Kā pašam izgatavot lāpstiņas vēja ģeneratoram: paštaisīto lāpstiņu izgatavošanas piemēri

Alternatīvo enerģijas avotu izmantošana ir viens no mūsdienu galvenajiem trendiem. Tīrā un pieejamā vēja enerģija var tikt pārvērsta elektrībā pat jūsu mājās, ja uzbūvējat vējdzirnaviņas un savienojat tās ar ģeneratoru.

Vēja ģeneratora lāpstiņas var izgatavot pašrocīgi no parastiem materiāliem, neizmantojot speciālu aprīkojumu. Mēs pastāstīsim, kāda lāpstiņu forma ir efektīvāka, un palīdzēsim izvēlēties piemērotu rasējumu vēja elektrostacijai.

Kā darbojas vienkāršs vēja ģenerators?

Vēja ģenerators ir ierīce, kas ļauj pārvērst vēja enerģiju elektrībā.

Tā darbības princips ir tāds, ka vējš griež lāpstiņas, iedarbina vārpstu, pa kuru rotācija caur pārnesumkārbu, kas palielina ātrumu, nonāk pie ģeneratora.

Vēja elektrostacijas darbību novērtē pēc KEIV – vēja enerģijas izmantošanas koeficienta. Kad vēja rats griežas ātri, tas mijiedarbojas ar lielāku vēja daudzumu, līdz ar to paņem no tā vairāk enerģijas

Izšķir divas galvenās vēja ģeneratoru šķirnes:

• vertikālie;
• horizontālie.

Vertikāli orientētie modeļi ir konstruēti tā, lai propellera ass būtu perpendikulāra zemei. Tādējādi jebkura gaisa masu kustība, neatkarīgi no virziena, iekustina konstrukciju.

Šāda universālitāte ir šī tipa vēja ģeneratoru priekšrocība, taču tie atpaliek no horizontālajiem modeļiem ražīguma un darba efektivitātes ziņā.

Horizontālais vēja ģenerators atgādina vējrādi. Lai lāpstiņas grieztos, konstrukcijai jābūt pagrieztai vajadzīgajā virzienā atkarībā no gaisa kustības virziena.

Lai kontrolētu un uztvertu vēja virziena izmaiņas, uzstāda īpašas ierīces. Lietderības koeficients šādā dzenskrūves novietojumā ir ievērojami augstāks nekā vertikālajā orientācijā. Mājsaimniecībā racionālāk ir izmantot šāda tipa vēja ģeneratorus.

Kāda lāpstiņas forma ir optimāla?

Viens no galvenajiem vēja ģeneratora elementiem ir lāpstiņu komplekts.

Pastāv vairāki faktori, kas saistīti ar šīm detaļām un ietekmē vēja ģeneratora efektivitāti:

• svars;
• izmērs;
• forma;
• materiāls;
• daudzums.

Ja esat nolēmis konstruēt lāpstiņas pašdarinātam vēja ģeneratoram, obligāti jāņem vērā visi šie parametri. Daži uzskata, ka jo vairāk spārnu uz ģeneratora rotora, jo vairāk vēja enerģijas var iegūt. Citiem vārdiem sakot, jo vairāk, jo labāk.

Tomēr tas nebūt nav tā. Katra atsevišķā daļa kustas, pārvarot gaisa pretestību. Tādējādi liels lāpstiņu skaits uz rotora prasa lielāku vēja spēku, lai veiktu vienu apgriezienu.

Turklāt pārāk daudz platu spārnu var radīt tā saucamo «gaisa vāciņu» priekšā rotoram, kad gaisa plūsma neiet cauri vēja ģeneratoram, bet to apiet.

Formai ir liela nozīme. No tās ir atkarīgs rotora kustības ātrums. Slikta ap(plūde) izraisa virpuļu rašanos, kas bremzē vēja ratu.

