3D-tulostetut härvelit

vesioinas

Active member
Takasiipi maalattuna. Maalasin pienellä telalla - myös takakopan UV-suojaksi. Täysi kovettuminen kestää viikon verran, joten annan tuon kuivua rauhassa.

IMG_20220206_215047135_HDR.jpg
.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Liukurengas tuli viimein perille ja tilaa tuntuisi olevan reilusti takakopan sisällä. Rengas on 6-kavanainen ja speksi lupaa 5A virrankestoa per kanava. Aattelin ensin jättää tasasuuntaajan kopan sisään ja siirtää vain DC-virtaa alas, mutta taidankin tehdä siirron kolmivaiheisena, koska johdot ovat mastossa valmiina.

IMG_20220210_125037790_HDR.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Turbiini lopultakin kasattuna ja nyt on enää pienempiä juttuja jäljellä: vaihejohtimille tulee muovispiraali suojaksi ja tolppakiinnitystä varten poraan reiät laippaan heti kun saan vastakappaleen sapluunan tehtyä. Teipit lähtevät kun kiinnitän roottorin paikoilleen asetonilla. Jos koppaan pääsee vettä niin sen pitäisi valua itsekseen painovoimalla ulos. Paljaat laakerikaulat ja takapuomin alkupätkä on voideltu vaselinilla ja tulosteet maalattu peittävällä alkydimaalilla. Siipiä voisi tehdä ainakin yhden setin varaosiksi. Kaikkien tulostettujen osien piirrokset ovat tallessa FreeCadissä ja niitä voi parannella, jos on tarvetta. Eiköhän tämä jotakin pientä tuota, jos vaan siivet pysyvät ehjinä. Magneetit eivät ainakaan irtoile, koska ne ovat ulkokehällä ja kehä on vahvistettu epoksilla.
IMG_20220210_191025333.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Lisäsin kokeeksi magneettijohteet staattorin sisäkehälle ja roottorin ulkokehälle galvanoidusta reikänauhasta. Muutoksella oli pieni positiivinen vaikutus induktioon, joten lisäykset saavat jäädä. Tasasuunnattu lähtö on nyt hieman reilut 10Vdc kun vauhtia on 300rpm. Pieni potkuri kiertää tiettävästi helposti >1000rpm, jolloin lähtökin kertautuu suunnilleen lineaarisesti vauhdin mukaan. Sisäinen resistanssi on tasasuuntauksen jälkeen vähän turhan iso eli noin 10ohm luokkaa - staattorikelojen kupari piti vaihtaa aiemmin pykälää ohuemmaksi, jotta kierroksia sai riittävästi per kela. Mittausten perusteella voi arvioida oikosulkuvirtaa ja vaikkapa latausvirtaa ja -tehoa esim. 12V akkuun kytkettynä. Aiemmin tavoitteena ollut 50W pitäisi olla ihan hyvin mahdollista.

Sain staattorin magneettijohteen "häivytettyä" aika hyvin näkyvistä teippaamalla ja päällemaalaamalla.
IMG_20220223_233443834_HDR.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Otin 600W kiinanmyllyn tänään alas mastosta ja tarkistin laipan kiinnityksen mitat 3D-tulostettua pikkumyllyä varten. Tarvittavat kiinnitysreiät on nyt porattu pikkumyllyn jalkaan ja johdotuksetkin ovat valmiina. Kaikki tulostetut osat on suojattu joko maalilla tai epoksilla auringon UV-säteilyä vastaan. Maahan kaivettu kolmivaihekaapeli menee mastosta läheiseen kylmään ulkovarastoon. Huomiseksi iltapäiväksi on luvattu sopivaa 6m/s (puuskat 13m/s) puhuria mittauksia varten.
 

vesioinas

Active member
Mastoasennus valmis ja sähköjarru päällä. Iltapäivällä pitäisi tuulla jonkin verran - takapuomi näyttäisi ainakin toimivan hyvin kun suunta kääntyy pienelläkin tuulella. Poutasään värit ovat hienot talven harmauteen tottuneena

IMG_20220319_105119578.jpg
.
 

