Изготовление лопастей для ветрогенератора из пвх труб, алюминия, стекловолокна. Расчет лопастей ветрогенератора Лопасти для ветрогенератора левая и правая

Лопасти ветрогенератора являются наиболее важной частью ветроэлектрического агрегата. От формы лопастей зависят мощность и обороты ветродвигателя. Мы не будем останавливаться в этой брошюре на расчете новых лопастей ввиду сложности этой задачи, а воспользуемся готовыми крыльями, имеющими определенную форму и отличающимися высоким коэффициентом использования энергии ветра и большой быстроходностью. Нам необходимо лишь решить вопрос, как определить размеры новых лопастей на желаемую мощность, исходя из размеров известных крыльев при сохранении первоначальной их характеристики.
Примем для маломощных ветроэлектрических агрегатов быстроходный двухлопастный ветряк со следующей известной из практики характеристикой:

Число лопастей..............2
Коэффициент использования энергии ветра. 0,35
Быстроходность ветроколеса........7,0

Под быстроходностью ветрогенератора надо понимать отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветра

Принимая одну и ту же быстроходность, равную 7, для ветроколес разных диаметров, мы будем получать разные обороты ветроколес при одной и той же скорости ветра. Наибольшие обороты будет развивать ветроколесо с наименьшим диаметром. Вообще обороты ветроколес с равными бы-строходностями будут относиться друр к другу обратно пропорционально их диаметрам, т. е.

Это значит ветроколесо с диаметром D1 будет делать оборотов в минуту во столько раз больше, во сколько диаметр этого ветроколеса D1 меньше диаметра D2 другого ветроколеса. Например, если ветроколесо с диаметром 1,5 м делает 714 об/мин, то ветроколесо с диаметром 3 м будет делать 357 об/мин, т. е. в два раза меньше, хотя быстроходности их одинаковы.
Для удобства подсчета размеров лопастей ветрогенератора разных диаметров, но с одинаковой быстроходностью в табл. 4 даны размеры двухлопастного ветряка с диаметром, равным 1 м. Вверху таблицы дан рисунок лопасти с буквенными обозначениями ее размеров, а под рисунком в таблице даются цифровые значения этих размеров.

Слева в 4 графах приведены размеры лопасти к левому рисунку; справа в 10 графах даны размеры пяти профилей этой лопасти. Как проставлять размеры профиля, показано на рисунке таблицы справа.
Чтобы соблюсти принятую характеристику ветрогенератора с изменением его диаметра, необходимо все размеры данных лопастей изменить в том же отношении, в каком мы изменяем диаметр лопастей ветрогенератора. При этом у нас будет соблюдено геометрическое подобие, без чего нельзя было бы воспользоваться этим способом пересчета.
Так как ветроколесо с размерами, приведенными в табл. 4, имеет в диаметре 1 м, то отношение диаметра другого ветроколеса к единице будет равно D т. е.

Следовательно, чтобы получить размеры лопасти ветроколеса с другим диаметром, необходимо каждый размер, приведенный в табл. 4, умножить на величину этого диаметра. Неизменными должны оставаться лишь углы заклинення каждого сечения лопасти и число их. Наїпример, для ветроколеса диаметром 1,2 м необходимо каждый размер табл. 4 умножить на 1,2, при этом получим:

Расстояние первого сечения лопасти от центра ветроко-леса

Расстояние второго сечения лопасти от центра ветроко-леса

Ширина лопасти в первом сечении

Ширина лопасти во втором сечении

Расстояние первой ординаты Y1 от носка профиля:

Расстояние второй ординаты Y2 от носка профиля

Высота носка профиля первого сечения лопасти

Первая ордината верхней дужки профиля

Вторая ордината верхней дужки профиля

Первая ордината нижней дужки профиля

Дальнейший результат подсчета приведен в табл. 5.

Чтобы получить законченную форму лопасти, необходимо по размерам, подсчитанным в табл. 5, построить на листе бумаги точки для пяти профилей лопасти и обвести по точкам контуры с помощью лекала, как показано на фиг. 13. Профили каждою сечения вычерчивают в натуральную величину с тем, чтобы по ним можно было при изготовлении лопасти вырезать шаблоны.

