Ротор онипко сделать самому

Из чего состоит

Ветрогенераторная установка помимо ротора состоит из тихоходного генератора, блока управления и инвертора с аккумулятором.

Расчет лопастей ротора сделан на основании золотого сечения.

Пропорциональное увеличение размеров турбины не приводит однозначно к увеличению вырабатываемой мощности, поэтому конфигурацию лопастей для каждого диаметра разрабатывают с учетом испытаний в аэродинамической трубе. Для изготовления ротора можно использовать металл, композитные материалы, легкий пластик.

Первые образцы изготавливались из бумаги и пенопласта. Несмотря на кажущуюся сложность формы, производство не представляет больших трудностей. Многофазный генератор, имеющий кпд 0,98, сконструировали и запатентовали сами авторы, потому что оказалось, что тихоходные генераторы от 10 до 100 об/мин никто не производит.

Вращение без нагрузки в нем требует усилия всего 0,001 нм, что в 500 раз меньше, чем у обычного генератора с металлическим сердечником. От редуктора разработчики отказались, так как он забирает до 20% энергии и создает проблемы в морозную погоду.

Электронный блок преобразует напряжение с непостоянной низкой частотой в напряжение 50 — 100 кГц, выпрямляет, регулирует для подачи на аккумулятор. Инвертор преобразует напряжение в стандартное номиналом 220 Вольт с частотой 50 Гц. При оборотах ротора начиная с 10 об/мин ток поступает в аккумулятор, номинал приходится на 150 об/мин.

Установки могут вырабатывать, в зависимости от диаметра, от 50 до 10 000 ватт. Стоимость киловатта установленной мощности при опытном производстве составляет около 1000 долларов без стоимости инвертора, в то время как в серийно выпускаемых моделях ВЭУ киловатт обходится в 1100 -5000 долларов. Значит, при постановке производства на поток следует ожидать удешевления стоимости киловатта.

Производство и использование ВЭУ Онипко

Купить ветрогенератор пока негде, с учетом политической ситуации не до конца решен вопрос с инвестированием. Ведутся переговоры с иностранными инвесторами. А.Ф.Онипко говорит, что предполагается производство поставить на поток в Китае. Там, даже с учетом перевозки, можно выпускать установки в несколько раз дешевле. Разработана документация на роторы диаметром 98 см, 1.5 м, 3 м и 4 м. Начат прием заявок на 2015 год на сайте разработчиков: http://onipko.com/contacty/.

Где предполагают использовать агрегаты:

• в Арабских Эмиратах, где проходят испытания на полигоне, 100 тыс. трехметровых генераторов заказали для обеспечения энергией нефтяных качалок;
• маленький, размером с бытовой вентилятор, агрегат мощностью до 300Вт можно установить во дворе или на балконе, его мощности может хватить для подзарядки телефонов, работы компьютера, телевизора;
• несколько установок мощностью до 3 кВт обеспечит среднее домохозяйство, позволит отапливать жилье.

Их можно установить на крыше дома, на мачте выше деревьев, в техническом этаже. Место для установки ветрогенератора выбирают таким образом, чтобы направление горизонтальной оси совпадало с направлением преобладающих в данном месте ветров. Авторы использовали анемометр с регистратором для определения ветрового потенциала места.

Если есть вероятность ураганных ветров, о надежности крепления конструкции следует позаботиться отдельно. В обсуждениях встречаются предложения устанавливать ротор на вертикальную ось, что может повысить надежность конструкции без значительной потери КИЭВ, направление ветра тоже не будет иметь значения.

Несмотря на мой пессимистический настрой, после посещения выставки «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА — 2014», (с материалами вы ознакомлены в предыдущей статье), я нашел павильон и экспонаты, где энергия ветра и ее использование, реализована в конкретных технологиях и оборудовании.

Вы уже догадались, дальнейшее повествование пойдет о новейших разработках Украинской Академии Наук и компании «Onipko Group» в области альтернативной энергетики. Хочу сразу оговориться, я не рекламирую эту общественную организацию ученых и компанию в ее составе. Разработками, которыми они занимаются, не нуждаются в рекламе, потому, что известны не только Украине, но и далеко за ее пределами.

