Мощный ветрогенератор с аксиальным генератором. Ветрогенераторы фото

Самодельные ветрогенераторы статьи о ветряках

Несмотря на наличие промышленных аналогов люди всё чаще принимаются за самостоятельное построение ветроустановок. Результаты разные, иногда и не столь удачные, но в основном самостоятельная постройка ветрогенератора не так сложна как кажется. Взять к примеру ставшие уже классическими самодельные конструкции аксиальных генераторов на постоянных магнитах, которые не имеют магнитных залипаний и как следствие легко стартуют, а наличие множества полюсов делает идеально подходящими для наших слабых ветров.

Сам процесс построения ветроустановок сейчас в связи с доступностью всяческих деталей и компонентов становится очень лёгким и достаточно дешевым. Для постройки ветровой турбины достаточно того инструмента, который есть у каждого в гараже, и при желании и должном подходе можно сделать ветрогенератор ни чем не уступающий современным аналогам, и даже превосходящий.

Описания конструкций самодельных ветрогенераторов

Ветрогенератор своими руками

Расчет ветрогенератора Как сделать ветрогенератор, как рассчитать винт, как изготовить генератор для ветряка, намотать катушки, подключить аккумуляторы, контроллер, а так-же другие материалы по альтернативным источникам электроэнергии вы можете почитать перейдя по заголовкам сверху. >

Ветрогенератор из ступицы от ВАЗ2108

Пример такого ветрогенератора построенного в 2008 году Владимиром из Солнечногорска, с применением неодим магнитов и статора залитого эпоксидкой. Ветряк был протестирован с разными лопастями для определения большей эффективности >

Ветрогенератор на мощном самодельном генераторе

Статор этого генератора сделан из электротехнических платин от промышленных трансформаторов. Пластины разрезались по размерам и наклеивалиь кольцом, после на станке были сделаны пазы под намотку катушек. Ротор генератора на неодимовых магнитах >

Много-лопастная ветроустановка на основе автогенератора

В этом ветряке использовался тракторный 24-х вольтовый генератор с возбуждением на постоянных магнитах. Гнератор оснащён редуктором с передаточным соотношением 1:40. Турбина имеет 12 лопастей, диаметр винта 310 см. Применение данной компоновки редуктора >

Фото-отчёт о строительстве ветрогенератора

Сам процесс построения этих ветроустановок ни чем ни отличается от других подобных. За основу генератора взята ступица от вольво, как самая доступная и распространённая у нас. После наматывались катушки и заливался статор >

Продолжение фото-отчёта о строительстве ветряков

За основу так-же применяется автомобильная ступица и 2 тормозных диска от неё-же. После приобретаются и наклеиваются магниты . Наматываются катушки и заливаются эпоксидкой. По моему проще некуда, жаль что у нас до сих пор бензогенератор считают лучше чем ветряк

www.otchelniki.ru

Мой ветрогенератор N2 фото отчет о изготовлении

Этот ветрогенератор работает уже более полгода, за это время никаких проблем с ним не было, несмотря на то, что он сделан очень грубо и неряшливо, как с эстетической стороны, так и с технической. Так-как в предыдущем описании слишком мало фото решил снять ветрогенератор чтобы посмотреть как он себя чувствует и за одно сделать несколько фотографий. > Мой второй ветрогенератор

Немного напомню что это за генератор

Изначально я планировал делать генератор из автогенератора, нашел б/у генератор от "классики" , но когда его разбирал, то выбил задний подшипник вместе посадочным местом подшипника. И хотел с ротора снять крабы с помощью кувалды, это тоже прошло не удачно, в итоге целым остался только статор от всего генератора. Новый автогенератор я искать не стал и решил сварить новый корпус для статора. Корпус сделал из стального листа толщиной 2мм. Ротор первый был полностью самодельный, но потом я ротор заказал у токаря. Магниты 48 шт. 20*5*5мм по два на полюс, всего 24 полюса.

Статор перемотал проводом 0,56мм по 33-39 витков, всего 36 катушек. Фазы соединил в звезду, генератор покрутил руками до 5об/с, получил около 20 вольт и 2А. на аккумулятор. Померил момент страгивания ротора, получилось 0,3Нм. Винтов было много и много раз магниты переклевал, на этом ветряке я много эксперементировал и учился. Сейчас на ветряке трехлопастной винт из 160-й трубы диаметром 1,4м.

