Ротор дарье конструкция принцип работы

Создаем ветрогенератор Савониуса своими руками

Ротор дарье конструкция принцип работы

Применение ветрогенераторов становится все более распространенным способом производства электроэнергии.

Они довольно просты, не требуют слишком значительного ухода и частых ремонтов, позволяют обеспечить электроэнергией частный дом или служат источником дополнительного питания для освещения и т.д.

Стоимость готового комплекта слишком высока, что служит поводом проявить свои конструкторские способности и заняться изготовлением ветряка своими руками. Рассмотрим одну из наиболее известных и распространенных конструкций ветрогенераторов.

Что представляет собой ротор Савониуса

Ветрогенератор или, точнее, ротор Савониуса — это конструкция с вертикальной осью вращения. Лопасти такого ротора представляют собой изогнутые плоскости, объединенные обычно по 2 шт.

Это вызвано тем, что большая площадь лопастей вызывает сильные противодействующие нагрузки, когда потоком ветра создается давление на тыльные стороны.

Создается компенсирующее давление, уравновешивающее воздействие на обе стороны лопаток, что создает трудности при запуске.

Существуют и конструкции с большим количеством лопастей, но они немного изменены — разнесены в стороны и имеют относительно небольшую площадь. Такой вариант применяется при использовании тяжелых роторов, нуждающихся в сильном крутящем моменте для работы, и разнос лопастей относительно оси создает рычаг, увеличивающий усилие вращения.

На первый взгляд, ротор Савониуса неработоспособен, поскольку задняя сторона лопастей создает сильное сопротивление вращению оси. Но это не так. Потоки ветра, попадающие на заднюю часть лопатки, благодаря ее закругленной форме мягко омывают ее и делятся на две части. Одна уходит в сторону, а другая соскальзывает на рабочую сторону второй лопасти и способствует усилению ее вращения.

Этот эффект хорошо проявляется только при 2 лопастях, расположенных диаметрально, поэтому для увеличения крутящего момента используют пары лопастей, установленных друг под другом с поворотом относительно вертикальной оси на 90°.

Особенности вертикально-осевых роторов

Вертикальные конструкции имеют меньшую эффективность по сравнению с горизонтальными. Это их основной и общепризнанный недостаток. При этом, вертикальные конструкции намного удобнее в самостоятельном изготовлении.

Они не нуждаются в системе наведения на ветер, что является обязательным для горизонтальных роторов.

Кроме того, независимость от угла атаки ветра позволяет существенно снизить вес вращающейся части, что облегчает запуск при относительно слабых ветрах.

Помимо уже известного нам ротора Савониуса распространены другие типы вертикально-осевых конструкций:

  • ротор Дарье
  • ротор Ленца ортогональный
  • геликоидный

Обилие конструкций позволяет выбрать наиболее доступную для самостоятельного изготовления. Основная задача мастера — понять специфику избранной для повторения системы, усвоить принцип ее действия.

Все допущенные ошибки обычно выражаются трудностями при запуске вращения и большим весом ротора, который создает чрезмерную нагрузку на опорные конструкции и обладает большой инерцией покоя.

В сети имеется множество роликов с описаниями самодельных ветрогенераторов. Вот, например, репортаж о создании ротора Ленца:

Особенностью конструкции является сочетание подъемной силы лопастей, имеющих в сечении форму крыла самолета, с дополнительными уступами на внешней части лопастей, увеличивающими ветровое давление на них и усиливающими крутящий момент.

Подобных конструкций имеется немало, что подтверждает возможность создания своими руками ветрогенератора без крупных денежных вложений.

Использование автомобильного генератора

Одним из необходимых элементов ветрогенератора является собственно генератор, устройство, преобразующее энергию вращения в электрический ток.

Существуют разные пути решения вопроса, от самодельных конструкций, до использования мотор-колеса или иных готовых устройств. Одним из эффективных вариантов является автомобильный генератор. Это готовая конструкция, не нуждающаяся в каких-либо существенных изменениях или переделках.

Применение автомобильных генераторов сокращает время изготовления ветрогенератора, снимает заботу о создании генератора своими руками (часто с неясным результатом).

Приведенный видеоролик достаточно подробно и наглядно демонстрирует процесс доработки, установки и прочих действий с автомобильным генератором при создании ветряка.

Изготовление ротора Савониуса

Конструкция Савониуса, при всех своих недостатках, наиболее удобна для создания своими руками.

Она не требует создания лопастей со сложными криволинейными поверхностями или сечением, способствующим созданию подъемной силы.

Для изготовления лопастей Савониуса подойдут любые криволинейные элементы из продольно разрезанных пластиковых труб, металлических бочек, загнутых самостоятельно металлических листов.

Для изготовления ротора достаточной величины прежде всего потребуется ось вращения, установленная на подшипники.