Дело их рук служит людям и предназначено в большинстве своем для потребителя, который хочет приобрести энергонезависимость. Все разработки, в том числе и представленные на выставке, уникальны и запатентованы. О них и пойдет сегодня рассказ. Безусловно, главным мозговым центром, большим энтузиастом и инициатором всех новшеств является президент академии и автор изобретений — А.Ф.Онипко.

Для чего нужен анемометр?

Вряд ли есть человек, не знающий назначение анемометра, основной контролируемый параметр которого – средняя скорость ветра. Но для специалистов ветроэнергетики этот прибор превратился в диагностический индикатор по определению ветропотенциала на обследуемой территории. Такую функцию обеспечивает ветрорегистратор-анемометр, разработанный группой изобретателей, возглавляемой А.Онипко.

Алексей Федорович говорит: «Разработанный нами ветрорегистратор-анемометр фиксирует скорость ветра за доли секунды и позволяет в динамике с большой точностью определить ветропотенциал на той территории, где он установлен.

Анализируемые анемометром данные фиксируются в памяти, затем по беспроводной связи передаются на компьютер и в дальнейшем используются для обработки. Кроме скорости ветра прибор регистрирует температуру, давление, влажность и направления ветра и фактически является метеостанцией позволяющей предсказывать изменение погоды».

Сегодня много желающих установить у себя на подворье ветряк, для получения альтернативного источника энергии. Все начинается с подбора мощности необходимого ветрогенератора для энергоснабжения потребностей дома и хозяин абсолютно не задумывается, какой эффект он может получить после его установки. И незаменимым помощником в этом направлении может быть предлагаемый ветрорегистратор-анемометр.

Перед тем, как принять решение, какой ветряк нужен, вы устанавливаете на своем участке ветрорегистратор и в течении 3-4 недель анализируете ветровой потенциал. К примеру, за месяц считанные данные анемометра показали максимальное количество энергии ветра приходящегося на один квадратный метр составило 120 кВт (теоретический предел).

Реально используемый потенциал ветра составляет 50% от теоретического, то есть, 60 кВт. Разделив на количество дней, получаем 60/30=2 кВт в сутки. Зная этот показатель, подбор ветряка не представляет сложностей, исходя из паспортных технических характеристик.

Один важный момент! Все сказанное относится только к втрогенераторам «Ротор Онипко».

Хорошая новость. Желающие купить ветрорегистратор-анемометр могут приобрести его в компании Onipko Group в зависимости от варианта исполнения по цене от $200 до $300. Его так же можно взять в аренду под залог в случае приобретения ветряка в этой же компании.

Как приобрести «Ротор Онипко».

Информация на моем сайте об указанной ветроустановке, имеет уже историю годичной давности. Все это время, большое количество читателей ознакомились с техническими характеристиками и многие хотели бы приобрести такой ветряк для личного пользования. Давайте еще раз опишем преимущество данного аппарата, который максимально использует энергию ветра.

Технические характеристики:

— Работает в широком диапазоне скоростей ветра 0,3-20 м/с
— Приспособлен к резкому изменению скорости и направлению ветрового потока
— Низкий уровень шума
— Высокий коэффициент преобразования энергии ветра
— Широкий диапазон мощностей от 50 до 10 000 Вт
— Не требует высокой мачты

Рабочая поверхность турбины нового типа существенно превосходит эффективную площадь классической лопастной турбины аналогичного диаметра.

В отличие от обычных ветровых турбин, которые используют эффект подъемной силы крыла, дополнительно используется энергия давления ветра.

Турбина может изготавливаться из металла, армированного стекловолокна (композит) или пластмассы. Ветроустановка нового типа не создает шумы и может устанавливаться рядом с местом нахождения или проживания человека.

Еще раз подчеркну отличительную особенность «Ротора Онипко» — начинает выдавать энергию при малых скоростях ветра (0,3 м/с), а при скорости 10 м/с и выше работает, как обычный лопастной ветроагрегат. Аналогов в мире нет. Появились сообщения о начале производства подобных, в Голландии и в Кореи, но они уступают в эффективности.

