Пвх лопасти своими руками для ветровой турбины. Изготовление лопастей ветрогенератора Закрученная лопасть ветряка

Решил я попробовать сделать винт для ветрогенератора из жестянки. Ранее по совету одного из форумчан я уже делал винт для ветряка из авто-генератора. Винт делал из оцинкованной жести сложенной вдвойне, диаметр был тогда 1,7м, трёх-лопастной. Широкие лопасти были согнуты примерно как 350мм труба. Работал винт замечательно и был довольно жёсткий, вес лопасти одной составлял 860грамм. Но при сильном ветре одну лопасть согнуло и побило о мачту, оставил две лопасти. Обороты набирал винт огромные, но сильная вибрация была от дисбаланса лопастей и этот винт я снял.

Еще пару недель назад я в помощь солнечным панелям поставил один из моих ветрогенераторов. Лопасти поставил на него какие нашёл, две лопасти из 160-й трубы и две из оцинкованной жести. Винт вроде работал, но хотелось сделать нормальный винт, чтобы и быстроходный и с хорошим стартовым моментом. Ниже на снимке ветряк со сборными лопастями, качество конечно отвратительное, но думаю понятно что изображено.

Трубы 110,160мм при быстроходности 5-6 никак не хотели показывать хороший стартовый момент в программке, а трубы диаметром больше найти проблематично. Хороший результат в программке по расчету лопастей из ПВХ труб давали трубы 250,315мм, и стартовый момент высокий, и быстроходность с КИЭВ.

Тогда решил я попробовать сделать лопасти из жести, точнее из обрезков проф-настила, которые остались после обшивки дома проф-настилом. Предварительно в программке подогнал винт из 315-й трубы для своего генератора. Винт трёх-лопастной получился диаметром 1.5м, быстроходность с высоким КИЭВ 5-7, стартовый момент при 5м/с равен 0.25Нм. Ниже скриншоты из программки по расчёту лопастей.

>

Здесь данные для вырезания винта - все размеры в миллиметрах, по которым далее я делал лопасти.

>

Из обрезков проф-настила я выбрал три подходящих небольших кусочка и обрезал болгаркой по 75см. Далее с помощью молотка начал выпрямлять профиль в подобие гладкого листа. Тыльную кромку сразу подгибал с захватом 1см.

>

Далее на заготовке наметил размеры из программки и начертил линию фронта, по которой буду вырезать лопасть. К размерам добавил 1см так-как буду подгибать для жёсткости и фронтальную часть. Ниже на фото видно линию, по которой я буду плоскогубцами подгибать жесть. Толщина жести 0.6мм, но вырезаю обычными ножницами, а не болгаркой, так ровнее и проще.

>

Процесс подгибания кромок лопасти. Подгиб делается плоскогубцами и далее простукиванием молотком

>

Процесс изготовления остальных лопастей такой-же, на одну лопасть ушло минут двадцать работы и в итоге получились вот такие пока еще плоские лопасти.

>

Так лопасти выглядят с обратной стороны.

>

Далее я продольным постукиванием молотком придал лопастям форму желобков примерно как у 315-й трубы. Чтобы примерно угадать нарисовал на полу круг диаметром 320мм и по нему ориентировался. Корневую часть лопастей я подвергнул на 3см, и сложив лопасти вместе просверлил отверстия по нулевой линии. Сверлил отверстия диаметром 6мм.

>

Вид с обратной стороны.

>

Вот так потратив примерно полтора часа я сделал лопасти для ветрогенератора. Лопасти получились конечно хлипковатые, но как показала практика такие лопасти выдерживают ветер до 15м/с. Далее я из фанеры вырезал хаб и уже собрал готовый винт.

>

>

Ниже фото этого винта уже на ветрогенераторе.

