Kuidas ehitada tuulegeneraatori labasid ise: näited tuuliku labade isevalmistamisest

Alternatiivsete energiaallikate kasutamine on üks meie aja põhisuundumusi. Puhas ja kättesaadav tuuleenergia võib teie kodus elektriks muunduda, kui ehitate tuuliku ja ühendate selle generaatoriga.

Tuulegeneraatori labasid saab ise valmistada tavalistest materjalidest, ilma eriseadmeid kasutamata. Räägime, milline labakuju on tõhusam, ja aitame valida sobiva joonise tuuleelektrijaama jaoks.

Kuidas lihtne tuulegeneraator töötab?

Tuulegeneraator on seade, mis võimaldab muundada tuuleenergiat elektriks.

Selle tööpõhimõte seisneb selles, et tuul pöörab labasid, paneb liikuma võlli, mille kaudu pöörlemine edastatakse generaatorile läbi reduktori, mis kiirust suurendab.

Tuuleelektrijaama tööd hinnatakse KIEV – tuuleenergia kasuteguri alusel. Kui tuuleratas pöörleb kiiresti, puutub see kokku suurema tuulehulgaga ja võtab seetõttu rohkem energiat.

Eristatakse kahte peamist tuulegeneraatorite tüüpi:

• vertikaalsed;
• horisontaalsed.

Vertikaalselt orienteeritud mudelid on ehitatud nii, et propelleri telg on maapinnaga risti. Seega paneb igasugune õhumasside liikumine, olenemata suunast, konstruktsiooni liikuma.

Selline mitmekülgsus on selle tuulikutüübi pluss, kuid nad jäävad horisontaalsetele mudelitele tootlikkuse ja tõhususe poolest alla.

Horisontaalne tuulegeneraator meenutab tuulelippu. Et labad pöörleksid, tuleb konstruktsioon keerata õigesse suunda, sõltuvalt õhu liikumise suunast.

Tuule suuna muutuste kontrollimiseks ja tabamiseks paigaldatakse spetsiaalsed seadmed. Selle kruvi asetuse korral on kasutegur oluliselt kõrgem kui vertikaalse orientatsiooni puhul. Koduses kasutuses on otstarbekam kasutada seda tüüpi tuulegeneraatoreid.

Milline labakuju on optimaalne?

Üks tuulegeneraatori põhielemente on labade komplekt.

On mitmeid tegureid, mis on nende detailidega seotud ja mis mõjutavad tuuliku efektiivsust:

• kaal;
• suurus;
• kuju;
• materjal;
• arv.

Kui te otsustate isevalmistatud tuulikule labasid konstrueerida, tuleb kindlasti kõiki neid parameetreid arvesse võtta. Mõned arvavad, et mida rohkem tiibu generaatori kruvil, seda rohkem tuuleenergiat saab. Teisisõnu, mida rohkem, seda parem.

See pole aga kaugeltki nii. Iga üksik osa liigub õhutakistust ületades. Seega nõuab suur hulk labasid kruvil ühe pöörde tegemiseks suuremat tuulejõudu.

Lisaks võib liiga palju laiu tiibu põhjustada nn „õhukübara“ teket kruvi ees, kui õhuvool ei läbi tuulikut, vaid voolab sellest mööda.

Kuju omab suurt tähtsust. Sellest sõltub rootori pöörlemiskiirus. Halb voolamine põhjustab keeriste teket, mis aeglustavad tuuleratast

Kõige tõhusam on ühelabalise tuulegeneraator. Kuid selle ise ehitamine ja tasakaalustamine on väga keeruline. Konstruktsioon muutub ebausaldusväärseks, kuigi sellel on kõrge kasutegur. Paljude tuulikukasutajate ja -tootjate kogemuse põhjal on kõige optimaalsem mudel kolmelabalise.

Laba kaal sõltub selle suurusest ja materjalist, millest see valmistatakse. Suurus tuleb hoolikalt valida, juhindudes arvutusvalemitest. Servi on parem töödelda nii, et ühel küljel oleks ümardus ja vastaskülg oleks terav

Tuulegeneraatori jaoks õigesti valitud laba kuju on selle hea töö aluseks.