Украинскому заказчику и инвестору! От вас зависит, будет ли эта уникальная ветроустановка производиться в Украине, крайне необходимая в частном домостроении и жилищных микрорайонах многоэтажной постройки. Это малая ветроэнергетика, не требующая больших площадей и сооружений.

Уже сегодня поступили заказы из Азии, Европы и Америки, предлагающие инвестиции и организацию производства в своей стране для своих потребителей.

Обращаюсь не к чиновникам существующей власти, а к своим соотечественникам. Украинцы! Мы можем организовать изготовление этой уникальной ветроэнергетической установки в своей стране.

В настоящее время уже подготовлено производство тихоходного генератора 1,5 кВт для ветроколеса диаметром 2,8 м «Ротора Онипко». Изготовление самой турбины, и ее испытание производится в экспериментальных условиях. Именно поэтому себестоимость 1 кВт установленной мощности (без инвертора и аккумуляторной батареи) составляет $1000.

Разработана линейка мощностей малогабаритных ветроустановок, мощности – 50 Вт с диаметром ротора 60 см, 300 Вт, с диаметром ротора 128 см, которые можно устанавливать на балконах многоэтажек и на крыше любых зданий. Ветроустановка мощностью 2000 Вт и диаметром ротора 288 см, способна вырабатывать электроэнергию для обеспечения коттеджа и загородного дома.

Возможности для производства ветроустановок у разработчиков крайне ограничены, поэтому, необходимы свободные производственные помещения без арендной платы, не важно, на какой территории Украины (кроме территорий, где идут военные действия). Стоимость аренды вернется с началом выпуска турбин. Там же будут созданы рабочие места для организации производства.

Чтобы не перегружать вас информацией о том, как использовать энергию ветра, позвольте на этой мажорной ноте остановить свое повествование и предупредить, что новинки отнюдь не заканчиваются. В следующем выпуске вы ознакомитесь с еще несколькими уникальными разработками А.Ф. Онипко в области возобновляемой энергетики. Следите за новостями.

>Уникальные чертежи ветрогенератора Онипко: принцип работы и противоречивость конструкции

уже прочитали: 7 825

Ветряки для слабого ветра

Ветроэнергетика, имевшая невысокую ценность в глазах большинства еще совсем недавно, обретает уверенный подъем и рост. Даже в условиях преобладания слабых и умеренных ветров ведутся серьезные разработки, позволяющие использовать неограниченный природный ресурс с максимальной пользой. Создаются новые, более удачные и эффективные образцы конструкции ветряков, дающие возможность предполагать скорое развитие автономных сельских усадеб.

Мнение эксперта Эксперт Energo.House Фомин О. А. Горный инженер, строитель. Единственная проблема — высокая стоимость промышленных моделей, ограничивающая спрос на них у населения. В то же время, дороговизна оборудования способствует самостоятельной разработке и изготовлению собственных образцов, позволяющих производить электричество в тех же количествах, или даже больше.

Европейская часть континента Евразия, исключая прибрежные зоны, имеет преобладающие слабые и умеренные ветра. Использование ветряков обычных горизонтальных конструкций в большинстве регионов малоэффективно. Ресурс устройства в таких условиях используется на ничтожно малый процент, поэтому эффективность крайне низка.

При этом, менее производительные в теории вертикальные модели зачастую выигрывают у горизонтальных, так как имеют более приспособленную для слабых потоков геометрию лопастей, не нуждаются в наведении на ветер, что снижает потери.

Тем не менее, разработки в области горизонтальных роторов продолжаются. Созданы различные устройства, дающие высокие показатели на низких скоростях вращения. Основные направления исследований:

• создание генератора, дающего высокую производительность при низкой скорости вращения
• изготовление оптимальной для слабых потоков конструкции крыльчатки, способной уверенно вращаться при слабом ветре

Решение вопроса возможно только при одновременном развитии в обоих направлениях, так как ветрогенератор представляет собой комплекс оборудования, работающий в единой системе. Слабый элемент в комплексе снижает его эффективность, что вынуждает подбирать оборудования в максимальном соответствии всех узлов и деталей.

Ветрогенератор конструкции Онипко

Интересное решение предложил украинский физик Алексей Онипко. Конструкция горизонтального типа представляет собой пространственную фигуру, внешне напоминающую гигантское сверло. Впервые увидевший этот ротор человек испытывает эстетическое удовольствие, настолько он красив в своей сложности и элегантности. Между тем, устройство предназначено далеко не для декоративных целей.

Крыльчатка начинает вращаться уже при скорости ветра 0,3 м/с, делая устройство необычайно чувствительным. Кроме того, отсутствие разрывов значительно снижает шум, возникающий при работе таких устройств. Ротор Онипко практически бесшумен. Также удачно найдена конструкция, использующая поток ветра в пределах окружности крыльчатки целиком.

Мнение эксперта Эксперт Energo.House Фомин О. А. Горный инженер, строитель. Разработка коллектива Онипко (он работает не в одиночку, трудится целый коллектива) получила широкое признание на Западе. Так, в 2013 году конструкция получила Гран-при на Всемирном конкурсе в Нюрнберге, была признана наиболее удачной и эффективной разработкой в мире.

Мировое признание, тем не менее, не способствует пока еще массовому производству ветряка. Разработка находится в стадии подготовки к производству, ведется поиск инвесторов. При этом, отдельные устройства, созданные по схеме Онипко, создаются и успешно работают в некоторых установках.

Принцип работы

Принцип действия ротора Онипко основан на классических аэродинамических посылках. Изменения коснулись самой идеи вращающихся лопастей. Они превращены в сплошное полотно, не имеющее разрывов в плане, но вытянутое в боковом сечении в конус. В результате получается крыльчатка, максимально эффективно контактирующая с потоком ветра.

Площадь контакта имеет наиболее высокую величину из возможных, что позволяет получить высокочувствительный ротор. Параметры спирали оптимальным образом взаимодействуют с потоком, позволяя получить устойчивое вращение при слабых ветрах и вполне уверенно чувствовать себя при скорости ветра, близкой к 40 м/с.

В остальном ветрогенератор Онипко не отличается от обычных устройств подобного типа — крыльчатка воздействует на генератор, который заряжает аккумуляторные батареи. Заряд батарей через инвертор подается на приборы потребления. Единственным дополнением является электронный блок, установленный перед выпрямителем и преобразующий частоту в более удобные для аппаратуры 50-100 Гц. Стандартные параметры тока — 220 В 50 Гц — достигаются при скорости вращения в 150 об/мин.

Мнение эксперта Эксперт Energo.House Фомин О. А. Горный инженер, строитель. Согласно расчетным данным, ветрогенератор Онипко способен развивать от 50 до 10000 Вт мощности. При этом, простым увеличением диаметра крыльчатки обойтись невозможно.

По утверждениям разработчиков, каждый типоразмер проходит специальные испытания в аэродинамической трубе и корректируется по итогам испытаний. Это свидетельствует о том, что точной математической модели установки еще не существует, приходится уточнять параметры на практике.

Тем не менее, созданные образцы демонстрируют высокие показатели, признанные всеми специалистами в этой области, что дает основания предполагать скорое теоретическое обоснование и описание формы лопастей. Такое обоснование необходимо для производства, иначе изменение размеров может стать причиной ухудшения аэродинамики ротора.

Противоречивость конструкции

Споры о возможностях конструкции Онипко выдавать заявленные параметры на практике ведутся практически с первых дней появления разработки. Мнения специалистов разделились на горячих сторонников изобретения и не менее убежденных противников. Аргументы приверженцев конструкции уже изложены, поэтому следует прислушаться к доводам противников разработки.

Прежде всего, критике подвергают диапазон скоростей ветра. Здесь аргументы весьма серьезны, так как в расчете мощности крыльчатки участвует квадрат скорости. Слишком малые значения способны настолько снизить эффективность, что никакая конструкция не увеличит ее. Кроме того, все параметры, заявленные конструктором, учтены без нагрузки. Противники конструкции видят в этом единственное объяснение — ротор под нагрузкой вращаться не будет.

Вторым сомнительным моментом представляется утверждение о высоком коэффициенте использования энергии ветра. Здесь крыльчатка рассматривается как вариант парусного ротора с неизменяемой геометрией лопастей. С этой точки зрения ротор Онипко является устройством, предназначенным для использования со строго определенной скоростью потока.

Величина поверхности соприкосновения с ветром также не имеет важного значения, поскольку поток не создает фронтальной нагрузки, а обтекает лопасти, поэтому воздействие косвенное. Отсутствие точных данных о мощности и подтверждающих это мероприятий нет.

Мнение эксперта Эксперт Energo.House Фомин О. А. Горный инженер, строитель. Эти доводы относятся к наиболее серьезным и подтверждаемым математически. Противники конструкции также высказывают вполне обоснованные возражения против других утверждений разработчиков конструкции об универсальности крыльчатки, ее огромном потенциале и диапазоне мощности. Если учесть, что расчетный КПД любого ветрогенератора не может превышать 53 %, то многие заявления конструкторов представляются слишком смелыми, преувеличенными.

Основная причина сомнений — закрытость подробной и точной информации по ветряку. Нет промышленных образцов, не существует точной математической модели крыльчатки. Купить готовую установку невозможно, на обращения коллектив создателей устройства реагирует уклончиво и туманно.

По мнению многих, это выглядит довольно странно. Подозревают, что данная разработка не более, чем коммерческий прием, создающий шум из ничего. Тем не менее, существуют ролики, демонстрирующие работу ротора в достаточно сложных условиях. Практика покажет, насколько правы те и другие.

Ветрогенератор Онипко своими руками

Создание ротора Онипко для своих нужд — достаточно сложная задача. Конструкторы в качестве генератора используют мотор-колесо, что имеется в наличии не у всех. Но основная проблема, встающая перед самодеятельным изготовителем — создание сложных криволинейных поверхностей, их точное соединение и качественная балансировка колеса.

Для создателя подобной конструкции наиболее правильным вариантом станет создание качественного шаблона и создание крыльчатки из стеклопластика. Эта методика позволит изготовить легкое и достаточно точно выполненное колесо. Сами разработчики первые рабочие модели создавали из пенопласта и стеклоткани, поэтому наиболее разумно будет последовать их примеру.

Представляется нерациональным создавать ротор малой площади. Учитывая угол наклона потока по отношению к точкам поверхности лопастей, следует создать достаточно большое колесо, способное развивать мощность, соответствующую потребностям генератора. Использование мотор-колеса, которое применили конструкторы, не обязательно, можно приспособить любой тихоходный образец, не создающий значительной нагрузки на валу ротора.

Мнение эксперта Эксперт Energo.House Фомин О. А. Горный инженер, строитель. Создание рабочей модели ротора Онипко — сплошной эксперимент от начала до конца. Отсутствие точных данных или чертежей открывает путь для творческой фантазии. Вполне возможно, что кому-нибудь удастся создать модель, полностью подтверждающую заявленные показатели и наглядно демонстрирующую возможности устройства.

Источник: eko4.ru

А.Ф. Онипко. Изобретатель придумал новую эффективную ветроустановку

Многие любители свободной энергии, которые интересуются природными ресурсами для получения электричества и других ресурсов, интересуется ветрогенератором, который создал украинский физик Алексей Федорович Онипко. Патент патент UA 102689.Изобретение получило широкую известность в европейских странах, США и Канаде. Неудивительно, что китайские производители исследуют возможности уникального генератора.

Изобретатель работает в академии наук Украины. Это организация не принадлежит к разряду государственных, поэтому со стороны государства нет финансирования. Большая часть инженерных идей разрабатываются с опорой на вероятного заказчика. Одним из таких важных изобретение является ветряк, оснащенный ротором особой формы, созданный лабораторией, работающей под руководством А.Ф. Онипко.

Готовые китайские генераторы и другие изобретения в этом китайском магазине. Обратите внимание на ветрогенератор с вертикальным расположением лопастей в том-же магазине.

Характеристики ротора Онипко

Испытания автора изобретения показали, что ротор начинает работать при скорости ветра менее 1 метра в секунду. Классический трехлопастной ветрогенератор, уставновленный на высоте 30 метров, не реагирует на ветер с такой скоростью. В то же время установка Онипко, размещенная на поверхности земли, работает, выдавая энергию. Изготовленные экспериментальные ветроустановки мощностью от 100 до 3000 ватт показали высокий коэффициент использования энергии ветра.

Пока читаете, откройте на новой вкладке эту статью по данной теме.

Отдельное преимущество ротора Онипко – его безопасность для птиц. Работает он с низким уровнем шума, имеет необычный и привлекающий внимание, несколько футуристический дизайн. Возможный диапазон мощности ветроустановки Онипко = от 500-10000 ватт.

Реальные испытания изготовленного ветряка Онипко на ветру

Чем отличается генератор Онипко от предшествующих ветроустановок?

1. Учитывая, что ротор чувствителен к небольшим ветрам, он позволяет при малых оборотах получать значительные количества электроэнергии. Поэтому работа его не сопровождается заметным шумом. Лопастные и инфразвуковые аналоги действует разрушительно на фауну.

2. Скорость ветра, при которой начинают вырабатываться и достигает стабильных мощностей электричество, находится в небольшом диапазоне от 0,3 до 20 м в секунду. Предшествующие установки реагируют на ветер только при скорости 3-5 м. Реальная выработка электротока начинается от 10 м/сек.
3. Коэффициент полезного действия установки Онипко выше, чем у аналогов. Этому благоприятствует особая форма лопастей, который эффективно использует всю поверхность. Преодолевается момент аэродинамического торможения. Эффективность использования ветра приближается к значению 0,9. В тоже время у других ветроустановок этот показатель равен 0,3 – 0,45.
4. Нет необходимости строить конструкции для подъема ветроустановки на значительные высоты. Используются ветра, находящиеся близко к поверхности Земли. Кроме того, эффект усиливается за счет использования восходящих ветровых потоков, формирующихся от разности температур.

Структурные особенности и материалы

Ветряк включает ротор, генератор с малым ходом, блок регулировки и узла трансформации движения в электроток с традиционным содержимым – инвертора и аккумуляторного отсека.

Параметры лопастей ротора найдены с применением правила золотого сечения.

Для ветряных установок характерно, что если создавать гигантские машины, которые по своим пропорциям повторяют начальную модель, однозначного повышения мощности и не произойдет, поэтому для лучшей конфигурации требуются не только нелинейные расчеты, но и проверки созданных конструкцией в аэродинамической трубе.

Инженеры лаборатории при создании первых моделей преимущества отдавали легким материалом, таким как пластик или композитные материалы. Для рабочих моделей используются и лёгкие металлы. А самые первые модели делались из картона и пенопласта.

Есть ли в продаже разработка автора изобретения?

В настоящее время ветрогенератор в продаже не имеется, проводится работа по поиску инвесторов, судя по информации на официальном сайте, уже имеются некоторые договоренности с рядом стран. Вероятнее всего, первые крупные партии ветряка Онипко будут производиться в КНР. Имеется документация в необходимом объеме.

Официальный сайт Онипко

E-mail: [email protected]

Источник: izobreteniya.net

Нами была разработана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по его изготовлению, внимательно прочтя которое, вы сможете сделать вертикальный ветрогенератор сами.
Ветрогенератор получился вполне надежный, с низкой стоимостью обслуживания, недорогой и простой в изготовлении. Представленный ниже список деталей соблюдать не обязательно, вы можете внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Мы постарались использовать недорогие и качественные детали.

