| elektrikar |
Kritéria a podmínky provozu VE
· Stálé větrné podmínky s dostatečně silným větrem.
· Neměnné počasí.
VE jsou konstruovány s různým počtem listů, zpravidla tří. Ovšem pro větší výkon jsou vhodné dvou nebo jedno listé, to závisí na rychlosti a síle větru v dané lokalitě.
Rotor je zvolen tří listý z kormidla vrtulníku MI 17. Tyto vrtule jsou konstruovány na velký kroutící moment a jsou stavěné na náhlé změny směru proudu vzduchu. To je pro větrnou elektrárnu dost podstatné plus. Při silném větru stačí, aby se vítr tzv. stočil a vrtule nápor větru nevydrží, ulomí se nebo rozlomí listy a ohrozí tak okolí. Vrtule je jako závit šroubu, který se zašroubovává do náporu větru.
Další podstatnou záležitostí jsou otáčky rotoru, při jakých bude pracovat. S tím souvisí jaký bude potřeba alternátor (dynamo) na výrobu elektřiny. Otáčky vrtule jsou dány náklonem lopatek, čím menší úhel, tím je potřeba na roztočení větší síla větru na rozběh na dosažení jmenovitých otáček. Naopak pokud je úhel větší, tak na roztočení je potřeba slabší vítr, ale lze odebírat určitý výkon při těchto otáčkách. Náklon se dá měnit zatím pouze za klidu, centrálním šroubem. Do budoucnosti se plánuje odstředivý regulátor náklonu.
Výška VE
Naše VE pracuje ve výšce cca 6m, ideální výška by byla kolem 10m. Do budoucnosti plánujeme prodloužit stávající sloup.
Rychlost větru je v různých výškách jiná, měří se v 10m nad zemí a je znázorněn v povětrnostní mapě CR , kterou vydává Český hydrometeorologický ústav, kde jsou znázorněny nejvhodnější lokality na výstavbu VE. Pokud potřebujeme zjistit rychlost větru v jiné výšce. Použijeme přepočtovou tabulku.
Síla větru
Před samou stavbou jsme prováděli měření. Postavili si anemometr. Jako měřící jednotu jsem použil tachometr z kola. Pro výpočet obvodu jsem uvažoval vzdálenost do středu lopatek. Na jeho ocejchování jsme si půjčily ze sportoviště profesionální anemometr a vyladil ten náš. Odchylka po celodenním měření byla asi 2% což je dostatečné. Průměrná naměřená rychlost byla 6-8 m/s. Pro plný výkon VE by bylo vhodné 10m/s. |
|
|
| elektrikar |
Stavba větrné elektrárny
Stavba pokračovala v rámci možností. Nejdříve bylo nutno postavit základnu, na které bude rotor, domeček (slouží k uložení hřídele v kuličkových ložiskách) a kormidlo. Zespoda je přivařena roura o menším průměru než bude stožárová truba. Hřídel vrtule je použit ze zemědělského stroje. Na obou stranách je ukončena tzv. vícehranem. Příruba je zajištěna pojistným kroužkem proti vytažení z vícehranu. Na ní je přidělán rotor, jež má uvnitř šroub na centrální natáčení lopatek a je zajištěn matkou.
Kormidlo je z hliníkového plechu o velikosti 80x100cm. Praxe ukázala, že je moc velké a tak jsme ho zmenšili na rozměr 60x80. Je upevněno na otočném závěsu, který bude sloužit ke sklopení kormidla a tím odstaveni celé VE. Tento závěs je přišroubován k ocelové desce a domečku.
Na ocelové desce je zespoda přivařen kus kruhu z ocelové truby, který slouží pro vymezeni vůle mezi přírubou na stožáru a VE. Mezi nimi je axiální ložisko. Celé to je jištěno proti vytažení 4mi ocelovými šrouby zašroubovanými z boku do ocelového kruhu .
Alternátor pro výrobu elektrické energie je použit z autobusu, který byl převinut na 3x 220V při 1500 ot (na nižší otáčky nelze, obsahuje málo drážek pro vynutí). Na hřídeli alternátoru je v součinnosti dynamo, které budí alternátor. Převod mezi rotorem a alternátorem je 1:5. Lepší řešení je umístit alternátor na stejnou hřídel co je umístěn rotor => potřebovali bychom buď vysoké otáčky nebo nízkootáčkový alternátor (jeho velikost by byla mnohem větší než stávajícího, je to způsobeno počtem pólových dvojic). Tato řešení nejsou neproveditelná, ale v mých podmínkách neuskutečnitelná. Proto byl zvolen tento poměr ze zkušeností, které budou popsány dále.
Nejdříve je přišroubován domeček a sestavena příruba s rotorem (bez lopatek), potom to celé je nasunuto na zkušební rouru a nakonec sestaveny další části. Truba, na které to poběží pár týdnů, je přivařena na železný válec. |
|
|
| elektrikar |
Stavba větrné elektrárny
Stavba pokračovala v rámci možností. Nejdříve bylo nutno postavit základnu, na které bude rotor, domeček (slouží k uložení hřídele v kuličkových ložiskách) a kormidlo. Zespoda je přivařena roura o menším průměru než bude stožárová truba. Hřídel vrtule je použit ze zemědělského stroje. Na obou stranách je ukončena tzv. vícehranem. Příruba je zajištěna pojistným kroužkem proti vytažení z vícehranu. Na ní je přidělán rotor, jež má uvnitř šroub na centrální natáčení lopatek a je zajištěn matkou.
Kormidlo je z hliníkového plechu o velikosti 80x100cm. Praxe ukázala, že je moc velké a tak jsme ho zmenšili na rozměr 60x80. Je upevněno na otočném závěsu, který bude sloužit ke sklopení kormidla a tím odstaveni celé VE. Tento závěs je přišroubován k ocelové desce a domečku.
Na ocelové desce je zespoda přivařen kus kruhu z ocelové truby, který slouží pro vymezeni vůle mezi přírubou na stožáru a VE. Mezi nimi je axiální ložisko. Celé to je jištěno proti vytažení 4mi ocelovými šrouby zašroubovanými z boku do ocelového kruhu
Alternátor pro výrobu elektrické energie je použit z autobusu, který byl převinut na 3x 220V při 1500 ot (na nižší otáčky nelze, obsahuje málo drážek pro vynutí). Na hřídeli alternátoru je v součinnosti dynamo, které budí alternátor. Převod mezi rotorem a alternátorem je 1:5. Lepší řešení je umístit alternátor na stejnou hřídel co je umístěn rotor => potřebovali bychom buď vysoké otáčky nebo nízkootáčkový alternátor (jeho velikost by byla mnohem větší než stávajícího, je to způsobeno počtem pólových dvojic). Tato řešení nejsou neproveditelná, ale v mých podmínkách neuskutečnitelná. Proto byl zvolen tento poměr ze zkušeností, které budou popsány dále.
Nejdříve je přišroubován domeček a sestavena příruba s rotorem (bez lopatek), potom to celé je nasunuto na zkušební rouru a nakonec sestaveny další části. Truba, na které to poběží pár týdnů, je přivařena na železný válec. |
|
|
| elektrikar |
Stavba větrné elektrárny
Stavba pokračovala v rámci možností. Nejdříve bylo nutno postavit základnu, na které bude rotor, domeček (slouží k uložení hřídele v kuličkových ložiskách) a kormidlo. Zespoda je přivařena roura o menším průměru než bude stožárová truba. Hřídel vrtule je použit ze zemědělského stroje. Na obou stranách je ukončena tzv. vícehranem. Příruba je zajištěna pojistným kroužkem proti vytažení z vícehranu. Na ní je přidělán rotor, jež má uvnitř šroub na centrální natáčení lopatek a je zajištěn matkou.
Kormidlo je z hliníkového plechu o velikosti 80x100cm. Praxe ukázala, že je moc velké a tak jsme ho zmenšili na rozměr 60x80. Je upevněno na otočném závěsu, který bude sloužit ke sklopení kormidla a tím odstaveni celé VE. Tento závěs je přišroubován k ocelové desce a domečku.
Na ocelové desce je zespoda přivařen kus kruhu z ocelové truby, který slouží pro vymezeni vůle mezi přírubou na stožáru a VE. Mezi nimi je axiální ložisko. Celé to je jištěno proti vytažení 4mi ocelovými šrouby zašroubovanými z boku do ocelového kruhu
Alternátor pro výrobu elektrické energie je použit z autobusu, který byl převinut na 3x 220V při 1500 ot (na nižší otáčky nelze, obsahuje málo drážek pro vynutí). Na hřídeli alternátoru je v součinnosti dynamo, které budí alternátor. Převod mezi rotorem a alternátorem je 1:5. Lepší řešení je umístit alternátor na stejnou hřídel co je umístěn rotor => potřebovali bychom buď vysoké otáčky nebo nízkootáčkový alternátor (jeho velikost by byla mnohem větší než stávajícího, je to způsobeno počtem pólových dvojic). Tato řešení nejsou neproveditelná, ale v mých podmínkách neuskutečnitelná. Proto byl zvolen tento poměr ze zkušeností, které budou popsány dále.
Nejdříve je přišroubován domeček a sestavena příruba s rotorem (bez lopatek), potom to celé je nasunuto na zkušební rouru a nakonec sestaveny další části. Truba, na které to poběží pár týdnů, je přivařena na železný válec. |
|
|
| elektrikar |
Problémy a jejich řešení, výsledky zkušebního provozu
Špatné vyvážení kormidla vůči rotoru.
Velká plocha kormidla a moc vzdálené od osy otáčení VE.
Rezonance kormidla.
Malá plocha lopatek
Řešení problémů:
Lopatky původního rotoru mají malou plochu. Jejich plochu jsme zvětšili připevněním hliníkového plechu. Ten je přišroubován šroubky, které jsou protaženy skrz lopatky. Počet je všude stejný. Ovšem nastal problém. Lopatky byly sice vyváženy staticky ovšem dynamicky ne. Tento problém jsme vyřešili různými statickými měřeními hmotnosti v určitých bodech lopatek. Náběžná hrana plechu se zalepila transparentním silikonem.
Vyvážení kormidla vůči rotoru jsme provedli tak, že jsme plochu kormidla zmenšili na rozměr 60x80cm a vzdálenost od osy otáčeni byla také zkrácena a kormidlo umístěno na výšku.
Do kormidla se přenáší zvuky - převážně tření. Aby kormidlo nerezonovalo, plynem jsme přilepili pásky „ipy“ z obou stran, ta pohlcuje vibrace kormidla a ty se nepřenáší do okolního vzduchu.
Problémy byly odstraněny a elektrárna opět jede ve zkušebním provozu. Elektrárnou zatím napájíme 3 x 150W žárovky. To abychom zjistili, jestli funguje, jak jsme si představovali.
Pokračující práce na VE
Stožár je vysoký cca 6m, je použita silnostěnná truba o průměru 140mm a síle stěny 7mm. Na trubě jsou přivařeny stupačky se vzájemným posunutím, vyvedená díra pro ocelové lano, výztuhy na připevnění k základní desce. Na druhém konci truby je přivařená příruba a od ní ve vzdálenosti 150cm jsou úchyty na lana (aby nevadila lopatkám rotoru).
Základní deska má sílu 15mm, v ní jsou vyvrtány otvory a následně vyřezány závity pro šrouby a přivařeny plechy pro sklápění sloupu. Z druhé strany jsou přivařeny výztuhy do betonu. Celá tato konstrukce je vysoká asi 1m.
Když byly tato práce připraveny, bylo nutné vyzkoušet nanečisto sklápěcí mechanismus.
Poté bylo potřeba vykopat díru pro základ. Byla vykopána hlubší (lepší než malá).
Sloup se přišrouboval k základní desce. Pomocí lan jsme sloup zvedli a ukotvili ocelovými lany. Zvedalo nás asi 6 lidí. Sloup se vyrovnal do svislé polohy. Takto vyrovnaný a zafixovaný lany se zabetonoval. Spotřebovali jsme asi 5 koleček betonu. Ten se nechal tvrdnout asi 8 týdnů.
Poté co, beton dostatečně vytvrdil, se sloup sklopil lany přes pant, který byl pro tento účel připraven. Nasadila se deska s domečkem a zajistila se 4mi šrouby proti vytažení. Zároveň se prostrčil kabel a ocelové lano na odstavení VE. Namontoval a zapojil se alternátor, kormidlo a lopatky. Úhel lopatek se nastavil podle rysek. Na zvednutí celé ustrojené VE se pozvali známí, jelikož jeřáb sem není jak dostat. Stavělo asi 12 lidí. Elektrárna váží i s konstrukcí sloupu cca 200kg, tak zvedaní nebylo žádná hračka. Po větší námaze se nám podařilo toto zařízení zvednout.
Pro odstavení VE je zkonstruován mechanismus tzv. „zlomení elektrárny“, přičemž dojde k vychýlení kormidla o 90°, kde je použito ocelové lanko, které je uchyceno u kormidla přes kladku, svedeno do středu sloupu a staženo asi metr nad zem. Zde je páka, která při běhu elektrárny je postavena do svislé polohy a při odstavení se sklopí dolů a zajistí proti tahu tří pružin uchycených na kormidle. Aby se lanko neprodřelo, je nahoře i dole přes hranu sloupu vedeno v trubce a řádně namazáno.
V poloze odstavení VE je vrtule a kormidlo v rovnoběžné ose. V praxi to znamená , že osa rotoru je kolmo k větru.
Elektrárna je natřena „vagónovou zelenou“ už jen z důvodu, aby splynula s krajinou a nehyzdila ji. |
|
|
| elektrikar |
Elektrárna v provozu
Po roce provozu se musí udělat určité úpravy VE, jedná se o:
Úpravu generátoru.
Znamená to vyměnit stávající alternátor s externím buzením za alternátor s permanentními magnety či za dynamo. Alternátor je buzen dynamem v součinnosti a tím není buzen stejnoměrně i když dynamo dává napětí již při malých otáčkách tak alternátoru to nestačí a potřebuje vyšší napětí. Pakliže by byl alternátor buzen externím zdrojem (baterií, ze sítě), dával by výstupní napětí již při malých otáčkách. Ale to by bylo nošení dříví do lesa.
Vyrobení spotřebičů, které budou odpovídat parametrům VE.
Záměr je vyrobenou elektrickou energii napájet elektrická tělesa v bojleru. Aby byla účinnost VE co nejvyšší, je zapotřebí postavit regulaci, která bude postupně připojovat / odpojovat tyto topné spirály v závislosti na aktuálním výkonu VE.
Dořešení centrálního náklonu lopatek.
Tím by se reguloval výkon rovnoměrně na aktuálních otáčkách a síle větru. Nejlepší řešení je, vyrobit centrální regulaci.
Zvýšení výšky VE.
Toto povede k přínosu z hlediska proudů vzduchu. Přeci jenom tato dosavadní výška není ideální. Vzduch musí překonávat překážky ať se jedná o stromy, domy či jiné překážky, proud vzduchu se za nimi točí a vytváří víry, které snižují sílu větru a tím využitelnost větru, ale i ohrožují samotnou VE. Hlavně rotor.
Dynamické vyvážení rotoru.
Vibrace, které způsobuje, nemusí být tím, že nejsou lopatky dynamicky vyváženy, ale tím, že jedna z lopatek je natočena na jiný úhel něž ostatní dvě. V praxi to znamená, že se o ni tře vítr, který by měl být dávno za lopatkou. Vezmeme-li stěnu vzduchu silnou na jedno otočení rotoru. V ideálním natočení lopatek bude rozdělena na 3 stejné „výseče“ ovšem v našem případě nebude. A tím, že obsahy výsečí nebudou stejné, tak i namáhání lopatek nebude stejné a ostatní dvě budou dorovnávat rozdíl obsahů výsečí => brzdění elektrárny.
