Как сделать вертикальный ветрогенератор своими руками. Дефлектор вентиляционный на трубу Турбо дефлекторы вентиляционные своими руками

⁰

Для обеспечения хорошей тяги в дымоходе необходимо установить конструкцию, которая способна усилить скорость вывода продуктов сгорания из дымового канала. Поэтому, если вы являетесь обладателем дома или пристройки с печным отоплением или же вентиляционной шахтой, то вам необходим турбодефлектор. С его помощью можно не только увеличить тягу, но и обеспечить защиту дымохода от проникновения угарного газа, мусора или осадков, а также предотвратить возникновение эффекта обратной тяги. Стоимость подобного устройства достаточно большая. Однако можно сэкономить, сделав турбодефлектор своими руками, используя подручные материалы и инструменты.

Виды дефлекторов

Существует несколько разновидностей дефлекторов. Отличаются они друг от друга по форме и количеству деталей. При этом материалы, которые используются для их создания, вы можете выбрать на свой вкус. Это может быть:

Оцинкованная сталь
Нержавеющая сталь

Их форма может быть самой разнообразной: от цилиндрической до круглой. Верхняя часть конструкции дефлектора может иметь зонтик в виде конуса или двускатную крышу. Также устройство может оснащаться разными декоративными элементами, например, флюгером.

Разберем подробнее несколько разновидностей:

Дефлектор ЦАГИ

Конструкция, детали которой соединены фланцевым или иным способом. Производится такое устройство из нержавеющей стали, реже — из оцинкованной. Его особенностью является цилиндрическая форма.

Круглый волпер

По своей форме напоминает дефлектор ЦАГИ, однако основным его отличием является верхняя часть. Такое устройство чаще всего устанавливают на дымоходах в небольших пристройках, например, в банях.

Дефлектор Григоровича

Если объект расположен в районе с низким ветром, то такое устройство будет обеспечивать отличную тягу в течение многих лет. Специалисты называют его модифицированным вариантом дефлектора ЦАГИ.

Тарельчатый Astato

Данная разновидность устройства отличается своей простотой и эффективностью. Такой дефлектор открытого типа производится из оцинкованной или нержавеющей стали, что позволяет улучшить эффективность тяги при любом направлении ветра.

Дефлектор Н-образной формы

Его конструкция отличается особой надежностью, так как дефлектор производится из нержавеющей стали, а все детали соединяются фланцевым методом. Устанавливать его можно на участках с любым направлением ветра.

Флюгер-дефлектор

Данный вариант устройства является самым популярным и распространённым. Он имеет вращающийся корпус, на котором закреплен небольшой флюгер. Производится конструкция из нержавеющей стали.

Вращающийся дефлектор

Такое устройство позволяет обеспечить максимальную защиту канала от засорения мусором и попадания осадков. Вращение производится только в одном направлении. Стоит отметить, что необходимо следить за его состоянием, так как при обледенении, а также в штиль, дефлектор работать не будет. Поэтому многие устанавливают его на газовые котлы. Также он используется в качестве ротационной турбины, которая необходима для вентиляции жилых и офисных посещений.

Кроме того, существует дефлектор Ханжонкова. Однако в настоящее время его не используют, так как на рынке можно найти более модифицированные модели устройств.

Принцип работы

Классический дефлектор состоит из нескольких деталей:

цилиндр
диффузор
зонт, который защищает дымоход от проникновения мусора и осадков
кольцевые отбои, которые монтируются в нижней части устройства и вокруг него

Устройство устанавливается на дымовой трубе, что позволяет ему создать препятствие воздушному потоку. Таким образом, ветер разбивается на огромное количество мелких воздушных потоков, которые имеют очень низкую интенсивность. Это необходимо для того, чтобы ветряной поток захватил дым, который выходит из дымового канала, что позволяет увеличить тягу. Кроме этого, дефлектор не позволяет ударному газу, выходящему из трубы, попасть обратно.

Как отмечают специалисты, при неправильном расположении дымохода на объекте дефлектор не может работать в полную мощность, поэтому перед установкой обязательно проверьте правильность монтажа канала.

