Все о лопастях ветряных турбин — 10 самых популярных вопросов по ветроэнергетике
Ветряная турбина (ветроэлектрическая установка), также известная как ветрогенератор, представляет собой механическое устройство, которое преобразует кинетическую энергию, создаваемую ветром, в электрическую энергию.
Долгий опыт эксплуатации и испытаний ветроэлектрических установок позволил создать конструкцию с аэродинамическим дизайном, которая позволяет сочетать производительность, экономичность и масштабируемость.
Лопасти ветряной турбины играют важную роль, и их форма, угол наклона, вес и используемые материалы могут иметь большое влияние на эффективность турбины для производства электроэнергии.
Лопасти ветряных турбин должны иметь аэродинамический профиль, чтобы создавать подъемную силу и генерировать максимальный крутящий момент для вращения турбины и привода генераторов. Таким образом, форма лопасти ветряной турбины имеет жизненно важное значение для основного функционирования машины.
1. Как длина лопастей влияет на ветроэлектрическую установку?
Ветроэлектрическая установка с более длинными лопастями сможет захватывать больше доступного ветра, чем более короткие лопасти, даже в районах с относительно слабым ветром. Возможность собирать больше ветра при более низких скоростях ветра может увеличить количество областей, доступных для использования энергии ветра.
2. Какая длина у лопастей ветряной турбины?
На сегодняшний день наиболее распространенные промышленные ветряные турбины имеют высоту около 70 метров. Их выходная мощность зависит от размера и высоты, но обычно она колеблется от одного до пяти мегаватт
Лопасти таких ветряных турбин в среднем имеют длину около 50 метров, что позволяет им охватывать большую площадь, улавливать больше ветра и производить больше электроэнергии.
До этого года самые длинные в мире лопасти имела ветряная турбина, произведенная компанией LM Wind Power — 107 метров. На данный момент, рекордсменом по этому параметру считаются ветряные турбины Siemens Gamesa Renewable Energy мощностью 14 МВт, в которых используются 108-метровые лопасти.
В настоящее время разрабатываются и более длинные лопасти. Так датский производитель ветряных турбин Vestas в этом году планирует провести испытания лопасти ротора длиной длиной 115,5 метров для нового прототипа ветряной турбины V236-15,0 МВт в Фраунгоферовском институте ветроэнергетических систем IWES в Бремерхафене в Германии. Ожидается, что эти ветряные турбины будут построены и введены в коммерческую эксплуатацию в 2024 году.
3. Какой формы лопасти ветряка лучше всего?
Чем быстрее дует ветер, тем больше подъемная сила создается на лопасти, следовательно, тем быстрее вращение. Преимущества изогнутой лопасти ротора по сравнению с плоской лопастью заключаются в том, что подъемная сила позволяет концам лопастей ветряной турбины двигаться быстрее, чем движется ветер, создавая большую мощность и более высокую эффективность.
Слегка изогнутые лопасти турбины могут улавливать на 5–10 % больше энергии ветра. Изогнутые лопасти также более эффективно работают в районах с более низкой скоростью ветра.
Оптимальной формой лопасти ветряной турбины является изогнутая лопасть с аэродинамическим профилем, поскольку эта форма обеспечивает более высокие скорости вращения, что идеально подходит для выработки электроэнергии.
Изогнутая форма лопасти создает подъемную силу за счет низкого давления воздуха, создаваемого на стороне с наибольшей кривизной, и сил воздуха высокого давления на другой стороне аэродинамического профиля в форме лопасти. Эти две силы создают подъемную силу, перпендикулярную потоку воздуха над лопастями турбины.
Хорошо спроектированная лопасть ротора турбины создаст точное количество подъемной силы и тяги, обеспечивающее оптимальное воздушное замедление для повышения эффективности лопасти.
4. Должны ли лопасти ветроенераторов быть тяжелыми или легкими?
Лопасти ветрогенераторов должны быть легкими, так как они более эффективны, когда они легче. Это облегчает сборку и разборку ветряных турбин, а также облегчает их вращение, повышая их производительность. Хотя легкие системы с высокой прочностью материала идеальны, уменьшение массы может привести к повышенному риску разрушения конструкции.
