Kaip pasigaminti vėjo generatoriaus mentes savo rankomis: savarankiško menčių gamybos pavyzdžiai

Alternatyvių energijos šaltinių naudojimas yra viena pagrindinių mūsų laikų tendencijų. Švari ir prieinama vėjo energija gali būti paversta elektra net jūsų namuose, jei pastatysite vėjo turbiną ir prijungsite ją prie generatoriaus.

Vėjo generatoriaus mentes galima pasigaminti savo rankomis iš įprastų medžiagų, nenaudojant specialios įrangos. Papasakosime, kokia menčių forma yra efektyvesnė, ir padėsime išsirinkti tinkamą vėjo jėgainės brėžinį.

Kaip veikia paprastas vėjo generatorius?

Vėjo generatorius – įrenginys, leidžiantis vėjo energiją paversti elektra.

Jo veikimo principas pagrįstas tuo, kad vėjas suka mentes, kurios judina veleną, o sukimasis per greitį didinantį reduktorių perduodamas generatoriui.

Vėjo elektrinės darbas vertinamas pagal KIEV – vėjo energijos panaudos koeficientą. Kai vėjo ratas sukasi greitai, jis sąveikauja su didesniu vėjo kiekiu, taigi paima iš jo daugiau energijos.

Išskiriamos dvi pagrindinės vėjo generatorių rūšys:

• vertikaliosios;
• horizontaliosios.

Vertikaliai orientuoti modeliai sukonstruoti taip, kad propelerio ašis būtų statmena žemei. Taip bet koks oro masių judėjimas, nepriklausomai nuo krypties, priverčia konstrukciją judėti.

Toks universalumas yra šio tipo vėjo generatorių pliusas, tačiau jie nusileidžia horizontaliems modeliams pagal našumą ir darbo efektyvumą.

Horizontalus vėjo generatorius primena vėjarodį. Kad mentės suktųsi, konstrukcija turi būti pasukta reikiama kryptimi, atsižvelgiant į oro judėjimo kryptį.

Specialūs prietaisai montuojami vėjo krypčių pokyčiams kontroliuoti ir fiksuoti. Tokio sraigto išdėstymo atveju jo naudingumo koeficientas yra gerokai didesnis nei vertikalios orientacijos atveju. Buitinėms reikmėms racionaliau naudoti šio tipo vėjo generatorius.

Kokia menčių forma yra optimali?

Viena iš pagrindinių vėjo generatoriaus dalių – menčių komplektas.

Egzistuoja keletas veiksnių, susijusių su šiomis dalimis, kurie turi įtakos vėjo generatoriaus efektyvumui:

• svoris;
• dydis;
• forma;
• medžiaga;
• kiekis.

Jei nusprendėte sukonstruoti mentes naminiam vėjo generatoriui, būtina atsižvelgti į visus šiuos parametrus. Kai kas mano, kad kuo daugiau sparnų ant generatoriaus sraigto, tuo daugiau vėjo energijos galima gauti. Kitaip tariant, kuo daugiau, tuo geriau.

Tačiau tai toli gražu netiesa. Kiekviena atskira dalis juda, įveikdama oro pasipriešinimą. Taigi, didelis menčių skaičius ant sraigto reikalauja didesnės vėjo jėgos vienam apsisukimui atlikti.

Be to, pernelyg daug plačių sparnų gali tapti vadinamosios „oro kepurės“ susidarymo prieš sraigtą priežastimi, kai oro srautas neprasiskverbia pro vėjo generatorių, o jį aplenkia.

Forma turi didelę reikšmę. Nuo jos priklauso sraigto judėjimo greitis. Prastas aptekėjimas sukelia sūkurius, kurie sulėtina vėjaratį.

Veiksmingiausias yra vienmenčis vėjo generatorius. Tačiau jį pačiam pastatyti ir subalansuoti yra labai sudėtinga. Konstrukcija būna nepatikima, nors ir turi aukštą naudingumo koeficientą. Remiantis daugelio vėjo generatorių naudotojų ir gamintojų patirtimi, optimaliausias modelis yra trimentis.

Menčių svoris priklauso nuo jų dydžio ir medžiagos, iš kurios jos bus pagamintos. Dydį reikia pasirinkti atidžiai, vadovaujantis skaičiavimo formulėmis. Kraštus geriau apdirbti taip, kad viena pusė būtų užapvalinta, o priešinga pusė būtų aštri.

Teisingai parinkta vėjo generatoriaus menčių forma yra gero jo darbo pagrindas.

Namų gamybai tinka šie variantai:

• burinio tipo;
• sparnuotojo tipo.

Burinio tipo mentės yra paprastos plačios juostos, kaip vėjo malūne. Šis modelis yra akivaizdžiausias ir paprasčiausias pagaminti. Tačiau jo naudingumo koeficientas yra toks mažas, kad ši forma šiuolaikiniuose vėjo generatoriuose praktiškai nenaudojama. Naudingumo koeficientas šiuo atveju yra apie 10-12%.

Daug efektyvesnė forma – sparnuotojo profilio mentės. Čia naudojami aerodinamikos principai, kurie į orą pakelia milžiniškus lėktuvus. Tokios formos sraigtas lengviau įsuka ir sukasi greičiau. Oro aptekėjimas žymiai sumažina pasipriešinimą, kurį savo kelyje sutinka vėjaratis.

Teisingas profilis turi priminti lėktuvo sparną. Vienoje pusėje mentė turi pastorėjimą, o kitoje – švelnų nuolydį. Oro masės tokią detalę apteka labai sklandžiai.

Šio modelio naudingumo koeficientas siekia 30-35%. Gera žinia ta, kad sparnuotojo tipo mentę galima pasigaminti ir savo rankomis, naudojant minimalų įrankių kiekį. Visus pagrindinius skaičiavimus ir brėžinius galima lengvai pritaikyti savo vėjaratui ir neribotai naudotis nemokama bei švaria vėjo energija.

Iš ko gaminamos mentės namų sąlygomis?

Medžiagos, tinkamos vėjo generatoriaus statybai – tai visų pirma plastikas, lengvieji metalai, mediena ir modernus sprendimas – stiklo audinys. Pagrindinis klausimas – kiek darbo ir laiko esate pasirengę skirti vėjaratio gamybai.

PVC kanalizacijos vamzdžiai

Populiariausia ir plačiausiai paplitusi medžiaga plastikinėms vėjo generatoriaus mentėms gaminti yra paprastas kanalizacijos PVC vamzdis. Daugumai naminių generatorių, kurių sraigto skersmuo iki 2 m, užtenka 160 mm vamzdžio.

Prie tokio metodo privalumų priskiriama:

• maža kaina;
• prieinamumas bet kuriame regione;
• darbo paprastumas;
• gausybė schemų ir brėžinių internete, didelė naudojimo patirtis.

Vamzdžiai būna įvairūs. Tai žino ne tik tie, kas gamina naminius vėjo jėgainių agregatus, bet ir visi, kas susidūrė su kanalizacijos ar vandentiekio montavimu. Jie skiriasi storiu, sudėtimi, gamintoju. Vamzdis kainuoja nebrangiai, todėl nereikia dar labiau bandyti piginti savo vėjo jėgainės, taupant PVC vamzdžiuose.

Nekokybiška plastikinių vamzdžių medžiaga gali lemti, kad mentės suskils per pirmąjį bandymą, o visas darbas nueis veltui.

Pirmiausia reikia nuspręsti dėl šablono. Variantų yra daug, kiekviena forma turi savo trūkumų ir privalumų. Galbūt verta pirmiausia paeksperimentuoti, prieš išpjaunant galutinį variantą.

Kadangi vamzdžių kaina nėra didelė, o juos galima rasti bet kurioje statybinių medžiagų parduotuvėje, ši medžiaga puikiai tinka pirmiesiems žingsniams modeliuojant mentes. Jei kas nors nepavyks, visada galima nusipirkti dar vieną vamzdį ir bandyti iš naujo – piniginė nuo tokių eksperimentų labai nenukentės.

Patyrę vėjo energijos naudotojai pastebėjo, kad gaminant mentes vėjo generatoriui geriau naudoti oranžinius, o ne pilkus vamzdžius. Jie geriau išlaiko formą, nesilanksto suformavus sparną ir tarnauja ilgiau.

Mėgėjai konstruktoriai renkasi PVC, nes bandymų metu sulūžusią mentę galima pakeisti nauja, pagaminta per 15 minučių vietoje, jei yra tinkamas šablonas. Paprasta ir greita, o svarbiausia – prieinama.

Foto instrukcija, kaip pagaminti vėjo generatoriaus mentes iš polimerinių vamzdžių, padės aiškiai įsisavinti veiksmus ir proceso seką:

Visi paruošiamieji žingsniai atlikti, dabar menčių reikia prijungti prie detalės, kuri sukasi po vėju:

Aliuminis – plonas, lengvas ir brangus

Aliuminis – lengvas ir patvarus metalas. Jis tradiciškai naudojamas vėjo generatorių menčių gamybai. Dėl mažo svorio, jei suteiksite plokštei reikiamą formą, sraigto aerodinaminės savybės bus aukšto lygio.

Pagrindinės apkrovos, kurias patiria vėjo jėgainė sukimosi metu, yra nukreiptos į mentės lenkimą ir plyšimą. Jei plastikas tokio darbo metu greitai įtrūks ir suges, aliumininis sraigtas tarnaus daug ilgiau.

Tačiau lyginant aliuminį ir PVC vamzdžius, metalinės plokštės vis tiek bus sunkesnės. Esant dideliam sukimosi greičiui, yra didelė rizika pažeisti ne pačią mentę, o sraigtą tvirtinimo vietoje.

Dar vienas aliumininių dalių trūkumas – gamybos sudėtingumas. Jei PVC vamzdis turi lenkimą, kuris bus panaudotas suteikiant aerodinamines savybes mentei, tai aliuminis paprastai imamas lakšto pavidalu.

Išpjovus detalę pagal šabloną, o tai jau savaime yra daug sudėtingiau nei darbas su plastiku, gautą ruošinį dar reikės išvolioti ir suteikti jam tinkamą lenkimą. Namuose ir be įrankių tai padaryti nebus taip paprasta.

Vietoj brangaus aliuminio galima naudoti stogo dangos skardos atraižas arba profiliuoto lakšto gabalus, likusius po klojimo:

Stiklo pluoštas arba stiklo audinys – profesionalams

Jei nusprendėte sąmoningai žiūrėti į mentės kūrimą ir esate pasiruošę tam skirti daug jėgų ir nervų, tiks stiklo pluoštas. Jei anksčiau neturėjote reikalų su vėjo generatoriais, pradėti pažintį su vėjo jėgainės modeliavimu iš stiklo audinio nėra geriausia idėja. Vis dėlto šis procesas reikalauja patirties ir praktinių įgūdžių.

Mentė iš kelių stiklo audinio sluoksnių, sujungtų epoksidine klijais, bus tvirta, lengva ir patikima. Esant dideliam paviršiaus plotui, detalė išeina tuščiavidurė ir praktiškai nesvari.

Gamybai naudojamas stiklo audinys – plona ir tvirta medžiaga, kuri gaminama rulonais. Be stiklo pluošto, pravers epoksi klijai sluoksniams tvirtinti.

Darbą pradeda nuo matricos sukūrimo. Tai ruošinys, kuris yra būsimos detalės forma.

Matrica gali būti pagaminta iš medžio: sijos, lentos ar rąsto. Iš masyvo išpjaunamas erdvinis pusės mentės siluetas. Kitas variantas – plastiko forma.

Pačiam pasidaryti ruošinį labai sudėtinga, reikia turėti prieš akis jau paruoštą mentės modelį iš medžio ar kitos medžiagos, ir tik tada pagal tą modelį išpjaunama detalės matrica. Tokių matricų reikia mažiausiai 2. Užtat, vieną kartą sukūrus sėkmingą formą, ją galima naudoti daug kartų ir taip pastatyti ne vieną vėjo jėgainę.

Formos dugnas kruopščiai ištepamas vašku. Tai daroma tam, kad vėliau gatavą mentę būtų galima lengvai išimti. Klojamas stiklo pluošto sluoksnis, tepamas epoksidine klijais. Procesas kartojamas kelis kartus, kol ruošinys pasiekia reikiamo storio.

Tada klijai turi išdžiūti. Kai kurie rekomenduoja padėti formą į vakuuminį maišelį ir išsiurbti orą. Taip klijai geriau įsiskverbia į visus stiklo audinio sluoksnius, nepalikdami neįmirkytų vietų.

Kai epoksi klijai išdžiūsta, pusę detalės atsargiai išima iš matricos. Tą patį daro su antrąja puse. Dalys suklijuojamos tarpusavyje, kad gautųsi tuščiavidurė erdvinė detalė. Lengva, tvirta, teisingos aerodinaminės formos mentė iš stiklo pluošto – namų vėjo elektrinių mėgėjo meistriškumo viršūnė.

Jos pagrindinis trūkumas – sumanymo įgyvendinimo sudėtingumas ir didelis broko kiekis pradžioje, kol nebus gauta ideali matrica, o kūrimo algoritmas nebus patobulintas.

Pigu ir praktiška: medinė vėjo rato detalė

Medinė mentė – senovinis metodas, kurį lengva įgyvendinti, tačiau mažai efektyvus esant dabartiniam elektros suvartojimo lygiui. Detalę galima padaryti iš vientisos lentos iš lengvos medienos, pavyzdžiui, pušies. Svarbu parinkti gerai išdžiovintą medinį ruošinį.

Jei mediena bus šlapia, džiūstant sraigtas gali “pasikrypti” ir deformuotis. Be to, šlapios medienos svoris yra gerokai didesnis nei sausos

Reikia pasirinkti tinkamą formą, tačiau atsižvelgti į tai, kad medinė mentė nebus plona plokštelė kaip aliumininė ar plastikinė, o tūrinė konstrukcija. Todėl neužtenka suteikti ruošiniui formą, reikia suprasti aerodinamikos principus ir įsivaizduoti mentės kontūrus visose trijose dimensijose.

Galutinę išvaizdą medžiui teks suteikti obliumi, geriausia elektriniu. Dėl ilgaamžiškumo mediena apdorojama antiseptiniu apsauginiu laku arba dažais

Pagrindinis tokios konstrukcijos trūkumas – didelis sraigto svoris. Kad pajudintų šią mašiną, vėjas turi būti pakankamai stiprus, o tai iš esmės sunkiai įgyvendinama. Tačiau mediena yra prieinama medžiaga. Lentas, tinkamas vėjo generatoriaus sraigtui sukurti, galima rasti tiesiog savo kieme, neišleidus nė cento. Ir tai yra pagrindinis medienos pranašumas šiuo atveju.

Medinės mentės naudingumo koeficientas artėja prie nulio. Paprastai laikas ir pastangos, sugaištos tokiam vėjo generatoriui sukurti, neatsveria gauto rezultato, išreikšto vatais. Tačiau kaip mokomasis modelis ar bandomasis egzempliorius medinė detalė tikrai turi teisę egzistuoti. Be to, vėtrungė su medinėmis mentėmis efektingai atrodo sklype.

Su vėjo generatoriaus su faneros mentėmis gaminimo etapais supažindins ši nuotraukų kolekcija:

Darbinė dalis yra paruošta ir patikrinta, ar ji tinkamai veikia, tad belieka ją nudažyti ir prisukti prie stiebo:

Mentių brėžiniai ir pavyzdžiai

Atlikti teisingą vėjo generatoriaus sraigto skaičiavimą, nežinant pagrindinių parametrų, kurie pateikiami formulėje, taip pat neturint supratimo, kaip šie parametrai veikia vėjo malūno darbą, yra labai sunku.

Geriau nešvaistyti savo laiko, jei nėra noro gilintis į aerodinamikos pagrindus. Paruošti brėžiniai-schemos su nurodytais rodikliais padės pasirinkti tinkamą mentę vėjo elektrinei.

Brėžinys mentės dvimenčiam sraigtui. Gaminama iš kanalizacijos vamzdžio, kurio skersmuo 110. Vėjo malūno sraigto skersmuo šiuose skaičiavimuose yra 1 m.

Toks nedidelis vėjo generatorius negalės jūsų aprūpinti didele galia. Greičiausiai jūs vargu ar išgausite iš šios konstrukcijos daugiau nei 50 W. Tačiau dvimenčio sraigtas iš lengvo ir plono PVC vamzdžio suteiks didelį sukimosi greitį ir užtikrins vėjo malūno darbą net esant silpnam vėjui.

Brėžinys mentės trimenčiam vėjo generatoriaus sraigtui iš 160 mm skersmens vamzdžio. Apskaičiuotasis greitaeigiškumas šiame variante yra 5, esant 5 m/s vėjui.

Trimentis tokios formos sraigtas gali būti naudojamas galingesniems agregatams, maždaug 150 W, esant 12 V. Viso sraigto skersmuo šiame modelyje siekia 1,5 m. Vėjratis suksis greitai ir lengvai pradės judėti. Vėjo malūnas su trimis mentėmis namų elektrinėse sutinkamas dažniausiai.

Brėžinys naminės mentės 5 menčių vėjo generatoriaus sraigtui. Gaminama iš PVC vamzdžio, kurio skersmuo 160 mm. Apskaičiuotasis greitaeigiškumas yra 4.

Toks penkių menčių sraigtas galės išvystyti iki 225 apsisukimų per minutę, esant apskaičiuotam 5 m/s vėjo greičiui. Norint pastatyti mentę pagal siūlomus brėžinius, reikia perkelti kiekvieno taško koordinates iš stulpelių „Šablono koordinatės priekis/nugara“ ant plastikinio kanalizacijos vamzdžio paviršiaus.

Pagal žemiau pateiktą lentelę galima apskaičiuoti vėjo jėgainės skersmenį su 2–16 menčių. Tuo tarpu galima parinkti dydį atsižvelgiant į pageidaujamą išėjimo galią.

Iš lentelės matyti, kad kuo daugiau vėjo generatoriaus menčių, tuo mažesnis turi būti jų ilgis, norint gauti vienodos galios srovę.

Kaip rodo praktika, aptarnauti vėjo generatorių, kurio skersmuo didesnis nei 2 metrai, yra gana sudėtinga. Jei pagal lentelę jums reikia didesnio dydžio vėjo jėgainės, pagalvokite apie menčių skaičiaus didinimą.

Su vėjo generatoriaus skaičiavimo taisyklėmis ir principais supažindins straipsnis, kuriame žingsnis po žingsnio išdėstytas skaičiavimų atlikimo procesas.

Vėjo generatoriaus balansavimo atlikimas

Vėjo generatoriaus menčių balansavimas padės padaryti jo darbą kuo efektyvesnį. Norint atlikti balansavimą, reikia rasti patalpą, kurioje nėra vėjo ar skersvėjo. Žinoma, vėjo ratui, kurio skersmuo didesnis nei 2 m, rasti tokią patalpą bus sudėtinga.

Mentės surenkamos į paruoštą konstrukciją ir sumontuojamos į darbinę padėtį. Ašis turi būti išdėstyta griežtai horizontaliai, pagal lygį. Plokštuma, kurioje suksis sraigtas, turi būti nustatyta griežtai vertikaliai, statmena ašiai ir žemės lygiui.

Nesujantį sraigtą reikia pasukti 360/x laipsnių, kur x = menčių skaičius. Idealiu atveju subalansuota vėjo jėgainė nenukryps nė vienu laipsniu, o liks nejudanti. Jei mentė pasisuko nuo savo svorio, ją reikia šiek tiek pataisyti, sumažinti svorį vienoje pusėje, pašalinti nuokrypį nuo ašies.

Procesas kartojamas tol, kol sraigtas nebus visiškai nejudantis bet kurioje padėtyje. Svarbu, kad balansavimo metu nebūtų vėjo. Tai gali iškreipti bandymų rezultatus.

Taip pat svarbu patikrinti, kad visos dalys suktųsi griežtai vienoje plokštumoje. Norint patikrinti, 2 mm atstumu iš abiejų vienos iš menčių pusių įrengiamos kontrolinės plokštelės. Judėjimo metu jokia sraigto dalis neturi liesti plokštelės.

Norint eksploatuoti vėjo generatorių su pagamintomis mentėmis, reikės surinkti sistemą, kuri kaupia gautą energiją, saugo ją ir perduoda vartotojui. Vienas iš sistemos komponentų yra valdiklis. Apie tai, kaip pasidaryti valdiklį vėjo jėgainei, sužinosite susipažinę su mūsų rekomenduojamu straipsniu.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vėjo jėgainę pasistatyti savo rankomis iš turimų medžiagų visiškai įmanoma. Jei pradėsite nuo paprastesnių modelių, tikėtina, kad jau pirmasis bandymas bus sėkmingas. Įgiję patirties, imkitės sudėtingesnių idėjų, kad gautumėte kuo efektyvesnį ir galingesnį vėjo generatorių.

Vaizdo įrašas #1. Kaip pasidaryti vėjo jėgainę iš PVC vamzdžių:

Vaizdo įrašas #2. Vėjo generatorius savo rankomis:

Vaizdo įrašas #3. Vėjo jėgainė iš cinkuoto plieno:

Jei norite naudoti švarią ir saugią vėjo energiją buitinėms reikmėms ir neplanuojate išleisti didelių pinigų brangiai įrangai įsigyti, naminės mentės iš įprastų medžiagų bus tinkama idėja. Nebijokite eksperimentų – jums pavyks dar labiau patobulinti esamus vėjo jėgainės sraigtų modelius.

Norite papasakoti, kaip savo rankomis padarėte mentes vėjo jėgainei, tiekiančiai elektrą sodo nameliui? Norite pasidalinti naudinga informacija su svetainės lankytojais arba užduoti klausimą? Rašykite komentarus žemiau esančiame bloke.