Также, дефлектор может служить вентиляционной турбиной, которая устанавливается в системах с естественной вентиляцией. Далее мы подробно расскажем, как сделать вентиляционный дефлектор своими руками.

Турбодефлектор своими руками

Если вы хотите сэкономить свои средства и изготовить турбо дефлектор самостоятельно, то для начала работы необходимо подготовить все необходимые материалы, инструменты и чертежи всех деталей.

Необходимые инструменты

Лист стали. Он может быть нержавеющим или оцинкованным. Толщина должна составлять от 0, 5 до 1 мм.
Ножницы для резки по металлу.
Заклепочник.
Дрель и сверла по металлу.
Несколько листов картона.

Подготовка чертежа

Перед тем, как начать изготовление деталей, необходимо выполнить подробный чертеж будущего дефлектора. Если вы хотите сделать устройство быстро, мы рекомендуем воспользоваться готовыми чертежами из Интернета. При этом обязательно проверьте, чтобы все параметры совпадали с необходимыми и подходили вашему конкретному случаю.

Если же вы хотите сделать чертёж дефлектора самостоятельно, то можете воспользоваться нашими советами и рекомендациями, которые помогут вам сделать это максимально правильно.

Посадочный диаметр	Ширина	Высота	Высота основания
160	270	260	70
200	290	290	70
250	350	345	110
300	400	365	110
315	400	365	110
355	450	385	110
400	495	465	140
500	615	635	225
630	790	700	250

Основой чертежа является внутренний диаметр дымохода. После получения его размера, нужно выбрать высоту дефлектора, а также ширину диффузора.

Если ваши размеры не совпадают с теми, которые указаны в таблице, то вы можете рассчитать их самостоятельно в соответствии с пропорциями:

Высота дефлектора должна быть от 1, 6 до 1, 7 внутреннего диаметра вашего дымохода.
Ширина диффузора должна составлять от 1, 2 до 1, 3 внутреннего диаметра.
Ширина дефлектора должна достигать от 1, 7 да 10 внутреннего диаметра канала.

После этого необходимо выполните на ватмане детальный чертеж будущего дефлектора в соответствии с теми характеристиками, которые вы рассчитали. Чертёж можно сделать вручную при помощи карандаша или в программах Adobe Photoshop или Adobe Illustrator. Размеры всех деталей должны быть в натуральную величину.

Если вы не можете самостоятельно подготовить чертеж, обратитесь к специалистам, которые сделают все замеры и в короткие сроки подготовят необходимый чертеж.

Пример чертежа, который должен получиться:

Инструкция

После того, как вы сделали подробный чертеж, необходимо вырезать каждую деталь из бумаги.

Как только будут готовы все бумажные заготовки, их нужно закрепить на листе нержавеющей или оцинкованной стали. Обведите маркером каждую заготовку. Также для этого можно использовать специальный мел по металлическим покрытиям.

При помощи ножниц для резки по металлу вырезается каждая деталь. Стоит отметить, что на срезах края необходимо подогнуть примерно на 5 мм. Для этого воспользуйтесь пассатижами. После этого при помощи молотка отбейте места загибов. Это необходимо для того, чтобы края будущих деталей стали в два раза тоньше.

Заготовку будущего диффузора сверните в цилиндр. Далее просверлите отверстия для закрепления деталей при помощи болтов или заклепок. Некоторые рекомендуют воспользоваться сваркой-полуавтомат, которая не позволит насквозь прожечь металлические листы.

Сделайте то же самое с внешним цилиндром, а заготовку для колпака сверните конусовидной формы и соедините концы при помощи заклепочника.

Далее необходимо из остатков листов стали вырезать 3-4 линии, ширина которых составляет около 6 см, а длина — 20 см. Подогните их с обеих сторон с отступом в 6 см. Просверлите несколько отверстий под болты на расстоянии от края в 5 см. Закрепите их на колпаке. После этого воспользуйтесь заклепками и соедините их сначала с внешним цилиндром, а после – с колпаком.