vesioinas

Active member
Lyhyt klippi puuskasta: https://aijaa.com/img/b/00761/15042031.mp4

Vauhtia oli suunnilleen 1000rpm ilman kuormaa ja turbiini on yhä yhtenä kappaleena. Tasapainotusta ei tarvinnut korjata - mikään tunnu heiluvan holtittomasti. Siivet on tulostettu samoilla parametreilla ja kaikissa on sama tukirakenne. Teho jäi vähän alakanttiin - . Käynnistysmomenttikin on turhan iso, joten viriteltävää riittää vielä.
***
Taidan piirtää staattorin vielä uusiksi niin, että tilan saa hyödynnettyä tehokkaammin. Myös magneettijohteille voi jättää enemmän tilaa - nyt ruuvinkannat pykältävät liikaa magneettinapojen kanssa mikä nostaa käynnistysmomenttia tarpeettomasti.

Tutkin eilen 600W kiinanmyllyn kuntoa muutaman vuoden käytön jälkeen. Liukujohteissa tuntui olevan katkoksia, joten tilasin siihen varaosan. Vaihtotyö on vähän hankala kun jalka on ilmeisesti prässätty paikoilleen, eikä lähde irti ihan käsivoimilla. Jos valettu runko kestää niin koitan työntää laakerin irti sisältä päin pienellä ruuvikierteestä tehdyllä tunkilla. Samalla kasvatan takasiipeä tai pidennän puomia, jotta turbiini pysyisi paremmin tuulta kohti. Roottori ja laakerit tuntuivat olevan kunnossa.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
12kpl uusia kelarunkoja staattoriin. Staattori pitää vielä piirtää ja tulostaa uusiksi. Tavoitteena on parantaa induktiota ja vähentää pykältämistä magneettijohteita leventämällä.

Screenshot 2022-03-24 17.49.42.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Sain uuden staattorin käämittyä. Vaiheen resistannsi on nyt 3.5ohm. Kupari on 0.60mm kun edellisessä oli vain 0.40mm. Vanhassa käynnistysmomentti on liian iso ja turbiini on pysähdyksissä ellei tule riittävää puuskaa - tämä uusi staattori käynnistyy toivottavasti herkemmin. Säätövaraakin on liuskoja poistamalla/lisäämällä

Vanha versio tuotti eilen puuskissa parhaimmillaan 20W suoraan 12V akkuun kytkettynä. Tavoite on 50W. Optimi toimintapiste taisi olla isompi kuin 12V. Kaikki osat vaikuttavat vielä ehjiltä, vaikka vauhtia oli jo enemmän kuin riittävästi.

Screenshot 2022-03-26 11.32.12.png
 

vesioinas

Active member
Kasasin yksinkertaisen ja halvan (~10e) ohjaimen mikroinvertteriin kytkemistä varten. Vasemmanpuoleisen step-up -hakkurin lähtö on tarkoitus asetella ainakin alkuun matalaksi esim. 70W (35V@2A), jota voi nostaa suunnilleen 100W asti ilman lisäjäähdytystä. Hakkurin max teho on 400W, mutta tehonnosto vaatii syöttöjännitteen kasvatuksen tai jykevämmän hakkurin. Nyt on tarkoitus käyttää jotakin 12V akkua, joka tulee kiinni alaspäin lähteviin johtimiin. Vasemmanpuoleisin rele pätkii syöttöä akkujännitteen pudotessa liian alas/noustessa riittävän ylös. Tarkoitus on hakea sopiva lähtöteho ja kytkentäjännitteet niin, ettei releet käy liian tiuhaan. Tasasuunnin tulee kiinni oikeanpuoleisiin johtimiin - sisäänmenossa on 2 keskimmäistä relettä rinnakkain kun releet ovat vain 15A. OIkeanpuoleinen rele jää toistaiseksi käyttämättä - siihen voi kytkeä myöhemmin vaikka toisen hakkurin rinnalle jolloin releohjattuja tehotasoja saa heti 4kpl. Jos akun napajännite meinaa nousta liikaa niin sisäänmenoreleet vaihtavat hallitusti jarruasentoon. Ohjaus hoituu arduinolla. Akun purkuvirran pitäisi jäädä alle 5mA kun ei tuule. Täysi sammutuskin onnistunee, mutta se vaatii vähän lisäpalikoita.