Стартует примерно на 3,5-4 м/с, на ветре примерно 4-5м/с ток на 12в. аккумулятор 1-2А., при усилении до 7-8 м/с около 5А, при 12-15м/с примерно 8-11А. Пишу примерно так-как анемометра нет и могу ошибаться в силе ветра. В общем где то 100ватт получается при 12 м/с. Пробовал при сильном ветре аккумуляторы переключать на 24 вольта, сила тока доходила до 11А. на порывах до 15м/с 14А.

Мощность ветряка на 24 вольта доходит до 300 ватт, но у меня все потребители на 12 вольт, поэтому заряжаю три автомобильных аккумулятора параллельно, то-есть 12 вольт, а так на 24 вольта мощность ветрогенератора вырастает в тройне, но может у меня винт маловат для 12 вольт, или еще что, не знаю, но 24 вольта выгоднее.

Ниже фотографии этого ветрячка.

> На роторе залиты эпоксидной смолой 48 магнитов, по 2 магнита на полюс > Фланцы под 201-е подшипники делал чтобы потом можно было центровать ротор. > Генератор, уже изрядно покоцаный и начинает кое-где ржаветь, я его так нормально и не покрасил. > Крепление генератора к раме. > Генератор в собранном виде. > Статор перемотал проводом 0,56мм, 36 катушек по 35 витков, снаружи вместо лака обмазаны эпоксидной смолой и покрашены черной краской > Фазы соединены в звезду и три провода спускаются вниз к диодному мосту. > > Поворотная ось сделана из отвода 15-й трубы и двух подшипников. Трубка приварена внутри прямо к подшипникам, и подшипники приварены через отрезок 52-й трубы. > Хвост из оцинкованой жести > > Крепление лопастей, крепятся на болтики М5 , треугольник из алюминия толщиной 5 мм. > Лопасти ветряка, винт быстроходный, кончики имеют почти нулевой угол относительно ветра. >

e-veterok.ru

11 фото. Ветрогенератор Энеркон Е-126 - самый большой в мире » Photolium

Самые грандиозные сооружения человечества. Энеркон Е-126 (Enercon E-126) в наше время являет собой самый огромный ветрогенератор (ветроэлектрическая установка) на планете. Он удерживает безусловное первенство по объему вырабатываемой энергии и лидерство в качестве одного из самых крупных по общему размеру. Без юмора можно сказать, что сие творение немецкого концерна "Энеркон", который специализируется на производстве подобных ветрогенераторов, стало воплощением давней мечты прогрессивных людей извлекать энергию и соответственно делать деньги буквально прямо из воздуха.

Первый ветрогенератор Е-126 был смонтирован и установлен в Эмдене (Германия) еще в 2007 году. На тот период декларируемая выходная мощность генератора составляла 6 МВт. Спустя 2 года, в 2009, конструкцию турбины немного модернизировали, и генерируемая мощность увеличилась до 7,58 МВт, при этом переводя агрегат Е-126 в разряд мощнейших ветрогенераторов в мире. Хотя в общем-то, естественно нужно отдавать отчет в том, что производимая мощность не является постоянной величиной, так как она непрерывно колеблется и напрямую находится в зависимости от силы, скорости ветра. Ну, а рабочая скорость вращения ротора генератора составляет в пределах от 5-ти до 11,7-ых оборотов в минуту.

Но вот, что является неизменным, так это конечно же габариты ветряка. Высота колонны-основания (башни) равна 135-ти метрам, диаметр огромного ротора – 127 метров. И получается, что в тот момент, когда верхняя лопасть Е-126 поднимается вертикально вверх, то суммарная высота всей конструкции достигает аж 198 метров! Масса всего агрегата – почти 6000 тонн.

