Användningen av alternativa energikällor är en av de viktigaste trenderna i vår tid. Ren och prisvärd vindkraft kan konverteras till el även i ditt hem om du bygger en väderkvarn och ansluter den till en generator.
Du kan bygga blad för en vindgenerator med dina egna händer från vanliga material utan att använda specialutrustning. Vi berättar vilken form på bladen som är mer effektiv och hjälper dig att välja rätt ritning för en vindkraftspark.
Hur fungerar en enkel vindgenerator?
En vindgenerator är en enhet som låter dig konvertera vindkraft till elektricitet.
Principen för dess drift ligger i det faktum att vinden roterar bladen, sätter igång en axel längs vilken rotationen kommer in i generatorn genom en växellåda som ökar hastigheten.
Driften av ett vindkraftverk uppskattas av KIEV - användningskoefficienten för vindkraft. När vindhjulet roterar snabbt samverkar det med en stor mängd vind, vilket innebär att det tar mer energi från det
Två huvudtyper av vindgeneratorer är indelade:
- veterinär;
- horisontell.
Vertikalt orienterade modeller är byggda så att propelleraxeln är vinkelrätt mot marken. Således, varje rörelse av luftmassor, oavsett riktning, sätter strukturen i rörelse.
Sådan mångsidighet är ett plus på denna typ av väderkvarnar, men de förlorar till horisontella modeller när det gäller produktivitet och arbetseffektivitet
Den horisontella vindgeneratorn liknar en väderving. För att bladen ska rotera måste strukturen vridas i rätt riktning, beroende på luftrörelsens riktning.
Specialinstrument installeras för att kontrollera och fånga förändringar i vindriktningen. Effektiviteten med detta arrangemang av skruven är mycket högre än med en vertikal orientering. I hemmabruk är det mer rationellt att använda vindgeneratorer av denna typ.
Vilken bladform är optimal?
Ett av huvudelementen i en vindgenerator är en uppsättning blad.
Det finns ett antal faktorer associerade med dessa detaljer som påverkar vindkraftverkets effektivitet:
- vikt;
- storleken;
- formen;
- material;
- kvantitet.
Om du bestämmer dig för att designa bladen för en provisorisk väderkvarn måste du ta hänsyn till alla dessa parametrar. Vissa tror att ju fler vingar det finns på generatorskruven, desto mer vindenergi kan erhållas. Med andra ord, desto mer desto mer.
Detta är dock inte fallet. Varje enskild del rör sig för att övervinna luftmotståndet. Således kräver ett stort antal blad på skruven en större vindkraft för att genomföra en varv.
Bildgalleri
Foto från
Turbinformade blad på en väderkvarn
Vertikalt arrangemang av bladen
Anpassad väderkvarn
Vanliga skovlar
Dessutom kan för många breda vingar orsaka bildandet av det så kallade "lufthöljet" framför propellern, när luftflödet inte passerar genom vindkraftverken, utan böjer sig runt den.
Form är av stor vikt. Propellerhastigheten beror på den. Dåligt flöde resulterar i virvlar som hämmar vindhjulet.
Den mest effektiva är en vindkraftsgenerator med en blad. Men att bygga och balansera det med dina egna händer är mycket svårt. Konstruktionen är opålitlig, om än med hög effektivitet. Enligt erfarenheterna från många användare och tillverkare av väderkvarnar är den mest optimala modellen en treblad.
Bladets vikt beror på dess storlek och materialet från vilket det kommer att tillverkas. Storleken måste väljas noggrant med hjälp av formlerna för beräkningarna. Kanten görs bäst så att det finns en avrundning på ena sidan och motsatt sida är skarp
Korrekt valt bladform för en vindgenerator är grunden för dess goda arbete.
För hustillverkning är följande alternativ lämpliga:
- seglingstyp;
- vingtyp.
Bladen av seglingstypen är enkla breda ränder, som i en väderkvarn. Denna modell är den mest uppenbara och lätt att tillverka. Effektiviteten är emellertid så liten att denna form praktiskt taget inte används i moderna vindgeneratorer. Effektiviteten i detta fall är cirka 10-12%.
En mycket effektivare form är vingprofilbladen. Principerna för aerodynamik är involverade här, som flyger stora flygplan i luften. En skruv av denna form är lättare att sätta i rörelse och roterar snabbare. Luftflödet minskar avsevärt motståndet som en vindkraftverk möter på sin väg.
