Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Вертикальный ветрогенератор своими руками

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.

    Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения российского производства

    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.

Генератор переменного тока на основе постоянных магнитов

Данная модель турбины генерирует электричество с помощью простого генератора, который производит переменный ток, за счет прохождения постоянных магнитов над катушками тонкой проволоки. Каждый раз, когда магнит проходит через катушки, в них наводится напряжение. С 4 катушек, соединенных между собой последовательно, получается напряжение в 4 раза выше. Достоинство такой конструкции генератора в том, что его можно легко сделать своими руками.

Это самый простой и, возможно, самый эффективный способ выработки электроэнергии. Данный принцип используется почти во всех ветровых турбинах, даже крупномасштабных коммерческих. Электричество от ветровой турбины изменяется в зависимости от скорости ветра, поэтому для практического его использования, вы должны быть в состоянии хранить его в батареях. Обычно электроэнергия от ветровых турбин преобразуется из переменного тока в постоянный ток, который может быть использован для зарядки аккумулятора. Вы можете найти в интернете схему простого электронного устройства, называемого мостовым выпрямителем и состоящего из 4 диодов.

Вы можете сделать ветротурбину Савониса с вертикальной осью своими руками. Для этого вам понадобятся материалы и инструмент, которые можно купить в обычном строительном магазине.

Часть 2: Катушки

Продолжаем изготавливать вертикальную ветротрбину своими руками. Во второй части мы сделаем катушки, которые и будут вырабатывать напряжение.

Вам понадобится следующий инструмент:

  • Ножницы
  • Наждачная бумага
  • Плоскогубцы
  • Вольтметр

Необходимы такие материалы:

  • Гофрированный картон
  • Изолента
  • Лакированная медная проволока (28 калибр, 100 метров)

1. Сделайте небольшой сверток из картона (ширина — 3 см, длина — 20 см)

2. Приготовьте 8 кусочков изоленты по 4 см

3. Намотайте 4 катушки по 200 витков в каждой. Перед первой и после последней катушкой должно остаться примерно 40 см проволоки. На каждую катушку должно уйти примерно 20 м проволоки

4. Снимите первую катушку и скрепите её изоляционной лентой

5. Проделайте тоже самое с остальными катушками

6. Аккуратно зачистите края проволоки от эмали

7. С помощью мультиметра проверьте цепь катушек

В итоге мы выполнили своими руками раму для нашего вертикального ветрогенератора и намотали 4 катушки. Как сделать своими руками статор, ротор и турбину, читайте в следующей статье.

Запуск при ветре 2,5 м/с, номинальная скорость ветра: 11 м/с.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения российского производства «Falcon Euro» производятся в соответствии с Европейскими стандартами по стартовой и номинальной скоростям ветра, отличаются улучшенной отделкой лопастей, мачты, и кожуха генератора.

Ветрогенераторы «Falcon Euro» поставляются нашей компанией на экспорт, в страны, где применяются определенные стандарты к характеристикам ветрогенераторов. Станции отличает эффективная работа как при низких так и при высоких температурах, бесшумность, устойчивость к внешним воздействиям.

Вертикальные ветрогенераторы «Falcon Euro» предназначены для регионов со стабильными ветрами, где среднегодовая скорость ветра составляет не менее 5-6 метров в секунду.

Ветроэлектростанции «Falcon Euro» серийно изготавливаются мощностью от 1 до 20 кВт, так же возможно производство под заказ вертикально-осевых ветрогенераторов мощностью до 40 кВт. Конструкция ветрогенераторов защищена законодательством о авторском праве.

Конструкция измельчителя для пластмасс

При выборе конструкции измельчителя пластика стоит обратить внимание на предложения производителей оборудования.

Лучше взять за основу для проекта чужие наработки и иметь определенные ориентиры, чем изобретать велосипед и в итоге получить нерабочую модель.

Наибольшей популярностью пользуются одно- и двухвальные шредеры роторного типа.

Одновальные

Одновальные шредеры используются для первоначального измельчения большинства разновидностей полимеров.

Он состоит из ротора, на котором закреплены подвижные ножи (2) и корпуса с неподвижными, или статорными ножами (1). Сырье подается через загрузочное окно сверху, а готовая крошка под своим весом высыпается через калибрующее сито (3).

Процесс измельчения представляет собой многократное резание и продолжается до тех пор, пока весь пластик не уйдет в приемный бункер.