Большие ветрогенераторы с тяжелыми лопастями также могут негативно повлиять на местную дикую природу, особенно на стаи перелетных птиц, которые попадают под лопасти и погибают.
Как и в случае с большинством механических систем, баланс параметров прочности и веса для общей производительности является обычным явлением.
5. Какой лучший угол для лопастей ветрогенератора?
Для каждой скорости ветра существует оптимальный угол наклона лопастей, при котором мощность, вырабатываемая ветрогенератором, максимальна. Этот оптимальный угол зависит от скорости ветра. Так, например, угол наклона 5° является оптимальным для ветрогенератора при рабочей скорости 7 м/с для оптимальной выработки электроэнергии, 20° при 15,1 м/с и 30° при 25,1 м/с. Работа ветрогенератора под другими углами приводит к снижению мощности.
Тяга увеличивается с увеличением скорости набегающего потока воздуха из-за большей передачи импульса. Тяга уменьшается с увеличением угла наклона лопасти из-за уменьшения лобовой площади и, следовательно, уменьшения сопротивления лопасти.
6. Почему у ветрогенераторов только три лопасти?
Лопатки ветрогенератора соединены с центральной ступицей. Эта сборка лопастей и ступицы называется ротором турбины, который генерирует аэродинамический крутящий момент от ветра.
Резонный вопрос, почему ветряка всего три лопасти? Чтобы ответить на этот вопрос нужно учитывать ряд соображений.
Во-первых использование более трех лопастей мало влияет на КПД ветрогенератора, который увеличивается очень незначительно, если используются четыре лопасти, а не три, но вес ротора при этом увеличивается, а скорость вращения, при которой достигается пиковая мощность, снижается.
Во-вторых, больше лопастей означает более высокие материальные и производственные затраты. Больше лопастей требуют более трудоемкого обслуживания.
При увеличении количества лопастей они должны быть тоньше, что приводит к потере жесткости и аэродинамической эффективности. Большое количество лопастей могут увеличить давление и привести к опрокидыванию всей конструкции турбины.
Наконец, три лопасти позволяют хорошо сбалансировать динамическую ветровую нагрузку на вращающийся ротор. С тремя лопастями угловой момент остается постоянным, потому что, когда одна лопасть поднята, две другие направлены под углом. Таким образом, ветряная турбина может плавно вращаться против ветра.
По всем этим причинам три лопасти стали стандартом в ветроэнергетике.
7. Какова оптимальная скорость вращения лопастей ветряной турбины?
Скорость ветряной турбины определяет количество электроэнергии, которую она может произвести.
Если лопасти вращаются слишком медленно, большое количество ветра будет проходить беспрепятственно, ограничивая количество энергии, которое потенциально может быть произведено. С другой стороны, если лопасти вращаются слишком быстро, они действуют как большой плоский вращающийся диск на ветру, что создает огромное сопротивление и ограничивает количество энергии, которое может быть произведено.
Оптимальное отношение скорости кончиков лопастей определяется как отношение скорости кончиков лопастей к скорости ветра. Этот показатель зависит от нескольких факторов, включая формы, количества и конструкции лопастей турбины.
Стандартные скорости вращения ветряных турбин варьируются от 5 — 25 оборотов в минуту.
Современные ветряные турбины, проектируют так, чтобы они могли вращаться с различной скоростью, а высокоэффективные трехлопастные турбины имеют оптимальное соотношение скоростей лопастей от шести до семи.
Ветряные турбины, которые работают с постоянным передаточным числом или близким к их оптимальному передаточному отношению во время сильных порывов ветра улучшают эффективное улавливание и преобразование энергии.
8. Из каких материалов сделаны лопасти современных ветроэлектрических установок?
Материал лопастей турбины играет решающую роль в эффективности машины для выработки электроэнергии.
Лопасти ветрогенератора должны иметь малый вес, высокую прочность, высокую жесткость, высокую усталостную прочность и высокое сопротивление к разрушениям, позволяющие выдерживать удары молнии, град, влажность и большие перепады температур.
Для изготовления лопастей ветряных турбин используется несколько типов материалов, что позволяет лопастям работать с максимальной эффективностью.
Наиболее подходящим материалом для изготовления лопастей ветроустановки являются армированные волокнами композиты, обладающие высокой прочностью и жесткостью, а также низкой плотностью. Лезвия меньшего размера могут быть изготовлены из легких металлов, таких как алюминий, однако они потребуют частого обслуживания.
