자신의 손으로 풍력 발전기용 블레이드를 만드는 방법: 자체 제작 풍력 터빈 블레이드의 예

대체 에너지원의 사용은 우리 시대의 주요 추세 중 하나입니다.풍력 터빈을 만들고 발전기에 연결하면 깨끗하고 저렴한 풍력 에너지를 집에서도 전기로 변환할 수 있습니다.

특별한 장비를 사용하지 않고 일반 재료로 손으로 풍력 발전기용 블레이드를 만들 수 있습니다. 어떤 블레이드 형태가 더 효율적인지 알려드리고, 풍력발전소에 적합한 도면을 선택하실 수 있도록 도와드리겠습니다.

간단한 풍력 발전기는 어떻게 작동합니까?

풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기로 변환할 수 있는 장치입니다.

작동 원리는 바람이 블레이드를 회전시키고 샤프트를 움직이게 하며 이를 통해 회전이 기어박스를 통해 발전기에 공급되어 속도가 증가한다는 것입니다.

풍력 발전소의 운영은 KIEV(풍력 에너지 활용 계수)로 평가됩니다. 풍차가 빠르게 회전하면 더 많은 바람과 상호 작용하므로 더 많은 에너지가 소모됩니다.

풍력 발전기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

• 수직의;
• 수평의.

수직 방향 모델은 프로펠러 축이 지면과 수직이 되도록 제작되었습니다. 따라서 방향에 관계없이 기단의 움직임은 구조를 움직이게 합니다.

이러한 다양성은 이러한 유형의 풍력 터빈의 장점이지만 생산성 및 운영 효율성 측면에서 수평 모델보다 열등합니다.

수평 풍력 발전기는 풍향계와 유사합니다. 블레이드가 회전하려면 공기 이동 방향에 따라 구조를 원하는 방향으로 회전해야 합니다.

풍향 변화를 모니터링하고 포착하기 위해 특수 장치가 설치됩니다. 이 나사 배열의 효율성은 수직 방향보다 훨씬 높습니다. 가정용으로는 이러한 유형의 풍력 발전기를 사용하는 것이 더 합리적입니다.

어떤 블레이드 모양이 최적입니까?

풍력 발전기의 주요 요소 중 하나는 블레이드 세트입니다.

풍차의 효율성에 영향을 미치는 이러한 부품과 관련된 여러 가지 요소가 있습니다.

• 무게;
• 크기;
• 형태;
• 재료;
• 수량.

집에서 만든 풍차용 블레이드를 설계하기로 결정했다면 이러한 모든 매개변수를 고려해야 합니다. 어떤 사람들은 발전기 프로펠러에 날개가 많을수록 더 많은 풍력 에너지를 생산할 수 있다고 믿습니다. 즉, 많을수록 더 즐겁습니다.

그러나 이는 사실이 아니다. 각 개별 부품은 공기 저항에 맞서 움직입니다. 따라서 프로펠러의 블레이드 수가 많을수록 1회전을 완료하는 데 더 많은 풍력이 필요합니다.

또한 날개가 너무 넓으면 공기 흐름이 풍차를 통과하지 않고 주위를 돌 때 프로펠러 앞에 소위 "에어 캡"이 형성될 수 있습니다.

형태가 매우 중요합니다. 프로펠러의 속도는 이에 따라 달라집니다. 흐름이 좋지 않으면 풍차의 속도를 늦추는 소용돌이가 형성됩니다.

가장 효율적인 것은 단일 블레이드 풍력 발전기입니다. 그러나 자신의 손으로 그것을 만들고 균형을 잡는 것은 매우 어렵습니다. 효율성은 높지만 디자인은 신뢰할 수 없는 것으로 나타났습니다. 많은 풍력 터빈 사용자 및 제조업체의 경험에 따르면 가장 최적의 모델은 3엽 블레이드입니다.

칼날의 무게는 크기와 칼날을 만드는 재료에 따라 다릅니다. 크기는 계산 공식에 따라 신중하게 선택해야 합니다. 한쪽은 둥글고 반대쪽은 날카로운 모서리가 있도록 모서리를 처리하는 것이 좋습니다.

풍력 발전기의 블레이드 모양을 올바르게 선택하는 것은 올바른 작동을 위한 기초입니다.

다음 옵션은 가정 생산에 적합합니다.

• 항해 유형;
• 날개형.