>

>

После установки на ветрогенератор новый винт сразу показал себя с хорошей стороны. На улице был ветер примерно 3-6м/с и винт хорошо крутился с заметно более высокой быстроходностью. Моментально отзывался на изменение скорости ветра и крутился не останавливаясь. До него стаял сначала сборный четырёх-лопастной винт, но он как-то не набирал высоких оборотов. Потом я снял жестяные лопасти две штуки и остались там две лопасти из 150-й трубы. Обмотки генератора я соединил треугольником и в таком виде с двухлопастным винтом ветряк работал, но винт периодически останавливался и потом трудно стартовал. Ток зарядки был нестабильный, но на порывах при сегодняшнем ветре доходил до 4А.

С новым трёх-лопастным винтом зарядка практически постоянная, 0.5-1А видно на амперметре постоянно с увеличением до 2А. Посмотрим как будет на более сильном ветре, но уже неплохо. Из-за быстроходности зарядка не прекращается и винт легко стартует что я и хотел сделать. А крепкость винта думаю достаточная, но это покажет время. Из жести винты для ветряков мне не встречались в интернете и конечно по прочности их не сравнить даже с ПВХ трубами, но это тоже выход когда проблематично достать канализационные трубы больших диаметров.

Использование альтернативных источников энергии – один из основных трендов нашего времени. Чистая и доступная энергия ветра может преобразовываться в электричество даже у вас дома, если построить ветряк и соединить его с генератором.

Соорудить лопасти для ветрогенератора своими руками можно из обычных материалов, не используя специального оборудования. Мы расскажем, какая форма лопастей эффективнее, и поможем подобрать подходящий чертеж для ветровой электростанции.

Ветрогенератор – прибор, позволяющий преобразовывать энергию ветра в электричество.

Принцип работы его заключается в том, что ветер вращает лопасти, приводит в движение вал, по которому вращение поступает на генератор через редуктор, увеличивающий скорость.

Работа ветряной электростанции оценивается по КИЭВ – коэффициенту использования энергии ветра. Когда ветроколесо вращается быстро, оно взаимодействует с большим количеством ветра, а значит забирает у него большее количество энергии

Подразделяют две основные разновидности ветряных генераторов:

• горизонтальные.

Вертикально ориентированные модели построены так, чтобы ось пропеллера была расположена перпендикулярно земле. Таким образом, любое перемещение воздушных масс, независимо от направления, приводит конструкцию в движение.

Такая универсальность является плюсом данного типа ветряков, но они проигрывают горизонтальным моделям по производительности и эффективности работы

Горизонтальный ветрогенератор напоминает флюгер. Чтобы лопасти вращались, конструкция должна быть повернута в нужную сторону, в зависимости от направления движения воздуха.

Для контроля и улавливания изменений направления ветра устанавливают специальные приборы. КПД при таком расположении винта значительно выше, чем при вертикальной ориентации. В бытовом применении рациональней использовать ветрогенераторы этого типа.

Какая форма лопасти является оптимальной?

Один из главных элементов ветрогенератора – комплект лопастей.

Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые сказываются на эффективности ветряка:

• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно нужно учитывать все эти параметры. Некоторые полагают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.

Однако это далеко не так. Каждая отдельная часть движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота.

Кроме того, слишком много широких крыльев могут стать причиной образования так называемой «воздушной шапки» перед винтом, когда воздушный поток не проходит сквозь ветряк, а огибает его.

Форма имеет большое значение. От нее зависит скорость движения винта. Плохое обтекание становится причиной возникновения вихрей, которые тормозят ветроколесо

Самым эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его своими руками очень сложно. Конструкция получается ненадежная, хоть и с высоким коэффициентом полезного действия. По опыту многих пользователей и производителей ветряков, самой оптимальной моделью является трехлопастная.

Вес лопасти зависит от ее размера и материала, из которого она будет изготовлена. Размер нужно подбирать тщательно, руководствуясь формулами для расчетов. Кромки лучше обрабатывать так, чтобы с одной стороны имелось закругление, а противоположная сторона была острой

Правильно подобранная форма лопасти для ветрогенератора является фундаментом его хорошей работы.

Для домашнего изготовления подходят такие варианты:

• парусного типа;
• крыльчатого типа.