Vis efektīvākais ir vienlāpstiņu vēja ģenerators. Bet uzbūvēt un sabalansēt to ar savām rokām ir ļoti sarežģīti. Konstrukcija izrādās neuzticama, kaut arī ar augstu lietderības koeficientu. Pēc daudzu lietotāju un vēja ģeneratoru ražotāju pieredzes, optimālākais modelis ir trīslāpstiņu.

Lāpstiņas svars ir atkarīgs no tās izmēra un materiāla, no kura tā tiks izgatavota. Izmērs rūpīgi jāizvēlas, vadoties pēc aprēķinu formulām. Malas labāk apstrādāt tā, lai vienā pusē būtu noapaļojums, bet pretējā pusē tā būtu asa.

Pareizi izvēlēta lāpstiņu forma vēja ģeneratoram ir pamats tā labam darbam.

Mājas izgatavošanai ir piemēroti šādi varianti:

• buru tipa;
• spārnu tipa.

Burveida lāpstiņas ir vienkāršas platas sloksnes, kā vējdzirnavās. Šis modelis ir visredzamākais un visvienkāršākais izgatavošanā. Tomēr tā KPD ir tik mazs, ka šo formu praktiski neizmanto mūsdienu vēja ģeneratoros. Lietderības koeficients šajā gadījumā ir aptuveni 10–12%.

Daudz efektīvāka forma ir spārna profila lāpstiņas. Šeit tiek izmantoti aerodinamikas principi, kas paceļ gaisā milzīgas lidmašīnas. Šādas formas dzenskrūve ir vieglāk iedarbināma un griežas ātrāk. Gaisa plūsma ievērojami samazina pretestību, ar ko saskaras vējdzirnavas.

Pareizajam profilam jāatgādina lidmašīnas spārns. Vienā pusē lāpstiņai ir sabiezējums, bet otrā pusē – lēzens nolaišanās. Gaisa masas ļoti gludi plūst ap šādas formas detaļu.

Šī modeļa KPD sasniedz vērtību 30–35%. Labā ziņa ir tā, ka spārna profila lāpstiņu var uzbūvēt arī pašu spēkiem, izmantojot minimālu instrumentu komplektu. Visus pamata aprēķinus un zīmējumus var viegli pielāgot savam vējdzirnavām un izmantot bezmaksas un tīru vēja enerģiju bez ierobežojumiem.

No kā izgatavo lāpstiņas mājas apstākļos?

Materiāli, kas ir piemēroti vēja ģeneratora būvniecībai, ir galvenokārt plastmasa, vieglie metāli, koksne un mūsdienīgs risinājums – stikla audums. Galvenais jautājums ir par to, cik daudz darba un laika esat gatavs veltīt vējdzirnavu izgatavošanai.

Kanalizācijas caurules no polivinilhlorīda

Vispopulārākais un plaši izplatīts materiāls plastmasas lāpstiņu izgatavošanai vēja ģeneratoram ir parasta kanalizācijas PVC caurule. Lielākajai daļai mājas ģeneratoru ar dzenskrūves diametru līdz 2 m pietiek ar 160 mm cauruli.

Pie šādas metodes priekšrocībām min:

• zemu cenu;
• pieejamība jebkurā reģionā;
• vienkāršību darbā;
• liels daudzums shēmu un zīmējumu internetā, liela pieredze izmantošanā.

Caurules ir dažādas. To zina ne tikai tie, kas izgatavo paštaisītas vēja elektrostacijas, bet arī visi, kas saskārušies ar kanalizācijas vai ūdensvada montāžu. Tās atšķiras pēc biezuma, sastāva, ražotāja. Caurule nav dārga, tāpēc nav jācenšas vēl vairāk lētināt savu vējdzinēju, taupot uz PVC caurulēm.

Nepietiekami kvalitatīvs plastmasas cauruļu materiāls var novest pie tā, ka lāpstiņas saplaisā jau pirmajā testā un viss darbs ir veltīgs.

