Вертикальный ветрогенератор своими руками
С чего все начиналось
Поэтому было решено построить ветрогенератор чтобы использовать еще и энергию ветра. Сначала было желание построить парусный ветрогенератор. Такой тип ветрогенераторов очень понравился, и после некоторого времени проведенного в интернете в голове и на компьютере накопилось много материалов по этим ветрогенераторам.Но строить парусный ветрогенератор довольно затратное дело, так-как такие ветрогенераторы маленькие не строят и диаметр винта для ветрогенератора такого типа должен быть как минимум метров пять.
Большой ветрогенератор не было возможности потянуть, но все-таки очень хотелось попробовать сделать ветрогенератор, хотя бы небольшой мощности, для зарядки аккумулятора. Горизонтальный пропеллерный ветрогенератор сразу отпал так-как они шумные, есть сложности с изготовлением токосьемных колец и защитой ветрогенератора от сильного ветра, а так-же трудно изготовить правильные лопасти.
Хотелось чего-то простого и тихоходного, посмотрев некоторые видеоролики в интернете очень понравились вертикальные ветрогенераторы типа Савониус. По сути это аналоги разрезанной бочки, половинки которой раздвинуты в противоположные стороны. В поисках информации нашел более продвинутый вид этих ветрогенераторов — ротор Угринского. Обычные Савониусы имеют очень маленький КИЭВ ( коэффициент использования энергии ветра), он обычно всего 10-20%, а ротор Угринского имеет более высокий КИЭВ за счет использования отражённой от лопастей энергии ветра.
Ниже наглядные картинки для понимания принципа роботы данного ротора
Схема разметки координат лопастей
КИЭВ ротора Угринского заявлен аш до 46% , а значит он не уступает горизонтальным ветрогенераторам. Ну а практика покажет что и как.
Изготовление лопастей.
Материалы для ротора выбраны самые простые и дешовые. Лопасти сделаны из алюминиевого листа толщиной 0,5мм. Из фанеры толщиной 10мм вырезаны три круга. Круги были расчерчены по рисунку выше и были сделаны бороздки глубиной 3 мм для вставки лопастей. Крепление лопастей сделано на маленьких уголочках и стянуто на болтики. Дополнительно для прочности всей сборки фанерные диски стянуты шпильками по краям и в центре, получилось очень жёстко и прочно.
Размер получившегося ротора 75*160см, на материалы ротора потрачено примерно 3600 рублей.
Изготовление генератора.
В поисках информации на форумах оказалось многие люди делают генераторы сами и в этом нет ничего сложного. Решение было принято в пользу самодельного генератора на постоянных магнитах. За основу была взята классическая конструкция аксиального генератора на постоянных магнитах, сделанная на автомобильной ступице.
Первым делом были заказаны неодимовые магниты шайбы для этого генератора в количестве 32 шт размером 10*30мм. Пока шли магниты изготавливались другие детали генератора. Вычислив все размеры статора под ротор, который собран из двух тормозных дисков от автомобиля ВАЗ на ступице заднего колеса, были намотаны катушки.
Для намотки катушек сделан простенький ручной станочек. Количество катушек 12 по три на фазу, так-как генератор трехфазный. На дисках ротора будет по 16 магнитов, это соотношение 4/3 вместо 2/3, так генератор получится тихоходнее и мощнее.
Для намотки катушек сделан простой станочек.
На бумаге размечены места расположения катушек статора.
Для заливки статора смолой изготовлена форма из фанеры. Перед заливкой все катушки были спаяны в звезду, а провода выведены наружу по прорезанным канальцам.
Катушки статора перед заливкой.
Свеже залитый статор, перед заливкой на дно был постелен кружок из стеклосетки, и после укладки катушек и заливкой эпоксидной смолой поверх них был уложен второй кружок, это для дополнительной прочности. В смолу добавлен тальк для крепкости, от этого она белая.
Так-же смолой залиты и магниты на дисках.
А вот уже собранный генератор, основа тоже из фанеры.
После изготовления генератор сразу был покручен руками на предмет вольт-амперной характеристики. К нему был подключен мотоциклетный аккумулятор 12 вольт. К генератору была приделана ручка и смотря на секундную стрелку и вращая генератор были получены некоторые данные. На аккумулятор при 120 об/м получилось 15 вольт 3,5А, быстрее раскрутить рукой не позволяет сильное сопротивление генератора. Максимум в холостую на 240 об/м 43 вольта.
Электроника
Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр. Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него. Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.
Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.
Установка ветрогенератора.