Фиг. 13. Профили сечений винтовой лопасти ветроколеса диаметром 1,2 м.

Для генератора мощностью в 1 кет необходимо ветроколесо диаметром 3,5 м. Чтобы получить размеры лопасти этого ветроколеса, необходимо приведенные в табл. 4 размеры ветроколеса диаметром 1 м умножить на 3,5 и составить таблицу, а затем вычертить профили лопасти, которые потребуются при изготовлении.
Мощности и обороты двухлопастных ветроколес с данной выше характеристикой приведены в табл. 6.

Этой таблицей необходимо пользоваться при выборе диаметра ветроколеса данной мощности и определения передаточного отношения редуктора, если обороты генератора окажутся больше оборотов ветроколеса, развиваемых им при скорости ветра 8 м/сек.
Например, при использовании для ветроэлектрического агрегата генератора автомобильного типа ГБФ мощностью в 60 вт при 900 об/мин подходит ветроколесо, имеющее D=1,2м, мощностью 0,169 л. с. при 895 об/мин (см. первые две строчки табл. 6).

Пересчитываем 0,169 л. с. на киловатты, умножив эту величину на 0,736:

0,169х0,736 = 0,124 квт.

Принимая к. п. д. генератора равным 0,5, получим полезную мощность равной:

N= 0,124 0,5 = 0,062 квт = 62 вт.

Так как обороты ветроколеса при скорости ветра 8 м/сек почти равны оборотам, необходимым для генератора, то в данном случае ветроколесо можно закреплять на валу генератора. Получается самый простой и удобный в эксплоата-ции ветроэлектрический агрегат.
Если бы мы задумали построить ветроэлектрический агрегат мощностью 400 вт, то необходимо было бы принять диаметр ветроколеса 3 м, которое при скорости ветра 8 м/сек развивает 1,060 л. с. или 1,060 X 0,736 = 0,78 квт. Принимая к. п. д. генератора равным 0,5, получим:

Р = 0,78 0,5 = 0,39 квт = 390 вт.

Ветроколесо при скорости ветра 8 м/сек развивает 357 об/мин, а генератор при мощности в 390 вт требует 1 000 об/мин. Следовательно, в данном случае требуется редуктор, повышающий обороты в передаче от ветроколеса к генератору. Редуктор должен повысить обороты в отношении.

1 000: 357 = 2,8.

Величину 2,8 называют передаточным отношением. С помощью этого отношения определяют число зубьев шестерен редуктора. Например, если мы примем у шестерни, насаженной на вал генератора, 16 зубьев, то у ведущей шестерни, сидящей на валу ветроколеса, должно быть

16х2,8 = 45 зубьев.

Двухлопастные ветроколеса, мощности и обороты которых приведены в табл. 6, мы рекомендуем строить для ветроэлектрических агрегатов потому, что они отличаются высокой быстроходностью и более удобны в изготовлении, чем многолопастные.
Быстроходные ветроколеса страдают очень существенным недостатком, заключающимся в том, что они плохо трогаются с места, следовательно, они могут начинать работать только при высоких скоростях ветра.
Многим начинающим ветротехникам кажется, что, чем больше число лопастей у ветроколеса, тем большую мощность оно будет развивать. Это представление ошибочно. Два ветроколеса малолопастное и многолопастное с одинаково хорошо построенными лопастями и с одинаковыми диаметрами ометаемой поверхности будут развивать одинаковую мощность. Объясняется это тем, что раз они одинаково хорошо выполнены, то и коэффициенты использования энергии ветра их будут равны, т. е. они будут одинаковое количество энергии передавать рабочей машине. Количества же поступающей энергии ветра на то и другое ветроколесо равны, так как равны их ометаемые поверхности. Что же касается оборотов, то они будут тем больше, чем меньше лопастей, если они у того и другого ветроколеса имеют одинаковую ширину; иначе говоря, число оборотов тем больше, чем меньше общая поверхность лопастей, образующих ометаемую поверхность.

Вариантов исполнения ветрогенераторов большое количество, отличаются они не только мощностью, но и своим внешним видом

Принцип работы ветрогенераторов

Принцип работы во всех модификациях ветряков одинаков. В процессе вращения лопастей образуется три вида физического воздействия: подъемная, импульсная и тормозящая силы. В результате воздействия этих сил статор приходит в движение, а ротор на неподвижной части генератора начинает создавать магнитное поле и электрический ток движется по проводам.

Вариантов исполнения ветрогенераторов большое количество, отличаются они не только мощностью, но и своим внешним видом. Структура большинства ветряков включает в себя: генератор, лопасти, инвертор, мультипликатор. Инвертор используется для преобразования полученного заряда в постоянный ток. Мультипликатор - это редуктор, который предназначен для увеличения числа оборотов вала. Устанавливают редукторы не на все ветряки, в основном только на большие и мощные ветровые установки.

Трехфазный переменный ток образуется благодаря вращению ротора. Полученная энергия направляется через контроллер к аккумуляторной батарее. Далее инвертор преобразовывает ток и делает его стабильным, именно в таком виде его можно подавать для питания бытовых приборов или освещения.

Как самостоятельно изготовить ветрогенератор вертикального типа

Изготовить ветряк можно самостоятельно в домашних условиях. Для начала нужно определиться с видом ветрогенератора. В зависимости от своей конструкции ветроустановки бывают:

• с вертикальной осью вращения: ротор Дарье, ветрогенератор Савониуса;
• с горизонтальной осью вращения: параллельной или перпендикулярной потоку ветра.

Некоторые модели ветряков совмещают в себе несколько типов установок. Рассмотрим пример создания гибридного ветряка, который совмещает в себе конструкцию ветровых генераторов типа Савониуса и Дарье.

Собираем ротор

Чтобы собрать ротор, необходимо приобрести:

• 6 неодимовых магнитов D30хH10 мм;
• 6 ферритовых кольцевых магнитов D72xd32xh15 мм;
• 2 металлических диска D230хH5 мм;
• эпоксидная смола или клей.

Вместо металлических дисков можно использовать пильные диски подходящего размера. На одном диске размещают 6 неодимовых магнитов, чередуя их полярность, угол между ними должен быть 60 градусов на диаметре 165 мм.

На втором диске по такому же принципу располагают ферритовые кольцевые магниты.

Чтобы магниты не сдвинулись во время работы ветряка, их нужно хотя бы до половины залить эпоксидным клеем.

Изготавливаем статор

Сначала необходимо намотать 9 катушек по 60 витков, для этого используют эмалированный медный провод диаметром 1 мм.

Далее катушки спаивают между собой: начало первой катушки с концом четвертой, четвертая с седьмой. Вторая фаза точно так же соединяется через две катушки, только спаивать начинают со второй катушки. Соединение третьей фазы начинается с третьей катушки.

Из фанеры изготавливается форма, в нее укладывают пергаментную бумагу, сверху которой кладут кусок стекловолокна и катушки.

Все это заливается эпоксидной смолой. Через 24 часа из формы извлекается готовый статор.

Сборка генератора

Все части генератора готовы, осталось их только собрать.

Сам генератор будет крепиться к кронштейну с хабом с помощью шпилек. Детальнее рассмотрим процесс сборки.

Этапы сборки генератора:

• в верхнем роторе проделывается 4 отверстия с резьбой под шпильки. Они необходимы для того, чтобы ротор плавно «садился» на свое посадочное место;
• в статоре проделывается 4 отверстия под крепление кронштейна;
• на кронштейн укладывается нижний ротор магнитами вверх, в нем также просверливается 4 отверстия под резьбу для шпильки;
• на нижний ротор кладут статор;
• сверху укладывают второй ротор магнитами вниз. Все это фиксируется между собой и кронштейном с хабом шпильками и гайками.

Хаб (фланец с подшипниками) нужно приобрести отдельно: нижняя часть хаба должна быть диаметром под 1,5 дюймовую трубу.

