3D-tulostetut härvelit

vesioinas

Active member
Vesiturbiini on valmis vesitestiin. Lähtöjä on kaksi: 8..25Vdc ja ne voi kytkeä vaikka sarjaan. Tasasuuntaajat on tehty SR100 schottky-diodeista ja niiden perässä on 100uF 25V elkot jännitteitä tasaamassa - kytkennät on valettu päällä olevaan rasiaan vedeltä suojaan. Viimeistelen sen kun saan kytkettyä kaapelin. Lisäkellukkeena voi toimia vaikka lepuuttaja.
 

vesioinas

Active member
Vaijerit ja 10m kaapeli kiinnitetty. Valoin kytkentäboksin umpeen kun siihen ei tarvitse enää kajota. 12V akun lataus onnistuu paremmin kun lähdöt on sarjaankytkettynä. Käsin pyöräyttämällä sai latausvirtaa vähän vajaat puoli amppeeria (~5W). Lopullinen teho riippuu veden virtausnopeudesta - kapea uoma olisi hyvä kunhan ei ole liikaa kiviä ympärillä.
Screenshot 2022-08-27 18.05.45.png
 

vesioinas

Active member
Ettei nyt vaan alkaisi koko härveli pyöriä.
Waterlilyssä kiinnitystapoja on useita - jos on mahdollista pingottaa vaijerit virtauksen molemmille rannoille niin sillä saa parhaan lopputuloksen. Mun mallissa roottori painaa kilon verran. Jos oikosulkee lähdön täydessä vauhdissa niin koko härveli pyörähtää ehkä ympäri. Tasaisella kuormalla ei pitäisi pyörähtää ja kellukkeet auttavat myös. Nykyisillä kellukkeilla saa nostetta puolisen kiloa ja vipuvarsikin on vähän muuta massaa pidempi.

Roskasihdin ja kellukkeet voi jättää kokonaan pois, jos ei ole tarvetta tai haittaavat toimintaa jotenkin. Toisaalta tarpeeksi vahva ajelehtiva oksa voi myös rikkoa siiven tms.
***
wl_ready.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Päivitystä
- ilmarako minimiin
- virtaviivaisempi muotoilu -> parannusta hydrodynamiikkaan
- pienempi siiven nousukulma
- pykälää paksumpi kupari ja kelaytimet
- 608 rst-laakerit
- vähän lisätilaa johdotuksille
- edullisemmat magneetit 30x10x5 N42
- seinämäpaksuuksien optimointia ja osien integrointia

Teen päivitettyjä osia pari satsia testailua varten.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Päivitetyt osat tulostettuna ja kasattuna. Tulostuksen jäljiltä joutuu jonkin verran silottelemaan epätasaisuuksia, mutta muuten mitat tuntuvat olevan kohdillaan. Epoksi puuttuu vielä siivestä ja etukartiosta. Läpimitta on 21cm eli sama kuin edellisessä versiossakin. Aattelin kokeilla kolmea eri siipikulmaa, joista valitsen sitten tuoton kannalta parhaan vaihtoehdon.

 

vesioinas

Active member
Tein testikelan, jonka ytimenä on nikkeliliuska. Kupari on 0.50mm ja kierroksia sai mahtumaan 160kpl. Näillä arvoilla laskin generaattorin lähtöresistanssiksi 6ohm. Käsin pyöräyttämällä kelan induktio oli huipussaan puolitoista volttia mikä ei tule vielä riittämään 12V akun lataukseen. Tarvitsen suunnilleen 2V peak per kela. Lisään pari nikkeliliuskaa lisää ja tarkistan paraneeko induktio. Tarvittaessa siirryn takaisin 0.40mm kupariin.
IMG_20220902_173654551_HDR.jpg

IMG_20220902_182636116_HDR.jpg


Kolme liuskaa näyttäisi riittävän. Ytimen kohdalla tuntuu pieni pykälä, mutta ei liikaa.
Sininen on yhdellä (1.72V) ja keltainen kolmella (2.00V) liuskalla samalla pyörähdysvauhdilla mitattu induktiojännite:
Screenshot 2022-09-02 19.31.56.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Eilen lauantaina satoi kymmenisen minuuttia oikein kunnolla, mutta vettä ei näkynyt purossa edes pari tuntia myöhemmin kun seurasin tilannetta. Vesi tulee turvesuolta, joka on ilmeisen kuiva. 10pv sääennuste lupailee sateita viikon päähän, jonka jälkeen tilanne toivottavasti muuttuu. Saan ainakin toisen siipiversion valmiiksi siihen mennessä. Kytken vesiturbiinien lähdöt tuulivoimalan akustoa lataamaan. Lataussäädin ei tarvitse ohjelmistopäivitystä - erillinen herätesignaali vesivoimalasta riittää. Ko. lataussäädin herää kun sähköä tulee tuulivoimalan tasasuuntaajalta ja sammuu kun sähköntulo loppuu. Syöttö mikroinvertterille toimii on/off akuston napajännitteen mukaan. Akusto ei purkaannu ollenkaan idlessä kun lataussäädin on sammuksissa. Oletettavasti vesivoimalat toimivat 24/7 kunhan vettä alkaa virrata ja samoin lataussäädin pysyy jatkuvasti päällä.
***
Peitelevy kelojen suojaksi. Tuohon on helppo merkitä vaiheet ja suunnat. Joka toinen kela taisi mennä tässä aina nurinpäin. Korkeussuunnassa juotoksille ja vesieristykselle jää tilaa vain 2-3 milliä. Aika pikkutarkkaa hommaa.
Screenshot 2022-09-04 15.37.56.png

***
Kelat valmiina paikoillaan ja tarvittavat kytkennät merkittynä + pariin kertaan tarkistettuna. Näyttää sekavalta vielä tässä vaiheessa, mutta selkiytyy kunhan kaikki on pätkitty oikeisiin mittoihin ja liitokset on siistitty. Teen peitelevystä ehkä uuden version, jossa on minimimäärä läpivientejä. Se helpottaa vesieristystä. Vesieristyksen jälkeen ei pitäisi olla tarvetta muuttaa tai korjailla mitään. Staattorissa on kaksi tähteen kytkettävää kolmevaihejärjestelmää lomittain ts. 3vj vaihtuu aina joka kelan kohdalla - tähdet ovat galvaanisesti irti toisistaan ja kytken ne vasta lopuksi sarjaan tasasuuntaajan jälkeen. Tällä tavalla pykältäminen on varsin olematonta pienistä nikkeliytimistä huolimatta. Edellisestä versiosta jäi yli pari ylipitkää neodyymiä, joilla sain induktion testattua. Kuparia (0.50mm) on tässä yhteensä hieman reilut 600g ja rahana suunnilleen 25e. Pienemmät neodyymit maksavat isommassa voluumissa 1.87e/kpl ja niitä on roottorissa 28kpl:
Screenshot 2022-09-04 22.45.18.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Magneetit on liimattu paikoilleen ja aloin kytkemään johtimia. Kova homma, jossa kuluu aikaa tuntitolkulla. Kuvassa on 2/6 vaihetta valmiina ja testattuna. Mitään oikosulkuja tai vääriä kontakteja vaiheiden välillä ei saa tulla. Siksi suojaan kelat ja liitoskohdat teippaamalla. Yksittäisen vaiheen resistanssi on vain 5ohm. Yhteen vaiheeseen saa käsin pyöräyttämällä suunnilleen 10Vac piikkijännitteen ja se riittää mainiosti. Nikkeliliuskoista tehdyt kelaytimet auttavat huomattavasti. Kun saan johdotukset valmiiksi niin laitan kelojen päälle peitelevyn, joka helpottaa vesieristystä. Teen tälle vielä toisenkin potkurin pienemmällä nousulla ts. kovemmalla vauhdilla. Vaihto on helppo kun potkuri ei ole mitenkään erityisesti kiinnitetty. Se pysyy paikoillaan magneettien ansiosta.

IMG_20220909_010720546_HDR~2.jpg
 
Viimeksi muokattu:

maanma

energiaonnellinen
Minulle tuli vastaan arkkimedeksen ruuvi versio vesi-sähkögeneraattorista. Siitä saisi varmaan enemmän tehoa, mutta lienee riippuvaisempi tasaisesta virtausnopeudesta, mikä ei liene lähes tasamaalla ongelma.
 

vesioinas

Active member
Jos olisi pudotuskorkeutta niin laittaisin pelton-tyyppisen voimalan. Patoa ei voi rakentaa, koska vesi nousee pellolle yläjuoksulla.

Puroon voisi ehkä tehdä vähän kapeamman kanavan, jossa veden saa virtaamaan nopeammin. Tämä ei kuitenkaan onnistu enää tänä vuonna.
 

vesioinas

Active member
Eikös siihen saisi kaksi sanlaista perätysten ja ne sarjaan? Toinen voisi pyöriä eri suuntaan.
Toki. Tässä sama waterlilyllä toteutettuna:

Suunnittelin tuota kavennusta vielä ja sen voisi toteuttaa kohtuuhelposti kanaverkolla ja purosta löytyvillä kivillä ilman mitään pysyvämpää maanmuokkausta. Vesimäärän vaihtelu on suurin haaste. Kuukausi tästä eteenpäin niin vedenpinta on noussut puoli metriä ja virtausmäärä kasvaa vastaavasti. Kelluva systeemi on siinä mielessä parempi kuin mitkään kiinteät rakennelmat. Uutta ideaakin on mielessä, mutta jätän mietintämyssyyn vielä.
***
4/6 kytkennöistä valmiina. Ulkokuoreen pitänee tehdä jonkinlainen puskuri kiveniskujen varalle - seinä on ainoastaan 1.2mm paksu.:
Screenshot 2022-09-10 09.51.22.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Ensimmäinen versio oli yön purossa. Roskasihti piti jättää pois kun se keräsi kaikki mahdolliset lehdet itseensä ja tukki lopulta vedenkulun. Virtaus on vielä heikko, eikä tehoa ollut juurikaan, mutta turbiini kuitenkin pyöri koko yön - kuormana oli 12V lyhty, jota tarkkailin ikkunasta. Jumituksia ei ollut, mutta yläjuoksulle voisi virittää jonkinlaisen verkon isompia roskia blokkaamaan.
Screenshot 2022-09-11 17.33.44.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tämä toinenkin viritelty versio alkaa valmistua. Muutokset edelliseen verrattuna:
- 3D tulostukseen optimoitu rakenne - vain 5 tulostettavaa (ABS) osaa,
- pienempi ilmarako magneettien ja kelojen välissä,
- virtaviivaisempi muotoilu jättöpuolella,
- edullisemmat ja kelan mittoihin paremmin sopivat magneetit (30x10x5mm N42),
- nikkeliliuskoista tehdyt kelaytimet,
- 0.50mm kupari (edellisessä oli 0.40mm),
- pienempi potkurin nousu,
- 2x608 rst laakerointi,
- parempi kelojen vesieristys peitelevyn avulla.

Kelojen peitelevy on liimattu staattoriin asetonilla ja sen päälle tulee vielä kerros epoksia kun ulkokuoren läpiviennit ovat valmiina. Staattorissa on kaksi galvaanisesti erotettua kolmevaihelähtöä tähtikytkennässä. Käsin kelattua kuparia on yhteensä 4000 kierrosta ja 600g. Kokonaispaino on 1.5kg. Turbiinin vauhdista ja tarvittavasta jännitteestä riippuen lähdöt voi kytkeä joko sarjaan, rinnan tai kahteen täysin erilliseen kuormaan. Tasasuuntaajat tulevat pieneen virtaviivaiseen koteloon staattorin ulkokehälle. Valan kotelon umpeen kuumaliimalla kun kaikki kytkennät ovat valmiina ja testattuna. Viime viikonlopun testailun perusteella kellukkeet eivät ole tarpeen, kunhan veden virtausnopeus on riittävä. Kuormatehoa pitäisi olla ainakin 30W.
Screenshot 2022-09-12 21.04.53.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Staattorin vesieristys (ts. epoksi) ja vaihejohtimien läpiviennit valmiina. Kelat näkyvät hyvin läpivalaisemalla - staattori on pääasiassa ilmataskuja vaan ja ulkokuori on 1.2mm paksu.
Screenshot 2022-09-14 09.47.09.png
Screenshot 2022-09-14 09.48.33.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tasasuuntaajat valmiina - schottkydiodit ovat SB560 ja molempien lähtöjen perässä on 100uF elko. Käsin pyöräyttämällä lähtöjännite on molemmissa helposti 15Vdc. Valan kotelon kuumaliimalla umpeen kunhan saan kaapelin kytkettyä ja jonkinlaisen vedonpoiston asennettua. Kaapelina on ainakin ensimmäiset metrit 4x0.75mm² peräkärrykaapeli. Jos kytken lähdöt sarjaan niin väliulosotosta saa sopivan herätesignaalin lataussäätimelle.
Screenshot 2022-09-15 20.18.00.png
 

vesioinas

Active member
Uusin turbiini toimii jo purossa. Vauhtia on sen verran, että kuormittamaton jännite nousee 20Vdc tuntumaan, mutta teho on vielä turhan matala. Vedenpinta nousee kuitenkin vielä reilusti kunhan yläjuoksun turvesuo alkaa saturoitua sadevedestä. Se nostaa virtausnopeutta ja toivottavasti myös tehoa. Koivunlehtiä jms. menee jatkuvasti turbiinin läpi, mutta ainakaan toistaiseksi mikään roska ei ole pysäyttänyt potkuria. Tässä kohdassa on vanhan sillan perustukset ja siksi on myös paljon kiviä

Screenshot 2022-09-17 15.59.50.png
 

vesioinas

Active member
Puroturbiinin kolmas siipi valmistui juuri 16h tulostuksen jälkeen. Staattorista on myös vähän paranneltu versio, mutta en tee uutta valmiiksi ennen kunnon testausta. Parannukset liittyvät tulostusprosessiin ja helpompaan kelojen kytkentään, eivätkä niinkään turbiinin varsinaiseen toimintaan. Nyt valmistuneen siiven nousu on pienin kaikista kolmesta ja sen ansiosta vauhtiakin pitäisi olla enemmän. Puron virtaus on kasvanut muutaman päivän sateiden jälkeen niin, että teho noussee jo kymmenen watin paremmalle puolelle. Lopullinen tavoite on suunnilleen 30W (2..3A @12V).
 
Viimeksi muokattu:
Ylös