На этой и следующих фотографиях можно лицезреть, каким образом осуществляется сборка и монтаж внушительных узлов самого большого ветрогенератора.

photolium.net

Ветрогенератор на даче своими руками описание и фото моего ветряка

страницы 1 2 3 4 5 6

> Это уже на даче, недавно был приобретен данный дачный участок, за несколько дней до этого полностью заросший он был очищен и я решил поставить небольшой зимний домик. За красотой и эстетикой не гнался, нужно было просто быстро построить и подготовить к зиме. Ну и конечно первым долом к стенке еще недостроенного домика был установлен ветрогенератор, фото изготовления которого на предыдущей странице. > > Хвост и лопасти пока перешли по наследству от первого походного ветряка, правда через несколько дней при сильном ветре лопасти благополучно поламало о мачту, все-таки тонкая жесть слабовата, я правда их выпрямил и снова поставил. Так-же вырезал из 110-й трубы еще лопасти, вырезал без расчетов, но в принципе они тоже работали хотя и чуть по хуже жестяных лопастей. Вся ошибка в неправильном угле относительно ветра, из-за этого они не набирали больших оборотов, ну и вообще не правильно вырезаны, ниже фото этого эксперимента. > На фото ниже уже другие черные лопасти, которые я делал по шаблону из расчетов найденных в интернете, получилось неплохо, вот только хреново стартуют , зато на хорошем ветру получается значительно больше электричества из-за больших оборотов. > > > Эти фото уже из нутри домика, на генераторе самые первые жестяные лопасти, решил снова их поставить, одна из них после сильного ветра была погнута о мачту, я ее выпрямил и все три лопасти как новенькие. Они почему то работают лучше всего, хотя сделаны без всяких расчетов. > > Позже, через несколько дней ветрогенератор перекочевал к другому углу домика, а его место заняла антенна. Но перед этим я решил поставить на ветер самый первый ветряк из динамо-втулки, но его вибрации при работе издавали звук приближающегося автомобиля, который передавался по мачте к домику, в котором и было слышно что как будто неподалеку едет автомобиль. Из-за этих вибраций при работе ветряк из динамо втулки был снова снят. А вот этот генератор трехфазный совсем не дает вибраций и его еле слышно, и то только при хорошем ветре, все-таки большая разница между однофазным и трехфазным генератором. > Все таки лопасти мне не давали покоя и хотелось больше мощности, к этому времени я уже многое узнал о лопастях из интернета. Мне надо было делать новые лопасти из 160-й ПВХ трубы, но у нам в строительных магазинах ее нет, а в город ехать нет времени, поэтому я решил сделать еще одни лопасти из оцинкованной жести. По совету одного из форумчан я решил делать лопасти из двойной жести, это должно было повысить прочность в разы, так как винт решил делать диаметром 1,8м. Ниже фото того что получилось, прочность возросла очень сильно, но и вес правда тоже. > > > Хоть предыдущие лопасти были сделаны из двойной жести они тоже не пережили сильного ветра, правда после осмотра выяснилось что почти все болты крепления лопастей раскрутились, я предполагаю что большой вес плюс несбалансированные лопасти это и привело к откручиванию болтов от вибрации, и открученная лопасть соскочила при этом побилась о мачту. Что хорошо что жестянка быстро рехнуться и обретает первоначальную форму.

Ну а далее были еще лопасти из рыжей 110-й трубы, которые делал по расчетам, работали хорошо и набирали большие обороты, но и здесь нарисовался минус, слишком длинные и тонкие лопасти на сильном ветру ловили флаттер и при этом появлялся сильный шум, что мне тоже не понравилось, поэтому это не последние лопасти для этого и последнего ветряка.

> > > Пока все, в будущем буду пополнять этот раздел, другие фотографии моих ветрогенераторов и других поделок смотрите в разделе "мои самоделки" , здесь по большей части те фото, которые не вошли в материалы по ветрогенераторам. На момент написания этой статьи я уже год живу в этом домике, живется хорошо и ни за что не поменяю ни на какую квартиру.

Ветрогенераторы сейчас сняты за ненадобностью так-как летом купил две солнечные панели, которые сейчас и обеспечивают меня электроэнергией, а ветряки снял из-за частых гроз и молний, всетаки мачты хоть и не высокие, а молнии могут притянуть.Зимой если электричества будет мало то снова поставлю ветряки. Спасибо вам за внимание до будущих самоделок и статей. moi-samodelki-razdel.php

страницы 1 2 3 4 5 6

e-veterok.ru

Ветрогенератор своими руками: видео, фото, виды

За последние сто лет, популярность альтернативных источников энергии возросла в десятки, если не сказать в сотни раз. Многие задумываются, а не перейти ли на нетрадиционный вид энергии. К этому ведут не только экологические и финансовые факторы, хотя деньги – это далеко не последняя причина. Дело в том, что многим интересен сам принцип добычи электроэнергии с воздуха.