Установка

Как только ваш диффузор полностью готов, его необходимо установить на дымоход. Это можно сделать двумя методами:

Монтаж на сам дымоход.
Монтаж на трубу, которая после надевается на дымоходный канал.

Пользователи в интернете отмечают, что второй метод установки турбодефлектора является безопаснее по причине того, что все самые сложные процедуры можно выполнить заранее, а готовую конструкцию быстро установить на крышу.

Поэтому мы расскажем, как выполнить установку именно этим способом:

В первую очередь необходимо подготовить саму трубу. Ее диаметр должен быть несколько больше диаметра дымохода. На одном ее конце нужно отступить примерно 15 см и отметить места для сверления. То же самое нужно сделать на нижней части дефлектора.
После этого просверлите отверстия в обеих деталях и проверьте, совпадают ли они.
Зафиксируйте трубу и дефлектор при помощи болтов.
Далее готовую конструкцию можете надеть на дымоход и прочно закрепить хомутом, чтобы не оставалось зазоров.

Если вы хотите обеспечить дополнительную защиту, можете обработать соединения герметиком, обладающим стойкостью к высоким температурам.

Изготовление дефлектора Григоровича своими руками

Материалы

Для изготовления дефлектора Григоровича необходимо подготовить следующие материалы:

Лист оцинкованной или нержавеющей стали, толщина которого должна достигать до 1 мм.
Металлические заклепки или болты.
Бумага или плотный картон для создания чертежа будущего изделия.
Ножницы для резки по металлу.
Дрель и сверла по металлу.
Заклепочник.

Этапы создания

Сначала необходимо подготовить чертеж на листе ватмана. Как и в предыдущем варианте, за основу берется внутренний диаметр дымохода. Далее необходимо рассчитать следующие параметры в соотношениях:

Высота конструкции должна составлять примерно от 1, 7 диаметра.
Ширина защитного Санта должна быть в 2 раза больше внутреннего диаметра дымоходного канала.
Ширина диффузора должна быть примерно 1, 3 диаметра.

После этого вам необходимо подготовить чертеж, который должен выглядеть примерно так:

С каждого края загибайте примерно 5 мм для закрепления деталей. Отбейте молотком каждый загиб, уменьшив его толщину примерно в 2 раза. Просверлите в них 2-3 отверстия и соедините детали между собой так, чтобы диффузор имел форму цилиндра, а защитный зонт — конуса.

Как и в предыдущей инструкции, сделайте несколько полос и с их помощью соедините колпак и сам диффузор.

Дефлектор вентиляционный – это специальная насадка, монтируемая на верхний торец вытяжной трубы для защиты канала и облегчения процесса вентиляции. Ведь дефлектор перекрывает срез трубы, препятствуя проникновению осадков или мелкого мусора, и, одновременно с этим, создает в канале дополнительное вытяжное усилие, генерируемое за счет ветра, обдувающего эту насадку. Причем вытяжная труба может принадлежать как вентиляции, так и системе отвода продуктов горения из печи или котла (дымоходу).

Такая насадка работает на основе эффекта Бернулли – швейцарского механика, обнаружившего взаимосвязь между скоростью течения потока и статическим давлением в канале. Бернулли установил, что при возрастании скорости потока, провоцируемом сужением канала, давление в воздуховоде или трубопроводе падает, создавая разряжение в определенной области трубопровода.

То есть дефлектор «ловит» ветер, устремляющийся в узкий канал – диффузор, и провоцирующий падение давление в верхней части вентиляционного канала. В итоге разреженную пустоту под диффузором заполняет порция воздуха, затягиваемая вентиляционным каналом.

При этом правильный дефлектор может регулировать потоки воздуха в диффузоре и направление сброса среды, транспортируемой вытяжным трубопроводом. И при должных стараниях конструкторов этой насадки тяга в воздуховоде увеличивается на 15-20 процентов.

Собственно, из-за этих процентов и применяется дефлектор, с помощью которого можно нивелировать недостаточную высоту воздуховода или излишне скромные габариты вентиляционного канала.