Лопасти парусного типа представляют собой простые широкие полосы, как на ветряной мельнице. Эта модель наиболее очевидна и проста в изготовлении. Однако ее КПД настолько мал, что эта форма практически не применяется в современных ветрогенераторах. Коэффициент полезного действия в данном случае составляет около 10-12%.

Гораздо более эффективная форма – лопасти крыльчатого профиля. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и вращается быстрее. Обтекание воздухом значительно сокращает сопротивление, которое встречает на своем пути ветряк.

Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лопасть имеет утолщение, а с другой – пологий спуск. Воздушные массы обтекают деталь такой формы очень плавно

КПД этой модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить крыльчатую лопасть можно и своими руками с применением минимума инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать под свой ветряк и пользоваться бесплатной и чистой энергией ветра без ограничений.

Из чего делают лопасти в домашних условиях?

Материалы, которые подойдут для строительства ветрогенератора – это, прежде всего, пластик, легкие металлы, древесина и современное решение – стеклоткань. Главный вопрос заключается в том, сколько труда и времени вы готовы потратить на изготовление ветряка.

Канализационные трубы из поливинилхлорида

Самый популярный и широко распространенный материал для изготовления пластиковых лопастей для ветрогенератора является обыкновенная канализационная ПВХ-труба. Для большинства домашних генераторов с диаметром винта до 2 м хватит трубы 160 мм.

К преимуществам такого метода относят:

• невысокую цену;
• доступность в любом регионе;
• простоту работы;
• большое количество схем и чертежей в интернете, большой опыт использования.

Трубы бывают разными. Это известно не только тем, кто изготавливает самодельные ветряные электростанции, но всем, кто сталкивался с монтажом канализации или водопровода. Они отличаются по толщине, составу, производителю. Труба стоит недорого, поэтому не нужно пытаться еще больше удешевить свой ветряк, экономя на ПВХ-трубах.

Некачественный материал пластиковых труб может привести к тому, что лопасти треснут при первом же испытании и вся работа будет проделана впустую

Сначала нужно определиться с лекалом. Вариантов существует много, каждая форма имеет свои недостатки и преимущества. Возможно, имеет смысл сначала поэкспериментировать, прежде чем вырезать итоговый вариант.

Поскольку цена на трубы невысокая, а найти их можно в любом строительном магазине, этот материал отлично подойдет для первых шагов в моделировании лопастей. Если что-то пойдет не так, всегда можно купить еще одну трубу и попробовать сначала, кошелек от таких экспериментов не сильно пострадает.

Опытные пользователи энергии ветра заметили, что для изготовления лопастей для ветрогенератора лучше использовать оранжевые, а не серые трубы. Они лучше держат форму, не изгибаются после формирования крыла и дольше служат

Конструкторы-любители предпочитают ПВХ, так как во время испытаний сломанную лопасть можно заменить на новую, изготовленную за 15 минут прямо на месте при наличии подходящего лекала. Просто и быстро, а главное – доступно.

Алюминий – тонкий, легкий и дорогой

Алюминий – легкий и прочный металл. Его традиционно используют для изготовления лопастей для ветрогенераторов. Благодаря небольшому весу, если придать пластине нужную форму, аэродинамические свойства винта будут на высоте.

Основные нагрузки, которые испытывает ветряк во время вращения, направлены на изгиб и разрыв лопасти. Если пластик при такой работе быстро даст трещину и выйдет из строя, рассчитывать на алюминиевый винт можно гораздо дольше.

Однако если сравнивать алюминий и ПВХ-трубы, металлические пластины все равно будут тяжелее. При высокой скорости вращения велик риск повредить не саму лопасть, а винт в месте крепления

Еще один минус деталей из алюминия – сложность изготовления. Если ПВХ-труба имеет изгиб, который будет использован для придания аэродинамических свойств лопасти, то алюминий, как правило, берется в виде листа.