Используемые материалы и оборудование:

Наименование	Кол-во	Примечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла	1	Вырезан из стали толщиной 1/4″ при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб)	1	Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2″ x 1″ x 1/2″ неодимовый магнит	26	Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2″-13tpi x 3′ шпилька	1	TPI — кол-во витков резьбы на дюйм
1/2″ гайка	16
1/2″ шайба	16
1/2″ гровер	16
1/2″.-13tpi колпачковая гайка	16
1″ шайба	4	Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3″ x 60″ Оцинкованная труба	6
ABS пластик 3/8″ (1.2×1.2м)	1
Магниты для балансировки	Если нужны	Если лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4″ винт	48
1/4″ шайба	48
1/4″ гровер	48
1/4″ гайка	48
2″ x 5/8″ уголки	24
1″ уголки	12 (опционально)	В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1″ уголка	12 (опционально)
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем	2 л
1/4″ винт нерж.	3
1/4″ шайба нерж.	3
1/4″ гайка нерж.	3
1/4″ кольцевой наконечник	3	Для эл. соединения
1/2″-13tpi x 3′ шпилька нерж.	1	Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет «тормозить» ротор
1/2″ гайка	6
Стеклоткань	Если нужна
0.51мм эмал. провод		24AWG
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4″ x 3/4″ болт	6
1-1/4″ фланец трубы	1
1-1/4″ оцинк. труба L-18″	1
Инструменты и оборудование:
1/2″-13tpi x 36′ шпилька	2	Используется для поддомкрачивания
1/2″ болт	8
Анемометр	Если нужен
1″ лист алюминия	1	Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска	1	Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал.	1	Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр	1
Паяльник и припой	1
Дрель	1
Ножовка	1
Керн	1
Маска	1
Защитные очки	1
Перчатки	1

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Изготовление турбины

1. Соединяющий элемент — предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
2. Схема расположения лопастей — два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Последовательность действий изготовления турбины:

1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Изготовление ротора

Последовательность действий по изготовлению ротора:

1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве «тестера полярности» можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
4. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
5. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
6. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
7. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
8. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Изготовление статора

Изготовление статора очень трудоемкий процесс. Можно конечно купить готовый статор (попробуй еще найти их у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Статор ветрогенератора — электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:
320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В @ 120 об/мин.
160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В @ 140 об/мин.
60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В @ 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки — это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки я бы вам посоветовал сделать простое приспособление — намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособа сделана из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, а может у вас уже имеется готовый.
После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Схема соединения катушек статора

Не подключайте домашних потребителей напрямую от ветрогенератора! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Процесс соединения катушек:

1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
3. Выберите одну из следующих конфигураций:
   А. Конфигурация «звезда«. Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
   B. Конфигурация «треугольник». Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
   C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
4. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
5. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
6. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше — места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Кронштейн статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Генератор. Окончательная сборка

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).
На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Процесс сборки:
1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
2-4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

Генератор готов!

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так (см. рис. выше)

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соедин. платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.
Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Место установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора — достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.
Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Немного о механике ветрогенератора

Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Скачать схему расположения магнитов

Источник: x-faq.ru

Предистория

Академия наук Украины является общественной организацией, поддержки государства не имеет, поэтому большинство разработок ведется в расчете на конечного потребителя. Именно таким полезным изобретением стал ветрогенератор, работающий при малой и средней скорости ветра, над различными модификациями которого сейчас продолжает работу коллектив, возглавляемый А.Ф.Онипко. На изобретение выдан патент UA 102689. Ветрогенератор заинтересовал потребителей в Европе, Азии, Канаде. Разработка получила много различных наград, среди которых — Зеленый Оскар — Гран-при Всемирного конкурса по возобновляемой энергетике 2013 года в Нюрнберге и признана лучшей в этой области в мире.