Типовые разновидности дефлекторов

Для чего нужен дефлектор мы уже разобрались, поэтому далее по тексту мы рассмотрим разновидности конструкции подобных насадок. По конструкционным особенностям сортамент подобных изделий делят на четыре группы, в которые входят следующие насадки:

Дефлекторы с плоской «крышкой» (навершием). Такие насадки можно изготовить даже своими руками. Ведь плоскую крышку можно попросту вырезать из листовой стали или меди, без затей с формирование конуса.
Насадки со съемной крышкой, которые особенно востребованы в случае обустройства дымоходного канала, нуждающегося в периодической чистке.
Дефлекторы с двухскатной (щипцовой) крышкой. Такие насадки обеспечивают максимальную защиту дымоходного или вентиляционного канала от снега и дождя.
Насадки с шарообразным навершием, которые используются на «лицевой» стороне экстерьера. Такие дефлекторы обладают максимально эстетичными внешними формами и могут вписаться в любую стилистику дизайна кровли и фасада.

К наиболее востребованным моделям насадок относятся следующие изделия:

Дефлектор вентиляционный серия 5.904.51 – эта модель выпускается в форме округлых или прямоугольных насадок, монтируемых на трубу диаметром от 200 до 1250 миллиметров или на профильный воздуховод габаритами от400х400 до 1000х1000 миллиметров. То есть в эту серию входят и бытовые и промышленные насадки. При этом дефлекторы серии 5.904.51 распространяются и в форме готовых изделий и в виде схем и чертежей, рассчитанных на самостоятельный раскрой и сборку изделия.
Дефлектор вентиляционный ротационный – это типичная насадка с шарообразной крышкой. Однако под этим навершием сокрыт не только диффузор, но и крыльчатка – ветровая турбина, генерирующая дополнительное вытяжное усилие. В итоге производительность вытяжки увеличивается почти на 50 процентов, а вероятность «опрокидывания» потока воздуха уменьшается практически до нуля. Поэтому ротационные модели монтируют не только на дымоходах, но и на вытяжных каналах промышленной и бытовой вентиляции, фановых стояках канализации, отводах кровельных продухов и так далее. Диаметр вытяжной тубы, на которую монтируется такой дефлектор, изменяется в пределах от 200 до 900 миллиметров. Стоимость подобного изделия 3000-4000 рублей.
Дефлектор вентиляционный ЦАГИ – это особая насадка, дополненная цилиндрическим экраном, в который «завернуто» классическое изделие с конической крышей. Диаметр воздуховода, готового принять дефлектор ЦАГИ, колеблется в пределах от 100 до 1250 миллиметров. Причем цилиндрический экран гарантирует отсутствие обратной тяги даже в воздуховодах самого большого диаметра. Стоимость бытового дефлектора ЦАГИ колеблется в пределах от 400 до 5000 рублей, в зависимости от габаритов изделия.
Дефлектор Григоровича – классический вариант изделия, монтируемый не на трубу, а на насадку, выполненную в форме усеченного конуса. Причем и насадка, и классическая коническая крышка с распорками образуют единую конструкцию. Это самый распространенный вариант печного и вентиляционного дефлектора, который можно купить в любом магазине или изготовить своими руками.
Двойной дефлектор Н-образной формы – представляющий собой классическую модель с необычным входным патрубком. Эта часть насадки выполнена в виде буквы «Н», в среднюю планку которой врезана труба, соединяющая изделий и вытяжку. То есть вместо одного дефлектора мы монтируем на вытяжной канал две насадки, увеличивая эффективность и производительность вытяжки как минимум вдвое.

Как видите: сортамент дефлекторов изобилует разными моделями и конструкционными схемами. При этом вы можете выбрать из этого разнообразия и высокопроизводительные, активные вентиляционные дефлекторы, и самодельный вариант, для изготовления которого нужно приложить минимум усилий.

