8 kW tuulivoimala projekti

PoLe

New member
Tarkoituksena oli tehdä noin tuulivoimala joka tuottaa noin 12 m/s tuulilla sen 8 kW.

Projektin suunnitelmat vaihtuivat projektin edetessä... enkä vielä tiedä että onko tämä lopullinen versiokaan vaikka mylly on jo pystytystä vailla valmis.

Projekti alkoi siipien muottien tekemisellä. Muotti oli reilu 3m pitkä, kuusivanerista tehty.

Täytyy sanoa että muottien tekeminen näin päin kovertamalla oli todellakin hankalaa vaikka paikalla oli ammattimiehiä.
Vanerin uurteita oli tosi hankala saada suoraksi.. koko ura aaltoili ja pinta olisi tullut huonoksi..

Päätettiin sitten ostaa kiinasta, koska huomattiin että hinta oli kolmelle siivelle vain 980 euroa, ja tarvikkeet (lasikuitu, liimat..yms olisi maksanut vähintäänkin saman verran).
Kiinasta ostetut siivet oli pituudeltaan 3,15 metriä, hyötysuhde 42% ja TSR 7,7.
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Seuraavaksi alkoi aksiaalivuogeneraattorin tekeminen.

Eikun vain ferroplanille cadi kuvat ja supermagnetille kestomagneettitilaus (96kpl).
Tarkotuksena olisi ollut tilata kahta eri kokoa. Sisemmällä kehällä pienemmät ja ulkokehällä suuremmat, mutta näitä suuria ei ollut saatavilla lähimaillakaan joten piti tyytyä pienempiin.

Generaattorin roottorin halkaisija on 550mm ja staattorin tuki yli 700mm.
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Ferroplan teki yllättävän nopeasti työstöt ja virheetöntä :)
Oltiin aikataulussa ihan mukavasti edellä.
Samanailtana kestomagneetit oli !jysäytetty! kiinni itse roottorikiekkoihin liiman kera. :)

Napa-akselina toimii traktorin peräkärryn napa.. kestävyys noin 3000kg.
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Ja seuraavaksi oli se HANKALIN työvaihe. Ratas-staattorin tekeminen käytttämällä apuna suurta kelauskieppiä...
Suureen kieppiin piti merkkailla jako KEVI-teipillä jotta itse vääntely ratasmuotoon onnistuisi tasaisin välein.

Tein aluksi 80 kierrosta, joka olisi riittänyt meidän tavoitteisiin, MUTTA oli semmoista jöötiä väännellä että kelasin muutaman kiekan takaisin.
Lopulliseen tuli siis 50 kiekkaa 1,5mm^2 kuparilankaa kolmessa vaiheessa.
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Generaattorin kasaus ja testaukset.

60RPM tuottaa noin 60 volttia RMS (pääjännite). Ilmaväli oli tällöin noin 20mm.
Myöhemmissä testeissä sain ilmavälin 17mm, ja jännitettä tuli vaiheet sarjassa lähes 100 volttia kun staattori pyöri yhden kiekan sekunnissa.. (varsin lupaavaa, vaikka niin pienet magneetit).
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Siipien kiinnitys napaan oli seuraava projekti.
Päätin että teen omalaatuisen systeemin.

Siipien kulma säätyy keskipakoisvoiman avulla miinus kulmaan päin ja näin ollen saadaan melko vakaa myrskysuojauskin aikaiseksi.
Keskipakoisvoiman säätöpunnuksina toimii itse siivet.
1mm siirros siipisylinterissä saa aikaa noin 1 asteen muutoksen.

Päätin että on hyvä aloittaa hieman suuremmalla kulmalla, jolloin sisämaan pikku puuskista saa enemmän irti koska mylly on tosi herkkä käynnistymään.
Säätöalue tällä hetkellä +4 - -15 astetta.

Kuvassa ei ole lopullinen versio systeemistä...

Tuuliturbiinin halkaisijaksi tuli siis 7,15 metriä.
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Keskipakoisvoima systeemin testaus tehtiin pyörittämällä generaattoria taajuusmuuttajalla ja jousen kireydellä voidaan säätää haluttu myrskysuojaus tuulennopeus.
Siipien punnuksina toimi isot metallilätkät.

Nissan micran jouset olivat aivan liian heppoiset joten lopputesteihin laitettiin ihan pakun jouset :)

Testien jälkeen koko siipinapa vahvistettiin ja stefat kiinnitettiin siipisylinterien päihin kiinni, jotta vaseliini ei roiskuisi poies.

Lopuksi tehtiin koppa lasikuidusta.

 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Perustuksen tekeminen.

Kuoppa kaivettiin (ei käsin :) ja dimensiot olivat 1,2m x 4m x 4m, joten betonia meni noin 16 kuutiota.

Perustuksen laippakin on sen verran järeä (0,8m) että on tässä suunnitteilla suurempikin mylly joskus myöhemmin.

Mastolla korkeutta reilu 18 metriä. Yläpäästä masto on halkaisijaltaan 27,5cm 7mm seinämällä.

Masto pystytetään hydraulikalla, joka näkyy myös kuvassa.

Lämminvesivaraaja on noin 50m päässä, joten päätettiin laittaa ihan järeää liittymiskaapelia myllyltä varaajalle (4x50mm^2 Al).
 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Jytky sanoi:
eli lapakulma muuttuu kun roottorin halkaisija suurenee 5-10 cm ?
1mm per siipisylinteri -> noin 1 asteen muutos.

Eli miinus 5 astetta on jo niin paljon miinukselle ettei kyllä mylly enää tahdo pyöriä (varaa on siis -15 asteeseen saakka varmuen vuoksi).
Joten halkaisija kasvaa 18mm (+4 asteesta noin -5 asteeseen).

Pinta-ala kasvaa näin ollen minimaalisen vähän.... äkkiäkös tuon laskisi...
40,15m^2 <-> 40,35m^2

Paljon lie vaikuttaa RPM:iin? ei ainakaan silmällä havaitse :)
 

PoLe

New member
niin tosiaan itseänikin kiinnostaa että missä miinus kulmassa tulee se "jarru" vastaan..

kaksi siipisessä versiossa minkä tein viimevuonna niin mylly käyttäyty tosi levollisesti pyörien samaa RPM:ää vaikka tuulen nopeus vaihteli.

Kulmaa oli hankala katsoa silmämääräisesti mutta veikkaisin että keskikohta siivestä oli aikalailla nolla astetta.

Riippuu niin siipiprofiilista että millä attack anglella siipi vielä saa nostetta eikä sakkaa kauttaaltaan.
 

Jytky

New member
hieno idea ja yhdysnivel sitoo lavat yhteen napakeskiössä ? kun ei mitään ulkopuolella näkyviä punnuksia lavoilla niin toimiessaan tuollaiselle toteutukselle saattaa  kaupallistakin näkymää..
 

PoLe

New member
Jytky sanoi:
hieno idea ja yhdysnivel sitoo lavat yhteen napakeskiössä ? kun ei mitään ulkopuolella näkyviä punnuksia lavoilla niin toimiessaan tuollaiselle toteutukselle saattaa  kaupallistakin näkymää..
Joo pallonivelet pyörivät samalla kehällä, joten siipikulma on varmasti sama kaikilla.
Galibroin siivet iPhonella.. tarkka elektroninen vatupassi oli saatavilla tuolta iStoresta. :)

Ainut homma tässä on että keskipakoisvoiman aiheuttavan siiven massa kasvaa toiseen potenssiin RPM:ien noustessa.
60 RPM ei mitää liikettä sitten 140RPM niin kulma oli jo se -5 astetta (olikohan massa jo 300kg?), tosin jouset ei olleet vielä kovin kireällä...
sinne 160-180RPM pitäisi päästä.. katsotaan miten käy.
 

poikkis

New member
PoLe sanoi:
Perustuksen tekeminen.

Kuoppa kaivettiin (ei käsin :) ja dimensiot olivat 1,2m x 4m x 4m, joten betonia meni noin 16 kuutiota.

Perustuksen laippakin on sen verran järeä (0,8m) että on tässä suunnitteilla suurempikin mylly joskus myöhemmin.

Mastolla korkeutta reilu 18 metriä. Yläpäästä masto on halkaisijaltaan 27,5cm 7mm seinämällä.

Masto pystytetään hydraulikalla, joka näkyy myös kuvassa.

Lämminvesivaraaja on noin 50m päässä, joten päätettiin laittaa ihan järeää liittymiskaapelia myllyltä varaajalle (4x50mm^2 Al).
Wow  :eek: :eek: :eek:
Mahtava projekti.
Hatun noston paikka.

T.
Poikkis
 

PoLe

New member
Generaattorin hyötysuhde oli noin 85% kun sitä kuormitettiin 300W edestä 120RPM.
Tästä suurempaa kuormitusta ei pystytty tekemään kun loppu paukut kesken taajuusmuuttajasta.

Edellisiin testehin viitaten hyötysuhde paranee kun kierrosnopeutta lisätään joten veikkaisin että sopivalla RPM:llä olisi päästy lähelle 90% hyötysuhdetta.

Pystytys on ensi viikolla, joten jännitys tiivistyy miten käy :)
 

PoLe

New member
Kohta se olisi pystytys.. riippuu vielä säästä että kuinka pian.. sadetta luvassa aikalailla koko viikon.

Maston napa korkeudeksi tuli niinkin paljon kuin 21,2metriä ja siipi käy reilusti yli 24 metrissä :)

Luulis olevan jo jonkinlaisia tuuli tuommosilla korkeuksilla.


 

Liitetiedostot

PoLe

New member
Siivet valmiina kiinnitystä varten ja trukilla generaattori kiinni itse mastoon. Pelkkä genu koppineen painaa jo yli 200kg joten yläpäässä on yhteensä painoa noin 300kg.

Myös tuulimittaria säädettiin kohdalleen. Mittarissa on myös auringon säteilyn tehon mittain.

 

Liitetiedostot

Ylös