Vispirms jānosaka ar šablonu. Ir daudz variantu, katrai formai ir savi trūkumi un priekšrocības. Iespējams, ir jēga vispirms eksperimentēt, pirms izgriezt galīgo variantu.

Tā kā cauruļu cena ir zema, un tās var atrast jebkurā būvmateriālu veikalā, šis materiāls lieliski derēs pirmajiem soļiem lāpstiņu modelēšanā. Ja kaut kas noies greizi, vienmēr var nopirkt vēl vienu cauruli un mēģināt no jauna – no šādiem eksperimentiem maks necietīs pārāk daudz.

Pieredzējušie vēja enerģijas lietotāji ievērojuši, ka lāpstiņu izgatavošanai vēja ģeneratoram labāk izmantot oranžas, nevis pelēkas caurules. Tās labāk saglabā formu, neliecas pēc spārna veidošanas un kalpo ilgāk.

Amata konstruktori dod priekšroku PVC, jo testu laikā salauztu lāpstiņu var aizstāt ar jaunu, kas izgatavota 15 minūšu laikā tieši uz vietas, ja ir pieejams piemērots šablons. Vienkārši un ātri, un galvenais – pieejami.

Fotoinstrukcija vējdzinēja lāpstiņu izgatavošanai no polimēru caurulēm palīdzēs vizuāli apgūt darbības un procesa secību:

Visi sagatavošanas soļi ir izpildīti, tagad lāpstiņas jāpievieno detaļai, kas griežas līdzi vējam:

Alumīnijs – plāns, viegls un dārgs

Alumīnijs ir viegls un izturīgs metāls. To tradicionāli izmanto vēja ģeneratoru lāpstiņu izgatavošanai. Pateicoties nelielajam svaram, ja plāksnei piešķir nepieciešamo formu, dzenskrūves aerodinamiskās īpašības būs augstā līmenī.

Galvenās slodzes, ko vēja ģenerators piedzīvo rotācijas laikā, ir vērstas uz lāpstiņas lieci un plīsumu. Ja plastmasa šādā darbā ātri saplaisās un sabojāsies, uz alumīnija dzenskrūvi var paļauties daudz ilgāk.

Tomēr, ja salīdzina alumīniju un PVC caurules, metāla plāksnes tik un tā būs smagākas. Pie liela rotācijas ātruma ir liels risks sabojāt nevis pašu lāpstiņu, bet dzenskrūvi stiprinājuma vietā.

Vēl viens mīnuss alumīnija detaļām – izgatavošanas sarežģītība. Ja PVC caurulei ir izliekums, kas tiks izmantots lāpstiņas aerodinamisko īpašību piešķiršanai, tad alumīnijs parasti tiek ņemts loksnes veidā.

Pēc detaļas izgriešanas pēc šablona, kas pats par sevi ir daudz sarežģītāk nekā darbs ar plastmasu, iegūtā sagatave vēl būs jāveltnē un jāpiešķir tai pareizais izliekums. Mājas apstākļos un bez instrumenta to izdarīt nebūs tik vienkārši.

Tā vietā, lai izmantotu dārgo alumīniju, var izmantot jumta skārda atgriezumus vai profilētās loksnes gabalus, kas palikuši pēc ieklāšanas:

Stikla šķiedra vai stikla audums – profesionāļiem

Ja esat nolēmis apzināti pieiet lāpstiņas izveides jautājumam un esat gatavs tam veltīt daudz pūļu un nervu, tad stiklašķiedra būs piemērota. Ja iepriekš neesat nodarbojies ar vēja ģeneratoriem, sākt iepazīšanos ar vēja rata modelēšanu no stikla auduma nav tā labākā ideja. Tomēr šis process prasa pieredzi un praktiskas iemaņas.