Изготовление насадки начинается с расчетов ее габаритов. При этом мы должны понимать, что классический дефлектор состоит из следующих деталей:

Входного патрубка, пропускные размеры которого должны совпадать с наружным диаметром трубы.
Расположенного сверху внешнего цилиндра – диффузора, габариты которого должны быть не 30 процентов больше, чем пропускной диаметр воздуховода.
Конического, шарообразного или плоского колпака, удерживаемого кронштейнами над диффузором. Габариты колпака должны быть больше пропускного диаметра вытяжки на 70-90 процентов.

Ну а по высоте дефлекторы вентиляционных систем должны быть не более полутора внутренних диаметров воздуховодов.

Определившись с габаритами можно приступать к раскрою листовой заготовки из оцинковки или нержавейки – черный прокат для дефлектора не годится. Причем вначале мы вычерчиваем развертки всех элементов конструкции – от входного патрубка до кронштейнов, – а затем переносим эти шаблоны на металл. Отделение заготовок от листа выполняется с помощью ножниц по металлу. Ну а если вы не можете сделать развертку по чертежу заготовки – воспользуйтесь готовыми чертежами и лекалами.

Сборку готовых элементов осуществляют на заклепки, саморезы, болты или сварку. Последняя технология, разумеется, гарантирует максимальную надежность, но «варить» тонкий листовой прокат умеет далеко не всякий сварщик. Поэтому оптимальной сборочной технологией является монтаж на заклепки.

При этом вначале мы собираем диффузор, далее крепим к нему кронштейны, удерживающие колпак, к которым монтируем эту деталь дефлектора. Далее мы крепим нижние кронштейны к входному патрубку и монтируем верхнюю часть этих распорок к конусообразному диффузору.

Набор необходимых коммуникаций для обеспечения комфортных условий в здании любого предназначения предполагает, в том числе, устройство системы вентиляции. В идеале, она должна быть энергонезависимой – это очень актуально в современных условиях без остановки растущих цен на энергоресурсы. Именно поэтому еще на этапе проектирования коммуникаций в первую очередь рассматривается естественная вентиляция. При этом правильный подход к технологическому решению системы – интегрированный в вентканал ротационный дефлектор.

Проблем с тягой быть не может

Смысл любой вентсистемы – отвод из помещений загрязненного воздуха, излишней влаги, то есть обеспечение нормального воздухообмена. Это будет иметь место, если вентиляционный канал функционирует эффективно и правильно – тяга в нем отличная. Если в этом плане имеются проблемы, то часто они провоцируются попаданием в шахту канала дождя, снега, ветровых масс. Также плохая тяга может быть вызвана некорректным расположением вентиляционной трубы, ее недостаточной высотой или неправильно подобранным диаметром воздуховода. Такие недочеты естественной вентиляции и призвана устранить установка ротационного дефлектора.

Справка. Ратационный дефлектор имеет еще другие наименования – турбодефлектор или ротационная турбина. Это сложный механизм с вращающейся частью – активной головкой, снабженной специальной системой лопастей. Также в конструкции имеется статичная часть – основа, к которой крепится головка и соединяемая с вентиляционной трубой.

Достоинства ротационного дефлектора

Независимо от направления ветра вращательные движения активной головки происходят в одном и том же направлении. В результате, получается эффект «частичного вакуума» в вентканале – воздух разрежается, сила движения потока увеличивается, а риск возникновения обратной тяги приближается к нулю.
Ротационные модели полностью исключают влияние на эффективность вентиляции внешних факторов – осадков и порывистого ветра.
Автономность функционирования механического устройства, увеличивающего производительность системы воздухообмена – один из важнейших его плюсов.
Невысокие затраты на модернизацию вентиляции.
Быстрая окупаемость инвестиций на установку дефлектора с турбинами.
Защита вентшахты от попадания мусора, птиц, пр.
Декоративная законченность выведенной на крышу трубы – любой фасад от наличия такого шарообразного объекта выигрывает.

Важно! Ротационный дефлектор увеличивает эффективность стандартной естественной приточно-вытяжной вентиляционной системы в 2-4 раза. При этом «усиление» не требует подключения к электропитанию, что соответствует современным тенденциям энергоэффективности зданий и строений.

В чем недостатки турбодефлектора

Ротационная конструкция погодозависима – это фактически единственный, но очень важный его минус. В тихую погоду турбодефлектор по сути ничем не отличается от обычного защитного козырька на трубе воздуховода.

Можно ли изготовить ротационный дефлектор своими руками

Более простые виды дефлекторов, применяемые на практике давно, мастеровитые домохозяева нередко изготавливают самостоятельно. В принципе, технически подкованный человек с этой работой справиться сможет. Правда, для этого потребуется разработать рабочий чертеж будущей конструкции, грамотно снять замеры, разработать схему монтажа дефлектора.

Касательно турбированной вариации не все так просто – она технически более сложная конструкция. Поэтому, практически всегда, приняв решение использовать именно ротационную модель, приобретают ее в виде профессионально изготовленного изделия.

Что предлагает рынок

Турбовент

Модельный ряд роторных дефлекторов этой торговой марки представлен моделями разных геометрических форм, в части недвижимого основания:

А – круглая труба;
В – квадратная труба;
С – квадратное плоское основание.

Маркировка изделий в сортаменте представлена, как ТА-315, ТА-355, ТА-500. Цифровой индекс указывает на диаметр круглого или параметры прямоугольных оснований. Именно по ним можно судить о габаритах механизма, а также сфере его применения. К примеру, ТА-315 и ТА-355 актуальны при организации воздухообмена в подкровельном пространстве. А вот ТА-500 – это устройство универсальное и может интегрироваться в вентиляцию жилого дома.

Производят ротационный дефлектор «Турбовент» в России – в Нижегородской области, в городе Арзамасе.

Rotowent

Дефлекторы из нержавеющей стали польского производства. Применимы для крыш любых конфигураций. Изделия изготавливаются из высококачественной нержавеющей стали. Устройства универсальные – подходят и для вентиляционных систем, и для дымоходов. Граничный показатель рабочей температуры – 500 С.

Турбомакс

Ротационный дефлектор, выпускаемый компанией из республики Беларусь. Производитель позиционирует свою продукцию, как вращающийся дымоотводной колпак Turbomax1. Но подходит он и для вентиляций также. Без опасений можно применяться на территориях с II и III зонами ветровой нагрузки. Компания акцентирует внимание потребителей на том, что готовы изготовить изделие под заказ по параметрам для конкретного объекта.

Особенности монтажа

Заводской турбодефлектор – конструкция цельная, уже готовая к установке. В ней есть активная подвижная верхняя часть и основа, включающая подшипники с нулевым сопротивлением. Изделие продумано таким образом, что даже при сильном порывистом ветре его не наклонит и не снесет вниз.

Внимание! При монтаже важно учитывать, что дефлектор любой модификации должен возвышаться над крышей на 1,5-2,0 м. При соблюдении этого устройства тяга в вентиляционном канале еще усилится.

В завершение хотим отметить, что ротационные дефлекторы в своем сегменте являются самыми дорогостоящими. При этом потребителю предлагается выбрать подходящую конструкцию из нержавейки, оцинковки или конструкционной стали с защитным полимерным покрытием, цвет которого может подбираться под фасадное оформление. Безусловно, вид материала из которого произведен дефлектор отражается на его стоимости.

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" (1.2x1.2м)	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:

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.
В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
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.
Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Изготовление ротора

Последовательность действий по изготовлению ротора:

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.
Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
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.
Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
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!
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.
После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

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.

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.

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

Процесс соединения катушек:

Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
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.
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.
На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
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.

Для привода ветрового генератора изготовлена турбина роторного типа с вертикальной осью вращения. Этот тип ротора очень прочен и долговечен, имеет относительно небольшую скорость вращения и легко может быть изготовлен в домашних условиях, без канители с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением рабочего винта для ветрогенератора с горизонтальной осью вращения. Более того, такая турбина работает практически бесшумно и вне зависимости от того, куда дует ветер. Работа практически не зависит от турбулентности и частой смены силы и направления ветра. Для турбины характерны высокие пусковые крутящие моменты, работа при относительно низких скоростях. Эффективность этой турбины небольшая, но для питания устройств небольшой мощности этого достаточно, все окупается простотой и надежностью конструкции.