돛형 블레이드는 풍차의 블레이드처럼 단순하고 넓은 줄무늬입니다.이 모델은 가장 명확하고 만들기 쉬운 모델입니다. 그러나 효율이 너무 낮아서 이 형태는 현대 풍력 발전기에는 사실상 사용되지 않습니다. 이 경우 효율은 약 10-12%이다.

훨씬 더 효과적인 형태는 날개 달린 프로필의 블레이드입니다. 여기에는 거대한 항공기를 공중으로 들어올리는 공기역학의 원리가 포함됩니다. 이 모양의 나사는 움직이기 쉽고 더 빠르게 회전합니다. 공기의 흐름은 풍차가 경로를 따라 직면하는 저항을 크게 감소시킵니다.

올바른 프로필은 비행기 날개와 유사해야 합니다. 한쪽에는 칼날이 두꺼워지고 다른 쪽에는 완만 한 경사가 있습니다. 공기 덩어리는 이 모양의 일부 주위로 매우 원활하게 흐릅니다.

이 모델의 효율성은 30~35%에 이릅니다. 좋은 소식은 최소한의 도구를 사용하여 날개 달린 칼날을 직접 만들 수 있다는 것입니다. 모든 기본 계산 및 도면은 풍차에 쉽게 적용할 수 있으며 제한 없이 자유롭고 깨끗한 풍력 에너지를 사용할 수 있습니다.

집에서 칼날은 무엇으로 만드나요?

풍력 발전기 건설에 적합한 재료는 우선 플라스틱, 경금속, 목재 및 현대 솔루션인 유리 섬유입니다. 주요 질문은 풍차를 만드는 데 얼마나 많은 노동과 시간을 기꺼이 소비할 것인지입니다.

PVC 하수관

풍력 발전기용 플라스틱 블레이드를 제조하는 데 가장 널리 사용되고 널리 사용되는 재료는 일반 PVC 하수관입니다. 나사 직경이 최대 2m인 대부분의 가정용 발전기의 경우 160mm 파이프로 충분합니다.

이 방법의 장점은 다음과 같습니다.

• 저렴한 가격;
• 모든 지역에서의 가용성;
• 작동 용이성;
• 인터넷상의 수많은 다이어그램과 그림, 광범위한 사용 경험.

파이프는 다릅니다. 이것은 집에서 풍력 발전소를 만드는 사람뿐만 아니라 하수도 설치나 상수도 설치를 접한 모든 사람에게 알려져 있습니다. 두께, 구성, 제조업체가 다릅니다. 파이프는 가격이 저렴하므로 PVC 파이프를 절약하여 풍차를 더 저렴하게 만들려고 노력할 필요가 없습니다.

품질이 좋지 않은 플라스틱 파이프 재료로 인해 첫 번째 테스트 중에 블레이드가 깨져서 모든 작업이 헛된 것으로 이어질 수 있습니다.

먼저 패턴을 결정해야합니다. 다양한 옵션이 있으며 각 양식에는 고유한 단점과 장점이 있습니다. 최종 버전을 잘라내기 전에 먼저 실험해 볼 가치가 있을 수 있습니다.

파이프 가격이 저렴하고 모든 철물점에서 찾을 수 있으므로 이 재료는 블레이드 모델링의 첫 번째 단계에 적합합니다. 문제가 발생하면 언제든지 다른 파이프를 구입하여 다시 시도할 수 있으며 이러한 실험으로 인해 지갑이 크게 손상되지는 않습니다.

숙련된 풍력 에너지 사용자는 풍력 터빈 블레이드를 만들 때 회색 파이프보다는 주황색 파이프를 사용하는 것이 더 낫다는 것을 알아냈습니다. 모양이 더 잘 유지되고 날개가 형성된 후에도 구부러지지 않으며 더 오래 지속됩니다.

아마추어 디자이너들은 PVC를 선호합니다. 테스트하는 동안 부러진 블레이드를 새 블레이드로 교체할 수 있고 적합한 패턴이 있는 경우 그 자리에서 바로 15분 만에 제작할 수 있기 때문입니다. 간단하고 빠르며 가장 중요한 것은 가격이 저렴하다는 것입니다.

폴리머 파이프로 풍차 블레이드를 만드는 방법에 대한 사진 지침은 프로세스의 단계와 순서를 시각적으로 익히는 데 도움이 됩니다.

