmiar, biorąc pod uwagę pożądaną moc wyjściową.

Z tabeli wynika, że ​​im więcej skrzydeł ma generator wiatrowy, tym krótsza musi być ich długość, aby wytworzyć prąd o tej samej mocy

Jak pokazuje praktyka, utrzymanie generatora wiatrowego o średnicy większej niż 2 metry jest dość trudne. Jeśli potrzebujesz większego wiatraka zgodnie z tabelą, rozważ zwiększenie liczby łopat.

Z zasadami i zasadami obliczenia generatora wiatrowego Przeczytaj artykuł, który krok po kroku opisuje proces wykonywania obliczeń.

Równoważenie turbiny wiatrowej

Wyważanie łopat generatora wiatrowego sprawi, że będzie on działał tak efektywnie, jak to tylko możliwe. Aby przeprowadzić równoważenie, musisz znaleźć pomieszczenie, w którym nie ma wiatru ani przeciągu. Oczywiście dla koła wiatrowego o średnicy większej niż 2 m ciężko będzie znaleźć takie pomieszczenie.

Ostrza są montowane w gotową konstrukcję i instalowane w pozycji roboczej. Oś musi być ustawiona ściśle poziomo, poziomo. Płaszczyzna, w której obraca się śmigło, musi być ustawiona ściśle pionowo, prostopadle do osi i poziomu gruntu.

Nieruchome śmigło należy obrócić o 360/x stopni, gdzie x = liczba łopatek. Idealnie, zrównoważony wiatrak nie będzie odchylał się o 1 stopień, ale pozostanie nieruchomy. Jeśli ostrze obróciło się pod własnym ciężarem, należy je nieco wyregulować, zmniejszyć ciężar z jednej strony i wyeliminować odchylenie od osi.

Proces powtarza się, aż śruba będzie całkowicie nieruchoma w dowolnym położeniu. Ważne, żeby podczas balansowania nie było wiatru. Może to zniekształcić wyniki testu.

Ważne jest również sprawdzenie, czy wszystkie części obracają się ściśle w tej samej płaszczyźnie. Aby to sprawdzić, płytki kontrolne są instalowane w odległości 2 mm po obu stronach jednego z ostrzy. Podczas ruchu żadna część śruby nie powinna dotykać płytki.

Aby obsługiwać generator wiatrowy z wyprodukowanymi łopatami, należy zmontować system, który akumuluje otrzymaną energię, magazynuje ją i przesyła do odbiorcy. Jednym z elementów systemu jest sterownik. O tym, jak to zrobić sterownik turbiny wiatrowej, dowiesz się, czytając nasz polecany artykuł.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Całkiem możliwe jest zbudowanie wiatraka własnymi rękami ze złomu. Jeśli zaczniesz od prostszych modeli, Twoja pierwsza próba prawdopodobnie zakończy się sukcesem. Mając doświadczenie, podejmuj się bardziej skomplikowanych pomysłów, aby uzyskać najbardziej wydajny i mocny generator wiatrowy.

Wideo nr 1. Jak zrobić wiatrak z rur PCV:

Wideo nr 2. Generator wiatrowy DIY:

Wideo nr 3. Turbina wiatrowa wykonana ze stali ocynkowanej:

Jeśli chcesz wykorzystać czystą i bezpieczną energię wiatru na potrzeby gospodarstwa domowego i nie planujesz wydawać dużych pieniędzy na drogi sprzęt, odpowiednim pomysłem będą domowe ostrza ze zwykłych materiałów. Nie bój się eksperymentować, a będziesz mógł jeszcze bardziej udoskonalić istniejące modele śmigieł wiatraków.

Czy chciałbyś nam opowiedzieć, jak własnoręcznie wykonałeś łopaty do wiatraka dostarczającego prąd do Twojej daczy? Czy chcesz podzielić się przydatnymi informacjami z osobami odwiedzającymi witrynę lub zadać pytanie? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej.