Gör-det-själv vertikal vindgenerator: hur man monterar en vindturbin med en vertikal rotationsaxel

Vinden har en otrolig energikapacitet.Underlåtenhet att använda dess kraftfulla potential måste djärvt erkännas som orimligt slöseri. Men du kan enkelt bygga en vertikal vindgenerator med dina egna händer och få praktiskt taget gratis energi för att täcka dina hushållsbehov. Detta är ganska verkligt, håller du inte med?

Den här artikeln hjälper dig att i detalj förstå ett komplext tekniskt problem. Systematiserad, tillgänglig information täcker i detalj funktionsprincipen för populära system som omvandlar luftmassornas energi till elektricitet.

Utan tvekan kommer du att ryckas med av idén om att skapa en väderkvarn, detaljerna för dess montering beskrivs i artikeln. Vi undersökte i detalj de olika typerna av vertikala vindgeneratorer och berörde deras skillnader, fördelar och nackdelar. Textdelen av materialet kompletteras perfekt med foton och videoinstruktioner.

Fördelar och princip för drift av vindkraftverk

En modern vertikal generator är ett av alternativen alternativ energi för hemmet. Enheten kan omvandla vindbyar till en energiresurs. För korrekt drift kräver det inga ytterligare enheter som bestämmer vindens riktning.

En roterande vindgenerator är mycket lätt att göra med dina egna händer. Naturligtvis kommer han inte helt att kunna ta på sig ansvaret att tillhandahålla energi till en stor privat stuga, men han kommer att göra ett utmärkt jobb med att belysa uthus, trädgårdsgångar och lokala områden.

Anordningen av vertikal typ arbetar på låg höjd. Dess underhåll kräver inte olika anordningar för att säkerställa säkert reparations- och underhållsarbete på hög höjd.

Ett minimum av rörliga delar gör vindturbinen mer pålitlig och driftsstabil. Den optimala profilen på bladen och den ursprungliga formen på rotorn ger enheten en hög effektivitetsnivå, oavsett vilken riktning vinden blåser vid varje givet ögonblick.

Små hushållsmodeller består av tre eller fler lätta blad, fångar omedelbart den svagaste vindbyen och börjar rotera så fort vindstyrkan överstiger 1,5 m/s. Tack vare denna förmåga överstiger deras effektivitet ofta den för större installationer som kräver högre vind.

Generatorn fungerar helt tyst, stör inte ägare och grannar, skapar inte skadliga utsläpp till atmosfären och tjänar på ett tillförlitligt sätt i många år och levererar noggrant energi till bostadsutrymmen.

En vertikal vindgenerator fungerar på principen om magnetisk levitation. När turbinerna roterar genereras impuls- och lyftkrafter, såväl som faktiska bromskrafter. De två första får enhetens blad att snurra.Denna åtgärd aktiverar rotorn och den skapar ett magnetfält som producerar elektricitet.

Ett vindturbin med en vertikal rotationsaxel är inte sämre i effektivitet än sina horisontella motsvarigheter. Dessutom gör den inga anspråk på det territoriella läget och fungerar fullt ut på nästan vilken plats som helst som är bekväm för husägare

Enheten fungerar helt oberoende och kräver inte ägarens ingripande i processen.

Klassificering av vertikala generatorer

Det finns vissa strukturella skillnader mellan vinduppsamlingsanordningar av vertikal typ. Det gör inte enheterna bättre eller sämre, utan låter dig helt enkelt välja det mest bekväma alternativet för att utföra specifika uppgifter inom ett visst område.

#1: Funktioner hos ortogonala system

Strukturellt består en ortogonal vindgenerator av en stark vertikal rotationsaxel och flera parallella blad placerade på ett visst avstånd från den centrala basen.

Enheten kräver inga ytterligare styrmekanismer och fungerar normalt, oavsett vindriktning. Den vertikalt placerade huvudaxeln gör det möjligt att placera drivutrustningen på marknivå, vilket i hög grad underlättar drift, reparation och underhåll.

Den ortogonala generatorns stödenheter har inte särskilt lång livslängd. Detta beror på de höga dynamiska belastningar som rotorn utövar på dem under drift. För att säkerställa att installationen inte misslyckas i förtid måste alla bärande delar inspekteras regelbundet och skadade måste omedelbart bytas ut mot nya.