Очередность крепления всех деталей более детально представлены на схеме ниже:

1 - соединительный элемент; 2 - опора лопастей; 3 - верхняя часть ротора; 4 - магнит; 5 - втулка; 6 - статор; 7 - нижняя часть ротора; 8 - гайка; 9 - шпилька; 10 - хаб; 11 - ось; 12 - кронштейн для крепления статора

Изготавливаем лопасти

Лопасти можно изготовить из дерева, стеклоткани и других материалов. Быстрее и легче эту часть ветрогенератора смастерить из канализационной ПВХ трубы. Лучше использовать трубы оранжевого цвета, так как они обладают хорошей плотностью и не боятся попадания прямых солнечных лучей.

Для вертикального ветрогенератора понадобится 4 лопасти из ПВХ трубы и 2 ортогональные (изогнутые) лопасти из оцинкованной жести. Такая конструкция позволит вращаться ветряку даже в условиях слабого ветра со скоростью 2–3 м в секунду. Берем метровые отрезки ПВХ трубы и разрезаем их вдоль на 2 равные части. Из жести вырезаем полукруги по размерам будущей лопасти и крепим их с помощью болтов по краям трубы.

Чтобы изготовить ортогональные лопасти, вам понадобится стандартный оцинкованный лист стали толщиной 0,75 мм. Сначала ножницами по металлу вырезается два отрезка размером 1х0,4 м и четыре отрезка в виде капельки. Потом отрезки стали нужно согнуть и по краям прикрепить отрезки «капельки».

Крепят лопасти по кругу на каркас, его можно сварить из профильной квадратной трубы 20х20 и уголков 25х25. Размеры каркаса и расстояние между лопастями можно увидеть на схеме ниже:

Сборка конструкции ветрогенератора

Из водопроводных труб различного диаметра сваривается мачта, высота ее зависит от местности, где будет располагаться ветрогенератор, и условий его эксплуатации, но в любом случае он должен быть выше крыши дома.

Заранее под секционную мачту нужно подготовить трехточечный армированный фундамент. К готовой мачте на земле прикручивается генератор. Далее к генератору прикрепляется болтами каркас с лопастями. Мачта с ветряком крепится к фундаменту с помощью двух шарнирных опор и посредством лебедки поднимается в вертикальное положение. После подъема мачты третья опора с помощью болта прикручивается к основанию ветряка. Дополнительно мачту нужно зафиксировать с помощью растяжки.

Электрическая часть

Ветряк будет выдавать 3-х фазный переменный ток. С помощью мостового выпрямителя, состоящего из 6 диодов, преобразовываем его в постоянный ток.

Это дает возможность заряжать аккумулятор на 12 В. Для контроля зарядки аккумулятора и предотвращения его перезарядки используют стандартное реле зарядки автомобиля РР-380.

К аккумулятору подключают инвертор, который позволяет преобразовать полученные 12 В постоянного тока в 220 В переменного частотой 50 Гц.

Результат работы ветряка: расчет эффективности

Тестовые испытания ветрогенератора при разной скорости ветра показали следующие результаты:

• при скорости ветра 5 м/с получаем 60 об/мин - 7 В и 2,3 А = 16 Вт;
• при скорости ветра 10,6 м/с получаем около 120 об/мин - 13 В и 3,4 А = 44 Вт;
• при скорости 15,3 м/с примерно 180 об/мин - 15 В и 5,1 А = 76,5 Вт;
• при скорости ветра 18 м/с получаем 240 об/мин - 18 В и 9 А = 162 Вт.

В основном ветряк выдает 16–45 Вт, так как ветер более 15 м/с бывает редко. Однако, если поставить скоростной винт, тогда можно получить более высокие результаты. опубликовано

В последнее время все большую популярность приобретает использование в качестве альтернативного источника энергии ветрогенераторов, в том числе самодельных. Ветрогенератор состоит из турбины, флюгера и ветряного колеса. Укрепляется вся конструкция на достаточной высоте над землей – на крыше здания либо специальной мачте. Если собрать эффективный генератор в домашних условиях довольно затруднительно, то изготовить лопасти для ветряного колеса электрогенератора из подручных материалов своими руками под силу большинству домашних умельцев.

Давайте рассмотрим подробнее процесс изготовления лопастей ветрогенератора. Прежде всего, необходимо определиться с мощностью мини электростанции. От этого базового показателя будет завесить диаметр ветряного колеса и количество лопастей. Зависимость диаметра колеса от потребной мощности при заданном числе лопастей приведены в таблице ниже. Данные актуальны для средней скорости ветра 4 м/с.

Как видно из таблицы, практически осуществимым собственными силами является строительство ветрогенератора мощностью примерно до ста Ватт.

Определившись с мощностью будущей энергоустановки, необходимо выбрать материал изготовления и профиль лопастей ветрогенератора.

Самым очевидным решением представляется лопасть парусного типа, то есть плоский профиль на подобие «крыльев» ветряных мельниц. Такие лопасти чрезвычайно просты в изготовлении и могут быть без труда сделаны из любого достаточно прочного материала – жести, фанеры, пластика и т.д. Однако самое очевидное решение далеко не всегда самое оптимальное. Дело в том, что во вращении ветряного колеса с лопастями парусного типа не задействованы аэродинамические силы, вращение осуществляется только за счет давления ветрового потока. Эффективность такой конструкции крайне низкая, коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) не превышает 0,1-0,12, то есть в энергию преобразуется не более 10-12% энергии потока ветра. Скорее всего, при слабом ветре такое колесо не сможет вращать само себя, не говоря уже о выработке энергии в количестве, приемлемом для практического использования.

Гораздо более приемлемый вариант – ветряное колесо с лопастями, так называемого крыльчатого профиля. Внутренняя и внешняя стороны такой лопасти имеют разную площадь, благодаря чему создается разница давления воздуха на противоположные стороны крыла. Полученная аэродинамическая сила делает использование ветрового потока гораздо более эффективным, КИЭВ достигает 0,3-0,4.

Лопасти из ПВХ трубы

Не менее важным является выбор материала для изготовления лопастей ветрогенератора. Проще всего изготовить лопасти ветрогенератора из пластиковой трубы. ПВХ трубы, которые можно приобрести в любом строительном магазине – пожалуй, самый подходящий материал. Необходимо использовать трубы, обладающие необходимой толщиной стенки (предназначенные для канализации или напорного газопровода), иначе набегающий поток воздуха при достаточно сильном ветре может изогнуть лопасти, что приведет к разрушению их о мачту генератора.

Следует помнить, что лопасть ветрогенератора испытывает немалые нагрузки от центробежной силы, тем большие, чем длиннее лопасть. Скорость движения конечной части лопасти двухлопастного колеса бытового ветрогенератора исчисляется сотнями метров в секунду, что сопоставимо со скоростью пистолетной пули (оконечность лопасти колеса промышленного ветрогенератора может достигать сверхзвуковых скоростей).

Лопасть из ПВХ может не выдержать нагрузки на разрыв при столь высоких скоростях, а разлетающаяся со скоростью пули шрапнель осколков представляет реальную угрозу жизни и здоровью людей. Вывод очевиден – уменьшаем длину лопасти за счет увеличения количества лопастей. Кроме того, ветряное колесо с большим числом лопастей значительно проще в балансировке и создает меньше шума.

Рассмотрим изготовление лопастей для шестилопастного ветряного колеса диаметром 2 м из ПВХ трубы. Для обеспечения необходимой прочности на разрыв и изгиб толщина стенки трубы должна быть не менее 4 мм. Расчет профиля лопастей колеса ветрогенератора – сложный и трудоемкий процесс, требующий узкоспециальных знаний, поэтому для мастера-любителя рациональнее будет воспользоваться готовым шаблоном.

Шаблон нужно вырезать из бумаги, приложить к стенке трубы и обвести маркером. Повторить процедуру еще пять раз – из одной трубы должно получиться шесть лопастей. Разрезаем электролобзиком трубу по полученным линиям и получаем шесть почти готовых лопастей. Остается только зашлифовать места разрезов и округлить углы и края. Это придаст ветряному колесу аккуратный вид и снизит шумность работы.

Для соединения лопастей между собой и присоединения колеса к турбине нужно изготовить соединительный узел, представляющий вырезанный из стали диск с приваренными либо вырезанными заодно шестью стальными полосками. Конкретные размеры и конфигурация соединительного узла зависят от генератора либо двигателя постоянного тока, который будет служить сердцем ветряной мини электростанции. Укажем только, что сталь, из которой изготавливается соединительный узел, должна быть достаточной толщины, для того, чтобы колесо не гнулось под напором ветра.

Лопасти из алюминия

Другим вариантом лопастей ветряного колеса бытового ветрогенератора являются лопасти из алюминия. Такие лопасти обладают лучшими прочностными характеристиками относительно лопастей из ПВХ как на разрыв, так и на изгиб. Однако такие лопасти обладают большей массой, что предъявляет дополнительные требования к прочности конструкции в целом. Также более точной должна быть балансировка колеса.

Сначала, по заданным размерам изготавливается лекало из фанеры. По лекалу из алюминиевого листа вырезается шесть заготовок будущих лопастей. Заготовка прокатывается в желоб глубиной 10 мм таким образом, чтобы ось прокрутки составляла угол 10 градусов с продольной осью заготовки. Это делается для придания лопасти нужных аэродинамических характеристик. К внутреннему торцу лопасти приваривается крепежная втулка с нарезанной резьбой

Конструкция соединительного узла колеса с алюминиевыми лопастями несколько отличается от аналогичного узла колеса из ПВХ. К стальному диску привариваются не полоски, а шпильки в виде отрезков стального прута с резьбой, соответствующей резьбе втулок.

Лопасти из стекловолокна

Наиболее совершенными как по отношению прочность/масса, так и по аэродинамическим характеристикам являются лопасти для ветряного колеса, изготовленные из стекловолокна, точнее из сотканной из стекловолокна стеклоткани. Но следует учесть, что изготовление таких лопастей является наиболее трудоемким из приведенных вариантов, требует особых навыков и опыта работы с деревом и стеклотканью.

Самым сложным этапом сборки стеклопластиковых лопастей является изготовление деревянной матрицы . Матрица представляет готовый прообраз будущей лопасти, вытачивается из деревянного бруса по шаблонам.

После того, как матрица готова, можно приступать к изготовлению лопастей. Каждая лопасть будет состоять из двух половинок. Сначала матрицу необходимо тщательно натереть воском. Потом с одной стороны матрицы наносится слой эпоксидной смолы, на который укладывается лист стеклоткани. Далее сразу же, не дожидаясь застывания, наносится снова слой эпоксидной смолы, и снова слой стеклоткани. Таким образом наносятся 3-4 пары слоев. Не снимая с матрицы, оставляем полученную слоеную конструкцию высыхать около суток. После высыхания мы получили половину будущей лопасти. Операция повторяется с другой стороны матрицы.

Половинки лопастей склеиваются между собой эпоксидной смолой, во внутренний торец вклеивается деревянная пробка, которая будет служить для укрепления лопасти к ступице колеса. В пробку врезается втулка с резьбой. Ступицей служит соединительный узел, аналогичный тому, который мы рассматривали в предыдущем примере.

Балансировка ветряного колеса

После того, как лопасти для ветрогенератора сделаны, необходимо собрать колесо и провести его балансировку . Балансировка ветряного колеса производится в закрытом, достаточно просторном помещении. Важно чтобы воздух в помещении, которое будет служить балансировочным «полигоном» был достаточно неподвижен: движение колеса под действием движения воздуха может повлиять на результаты балансировки.

Балансировка ветряного колеса производится следующим образом. Колесо подвешивается в рабочее положение на достаточной высоте так, чтобы ничего не препятствовало свободному вращению колеса. Плоскость соединительного узла колеса была строго параллельна вертикальному подвесу. Останавливаем колесо до полной неподвижности и отпускаем. Колесо должно остаться неподвижным. Проворачиваем колесо вручную примерно на угол, равный 360/число лопастей, останавливаем, отпускаем и снова повторяем наблюдение. Повторяем до полного поворота колеса вокруг своей оси. Если остановленное и отпущенное колесо начинает самопроизвольно вращаться, значит, та часть колеса, которая стремится вниз, тяжелее. Нужно облегчить его, сточив край одной из лопастей.