Lāpstiņa no vairākiem stikla auduma slāņiem, kas sastiprināti ar epoksīda līmi, būs izturīga, viegla un uzticama. Lielas virsmas laukuma gadījumā detaļa izrādās dobja un praktiski bezsvara.

Izgatavošanai izmanto stikla audumu – plānu un izturīgu materiālu, kas tiek ražots ruļļos. Papildus stiklašķiedrai noderēs epoksīda līme slāņu nostiprināšanai.

Darbu sāk ar matricas izveidi. Tā ir sagatave, kas ir forma nākamajai detaļai.

Matrica var būt izgatavota no koka: kokmateriāla, dēļa vai baļķa. Tieši no masīvkoka izcērt apjomīgu puses lāpstiņas siluetu. Vēl variants – forma no plastmasas.

Pašam izgatavot sagatavi ir ļoti sarežģīti, ir nepieciešams redzēt gatavu lāpstiņas modeli no koka vai cita materiāla, un tikai pēc tam pēc šī modeļa izgriež matricu detaļai. Šādu matricu nepieciešamas vismaz 2. Toties, kad reiz izveidota veiksmīga forma, to var izmantot atkārtoti un uzbūvēt tādējādi ne vienu vien vēja ģeneratoru.

Formas dibenu rūpīgi ieziež ar vasku. To dara tāpēc, lai gatavo lāpstiņu vēlāk varētu viegli izņemt. Uzklāj stiklašķiedras kārtu, to pārziež ar epoksīda līmi. Procesu atkārto vairākas reizes, līdz sagatave sasniedz vajadzīgo biezumu.

Pēc tam līmei jāizžūst. Daži iesaka ievietot formu vakuuma maisā un izsūknēt gaisu. Tā līme labāk iesūcas visos stikla auduma slāņos, neatstājot nepiesūcinātas vietas.

Kad epoksīda līme ir izžuvusi, pusi no detaļas uzmanīgi izņem no matricas. To pašu dara ar otro pusi. Daļas salīmē kopā, lai iegūtu dobu tilpuma detaļu. Viegls, izturīgs, pareizas aerodinamiskas formas stiklašķiedras lāpstiņa – mājas vēja ģeneratoru entuziasta prasmju virsotne.

Tās galvenais trūkums – idejas realizācijas sarežģītība un liels brāķu daudzums sākumā, kamēr nav iegūta ideāla matrica un izveides algoritms nav noslīpēts.

Lēti un praktiski: koka detaļa vēja ratam

Koka lāpstiņa – vecā metode, kas ir viegli īstenojama, bet maz efektīva pie pašreizējā elektroenerģijas patēriņa līmeņa. Detaļu var izgatavot no cieta vieglu koksnes sugu dēļa, piemēram, priedes. Svarīgi izvēlēties labi izžāvētu koka sagatavi.

Ja koksne būs mitra, žūšanas procesā dzenskrūve var “izliekties” un deformēties. Turklāt mitra koka svars ir ievērojami lielāks nekā sausam.

Jāizvēlas piemērota forma, bet jāņem vērā fakts, ka koka lāpstiņa būs nevis plāna plāksne kā alumīnija vai plastmasas, bet gan tilpuma konstrukcija. Tāpēc ar sagatavei formas piešķiršanu ir par maz, ir jāsaprot aerodinamikas principi un jāiztēlojas lāpstiņas kontūras visās trijās dimensijās.

Galīgo izskatu kokam būs jāpiešķir ar ēveli, labāk elektrisko. Ilgmūžībai koksni apstrādā ar antiseptisku aizsarglaku vai krāsu.

Galvenais šādas konstrukcijas trūkums – lielais dzenskrūves svars. Lai šo lielo masu izkustinātu, vējam jābūt pietiekami spēcīgam, kas principā ir grūti īstenojams. Tomēr koksne ir pieejams materiāls. Vēja ģeneratora dzenskrūves izveidei piemērotus dēļus var atrast tieši savā pagalmā, neiztērējot ne santīma. Un tā ir galvenā koksnes priekšrocība šajā gadījumā.