Nackdelarna med ortogonala enheter inkluderar ett alltför massivt bladsystem och låg effektivitet jämfört med effektiviteten hos horisontella axelmoduler.

Den enklaste vindturbinen för att driva lågenergikonsumenter kan monteras av färdiga komponenter:

#2: Generatorer med Daria-rotor

En vindgenerator utrustad med en Darrieus-rotor har en vertikal rotationsaxel och 2-3 platta bladremsor utan en karakteristisk aerodynamisk profil, fixerade vid basen och överst på rotationsaxeln.

Enheten i sin drift styrs inte av vindens styrka eller riktning, har en hög rotationshastighet och gör att drivanordningarna kan placeras på marken, vilket underlättar och påskyndar processen med planerat underhåll och eventuella reparationer.

Tvåbladiga generatorset med en Darrieus-rotor aktiveras endast av en stark vindpust. Med ett jämnt mötande flöde kan de inte starta på egen hand.

De stödjande och roterande komponenterna i en anordning med en Darrieus-rotor är känsliga för ökade dynamiska belastningar, och bladsystemets effektivitet är i många avseenden sämre än axiella horisontella installationer.

#3: Enheter med Savonius-rotor

Den vertikala vindturbinen med Savonius-rotor har ett halvcylindriskt bladsystem och skiljer sig från liknande installationer genom sitt höga startvridmoment och förmågan att fungera effektivt i låghastighetsvindar.

Effekten hos vertikala vindgeneratorer med en Savonius-rotor som erbjuds på marknaden överstiger inte 5 kW. Enheterna används sällan som en oberoende arbetsenhet, men används oftast för att skapa ett högre startmoment för Daria-rotorinstallationer

Det vertikala komplexet med en Savonius-rotor kritiseras för sin ökade materialförbrukning och lägre effektivitet jämfört med horisontella vindkraftverk. Det är därför som produktionen av högeffektutrustning av denna klass anses olämplig.

Följande bildval introducerar dig till stegen för tillverkning av Savonius väderkvarn:

Alla delar av denna Savonius väderkvarnmodell förutom 3200 rpm och 24 V generatorn tillverkas för hand.

#4: Väderkvarn med flerbladig rotor och guide

Denna typ av enhet är en förbättrad version av den klassiska ortogonala vindgeneratorn. Rotorkomplexet består här av blad anordnade i två rader.

Det yttre bladskiktet förblir statiskt och fungerar som en ledskovel. Den fångar upp vindflödet, fångar upp det, komprimerar det och ökar på så sätt märkbart den faktiska vindhastigheten.

Den inre raden av blad är en rörlig struktur som tar emot luftflöde från den första rotorenheten i en viss vinkel.

Effektiviteten hos en vindgenerator med en flerbladsrotor med ett styrsystem gör denna enhet särskilt attraktiv för konsumenter.Men kostnaden för sådan utrustning är ganska hög, och det tar lite längre tid att betala för sig själv än liknande enheter med en enklare konfiguration

Experter kallar denna typ av enhet den mest effektiva i sin klass och betonar att den specifika designen gör att den fungerar även vid lägsta möjliga vindhastigheter.

#5: Egenskaper för enheter med en helicoid rotor

En spiralformad vindturbin eller Gorlov-generator är en annan modifiering av det traditionella ortogonala rotorsystemet. Modellens blad är vridna i en båge. Denna designfunktion gör det möjligt att snabbt fånga luftflödet och rotera smidigt utan att rycka.

Denna funktionsprincip minskar avsevärt den dynamiska belastningen på basen och rörliga enheter, vilket ökar deras livslängd.

Enheter med en rotor av helicoidtyp är mycket pålitliga och tål lätt betydande driftsbelastningar. Men under drift skapar sådana väderkvarnar uttalade bruseffekter och producerar ytterligare ljudvågor som ligger i kortvågsområdet av ljudspektrumet

Spunna rotorblad för en spiralformad väderkvarn är gjorda med en mycket progressiv, men komplex teknik. På grund av detta är enheterna ganska dyra och är inte särskilt populära bland privata konsumenter.

#6: Egenskaper hos rotorer med vertikal axel

Huvudskillnaden mellan en vertikalaxelgenerator är dess vertikalt placerade blad, vars profil liknar en flygplansvinge, vars axel är tydligt parallell med den vertikala axeln. Designen påminner en del om Darrieus-rotorn, men under produktionsförhållanden tillverkas den mycket snabbare och enklare.