모든 준비 단계가 완료되었습니다. 이제 바람에 따라 회전하는 부품에 블레이드를 부착해야 합니다.

알루미늄 - 얇고 가벼우며 가격이 비쌉니다.

알루미늄은 가볍고 내구성이 뛰어난 금속입니다. 전통적으로 풍력 터빈용 블레이드를 만드는 데 사용되었습니다. 무게가 가볍기 때문에 플레이트에 원하는 모양을 부여하면 프로펠러의 공기 역학적 특성이 뛰어납니다.

풍차가 회전하는 동안 겪는 주요 하중은 블레이드를 구부리고 부러뜨리는 것을 목표로 합니다. 이러한 작업 중에 플라스틱이 빨리 갈라지고 파손되면 알루미늄 나사를 훨씬 더 오랫동안 사용할 수 있습니다.

그러나 알루미늄 파이프와 PVC 파이프를 비교하면 금속판이 여전히 더 무거워집니다. 높은 회전 속도에서는 블레이드 자체가 아니라 부착 지점의 나사가 손상될 위험이 높습니다.

알루미늄 부품의 또 다른 단점은 제조가 복잡하다는 것입니다. PVC 파이프에 블레이드에 공기 역학적 특성을 부여하는 데 사용되는 굴곡이 있는 경우 일반적으로 알루미늄은 시트 형태로 사용됩니다.

플라스틱으로 작업하는 것보다 훨씬 어려운 패턴에 따라 부품을 잘라낸 후에도 결과 공작물을 굴려서 올바르게 구부려야 합니다. 집에서 도구 없이 이 작업을 수행하는 것은 그리 쉽지 않습니다.

값비싼 알루미늄 대신 설치 후 남은 루핑 시트 조각이나 골판지 조각을 사용할 수 있습니다.

유리섬유 또는 유리섬유 - 전문가용

의식적으로 칼날을 만드는 문제에 접근하기로 결정하고 그것에 많은 노력과 신경을 들이고 싶다면 유리 섬유가 가능합니다.이전에 풍력 발전기를 다루어 본 적이 없다면 유리 섬유로 만든 풍차 모델링을 시작하는 것이 최선의 아이디어는 아닙니다. 하지만 이 과정에는 경험과 실무 능력이 필요합니다.

여러 겹의 유리섬유를 에폭시 접착제로 접착하여 만든 칼날은 튼튼하고 가벼우며 신뢰성이 높습니다. 표면적이 크면 부품이 속이 비어 있고 사실상 무게가 없는 것으로 나타납니다.

제조에는 롤 형태로 생산되는 얇고 ​​내구성이 뛰어난 소재인 유리 섬유가 사용됩니다. 유리 섬유 외에도 에폭시 접착제는 층을 고정하는 데 유용합니다.

작업은 매트릭스를 만드는 것으로 시작됩니다. 이는 미래 부품의 금형을 나타내는 공백입니다.

매트릭스는 목재, 판자 또는 통나무로 만들 수 있습니다. 블레이드 절반의 체적 실루엣은 대산괴에서 직접 잘라냅니다. 또 다른 옵션은 플라스틱 금형입니다.

스스로 블랭크를 만드는 것은 매우 어렵습니다. 나무나 기타 재료로 만든 기성품 칼날 모델을 눈앞에 두고 나서야 이 모델에서 해당 부품의 매트릭스를 잘라낼 수 있습니다. 최소한 2개의 행렬이 필요하지만, 한 번 성공적인 모양을 만들면 여러 번 사용할 수 있으므로 풍차를 두 개 이상 만들 수 있습니다.

몰드 바닥은 왁스로 완전히 윤활됩니다. 이는 완성된 칼날을 나중에 쉽게 제거할 수 있도록 하기 위한 것입니다. 유리 섬유 층을 깔고 에폭시 접착제로 코팅하십시오. 공작물이 원하는 두께에 도달할 때까지 이 과정을 여러 번 반복합니다.

그런 다음 접착제가 건조되어야합니다. 어떤 사람들은 금형을 진공 백에 넣고 공기를 빼내는 것을 권장합니다. 이렇게 하면 접착제가 유리 섬유의 모든 층에 더 잘 침투하여 함침되지 않은 부분이 남지 않습니다.