После вырезания детали по лекалу, что само по себе гораздо сложнее, чем работа с пластиком, полученную заготовку еще нужно будет прокатать и придать ей правильный изгиб. В домашних условиях и без инструмента сделать это будет не так просто.

Стекловолокно или стеклоткань – для профессионалов

Если вы решили подойти к вопросу создания лопасти осознанно и готовы потратить на это много сил и нервов, подойдет стекловолокно. Если ранее вы не имели дела с ветрогенераторами, начинать знакомство с моделирования ветряка из стеклоткани – не лучшая идея. Все-таки этот процесс требует опыта и практических навыков.

Лопасть из нескольких слоев стеклоткани, скрепленных эпоксидным клеем, будет прочной, легкой и надежной. При большой площади поверхности деталь получается полая и практически невесомая

Для изготовления берется стеклоткань – тонкий и прочный материал, который выпускается в рулонах. Помимо стекловолокна пригодится эпоксидный клей для закрепления слоев.

Начинают работу с создания матрицы. Это такая заготовка, которая представляет собой форму для будущей детали.

Матрица может быть изготовлена из дерева: бруса, доски или бревна. Прямо из массива вырубают объемный силуэт половины лопасти. Еще вариант – форма из пластика

Сделать заготовку самостоятельно очень сложно, нужно иметь перед глазами готовую модель лопасти из дерева или другого материала, а только потом по этой модели вырезают матрицу для детали. Таких матриц нужно как минимум 2. Зато, сделав удачную форму однажды, ее можно применять многократно и соорудить таким образом не один ветряк.

Дно формы тщательно смазывают воском. Это делается для того, чтобы готовую лопасть можно было легко извлечь впоследствии. Укладывают слой стекловолокна, промазывают его эпоксидным клеем. Процесс повторяют несколько раз, пока заготовка не достигнет нужной толщины.

Когда эпоксидный клей высохнет, половину детали аккуратно вынимают из матрицы. То же делают со второй половиной. Части склеивают между собой, чтобы получилась полая объемная деталь. Легкая, прочная, правильной аэродинамической формы лопасть из стекловолокна – вершина мастерства домашнего любителя ветряных электростанций.

Ее главный минус – сложность реализации задумки и большое количество брака на первых порах, пока не будет получена идеальная матрица, а алгоритм создания не будет отточен.

Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса

Деревянная лопасть – дедовский метод, который легко осуществим, но малоэффективен при сегодняшнем уровне потребления электричества. Сделать деталь можно из цельной доски легких пород древесины, например, сосны. Важно подобрать хорошо высушенную деревянную заготовку.

Нужно выбрать подходящую форму, но учитывать тот факт, что деревянная лопасть будет не тонкой пластиной, как алюминиевая или пластиковая, а объемной конструкцией. Поэтому придать заготовке форму мало, нужно понимать принципы аэродинамики и представлять себе очертания лопасти во всех трех измерениях.

Придавать окончательный вид дереву придется рубанком, лучше электро. Для долговечности древесину обрабатывают антисептическим защитным лаком или краской

Главный недостаток такой конструкции – большой вес винта. Чтобы сдвинуть с места эту махину, ветер должен быть достаточно сильным, что трудноосуществимо в принципе. Однако дерево – доступный материал. Доски, подходящие для создания винта ветрогенератора, можно найти прямо у себя во дворе, не потратив ни копейки. И это главное преимущество древесины в данном случае.

КПД деревянной лопасти стремится к нулю. Как правило, время и силы, которые уходят на создание такого ветряка не стоят полученного результата, выраженного в ваттах. Однако, как учебная модель или пробный экземпляр деревянная деталь вполне имеет место быть. А еще флюгер с деревянными лопастями эффектно смотрится на участке.

Чертежи и примеры лопастей

Сделать правильный расчет винта ветрогенератора, не зная основных параметров, которые отображаются в формуле, а так же не имея понятия, как эти параметры влияют на работу ветряка, очень сложно.

Лучше не тратить свое время, если желания вникать в основы аэродинамики нет. Готовые чертежи-схемы с заданными показателями помогут подобрать подходящую лопасть для ветряной электростанции.