Также, на сегодняшний день, некоторые практикуют добычу биогаза на самодельных аппаратах. О том, как добывать биогаз в домашних условиях, недавно была написана статья, так что рекомендую ее изучить.

Также, одной из причин установки ветрогенераторов может быть отсутствие альтернативных источников энергии, таких как электричество.

Типы и виды ветрогенераторов

Существует много видов ветряных генераторов. Основное отличие генераторов, в основном, заключается только в разных размерах и формах винтов.

Основные виды:

пропеллерные;
парусные.

Винты могут быть самых необычных форм. От их формы, зачастую, зависит эффективность генератора.

Винт для ветряка (ветрогенератора) своими руками

Очень важно сделать качественный, правильной формы винт. В данном видео хорошо рассказывается, как сделать винт (пропеллер) для ветрогенератора своими руками.

Генератор для ветряка (ветрогенератора) своими руками

Именно генератор будет получать энергию, и вырабатывать электричество. Очень важно сделать надежный генератор. Более подробно, чем в этом видео вы не узнаете, как сделать генератор своими руками.

Чертежи ветрогенераторов

Установка ветрогенератора своими руками

Правильно выбранное место для ветрогенератора – половина успеха. Так как ветряк достаточно высокий, вам понадобится помощь друзей, во время монтирования (установки) его.

Смотри видео, как нужно монтировать ветрогенератор своими руками.

svoyadacha.net

Аксиальный ветрогенератор своими руками фото и описание ветряка

> Этот ветрогенератор специально проектировался под малые ветра, большой тихоходный генератор, который лежит в основе этого ветряка должен уже при слабом ветре 3_4м/с выдавать до 500ватт/ч. Естественно такие запросы потребовали серьезных расчетов, и конструкция генератора получилась прямо скажем не маленькой, но так и должно быть, все в угоду тихоходности и мощности на молом ветру.

На фотографиях вся работа по созданию этого ветряка. За основу генератора была взята автомобильная ступица, здесь использована ступица от автоприцепа. Для ротора, на котором располагаются магниты, были вырезаны два металлических диска диаметром 40см, и толщиной 12мм. Изготовление дисков мы заказывали, так-как обычная резка могла повести металл,они были вырезаны на специальном станке гидроабразивной резки, цена составила 70 долларов, но зато сделаны не хуже заводских и просверлены все необходимые отверстия под крепление на ступицу.

Поворотная ось генератора

Поворотная ось изготовлена из отрезка трех-дюймовой трубы длиной 400мм. Вал для ступицы закреплён внутри трубы длиной и диаметром 100мм через 2 стальных кольца. Стальной кронштейн для крепления хвоста выполнен из 1,2см стали, его высота 150мм. Кронштейн будет приварен к поворотной оси под углом 20гр., и относительно вала генератора в горизонтальной плоскости на 45гр. > > Для удобства дальнейшей работы из обрезков труб была сварена подставка, на которую одели поворотную ось генератора. Далее были нарезаны и приварены шесть пластин для крепления ротора, а так-же из фанеры вырезан шаблон для наклейки магнитов на дисках ротора, так-как магниты очень сильные и наклеить без шаблона очень проблематично.

