Довжина лопаті вітрогенератора

Вітрогенератор є механізм, що перетворює енергію вітру в електричну. Функціонує він так: потоки повітря рухаються на лопаті, які починають обертатися навколо осі і наводять її в рух. Вона, у свою чергу, передає його на генератор, де виробляється електрична енергія.

Одними з найважливіших елементів вітрогенератора є його лопаті. Саме від них в першу чергу залежить потужність пристрою, його здатність працювати навіть у слабовітрену погоду. Вони визначають техпараметри вітрогенератора, його геометричні розміри.

Джерело greenbelarus.info

Чи є сенс вкладати гроші в цей пристрій?

Так, але тільки в місцях, де середня (протягом року) швидкість вітру становить від 8 метрів за секунду. Лопаті деяких великих за розмірами вітрогенераторів здатні починати рух, навіть якщо швидкість вітру складає всього 4 м/с. При цьому максимальний коефіцієнт корисної дії досягається при швидкості вітру 12 м/с.

Потужність пристрою, що має три лопаті, розраховується за такою формулою:

- P = 0,6 · (¶ r2) v3
де,
1. P – розрахункова потужність, кВт;
2. r - відстань від центральної точки ротора до кінця лопаті, м;
3. v – середня швидкість, м/с;
4. ¶ = 3,14.

Встановлення вітрогенераторів здійснюється в пустельних місцях, долинах, морях: скрізь, де зі стабільною постійністю дме вітер.

Що брати до уваги, беручи до уваги створення лопаті для вітряного генератора?

• Чим більша довжина лопат, тим повільніше вони обертаються, але при цьому вимагають для запуску вітру меншої сили. Природно, як і вітрове колесо обертатиметься нешвидко.
• Вітряне колесо легше запускається з великою кількістю лопатей, їхня кількість впливає на чуйність під впливом потоків вітру. При цьому знижується швидкість обертання та потужність вітрогенератора. Тому не роблять подібні пристрої з 5-6 лопатями.
• Шумність роботи вітроколеса залежить від його діаметра та швидкості обертання. Цей фактор потрібно брати до уваги при підборі лопат вітрогенератора, який планується змонтувати недалеко від населеного пункту.
• Чим вище буде розташоване вітроколесо генератора струму, тим більше електричної енергії можна буде отримати від нього. Оптимальна висота у межах від 6 до 15 метрів. Тому вітроколеса домашніх генераторів монтуються на дахах будинків або на високому міцному жердині.

Як функціонує генератор: принцип перетворення обертального руху на електричну енергію?

Вітер призводить до кругового руху лопаті, які забезпечують обертання вітроколеса. Воно у свою чергу передає рух на турбіну. Впливаючи на мультиплікатор, вона починає виробляти електричну енергію в пропорційному співвідношенні до сили вітру, що впливає на лопать. Чим більша ця сила, тим більше електричної енергії виробляється.

При цьому потрібно врахувати, що найбільшим ККД мають генератори, які не мають мультиплікатора. Він прискорює рух осі, але сам споживає енергію. Але у певній місцевості, де потоки вітру слабкі, їх треба ставити, навіть жертвуючи частиною продуктивності.

Види лопатей

Він залежить від типу вітрогенератора. Залежно від його конструкції лопаті можуть бути різними. Нині найчастіше застосовуються такі види:

• Крильчаті. Монтуються на пристроях з вертикальною та горизонтальною осями обертання. Виготовляються із жорстких міцних матеріалів.
• Вітрильні. Можуть мати крильчасту форму. Виготовляються з м'яких матеріалів.
• Плоскі. Формою схожі на лопаті, якими оснащуються і млини. Включають елементи з легких і міцних матеріалів таких, наприклад, як пластик або фанера.

Який матеріал підходить для виробництва лопат для вітрогенератора?

Для виробництва лопат використовуються різні матеріали. До них пред'являються такі вимоги:

• Міцність. Властивість не руйнуватися і не деформуватися внаслідок тривалого впливу вітру.
• Низька вага. Спрощує транспортування до місця збирання, монтаж, знижує навантаження на несучі частини конструкції та її елементи, що рухаються. Зокрема, підшипники, вали, розтяжки, редуктори тощо.
• Стійкість до дії факторів довкілля - сонячне випромінювання, опади, низькі та високі температури та їх різкі перепади.

Оптимальним варіантом для їх виготовлення є такі матеріали:

• легкі метали;
• пластик;
• скловолокно;
• композит.

Саме вони повністю відповідають зазначеним вище вимогам.

Джерело energovector.com

Вибір виду

Для горизонтальних вітрогенераторів можуть бути застосовані лопаті різних видів, тому що конструкція цього пристрою не дозволяє використовувати лопаті складних форм. При цьому всі прагнуть ідеалу, покращуючи вже існуючі види. В даний час варті уваги такі види лопат:

• вітрильні;
• твердопластинчасті.

Вони відрізняються один від одного за формою та конструкцією і виробляються з різних матеріалів. У основі лежить рамка, яку натягується міцне, стійке до впливу чинників довкілля полотно. Установка проводиться так, щоб одна із сторін рамки не була закрита полотном. В результаті виходить лопать трикутної форми, одна з боків якої не прикріплена до основи.

Приводить колесо у обертання вона в такий спосіб: потік вітру наповнює матерію й створює вітрила необхідний тиск. Лопата починає обертання і впливає відповідним чином на шток, який і передає обертальний рух на колесо. Цей варіант є найоптимальнішим для створення домашнього вітрогенератора з тієї причини, що не вимагає постійного догляду та контролю стану крильчатки і зокрема тканини.

Джерело strana-rosatom.ru

Розрахунок довжини лопаті вітрогенератора

Лопаті у вітрогенераторі є однією з основних частин. Від їх розмірів та форми залежить потужність генеруючого струму мотора та обороти. Бажаючі поставити вітрогенератор чи ферму цих пристроїв насамперед стикаються з питанням – які довжини лопаті підібрати? Їхня оптимальна форма з урахуванням виду цих виробів та аеродинаміки вже давнім давно розроблена. Тому для замовника важливою є саме довжина лопаті, яка визначає потужність майбутньої конструкції.

При виборі важливо враховувати, що кількість обертів вітроколеса за хвилину залежить від його діаметра та довжини лопаті. Важливим показником є швидкохідність вітроколеса – відношення швидкості переміщення кінця лопаті до швидкості вітрового потоку, що на неї впливає. Цей показник вказує на те, скільки оборотів в одиницю часу виконає вітроколесо за певної швидкості вітру.

Тому вітрогонератори з однаковою швидкохідністю можуть мати різні за розмірами вітроклісо і лопаті. Це треба враховувати при визначенні якої довжини лопаті потрібно купити для ветрокліса певних розмірів, щоб генератор робив необхідну кількість обертів за хвилину.

Джерело alternativenergy.ru

Генератори можуть мати різну потужність. При цьому для забезпечення струмів з необхідними характеристиками на виході їм необхідно, щоб вітроколесо оберталося з певною швидкістю. Якщо ця характеристика відрізняється від кількості обертів вітроколеса за хвилину при середньорічній швидкості руху вітру у вашому регіоні, то потрібно встановлювати редуктор, який підвищує їх кількість.

Важливе значення має кількість лопатей. Звичайно, дві лопаті забезпечують мінімальну вагу конструкції, знижують її пружність, але при цьому мінімальна швидкість вітру, при якій вони починатимуть обертання, буде досить високою. Тому в місцях, де часто дмуть сильні вітри, можуть встановлюватися і дволопатеві вітрогенератори, якщо ні, слід розглянути варіант вітрогенератора з трьома і з великою кількістю лопатей.

Джерело winder.ua

Також потрібно розуміти, що на довжину лопаті впливає і матеріал її виготовлення, що зумовлює вагу одного виробу, його міцність, здатність не гнутися за дуже сильних вітрових навантажень. Чим довша лопата, тим більше вона важитиме і, природно, її важче буде привести в дію і забезпечуватиме обертання з певною швидкістю. Звичайно, якщо планується встановити вітрогенератор низької потужності, що підходить для побутового використання, цей показник можна ігнорувати.

Деякі вважають, що чим більше лопат, тим вища швидкість обертання вітроколеса. Насправді це не так, тому що кожна лопата омітає по ходу руху одну і ту ж округлу площину і долає однаковий опір повітря.

Як бачимо, щоб здійснити правильно розрахунок лопатей, потрібно мати великі знання і мати певні дані. Деякі параметри можна отримати розрахунковим шляхом, частину можна дізнатися тільки після запуску вітряка. При цьому для ясності питання деякі види вітрогенеруючих пристроїв не мають розрахованої математично моделі обертання. З цієї причини розрахунки можуть виявитися зрештою марними. Все одно доведеться по сто разів доопрацьовувати та переробляти після монтажу.

Джерело ru.istabreeze.store

Одним із доступних варіантів для виконання розрахунків є онлайн калькулятор. Використовуючи його, можна отримати готовий результат за лічені секунди. Користуватися ним дуже просто. Для цього необхідно лише підставити необхідні дані у певні віконця. Але й він не гарантує ідеальної точності проведення розрахунків, оскільки деякі дуже тонкі величини неможливо отримати заздалегідь до монтажу, поки виявляться певні ефекти. Тому найчастіше вдаються до експериментального вибору розмірів.

Найчастіше для орієнтовного розрахунку використовується така таблиця.

Створення лопатей поетапно

Виробляють із найчастіше з ПВХ труби. Її діаметр становить 11-16 см. Роботи виконуються в наступному порядку:

• труба ріжеться на шматки, що відповідають довжині лопаті;
• на відрізок за його довжиною накреслюється лінія у сторони, від якої скасовуються відрізки по 22 мм. Ширина лопаті, таким чином, вийде 4,4 см;
• з іншого боку, виконуються та ж процедура;
• кінці відрізка з одного зі сторін осьової лінії окреслюються прямолінійно;
• після цього наноситься малюнок контурів лопаті;
• далі вирізається безпосередньо сама лопата;
• один її кінець закруглюється, сторони обробляються за допомогою напилка або наждачного паперу;
• далі виріб чіпляється до маточини.

Джерело ecotechnica.com.ua

У результаті має вийти лопата з такими розмірами:

• рівні за шириною торці – 4,4 см;
• ширина лопаті посередині буде становити 5,5 см;
• на відстані 0,15 довжини лопаті від її нижньої частини її ширина повинна становити 8,8 см.

Тому, використовуючи ці дані, наносимо на поверхню заготівлі точки, які з'єднуються прямими лініями. Після окреслення їх можна замінити плавними переходами. Після цього вирізається шаблон, який використовується надалі для виготовлення інших лопатей, оскільки вони повинні мати однакові розміри, форму.

Для забезпечення можливості кріплення виробу до маточини в ній проробляються спеціальні отвори під болти, шурупи або гвинти. При цьому всі лопаті отвори повинні бути розташовані в тих же місцях. Це потрібно для того, щоб не було порушено балансу крильчатки.

Перевірити, чи є дисбаланс, можна, встановивши його на вісь і запустивши обертання. При виявленні потрібно знайти ділянку, яку слід акуратно підточити, поступово домагаючись збалансованого обертання.

Балансування лопатей, що встановлюються на вітроколесі.

Для цього необхідно зібрати вітроколесо в закритій кімнаті, де немає вітру або протягу і розмістити його вісь строго горизонтально, а площину, в якій переміщатиметься гвинт, строго вертикально, перпендикулярно до рівня осі та землі. Після цього лопаті слід провернути навколо осі на 360 градусів. Х – це кількість лопатей. Наприклад, 3х360 = 1080 градусів. В ідеальному варіанті при такому русі лопаті не повинні відхилятися на жодний градус.

Джерело winder.ua

Обслуговування вітрогенератора та догляд за ним

Для забезпечення безаварійної роботи вітрогенератора потрібно надійно закріпити на лопаті. Чим більша їхня довжина, тим міцніше вони повинні кріпитися. Терміни здійснення перевірок прописуються у регламенті енергогенеруючої компанії, зазначаються його паспорті та інструкції щодо використання.

Загальні правила регламентують таку послідовність перевірки лопатей на надійність їхнього кріплення:

• кожен місяць. Здійснюється зовнішній огляд та підтяжку кріплення в вузлових з'єднаннях.
• кожний квартал. Закручування різьбових з'єднань, якщо вони розбовталися. Якщо, звичайно, такі види сполук є у конкретному вітрогенераторі.
• разів у півріччя. Перевірка лопатей на дисбаланс, та здійснення у разі потреби їх балансування.
• щороку. Перевірка стану та функціонування всього пристрою. При необхідності здійснюється ремонт, нанесення лакофарбових покриттів.

Висновок

Як бачимо, підібрати ідеально точно лопаті для вітрогенератора досить складне завдання, що вимагає знань та спеціальних пристроїв. Але, використовуючи викладену інформацію, можна орієнтовно визначити, якої довжини потрібні лопаті для вітрогенератора певної потужності, здатного ефективно працювати в тій чи іншій місцевості. Ви гарантовано зможете підібрати найоптимальніший варіант.