에폭시 접착제가 건조되면 부품의 절반이 매트릭스에서 조심스럽게 제거됩니다. 후반에도 마찬가지입니다.부품들은 함께 접착되어 속이 빈 3차원 부품을 형성합니다. 가볍고 내구성이 뛰어나며 공기역학적 모양을 갖춘 유리 섬유 블레이드는 가정용 풍력 발전소 애호가를 위한 최고의 제품입니다.

가장 큰 단점은 이상적인 매트릭스를 얻고 생성 알고리즘이 완성될 때까지 처음에는 아이디어를 구현하기 어렵고 많은 수의 결함이 있다는 것입니다.

저렴하고 유쾌한 풍차용 목재 부품

나무 칼날은 구현하기 쉽지만 오늘날의 전력 소비 수준에서는 효과적이지 않은 구식 방법입니다. 부품은 소나무와 같은 가벼운 목재로 된 단단한 판으로 만들 수 있습니다. 잘 건조된 나무를 선택하는 것이 중요합니다.

목재가 축축한 경우 건조 과정에서 나사가 "리드"되어 변형될 수 있습니다. 그리고 젖은 나무의 무게는 마른 나무보다 훨씬 높습니다.

적합한 모양을 선택해야 하지만 나무 칼날이 알루미늄이나 플라스틱과 같은 얇은 판이 아니라 3차원 구조라는 점을 고려해야 합니다. 따라서 공작물에 모양을 부여하는 것만으로는 충분하지 않으며 공기 역학의 원리를 이해하고 3차원 모두에서 블레이드의 윤곽을 상상해야 합니다.

나무에 최종 모양을 부여하려면 대패를 사용해야 하며, 바람직하게는 전기 대패를 사용해야 합니다. 내구성을 위해 목재는 방부제 보호 바니시 또는 페인트로 처리됩니다.

이 디자인의 가장 큰 단점은 나사의 무게가 크다는 것입니다. 이 거상을 움직이려면 바람이 충분히 강해야 하는데, 이는 원칙적으로 달성하기 어렵다. 그러나 목재는 저렴한 재료입니다. 풍력 터빈 프로펠러를 만드는 데 적합한 보드는 한 푼도 쓰지 않고도 마당에서 바로 찾을 수 있습니다. 그리고 이것이 이 경우 목재의 주요 장점입니다.

나무 칼날의 효율은 0이 되는 경향이 있습니다.일반적으로 이러한 풍차를 만드는 데 소요되는 시간과 노력은 와트로 표시되는 결과에 비해 가치가 없습니다. 그러나 훈련용 모델이나 시험편으로는 나무 부분이 그 자리를 차지합니다. 그리고 나무 칼날이 달린 풍향계가 현장에서 인상적으로 보입니다.

다음 사진 선택은 합판에서 잘라낸 블레이드로 풍차를 만드는 단계를 익히는 데 도움이 됩니다.

작업 부품은 준비가 완료되었으며 기능 테스트를 거쳤습니다. 즉, 남은 작업은 페인트를 칠하고 마스트에 나사로 고정하는 것뿐입니다.

블레이드의 도면 및 예

공식에 표시되는 기본 매개변수를 모르고 이러한 매개변수가 풍력 터빈의 작동에 어떤 영향을 미치는지 알지 못하면 풍력 발전기 프로펠러를 정확하게 계산하는 것이 매우 어렵습니다.

공기 역학의 기본을 탐구하고 싶지 않다면 시간을 낭비하지 않는 것이 좋습니다. 지정된 표시기가 포함된 기성 도면 및 다이어그램은 풍력 발전소에 적합한 블레이드를 선택하는 데 도움이 됩니다.

2개의 블레이드 프로펠러용 블레이드 그림. 직경 110의 하수관으로 제작되었습니다. 이 계산에서 풍차 프로펠러의 직경은 1m입니다.

이렇게 작은 풍력 발전기는 높은 전력을 제공할 수 없습니다.대부분의 경우 이 설계에서 50W 이상을 짜낼 수 없을 것입니다. 그러나 가볍고 얇은 PVC 파이프로 제작된 2엽 프로펠러는 높은 회전 속도를 제공하고 약한 바람에도 풍차의 작동을 보장합니다.

직경 160mm 파이프로 만든 3엽 풍력 발전기 프로펠러용 블레이드 그림. 이 옵션의 예상 속도는 5m/s의 바람에 5입니다.