Rätt profil ska likna vingen på ett flygplan. På ena sidan har bladet en förtjockning och på den andra en mild lutning. Luftmassor strömmar mycket smidigt runt en del av denna form
Effektiviteten för denna modell når ett värde på 30-35%. Den goda nyheten är att du kan bygga ett vingeblad med dina egna händer med ett minimum av verktyg. Alla grundläggande beräkningar och ritningar kan enkelt anpassas till din väderkvarn och använda fri och ren vindkraft utan begränsningar.
Vad gör bladen hemma?
De material som är lämpliga för konstruktion av en vindgenerator är för det första plast, lätta metaller, trä och en modern lösning - glasfiber. Huvudfrågan är hur mycket arbetskraft och tid du är villig att spendera på att göra en väderkvarn.
Bildgalleri
Foto från
Hårda teknikblad
Metallspiralturbin
Blad på en väderkvarn från ett polymerrör
Montering av en väderkvarn med plywoodblad
PVC-avloppsrör
Det vanligaste och mest utbredda materialet för tillverkning av plastblad för en vindgenerator är ett vanligt PVC-avloppsrör. För de flesta husgeneratorer med skruvdiametrar upp till 2 m räcker 160 mm rör.
Fördelarna med denna metod inkluderar:
- lågt pris;
- tillgänglighet i alla regioner;
- enkelhet i arbetet;
- ett stort antal diagram och ritningar på Internet, en bred upplevelse av användning.
Rör är olika. Detta är känt inte bara för de som tillverkar hemmagjorda vindkraftsparker, utan för alla som har stött på installationen av ett avlopps- eller vattenförsörjningssystem. De skiljer sig i tjocklek, sammansättning, tillverkare. Röret är billigt, så du behöver inte försöka minska kostnaderna för din väderkvarn ytterligare, vilket sparar på PVC-rör.
Dåligt material i plaströr kan få knivarna att spricka under det första testet och allt arbete kommer att slösas bort
Först måste du bestämma mönstret. Det finns många alternativ, varje form har sina fördelar och nackdelar. Det kanske är vettigt att experimentera först innan du klipper ut den slutliga versionen.
Eftersom priset på rören är lågt, och du kan hitta dem i vilken järnaffär som helst, är detta material perfekt för de första stegen i modelleringen av knivarna. Om något går fel kan du alltid köpa ett nytt rör och försöka igen, plånboken lider inte så mycket av sådana experiment.
Erfaren användare av vindkraft har märkt att det är bättre att använda orange snarare än grå rör för att göra bladen till vindgeneratorn. De håller sin form bättre, böjer sig inte efter vingbildning och håller längre
Amatördesigners föredrar PVC, eftersom ett trasigt blad under testet kan ersättas med ett nytt, tillverkat på 15 minuter på plats med ett lämpligt mönster. Enkelt och snabbt, och viktigast av allt - prisvärd.
Fotoinstruktioner för tillverkning av en vindkraftklinga från polymerrör hjälper till att visuellt bemästra stegen och sekvensen i processen:
Bildgalleri
Foto från
Steg 1: Markera konturen på bladen på en väderkvarn
Steg 2: Öppna bladen med en bloggare
Steg 3: Markera fästet för montering
Steg 4: Skär utsprånget och avgrävning
Steg 5: Förbereda metallplattor
Steg 6: Skär monteringsplattan i två delar
Steg 7: Justera skurna plattor
Steg 8: Slipa den beskurna sidan
Alla förberedande steg har slutförts, nu måste bladen fästas på den roterande delen efter vinden:
Bildgalleri
Foto från
Efter att ha fäst en avsedd monteringsplatta på avsatsen på bladen, markera punkterna för det kommande fästet genom hålen
Vi borrar hål för montering av fästelement genom att placera en skiva eller ett block under bladet. För att göra detta är det bättre att ta en borr med en diameter som är något mindre än skruvbenets diameter
De återstående polyspånen efter borrning måste tas försiktigt bort från hålen och vara försiktig så att de inte rivs så att monteringshylsornas storlek ökar
På metallskivan markerar du mitten där förankringsbolten kommer att installeras och rita en liksidig triangel, varvid varje topppunkt markerar monteringsplattans läge
Limma plattorna på metallskivan och placera dem på triangelns toppar. Detta underlättar vårt arbete under svetsning.