Электрогенератор

В качестве генератора используется доработанный компактный автомобильный стартер на постоянных магнитах. Выходные данные генератора: переменный ток мощностью 1,0…6,5 вт (в зависимости от скорости ветра).
Вариант переделки стартера в генератор описан в статье:

Изготовление турбины ветрогенератора

Эта ветровая турбина практически ничего не стоит и проста в изготовлении.
Конструкция турбины состоит из двух или более полуцилиндров установленных на вертикальном валу. Ротор вращается за счет различного сопротивления ветру каждой из лопастей, повернутых к ветру с различной кривизной. Эффективность ротора несколько повышается за счет центрального зазора между лопастями, так как некоторое количество воздуха дополнительно воздействует на вторую лопасть при выходе из первой.

Генератор закрепляется на стойке за выходной вал, через который выходит провод с полученным током. Такая конструкция позволяет исключить скользящий контакт для съема тока. Ротор турбины устанавливается на корпус генератора и фиксируется на свободные концы монтажных шпилек.

Из алюминиевого листа толщиной 1,5 мм вырезается диск диаметром 280…330 мм или квадратная пластина, вписанная в этот диаметр.

Относительно центра диска размечаются и сверлятся пять отверстий (одно в центре и 4 по углам пластины) для установки лопастей и два отверстия (симметричные центральному) для закрепления турбины на генератор.

В отверстия, расположенные по углам пластины, устанавливаются небольшие уголки из алюминия, толщиной 1,0…1,5 мм, для закрепления лопастей.

Лопасти турбины изготовим из консервной банки диаметром 160 мм и высотой 160 мм. Банка разрезается вдоль оси пополам, в результате чего получаются две одинаковые лопасти. Края банки после разреза, на ширине 3…5 мм, загнуты на 180 градусов и обжаты для усиления края и исключения острых режущих кромок.

Обе лопасти турбины, со стороны открытой части банки, соединены между собой П-образной перемычкой с отверстием посередине. Перемычка образует зазор шириной 32 мм, между центральной частью лопастей, для повышения эффективности работы ротора.

С противоположной стороны банки (у дна), лопасти соединены между собой перемычкой минимальной длины. При этом зазор шириной 32 мм сохраняется на всей длине лопасти.

Собранный блок лопастей устанавливается и крепится на диск в трех точках - за центральное отверстие перемычки и установленные ранее алюминиевые уголки. Лопасти турбины закрепляются на пластине строго одна против другой.

Для соединения всех деталей можно использовать заклепки, саморезы, винтовое соединение М3 или М4, уголки или применить другие способы.

В отверстия, с другой стороны диска, устанавливается генератор и фиксируется гайками на свободные концы монтажных шпилек.

Для надежного самозапуска ветрогенератора необходимо добавить в турбину второй аналогичный ярус лопастей. При этом лопасти второго яруса смещаются по оси относительно лопастей первого яруса на угол 90 градусов. В итоге получится четырехлопастной ротор. Это гарантирует, что всегда есть, по крайней мере, одна лопасть, которая в состоянии поймать ветер и дать турбине толчок для вращения.

Для уменьшения размеров ветрогенератора, второй ярус лопастей турбины можно изготовить и закрепить вокруг генератора. Изготовим две лопасти шириной 100 мм (высота генератора), длиной 240 мм (аналогично длине лопасти первого яруса) из алюминиевого листа толщиной 1,0 мм. Лопасти изогнем по радиусу 80 мм, аналогично лопастей первого яруса.

Каждая лопасть второго (нижнего) яруса закрепляется с помощью двух уголков.
Один установлен в свободное отверстие на периферии диска, аналогично креплению лопастей верхнего яруса, но со сдвигом на угол 90 градусов. Второй уголок закрепляется на шпильку устанавливаемого генератора. На фото, для наглядности крепления лопастей нижнего яруса, генератор снят.