이 모양의 3엽 프로펠러는 12V에서 약 150W의 더 강력한 장치에 사용할 수 있습니다. 이 모델의 전체 프로펠러 직경은 1.5m에 이르며 풍차가 빠르게 회전하고 쉽게 시동됩니다. 3개의 날개가 달린 풍차는 가정용 발전소에서 가장 흔히 볼 수 있습니다.

5개 블레이드 풍력 발전기 프로펠러용 수제 블레이드 그림. 직경 160mm의 PVC 파이프로 제작되었습니다. 예상 속도 - 4

이러한 5엽 프로펠러는 예상 풍속 5m/s에서 분당 최대 225회전을 생성할 수 있습니다. 제안된 도면에 따라 블레이드를 제작하려면 "전면/후면 패턴 좌표" 열의 각 점 좌표를 플라스틱 하수관 표면으로 전송해야 합니다.

아래 표를 사용하여 날개가 2~16개인 풍차의 직경을 계산할 수 있습니다. 이 경우 원하는 출력 전력을 고려하여 크기를 선택할 수 있습니다.

표는 풍력 발전기의 날개가 많을수록 동일한 출력의 전류를 생성하기 위해 날개의 길이가 짧아야 함을 보여줍니다.

실습에서 알 수 있듯이 직경 2m보다 큰 풍력 발전기를 유지하는 것은 매우 어렵습니다. 표에 따르면 더 큰 풍차가 필요한 경우 블레이드 수를 늘리는 것이 좋습니다.

규칙과 원칙으로 풍력 발전기 계산 계산을 수행하는 과정을 단계별로 설명하는 기사를 읽어보세요.

풍력 터빈의 균형 잡기

풍력 발전기 블레이드의 균형을 맞추면 최대한 효율적으로 작동하는 데 도움이 됩니다. 균형을 맞추려면 바람이나 외풍이 없는 방을 찾아야 합니다. 물론 직경이 2m보다 큰 풍차의 경우 그러한 공간을 찾기가 어려울 것입니다.

블레이드는 완성된 구조로 조립되어 작업 위치에 설치됩니다. 축은 정확히 수평, 수평으로 위치해야 합니다. 프로펠러가 회전하는 평면은 축과 지면에 수직, 수직으로 정확하게 설정되어야 합니다.

움직이지 않는 프로펠러는 360/x도 회전해야 합니다. 여기서 x는 블레이드 수입니다. 이상적으로 균형 잡힌 풍차는 1도 벗어나지 않고 움직이지 않는 상태를 유지합니다. 블레이드가 자체 무게로 인해 회전한 경우 약간 조정해야 하며 한쪽의 무게를 줄이고 축과의 편차를 제거해야 합니다.

나사가 어떤 위치에서든 전혀 움직이지 않을 때까지 이 과정이 반복됩니다. 균형을 잡는 동안 바람이 없는 것이 중요합니다. 이로 인해 테스트 결과가 왜곡될 수 있습니다.

모든 부품이 동일한 평면에서 정확히 회전하는지 확인하는 것도 중요합니다. 확인을 위해 블레이드 중 하나의 양쪽에 2mm 거리에 제어판이 설치됩니다. 이동 중에 나사의 어떤 부분도 플레이트에 닿아서는 안 됩니다.

제조된 블레이드로 풍력 발전기를 작동하려면 수신된 에너지를 축적하고 저장한 후 소비자에게 전송하는 시스템을 조립해야 합니다. 시스템 구성 요소 중 하나는 컨트롤러입니다. 하는 방법에 대해 풍력 터빈 컨트롤러, 추천 기사를 읽으면 알게 될 것입니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

스크랩 재료로 손으로 풍차를 만드는 것이 가능합니다. 더 단순한 모델로 시작한다면 첫 번째 시도는 아마도 성공할 것입니다. 경험을 바탕으로 가장 효율적이고 강력한 풍력 발전기를 얻기 위해 더 복잡한 아이디어를 생각해 보십시오.

비디오 #1. PVC 파이프로 풍차를 만드는 방법:

비디오 #2. DIY 풍력 발전기:

비디오 #3. 아연도금강으로 만든 풍력 터빈:

가정의 필요에 따라 깨끗하고 안전한 풍력 에너지를 사용하고 싶고 값비싼 장비를 구입하는 데 많은 돈을 쓸 계획이 없다면 일반 재료로 만든 수제 블레이드가 적합한 아이디어가 될 것입니다. 실험하는 것을 두려워하지 마세요. 기존 풍차 프로펠러 모델을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

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