I mitten av skivan placerar vi och svetsar en mutter för att sätta in en förankringsbult i den. De limmade plattorna svetsas med en konvex söm
Vi fäster knivarna från rören till den svetsade delen. Vi installerar dem så att alla svängar riktades åt ena sidan
Vi skruvar en mutter på varje skruv på baksidan. För att fästelementen inte ska skruva loss när bladen roterar är det lämpligt att fixera dem genom lödning eller svetsning
Steg 9: Markera fästpunkter
Steg 10: Borrning av monteringshål
Steg 11: Förbereda hålen för montering
Steg 12: Markera bladet för installation av knivarna
Steg 13: Fäst plattorna före svetsning
Steg 14: Förbereda rotationsskivan för montering
Steg 15: Montering av plastblad
Steg 16: Dra åt skruvarna
Aluminium - tunn, lätt och dyr
Aluminium är en lätt och hållbar metall. Det används traditionellt för tillverkning av blad för vindgeneratorer. På grund av sin lätta vikt, om du ger plattan den önskade formen, kommer de aerodynamiska egenskaperna hos skruven att vara på en höjd.
Huvudbelastningen som väderkvarnen upplever under rotation syftar till att böja och bryta bladet. Om plasten under sådant arbete snabbt spricker och misslyckas, kan du räkna med en aluminiumskruv mycket längre.
Men om du jämför aluminium- och PVC-rör kommer metallplattor fortfarande att vara tyngre. Vid höga hastigheter finns det en stor risk för skada inte på själva bladet utan på skruven vid fästpunkten
En annan nackdel med aluminiumdelar är tillverkningens komplexitet. Om PVC-röret har en böjning som kommer att användas för att förse de aerodynamiska egenskaperna hos bladet, tas aluminium vanligtvis i form av ett ark.
Efter att ha klippt delen enligt mönstret, som i sig är mycket mer komplicerat än att arbeta med plast, kommer det resulterande arbetsstycket fortfarande att rullas och ges rätt böj. Hemma och utan verktyg blir detta inte så enkelt.
Istället för dyrt aluminium kan du använda rester av takplåt eller delar av wellpapp som är kvar efter installationen:
Bildgalleri
Foto från
Steg 1: Förbereda materialet för tillverkning av bladen
Steg 2: Böjning av kanterna på knivarna
Steg 3: Bearbeta alla vindkraftsblad
Steg 4: Montera alla blad till samma storlek
Steg 5: Forma rännorna
Steg 6: Markera monteringshålen
Steg 7: Montering av den fungerande delen av vindkraftverket
Steg 8: Installera vindgeneratorn på masten
Glasfiber eller glasfiber - för proffs
Om du beslutar att närma dig frågan om att skapa ett blad medvetet och är redo att spendera mycket arbete och nerver på det, är glasfiber lämpligt. Om du inte har handlat med vindkraftverk tidigare, är det inte bra att starta bekanta med att modellera en glasfiberkvarn. Fortfarande kräver denna process erfarenhet och praktiska färdigheter.
Bladet i flera lager av glasfiber, bundet med epoxylim, kommer att vara starkt, lätt och pålitligt. Med en stor ytarea är delen ihålig och nästan viktlös
För tillverkning av fiberglas tas - ett tunt och hållbart material, som produceras i rullar. Förutom fiberglas är epoxylim användbart för att fixera skikt.
Börja arbetet genom att skapa en matris. Detta är ett sådant arbetsstycke, som är en form för en framtida del.
Matrisen kan vara gjord av trä: balkar, skivor eller stockar. Stora silhuetten av hälften av bladet skärs direkt från massivet. Ett annat alternativ är en plastform
Det är väldigt svårt att göra ett ämne på egen hand, du måste ha en färdig modell av ett blad tillverkat av trä eller annat material framför ögonen, och först då är en matris för delen utskuren från den här modellen. Sådana matriser behöver minst 2. Men efter att ha gjort en framgångsrik form en gång kan den användas många gånger och därmed bygga mer än en väderkvarn.
Formens botten smörjs noggrant med vax. Detta görs så att det färdiga bladet lätt kan tas bort därefter. Lägg ett lager av glasfiber, belägg det med epoxylim. Processen upprepas flera gånger tills arbetsstycket når önskad tjocklek.
Sedan bör limet torka. Vissa rekommenderar att formen placeras i en vakuumpåse och pumpar luft. Så lim tränger bättre in i alla lager av glasfiber och lämnar inga impregnerade områden
När epoxylimet torkar avlägsnas hälften av delen försiktigt från matrisen. Gör samma sak med andra hälften. Delarna limmas samman för att bilda en ihålig volymdel. Ett lätt, robust, aerodynamiskt format glasfiberblad är höjdpunkten för spetskompetens för en hementusiast för vindkraftsparker.
Dess huvudsakliga nackdel är svårigheten att implementera idén och en stor mängd äktenskap till en början, tills den ideala matrisen har uppnåtts och skapningsalgoritmen är perfekt.