Другое испытание на том же стенде покажет, все ли лопасти «укладываются» в плоскость вращения колеса. Для этого колесо полностью останавливается и с двух сторон одной из лопастей помещаются две не препятствующие вращению планки на расстоянии 2 мм от лопасти. При вращении колеса лопасти не должны задевать контрольные планки.

Как вы могли убедиться, ничего невыполнимого в собственноручной сборке ветряного колеса нет. Надеюсь, советы из этой статьи были вам полезны. Пробуйте разные варианты, экспериментируйте, и все у вас получится. Удачи!

Основная часть ветрогенератора это винт, который и преобразует энергию ветра в механическую работу. Значит чем лучше винт, тем более больше и стабильнее ветрогенератор сможет вырабатывать электричества.

Материалы использованные для создания винта:
1) профнастил толщина 0.6 мм
2) болгарка
3) молоток
4) плоскогубцы
5) ножницы по металлу

Рассмотрим более подробно основные моменты работы над созданием винта.

Для начала он приступил к основным расчетам. Сначала были испытаны трубы диаметром 110 и 160 мм, так как они имелись в наличии в у автора, но при хороших быстроходных качествах от них не удавалось добиться достаточного стартового момента. Тогда он решил проверить какой именно диаметр будет наиболее приемлемым со стороны программы. Расчеты показали что наилучший коэффициент имеют трубы из ПВХ диаметром 250 и 315 мм. Они имеют отличные показатели как быстроходности, так и стартового момента.

Но так как труб такого диаметра не было и найти их довольно сложно, то он решил сделать лопасти из жести, которая осталась от обшивки дома профнастилом. Предварительно были совершены расчеты с винтом из 315-ой трубы в программе. Винт состоял из трех лопастей и получался диаметром около 1.5 метра. По расчетам быстроходность такого винта получалась с высоким КИЭВ 5-7, а стартовый момент при ветре в 5 м\с был равен 0.25 Нм.

Ниже предоставлены выдержки из программы по расчету эффективности лопастей:

Ниже представлены все основные расчеты и данные о размерах в миллиметрах, исходя из которых приступил к изготовлению лопастей будущего винта.

Из обрезков настила были выбраны наиболее подходящие куски в количестве трех штук и обработаны болгаркой до 75 см. При помощи молотка профилю был предан вид гладкого листа, а тыльная кромка сразу подгибалась с захватом в 10 мм.

Далее на полученных листах автор произвел разметку линии фронта работ, по которой в последствии и были вырезаны лопасти. К основным размерам был добавлен один сантиметр, так как автор решил подогнуть края дабы придать жесткость конструкции. На фотографиях ниже представлена линия по которой будет происходить подгиб металла. Толщина жести получилась около 0.6 мм, что позволило справляться ножницами по металлу, а не болгаркой, благодаря чему лопасти получились более ровными.

Для жесткости кромки лопастей были подогнуты. Делалось это при помощи плоскогубцев с последующим постукиванием молотком.

Таким образом было изготовлено три лопасти, на каждую из которых автор затратил около двадцати минут работы.

Вид лопастей с обратной стороны:

Как видно лопасти еще плоские, поэтому автор приступил к созданию изгиба.

При помощи продольного простукивания молотком лопастям была предана форма желобов формой похожих на 315-ую трубу. Для визуального понимания он нарисовал круг диаметром 320 мм и ориентировался по нему при манипуляциях с формой лопастей. Так же были просверлены отверстия диаметром 6 мм для последующей сборки винта.

Далее из фанеры был вырезан хаб и автор приступил к полномасштабной сборке винта. Практика показала, что лопасти такой конструкции с легкостью выдерживают ветер до 15 м\с.

А вот винт уже установлен на ветрогенератор.

После установки этого винта, он сразу же показал себя с лучшей стороны. При скорости ветра в 3-5 м\с он отлично набирал обороты и моментально отзывался на изменение ветра. До этого винты установленные на генератор либо периодически останавливались, либо не имели достаточного количества оборотов для выдачи стабильного тока.