Koka lāpstiņas efektivitāte tuvojas nullei. Parasti laiks un spēks, kas tiek ieguldīts šāda vēja ģeneratora izveidē, nav tā vērts, salīdzinot ar iegūto rezultātu vatos. Tomēr kā mācību modelis vai paraugs koka detaļai ir pilnīga jēga. Turklāt vējrādis ar koka lāpstiņām efektīgi izskatās uz zemes gabala.

Ar vēja ģeneratora ar no saplākšņa izgrieztām lāpstiņām izgatavošanas soļiem iepazīstinās šāds fotogrāfiju komplekts:

Darba daļa ir gatava un pārbaudīta, tāpēc atliek tikai to nokrāsot un pieskrūvēt pie masta:

Rasējumi un lāpstiņu piemēri

Ir ļoti sarežģīti veikt pareizu vēja ģeneratora dzenskrūves aprēķinu, nezinot pamatparametrus, kas atspoguļoti formulā, kā arī bez priekšstata par to, kā šie parametri ietekmē vēja ģeneratora darbību.

Labāk netērējiet savu laiku, ja nav vēlmes iedziļināties aerodinamikas pamatos. Gatavie rasējumi-shēmas ar norādītajiem parametriem palīdzēs izvēlēties piemērotu lāpstiņu vēja elektrostacijai.

Lāpstiņas rasējums divlāpstiņu dzenskrūvei. Izgatavots no kanalizācijas caurules ar diametru 110. Vēja ģeneratora dzenskrūves diametrs šajos aprēķinos ir 1 m

Šāds neliels vēja ģenerators nespēs Jūs nodrošināt ar lielu jaudu. Visticamāk, no šīs konstrukcijas diez vai izdosies iegūt vairāk par 50 W. Tomēr divlāpstiņu dzenskrūve no vieglas un plānas PVC caurules nodrošinās lielu griešanās ātrumu un ļaus vēja ģeneratoram darboties pat nelielā vējā.

Lāpstiņas rasējums vēja ģeneratora trīslāpstiņu dzenskrūvei no caurules ar diametru 160 mm. Aprēķinātais ātrgaitas koeficients šajā variantā ir 5 pie vēja ātruma 5 m/s

Trīslāpstiņu dzenskrūve ar šādu formu var tikt izmantota jaudīgākām iekārtām, aptuveni 150 W pie 12 V. Kopējais dzenskrūves diametrs šajā modelī sasniedz 1,5 m. Vēja rats griezīsies ātri un viegli iedarbināsies. Vēja ģenerators ar trim lāpstiņām visbiežāk sastopams mājas elektrostacijās.

Pašdarinātas lāpstiņas rasējums vēja ģeneratora 5 lāpstiņu dzenskrūvei. Izgatavots no PVC caurules ar diametru 160 mm. Aprēķinātais ātrgaitas koeficients – 4

Šāda pieclāpstiņu dzenskrūve spēs nodrošināt līdz 225 apgriezieniem minūtē pie aprēķinātā vēja ātruma 5 m/s. Lai izveidotu lāpstiņu pēc piedāvātajiem rasējumiem, ir jāpārnes katras punkta koordinātas no kolonnām «Šablona koordinātas priekšpuse/aizmugure» uz plastmasas kanalizācijas caurules virsmu.

Pēc zemāk piedāvātās tabulas var aprēķināt vēja ģeneratora diametru ar 2-16 lāpstiņām. Vienlaikus var izvēlēties izmēru, ņemot vērā vēlamo izejas jaudu.

No tabulas redzams, ka jo vairāk lāpstiņu ir vēja ģeneratoram, jo mazākam jābūt to garumam, lai iegūtu tādas pašas jaudas strāvu.