Billig och glad: en trädel för ett vindhjul
Ett träblad är en gammaldags metod som är lätt att implementera men ineffektiv med dagens elförbrukning. Du kan skapa en detalj från ett massivt bräde i lätt trä, till exempel tall. Det är viktigt att välja ett väl torkat träämne.
Om trädet är fuktigt kan torkskruven "leda" i torkningsprocessen och deformeras. Och vikten på ett vått träd är betydligt högre än torrt
Det är nödvändigt att välja en lämplig form, men ta hänsyn till det faktum att träbladet inte kommer att vara en tunn platta, som aluminium eller plast, utan en tredimensionell struktur. Därför, för att ge arbetsstycket en liten form, måste du förstå principerna för aerodynamik och föreställa sig formen på bladet i alla tre dimensioner.
Trädets slutliga utseende har ett plan, helst elektro. För hållbarhet behandlas virket med en antiseptisk skyddande lack eller färg.
Den största nackdelen med denna design är skruvens stora vikt. För att få fram denna kolossus måste vinden vara tillräckligt stark, vilket i princip är svårt. Trä är dock ett tillgängligt material. Brädor som är lämpliga för att skapa en vindkraftverkskruv finns i din trädgård utan att spendera en krona. Och detta är den största fördelen med trä i detta fall.
Effektiviteten hos ett träblad tenderar att bli noll. Som regel är tiden och ansträngningen för att skapa en sådan väderkvarn inte värt resultatet, uttryckt i watt.Men som en träningsmodell eller en testkopia är en trädel ganska rätt plats att vara. Och väderflänsen med träblad ser spektakulär ut på platsen.
Följande urval av fotografier kommer att introducera stegen för att göra en väderkvarn med blad klippta av plywood:
Bildgalleri
Foto från
Vi tar bort generatorn från den använda cykeln och borrar hål i den för att fästa vindkraftverkets arbetsdel - en plywoodskiva med blad
På plywoodskivan drar vi bladen hos den framtida vindgeneratorn. För att minska konsumtionen av material är det bättre att ordna dem inte som visas på bilden, utan att rikta basen i motsatta riktningar
Först drar vi alla detaljer om den fungerande delen av plywoodväderkvarnen på papper och överför den sedan till plywoodskivan.
I enlighet med markeringen klipper vi först delarna grovt med en pussel, sedan avslutar vi den manuellt vid behov
Med tanke på arbetsförhållandena för det monterade minikraftverket bearbetar vi det före montering. Vi täcker med antiseptisk impregnering och ett flamskyddsmedel
Vi fäster delar av stången som är skuren i en vinkel till den centrala skivan, till vilken alla detaljer i vindskivans plywoodskruv kommer att fästas
Vi fäster kryssfaner och en generator från en begagnad cykel till pinnarna monterade på skivan
Efter montering av den fungerande delen av vindgeneratorn kontrollerar vi hur fritt skivan med generatorn roterar. Om något stör, slipa, korrigera
Steg 1: Förbereda generator från cykeln
Steg 2: applicera bladmallen
Steg 3: Ritningar av mallar för vindkraftverk
Steg 4: Sågning av komponenterna i arbetsdelen
Steg 5: Antiseptisk bearbetning av delar
Steg 6: Fästa de böjda pinnarna
Steg 7: Installera cykelgeneratorn
Steg 8: Kontrollera skruvens fria rotation
Arbetsdelen är klar och testad för användbarhet, vilket innebär att den bara återstår för att måla och fästa den på masten:
Bildgalleri
Foto från
Steg 9: Säkra propellen
Steg 10: Grundbearbetning
Steg 11: måla detaljerna i väderkvarnen
Steg 12: Fästa arbetsdelen till masten
Ritningar och exempel på blad
Det är mycket svårt att göra den rätta beräkningen av vindgeneratorns skruv utan att känna till de huvudparametrar som visas i formeln, samt att de inte har någon aning om hur dessa parametrar påverkar vindkraftverkets funktion.
Det är bättre att inte slösa bort din tid om det inte finns någon önskan att fördjupa sig i det grunderna i aerodynamik. Färdiga ritningar med förinställda indikatorer hjälper dig att välja rätt blad för en vindkraftspark.
Ritning av ett blad för en tvåbladig propell. Det är tillverkat av ett avloppsrör med 110 diameter. Vindkraftverksskruvens diameter är vid dessa beräkningar 1 m
En sådan liten vindgenerator kommer inte att kunna ge dig hög effekt. Troligtvis kan du knappast pressa mer än 50 watt ur denna design. En tvåbladig propell av lätt och tunn PVC-rör ger emellertid en hög rotationshastighet och säkerställer att vindkraftverket fungerar även med en liten vind.
Ritning av ett blad för en trebladig propell av en vindgenerator från ett rör med en diameter på 160 mm. Den uppskattade hastigheten i detta alternativ är 5 med en vind på 5 m / s
En trebladig propell av denna form kan användas för kraftigare enheter, ungefär 150 W vid 12 V. Diametern på hela propellen i denna modell når 1,5 m. Vindhjulet kommer att rotera snabbt och lätt börja röra sig. Trevingade vindkraftverk är vanligast i kraftverk i hemmet.
Ritning av ett hemlagat blad för en 5-blads propell från en vindgenerator. Det är tillverkat av PVC-rör med en diameter på 160 mm. Uppskattad hastighet - 4
En sådan propel med fem blad kan producera upp till 225 varv per minut med en konstruktionsvindhastighet av 5 m / s. För att bygga ett blad enligt de föreslagna ritningarna måste du överföra koordinaterna för varje punkt från kolumnerna "Främre / bakre mönsterkoordinater" till ytan på ett plastavloppsrör.
Enligt tabellen nedan kan du beräkna vindkraftverkets diameter med 2-16 blad. I det här fallet kan du välja storlek med hänsyn till önskad effekt.
Tabellen visar att ju fler vingar vindgeneratorn har, desto mindre måste deras längd vara för att få en ström med samma effekt
Som praxis visar är det ganska svårt att betjäna en vindgenerator med mer än 2 meter i diameter. Om du enligt tabellen behöver en större väderkvarn kan du överväga att öka antalet blad.
Reglerna och principerna för beräkning av en vindgenerator introduceras av en artikel som beskriver processen för att göra beräkningar steg för steg.
Utförande av vindkraftverk
Att balansera bladen hos en vindgenerator hjälper till att göra dess drift så effektiv som möjligt. För att balansera, måste du hitta ett rum där det inte finns vind eller drag. Naturligtvis kommer det att vara svårt att hitta ett sådant rum för ett vindhjul med mer än 2 m i diameter.
Bladen monteras i en färdig konstruktion och installeras i arbetsläge. Axeln bör placeras strikt horisontellt, i nivå. Det plan i vilket skruven roterar måste ställas in vertikalt, vinkelrätt mot axeln och marknivån.
Skruven, som inte rör sig, måste roteras 360 / x grader, där x = antalet blad. Helst kommer en balanserad väderkvarn inte att avvika med 1 grad, utan kommer att förbli rörlig. Om bladet vridits under sin egen vikt, måste det korrigeras något, minska vikten på ena sidan, eliminera avvikelse från axeln.
Processen upprepas tills skruven är helt rörlig i valfri position. Det är viktigt att det inte finns någon vind under balansering. Detta kan snedvrida testresultaten.
Det är också viktigt att se till att alla delar roterar strikt i samma plan. För att kontrollera på ett avstånd av 2 mm på båda sidor om ett av bladen, ställ in kontrollplattan. Under rörelse får ingen del av skruven beröra plattan.
För att driva en vindgenerator med tillverkade blad kommer det att behöva monteras ett system som ackumulerar den mottagna energin, sparar den och överför den till konsumenten. En av komponenterna i systemet är styrenheten. Du kommer att lära dig att skapa en styrenhet för en vindkraftverk genom att läsa den artikel som rekommenderas av oss.
Att bygga en väderkvarn med egna händer från improviserade material är mycket möjligt. Om du börjar med enklare modeller är det första försöket troligtvis framgångsrikt. Ta med mer komplexa idéer med erfarenhet för att få den mest effektiva och kraftfulla vindgeneratorn.
Video nr 1. Hur man gör en väderkvarn från PVC-rör:
Video nr 2. DIY vindgenerator:
Video nr 3. Vindkraftverk av galvaniserat stål:
Om du vill använda ren och säker vindkraft för hushållets behov och inte planerar att spendera mycket pengar på inköp av dyr utrustning, skulle hemmagjorda blad gjorda av vanliga material vara en bra idé. Var inte rädd för experiment, så kommer du att kunna förbättra befintliga modeller av propeller till en väderkvarn.
Vill du berätta hur du personligen tillverkade blad för en väderkvarn, som förser stugan med el? Vill du dela användbar information med besökare eller ställa en fråga? Skriv kommentarer i blocket nedan.