Screenshot 2022-03-30 23.10.24.png

***
Sain kasattua ohjaimen valmiiksi asti ja kalibroin samantien kytkentäjännitteet lyijyakulle sopiviksi. Lähtö kytkee päälle kun napajännite ylittää 12.5V ja pois päältä kun se alittaa 11.7V - tätä voisi laskea vielä lähemmäs 11V kunhan näen miten akku toimii. Jännitteen mittauksessa on yksinkertainen IIR-alipäästösuodatus, jottei satunnaiset kytkentähäiriöt vääristäisi lukemaa liikaa. Samoin releiden tilanvaihtojen jälkeen odotellaan 100ms ennen uutta mittausta. Sähköjarru kytketään päälle 14.4V ja pois 14V - jarru on kerrallaan päällä vähintään 10sek (cooldown period). 11.7V...14.4V -välillä lähtötehoa voidaan säätää neliportaisesti, mutta ainakin ensialkuun käytössä on vain yksi lähtöteho (~70W). Mikroinvertteri hakeutuu samaan omalla tahdillaan. Ainakin labrapowerilla testaillessa releet tuntuvat toimivan tarpeeksi hillitysti. Napajännitteen mittausta varten voisi ehkä laittaa vielä kokonaan erilliset johtimet. Jos kaikki toimii ok niin tehoa voi nostaa vaikkapa mikroinvertterin huipputehoon (300W) asti.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Sain uuden staattorin paikoilleen. Resistanssia on vaiheesta vaiheeseen nyt vain 6.4ohm ja turbiini tuntuu toimivan aiempaa paremmin 12V akkukytkennällä. Vanha staattori oikealla ja uusi vasemmalla - 0.60mm kuparia on nyt niin paljon kun sain mahtumaan eli 150r per kela. Käynnistysmomenttikin on nyt pienempi kun upotin kelarunkoihin teräsliuskoja. Siitä huolimatta käynnissä on vieläkin pieni pykälä, joka haittaa ainoastaan starttia. Huomiseksi on luvattu reipasta puuskaa - mittaan tehoja vähän tarkemmin ja kytken samalla ym. lataus- ja mikroinvertterikytkennän paikoilleen.

Screenshot 2022-04-08 19.42.01.png

***
Eipä riittänyt tuuli kunnon tehomittauksiin launtaina tai tänään sunnuntainakaan. 600W myllyn liukurengas on saapunut jo Suomeen asti - pääsiäisen jälkeen pääsen testaamaan isomman peräsiiven vaikutusta. Lataus- ja mikroinvertterikytkin toimii hyvin, mutta taidan vielä parannella sitä virransyötön osalta. Kytkin on tarkoitus startata generaattorin voimalla ilman akkuvirtaa. Sen jälkeen kytkimen käyttöä voidaan jatkaa akkuvirralla ja sammuttaa jonkin ajan kuluttua, jos turbiini ei lataakaan akkua.

Kytkentä on pelkistettynä tämännäköinen - kytkimien oletusasetuksilla Arduino herää heti (~2s) kun sisäänmenossa on riittävä jännite.Kaksi tasasuuntaajaa on siksi, että herätejännitteen saisi erotettua akkujännitteestä. Käynnistyksen aluksi vaihdetaan heti akkukäytölle. Akkukäyttö lopetetaan kun tuuli on tyyntynyt ja napajännite on laskenut liikaa, Kuorma on silloin jo pois päältä - Arduino sammuu ja jää odottelemaan uutta starttia. Akku ei pääse purkautumaan tuulta odotellessa. Releissä kulkee pitovirta vain normally open -asennoissa. Oletuksena ulostulon step-up -hakkuri on sammuksissa. Napajännitteen kynnysarvot voi asetella niin, että akussa on jonkinlainen varaus jatkuvasti. Dummy load ei ole tarpeen pienitehoisessa turbiinissa vaan saahan senkin tuohon, jos sellainen on tarpeen. Tämän pitäisi toimia 600W kiinanmyllyn ja 300W mikroinvertterin kanssa.
kytkin.png

Pienemmällä step-up -hakkurilla lähtöteho on 12V sisäänmenolla max 100W ja isompi (1200W) riittää hyvin mikroinvertterin nimellistehoon (300W) asti. Rele kestää 10A/15A (dc/ac) ja laitoin niitä lähtöön 2kpl rinnakkain. Johtimia voisi vielä vahvistaa. Herätysvirta tulee puoliaaltosuuntauksella - tuossa on diodi vain yhdelle vaiheelle, mutta laitan kaikki kolme, jos yksi ei riitä.

kytkin2.png


Tulostin kotelon ABS-filamentista - molemmille hakkureille on oma paikkansa. Modulit on kiinni ruuvitorneissa. Tasasuuntaajan saa myös kotelon sisään. Kansilevyyn voisi laittaa ikkunan, jotta releiden tilan näkee yhdellä vilkaisulla.

Screenshot 2022-04-15 09.05.12.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kytkimen kotelo alkaa valmistua - pari läpivientiä puuttuu vielä. Kaikki modulit ovat kiinni ruuvitorneissa, eikä mikään heilu. Jätin kanteen aukon ikkunaa varten. 1W puhaltimenkin saa mahtumaan, jos meinaa lämmetä liikaa. Lämpökameralla voi tarkistaa.

Screenshot 2022-04-15 22.23.14.png
 

vesioinas

Active member
Läpiviennit valmiina. Jos hakkuria pitää kasvattaa niin vaihdan paikan päikseen tasasuuntaajan kanssa. Lähtö kytketään suoraan mikroinvertteriin. Akku on jokin käyttämättömäksi jäänyt 60Ah vapaa-ajan akku. Sulakkeen voisi laittaa vielä oikosulkujen varalta.

Screenshot 2022-04-16 10.36.21.png
 

vesioinas

Active member
Kokeilin telata epoksia puroturbiinin potkuriin pienellä vaahtomuovitella. Onnistui muuten hyvin, mutta en tiedä vielä kuinka hyvin pinta siliää. Sekoitettu epoksi kaadetaan laakealle alustalle, jotta käsittelyaika olisi vähän pidempi. Alumiinifoliosta tehty lautanen kelpaa tähän hyvin.

Screenshot 2022-04-17 16.07.34.png
.
 

vesioinas

Active member
Rakentelen huviksi ja hyödyksi. Rakenteluprojektit menivät vähän sekaisin tähän samaan tarinaan, mutta mitäpä siitä. Kuva kokonaisuudesta täällä https://ilmaisenergia.info/foorumi/data/attachments/3/3274-43ade8aadb26760795bba89c845cd0f7.jpg Puro virtaa voimakkaimmillaan keväisin ja syksyisin. Nailon-kulmavaihde (1:3) antaa lisävauhtia generaattorille, joka on 250W kommutoiva DC-moottori. Tämä on jo kolmas versio ja todennäköisesti myös viimeinen. Kaksi edellistä olivat kelluvia ja suoravetoisia malleja, mutta tämä on kiinteä ja generaattori on pois vedestä. Potkuriakseli on ns. rasva-akseli. Pinnoite-epoksi on Smooth-On XTC-3D ja se antaa vähän lisäsuojaa ja lasinkovan kiillon.

Screenshot 2022-04-18 00.19.54.png


Tässä pyörittelin aihiota kokeeksi
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Meinaan jyrsiä akryylimuovista pienen ikkunan kytkinkotelon kanteen. G-koodi syntyi FreeCadillä, mutta sitä varten piti tehdä työkalu, joka muuntaa kaaret (G2/G3) janoiksi (G1). Ncviewerillä on helppo tarkistaa polut ennen työstöä.

Screenshot 2022-04-19 23.58.36.png

***
Näitä tuli pari kappaletta tänään. Pitäisi kestää 30A per vaihe. Jämäkkää kuparisäiettä.
Screenshot 2022-04-20 13.16.42.png
 
Viimeksi muokattu:
Ylös