Конфигурация роторных ножей выбирается в зависимости от обрабатываемого материала:

  1. Ласточкин хвост и наклонные – для переработки пленочных материалов, ПЭТ-тары и других мягких отходов.
  2. Прямые – для измельчения литников, ящиков, толстостенных выдувных изделий, крышек от ПЭТ-бутылок. Такие ножи часто делаются в виде отдельных сегментов, которые располагают каскадно. Сегментация выполняется для снижения ударных нагрузок на привод, снижения шума и вибрации.

Статорные ножи для одновальных дробилок полимеров делают сплошными (типа Р).

Двухвальные

Роторные и статорные ножи на таких дробилках расположены в шахматном порядке, а валы вращаются во встречных направлениях.

Малопроизводительные машины с небольшой рабочей камерой выполняются с единым приводом, зубцы на роторных ножах служат для захвата и дробления отходов.

Измельчение выполняется также боковыми поверхностями (как в дисковых ножницах).

Где достать чертежи?

Нужно понимать, что производители оборудования для шредеров и дробилок не станут выкладывать чертежи в открытый доступ.

Проще всего получить схемы самодельного шредера или дробилки можно двумя способами:

  1. Почитать форумы по теме, по типу этого. Вероятность найти точные и подробные чертежи измельчителей пластика очень мала. Нередко пользователи ресурсов переделывают какое-то невостребованное оборудование из смежной отрасли, например, сучкорез. А если дробилка делается «с нуля», мало кто заботится о документировании всех этапов изготовления. Тем не менее, читать форумы стоит: анализ обсуждений и чужих ошибок конструирования поможет сделать своими руками шредер для пластика более совершенной модели.
  2. Снять размеры с действующего измельчителя. Получить полную информацию не выйдет, поскольку разбирать работающую машину хозяин не даст. Но в изготовлении собственной самодельной дробилки поможет даже визуальная оценка.

Многие попытки изготовить дробилку самостоятельно заходят в тупик из-за того, что конструктор пытается привязаться к существующему узлу. Например, «подогнать» все элементы под червячный редуктор, найденный в гараже.

Попытка удешевить конструкцию за счет вторичных деталей, как правило, приводит к ошибкам.

Составление проекта

К примеру, мы определили, что под производственные задачи подходит двухвальный шредер с низкой частотой вращения роторов.

Его проект обязательно включает в себя:

  • выбор двигателя по мощности;
  • расчет передаточного числа редуктора и выбор заводской модели;
  • определение диаметра и длины роторов (по размерам загрузочного окна);
  • расчет валов на прочность;
  • выбор подшипниковых опор.

Для этого понадобится учебник «Детали машин» для ВУЗов. Также придется заглянуть в ГОСТы по резьбовым соединениям, справочники по редукторам, подшипникам, муфтам и другим сборочным единицам.

При использовании метизов зарубежного производства часто возникают нестыковки стандартизации, например, «их» стопорные кольца толще «наших» при равных диаметрах.

Это нужно учитывать, когда назначаешь размеры канавки.

После расчетов необходимо выполнить компоновку узлов на миллиметровой бумаге или в редакторе типа AutoCAD, определить размеры корпусных деталей и станины.

К этой задаче нужно подойти ответственно, чтобы ничего не пропустить. Иногда выступающая головка «неучтенного» болта приводит к тому, что машину приходится переделывать. После этого делается деталировка – чертеж каждой детали в отдельности.

Полезное видео

Предлагаем посмотреть видео о том, как реализовать идею бизнеса по переработке пластика с помощью самодельного оборудования:

Были рассмотрены далеко не все сложности, с которыми придется столкнуться в процессе проектирования и сборки измельчителя пластмассы.

Назвать изготовление самостоятельным можно только условно, поскольку для этого нужен целый станочный парк, а некоторые узлы приходится покупать в сборе. Весь процесс может затянуться на месяцы, а финансовые вложения потребуются в любом случае.

После разработки проекта «на бумаге» стоит просчитать экономическую эффективность мероприятия: просуммировать затраты на заготовку и обработку, после чего сравнить с ценой «заводского» шредера.

Те, кто уже имел опыт изготовления измельчителей, считают, что идея оправдывает себя в двух случаях: если нет жестких ограничений по времени или планируется наладить серийный выпуск подобных агрегатов. Для задач практической утилизации пластика обычно проще подобрать готовую модель.

Вертикальный ветровой генератор – это техническое устройство служащее для преобразования энергии ветра в электрическую энергию с вертикально установленной осью вращения.

Принцип действия ветрового генератора

Работа ветрового генератора основана на преобразовании кинетической энергии ветра, во вращательную энергию передаточного механизма (лопасти-редуктор-передаточный вал) и далее, во вращательную энергию вала электрического генератора.