Чертеж лопасти для двухлопастного винта. Изготавливается из канализационной трубы 110 диаметра. Диаметр винта ветряка в данных расчетах – 1 м

Подобный небольшой ветрогенератор не сможет обеспечить вас высокой мощностью. Скорей всего, вы вряд ли сможете выжать из этой конструкции больше 50 Вт. Однако двухлопастной винт из легкой и тонкой ПВХ-трубы даст высокую скорость вращения и обеспечит работу ветряка даже при небольшом ветре.

Чертеж лопасти для трехлопастного винта ветрогенератора из трубы 160 мм диаметра. Расчетная быстроходность в этом варианте – 5 при ветре 5 м/с

Трехлопастной винт такой формы может быть использован для более мощных агрегатов, примерно 150 Вт при 12 В. Диаметр всего винта в этой модели достигает 1,5 м. Ветроколесо будет вращаться быстро и легко запускаться в движение. Ветряк с тремя крыльями встречается в домашних электростанциях чаще всего.

Чертеж самодельной лопасти для 5-ти лопастного винта ветрогенератора. Изготавливается из трубы ПВХ диаметром 160 мм. Расчетная быстроходность – 4

Такой пятилопастной винт сможет выдавать до 225 оборотов в минуту при расчетной скорости ветра 5 м/с. Чтобы построить лопасть по предложенным чертежам, нужно перенести координаты каждой точки из колонок «Координаты лекала фронт/тыл» на поверхность пластиковой канализационной трубы.

По таблице видно, что чем больше крыльев у ветрогенератора, тем меньше должна быть их длина для получения тока одинаковой мощности

Как показывает практика, обслуживать ветрогенератор больше 2 метров в диаметре достаточно сложно. Если в соответствии с таблицей вам необходим ветряк большего размера, подумайте над увеличением числа лопастей.

С правилами и принципами ознакомит статья, в которой пошагово изложен процесс производства вычислений.

Выполнение балансировки ветряка

Балансировка лопастей ветрогенератора поможет сделать его работу максимально эффективной. Для осуществления балансировки нужно найти помещение, где нет ветра или сквозняка. Разумеется, для ветроколеса больше 2 м в диаметре найти такое помещение будет сложно.

Лопасти собираются в готовую конструкцию и устанавливаются в рабочее положение. Ось должна располагаться строго горизонтально, по уровню. Плоскость, в которой будет вращаться винт, должна быть выставлена строго вертикально, перпендикулярно оси и уровню земли.

Винт, который не движется, нужно повернуть на 360/х градусов, где х = количество лопастей. В идеале сбалансированный ветряк не будет отклоняться ни на 1 градус, а останется неподвижным. Если лопасть повернулась под собственным весом, ее нужно немного подправить, уменьшить вес с одной стороны, устранить отклонение от оси.

Процесс повторяется до тех пор, пока винт не будет абсолютно неподвижным в любом положении. Важно, чтобы во время балансировки не было ветра. Это может исказить результаты испытаний

Также важно проконтролировать, чтобы все части вертелись строго в одной плоскости. Для проверки на расстоянии 2 мм с обеих сторон одной из лопастей устанавливают контрольные пластины. Во время движения ни одна часть винта не должна коснуться пластины.

Для эксплуатации ветрогенератора с изготовленными лопастями потребуется собрать систему, аккумулирующую полученную энергию, сохраняющую ее и передающую потребителю. Одним из компонентов системы является контроллер. О том, как сделать , узнаете, ознакомившись с рекомендованной нами статьей.

Если вы хотите использовать чистую и безопасную энергию ветра для бытовых нужд и не планируете тратить огромные деньги на покупку дорогостоящего оборудования, самодельные лопасти из обычных материалов будут подходящей идеей. Не бойтесь экспериментов, и вам удастся еще больше усовершенствовать существующие модели винтов ветряка.

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.