Для ветрогенератора был сделан мощный каркас из деревянных брусков 10*5 см. Для надежности опорные бруски были вкопаны в землю на 50 см, а так-же вся конструкция была дополнительно усилена растяжками, которые привязывались к уголкам вбитым в землю. Такая конструкция очень практична и быстро устанавливается, а так-же в изготовлении проще чем сварная. Поэтому было принято решение строить из дерева, а металл дорого и сварку некуда включать пока.
Вот уже готовый ветрогенератор.На этом фото привод генератора прямой, но в последствии был сделан мультипликатор для поднятия оборотов генератора.
Привод генератора ременной, передаточное соотношение можно менять заменой шкивов.
В последствии генератор был соединен с ротором через мультипликатор. В общем итоге ветрогенератор выдает 50 ватт на ветру 7-8 м/с, зарядка начинается на ветру 5 м/с, хотя начинает вращаться на ветре 2-3 м/с, но обороты слишком маленькие для зарядки аккумулятора.
В будущем планируется поднять ветрогенератор по выше и переработать некоторые узлы установки, а тск-же возможно изготовление нового более большого ротора.
Источник
Вертикальный ротор — спиральный (геликоидный) Дарье
Добрый день уважаемые Гуру.
Суть вопроса: построил ветрогенератор, не выдает расчетную мощность. Обороты в четыре раза меньше чем нужно.
При ветре 7мс холостые обороты составляют 0.8 в секунду а хотелось бы 3 оборота в секунду. На генераторе на каждой фазе соответственно 12 вольт переменки, 20 герц, 0.3А ток короткого замыкания.
Не могу понять в чем ошибся.
Подробнее про параметры
Спиральный Дарье
Высота 1.7 метра
Диаметр 1.5 метра
Хорда 0.2 метра
Три лопасти развернуты на угол 120 градусов
Профиль NACA5720
Профиль не симметричный, горб (подъемная сила) смотрит внутрь конструкции
Угол атаки профиля 3 градуса
Коэффициент заполнения 0.4
Коэффициент удлинения лопасти 8.5
Материал лопастей — композитный пластик, лопасти выполнены методом послойной экструзии (3D печать)
Электрогенератор — типа «блинчик», обычные постоянные магниты, три фазы, 36 обмоток, 42 полюса
Выглядит все это вот так: 
Крутится вот так:
https://www.youtube.com/watch?v=NksChRYkAqA
Впечатления от работы:
Стартует хорошо и уверено, толкать или танцы с бубнами не нужны. Перед моментом старта глазом заметно поддрагивание крыльев которое после старта пропадает
Работает абсолютно бесшумно
На порывы или изменения направления ветра реагирует плавно и уверенно, нет остановок или каких-то резких изменений в работе
Уважаемый Игорь Владимирович, здравствуйте. Ошибка Ваша в том, что вы делали свой выбор не проведя предварительного анализа задачи и возможных вариантов её решения. Просто Вы пали жертвой навязчивой рекламы. Ваш вариант хорош, как декоративное украшение здания или сада, когда нужно обеспечить электричеством светодиодные светильники.
Как правило, настоящие «трудяги» не признают гламура и выглядят не так эстетично. Здесь http://mirenergii.ru/energiyavetra/v. kij-obzor.html можно посмотреть краткое сравнение разных вариантов роторов.
В качестве возможного решения проблемы, можно попробовать увеличить площадь лопастей, приклепав к имеющимся плоские полосы алюминия с соблюдением профиля по всей длине лопастей. Ценой за это будет повышенный шум при работе.
Уважаемый Игорь Владимирович, здравствуйте. Ошибка Ваша в том, что вы делали свой выбор не проведя предварительного анализа задачи и возможных вариантов её решения. Просто Вы пали жертвой навязчивой рекламы. Ваш вариант хорош, как декоративное украшение здания или сада, когда нужно обеспечить электричеством светодиодные светильники.
Как правило, настоящие «трудяги» не признают гламура и выглядят не так эстетично. Здесь http://mirenergii.ru/energiyavetra/v. kij-obzor.html можно посмотреть краткое сравнение разных вариантов роторов.
В качестве возможного решения проблемы, можно попробовать увеличить площадь лопастей, приклепав к имеющимся плоские полосы алюминия с соблюдением профиля по всей длине лопастей. Ценой за это будет повышенный шум при работе.
Уважаемый Игорь Владимирович, увеличив хорду и уменьшив к-т быстроходности Вы получите увеличение крутящего момента на валу генератора. То, что ротор не достигает расчётных значений скорости вращения, указывает на два обстоятельства: — либо нарушена аэродинамика обтекания воздухом лопастей;
— либо мощность, отбираемая от генератора, велика и ротор просто тормозится.