Наиболее распространена конструкция, когда часть вала, на которой будут закреплены лопасти, выходит из проходной ступицы с подшипником и остается свободной, чтобы не создавать препятствий для движения лопаток.

Нижняя часть вала проходит через второй подшипник и оснащается шкивом для передачи вращения на мультипликатор (устройство, увеличивающее скорость вращения) или непосредственно на генератор.

Изготовление лопаток требует наличия материала.

Как уже говорилось, используются изначально загнутые элементы, или применяются стальные листы (например, из оцинкованной стали), профиль которым придается самостоятельно.

Выбор того или иного варианта — вопрос доступности или возможностей мастера, но если лопатки делаются полностью самостоятельно, то не возникает зависимости от размеров труб, бочек или иных цилиндров.

Установка лопаток производится на прямой линии, проходящей через ось вращения.

При монтаже большого количества лопаток может получиться ситуация, когда ротор находит устойчивое положение и не запускается даже при относительно большой скорости ветра, что требует приложения к нему стартового импульса.

Необходимо также следить за весом конструкции и стремиться всячески снизить его, но не в ущерб прочности. Легкая вращающаяся часть начинает движение при меньших скоростях ветра, поэтому чрезмерно увеличивать массу ротора нецелесообразно.

Основные типы гидрогенераторов

Ротор дарье конструкция принцип работы

В этой статье рассмотрим основные типы гидрогенераторов и их особенности:

  • Водяное колесо;
  • Пропеллер;
  • Гирляндная гидроэлектростанция;
  • Ротор Дарье.
    • Простейшие в эксплуатации и самые надежные мини-ГЭС – это водяное колесо и пропеллер. Их несложно построить собственными руками, и они не требуют точных расчетов. Водяное колесо, снабженное лопастями, устанавливается перпендикулярно водной поверхности таким образом, чтобы оно было погружено в воду примерно на треть – по принципу старинных водяных мельниц.

      Установка водяного колеса

      Существуют различные варианты установки водяного колеса. При этом перепад высот водного потока может быть организован искусственно – чтобы повысить производительность мини-ГЭС.Варианты установки водяного колеса:

      • Нижнебойное водяное колесо (устанавливается непосредственно в водный поток);
      • Среднебойное водяное колесо (устанавливается в месте перепада высот водного потока таким образом, что падающий поток воды попадает примерно на середину колеса);
      • Верхнебойное водяное колесо (устанавливается в месте перепада высот водного потока таким образом, что падающий поток воды попадает сверху колеса)

      Производители оборудования для мини-ГЭС предлагают специальные колеса-турбины, оснащенные лопатками, оптимизированными под ту или иную скорость водного потока.

      Народные умельцы изготавливают водяные колеса таким же образом, как и предки, ставившие водяные мельницы, то есть без всякой оптимизации.

      С одной стороны, это снижает КПД установки, с другой – обходится гораздо дешевле, чем приобретение «магазинного» оборудования.

      Использование пропеллера

      Пропеллером называют колесо, аналогичное колесу ветряных мельниц, но располагающееся под водой. Он полностью погружен в воду (в отличие от водяного колеса), а ширина его лопастей минимальна (в отличие от воздушного колеса).

      Для разных скоростей водного потока выбираются лопасти разной ширины. Так, при скорости 0,8-2 м/с оптимальная ширина – 2 см. Производители оборудования для мини-ГЭС предлагают модели пропеллеров, подходящие для той или иной скорости водного потока. Но соответствующий пропеллер можно сделать и самостоятельно.

      Бесплотинные гидрогенераторы: гирляндная ГЭС и ротор Дарье

      Существует еще два вида бесплотинных мини-ГЭС: гирляндная ГЭС и ротор Дарье. Их устройство сложнее, а потому такие гидрогенераторы применяются реже.

      Гирляндная ГЭС получила название от внешнего вида: стальной трос диаметром 10-15 мм, на котором, как бусины, нанизаны роторы. Трос в данном случае выполняет функцию гибкого вала.

      Им перегораживают русло реки, при этом роторы полностью погружаются в воду. Один конец троса соединяется с подшипником, а второй – с валом генератора.

      Водный поток вращает роторы, а они, в свою очередь, вращают трос.

      Уже в 50-е годы ХХ столетия народные умельцы сооружали гирляндные мини-ГЭС, используя генератор от автомобиля, а в качестве роторов – консервные банки.

      Сегодня технологии двинулись вперед, и промышленность предлагает роторы различных видов, повышающие КПД генератора.

      В качестве гидроколес эффективнее использовать не консервные банки, а пропеллеры (аналоги детских вертушек), изготовленные из тонких металлических листов. Одно такое гидроколесо дает до 2 кВт энергии при скорости водного потока 2,5 м/с.

      Глубина погружения роторов зависит от времени года: летом их опускают на о,2 глубины от поверхности воды, а зимой – на о,5 глубины от поверхности льда (если водный поток замерзает). При этом глубина водного потока не должна превышать 1,5 м.

      То есть подобные мини-ГЭС устанавливаются на небольших речках и ручьях.

      Конструкция гирляндной ГЭС с турбинно-тросовым приводом:

  1. подшипник;
  2. опора;
  3. металлический трос;
  4. электрогенератор;
  5. уровень воды в реке;
  6. речное русло.

Недостатки гирляндных ГЭС очевидны:

  • высокая материалоёмкость, что приводит к довольно значительным первоначальным расходам;
  • сложность конструкции, что снижает надежность оборудования;
  • необходимость перегораживать речное русло, что может представлять опасность для окружающих.

Самый существенный минус – перегораживание русла. Подобное практически невозможно сделать в более или менее оживленном месте: дети, рыбаки, лодки – все это мешает нормальной работе гидрогенератора, причем даже установка предупреждающих знаков мало помогает.

Остается только огораживать участок реки таким образом, чтобы воспрепятствовать доступу нежелательных визитеров к оборудованию, но это не всегда удается осуществить.

Поэтому гирляндные мини-ГЭС используются в основном в относительно безлюдных местах (например, на летних пастбищах).

Более безопасным для окружающих вариантом гирляндной мини-ГЭС является погружная установка, заключенная в раму. В этом случае нет необходимости перегораживать все речное русло. Кроме того, оборудование можно устанавливать практически при любой глубине и ширине реки (если глубина слишком велика, то рама снабжается поплавками).

Погружная мини-ГЭС с горизонтально расположенными роторами поперечного типа.

Принцип работы ротора Дарье

Ротор Дарье – четвертый вариант мини-ГЭС. Это вертикальный ротор с лопастями специальной конструкции: поток воды оказывает на них различное давление, и за счет этого осуществляется вращение. Эффект напоминает подъемную силу, действующую на самолетное крыло, которая возникает из-за разницы между давлением воздуха над крылом и под ним.

В конструкции гидрогенератора ротор Дарье используется реже всего, потому что перед началом эксплуатации его необходимо раскрутить.

К плюсам такого оборудования относится то, что раскрученный ротор Дарье продолжает работать вне зависимости от сезонных изменений скорости водного потока и т. д. Остановить его может только полное промерзание воды.

Но оборудование этого типа является дорогостоящим и сложным в эксплуатации.

Достоинства гидрогенераторов

Если вы собираетесь устанавливать гидрогенератор, имейте в виду, что многие небольшие водотоки в холодное время года замерзают. Кроме того, для них характерны изменения уровня, объема и скорости воды в зависимости от сезона. А некоторые водоемы просто пересыхают в летний период. Все эти факторы влияют на работоспособность и КПД гидрогенератора.

Более того, из-за них мини-ГЭС может оказаться лишь сезонным источником энергии. Например, если река или ручей пересыхает летом, гидрогенератор будет работать только в холодную пору года, а если замерзает на всю глубину зимой, то сможет обеспечивать ваше домовладение электричеством лишь при плюсовых температурах окружающей среды.

Периоды, когда гидрогенератор не эксплуатируется, используются для технического обслуживания. Из главной триады бестопливной энергетики – гидро-, ветро- и гелиоэнергетики – первая требует самых значительных первоначальны затрат, а оборудование наиболее сложно в эксплуатации и имеет самый малый ресурс службы (работа осуществляется в агрессивной среде).

Но при этом есть и очевидные плюсы: оборудование для мини-ГЭС выпускается давно, оно тщательно опробовано и надежно – известно, чего от него ожидать.

Производят его многие компании, в том числе и отечественные, которые предлагают различные варианты комплектации, рассчитанные на все возможные разновидности водных потоков и условия эксплуатации.

В настоящее время изготавливаются мини-ГЭС, оснащенные устройствами автоматического регулирования. Это оборудование благополучно работает «само по себе», не требуя постоянного присутствия человека.

Ротор Савониуса: описание, принцип работы. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения

Ротор дарье конструкция принцип работы

Преобразование энергии ветра – один из способов получения дешевого электричества. Существует множество конструкций ветрогенераторов. Одни из них рассчитаны на максимальную эффективность, другие – неприхотливы в использовании. Ко второй группе относится ротор Савониуса, созданный около 100 лет назад, он до сих пор с успехом применяется для решения разных технических задач.

История создания

Сигурд Йоханнес Савониус (1884 – 1931) – изобретатель из Финляндии, получил известность благодаря работам по физике, связанным с изучением энергии ветра. За свою жизнь получил несколько патентов, которые применяются не только для создания ветрогенераторов, но и в судостроении, а также в системах вентиляции современных железнодорожных вагонов и автобусов.

Другой изобретатель из Германии – Антон Флеттнер (1888 – 1861) в начале прошлого века придумал альтернативу классическому парусу, создав, так называемый, ротор Флеттнера.

Суть изобретения сводилась к следующему: вращающийся цилиндр, обдуваемый ветром, получал направленную в горизонтальном направлении силу, превышающую в 50 раз силу воздушного потока. Благодаря этому открытию было построено несколько морских судов, использующих для движения силу ветра.

В отличие от обычных парусников, эти суда не были полностью энергонезависимыми. Для вращения ротора нужны были двигатели.

Размышляя над парусом Флеттнера, Савониус пришел к выводу, что для его вращения можно также применить энергию ветра. В 1926 году он разработал и запатентовал конструкцию открытого цилиндра с противоположно направленными лопастями внутри.

Для начала немного теории. Каждый замечал, что при езде на велосипеде воздух создает значительное сопротивление движению. И чем больше скорость, тем выше эта величина.

Вторым фактором, влияющим на сопротивление, является площадь сечения тела, на которое воздействует воздушный поток. Но есть еще третья величина, которая связана с геометрией тела.

Именно ее стараются снизить проектировщики автомобильных кузовов, когда речь заходит об аэродинамике.

Для примера можно сказать, что три пластины с одинаковой площадью сечения, но имеющие разные формы: вогнутую, прямую и выпуклую, будут иметь сильно отличающийся коэффициент сопротивления. У выпуклой формы он будет 0,34, у прямой – 1,1, у вогнутой – 1,33. Именно вогнутая форма была взята для лопастей ротора Савониуса. Она признана наиболее эффективно принимающей энергию ветра.

Принцип работы ротора Савониуса

В отличие от паруса Флеттнера, Савониус предложил разделить цилиндр на две половины и сместить их друг относительно друга, чтобы получились лопасти и пространство между ними.

Сутью идеи Савониуса было то, что поток воздуха, бьющий в одну лопасть, не просто уходил после этого в сторону, но, проходя через осевой промежуток, перенаправлялся на вторую лопасть, что значительно усиливало эффект ветра.

Такой принцип действия позволяет ротору Савониуса работать даже при слабом ветре.

Существует несколько вариантов профиля:

  1. Лопасти закреплены на оси таким образом, что между ними не остается воздушного промежутка. Это самый простой вариант из многочисленных описаний ротора Савониуса.
  2. Основание одной лопасти заведено внутрь основания другой. По линии оси остается значительный промежуток. Этот вариант позволяет ветру от одной половины ротора переходить на другую. Более эффективный профиль.
  3. То же, что и во втором варианте, только площадь сечения лопастей увеличена за счет добавления прямой пластины на внутренней части.

Сфера применения

В 60 годах прошлого столетия роторы Савониуса применялись в вентиляционных системах железнодорожного транспорта. Они устанавливались на крышах вагонов. Во время движения ротор начинал раскручиваться и перекачивать воздух с улицы внутрь помещения. Подобные системы устанавливались и на автобусах.

Сегодня основное применение ротор находит в ветрогенераторах с вертикальной осью. Существует целый ряд подобных конструкций, которые объединяет два фактора:

  • вертикальная ось вращения;
  • неприхотливость к направлению ветрового потока.

Помимо вертикальных ветрогенераторов есть устройства с горизонтальной осью. Их отличает большая отдача при одинаковой силе ветра. Конструктивно они напоминают лопасти самолетных винтов, расположенных на горизонтальной оси и имеющих направляющий хвост для выравнивания по ветру.

Достоинства ветрогенератора Савониуса

Несмотря на то, что вертикально осевые роторы ветрогенераторов проигрывают в КПД горизонтально осевым, они все же имеют ряд неоспоримых преимуществ:

  1. Работа в любом климатическом поясе. Благодаря малой поперечной площади они не боятся ураганных ветров.
  2. Не требуют для своего запуска дополнительных приспособлений. Благодаря вогнутой форме лопастей запуск происходит при минимальных значениях ветра – 0,3 м/сек. Оптимальных значений генератор достигает при скорости воздушного потока от 5 м/сек.
  3. Благодаря низкому уровню шума до 20 дБ, ветряк может быть установлен в непосредственной близости к жилью, что важно при маломощной выработке электричества и потере силы тока в проводах.
  4. Не требуют определенного направления ветра. Начинают работать от воздушного потока, идущего под любым углом.
  5. Простая конструкция снижает расходы на дальнейшее обслуживание.
  6. Не опасны для птиц, которые воспринимают конструкцию, как единое целое и не пытаются пролететь через лопасти.

К недостаткам вертикальных ветрогенераторов можно отнести относительно низкую эффективность, более высокие расходы на материалы постройки, большие размеры, которые требуются для достижения требуемой мощности.

Как изготовить ветрогенератор своими руками

Сделать устройство, которое бы обеспечивало загородный дом полностью электроэнергией, представляется маловероятным. Однако смастерить небольшой ветряк для выработки бесплатного электричества, обеспечивающего работу маломощных устройств (насос для полива, освещение на улице перед домом, открывание автоматических ворот), по силам любому мастеру. Для этого потребуется:

  • 3 алюминиевых листа с длиной стороны 33 см, толщиной около 1 мм;
  • водосточная труба диаметром 15 см и длиной 60 см;
  • водопроводная труба диаметром 4 см;
  • электрический генератор (можно использовать автомобильный);
  • фурнитура (стальные уголки, саморезы, гайки, болты).

Инструкция по изготовлению

Чтобы сделать простой ротор Савониуса, нужно:

  1. Из листов алюминия вырезать 3 диска диаметром 33 см.
  2. Водопроводную трубу диаметром 15 см разрезать вдоль оси, чтобы получилось 2 заготовки для лопастей. Затем каждую часть разрезать поперек посередине. Таким образом, получится 4 одинаковых лопасти по 30 см длиной.
  3. По центру дисков просверлить отверстие, через которое можно вставить водопроводную трубу диаметром 4 см.
  4. Соединить все три диска трубой, а между ними вставить лопасти. По две между двумя дисками. Лопасти нужно сориентировать таким образом, чтобы между их осями угол составлял 90 градусов. Это позволит даже незначительному ветру раскручивать генератор.
  5. При помощи уголков и саморезов закрепить лопасти на алюминиевых дисках.
  6. Запрессовать вал генератора в нижнюю часть трубы, которая является осью.

Ветрогенератор готов. Остается только выбрать место установки, которое было бы достаточно открытым для воздушных потоков. Если ветра не хватает, то можно сделать высокую мачту, на вершине которой разместить генератор.

Вертикальные ветрогенераторы заводского производства

С развитием альтернативной энергетики все больше появляется спрос на продукцию автономного электроснабжения. В настоящее время на рынке существуют ветрогенераторы российского производства, цена на которые начинается от 60 тыс. рублей.

Такие установки могут использоваться в частном секторе, удовлетворяя потребности в электричестве от 250 Вт до 250 кВт.

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

Ротор дарье конструкция принцип работы

В современной жизни прекрасно функционируют высококачественные модели роторных генераторов. В их исполнении присутствуют оригинальные быстровозводимые мачты.

Роторные конструкции различаются по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли.

Общая характеристика

Данные механизмы наделены рядом существенных особенностей перед ветряками с горизонтальной осью. У них нет как таковых узлов под ориентирование на ветровой поток. Это заметно уменьшает все гидроскопические нагрузки. Из-за своего строения, при абсолютно любом направлении ветра, конструкция располагается в абсолютно произвольном положении.

Ввиду чего, она более проста в своём исполнении. В подобных механизмах возникновение вращения создаёт подъемная сила лопастей, а также силы сопротивления.

Виды механизмов с вертикальной осью вращения:

  1. Ортогональная конструкция.
  2. Механизм Дарье.
  3. Механизм Савониуса.
  4. Конструкция на многолопастном роторе с направляющим аппаратом.
  5. Генератор с геликоидной конструкцией.

Ортогональные ветрогенераторы

Подобный генератор имеет в своём составе не одну лопасть. Лопасти расположены параллельно оси и находятся от нее на определенном расстоянии.

Рассматриваемый механизм считается наиболее эффективным и функциональным. Если же говорить о некоторых недостатках такого генератора, то при его работе создается определённый шумовой эффект. Кроме того, на поддержку его функционирования затрачивается немало усилий. При этом у конструкции, как правило, небольшой срок действия опорных узлов ввиду больших динамических нагрузок.

Генераторы с ротором Дарье

Следует отдать должное данному механизму – ему присуща большая мощность и быстроходность. Кроме того, у ротора довольно низкая себестоимость. К недостаткам можно отнести невысокую эффективность. При этом данная конструкция не в состоянии запускаться самостоятельно при равномерном набегающем потоке.

Генераторы с ротором Савониуса

Этот вид генератора имеет довольно широкое использование для качественного функционирования бытовых электростанций. По своей конструкции подобный ротор является ветроколесом с несколькими полуцилиндрами, которые непрерывно вращаются вокруг своей оси.

Основное преимущество ротора состоит в следующем: ветроколесо постоянно вращается в одну и ту же сторону и абсолютно не зависит от направления ветрового потока. Недостаток же подобного ветрогенератора в низком коэффициенте использования энергии ветрового потока.

Генераторы на многолопастном роторе с направляющим аппаратом

Этот вид генератора считается самым функциональным из вертикальных роторов. Подобная производительность достигается путём использования дополнительного ряда лопастей. Один из рядов забирает на себя ветровой поток и затем подает его на второй ряд лопастей. При этом сжимается сам поток.

Данное преобразование приводит к показательному увеличению скорости потока, а также мощности ротора в целом. За счет этого повышается производительность системы. Происходит это ввиду использования значительно большего количества лопастей конструкции.

Генераторы с геликоидным ротором

Конструкция с подобной системой наделена гораздо более спокойным роторным вращением. Подобное характерное преимущество уменьшает нагрузку на опорные узлы. В результате значительно увеличивается срок действия механизма. При этом стоимость ротора довольно немалая ввиду непростой технологии его производства.

Преимущества и недостатки механизмов с вертикальной осью

К преимуществам относится:

  1. Отсутствие, как таковой, дополнительной необходимости в затратах на специальное оборудование, действие которого было бы направлено на определение направления дуновения ветра и направляло генератор навстречу потоку воздуха;
  2. Малое количество подвижных деталей, вследствие чего затраты на производство и последующий ремонт довольно незначительны;
  3. Конструкция подобного ротора ниже и при обслуживании его не возникает необходимость в наличие специальных подъемников для размещения обслуживающего персонала на высоте;
  4. На высокую эффективность ротора не оказывает абсолютно никакого влияния ни угол, ни скорость направления потока ветра.

Тем не менее, необходимо уточнить тот факт, что постоянно проводятся дальнейшие всевозможные исследования, направленные на увеличение функциональности подобного вида ветряков. Происходит это ввиду того, что роторы с вертикальной осью имеют и свои определённые недостатки.

К ним относится:

  1. Довольно большой объем лопастей системы;
  2. КПД подобного ветряка приблизительно в три раза меньше, чем КПД механизма с горизонтальной осью.

Что следует учесть при выборе?

До того момента,как возникает решение приобрести данного вида механизм, следует всё же учесть ряд определённых условий. Например, если сильные ветровые потоки не наблюдаются на территории вашего домашнего региона, то использования подобной роторной конструкции не будет себя, в общем, окупать.

Для данной местности лучше подойдёт генератор с относительно небольшой мощностью.Как верно и обратное – в природе нередко встречаются участки местности, где воздушные массы меняют своё направление несколько раз в 24 часа. В этом конкретном варианте, наоборот, допустимым и возможным является привлечение ротора с вертикальной осью.

Изготовление своими руками

Конструкция лопастей

Для начала следует изготовить, так называемую, турбину.

Для этого нам понадобится:

  1. Изготовление верхней и нижней опор. Разметку лучше производить с помощью лобзика. Необходимо вырезать из пластика две окружности одного диаметра. В центре первой окружности следует сделать отверстие 30 см. Это станет верхней опорой.
  2. Возьмём самую обыкновенную автомобильную ступицу. Сделаем четыре отверстия одного размера на нижней опоре. Это позволит нам укрепить хаб.
  3. Изготовим подробный эскиз для наглядности месторасположения лопастей системы и пометим на нашей опоре, расположенной внизу, те участки, где будут потом крепиться заготовленные уголки. Они предназначены для соединения лопасти и опоры.
  4. Теперь складываем лопасти в стопочку, связываем их и обрезаем до необходимого размера. От длины лопастей напрямую зависит, сколько ветровой энергии они способны получать. Тем не менее имеет место быть и нестабильность при сильном ветровом потоке.
  5. Пометим лопасти для крепления уголков. Далее сверлим в этих лопастях специальные отверстия.
  6. Скрепляем опору и лопасти с помощью заготовленных уголков.

Мастерим ротор своими руками:

  1. Кладём два роторных основания один на другой, при этом как бы совмещаем два отверстия и чертим боковую пометку. Впоследствии данный шаг позволит нам их верно расположить.
  2. Теперь изготовим два небольших картонных шаблона и аккуратно приклеим их на основания наших магнитов.
  3. Промаркируем магнит. Для определения верной полярности, как правило, используется магнитик с изолентой.
  4. Далее нам понадобится эпоксидная смола с отвердителем. Наносим ее с нижней стороны магнита.
  5. Довольно аккуратно подносим магнит к краю основания ротора.
  6. Теперь можно приклеивать наши магниты собственно к ротору.
  7. Для изготовления второго ротора, магниты следует расположить в иной полярности напротив первого ротора.

Расположение магнитов на роторе

Изготавливаем статор:

Статор – агрегат, состоящий из 9 катушек. Они разделены на 3 группы. В каждой группе по три катушки. Сами катушки с проводом 24 AWG на 320 витков. Непосредственно параметры катушек разрешается менять.

Это зависит от напряжения, требуемого на выходе:

  1. Если наматывать катушки ручным методом, то это довольно трудно. Для облегчения самого процесса изготовим несложное приспособление – станок для намотки. Витки катушек наматываются в одном и том же направлении. Начало и конец катушек следует замотать изолентой и смазать эпоксидкой.
  2. Когда катушки уже будут намотаны, необходимо проверить идентичность. Для этого можно использовать обычные весы. Затем измеряем сопротивления наших катушек.
  3. Изготовленные катушки размещаются на вощеную бумагу с размеченной на ней схемой. Стеклоткань располагается вокруг самих катушек. Далее просверливаем отверстия в статоре для кронштейна.
  4. Труба для крепления оси хаба заведомо обрезается. В созданные отверстия будут вкручиваться болты для удержания непосредственно оси.

Сборка статора

Заключительная сборка:

  1. В плите верхнего ротора просверливаем 4 отверстия.
  2. Упрём четыре шпильки в пластинки и установим ротор на них. Роторы испытывают притяжение, потому и необходимо изготовить данное устройство.
  3. Выравниваем роторы по отношению их друг к другу.
  4. Аккуратно и равномерно опускаем генератор. После этого следует выкрутить шпильки и убрать все пластины. Устанавливаем хаб и прикручиваем. Колпачковые шайбы и гайки, как правило, необходимы для крепления к генератору опоры лопастей.
  5. Теперь генератор можно считать собранным. Раскручиваем ветряк и измеряем параметры.

Сборка генератора

Подобный ротор может быть реализован не только для обеспечения электричеством жилых и служебных помещений.

Например, статор способен вырабатывать большое электрическое напряжение, которое вполне можно использовать для качественного нагрева бытовых приборов. При этом следует уточнить, что переменный ток преобразуется в постоянный ток.

Это вполне можно использовать для зарядки аккумулятора, нагрева емкостей с холодной проточной водой, электропитания фонарей и осветительных приборов.

Рассматриваемая конструкция устанавливается на 4-х метровой высоте на краю горной кручи. Фланец, который по своему обыкновению располагается внизу, обеспечивает быструю установку ротора – необходимо прикрутить всего лишь четыре болта. Но для надежности их целесообразнее будет все же приварить.

Вертикальные ветряки могут поворачиваться за счёт флюгера. Для них не важно, по сути, направление ветрового потока.

Фактором, который обязательно следует учитывать при выборе места установки ротора, является непосредственно сила ветра. Данные по силе ветра для исследуемой и интересующей местности можно без затруднения найти в Интернете. Также поможет анемометр – специальный прибор для измерения силы ветрового потока.

Системы мировых и российских производителей

В наши дни около 75 государств мирового сообщества довольно широко используют ветряные электростанции. Ветроэнергетика по сей день остаётся очень популярной и неотъемлемой частью нашей современной жизни. Производители Южной Америки и Азии быстрыми темпами продвигают развитие данной популярной отрасли.

Китай является одним из крупнейших поставщиком ветроэнергетической отрасли на мировом рынке. В Индии насчитывается довольно большое количество производств ветряков общей мощностью, превышающей 3000 МВт.

В нашей стране ветроэнергетическая промышленность развита во многих городах и регионах.Производство ветряных роторов есть в таких городах, как: Москва, Ташкент, Астрахань, Узбекистан, Саратов, Омск, Самара, Екатеринбург, Ульяновск, Анапа и Краснодар.

К мировым производителям относятся столь известные компании, как: Vestas, GEEnergy, Goldwind, Enercon, DongfangElectric, SiemensWind, UnitedPower.

Обзор цен

Стоимость роторных систем преимущественно зависит от мощности ветроэлектростанции. Иными словами, конструкцию на 2 КВт возможно купить за 6200$. Для 10 КВт ценовая политика, на подобный ветряк, составляет 40000$. С целью подзарядить автомобильный аккумулятор или мобильный телефон можно стать владельцем относительно небольшой станции на 0,6 КВт.

Стоить такая станция будет не более 3000$. Роторы естественно имеют свои различия в цене, и зависит это, как правило, от их разновидностей и фирмы производителя. Стоимость роторов российских моделей, как правило, на 1/3 дешевле своих западных собратьев.

При этом, качественные показатели станций, в целом, не имеют, как правило, существенных и ощутимых различий. Приобрести ветрогенератор целесообразно только лишь в том случае, если есть средства для вложения большой суммы денег в долговременную инвестицию при наличии подобающих погодных условий в регионе проживания.

Что такое ротор Дарье и как сделать его своими руками

Ротор дарье конструкция принцип работы

27 июня 2019

Ротор (или турбина) Дарье — это устройство, широко применяющееся в ветроэнергетике. Разработка принадлежит авиаконструктору Жоржу Дарье. Главное преимущество — способность работать при любых направлениях воздушного потока и при неблагоприятных погодных условиях.

Принцип работы

Ветровая турбина Дарье работает по тому же принципу, что и любое другое устройство этого типа. Работа основана на принципе вращения лопастей вокруг оси.

Кинетическая или внутренняя энергия рабочего тела (газа или жидкости) преобразуется в механическую работу. У ротора Дарье ось вращения расположена перпендикулярно потоку источника энергии.

Поскольку турбина приспособлена для использования альтернативных источников энергии, в роли рабочего тела выступает ветер.

Принцип работы конструкции ротора Дарье основан на разности аэродинамических показаний. Благодаря этому обеспечивается вращение лопастей механизма. После того как образовалась циркуляция потоков воздуха, устройство начинает вращаться бесперебойно.

На каждое крыло по отдельности воздействует сила подъема относительно воздушного потока. Показатели этой силы зависят от угла, который образовывается между лопастью и величиной скорости потока ветра.

Момент силы, который образуется в момент запуска, носит переменный характер, а не постоянный. Вихреобразование ротора Дарье имеет определенную цикличность, которая связана с движением лопастей.

Для создания подъемной силы, которая обеспечивает работу механизма, нужно обеспечить бесперебойное и непрерывное движение крыльев.

Устройство конструкции

Конструкция ротора проста. Трое аэродинамических крыльев закреплены на радиальных балках. Существуют три типа турбины Дарье:

  • Классический. Лопасти имеют форму полумесяца. Их размер достаточно большой — почти сравним с длиной основной оси. Основание имеет прочный устойчивый полукруглый фундамент.
  • Тип Н. Три крыла, имеющие прямую форму и расположенные относительно горизонтальных опор под прямым углом, находятся на верхнем отсеке конструкции. Опоры крепятся к несущей оси. Достоинства этой конструкции — быстроходность, высокая эффективность, полное отсутствие инфразвука. Ротор Н-образного типа прост в сборке и ремонте, надежней классической ветровой турбины Дарье, дешевле — и поэтому распространен в применении.
  • Винтообразный тип. Лопасти изготовлены в виде изогнутых спиралей. Они также расположены на верхнем отсеке несущей оси вращения. Благодаря закрученной форме крыльев, вращение ротора происходит равномернее. Благодаря этому нагрузка на несущие узлы снижается, а срок службы механизма увеличивается.

Для обеспечения работы бытовых электростанций чаще всего используется ротор Савониуса Дарье. Такое название носит ветровая турбина, совмещенная с ротором Савониуса, который выступает в роли стартёра (устройства запуска).

Комбинированная конструкция отличается большей мощностью и производительностью по сравнению с «чистыми» типами. Область применения механизма не ограничивается только электростанциями — он может быть совмещен с теплогенератором и быть использован в системе теплоснабжения.

А еще такой гибрид соединяют с насосами и применяют для закачки и откачки воды.

Каждый из трех типов имеет свои недостатки. Классическая ветровая установка обладает меньшей эффективностью. Установке с ротором Дарье необходимы генераторы. Самостоятельно она запускаться и раскручиваться не может. При сильных, ураганных порывах ветра механизм может начать функционировать самостоятельно, при этом процесс трудно поддается контролю.

Устройство Н-образного типа легкое в эксплуатации, но быстро изнашивается из-за больших аэродинамических нагрузок. Спиральный ветрогенератор за счет своей конструкции надежней, но технология его изготовления сложна, поэтому он стоит дорого.

Неоспоримое достоинство ротора всех видов — отсутствие зависимости от силы и направления ветрового потока. Допустимо расположение на прилегающей территории иных сооружений, что облегчает проведение ремонтных работ.

Ротор Дарье своими руками

Для работы понадобятся:

  • генератор;
  • лопасти;
  • болты для крепления;
  • шкурка для обработки;
  • металлические опоры;
  • мачта или иная деталь, подходящая на роль оси вращения;
  • инструменты (сверло, молоток и т.п.).

Лопасти можно приобрести в магазине или сделать из подручных материалов. Например, подойдут обрезки труб из поливинилхлорида.

Сначала выполняется чертеж. Затем подготавливается каждая деталь — лопасти нужно ошкурить, в опорах просверлить отверстия для крепежа. Проводится соединение опор с аэродинамическими крыльями.

На заранее приготовленное основание устанавливается ось. Основанием может служить бетонная заливка, металлическая конструкция. К оси крепятся лопасти.

Для подключения генератора необходимо владеть базовыми познаниями в электротехнике. В противном случае лучше доверить это дело профессионалу. После подключения генератора проводятся предварительные испытания. Устраняются неполадки и недостатки (если они обнаружены). Самодельный ротор будет служить дополнительным источником энергии.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.