Тестовая катушка

Следующим шагом на диски по шаблону с помощью супер-клея были наклеены магниты. В этом генераторе мы решили использовать 16 пар магнитов, по 16 на каждом диске, размеры магнитов 75*40*20мм. Генератор будет трехфазным, с соотношением по 4 магнита на каждые 3 катушки, то-есть катушек будет 12, по 4 катушки на фазу. Перед тем как делать статор с катушками, мы изготовили тестовую катушку, чтобы определить мощность генератора и определиться каким сечением провода в дальнейшем мотать катушки статора. Для определения размеров катушки я нарисовал шаблон, поделил его на 12 секторов, нарисовал линии прохождения магнитов и определил размеры катушки, кстати внутренний диаметр катушки должен быть чуть больше или равным длине магнита, а внешний как можно больше, на сколько позволяет пространство. Ниже на фото мы намотали тестовую катушку, закрепили ее на заготовке из фанеры и закрепили на генераторе. > > > > > > > Для тестовой прокрутки катушки мы использовали оптический тахометр для измерения оборотов, и мультиметр для снятия показаний. Сначала мы решили поэкспериментировать и покрутить генератор с одной половинкой ротора, при 70бо/м тестовая катушка выдала 2,4 вольта, а кода мы установили второй диск ротора, то напряжение катушки выросло до 5,5 вольт. Далее мы намотали еще одну катушку более толстым проводом с меньшим количеством витков и покрутили на нагрузку 10 Ом, получилось 6 вольт и 6 ампер на 100об/м, это 36 ватт/ч с катушки, значит с 12-ти катушек генератора на 100об/м получится около 400ватт/ч. Мы правда ожидали большего, но некоторые потери возможно из-за слишком плотного размещения магнитов на дисках ротора, из-за этого часть магнитного поля замыкается на соседние магниты, а не проходит через статор. Но это первый такой большой генератор и мы учтем в будущем эти недочеты. > > После прокрутки генератора с тестовой катушкой мы принялись за изготовление статора. Статор это диск с залитыми в нем медными катушками. Для заливки из фанеры был изготовлен шаблон, на ранее расчерченный шаблон мы вырезали квадрат из фанеры с внутренним отверстием по диаметру статора, он у нас получился 50см, это на 10см больше диаметра дисков ротора. Катушки статора намотали двойным проводом 0,6мм, по 68витков в катушке, всего 12 катушек, по 4 на фазу. Изначально мы хотели мотать проводом 3,3мм, но его в наличие не оказалось и мы решили мотать сдвоенным проводом.

Катушки статора мы закрепили между собой кусочками стеклоткани на супер-клее, после катушки были распаены в три фазы и соединенные звездой концы вывели на контактные соединения. Перед заливкой форму смазали автомобильным воском чтобы смола не пристала. Далее в форму налили немного полиэфирной смолы, кстати эта смола прочнее эпоксидной и менее чувствительна к высоким температурам, но правда при работе таксична, поэтому лучше соблюдать меры предосторожности. Из стеклоткани вырезали круг и утопили в шаблоне, на него выложили катушки, выровняли по центру. Катушки залили полностью смолой и положили сверху второй круг из стеклоткани, после закрыли кругом и стянули чтобы смола ровно легла и не вытекла из формы. Так-же смолой залили и магниты на дисках ротора.

> > > > После высыхания смолы готовый статор был извлечен из формы. Края немного обработали, просверлили отверстия для крепления. Болты для крепления решили использовать из немагнитного металла, так-как мощные магниты при вращении будут притягиваться к болтам и создавать залипание при старте и вибрацию при вращении генератора.

После сборки генератора мы принялись за сборку хвостовой части. Хвостовую часть ветряка мы собрали из труб, длинна хвоста составляет 2,5м. Длинна хвоста обычно равна длине радиуса винта, так как мы рассчитываем сделать винт диаметром 5м, значит длина хвоста 2,5м. Поворотная часть хвоста сделана из толстостенной трубы диаметром 5см, она одевается на приваренный к поворотной оси штырь. Хвост выполняет по классической схеме с уводом ветроголовки от сильного ветра. Винт под давлением ветра поворачивается в сторону, при этом хвост под углом складывается.

Перед покраской мы проверили как будет складываться хвост при сильном ветре уводя лопасти от ветра, и приварили ограничитель для того чтобы хвост складываясь не повредил лопасти. После завершения всех сварочных работ принялись за придание ветрогенератору красивого внешнего вида и защиты его от ржавчины. Для этого зачистили металлические поверхности, прогрунтовали и покрасили. На вид вроде нормально и зелёный цвет символ защиты природы от вредных выхлопов и загрезняющей природу деятельности человека, пускай владельцы дымящих бензогенераторов завидуют, и платят деньги за топливо.