En generator med en vertikalaxelrotor tar upp driftshastigheten mycket snabbare än liknande enheter av denna klass och börjar producera den nödvändiga energiresursen. Processen åtföljs av en liten ljudeffekt och stör inte vare sig installationsägare eller grannar

Väderkvarnar med vertikalaxelrotor är pålitliga och hållbara, tål lätt betydande driftsbelastningar och kostar inte för mycket pengar. Dessa egenskaper gör dem relevanta för användning inte bara för industriella, utan också för hushållsändamål.

Funktioner för att välja vindgeneratorer för ett privat hem och en översikt över de bästa erbjudandena presenteras i Denna artikel.

Att göra din egen väderkvarn

Det är inte för svårt att skapa en vindgenerator med en vertikal rotationsaxel hemma med dina egna händer. Det räcker att köpa de nödvändiga komponenterna, montera dem i rätt ordning och installera modulen på den valda platsen. Så snart det finns en minimal bris kommer produkten att fungera och börja ge ägarna den nödvändiga energin.

Steg 1: Inköp av komponenter och material

För att göra en vertikal vindgenerator med dina egna händer behöver du följande komponenter:

• rotor – rörlig del av enheten:
• blad – delar som fångar upp vindflödet;
• axiell mast – för att fästa rotorn och bladen (kan vara i form av en lång stång, pyramid eller stativ);
• stator – utformad för att rymma en spole av hållbar koppartråd;
• batteri – Kapacitet för att ackumulera den mottagna resursen;
• inverter – en anordning för omvandling av likström till växelström;
• kontroller – en anordning som bromsar generatorn i det ögonblick som enheten utvecklar verklig effekt som överstiger de grundläggande indikatorerna.

Lätt, högkvalitativ plastplåt med god elasticitet är lämplig för tillverkning av blad. Andra typer av material är för känsliga för olika skador och deformationer och klarar helt enkelt inte av en så hög dynamisk belastning.

När du gör enheten själv bör du komma ihåg att vertikala väderkvarnar tillverkade av dig själv är allvarligt underlägsna i kraft än fabrikstillverkade modeller. Därför, för att inte bli besviken på den skapade designen i framtiden, är det bättre att omedelbart göra det enligt parametrar som är 2 gånger högre än nödvändigt

Små blad kan tillverkas av PVC med medeldensitet, men stora, breda delar kräver det mest hållbara materialet som tål starka vindar som blåser med en hastighet av 15 m/s eller mer under lång tid.

Steg 2: Preliminär förberedelse av element

För skapa blad För en vertikal vindgenerator skärs 4 identiska delar ut av höghållfast PVC-rör. Två halvcirkelformade fragment skärs ut ur tenn och fästs på varje sida av röret. Rotationsradien för bladdelarna i detta fall kommer att vara 690 mm, och höjden på varje blad kommer att vara cirka 700 mm.

För att montera rotorsystemet, ta neodymmagneter (6 st), ferritskivor med en diameter på 230 mm (2 st) och lim. Magneter placeras på den första skivan, alternerande i polaritet och bibehåller en vinkel på 60 grader mellan dem med en arrangemangsdiameter på 165 mm. Med samma schema görs en andra skiva, och sedan fylls magneterna med lim.

För statorn förbereds 9 spolar och 60 varv koppartråd med en diameter på 1 mm lindas på var och en av dem.

Efterföljande lödning sker i denna ordning:

• början av 1 spole med slutet av 4;
• börja 4 med slut 7 hjul.

Den andra fasen monteras enligt samma princip, men arbetet börjar med 2 spolar och den tredje - med 3 spolar. En speciell form är gjord av ett ark av plywood, botten är fodrad med en bit glasfiber och faser lödda från spolar placeras ovanpå.

Fyll strukturen med lim och lämna den i 1-2 dagar så att alla delar sätter sig och tar rätt plats. Sedan börjar de ansluta de enskilda delarna till ett enda fungerande system.

Steg 3: Montering av alla generatordelar

För att ansluta alla element i generatorn görs 4 hål för stift i den övre rotorn. Den nedre rotorn placeras på fästet med magneterna uppåt. Därefter placeras statorn, efter att ha gjort hål i den för att fästas på fästet.

Stiften pressas in i aluminiumplattan och täcks sedan med den andra rotorn, placeras med magneterna nedåt.