Tato elektrárna slouží k vyzkoušení teoretických znalostí v praxi. K jejímu úplnému dokončení a najetí do podmínek, které chceme, je ještě daleko. V tomto roce chceme vylepšit elektrárnu. Také jsme chtěli dokázat, že větrná elektrárna jde postavit i v domácích podmínkách.
Předpokládaný výkon, který bychom chtěli využívat, je 1kW. Až se dosáhne tohoto výkonu, budeme realizovat další zvýšení výkonu VE..
Technické údaje:
Výška cca 6 m
Průměr rotoru 3m
Celková hmotnost cca 200 kg
Vzdálenost od kormidla k rotoru cca 1.5 m
1.Ananometr
2.Sklapeci mechanimus
3.Upevnění |
|
|
| elektrikar |
Pár foteček:
1.Ananometr
2.Sklápěcí mechanizmus
3.upevnění |
|
|
| Hanizek |
Chtěl jsem se zeptat - nemusíš na to mít nějáké zvláštní povolení?
Jinak je to opravdu perfektní práce! |
|
|
| chOdec |
| elektrikar: Můžu vědět, jaké máš vzdělání..? Maximum respekt! :) |
|
|
| elektrikar |
| Jsem rad ze vas to zajima.Vzdelani nemam jeste ani Stredoskolske,Kdyby se do toho nekdo chtel taky pustit, rad poskytnu informace a zkusenosti:) jinak cela zalezitost nestala ani 3000Kc:) ale spoustu casu |
|
|
| elektrikar |
| Jinak povoleni by na to asi byt melo,ale jen aby to nehyzdilo okoli a nerusilo sousedy:) |
|
|
| LIX |
| elektrikar) No pekne si to tu urobil všetko K+, ja rozmýšlam tiež nad tou VE, ale musím si zistiť ako tu vlastne fúka vietor, či sa to oplatí a ak by sa to olatilo, začnem z niečim menším :D |
|
|
| Hanizek |
| citace: |
Původní příspěvek od elektrikar
Jsem rad ze vas to zajima.Vzdelani nemam jeste ani Stredoskolske,Kdyby se do toho nekdo chtel taky pustit, rad poskytnu informace a zkusenosti:) jinak cela zalezitost nestala ani 3000Kc:) ale spoustu casu |
Tři tisíce?!? To jako fakt?
A jaký by jsi doporučoval úhel těch lopatek? Určitě záleží na síle větru - nemohl by jsi udělat nějákou tabulku. Ono totiž ne každý z nás má doma zbytečně se válející helikoptéru, a v případě konstrukce vlastního rotoru by to dost pomohlo... |
|
|
| LIX |
| Ako som už spomínal, začnem z niečim menším, už som začal, vbehol som do môjho bordelu, vyhrabal som umelohmotnú vrtulku s priemerom asi 10cm, a ešte som našiel neaký starý elektromotorček z magnetofónu, tak som sa s tím trochu pohral, upravil som vrtulku, na obrázku, dal som od zadu drôty aby sa neohýbala, bola príliš tenká. Motorček som si dal do takej škatulky od žuvačiek, toho fotku zatial nemám, niečo som tam lepil tak sa to suší, fotku dodám ešte dnes, ale až ked sa vyspím :D tak idem spať, o produkte by LIX on the shit až za pár hodín |
|
|
| shaman1* |
Mám taky dotaz
Jak máš vyřešenu brzdu protože alternátor musí mít konstantní otáčky a jiná síla větru jiné otáčky ,alspoň myslím. |
|
|
| elektrikar |
| Proc myslis ze alternátor ma stale otacky,je z autobusu,motor se taky toci vzdy jinac,proc myslis ze kdyz mas slabou baterku a pridas plyn, tak se ti o to vic rozsviti svetla.Neresil jsem to |
|
|
| WhiTe |
| citace: |
Původní příspěvek od shaman1*
Mám taky dotaz
Jak máš vyřešenu brzdu protože alternátor musí mít konstantní otáčky a jiná síla větru jiné otáčky ,alspoň myslím. |
V těhlech potvorách bejva dynamo, takže z toho leze ss proud. Na konec se pak dává invertor (DC/AC měnič). |
|
|
| elektrikar |
| Ja jsem ten naklon testoval,kdyz foukalo tak jsem ho nastavoval a pri nejvetsi ucinnosti jsem ho tak nechal.Jinak hodne zalezi na sile vetru. |
|
|
| elektrikar |
| Ja jsem ten alternator previnul na 3x220.Zhruba na 1500 ot, takze jsem pouzl prevodovku |
|
|
| LIX |
| Tak ako som slúbil dávam sem fotky, nieje to ešte dokončené ako som plánoval, ochorel som, takže ked vyzdraviem dokončím to a dám sem foto :D |
|
|
| shaman1* |
Ty konstantní otáčky kvůli frekvenci a pokud není konstantní frekvence není možné zajistit chod výbojek a osvětlení.
Myslím že toto forum je o pěstování konopí a ne o stavění větných elektráren je to sice zajimavé téma ale pro vypěstění konopí neučelné .
I pokud by bylo použito dynama a DC/AC měniče kdo z vás by chtěl aby mu výbojka blikala vlivem nestabylity napětí. Ale i přes to K+ |
|
|
| elektrikar |
Vypada to zajimave,ucinost bude nulova ale pro predstavu je to ok.Taky jako malej jsem takhle zacinal,vychytas si malou a pak vis jak na velkou,akorad ze ta velka ma uplne jine problemy:)
Preji hodne zdaru |
|
|
| elektrikar |
| for shaman1- ale to muzes vyresit nabyjenim baterie a z ni brat proud pres menic:).Ale da se tim usetrit kupa el. energie |
|
|
| LIX |
| elektrikar) no chcem zistiť či tu bude aj dostatok vetru na tú VE :) |
|
|
| elektrikar |
| Ja jsem to meril tim ananometrem ktery jsem si udelal.Pouzil jsem ten pristroj jak meri rychlost u kola:)ale srovnal jsem ho s profesionalnim na sportaku.Mam to popsany na zacatku |
|
|
| Hanizek |
| elektrikar: Takže jsi použil dynamo, nebo synchronní alternátor? Shaman má totiž pravdu - čím rychleji se točí, tím je vyšší frekvence. Vzorec je tuším n=60*(f/p). |
|
|
| elektrikar |
| pouzil jsem alternator z autobusu,frekvence je mi ukradena, ja ji do site nedodavam:) |
|
|
| elektrikar |
| Jedna fotka tam je,kdyz je sklopeny kormidlo,to je kdyz fouka velkej vitr |
|
|
| The Farm |
| A CO že je otočne ?ale myslium jako cely ten vrch ? |
|
|
| The Farm |
| a ta mala červená na fotce uděla kolik watu???:bandit: :bandit: :bandit: |
|
|
| elektrikar |
No,celej ten vrch je otocnej,jinak by to bylo na prd,a to kormidlo by taky nemelo vyznam.
Ta mala je jen tak,zatim neni v provozu. |
|
|
| Fanek107 |
| Něco podobného má kolega na zahradě. Alternátor a 8 baterií ze Sergeja. Bývalý strojvedoucí. No a pak tam má měnič na 220. K tomu žádné povolení není třeba. Má to taky na 6m sloupu a stačí. Je to v zahrádkářské kolonii kde elektrika zavedená naní. Tak si to vyřešil tímto způsobem. Taky měl ze začátku problémy s ložisky, protože neměl dobře vyváženou vrtulu. Dnes mu to slouží ke spokojenosti už 25 let. Elektrikář jak to zprovozníš, velká gratulka. |
|
|
|