Koduseks valmistamiseks sobivad järgmised variandid:

• purjetüüpi;
• tiivik-tüüpi.

Purjetüüpi labad on lihtsad laiad ribad, nagu tuuleveskis. See mudel on kõige ilmsem ja lihtne valmistada. Kuid selle kasutegur on nii väike, et seda kuju tänapäevastes tuulegeneraatorites praktiliselt ei kasutata. Kasutegur on sel juhul umbes 10-12%.

Palju tõhusam kuju on tiivikuprofiiliga labad. Siin kasutatakse aerodünaamika põhimõtteid, mis tõstavad õhku suuri lennukeid. Sellise kujuga rootorit on kergem liikuma panna ja see pöörleb kiiremini. Õhuvool vähendab oluliselt takistust, millega tuulik oma teekonnal kokku puutub.

Õige profiil peaks meenutama lennukitiiba. Ühel küljel on labal paksend, teisel – lauge laskumine. Õhumassid voolavad sellise kujuga detaili ümber väga sujuvalt

Selle mudeli kasutegur ulatub 30-35%. Hea uudis on see, et tiivikulaba saab ehitada ka ise, kasutades minimaalselt tööriistu. Kõik põhilised arvutused ja joonised on lihtne oma tuulikuga kohandada ning kasutada tasuta ja puhast tuuleenergiat piiranguteta.

Millest labasid kodus valmistatakse?

Materjalid, mis sobivad tuulegeneraatori ehitamiseks, on eelkõige plast, kergmetallid, puit ja kaasaegne lahendus – klaaskiud. Peamine küsimus on, kui palju tööd ja aega olete valmis tuuliku valmistamisele kulutama.

Polüvinüülkloriidist kanalisatsioonitorud

Kõige populaarsem ja laialt levinud materjal plastiklabade valmistamiseks tuulegeneraatori jaoks on tavaline kanalisatsiooni PVC-toru. Enamiku kodugeneraatorite jaoks, mille propelleri läbimõõt on kuni 2 m, piisab torust 160 mm.

Sellise meetodi eeliste hulka kuuluvad:

• madal hind;
• kättesaadavus igas piirkonnas;
• töö lihtsus;
• suur hulk skeeme ja jooniseid Internetis, suur kasutuskogemus.

Torud on erinevad. Seda teavad mitte ainult need, kes valmistavad isetehtud tuuleelektrijaamu, vaid ka kõik, kes on kokku puutunud kanalisatsiooni või veevarustuse paigaldusega. Need erinevad paksuse, koostise ja tootja poolest. Toru on odav, seega pole vaja oma tuulikut veelgi odavamaks muuta, säästes PVC-torudelt.

Ebakvaliteetne plasttorude materjal võib põhjustada labade pragunemist juba esimesel katsetusel ning kogu töö on tehtud asjata.

Kõigepealt tuleb otsustada šablooni osas. Variante on palju, igal kujul on oma puudused ja eelised. Võib-olla on mõtet enne lõpliku variandi väljalõikamist katsetada.

Kuna torude hind on madal ja neid leidub igas ehituspoes, sobib see materjal suurepäraselt labade modelleerimise esimesteks sammudeks. Kui midagi läheb valesti, saab alati osta veel ühe toru ja proovida uuesti, rahakott sellistest katsetustest eriti ei kannata.

Kogenud tuuleenergia kasutajad on märganud, et tuulegeneraatori labade valmistamiseks on parem kasutada oranže torusid, mitte halli. Need hoiavad paremini vormi, ei paindu pärast tiiva moodustamist ja kestavad kauem.

Harrastuskonstruktorid eelistavad PVC-d, kuna katsetuste ajal saab katkise laba asendada uuega, mis valmistatud 15 minutiga kohapeal, kui on olemas sobiv šabloon. Lihtne ja kiire, mis kõige tähtsam – taskukohane.

Polümeertorudest tuulikulabade valmistamise fotojuhend aitab visuaalselt omandada protsessi etapid ja järjekorra:

Kõik ettevalmistavad sammud on tehtud, nüüd tuleb labad ühendada tuulega pöörleva detailiga:

Alumiinium – õhuke, kerge ja kallis

Alumiinium – kerge ja vastupidav metall. Seda kasutatakse traditsiooniliselt tuulegeneraatorite labade valmistamiseks. Tänu väikesele kaalule, kui anda plaadile õige kuju, on propelleri aerodünaamilised omadused suurepärased.

Peamised koormused, mida tuulegeneraator pöörlemise ajal kogeb, on suunatud laba paindele ja purunemisele. Kui plastik sellise töö juures kiiresti praguneb ja rikki läheb, võib alumiiniumist rootorile loota palju kauem.

Kui aga võrrelda alumiiniumi ja PVC-torusid, on metallplaadid ikkagi raskemad. Suure pöörlemiskiiruse korral on suur oht kahjustada mitte laba ennast, vaid kruvi kinnituskohas.

Veel üks alumiiniumist detailide miinus on valmistamise keerukus. Kui PVC-torul on painutus, mida kasutatakse laba aerodünaamiliste omaduste andmiseks, siis alumiinium võetakse tavaliselt lehe kujul.

Pärast detaili väljalõikamist šablooni järgi, mis on iseenesest palju keerulisem kui plastikuga töötamine, tuleb saadud toorikut veel rullida ja anda sellele õige painutus. Kodustes tingimustes ja ilma tööriistadeta pole seda nii lihtne teha.

Kalli alumiiniumi asemel võib kasutada katusepleki jääke või profileeritud pleki tükke, mis jäid pärast paigaldamist:

Klaaskiud või klaasriie – professionaalidele

Kui olete otsustanud tiiviku valmistamisele teadlikult läheneda ja olete valmis sellele palju aega ja närve kulutama, sobib klaaskiud. Kui te pole varem tuulikutega tegelenud, pole tuulegeneraatori modelleerimisega klaaskiust alustamine parim idee. See protsess nõuab ju kogemusi ja praktilisi oskusi.

Mitmest klaaskangakihist koosnev tiivik, mis on ühendatud epoksüliimiga, on tugev, kerge ja usaldusväärne. Suure pinnaga on detail õõnes ja peaaegu kaalutu.

Valmistamiseks võetakse klaaskangas – õhuke ja tugev materjal, mida müüakse rullides. Lisaks klaaskiule on vaja epoksüliimi kihtide kinnitamiseks.

Alustatakse maatriksi valmistamisest. See on toorik, mis kujutab endast vormi tulevase detaili jaoks.

Maatriks võib olla valmistatud puidust: prussist, lauast või palgist. Otse täispuidust raiutakse välja poole tiiviku ruumiline siluett. Teine variant on plastikust vorm.

Tooriku ise tegemine on väga keeruline, tuleb silme ees olla valmis tiiviku mudel puidust või muust materjalist ja alles siis lõigatakse selle mudeli järgi detaili maatriks. Selliseid maatrikseid on vaja vähemalt 2. Kui aga õnnestub hea vorm teha, saab seda korduvalt kasutada ja niimoodi ehitada rohkem kui ühe tuuliku.

Vormi põhi määritakse hoolega vahaga. Seda tehakse selleks, et valmis tiivikut oleks hiljem lihtne eemaldada. Laotakse klaaskiudkiht, kaetakse see epoksüliimiga. Protsessi korratakse mitu korda, kuni toorik saavutab vajaliku paksuse.

Seejärel peab liim kuivama. Mõned soovitavad panna vorm vaakumkotti ja õhk välja tõmmata. Nii tungib liim paremini kõigisse klaaskanga kihtidesse, jätmata läbimärgamata kohti.

Kui epoksüliim on kuivanud, võetakse pool detaili ettevaatlikult maatriksist välja. Sama tehakse teise poolega. Osad liimitakse kokku, et saada õõnes ruumiline detail. Kerge, tugev, õige aerodünaamilise kujuga klaaskiust tiivik on koduse tuuleelektrijaama harrastaja meisterlikkuse tipp.

Selle peamine miinus on idee teostamise keerukus ja suur hulk defekte alguses, kuni pole saadud ideaalset maatriksit ja valmistamise algoritm pole lihvitud.

Odav ja tõhus: puidust laba tuulerattale

Puidust tiivik on vanaisa meetod, mis on kergesti teostatav, kuid väheefektiivne tänapäeva elektritarbimise juures. Detaili saab teha ühest kergete puuliikide lauast, näiteks männist. Oluline on valida hästi kuivatatud puidust toorik.

Kui puit on niiske, võib propeller kuivamise käigus “väänduda” ja deformeeruda. Ning niiske puidu kaal on oluliselt suurem kui kuival.

Tuleb valida sobiv kuju, kuid arvestada asjaoluga, et puidust laba ei ole õhuke plaat nagu alumiiniumist või plastikust, vaid mahukas konstruktsioon. Seetõttu ei piisa tooriku kujundamisest – tuleb mõista aerodünaamika põhimõtteid ja ette kujutada laba kontuure kõigis kolmes mõõtmes.

Puidule lõpliku kuju andmiseks tuleb kasutada höövlit, eelistatult elektrilist. Pikema eluea tagamiseks töödeldakse puitu antiseptilise kaitse lakiga või värviga.

Sellise konstruktsiooni peamine puudus on propelleri suur kaal. Selle kolossi liigutamiseks peab tuul olema piisavalt tugev, mis on põhimõtteliselt keeruline. Kuid puit on kättesaadav materjal. Tuuliku propelleri loomiseks sobivad lauad võib leida otse oma hoovist, ilma sentigi kulutamata. Ja see on puidu peamine eelis antud juhul.

Puidust laba kasutegur läheneb nullile. Tavaliselt ei ole sellise tuuliku valmistamisele kuluv aeg ja vaev võrreldes saadud tulemusega (vattides) seda väärt. Kuid õppemudeli või proovieksemplarina võib puidust detail täiesti sobida. Lisaks näeb puidust labadega tuulelipp maastikul efektselt välja.

Järgmine fotode valik tutvustab vineerist väljalõigatud labadega tuuliku valmistamise etappe:

Tööosa on valmis ja töökorras kontrollitud, seega jääb üle vaid see värvida ja masti külge kruvida:

Joonised ja labade näited

Tuulegeneraatori kruvi õiget arvutamist on väga keeruline teha, teadmata põhiparameetreid, mis on valemis kujutatud, ja samuti omamata aimu, kuidas need parameetrid tuuliku tööd mõjutavad.

Parem on mitte raisata oma aega, kui puudub soov aerodünaamika põhitõdedesse süveneda. Valmis joonised-skeemid etteantud näitajatega aitavad valida sobiva laba tuuleelektrijaama jaoks.

Kahelabalise kruvi laba joonis. Valmistatud kanalisatsioonitorust 110 diameetriga. Tuuliku kruvi läbimõõt nendes arvutustes on 1 m

Selline väike tuulegeneraator ei suuda Teie jaoks kõrget võimsust pakkuda. Tõenäoliselt suudate Teie sellest konstruktsioonist välja pigistada mitte rohkem kui 50 W. Kuid kahelabaline kerge ja õhukese PVC-toru kruvi annab suure pöörlemiskiiruse ja tagab tuuliku töö isegi nõrga tuule korral.

Kolmelabalise tuulegeneraatori kruvi laba joonis, valmistatud torust 160 mm diameetriga. Arvutuslik kiiruse suhe selles variandis on 5 tuule kiirusel 5 m/s

Sellise kujuga kolmelabaline kruvi võib olla kasutatud võimsamate seadmete jaoks, umbes 150 W 12 V juures. Kogu kruvi läbimõõt selles mudelis ulatub 1,5 meetrini. Tuuleratas pöörleb kiiresti ja käivitub kergesti. Kolme tiivaga tuulikut kohtab kodustes elektrijaamades kõige sagedamini.

Isetehtud laba joonis 5-labalise tuulegeneraatori kruvi jaoks. Valmistatud PVC-torust diameetriga 160 mm. Arvutuslik kiiruse suhe – 4

Selline viie labaga rootor suudab anda kuni 225 pööret minutis arvutusliku tuulekiiruse 5 m/s korral. Laba ehitamiseks pakutud jooniste järgi tuleb kanda iga punkti koordinaadid veergudest «Šablooni koordinaadid esikülg/tagakülg» plastikust kanalisatsioonitoru pinnale.

Allpool toodud tabeli abil saab arvutada tuuliku läbimõõdu 2–16 labaga. Samuti saab valida suurust, võttes arvesse soovitud väljundvõimsust.

Tabelist on näha, et mida rohkem on tuulegeneraatoril tiibu, seda väiksem peab olema nende pikkus, et saada sama võimsusega voolu.

Nagu praktika näitab, on üle 2 meetri läbimõõduga tuulegeneraatori hooldamine üsna keeruline. Kui tabeli järgi vajate suuremat tuulikut, kaaluge labade arvu suurendamist.

Reeglite ja põhimõtetega tuulegeneraatori arvutamise tutvustab artikkel, milles on samm-sammult kirjeldatud arvutuste tegemise protsess.

Tuuliku tasakaalustamine

Tuulegeneraatori labade tasakaalustamine aitab muuta selle töö maksimaalselt tõhusaks. Tasakaalustamise läbiviimiseks tuleb leida ruum, kus ei ole tuult ega tuuletõmbust. Loomulikult on üle 2 m läbimõõduga tuuleratta jaoks sellist ruumi keeruline leida.

Labad monteeritakse valmiskonstruktsiooniks ja paigaldatakse tööasendisse. Telg peab asetsema rangelt horisontaalselt, loodis. Tasapind, milles rootor pöörleb, tuleb seada rangelt vertikaalselt, risti telje ja maapinna tasandiga.

Rootorit, mis ei liigu, tuleb pöörata 360/x kraadi võrra, kus x = labade arv. Ideaalis ei kaldu tasakaalustatud tuulik kõrvale ühtegi kraadi, vaid jääb paigalseisvaks. Kui laba pöördus oma raskuse mõjul, tuleb seda veidi korrigeerida, vähendada kaalu ühelt poolt, kõrvaldada kõrvalekalle teljest.

Protsessi korratakse seni, kuni rootor on igas asendis täiesti paigalseisev. Oluline on, et tasakaalustamise ajal ei oleks tuult. See võib moonutada katsetulemusi.

Samuti on oluline kontrollida, et kõik osad pöörleksid rangelt ühes tasapinnas. Kontrollimiseks paigaldatakse ühe laba mõlemale küljele 2 mm kaugusele kontrollplaadid. Liikumise ajal ei tohi ükski rootori osa puudutada plaati.

Valmistatud labadega tuulegeneraatori käitamiseks tuleb kokku panna süsteem, mis akumuleerib saadud energia, salvestab selle ja edastab tarbijale. Üks süsteemi komponente on kontroller. Selle kohta, kuidas teha tuuliku kontrollerit, saate teada, tutvudes meie soovitatud artikliga.

Järeldused ja kasulik video teemal

Tuulegeneraatori ehitamine iseseisvalt olemasolevatest materjalidest on täiesti võimalik. Kui alustada lihtsamate mudelitega, siis tõenäoliselt õnnestub ka esimene katse. Kogemuste kasvades võtke ette keerulisemaid projekte, et saada võimalikult tõhus ja võimas tuulegeneraator.

Video #1. Kuidas teha PVC-torudest tuulegeneraatorit:

Video #2. Tuulegeneraator ise tehtud:

Video #3. Tsingitud terasest tuulegeneraator:

Kui soovite kasutada puhast ja ohutut tuuleenergiat majapidamises ega kavatse kulutada suuri summasid kalli seadme ostmiseks, on tavalistest materjalidest omavalmistatud labad sobiv idee. Ärge kartke katsetada ja teil õnnestub olemasolevaid tuulegeneraatori rootorite mudeleid veelgi täiustada.

Kas soovite rääkida, kuidas ise tuulegeneraatorile labasid tegite, mis varustab suvilat elektriga? Soovite jagada kasulikku teavet saidi külastajatega või esitada küsimuse? Palun kirjutage kommentaarid allolevasse blokki.