Во время вращения в обмотках генератора вырабатывается переменный электрический ток. Выработанный электрический ток подается на контроллер, преобразуется и накапливается в аккумуляторных батареях. С батарей аккумуляторов электрический ток поступает на инвертор, на которым преобразуется и поступает в электрическую сеть для использования.

Составляющие ветрового генератора:

  1. Лопасти – служат для улавливания потоков ветра, который приводит их во вращательное движение;
  2. Редуктор – служит для преобразования мало оборотистой скорости вращения лопастей в более высокую, позволяющую вырабатывать электрический ток;
  3. Генератор – преобразует кинетическую энергию в электрическую;
  4. Защитный кожух – элемент защиты технического устройства от источника посторонних воздействий;
  5. Хвостовик — предназначен для обеспечения направленности лопастей в соответствии с направлением ветра;
  6. Контроллер – служит для преобразования переменного тока в постоянный;
  7. Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления выработанной электрической энергии;
  8. Инвертор – преобразует постоянный электрический ток в переменный.

Ветрогенератор с вертикальной осью вращения

В ветряных генераторах данного вида вращающаяся ось генератора расположена вертикально по отношению к поверхности земли.

За годы использования устройств данного вида появились разнообразные конструкции которые объединены в группы, это:

  • С ротором Дарье — агрегаты оснащаются двумя или тремя лопастями, изогнутыми в форме овала.

К положительным особенностям данной конструкции можно отнести:

  • Самостоятельную ориентацию по отношению к воздушным потокам;
  • Удобное обслуживание установки.
  • Простота схемы агрегата.

К отрицательным относятся:

  • Нет возможности в самостоятельной раскрутке лопастей;
  • Значительная нагрузка на элементы конструкции;
  • Лопасти должны быть идентичны и соответствовать заданному профилю;
  • Повышенный уровень шума в процессе работы.
  • С ротором Савониуса – агрегаты оснащены лопастями в виде цилиндрических поверхностей.

Достоинствами данной группы являются:

  • Для запуска в работу требуются незначительные потоки ветра;
  • Способность быстрого набора крутящего момента;
  • Надёжность конструкции;
  • Низкая стоимость.

К недостаткам можно отнести:

  • Низкий КПД устройств этой группы.

Устройства с ротором Савониуса применяют при монтаже комбинированных ветровых генераторов, их используют для разгона агрегатов с ротором Дарье.

  • С вертикально-осевой конструкций ротора — у агрегатов этой группы лопасти напоминают форму крыла самолета и расположены вертикально, ось ротора расположена параллельна валу.

По внешнему виду агрегаты данной группы похожи на устройства с ротором Дарье.

К положительным качествам устройств относятся:

  1. Простота в изготовлении;
  2. Способность быстрого набора скорости вращения;
  3. Низкий уровень шума.
  4. Надежность в работе.
  5. С геликоидным ротором – агрегаты этой группы являются более развитым вариантом устройств с вертикально-осевым ротором.

    Лопасти имеют форму геликоидной кривой.

Положительные качества:

  1. Более низкие нагрузки на элементы конструкции;
  2. Быстрый набор скорости вращения.

Недостатки:

  • Повышенный уровень шума;
  • Высокая стоимость.
  • Многолопастный ротор – в основу агрегатов этого типа положена вертикально-осевая конструкция с устройством дополнительного внешнего кольца неподвижных лопастей.

Достоинства агрегатов данной группы:

  • Более высокий КПД установок;
  • Чувствительность к потокам ветра.

Недостатки:

  • Высокая стоимость;
  • Повышенный уровень шума.

Популярные модели

Прежде чем рассмотреть популярные модели ветровых генераторов, необходимо определиться с критериями выбора этих устройств, такими являются:

  1. Электрическая мощность агрегата;
  2. Количество вырабатываемой электрической энергией в месяц;
  3. Минимальная скорость воздушного потока;
  4. Условия эксплуатации;
  5. Система защиты от перегрузок;
  6. Срок службы;
  7. Стоимость.

В настоящее время ветровые генераторы выпускаются как в нашей стране, так и за ее пределами.

В России подобные агрегаты выпускают: ООО «СКБ Искра», ООО «ГРЦ-Вертикаль», ЗАО «Ветроэнергетическая компания», ЛМВ «Ветроэнергетика», ЗАО «Агрегат-Привод», и еще несколько компаний.

Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются немецкие, датские, бельгийский и китайские компании.

Наиболее востребованы и надежны в эксплуатации ветровые генераторы выпускаемые фирмой Blue Planet Wind (Бельгия) и «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.» (Китай).