Теперь зарядка стала практически постоянной, сила тока от 0.5-1 А и постоянно увеличивается до 2 А. Из-за быстроходности зарядка не прекращается, даже при слабом ветре. Таким образом автор нашел отличный выход для постройки надежного и стабильного винта для ветряка из подручных средств, чего он и добивался. Эта инструкция может помочь вам, если вы так же испытываете затруднения с поиском больших ПВХ труб в вашем регионе.

Для удобства расчета лопастей из ПВХ труб создана замечательная программа в формате эксель. Данная программа создана специально для расчета лопастей из обычных канализационных труб, которые часто для этого используются в виду доступности и дешевизны. Программа взята с форума windpower-russia.ru , на момент написания статьи это последняя версия программы, так же там есть и предыдущие версии.

Скачать - Расчет лопастей ветрогенератора

В программе есть все данные и характеристики будущего винта. В желтые поля нужно вводить свои данные, такие как диаметр винта, количество лопастей, нужную быстроходность, расчетную скорость ветра и прочее. В итоге в зеленых ячейках таблицы произойдет расчет всех показателей будущего винта, таких как стартовый момент, обороты, мощность в ваттах, крутящий момент, КИЭВ и прочие. Владельцы компьютеров на windows я думаю знакомы с эксель и легко разберутся, а владельцам устройств на андройд можно скачать приложение для работы с эксель из маркета, например Kingsoft Offoce и воспользоваться встроенным офисным пакетом. Ниже скриншот.

Сама лопасть рассчитывается вводя данные в желтые ячейки с красными цифрами. Вводятся размеры кончика лопасти фронт и тыл, так же середины, и на радиусе 0,2R. От корня до 0,2R желтые поля, которые можно подогнать вручную под форму получившейся лопасти. Ниже скриншот ввода координат лопасти фронт и тыл.

>

Процесс работы программы таков. Сначала вводите диаметр трубы, вес трубы п/м, диаметр будущего винта, быстроходность и нужную скорость ветра, количество лопастей. А далее ниже изменяете фронт и тыл лопасти смотря на КИЭВ, мощность и обороты. В общем подгоняете винт под свой генератор. В результате ниже у вас появятся готовые координаты для нанесения на трубу. Ниже скриншот где в удобном виде все данные лопасти, его можно увидеть перейдя в таблице на вкладку "геометрия лопасти".

>

Из трубы лопасти вырезаются так, вдоль трубы чертится ровная линия, чтобы не ошибиться можно чертить литию по надписи вдоль трубы. Или трубу поставить вертикально по строительному уровню и им же отчертить вертикальную линию. Далее на этой линии сделать отметки радиуса лопасти, 20-ть точек. А далее уже координаты фронтальной части лопасти и тыльной. Фронт это та часть лопасти, которой она вращается вперед, а тыл задняя часть. Ну а дальше соединить точки и вырезать заготовку из трубы. Вырезать можно полотном по металлу вручную, или лобзиком, а некоторые даже болгаркой умудряются вырезать.

После останется вырезанные заготовки обработать, закруглить края фронтальной части лопасти, и заострить тыльную часть. Это делать нужно обязательно так как программа считает уже с учетом заостренной тыльной кромки лопастей, Заострять можно как болгаркой на шлифовальном круге, так и на наждачном станке. Ниже картинка как обрабатывать кромки лопасти.

>

Подгоняя винт под генератор особое внимание обращайте на быстроходность. Понятно что трехлопастные винты с быстроходностью Z5-6 имеют большие обороты, но пока они не выйдут на эту быстроходность, не раскрутятся, мощность очень маленькая. А если генератор слишком рано дает зарядку, то он не даст винту раскрутится и будет большой недобор мощности. Тут надо максимально соотнести мощность генератора и винта, чтобы их мощности совпадали на всем протяжении оборотов, тогда эффективность всей системы будет максимальной. Тоже касается и много-лопастных винтов, у них обычно выше стартовый момент что хорошо для генераторов с существенным залипанием, будут хорошо стартовать Но обороты небольшие из за быстроходности Z3-4, поэтому рост оборотов не такой большой и требует более тихоходного генератора.