В настоящее время коммерческие лопасти ветряных турбин изготавливаются из армированных волокном полимеров, которые представляют собой композиты, состоящие из полимерной матрицы и волокон.
Длинные волокна в этих материалах обеспечивают прочность и продольную жесткость, в то время как матрица обеспечивает прочность вне плоскости, прочность на расслоение, вязкость разрушения и жесткость.
Армированные стекловолокном и углеродным волокном пластмассы — стеклопластики и углепластики — также являются хорошими материалами для изготовления лопастей, поскольку они обладают высокой вязкостью разрушения, сопротивлением усталости и термической стабильностью.
9. Могут ли лопасти ветряной турбины вращаться в обе стороны?
Точно так же, как крыло самолета создает подъемную силу за счет воздуха, протекающего под ним, так и лопасти ротора ветряной турбины вращаются, приводимые в движение потоком ветра над его поверхностью. Имеет значение, в каком направлении вращаются эти огромные лопасти ротора?
Лопасти ротора ветряной турбины могут быть спроектированы так, чтобы они вращались в обоих направлениях для производства электроэнергии — по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Большинство турбин вращаются по часовой стрелке по причинам, связанным с удобством и единым мировым стандартом. Однако направление вращения ротора может иметь значение, когда две или более ветряных турбин размещаются одна за другой.
10. Как обслуживаются и ремонтируются лопасти?
Существует два вида технического обслуживания: профилактическое и корректирующее. Первое заключается в проведении периодических осмотров для определения состояния лопастей и поиска возможных повреждений.
Эти проверки осуществляются разными способами: с земли, путем залезания на лопасти с помощью канатов, кранов или подъемных платформ.
Со своей стороны, корректирующее обслуживание состоит из ремонта или реконструкции лопастей для устранения повреждений, которые появляются как на поверхности, так и в ее конструкции.
Лопасти ветряных турбин могут иметь трещины, повреждения, вызванные ударами молнии и птиц, или отверстия в передней или задней кромке, а также другие повреждения.
В настоящее время изучаются альтернативные системы ремонта и очистки, такие как дистанционно управляемые дроны, чтобы операторам не приходилось взбираться на ветроэлектрические установки.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Какой винт лучше, сколько лопастей нужно, а может вертикальный ветряк лучше
Здравствуйте, дорогие читатели моего сайта, коллеги «больные ветрянкой», и просто заглянувшие на сайт! Этот материал для начинающих ветроловов, и речь пойдёт о лопастях, винтах, и прочих лопатках.
Сразу же я вставляю видео где моими словами сказано всё тоже самое что написано здесь. Если для вас удобнее воспринимать информацию в видео формате то смотрите далее.
Часто начинающие строители ветрогенераторов не могут определится с тем какой винт им нужен, какую мощность он может дать при конкретном ветре. Какого диаметра нужен винт, и сколько лопастей. Для приблизительной оценки мощности ветроколеса есть простая и наглядная формула. Она помогает понять каких примерно размеров будет винт если хочется например при 10м/с иметь мощность 5 кВт.
Формула расчёта мощности ветроколеса очень проста и часто встречается в статьях о том как сделать ветрогенератор. Суть формулы в том что ометаемая площадь ветроколеса, не важно какого, вертикального или горизонтального, умножается на скорость ветра в кубе, и в итоге получается мощность ветра воздействующая на винт при указанном ветре.
Есть в формуле ещё один множитель, это плотность воздушного потока (1.28), но она близка к единице, поэтому ей можно пренебречь. Также ещё вводят коэффициент 0.6. Тоесть умножают на 0.6. Дело в том что сам винт тормозит ветер и реальная скорость воздействующая на винт меньше той что на подлёте у ветра. Но у разных винтов коэффициент торможения отличается, и эту погрешность на начальном этапе тоже можно не учитывать.
К примеру мощность ветрового потока воздействующего на винт с ометаемой площадью винта 3кв.м при ветре 5м/с будет 375 ватт. Далее получившуюся мощность нужно умножить на КПД ветроколеса и получится та мощность, которую развивает сам винт. Диаметр винта с площадью 3кв.м равен 1.95м, и его мощность при КИЭВ 0.4 на ветру 5м/с будет 150вт. Ниже фото пары винтов диаметром 2.2м и 2.3м, это винты моего ветрогенератора.
КПД винта это коэффициент использования энергии ветра, сокращённо КИЭВ. Средний КИЭВ горизонтальных винтов 35-45%, а средний КИЭВ вертикальных ветрогенераторов типа бочки 15-25%. Также при расчёте нужно учесть и КПД генератора, то есть умножить на КПД генератора, но так как он не известен этто тоже можно опустить.
Почему же КИЭВ вертикальных ветряков в два раза меньше, а всё потому что одна половина ветроколеса не только не помогает крутить вал генератора, но ещё и возвращается на встречу ветру создавая обратную нагрузку. Некоторые конструкторы пытались ставить экран чтобы закрыть от ветра возвращающиеся лопатки, но всё равно получается что половина ветроколеса не работает совсем. Перенаправление потока ветра на лопатки экранами конечно даёт эффект, но не значительный.
Вертикальные лопасти большие и широкие, они сильно тормозят ветер, плюс ещё и направляющие экраны добавляют задержку ветрового потока. В результате перед таким ветроколесом как перед щитом образуется воздушная подушка, ветер не успевает проваливаться сквозь ветроколесо, он тормозится, теряет скорость и мощность, и сваливается уходя в стороны. Именно так большая часть мощности просто уходит в стороны, и реальная скорость ветра попадающая на лопасти значительно меньше той что у ветра на подлёте, отсюда и обороты меньше.
Лопасти горизонтального винта в любой момент времени имеют положительную и стабильную тягу и мощность, поэтому они эффективнее, нет переходных процессов, скачков и падений мощности. Но тут часто стоит вопрос о том сколько лопастей лучше. Многие говорят что чем больше лопастей тем мощнее и это кажется логичным. Одна лопасть к примеру даёт 100 ватт, значит две дадут уже 200 ватт, а десять лопастей дадут уже целый киловатт.
Когда на винт дует ветер то винт подобно щиту тормозит поток ветра, и чем больше лопастей тем сильнее происходит торможение ветрового потока. Ветер не успевает проваливаться сквозь лопасти, образуется давление перед винтом, так называемая воздушная подушка. И кажется что это хорошо, больше давления на лопасти значит больше мощность и тяга винта. Но получается так что ветер теряет скорость и мощность натыкаясь на эту воздушную подушку, и часть ветрового потока просто сваливается и обходит стороной винт. Та скорость ветра которая реально попадает на лопасти становится ниже, поэтому и углы у лопастей не такие острые как у скоростных винтов.
При этом внутри винта тот ветер который лопасти отклонили в сторону, он как раз направлен на те лопасти, которые идут следом, там образуется давление, которое и мешает лопастям двигаться вперёд. Ведь тот ветер что отклонили лопасти сталкивается ещё и с тем ветром, который пролетает между лопастей, этот ветер тоже тормозится, и давление в этих зонах становится ещё больше, и именно этом мешает лопастям крутится быстрее.
По этому чем больше лопастей тем медленней вращается винт. А по мощности получается так. Например возьмём трёхлопастной винт и шестилопастной. Быстроходность первого 8, быстроходность это отношение скорости ветра к скорости движения кончиков лопастей. Быстроходность шестилопастного винта 4.
Лопасть трёхлопастного винта движется в два раза быстрее, поэтому за единицу времени она пройдёт в два раза большее расстояние, и отработает с два раза большим количеством ветра. Тоесть она имея вдвое большую скорость успеет за секунду отнять у ветра в два раза больше энергии чем лопасть шестилопастного винта. При этом трёхлопастной винт уже не так сильно тормозит ветровой поток, ветер лучше проходит между лопастями, и лопастям легче, гораздо легче вращаться. Поэтому обороты выше, и мощность тоже.
Получается самый эффективный это однолопастной винт, да, оно так и есть. Он самый оборотистый и самый мощный. Он меньше всего тормозит ветровой поток, и лопасть за единицу времени успевает охватить больше ветра.
Но однолопастные винты тяжело балансировать, противовес с ростом оборотов набирает разный вес так как имеет разное удаление от центра, и от этого на больших оборотах происходит дисбаланс. Также и при поворотах ветряка, при влюгировании тоже происходит дисбаланс из-за гироскопических сил. Это происходит, хоть и в меньшей степени и с двухлопастными винтами. Поэтому почти все ветряки именно трёхлопастные, это как бы баланс оборотов и минимизации негативных явлений дисбаланса при поворотах и изменении ветрового потока.
Говорят что многолопастные винты имеют больший крутящий момент и тягу, но это тоже не так. Просто при перегрузке многолопастного винта, много энергии запасается в тяжёлом винте и кажется что его трудно быстро остановить. Также при снижении оборотов КИЭВ винта не так быстро падает как у трёхлопастных винтов. Но если брать с винта максимальную мощность, и не перегружать винт, то крутящий у трёхлопастного будет выше, выше мощность на валу. Но пик мощности в достаточно узком диапазоне в зависимости от скорости ветра и оборотов.
Например при быстроходности 8 у скоростного винта будет максимальная мощность, и если его перегрузить до быстроходности 6-7, то он резко начнёт терять мощность. У многолопастных чем больше лопастей тем шире диапазон максимальной мощности. Например винты 8-12 лопастей будут давать ту же практически мощность при быстроходности 2-3 и туже даже при быстроходности 1. При этом у таких винтов очень большой стартовый момент. Поэтому они часто используются для подъёма воды с прямым приводом.
Винт и генератор должны подходить к друг другу по мощности и оборотам, только так будет самая эффективная работа пары. Если винт поставить мощнее значит обороты будут ниже, то есть мощность ещё есть, а вот генератор не может дать больше. Немного уменьшив диаметр можно брать больше мощности так как поднимуться обороты при том же ветре. Также винт с перебором по мощности будет сильно недогружен при ураганных ветрах, и при чрезмерных оборотах винт, может просто развалится, а остановить его будет нечем при урагане, даже коротким замыканием фаз генератора.
Если же винт будет слабее чем генератор то тогда винт не сможет выходить на свои обороты, а значит и свою мощность не разовьёт. В итоге генератор то он будет крутить, но мощность будет значительно меньше чем могла бы быть.
Оптимальные лопасти для ветрогенератора: вид, форма, материалы и инструкция по изготовлению своими руками
Существующие цены на ветрогенераторы и окупаемость не соответствуют возможностям большинства владельцев загородных домов, дачных участков. Жителям отдаленных районов, где сетевой электроэнергии до сих пор никогда не было, приобрести подобное оборудование еще сложнее, поскольку они лишены информации о нем и не могут получить достаточно подробные сведения о качестве, характеристиках и прочих параметрах оборудования для использования энергии ветра.
Приходится изготавливать ветровые устройства самостоятельно, опираясь на экспериментальные результаты или отрывочные сведения, почерпнутые из разных источников. Рассмотрим важный вопрос, возникающий при создании ветряка — устройство лопастей.
Как работает простой ветрогенератор?
Существует два типа ветрогенераторов:
- горизонтальные
- вертикальные
Разница состоит в расположении оси вращения. Наиболее производительными считаются горизонтальные конструкции, напоминающие своими формами самолет с пропеллером. Винт — это крыльчатка ветряка, хвост — устройство наведения на поток ветра, автоматически разворачивающее ось по направлению движения воздуха.
При воздействии ветра на крыльчатку возникает вращающий момент, передающийся на ось генератора. В его обмотках возбуждается электроток, который заряжает аккумуляторные батареи. Они, в свою очередь, отдают заряд на инвертор, изменяющий параметры тока и выдающий на потребляющие приборы стандартное напряжение 220 В 50 Гц.
Существуют более простые комплексы, где с генератора запитываются сразу потребители, но такая система никак не защищена от скачков или пропадания напряжения. Вариант используется только для освещения или привода насосов, качающих воду.
Какая форма лопасти является оптимальной?
Основной элемент горизонтального ветряка — крыльчатка. Она больше всего напоминает пропеллер, хотя выполняет абсолютно противоположные функции. Лопасти принимают на себя энергию воздушного потока, перерабатывая ее во вращательное движение. От их конфигурации напрямую зависит эффективность работы крыльчатки и всего комплекта в целом.
Горизонтальные устройства имеют крыльчатки, снабженные большим количеством лопастей. Обычно их больше 3. В этом вопросе существует зависимость числа лопастей от производительности. Дело в том, что с возрастанием числа принимающих плоскостей падает мощность крыльчатки, а с убыванием — чувствительность. Поэтому выбирают «золотую середину», принимая среднее число лопастей.
Важно! Большое число лопастей увеличивает фронтальную нагрузку на устройство, создавая опрокидывающее усилие на основании мачты и сильное осевое давление на крыльчатку, разрушающее подшипники генератора.
На практике создано большое количество разных устройств, имеющих форму крыльчатки от простых секторов окружности, немного развернутых по радиусной оси, до сложных вариантов с тщательно просчитанной аэродинамикой, испытанных в разных условиях. Результаты испытаний показали, что оптимальной формой является модель, приближенная к пропеллеру. Такая лопасть несколько расширяется от центра (обтекателя) крыльчатки и плавно сужается к концу.
Преимуществом этого вида является равномерное распределение нагрузок на опорный подшипник, поверхность лопасти и всю систему ветряка в целом. Поток ветра воздействует на все участки с одинаковой силой, но, если расширить лопасть к концу, то получится достаточно длинный рычаг, перегружающий подшипник и выламывающий лопасти. Отсюда возникла такая форма, с небольшими изменениями используемая практически на всех ветряках.
Вариантов или видов лопастей для горизонтальных ветряков существует немного. Причина этого кроется в самой конструкции крыльчатки — создавать сложные формы или конфигурации там попросту негде. Тем не менее, разработки наиболее удачного варианта ведутся постоянно, на сегодня можно выделить несколько видов:
- твердолопастные крыльчатки
Твердые лопасти изготавливаются из различных материалов сразу в определенной форме, парусные имеют совершенно другую конструкцию. Основой является рамка, на которую натягивается плотное полотно таким образом, чтобы одна из сторон была не прикреплена к рамке. Получается лопасть треугольной формы с одной стороной (от центра к одной из вершин), не закрепленной к основе.
Поток ветра создает давление на парус и придает ему оптимальную форму для схода с плоскости, в результате чего колесо начинает вращаться. Вариант имеет преимущество в массе и весе колеса, но нуждается в постоянном наблюдении за состоянием ткани и крыльчатки в целом.
Для самостоятельного изготовления обычно используют подручные материалы. Учитывая сложный профиль лопастей, хорошим вариантом становится использование листового металла или пластиковых труб.
Расчет лопастей
На практике мало кто вычисляет параметры лопастей, поскольку для этого надо обладать специальной подготовкой и располагать данными. Большинство значений, нужных для расчетов, необходимо сначала отыскать, некоторые из них и вовсе будут известны только после запуска ветряка. Кроме того, для большинства видов до сих пор нет математической модели вращения, что делает расчеты бесполезными.
Чаще всего производится подбор диаметра крыльчатки по требующейся мощности, выполняемый по таблице:
Как вариант, можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить готовый результат за секунды, надо только подставить в окошечки программы собственные данные.
Необходимо учитывать, что расчеты такого устройства, как крыльчатка, не будут иметь достаточной точности из-за большого количества тонких эффектов и неизвестных величин, поэтому, чаще всего, прибегают к экспериментальному подбору формы и размера.
Материал для изготовления
Прежде, чем начать работы по созданию крыльчатки, надо определиться с материалом. Выбор производится из того, что имеется в наличии, или из материалов, более знакомых пользователю и доступных для обработки. Требования к материалу для изготовления лопастей:
- прочность
- малый вес
- легкость обработки
- возможность придания нужной формы или наличие ее у заготовки
- доступность
Из всех возможных вариантов опытным путем были выделены несколько наиболее удачных. Рассмотрим их подробнее.
Трубы ПВХ
Использование канализационных труб ПВХ большого диаметра позволяет быстро и недорого получить вполне качественные лопасти. Пластик не боится воздействия влаги, легко обрабатывается. Самым ценным качеством является наличие у заготовки формы ровного желоба, остается лишь правильно отрезать все лишнее.
Простота изготовления и дешевизна материала в сочетании с эксплуатационными качествами пластика сделали трубы ПВХ самым ходовым материалом при изготовлении самодельных ветряков. К недостаткам материала можно отнести его хрупкость при низких температурах.
Алюминий
Лопасти из алюминия долговечны, прочны и не боятся никаких внешних воздействий. При этом, они тяжелее, чем пластиковые и требуют тщательной балансировки колеса. Кроме того, работа с металлом, даже таким податливым, как алюминий, требует наличия навыков и подходящего инструмента.
Затрудняет работу и форма материала — чаще всего используется листовой алюминий, поэтому мало изготовить лопасти, надо придать им соответствующий профиль, для чего придется сделать специальный шаблон. Как вариант, можно сначала изогнуть лист по оправке, затем приступить к разметке и резке деталей. В целом, материал более устойчив к нагрузкам, не боится температурных или погодных воздействий.
Стекловолокно
Такой выбор — для специалистов. Работа со стекловолокном сложна, требует навыков и знания множества тонкостей. Порядок создания лопасти включает в себя несколько операций:
- изготовление деревянного шаблона, покрытие его поверхности воском, мастикой или иным материалом, отталкивающим клей
- изготовление одной половины лопасти. На поверхность шаблона наносится слой эпоксидки, на который тут же укладывается стеклоткань. Затем снова наносится эпоксидка (не дожидаясь засыхания предыдущего слоя) и опять стеклоткань. Таким образом создается одна половина лопасти нужной толщины
- подобным образом изготавливается вторая половина лопасти
- после застывания клея половинки соединяются при помощи эпоксидки. Стыки зашлифовываются, в торец вставляется втулка для присоединения к ступице
Технология сложна, требует времени и умения работать с материалами. Кроме того, эпоксидная смола имеет неприятное свойство закипать в больших объемах, что создает постоянную угрозу испортить всю работу. Поэтому выбирать стеклоткань следует только опытным и подготовленным пользователям.
Древесина
Работа с деревом достаточно хорошо знакома для большинства пользователей, но создание лопастей — задача достаточно сложная. Мало того, что форма изделия сама по себе непроста, так еще и потребуется изготовить несколько одинаковых неотличимых друг от друга образцов.
Решение такой задачи по плечу далеко не всем. Кроме того, готовые изделия надо качественно защитить от воздействия влаги, пропитать олифой или маслом, покрасить и т.д.
Древесина обладает массой отрицательных качеств — она склонна к короблению, растрескиванию, гниению. Впитывает и легко отдает влагу, что изменяет массу и баланс крыльчатки. Все эти свойства делают материал не лучшим вариантом выбора для домашнего мастера, поскольку лишние осложнения никому не нужны.
Создание лопастей поэтапно
Рассмотрим наиболее распространенный вариант изготовления лопастей. В качестве материала используется труба ПВХ диаметром порядка 110-160 мм:
- отрезаются куски трубы по длине лопастей
- вдоль отрезка наносится линия, от которой в обе стороны отмеряются 22 мм. Получится 44 мм — ширина одной лопасти
- с противоположного торца делается то же самое
- крайние точки с одной стороны центральной линии соединяются по прямой. Со второй стороны наносится рисунок формы лопасти
- вырезается лопасть, свободный конец аккуратно закругляется, кромки обрабатываются наждачной бумагой или напильником
- лопасти присоединяются к ступице
Форма лопастей имеет следующее строение:
- торцевые части одинаковы по ширине — 44 мм
- посередине ширина лопасти составляет 55 мм
- на расстоянии 0,15 длины ширина лопасти составляет 88 мм
Полученные точки соединяются прямой линией, затем оформляются более плавными переходами, руководствуясь полученными очертаниями. Изготавливается шаблон, по которому вырезаются все лопасти, имеющие одинаковую форму. Для присоединения к ступице необходимо просверлить пару отверстий под винты (шурупы).
Они должны на всех лопастях находиться в одинаковых точках, чтобы не нарушался баланс крыльчатки. Готовое колесо требуется тщательно отбалансировать, установив его на ось и, свободно вращая, отыскать участок с нарушениями баланса. В этом месте следует понемногу стачивать лопасть до момента полного уравновешивания крыльчатки.
Источник http://electricalschool.info/wind/2631-vse-o-lopastyah-vetryanyh-turbin.html
Источник http://e-veterok.ru/045-vint-vetrogeneratora.php
Источник https://energo.house/veter/lopasti-dlya-vetrogeneratora.html