Ветрогенераторы, в том числе и самодельные, все чаще используются в качестве альтернативного источника получения энергии. Мачта, турбина, флюгер и ветряное колесо – все, что необходимо для изготовления ветряка. Из этого набора приобрести придется лишь электрический генератор для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Все остальные компоненты можно сделать самостоятельно из подручных материалов Сборка ветряного колеса и изготовление лопастей ветрогенератора будут рассмотрены в данной статье.

Перед самостоятельной сборкой ветрогенератора стоит определиться с той мощностью, которую необходимо получать от ветряка. Эта мощность напрямую зависит от силы ветра в регионе, диаметр ветряного колеса и количество лопастей. И если на силу ветра человек никак повлиять не может, то определиться с требуемыми параметрами лопастей придется заранее. В таблице ниже приведены параметры ветряного колеса (диаметр колеса при определенном количестве лопастей) и вырабатываемая ветрогенератором мощность при скорости ветра 4 м/с.

Из таблицы видно, что ветрогенератор мощностью в 50…100 кВ вполне можно изготовить из подручных материалов.

После определения с требуемым количеством и размерами лопастей ветрогенератора можно переходить к их изготовлению. Для этого необходимо выбрать тип лопастей: лопасти парусного типа (как у ветряных мельниц) или лопасти крыльчатого профиля. Лопасти парусного типа имеют простую конструкцию, однако они способны преобразовывать лишь 10-12% энергии потока ветра, так как они не используют аэродинамические возможности ветровых потоков. Внутренняя и внешняя стороны лопасти крыльчатого профиля имеют разную площадь, благодаря чему создается разница давления воздуха на противоположные стороны крыла. Полученная аэродинамическая сила делает использование ветрового потока гораздо более эффективным, а коэффициент использования энергии ветра может достигать 0,4 (40% энергии ветра преобразуются в полезную работу).

В качестве материалов или заготовок для изготовления лопастей ветрогенератора можно использовать ПВХ трубы, алюминий или стекловолокно.

Лопасти ветрогенератора из ПВХ труб

ПВХ трубы уже обладают всеми необходимыми характеристиками для изготовления лопастей: они легкие, достаточно прочные, имеют изогнутую форму. При использовании ПВХ труб для изготовления лопастей стоит помнить, что пластик все-таки не имеет хороших характеристик при выдерживании нагрузки на разрыв. Поэтому из-за большой скорости вращения лопастей ветрогенератора (скорость движения конечной части лопасти двухлопастного колеса ветрогенератора исчисляется сотнями метров в секунду), необходимо уменьшать длину лопасти и, тем самым, увеличивать количество лопастей (в соответствии с таблицей). Кроме того, толщина стенки ПВХ трубы должна быть не менее 4мм.

В качестве шаблона для лопастей можно использовать приведенный ниже рисунок, распечатав который необходимо приложить к стенке трубы, обвести маркером и вырезать лопасть из трубы. Места разрезов и края лопастей необходимо зашлифовать и округлить.

Для соединения лопастей необходимо подготовить металлическое основание, на котором и будут закреплены все лопасти ветрогенератора. Размеры диска необходимо подбирать индивидуально, учитывая параметры электрического генератора (диаметр выходного вала), который будет использоваться для ветряка.

Лопасти для ветрогенератора из алюминия

Алюминиевые лопасти, по сравнению с пластиковыми, обладают лучшими прочностными характеристиками, как на разрыв, так и на изгиб. Однако бОльшая масса лопастей потребует дополнительных усилителей в конструкции колеса и мачты ветрогенератора. Один из возможных вариантов изготовления алюминиевых лопастей приведен ниже.

Существенным недостатком алюминиевых лопастей можно назвать сложность в изготовлении, т.к. в любом случае для этого понадобятся алюминиевые заготовки и специальные инструменты для обработки металла и его сварки.

Лопасти ветрогенератора из стекловолокна

Стекловолокно можно назвать идеальным материалом для изготовления лопастей ветрогенератора из-за отличных характеристик по прочности, аэродинамическим показателям и массе. Однако изготовление лопастей из стекловолокна достаточно трудоемкий процесс, требующий особых навыков и опыта работы с деревом и стеклотканью.

Шаблоны матрицы лопасти ветряного колеса диаметром 2 метра приведен ниже.

Для изготовления лопастей из ветрогенератора необходимо подготовить деревянную матрицу, которая вытачивается из деревянного бруса по шаблону. После этого форма натирается воском и наносится слой эпоксидной смолы, на который укладывается лист стеклоткани. Затем поверх стеклоткани накладывается еще один слой эпоксидной смолы и снова слой стеклоткани. Одна лопасть состоит из 3-5 слоев стекловолокна. После высыхания мы получаем половину лопасти ветрогенератора. Получившиеся половинки лопастей склеиваются между собой эпоксидной смолой, а во внутренний торец вклеивается деревянная пробка, которая будет служить основой для крепления лопасти к ступице колеса.

Балансировка лопастей ветрогенератора

По завершении изготовления лопастей ветрогенератора и сборки колеса необходимо проводить его балансировку.

При балансировке колесо должно свободно вращаться на испытательном стенде, при этом плоскость соединительного узла колеса была строго параллельна вертикальному подвесу. Проверка балансировки заключается в следующем: колесо останавливается и отпускается. Затем проворачиваем колесо вручную примерно на угол, равный 360/число лопастей, снова останавливаем и отпускаем. Если остановленное и отпущенное колесо начинает вращаться, значит, та часть колеса, которая стремится вниз, тяжелее. Определив более тяжелую лопасть необходимо сточить одну из ее граней, дабы уменьшить ее вес.

После выравнивания масс всех лопастей ветрогенератора можно выполнить еще одно испытание: на расстоянии 2мм от лопастей по обе стороны устанавливаются планки, а затем следим, чтобы лопасти не задевали планки при вращении.

После этого можно приступать к окончательной сборке и подключению ветрогенератора.

Если поискать и посмотреть в интернете, то многие для своих самодельных ветрогенераторов делают лопасти именно из пластмассовых труб. Ну это и понятно, так-как канализационные трубы хорошо подходят для этих целей, доступны и дешевы. Но конечно не все, так серую трубу особо не жалуют, так-как она быстро деформируется и очень слабая. Больше всего подходят трубы рыжего цвета, они и форму держат, и прочность хорошая. Лучшие трубы из чистого ПВХ, но сейчас все больше их делают не понятно из чего, там и полипропилен и другое, что тоже не подходит для лопастей ветрогенератора.

Ну это ладно, самая главная ошибка людей это изготовление лопастей без всяких расчетов и подгонки под генератор, а ведь лопасти это та часть ветрогенератора, которая преобразует энергию ветра, и на сколько хорошо они это делают зависит общий КИЭВ ветрогенератора (коофициент использования энергии ветра).

Для расчета лопастей из ПВХ труб была создана простая, но эффективная программка в формате эксель. В этой программке легко рассчитать винт под конкретный генератор. Вводя координаты будущей лопасти можно видеть как изменяются все нужные параметры винта, это обороты при разной скорости ветра, КИЭВ, крутящий момент, стартовый и другие параметры.

Но многие вырезают лопасти на глаз и я с помощью программки проанализировал КИЭВ вот такой, как на скриншоте ниже лопасти, очень часто приходится видеть лопасти из труб именно такой формы.

Такие лопасти часто делают, это самое простое, две линии всего прочертить на трубе и вырезать, обработать кромки и готово. Но КИЭВ таких лопастей все 0,2 в трехлопастном варианте на малых диаметрах труб. Лучше показатели если увеличить количество лопастей до 6 , 8 но быстроходность при этом снижается, а нам как известно нужна максимальная мощность лопастей при как можно больших оборотах от каждой скорости ветра.

Ниже скриншоты такой лопасти.

Здесь трёх лопастной винт из 110-й трубы диаметром 1,2м., и максимальная мощность при быстроходности 3,8.

>

А это уже 6 лопастей, результат чуть чуть лучше.

>

Так-же винт из 160-й трубы вырезанный по такому принципу тоже имеет невысокий КИЭВ и быстроходность.

>

Если 6 лопастей, то лучше.

>

Так-же можно увеличить диаметр к примеру до 1,7м и посмотреть.

>

Лучше показатели у больших винтов, вырезанных из труб большего диаметра, к примеру из трубы 320мм.

>

>

>

А вот экселька с последней трубой 320мм в диаметре - rasshet3D2.5Z5.5T3200mm.xls

Универсальная лопасть.

Специально для тех кто хочет вырезать лопасти с относительно высоким КИЭВ я с помощью программки вывел некую универсальную лопасть. Она вырезается чуть сложнее, но имеет более высокий КИЭВ и быстроходность. На диаметрах труб 110-160 такая лопасть имеет КИЭВ 0,27-0,33при быстроходности Z3,5-5,5, но на больших винтах КИЭВ переваливает за 0,4 и быстроходность увеличивается.

вот скриншот для 110-й трубы и 160-й. Если удлинять лопасть, то КИЭВ падает совсем чуть чуть.

>

>

>

Здесь экселька с этой лопастью - rasshet3D1500.xls

Как вырезать такую лопасть без программы.

Рассчитывается такая лопасть очень легко с помощью калькулятора. Все расчеты отталкиваются от диаметра трубы. Для начала нужно диаметр трубы разделить на 5, к примеру для 110-й трубы 110:5=22мм, а для 160-й трубы 160:5=32мм.

22*2=44 мм, расстояние от корня лопасти 0%,

Второй 22*488мм, расстояние 15%,

Третий 22*2,5=55мм, расстояние 50%,

Четвертый 22*2=44мм, расстояние 100% кончик.

Все эти точки нужно соединить и это будет фронт лопасти. Для креплении лопасти нужно провести еще одну линию на которой сверлятся отверстия для крепления лопасти, линия проводится отступив от первой линии 22 мм.

После вырезания, кромки лопасти нужно обработать таким образом, так-как при расчете учитывается обработка кромок именно таким образом чтобы все углы по длинне лопасти совпадали с расчетными.

На рисунке ниже я попробовал показать как это нужно делать. За основу как я уже писал выше берется диаметр и делится на 5, полученную цифру условно можно обозначить Х. далее от этой буквы на рисунке стоят цифры, это процент, на который нужно умножить Х.

Тогда получаются такие координаты.

>

Первая линия нулевая, это тыл будущей лопасти.

А далее первая точка от корня 0%, можно обозначить так, точка А-Х-1-0%, где А- точка, Х - это цифра получившиеся при делении диаметра на 5, 1- это множитель, 0- это расстояние от корня лопасти - радиус по длинне лопасти.

Линия для крепления лопасти.

А-Х-1-0% = 22мм, радиус лопасти 0мм

Б-Х-4-15% = 88мм, радиус лопасти 112,5мм

В-Х-2,5-50% = 55мм, радиус лопасти 375мм

Г-Х-1-100% = 22мм, радиус лопасти 750мм

Линия крепления лопастей.

Д-Х-0,5 = 11мм

Е-Х-0,5 = 11мм

По 11 миллиметров от самой первой линии-тыл, в сторону фронта, эта линия для крепления лопасти.

Здесь я надеюсь все понятно. Эта универсальная лопасть хорошо подходит к разным диаметрам труб, и по длинне лопасть можно удлинять и укорачивать. Из трубы 110мм можно делать винт диаметром до 1,5м, дальше просто лопасти очень слабые будут. Из 160 до 1,8м и т.д. При этом чем больше диаметр трубы и размер винта, тем лучше КИЭВ.

Но лучше конечно рассчитывать индивидуально под генератор и нужную скорость ветра. А если нет возможности, то можно применять эту универсальную лопасть, и просто запомнить как вырезать. Я уже опробовал винт диаметром 1,3м из 110-й трубы, четырех лопастной, работает хорошо, оборотистый.