> > > > > После всех сварочных и молярных работ мы произвели окончательную сборку ветрогенератора. Установили статор и выставили зазор в 3мм, потом с таким же зазором устатовили второй диск с магнитами. Лопасти изготавливали из дерева, по рассчетам у нас выходил не маленький трехлопастной винт диаметром 5м, рассчеты велись по Пиготту. Лопасти мы закрепили на фанерном основании. Основа это два диска из фанеры через которые лопасти стянуты болтами. Перед стягиванием с помощъю рулетки мы вывели одинаковые расстояния от кончика до кончика каждой лопасти. Винт крипится к генератору так-же с помощъю болтов.

Готовый ветрогенератор установили на мачту и через расстяжки поднимали с помощъю автомобиля. Мачту мы решили сделать как можно выше и она получилась 18 метров, из-за большого веса генератора и длинны мачты нам не с первого раза удалось поднять ветрогенератор. Чтобы облегчить нам пришлось снять винт и прднимать ветрогенератор без него, а винт потом ставить уже на поднятый генератор.

> > > > > > Этот ветрогенератор работает уже давольно продолжительное время, пока всё нормально и никаких проблем. Большая площадь лопастей позволяет ветрогенератору генерировать приличную мощность даже на очень слабом ветру от 2-х м/с. При скорости ветра в 4,5м/с ветряк выдаёт 400 ватт мощности, а при 7м/с примерно 1,5 киловатт. Иногда ветрогенератор при хорошем ветре расходится до 2-х киловатт, и пару раз при сильном ветре мощность доходила до 3,8 киловатта. На постройку данной ветроустановки ушло примерно 20 дней.

e-veterok.ru

Различные виды и типы ветрогенераторов

Дата публикации: 19 ноября 2013

Для начала давайте договоримся, что говоря о ветродвигателях мы имеем в виду ту часть ветро-силовой установки (ВСУ), которая преобразует энергию ветра в энергию вращательного движения. Ветродвигатель приводится в движение ветром, он напрямую или посредством какого-то передающего механизма связан с валом, вращение которого приводит в действие оборудование, выполняющее полезную работу (например, генератор или водяной насос). Часто ветродвигатель называют ротором или ветроколесом.

В этой заметке мы расскажем об основных типах ветродвигателей. Дилетанту, впервые столкнувшемуся с ветроэнергетикой не просто сделать правильный выбор из множества типов таких установок.

Компас выбора

В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.

Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).

Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:

количеству лопастей,
материалам, из которых изготовлены лопасти,
расположению оси вращения к поверхности земли,
шаговому признаку винта.

По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.

По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.

По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.

По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.

Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю

КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Два вида, два соперника

Как уже было отмечено, в продаже пока существуют ветрогенераторы двух видов (по расположению вала вращения к поверхности земли) – горизонтальные и вертикальные. Поговорим вначале о вертикальных.

Ветросиловые установки (ВСУ) с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок.

Ротор Савониуса

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса.

В начале октября 1924 года русские изобретатели братья Я. А. и А. А. Воронины получили советский патент на поперечную роторную турбину, в следующем году финский промышленник Сигурд Савониус организовал массовое производство подобных турбин. За нам и осталась слава изобретателя этой новинки.

Ротор Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС, это, как минимум, два полуцилиндра на вертикальной оси вращения (см. фото). И какое бы направление ветра не было, как бы резко он не изменял свои порывы, такой ветряк будет спокойно вращаться вокруг своей оси, вырабатывая энергию. Это единственное и главное преимущество вертикального ветряка перед горизонтальным.

А главный его недостаток – низкое использование ветровой энергии. Объясняется это тем, что лопасти-полуцилиндры работают только в четверть оборота, а остальную часть окружности вращения они как бы тормозят своим движением скорость вращения. Расчёты показали, что при этом используется лишь третья часть ветровой энергии.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Вертикальные ветрогенераторы с ротором Дарье

В 1931 году французский конструктор Жорж Дарье (George Darrieus) предложил свой вариант ротора, который имеет от двух и более плоских лопастей. Он еще проще, чем ВС: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Прост в изготовлении и монтаже, но с малой эффективностью — КИЭВ – до 20%.

Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию. Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре. Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

Геликоидный ротор

Ещё один вид ветрогенератора с вертикальной осью вращения – с геликоидным ротором. Он способен равномерно вращаться благодаря закрутке лопастей. Достоинство: уменьшает нагрузку на подшипник и увеличивает срок службы. Но из-за сложной технологии слишком дорогой. (См. рисунок).

И, наконец, существуют ветрогенераторы с многолопастным ротором. Это один из самых эффективных типов из разряда вертикальных ветрогенераторов. (См. рисунок).

Ветрогенераторы с горизонтальной осью

Переходим к описанию горизонтальных ветрогенераторов. По количеству лопастей их разделяют на одно-двух-трёх и многолопастные. Достоинства горизонтальных – более высокий КПД по сравнению со своими вертикальными соперниками. Недостаток: необходимость устройства флюгера для постоянного поиска направления ветра. Кроме того, при повороте к ветру скорость вращения снижается, что уменьшает его КПД.

Главное достоинство однолопастных – высокие обороты вращения. У них вместо второй лопасти установлен противовес, мало влияющий на сопротивляемость движению воздуха, что даёт возможность использовать их для генераторов с высокими оборотами вращения. А это позволяет уменьшить массу и габариты всей установки. (См. рисунок однолопастной ВЭУ).

Двухлопастные ВЭУ мало чем отличаются по мощности с однолопастными и рассматривать их более подробно не имеет смысла.

Трёхлопастные горизонтальные ветряки – самые распространённые на рынках сбыта. Их мощность на выходе может достигать семи мегаватт.

Многолопастные установки с числом лопастей до пяти десятков обладают большой инерцией, за счёт чего при небольших оборотах вращения развивают большой крутящий момент. Такое преимущество позволяет использовать установки для работы водяных насосов, где они и занимают лидирующее положение.

Как курицу превратили в страуса

Кто не в курсе, что ветровые установки используют в качестве дополнительного источника? Все в курсе. Но как всегда, человечеству этого показалось мало, курицу пытаются превратить в страуса и, представьте себе, фигурально выражаясь, такое удаётся. В результате неустанных поисков появились совершенно новые типы ветрогенераторов, которые способны производить электричество…без лопастей. А есть и такие, которые обходятся даже без воздуха и ветра! Сейчас более подробно.

Уже выпущен довольно результативный ветрогенератор, который ловит ветер без лопастей. Такой ветрогенератор действует по принципу парусника (см. фото). «Парус», который скорее смахивает на тарелку, ловит напор воздуха, за счёт чего начинают двигаться поршни, которые находятся сразу за тарелкой, в верхней части установки.

Поршни приводят в действие гидросистему, которая и вырабатывает электричество. Такое сооружение не имеет ни шестерёнок, ни передатчиков и почти не шумит. КПД намного выше, чем у классического ветрогенератора. Кроме всего прочего, расходы при эксплуатации наполовину ниже, чем у привычных установок. Страна рождения такого проекта – Тунис.

Но и этого оказалось мало! В Португалии решили не прибегать к ветровым услугам, а использовать морскую воду. Ведь море постоянно движется, волнуется, иногда штормит, но никогда не останавливается. Налицо кинетическая энергия пропадает даром.

И пять лет тому назад, в нескольких километрах от берега, на воды Атлантического океана была спущена установка, которая даёт более 2 мегаватт электроэнергии, что вполне хватает для освещения более полутора тысяч домов.

Схематическое устройство таково. Сооружение состоит из трёх секций, между которыми находятся поршни. Внутри секций вмонтированы гидродвигатели и генераторы. Принцип работы простой до безобразия. Секции качаются на волнах, которые их изгибают, что приводит в движение гидропоршни. Те давят на масло, оно поступает в гидравлические двигатели и далее движение передаётся на генераторы. Всё, электроэнергия пошла на берег.

Сейчас работает три секции, к ним планируют подсоединить ещё 25 таких конверторов и тогда проектная мощность морской установки увеличится до 20 мегаватт, что даст возможность снабдить током около 15000 домов.

Теперь вы верите в то, что из курицы можно сотворить настоящего страуса!

В.Ильин

Поплавковые электростанции конструируют во всем мире, в том числе и в России:

altenergiya.ru