Кроме того, разные типы роторов имеют разную эффективность в зависимости от скорости ветра. Другими словами, один тип достигает номинальной мощности при скорости ветра 2-3 м\с, другой -при 7-8 м\с. Графически это можно представить в виде перевёрнутой вершиной вверх параболы различной ширины, экстремум которой приходится на область оптимальной скорости ветра. Площадь, охватываемая параболой, определяет диапазон скоростей ветра, при котором возможна эффективная работа ротора.В любом случае, важна мощность, которую развивает ветряк. Она является функцией, зависящей от скорости ветра и площади лопастей. Геликоидный ротор с прямым приводом на вал генератора наименее эффективен. Единственное его преимущество — даёт более равномерное вращение ротора.
Нужно определить оптимальную (среднюю или диапазон) скорость ветра в вашем регионе и, исходя из этого, выбрать подходящий тип ротора. Планируемая мощность электрической нагрузки определит размеры ветряка и мощность генератора.
Подчеркну ещё раз, важна не скорость вращения ветряка, а мощность которую он способен развить. Скорость можно достичь с помощью редуктора и конструкции генератора (увеличения пар полюсов).
Наиболее эффективным является многолопастной ветряк с двумя рядами лопастей. Стартует при скорости ветра 0.2-0.3 м\с и достигает номинальной мощности уже при 3-5 м\с.
В вложении какая-то теория.
Вложения
 | Ветроколесо.doc (11.5 Кб, 0 просмотров) |
Уважаемый Игорь Владимирович, увеличив хорду и уменьшив к-т быстроходности Вы получите увеличение крутящего момента на валу генератора. То, что ротор не достигает расчётных значений скорости вращения, указывает на два обстоятельства: — либо нарушена аэродинамика обтекания воздухом лопастей;
— либо мощность, отбираемая от генератора, велика и ротор просто тормозится.
Кроме того, разные типы роторов имеют разную эффективность в зависимости от скорости ветра. Другими словами, один тип достигает номинальной мощности при скорости ветра 2-3 м\с, другой -при 7-8 м\с. Графически это можно представить в виде перевёрнутой вершиной вверх параболы различной ширины, экстремум которой приходится на область оптимальной скорости ветра. Площадь, охватываемая параболой, определяет диапазон скоростей ветра, при котором возможна эффективная работа ротора.В любом случае, важна мощность, которую развивает ветряк. Она является функцией, зависящей от скорости ветра и площади лопастей. Геликоидный ротор с прямым приводом на вал генератора наименее эффективен. Единственное его преимущество — даёт более равномерное вращение ротора.
Нужно определить оптимальную (среднюю или диапазон) скорость ветра в вашем регионе и, исходя из этого, выбрать подходящий тип ротора. Планируемая мощность электрической нагрузки определит размеры ветряка и мощность генератора.
Подчеркну ещё раз, важна не скорость вращения ветряка, а мощность которую он способен развить. Скорость можно достичь с помощью редуктора и конструкции генератора (увеличения пар полюсов).
Наиболее эффективным является многолопастной ветряк с двумя рядами лопастей. Стартует при скорости ветра 0.2-0.3 м\с и достигает номинальной мощности уже при 3-5 м\с.
В вложении какая-то теория.
Еще раз подчеркну — испытания проводятся без подключенной нагрузки, то есть система крутиться в холостую.
Расскажу чуть предисторию, это как бы не первый ветряк. Первый напечатали просто на пробу, взяв стандартные параметры — метр диаметр, метр высоты, 100мм хорда, три лопасти по 120 градусов, обычный профиль NACA 21024. Строчил он в холостую очень даже неплохо. Глянуть можно тут: https://www.youtube.com/watch?v=ChwJLAPxmt4
Но, увы, основание не выдержало и на ветре где-то 9мс его сдуло. Он задел плиту основания и разрушился. Разрушения генератора были очень сильные, все алюминиевые трубки были разорваны либо выгнуты. Визуально мощность с которой он ударил об плиту была в разы больше расчетных 300ватт.
Далее, подробно изучив все работы господина Д.Н.Горелова, напечатали двухлопастной геликоид, метр диаметр, 1.5 метра высота, хорда 100мм. Как бы тоже что и предыдущий вариант только две лопасти и больше ометаемая площадь. Так вот он вообще не закрутился. Ни при каком ветре. Даже руками раскручиваешь — и он останавливается.
Вот сейчас сделали третий вариант.
Не совсем понял реплику что скорость не важна а важна мощность. Если по расчетам максимальная мощность при быстроходности 2.5, то при быстроходности 0.8 мощности явно не будет. И мощность это произведение оборотов на момент. Момент зависит от диаметра, а обороты от быстроходности.
Как можно проверить аэродинамику обтекания лопастей?
Источник