В линейке выпускаемых ветровых генераторов EnergyWind компании Blue Planet Wind присутствуют модели различной мощности от 1,0 до 10,0 кВт, которые отличаются по стоимости и комплектности оборудования.

В линейке китайской компании представлены ветровые генераторы мощность от 0,6 кВт до 5,0 кВт, различные по конструкции и вариантам монтажа.

Российские вертикальные ветровые генераторы

Российские компании выпускают вертикальные ветровые генераторы различной мощности и типов ротора.

OOO «ГРЦ-Вертикаль» (Челябинская обл., г.

Миасс) выпускает ветрогенераторы вертикального типа мощностью от 1,5 до 30 кВт, рассмотрим некоторые из них:

  1. Ветроустановка ВЭУ-1.5 мощностью 1,5 кВт.

Портативная установка, может транспортироваться любым видом транспорта, проста в монтаже и эксплуатации.

Технические характеристики:

Номинальная мощность – 1,5 кВт;

Выходное напряжение — 48 В;

Рабочий диапазон скоростей ветра — от 2,5 до 25 м/с;

Номинальная скорость ветра 10,0 м/с;

Диаметр ротора 2,8 м;

Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;

Срок эксплуатации — 20 лет;

Межремонтный цикл — 5 лет;

Масса установки — 75,0 кг;

Стоимость установки – от 100000,00 рублей.

  1. Ветроустановка ВЭУ-3(6), 6-и лопастная, мощностью 3,0 кВт.

Предназначена для автономного электроснабжения потребителей малой мощности (жилой дом, коттедж). Преимущества – удобство и простота монтажа, при установке дополнительного оборудования (аккумуляторов и инвертора), возможно увеличение мощности установки до 6,0 кВт.

Технические характеристики:

  • Номинальная мощность – 3,0 кВт;
  • Выходное напряжение — 48 В;
  • Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 30 м/с;
  • Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
  • Диаметр ротора 3,4 м;
  • Высота ротора 4,2 м;
  • Число лопастей — 6 шт.;
  • Частота вращения ротора – от 60 до 180 об/мин;
  • Температура при эксплуатации — от -50 до +50ºС;
  • Срок эксплуатации — 20 лет;
  • Межремонтный цикл — 5 лет;
  • Масса установки — 620 кг;
  • Стоимость установки – от 300000,00 рублей.
  1. Ветроустановка ВЭУ-30 мощностью 30 кВт.

Предназначена для электроснабжения большого дома, либо группы домов.

Технические характеристики:

  • Номинальная мощность – 30,0 кВт;
  • Выходное напряжение – 96 — 400 В;
  • Рабочий диапазон скоростей ветра — от 4 до 60 м/с;
  • Номинальная скорость ветра 10,4 м/с;
  • Диаметр ротора 9,2 м;
  • Высота ротора 12,0 м;
  • Число лопастей — 6 шт.;
  • Частота вращения ротора – от 25 до 65 об/мин;
  • Температура при эксплуатации — от -50 до +40ºС;
  • Срок эксплуатации — 20 лет;
  • Межремонтный цикл — 5 лет;
  • Масса установки — 5100 кг;
  • Стоимость установки – от 1250000,00 рублей.

Как сделать своими руками

Ветряк подобной конструкции не составит труда изготовить человеку умеющему работать с ручным инструментом и немного разбирающимся в электротехнике.

Для изготовления понадобится:

  • Листовой металл (любой, толщиной 0,8– 0,9 мм) – для изготовления лопастей;
  • Сталь полосовая 40х40 мм (либо другого сечения);
  • Труба стальная, диаметром 25 мм;
  • Автомобильная полуось (марка авто не принципиальна) с подшипниками в комплекте;
  • Стальной уголок (профиль);
  • Шкивы разных диаметров – 2 шт.
  • Автомобильный генератор.

Из листового металла изготавливаются 4 лопасти габаритными размерами 1000х800 мм, которые скрепляются между собой полосовой сталью в форме барабана (лопасти направлены от центра круга по радиусам к наружному диаметру). Из стальной трубы делается мачта, которая с одной стороны закрепляется на автомобильной полуоси, а со второй стороны на нее крепятся собранные в виде барабана лопасти. Полуось, с соответствующими ей подшипниками, крепится на металлической опорной конструкции, которая изготавливается произвольной формы и из имеющихся материалов.

Два основных условия при изготовлении металлической конструкции, это:

  • Устойчивость при ветровых нагрузках;
  • Плотная посадка подшипников полуоси.

Для увеличения числа оборотов можно применить ременную передачу, установив на нижнюю полуось шкив большего диаметра, а на генератор меньшего. Генератор можно подобрать автомобильный.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *