Як визначити розміри крил саморобного вітряка (вітрогенератора) на задану потужність.
Крила вітроколеса є найбільш важливою частиною вітряка. Від форми їх лопатей залежать потужність і обороти вітрогенератора. Ми не будемо зупинятися в цій брошурі на розрахунку нових крил зважаючи на складність цього завдання, а скористаємося готовими крила, що мають певну форму і відрізняються високим коефіцієнтом використання енергії вітру і великий швидкохідністю. Нам необхідно лише вирішити питання, як визначити розміри нових крил на бажану потужність, виходячи з розмірів відомих крил при збереженні початкової їх характеристики.
Приймемо для малопотужних вітряків швидкохідне дволопатеве вітроколесо з наступною відомою з практики характеристикою:
Число лопатей ........................................................................................................................ .. 2
Відео: "Дитячі болячки" саморобних вітряків ч.2 - Підсумок
Коефіцієнт використання енергії вітру .................................... 0,35
Швидкохідність вітроколеса .................................................................................... 7,0
Під швидкохідністю вітроколеса треба розуміти відношення окружної швидкості кінця лопаті до швидкості вітру
Беручи одну і ту ж швидкохідні, рівну 7, для ветроколес різних діаметрів, ми будемо отримувати різні обороти ветроколес при одній і тій же швидкості вітру. Найбільші обороти буде розвивати ветроколесо з найменшим діаметром. Взагалі обертів ветроколес з рівними швидкохідних будуть ставитися один до одного обернено пропорційно їх діаметрам, т. Е.
Це означає ветроколесо з діаметром D1робитиме оборотів в хвилину в стільки разів більше, у скільки діаметр цього вітроколеса D1 менше діаметра D2 іншого вітроколеса. Наприклад, якщо ветроколесо з діаметром 1,5 м робить 714 об / хв, то вітроколесо з діаметром 3 м буде робити 357 об / хв, т. Е. В два рази менше, хоча швидкохідності їх однакові.
Для зручності підрахунку розмірів лопатей ветроколес різних діаметрів, але з однаковою швидкохідністю в табл. 4 дані розміри двухлопастного вітроколеса з діаметром, рівним 1 м. Вгорі таблиці дано малюнок лопаті з літерними позначеннями її розмірів, а під малюнком в таблиці даються цифрові значення цих розмірів.
Зліва в 4 графах наведені розміри лопаті до лівого рісунку- справа в 10 графах дані розміри п`яти профілів цієї лопаті. Як проставляти розміри профілю, показано на малюнку таблиці справа.
Щоб дотримати прийняту характеристику вітроколеса зі зміною його діаметра, необхідно все розміри даних лопатей змінити в тому ж відношенні, в якому ми змінюємо діаметр вітроколеса. При цьому у нас буде дотримано геометрична подібність, без чого не можна було б скористатися цим способом перерахунку.
Так як ветроколесо з розмірами, приведеними в табл. 4, має в діаметрі 1 м, то відношення діаметра іншого вітроколеса до одиниці дорівнюватиме D, т. Е.
Для збільшення таблиці клікніть на ній мишкою
Отже, щоб отримати розміри лопаті вітроколеса з іншим діаметром, необхідно кожен розмір, наведений в табл. 4, помножити на величину цього діаметра. Незмінними повинні залишатися лише кути заклиненому кожного перетину лопаті і число їх. Наприклад, для вітроколеса діаметром 1,2 м необхідно кожен розмір табл. 4 помножити на 1,2, при цьому отримаємо:
Для збільшення таблиці клікніть на ній мишкою
Щоб отримати закінчену форму лопаті, необхідно за розмірами, п
одсчітанним в табл. 5, побудувати на аркуші паперу точки для п`яти профілів лопаті і обвести по точках контури за допомогою лекала, як показано на фіг. 13. Профілі кожною перетину викреслюють в натуральну величину з тим, щоб по них можна було при виготовленні лопаті вирізати шаблони.
Для генератора потужністю в 1 квт необхідно ветроколесо діаметром 3,5 м. Щоб отримати розміри лопаті цього вітроколеса, необхідно наведені в табл. 4 розміри вітроколеса діаметром 1 м помножити на 3,5 і скласти таблицю, а потім викреслити профілі лопаті, які будуть потрібні при виготовленні.
Потужності і обороти дволопатеве ветроколес з даної вище характеристикою наведено в табл. 6.
Відео: Саморобний генератор для вітрогенератора 7 кВт
Цією таблицею необхідно користуватися при виборі діаметра вітроколеса даної потужності і визначення передавального відношення редуктора, якщо обороти генератора виявляться більше оборотів вітроколеса, що розвиваються їм при швидкості вітру 8 м / сек.
Наприклад, при використанні для вітроелектричних агрегату генератора автомобільного типу ГБФ потужністю в 60 Вт при 900 об / хв підходить ветроколесо, що має D == 1,2 м, потужністю 0,169 л. с. при 895 об / хв (див. перші два рядки табл. 6).
даному випадку ветроколесо можна закріплювати на валу генератора. Виходить самий простий і зручний в визискування вітроелектричні агрегат.
Якби ми задумали побудувати вітроелектричні агрегат потужністю 400 Вт, то необхідно було б прийняти діаметр вітроколеса 3 м, яке при швидкості вітру 8 м / сек розвиває 1,060 л. с. або 1,060 X 0,736 = 0,78 квт. Беручи до. П. Д. Генератора дорівнює 0,5, отримаємо:
P = 0,78 × 0,5 = 0,39 квт = 390 вт
Вітроколесо при швидкості вітру 8 м / сек розвиває 357 об / хв, а генератор при потужності в 390 Вт вимагає 1 000 об / хв. Отже, в даному випадку потрібно редуктор, що підвищує обороти в передачі від вітроколеса до генератора. Редуктор повинен підвищити обороти в відношенні.
1000: 357 = 2,8
Величину 2,8 називають передавальним відношенням. За допомогою цього відносини визначають число зубів шестерень редуктора. Наприклад, якщо ми приймемо у шестерні, насадженої на вал генератора, 16 зу.бьев, то у ведучої шестерні, що сидить на валу вітроколеса, має бути
16 × 2,8 = 45 зубів
Двухлопастні вітроколеса, потужності і обороти яких наведені в табл. 6, ми рекомендуємо будувати для вітроелектричних агрегатів тому, що вони відрізняються високою швидкохідністю і більш зручні у виготовленні, ніж багатолопатеву.
Швидкохідні вітроколеса страждають дуже істотним недоліком, що полягає в тому, що вони погано рушають з місця, отже, вони можуть починати працювати тільки при високих швидкостях вітру.
Багатьом початківцям вітротехніки здається, що, чим більше число лопатей у вітроколеса, тим більшу потужність воно буде розвивати. Це уявлення помилкове. Два вітроколеса малолопастное і багатолопатеве з однаково добре побудованими лопатями і з однаковими діаметрами захоплюваної поверхні розвиватимуть однакову потужність. Пояснюється це тим, що раз вони однаково добре виконані, то і коефіцієнти використання енергії вітру їх будуть рівні, т. Е. Вони будуть однакову кількість енергії передавати робочій машині. Кількості ж надходить енергії вітру на те й інше вітроколесо рівні, так як рівні їх ометаемую поверхні. Що ж стосується оборотів, то вони будуть тим більше, чим менше лопатей, якщо вони у того і іншого вітроколеса мають однакову ширину-інакше кажучи, число оборотів тим більше, чим менше загальна поверхня лопатей, що утворюють ометаемую поверхню.