Основные приемущества

Основной частью ветрогенератора является ротор особой формы, использование которого позволило изобретателям А.Ф. Онипко, С.Н. Василенко и А.А.Онипко преодолеть некоторые недостатки, свойственные получению электроэнергии с помощью ветроэнергетических установок:

• он работает бесшумно, в отличие от лопастных, инфразвук, издаваемый которыми, неблагоприятно действуют на все живое в округе;
• диапазон рабочей скорости ветра от 0,3 до 20 м/с — другие установки только начинают вращаться при скорости ветра 3-5 м/с, а заявленную мощность могут давать от 10 м/с;
• необычная форма лопастей позволяет эффективно и без сопротивления использовать всю их поверхность, исключен эффект аэродинамического торможения, что делает коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) близким к 0,9 при обычных 0,3-0,45;
• подъем на большую высоту не требуется, может эффективно работать в непосредственной близости к поверхности, используя потоки, возникающие от разности температуры и давления.

Из чего состоит

Ветрогенераторная установка помимо ротора состоит из тихоходного генератора, блока управления и инвертора с аккумулятором.

Расчет лопастей ротора сделан на основании золотого сечения.

Пропорциональное увеличение размеров турбины не приводит однозначно к увеличению вырабатываемой мощности, поэтому конфигурацию лопастей для каждого диаметра разрабатывают с учетом испытаний в аэродинамической трубе. Для изготовления ротора можно использовать металл, композитные материалы, легкий пластик.

Первые образцы изготавливались из бумаги и пенопласта. Несмотря на кажущуюся сложность формы, производство не представляет больших трудностей. Многофазный генератор, имеющий кпд 0,98, сконструировали и запатентовали сами авторы, потому что оказалось, что тихоходные генераторы от 10 до 100 об/мин никто не производит.

Вращение без нагрузки в нем требует усилия всего 0,001 нм, что в 500 раз меньше, чем у обычного генератора с металлическим сердечником. От редуктора разработчики отказались, так как он забирает до 20% энергии и создает проблемы в морозную погоду.

Электронный блок преобразует напряжение с непостоянной низкой частотой в напряжение 50 — 100 кГц, выпрямляет, регулирует для подачи на аккумулятор. Инвертор преобразует напряжение в стандартное номиналом 220 Вольт с частотой 50 Гц. При оборотах ротора начиная с 10 об/мин ток поступает в аккумулятор, номинал приходится на 150 об/мин.

Установки могут вырабатывать, в зависимости от диаметра, от 50 до 10 000 ватт. Стоимость киловатта установленной мощности при опытном производстве составляет около 1000 долларов без стоимости инвертора, в то время как в серийно выпускаемых моделях ВЭУ киловатт обходится в 1100 -5000 долларов. Значит, при постановке производства на поток следует ожидать удешевления стоимости киловатта.

Производство и использование ВЭУ Онипко

Купить ветрогенератор пока негде, с учетом политической ситуации не до конца решен вопрос с инвестированием. Ведутся переговоры с иностранными инвесторами. А.Ф.Онипко говорит, что предполагается производство поставить на поток в Китае. Там, даже с учетом перевозки, можно выпускать установки в несколько раз дешевле. Разработана документация на роторы диаметром 98 см, 1.5 м, 3 м и 4 м. Начат прием заявок на 2015 год на сайте разработчиков: http://onipko.com/contacty/.

Где предполагают использовать агрегаты:

• в Арабских Эмиратах, где проходят испытания на полигоне, 100 тыс. трехметровых генераторов заказали для обеспечения энергией нефтяных качалок;
• маленький, размером с бытовой вентилятор, агрегат мощностью до 300Вт можно установить во дворе или на балконе, его мощности может хватить для подзарядки телефонов, работы компьютера, телевизора;
• несколько установок мощностью до 3 кВт обеспечит среднее домохозяйство, позволит отапливать жилье.

Их можно установить на крыше дома, на мачте выше деревьев, в техническом этаже. Место для установки ветрогенератора выбирают таким образом, чтобы направление горизонтальной оси совпадало с направлением преобладающих в данном месте ветров. Авторы использовали анемометр с регистратором для определения ветрового потенциала места.

Если есть вероятность ураганных ветров, о надежности крепления конструкции следует позаботиться отдельно. В обсуждениях встречаются предложения устанавливать ротор на вертикальную ось, что может повысить надежность конструкции без значительной потери КИЭВ, направление ветра тоже не будет иметь значения.

Источник: mirenergii.ru