Kā rāda prakse, apkalpot vēja ģeneratoru, kura diametrs pārsniedz 2 metrus, ir pietiekami sarežģīti. Ja saskaņā ar tabulu Jums ir nepieciešams lielāka izmēra vēja ģenerators, apsveriet iespēju palielināt lāpstiņu skaitu.

Ar vēja ģeneratora aprēķina noteikumiem un principiem iepazīstina raksts, kurā soli pa solim ir izklāstīts aprēķinu veikšanas process.

Vēja ģeneratora balansēšana

Vēja ģeneratora lāpstiņu balansēšana palīdzēs padarīt tā darbību pēc iespējas efektīvāku. Lai veiktu balansēšanu, jāatrod telpa, kurā nav vēja vai caurvēja. Protams, vēja ritenim, kura diametrs pārsniedz 2 m, šādu telpu atrast būs grūti.

Lāpstiņas tiek saliktas gatavā konstrukcijā un uzstādītas darba stāvoklī. Asij jāatrodas stingri horizontāli, atbilstoši līmenim. Plaknei, kurā griezīsies dzenskrūve, jābūt stingri vertikālai, perpendikulārai asij un zemes līmenim.

Dzenskrūve, kas nekustas, jāpagriež par 360/x grādiem, kur x = lāpstiņu skaits. Ideālā gadījumā sabalansēts vēja ģenerators neatkāpsies ne par 1 grādu, bet paliks nekustīgs. Ja lāpstiņa pagriežas sava svara ietekmē, tā ir nedaudz jāpielabo, jāsamazina svars no vienas puses, jānovērš novirze no ass.

Process tiek atkārtots, līdz dzenskrūve ir pilnīgi nekustīga jebkurā stāvoklī. Ir svarīgi, lai balansēšanas laikā nebūtu vēja. Tas var izkropļot testu rezultātus.

Tāpat ir svarīgi pārbaudīt, vai visas daļas griežas stingri vienā plaknē. Lai to pārbaudītu, 2 mm attālumā no abām vienas lāpstiņas pusēm uzstāda kontroles plāksnes. Kustības laikā neviena dzenskrūves daļa nedrīkst pieskarties plāksnei.

Lai izmantotu vēja ģeneratoru ar izgatavotajām lāpstiņām, būs jāsamontē sistēma, kas uzkrāj iegūto enerģiju, to saglabā un nodod patērētājam. Viens no sistēmas komponentiem ir kontrolieris. Par to, kā izgatavot kontrolieri vēja ģeneratoram, uzzināsiet, iepazīstoties ar mūsu ieteikto rakstu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Uzbūvēt vēja ģeneratoru pašu spēkiem no pieejamiem materiāliem ir pilnīgi iespējams. Ja sāksiet ar vienkāršākiem modeļiem, tad arī pirmais mēģinājums, visticamāk, būs veiksmīgs. Ar pieredzi ķerieties pie sarežģītākiem projektiem, lai iegūtu pēc iespējas efektīvāku un jaudīgāku vēja ģeneratoru.

Video #1. Kā izgatavot vēja ģeneratoru no PVC caurulēm:

Video #2. Vēja ģenerators pašu spēkiem:

Video #3. Vēja ģenerators no cinkota tērauda:

Ja vēlaties izmantot tīru un drošu vēja enerģiju sadzīves vajadzībām un neplānojat tērēt milzīgas naudas summas dārga aprīkojuma iegādei, pašdarinātas lāpstiņas no parastiem materiāliem būs piemērota ideja. Nebaidieties no eksperimentiem, un jums izdosies vēl vairāk pilnveidot esošos vēja dzenskrūvju modeļus.

Vai vēlaties pastāstīt, kā pašrocīgi izgatavojāt lāpstiņas vēja ģeneratoram, kas apgādā ar elektrību jūsu vasarnīcu? Vēlaties dalīties ar noderīgu informāciju ar vietnes apmeklētājiem vai uzdot jautājumu? Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā.