uk en-us la eo
ЭНЕРГИУС

Ветровой микрогенератор с ротором Савониуса. Часть 1

Эта ветровая турбина практически ничего не стоит и проста в изготовлении. Она может производить достаточно энергии для маломощных устройств.

Ветровой микрогенератор с ротором Савониуса

Есть множество случаев, когда вам может понадобиться небольшое количество электроэнергии, например, механизм открывания ворот, предупредительные огни, указатели уровня воды и другие маломощные устройства.

Хотя применение солнечной панели, казалось бы, идеальное решение, часто использовать ее невозможно из-за проблем расположения и затенения.

Именно такая ситуация возникла, когда я решил сделать новую автоматику для ворот. На участке находилось слишком много деревьев, и это препятствовало бы поступлению солнечной энергии, а проводить питание от дома, который находится метрах в 30, означало бы необходимость рыть траншею для кабелей, что почти невозможно в нашем каменистом грунте.

Почему именно автоматические ворота? Ну, наша дорога общая с соседями, и рядом находятся их ворота, поэтому, открывая ворота, мы будем блокировать их въезд. Кроме того, подъездный путь очень крутой, и трогаться с места после остановки не очень просто из-за пробуксовки автомобиля.

Кроме того, когда возникает возможность установить новое устройство с возобновляемым источником энергии, как я могу сказать нет?

Как бы то ни было, я решил использовать для питания механизма открывания ворот малую ветряную турбину. Хотя ветреных дней у нас не так много, есть два – четыре дня в месяц, когда сильный ветер не утихает, по крайней мере, на протяжении 24 часов. Одним словом, я понял, что именно таким способом имею возможность обеспечить энергией устройство с таким скромным энергопотреблением, как открывающиеся ворота.

Механизм открывания ворот также самодельный, для изготовления использовались двигатели от стеклоочистителей автомобиля, которые вращают длинные латунные резьбовые валы. Они приводят в движение гайки, прикрепленные к воротам с помощью стальных труб, болтов и двух металлических кронштейнов.

Электродвигатели установлены на шарнирах, и когда они работают, либо толкают гайку от себя, либо тянут ее. Именно так открываются и закрываются ворота.

Контроллеры управления для ворот покупные. В выполняемые ими функции входит включение света у ворот, дистанционное управление двигателями, а также контроль тока двигателей.

Слишком много турбулентности

[Примечание переводчика
Турбулентность – беспорядочное изменение направления и силы потоков жидкой или газообразной среды]

Я немного поразмышлял о том, какой тип турбины я могу установить, и как она должна выглядеть.

Безопасность была еще одним фактором. У меня любопытные дети, которые могут влезть во что угодно. По этим причинам я отказался от покупки небольшой турбины с горизонтальной осью, она слишком опасна, когда находится низко над землей, и решил установить ротор Савониуса.

Этот тип ротора с вертикальной осью очень прочен и долговечен, если построен правильно, имеет относительно небольшую скорость вращения, и легко может быть изготовлен в домашних условиях, без возни с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением горизонтальной пропеллерной турбины.

Более того, в отличие от турбины с горизонтальной осью, ротор Савониуса всегда ориентирован по ветру, и, что важно отметить, не сильно зависит от турбулентности, которая является достаточно сильной в месте, где должна быть установлена турбина.

Как видно на фото, турбина установлена достаточно низко из-за того, что находится вблизи жилья. Хотя это не очень хорошо, турбина все же должна обеспечивать достаточно энергии для устройства открывания ворот, тем более что оно используется с аккумулятором достаточно высокой емкости.

Изготовление турбины

Турбина была сделана из трех дисков диаметром 330 мм, вырезанных из алюминиевого листа толщиной 1.2 мм и водосточной трубы диаметром 150 мм и длинной около 600 мм.

Труба была разрезана пополам в обоих направлениях, поперек и вдоль, в результате чего получились четыре одинаковые лопатки для турбины. Затем лопатки были установлены между трех дисков, как показано на фото. Для соединения всех деталей использовались маленькие алюминиевые уголки и нержавеющие вытяжные заклепки.

Ветровой микрогенератор с ротором Савониуса

Здесь вы можете видеть весь двигатель и ротор до установки на мачте и покраски. Обратите внимание, как лопасти в верхней части развернуты на 90° относительно лопаток в нижней части и мотор еще не имеет пластмассовых крепежных уголков.

Здесь вы можете видеть двигатель и ротор до установки на мачте и покраски. Обратите внимание, что лопасти в верхней части развернуты на 90° относительно лопаток в нижней части, и мотор еще не имеет пластмассовых крепежных уголков.

Две лопасти в верхней части ротора развернуты на 90 градусов относительно нижних. Это гарантирует, что всегда есть, по крайней мере, одна лопасть, которая в состоянии поймать ветер, так что турбина является самозапускающейся.

Ось для ротора – водопроводная труба диаметром 40 мм. Она проходит через центр всех трех дисков, и внутренние края каждой из лопаток прикреплены к ней.

В нижнюю часть оси я запрессовал (забил молотком) алюминиевую переходную втулку, с помощью которой турбина была установлена непосредственно на ось генератора.

Окончательно собранная турбина оказалась очень крепкой и жесткой, и была удивительно хорошо сбалансирована.
Хотя центральной вал не считается оптимальной конструкцией для ротора Савониуса, у него есть преимущества, такие как увеличение прочности турбины и возможность хорошей центровки в многоступенчатых роторах.

Конструкции роторов Савониуса

Есть несколько вариантов ротора Савониуса, которые я видел, все работают хорошо. Эффективность роторов Савониуса всего лишь около 15 процентов, но по многим соображениям они идеальны. Некоторые варианты приведены ниже, на рисунках турбина показана при взгляде сверху вниз.

Роторо Савониуса

Эту конструкцию использую я. Она очень прочна из-за центрального вала, но чуть менее эффективна, чем две другие. Тем не менее, повышенная прочность позволяет закреплять ротор только с одного торца.

Роторо Савониуса

Это тоже очень простая конструкция, и также может быть легко изготовлена из металлических дисков и секций труб. Эффективность этого ротора немного выше, чем предыдущего, так как некоторое количество воздуха воздействует на вторую лопасть при выходе из первой.

Роторо Савониуса

Наиболее эффективная конструкция ротора Савониуса. Она не только имеет аэродинамическое преимущество, так как воздушные потоки отклоняются лопастями два раза, как в предыдущей конструкции, но лопасти еще имеют некоторый аэродинамический профиль. Когда на лопасти находит поток воздуха, создается небольшая подъемная сила и, следовательно, эффективность ротора повышается. Эта конструкция более трудоемка в изготовлении. Требуются лопасти из проката листового металла, а не вырезанные из барабанов или труб.




BACK NEXT TOP

Сайт является частным собранием материалов и представляет собой любительский информационно-образовательный ресурс. Вся информация получена из открытых источников. Администрация не претендует на авторство использованных материалов. Все права принадлежат их правообладателям