Processen att montera delar utförs noggrant och utan brådska. Rotorerna måste vara inriktade i förhållande till varandra så att det senare inte bildas något glapp i strukturen (+)

Dubbarna roteras växelvis med en skiftnyckel så att den övre rotorn faller på den nedre jämnt och utan att rycka. När den tar sin rätta plats skruvas dubbarna loss och aluminiumplåtarna tas bort. I slutet fixeras hela strukturen med muttrar och dras åt ordentligt, men inte för hårt, för att inte bryta tråden.

Steg 4: Slutlig installation av utrustning

För masten, ta ett kraftigt metallrör 4-5 meter långt och skruva fast en generator som du redan har monterat med egna händer på den.Sedan fästs ramen med plastblad på generatorn och maststrukturen installeras på en förberedd plats med en trepunktsförstärkt grund.

Dessutom fixeras systemets position med hjälp av en bår.

Vid installation av vindkraftverk ska masten tas så länge som möjligt. Den måste bära rotorn högre än den högsta byggnaden på platsen. Först då kommer designen att kunna fungera effektivt och producera den nödvändiga mängden resurser

Det elektriska nätet är anslutet till väderkvarnen i en viss sekvens. Styrenheten tar resursen från generatorn och omvandlar växelström till likström, vilket är nödvändigt för att ladda batteriet. Burk montera styrenheten själv enligt ett förenklat schema.

Batteriet lagrar den frigjorda energin och växelriktaren omvandlar likström till växelström, som driver huvuddelen av hushållsapparater och hemservicesystem.

På vår hemsida finns ett urval av artiklar om hemmagjorda vindkraftverk av olika slag.

Vi råder dig att läsa:

1. Gör-det-själv vindgenerator från en tvättmaskin: instruktioner för montering av en väderkvarn
2. Gör-det-själv vindgenerator från en bilgenerator: vindkraftsmonteringsteknik och felanalys
3. Hur man gör en vindgenerator med egna händer: enhet, driftsprincip + bästa hemgjorda produkter

Ett annat intressant alternativ för att bygga en vertikal väderkvarn kan monteras från avfallsmaterial och spendera inte mer än 250 rubel på inköp av ytterligare komponenter. Gör-det-självare kommer att behöva ett cykelhjul, 12 cykelekrar till, en axel från det bakre cykelhjulet med tre muttrar, en stållist, 11 aluminiumplåtar.

Du behöver också 150 nitar, 18 M4 bultar med muttrar, 3 M6 bultar med muttrar, 27 större brickor och 24 små.

Följande galleri visar kortfattat monteringsstegen:

Följande videoinstruktion kommer att presentera alla steg i detalj:

Att välja en plats för en vindgenerator

Att välja rätt plats för installation av en vindgenerator är ett viktigt steg. Det är bäst att placera enheten på den högsta öppna punkten och noggrant se till att den inte är under nivån för intilliggande bostäder och uthus. Annars kommer byggnader att bli ett hinder för luftflödet och enhetens effektivitet kommer att minska kraftigt.

Om platsen vetter mot en flod eller sjö placeras väderkvarnen på stranden, där vindarna blåser särskilt ofta. Upphöjningar på fastigheten eller stora tomma utrymmen där det inte finns konstgjorda eller naturliga hinder för luftflödet är idealiska för att lokalisera generatorn.

När bostadsfastigheter (hus, stuga, lägenhet etc.) ligger inom staden eller ligger utanför staden, men i tätbebyggda områden, installeras ett vindenergikomplex på taket.

För att placera en generator på taket av ett hyreshus tas grannarnas skriftliga medgivande och officiellt tillstånd erhålls från relevanta myndigheter.

När du installerar en vertikal generator på taket av ett hyreshus bör du komma ihåg att enheten fungerar ganska bullrigt och kan orsaka besvär för både ägarna och andra invånare.Därför måste enheten placeras närmare mitten av taket så att lägenhetsägare på de övre våningarna inte drabbas av det höga surrandet från väderkvarnen under drift

I ett privat hus med en stor trädgårdstomt är det mycket lättare att välja en lämplig plats. Det viktigaste är att ta hänsyn till att strukturen ligger på ett avstånd av 15-25 meter från bostadslokaler. Då kommer inte ljudeffekterna från de roterande bladen att störa någon.

Underhåll av en vertikal enhet

För att en vertikal vindgenerator ska fungera effektivt, exakt och så effektivt som möjligt måste alla rörliga delar av strukturen smörjas. Denna procedur genomförs minst 2 gånger under hela kalenderåret.

Samtidigt, vid underhåll, dras muttrar som har lossnat till följd av drift, elektriska anslutningar förstärks, mekaniska komponenter kontrolleras för korrosion, lösa dragkablar dras åt och bladen inspekteras noggrant för brott eller skador.

På vintern kräver vertikala installationer särskild omsorg. Under perioder av frost blir bladen täckta av en isskorpa och de måste rengöras i tid så att vridmomenthastigheten hålls på rätt nivå.

Delar målas efter behov och en gång per år genomförs en fullständig kontroll av hela konstruktionen för att identifiera fel. Sådan omsorg säkerställer korrekt drift av vindturbinen och förlänger dess livslängd.

Bedömning av genomförbarheten av installation

Innan de börjar tillverka en vertikal vindgenerator studerar de vädersituationen i deras region och försöker avgöra om enheten kan ge den nödvändiga mängden resurser.

Experter rekommenderar att du utvärderar följande parametrar:

• antal blåsiga dagar — Ta medelvärdet för året när vindbyen överstiger 3 m/s.
• volym el, konsumeras per dag av ett hushåll;
• lämplig plats på egen plats för vindutrustning.

Den första indikatorn lärs från data som erhållits vid närmaste väderstation eller finns på Internet på relevanta portaler. Dessutom kontrollerar de med tryckta geografiska publikationer och skapar en helhetsbild av vindsituationen i deras region.

Statistik tas inte för ett år, utan för 15-20 år, först då kommer medelsiffrorna att vara så korrekta som möjligt och kommer att visa om generatorn kommer att kunna tillgodose hushållets behov av el fullt ut eller om dess effekt bara kommer att vara tillräckligt för att driva individuella hushållsbehov.

Om ägaren har en stor tomt som ligger på en sluttning, nära en flodbank eller i öppet utrymme, kommer det inte att vara några problem med installationen.

När huset ligger i djupet av ett befolkat område, och gården har kompakta dimensioner och ligger nära angränsande byggnader, kommer det inte att vara lätt att installera en vertikal modell av en väderkvarn med dina egna händer. Strukturen måste höjas 3-5 m över marken och förstärkas ytterligare så att den inte faller vid en kraftig vindby.

All denna information måste beaktas i planeringsstadiet för att göra det klart om vindgeneratorn kan ta över hela energiförsörjningen eller om dess roll kommer att förbli som en hjälpenergikälla. Det är tillrådligt att utföra vindkraftsberäkning.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video nr 1 kommer att demonstrera hur man gör en vertikal vindgenerator med ett Daria-rotorsystem med dina egna händer hemma. Videon presenterar tydligt funktionerna och intressanta nyanser av monteringsprocessen. Det finns en definition av den maximala effekten för den tillverkade enheten:

Video nr 2 kommer att visa hur en vertikal vindgenerator fungerar och hur mycket energi den producerar. Den ger en detaljerad översikt över modulen och en beskrivning av det arbete som krävs för att korrekt mäta aktuell effekt och andra parametrar:

Video nr 3 presenterar testning av en hemmagjord vertikal vindgenerator. Vad en enhet gjord med dina egna händer av skrotmaterial kan:

En sådan modern och praktisk källa till alternativ energi som vertikala väderkvarnar är lätt att montera med dina egna händer. Med rätt erfarenhet av hushållning är det möjligt att tillverka varje del och sedan ansluta alla komponenter till en enda, integrerad struktur.

Om du inte vill komplicera uppgiften är det ganska lämpligt att köpa färdiga komponenter och, hemma, utan brådska eller krångel, installera en pålitlig vindturbin som kan säkerställa oavbruten elförsörjning till ett bostadsutrymme.

När du inte är 100% säker på dina förmågor är det bättre att anförtro arbetet till proffs. De kommer att göra allt mycket snabbt och i full överensstämmelse med grundläggande operativa krav.

Har du erfarenhet av att bygga och driva en vindgenerator? Vänligen dela information med våra läsare och föreslå din metod för att montera enheten. Du kan lämna kommentarer och lägga till bilder på hemgjorda produkter i formuläret nedan.