Tuabin gió Lenz2: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Tài liệu hướng dẫn này sẽ chỉ cho bạn cách chế tạo một tuabin gió Lenz2 từ những vật liệu bạn có xung quanh nhà. Thiết kế được phát triển và thử nghiệm bởi Ed Lenz của Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm Lenz2 VAWT (Tua bin gió đứng Axix) cao 4 foot và đường kính 3 foot. Về cơ bản nó là một tuabin kiểu Savonius nhưng với sự cải tiến là ba cánh được tạo hình để cung cấp lực nâng cũng như cấu hình giọt nước của chúng. Trong liên kết trên, Lenz mô tả cách ông đặt một đồng hồ đo đồng hồ bên trong tuabin động lực và cho thấy tốc độ gió tăng lên khi lướt qua phần rắn của cánh. Tua bin này hiệu quả hơn một chiếc Savonius thuần túy ở chỗ nó cung cấp cả lực kéo và lực nâng. (Nhìn lại, lẽ ra tôi nên tăng chiều cao 18 inch để có nhiều trục tâm hơn ở cả hai đầu để linh hoạt trong việc lắp đặt.) Tôi đã có thể sử dụng các vật liệu tôi có trong tay để chế tạo tuabin. Khi tôi thử nghiệm nó trong điều kiện gió 15 dặm / giờ, nó hoạt động tốt đến mức tôi sợ phải dừng nó lại vì sợ bị thương. Nhược điểm duy nhất của những gì tôi sản xuất là nó dường như sản xuất rất ít điện. Điều này không phải do thiết kế của tuabin mà là do bản chất của động cơ DC mà tôi đã gắn nó vào. Điểm nhấn trong hướng dẫn này sẽ là cách tự cấu tạo tuabin. Toàn bộ tín dụng cho thiết kế và một số hướng dẫn được chuyển cho Ed Lenz. [Lưu ý: Vì tài liệu hướng dẫn này đã được xuất bản, tôi đã tìm hiểu thêm về cách hình dạng của đôi cánh. Các chi tiết cấu tạo cho lenz2 được cung cấp trong hướng dẫn này vẫn được giữ nguyên nhưng các kích thước của cánh trong Bước 2 sẽ được thay thế cho các kích thước đã cho trong Bước 3 mới được chèn]

Bước 1: Vật liệu cần thiết

Các tài liệu bạn sẽ cần được liệt kê dưới đây. Thay thế các lựa chọn thay thế một cách tự do nếu bạn nghĩ rằng chúng sẽ hoạt động. (khoảng 6 trong số đó) Mái nhà nhấp nháy, tấm kim loại mỏng, hoặc thậm chí một số loại nhựa dẻo snipsJigsawWrenches

Bước 2: Cắt các mảnh cuối cánh

[Lưu ý: Thiết kế cho cánh ở bước này sẽ không cho lực nâng tốt nhất. Vui lòng xem bước 3 để có thiết kế tốt hơn. Nó sẽ cho thấy rằng các mặt của cánh không đối xứng. Bước 3 cũng sẽ đưa ra quy trình định cỡ cánh dựa trên đường kính của lenz2. (thêm vào ngày 1 tháng 6 năm 2008). '' '] Các chi tiết hình giọt nước sẽ cung cấp hình dạng khí động học của cánh. Bạn sẽ xây dựng ba cánh, vì vậy bạn sẽ cần 6 mảnh cuối. Kích thước tôi đã sử dụng bằng một nửa kích thước của những mảnh cuối được Ed Lenz mô tả. Về cơ bản chúng trông giống như những chiếc kem ốc quế. Tôi khuyên bạn nên cắt một mẫu bìa cứng và sử dụng nó để vẽ sáu hình ảnh của nó trên ván ép nửa inch. Đây là cách vẽ nó: 1. Cắt một hình chữ nhật bằng bìa cứng 3,5 "x 7,5" 2. Vẽ một đường tâm dọc theo trục dài3. Đánh dấu trên đường thẳng này 1,75 "từ một trong các đầu (chúng ta hãy gọi nó là đầu cuối) 4. Vẽ một đường ngang qua dấu đó đến các cạnh bên sao cho nó giao với đường thẳng đứng ở góc 90 độ.5. Sử dụng compa, vẽ nửa hình tròn 1,75 "ở phía trên cùng của dấu đó. Nó sẽ giao nhau giữa hai cạnh bên và cạnh trên. Từ vị trí đường tâm giao với cạnh đáy, kẻ các đường thẳng đến các điểm mà nửa đường tròn giao với các cạnh bên. 7. Cắt mẫu ra. Sử dụng mẫu bìa cứng để vẽ sáu hình ảnh trên tấm ván ép nửa inch. Bạn có thể lồng chúng sao cho không lãng phí ván ép. Sử dụng ghép hình để cắt các phần cuối.

Bước 3: Sửa đổi: Thay đổi hình dạng bên trong của cánh

Hình dạng ban đầu của cánh được trình bày trong hướng dẫn này không hoàn toàn theo kế hoạch đã đăng cho Lenz2. Sau khi tham khảo ý kiến của Ed Lenz, tôi nhận ra sai lầm mà tôi đã mắc phải khi diễn giải các kế hoạch của anh ấy. Thiết kế mới được minh họa trong bước này. Chú ý rằng góc có nhãn "Góc A" là 90 độ. Mặt A vuông góc với đường kính của đầu tròn của cánh. Trong thiết kế ban đầu mà tôi đã trình bày trong hướng dẫn này, hai đường tạo thành đầu nhọn của chúng có độ dài bằng nhau và góc của chúng với đường kính là giống hệt nhau. Hình nón đó là đối xứng trong khi trong sự thay đổi được hiển thị ở đây, hình nón đó không đối xứng. Tôi đã thay đổi kích thước thiết kế để có thể điều khiển một máy phát điện mini đã được bán tại windstuffnow.com (nhưng không còn nữa). Các bước cơ bản để chế tạo lenz2 vẫn còn hiệu lực. Tính toán cơ bản: Bây giờ tôi đã hiểu rõ hơn về cách xác định kích thước và tỷ lệ của cánh. Đầu tiên bạn xác định đường kính của lenz2 sẽ là bao nhiêu. Cách dễ nhất để làm điều này là quyết định khoảng cách sẽ là bao nhiêu từ trục tâm của lenz2 đến mép ngoài của cánh. Đây sẽ là bán kính của lenz2. Bạn nhân đôi nó để có được đường kính. xác định đường kính của cánh, nhân đường kính của lenz2 lần.1875. Trong ví dụ của tôi, 16 inch *.1875 = 3.0 inch. Để xác định chiều dài của cánh, nhân đường kính của lenz2 lần.4. Trong trường hợp này, 16 inch *.4 = 6,4 inch. Chiều dài của Cạnh A là 6,4 trừ 1,5 hoặc 4,9 inch. Tôi sẽ tạo một hướng dẫn mới bao gồm thiết kế này trong lenz2 điều khiển máy phát điện minigen

Bước 4: Cắt bỏ xương sườn

Bạn sẽ cần phải có ba xương sườn để kết nối hai phần cuối của mỗi cánh. Chiều dài của những chiếc xương sườn này sẽ được xác định bởi chiều cao của đôi cánh mà bạn muốn. Tôi đã chọn 21 bởi vì đó là những gì tôi nghĩ rằng tôi có thể gắn trên thanh tất cả các trục thẳng đứng.

Các xương sườn phải có chiều sâu 0,5 "và rộng 1" và bất kỳ độ dài nào bạn chọn (21 "trong thiết kế của tôi). Bạn sẽ cắt bớt các khía.5" x 1 "ở các miếng cuối nơi bạn sẽ gắn xương sườn. Tôi đề nghị rằng bạn vạch phần cuối của phần cuối của một trong các đường gân trên một mảnh giấy thẻ mà bạn có thể sử dụng làm mẫu để vẽ trên các phần cuối. Bạn có thể đo hình chữ nhật nhưng bằng cách theo dõi nó, bạn có thể chắc chắn rằng các vết khía sẽ vừa đủ lớn.

Bước 5: Chuẩn bị các mảnh cuối

Sử dụng mẫu bìa cứng.5 "x 1" cho các khía cạnh sườn để vẽ ba khía trên mỗi mảnh cuối. Hai khía sẽ ở một bên và một ở bên kia.

Sẽ có một rãnh ở mỗi bên của mảnh cuối ở điểm rộng nhất của nó. Vì nó sẽ nằm trên một đường cong, hãy đảm bảo rằng độ sâu của mỗi cạnh của mẫu hoàn toàn phù hợp với phần cuối. Điều này sẽ đảm bảo rằng sườn sẽ bằng phẳng với mép ngoài của miếng cuối. Trên một mặt của mảnh cuối gần đầu nhọn, vẽ một mẫu cách điểm một inch. Hình chữ nhật sẽ song song với cạnh nghiêng. Mặt có hai khía sẽ là mặt sau của cánh (mặt đối diện với tâm của tuabin.) Cắt các khía bằng một hình ghép.

Bước 6: Lập kế hoạch cho góc cánh

Đầu nhọn của mỗi cánh sẽ quay ngược lại 9 độ về phía trung tâm của tuabin lệch 9 độ so với tâm của tuabin. Phép đo này được xác định theo kinh nghiệm bởi Ed Lenz. Tôi đã chọn góc đó và tuabin dường như hoạt động tốt. Bạn sẽ có khả năng điều chỉnh góc sau khi gắn cánh nếu bạn muốn chứng minh điều đó với chính mình.

Đầu tiên khoan một lỗ ở giữa phần hình nón của mảnh cuối. Đây sẽ là điểm mà các đường dọc và ngang gặp nhau. Kích thước của lỗ sẽ là đường kính của bu lông mà bạn sẽ sử dụng để gắn nó vào thanh chống dẫn từ trục tâm. Từ một nơi nào đó dọc theo phần chắc chắn của mép sau của mảnh cuối (mặt có hai rãnh gân), kẻ một đường ngang qua mảnh cuối vuông góc với mặt bên. Từ nơi đường thẳng đó giao với cạnh sau của mảnh cuối, vẽ một đường thẳng 9 độ ở bên phải của đường thẳng 90 độ đó (đường này sẽ ở phía gần lỗ hơn). Đường này sẽ là đường mà thanh nối cánh với trục tâm thẳng hàng với. Nếu bạn không có thước đo góc, hãy xem bước 8 để biết liên kết nơi bạn có thể tải xuống hình ảnh thước đo góc. Làm điều này với tất cả sáu phần cuối.

Bước 7: Lắp ráp khung cánh

Để lắp ráp mỗi cánh, bạn sẽ chèn một đường gân vào các khía tương ứng trên các miếng cuối trên và dưới. Đảm bảo rằng xương sườn không nhô ra ngoài các miếng đầu và thân thịt. Chúng nên được tuôn ra.

Với một chiếc sườn ở vị trí, hãy khoan trước một lỗ duy nhất qua khung và vào ván ép. Vặn sườn vào vị trí bằng vít gỗ 1 . Bạn có thể tùy ý dán các sườn này vào vị trí nhưng điều này không cần thiết trừ khi bạn đang chế tạo một tuabin mà bạn thực sự định sử dụng bên ngoài để sản xuất điện. Gắn hai sườn còn lại để tạo thành cái cánh.

Bước 8: Gắn da của đôi cánh

Phần tròn của cánh và mặt sau (mặt có hai xương sườn) được bao phủ bởi một số loại da. Tôi đã chọn sử dụng vật liệu nhấp nháy bằng nhôm mà tôi còn sót lại. Bạn có thể có một số loại vật liệu khác có thể hoạt động.

Cuộn flash của tôi rộng 6 inch. Tôi phát hiện ra rằng nếu tôi cắt hai miếng 6 "x 21", tôi có thể che được mép trước và mép sau của mỗi cánh. Tôi đã có thể gắn một mảnh nhấp nháy từ sườn này sang sườn kia xung quanh cạnh hàng đầu. Tôi neo mỗi mảnh bằng một vài vít kim loại. Một số trong số này đã đi vào xương sườn và những người khác vào mép của miếng ván ép cuối cùng. Sau đó, tôi gắn miếng nhấp nháy thứ hai vào phần sau của cánh, Chúng được vặn vào các xương sườn phía sau. Phần nhấp nháy này có thể chồng lên một chút với phần đi xung quanh cạnh hàng đầu. Làm điều này cho cả ba cánh. Bây giờ bạn đã sẵn sàng để gắn các cánh vào trục trung tâm.

Bước 9: Chuẩn bị Thanh chống và Đĩa trung tâm

Các cánh sẽ được gắn vào trục trung tâm (thanh allthread) bằng cách sử dụng hai vòng tròn bằng ván ép và thanh chống kết nối chúng với đỉnh và đáy của cánh. Cắt hai hình tròn 8 inch bằng ván ép nửa inch. Sử dụng thước đo góc toàn vòng tròn (tôi đã tải xuống một thước đo góc từ https://upload.wikimedia.org/wikipedia/vi/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), tôi đã đánh dấu các đường trên mỗi vòng tròn cách nhau 120 độ. Đây sẽ là những đường mà thanh chống đi ra ngoài cánh. Khoét một lỗ ở tâm của mỗi vòng tròn. Lỗ này sẽ có cùng đường kính với thanh tất cả, đối với thanh chống kết nối các vòng tròn với cánh, bạn có nhiều sự lựa chọn. Cách đơn giản nhất có thể là làm những thứ này từ gỗ. Tôi đã chọn sử dụng gỗ cho các thanh chống phía dưới (vì tôi không chắc rằng dây đeo kim loại mà tôi mua sẽ hỗ trợ trọng lượng. Đối với phần trên, tôi đã mua một miếng kim loại mạ kẽm 4 chân có đục lỗ dọc theo tâm đường của dải kim loại. Tôi cắt các thanh chống có chiều dài 11 inch. Sau đó, tôi đặt phần cuối của mỗi thanh cách tâm vòng tròn 1 inch dọc theo một trong các đường 120 độ. Tôi khoan hai lỗ trên thanh chống và một lỗ qua vòng tròn của ván ép. Tôi bắt vít chắc chắn vào vị trí. Cách đầu kia của thanh chống khoảng một inch, tôi khoan một lỗ có cùng đường kính với lỗ ở mảnh cuối.

Bước 10: Gắn các Cánh vào Trục Trung tâm

Luồn đai ốc 0,5 inch vào dưới cùng của trục (thanh toàn bộ) sao cho nó cách điểm cuối khoảng 2,5 inch. Trượt một trong các đĩa ván ép lên từ dưới cùng của trục đến nơi nó gặp đai ốc. Sau đó luồn một đai ốc khác lên thanh đến vị trí nó gặp đĩa. Xoay hai đai ốc về phía nhau để đĩa nằm chắc trên trục.

Gắn đĩa thứ hai vào đầu kia của trục. Bạn có thể phải điều chỉnh vị trí của các đĩa sao cho phù hợp với chiều cao của cánh và cũng có thể để lại chỗ để gắn trục vào máy phát điện hoặc một số cấu trúc khác. Lưu ý rằng có rất ít trục dính phía trên đỉnh của đĩa tâm. Tôi đã quyết định làm cho đôi cánh 21 inch trên một thanh trục 24 inch. Đây là một sai lầm. Theo nhận thức cuối cùng, tôi khuyên bạn nên làm cho các cánh ngắn hơn để có nhiều trục nhô ra phía dưới và phía trên để linh hoạt trong việc lắp toàn bộ tuabin vào máy phát điện hoặc cấu trúc khác. Tôi có lẽ sẽ đi với 18 inch. Bây giờ bạn có thể gắn cánh. Với mặt được che của cánh hướng về phía trục, hãy bắt các thanh chống vào các phần cuối. Chúng có thể khá chặt chẽ nhưng đủ lỏng để xoay. Bây giờ xếp thanh chống trên cùng với đường 9 độ bạn đã vẽ và sau đó thắt chặt các đai ốc trên và dưới. Điều này làm cho cánh hướng về trục trung tâm một lượng phù hợp. Làm điều này với hai cánh còn lại. Tuabin đã sẵn sàng để lắp vào máy phát điện hoặc một số cấu trúc khác.

Bước 11: Gắn Tua bin vào Máy phát điện

Bằng cách nào đó, bạn sẽ phải gắn tuabin vào máy phát điện hoặc có thể là một số loại khung hỗ trợ cho phép nó quay tự do. Trong dự án này, tôi đã gắn nó vào một động cơ DC 24 vôn mà tôi đã tiết kiệm được từ một chiếc máy cắt cỏ chạy bằng pin. Động cơ được sử dụng để quay lưỡi của máy cắt cỏ. Động cơ có các đầu nối cộng và trừ ở một đầu và một trục nhô ra từ đầu kia. Thật không may, trục có đường kính nửa inch với sợi mảnh. Điều này làm cho nó rất khó để giao phối với một cái gì đó như một thanh allthread có sợi thô nửa inch. Cách tôi giải quyết vấn đề là bắt một giá đỡ hình chữ L vào trục của động cơ. Sau đó, tôi sử dụng một mảnh kim loại mà tôi đã tiết kiệm được từ một chiếc máy xới cũ. Nó có hình chữ U và có lỗ ở bên cạnh và lỗ có ren ở phía trên. Sợi chỉ là sợi thô nửa inch, chỉ hoàn hảo để gắn thanh tất cả các sợi. Cuối cùng, bắt vít đầu nối hình chữ U vào giá đỡ chữ L. Tôi khoét một lỗ trên miếng ván ép đủ lớn để lắp động cơ vào. Sau khi lắp động cơ vào ván ép, tôi bắt vít nó xuống. Để thử tuabin, tôi đặt toàn bộ công việc lên trên một hộp gỗ nặng.

Bước 12: Trình diễn Tua bin

Bạn có thể thấy trong video rằng tuabin quay rất tốt trong gió thổi khá mạnh. Tôi ước tính rằng nó là khoảng 15 dặm / giờ. Nó hoạt động tốt đến mức tôi phải buộc tạm thời tuabin vào hộp để giữ cho nó không bị đổ. Bạn có thể thấy rõ rằng nó đang quay rất nhanh nhưng cũng rất nảy. Lý do cho điều này là việc gắn tuabin vào động cơ không hoàn hảo. Nó hơi thấp và điều này không bao giờ có thể được cải thiện với thiết lập này. Nó có tạo ra điện không? Đáng buồn là nói, không nhiều. Vấn đề là động cơ. Tôi không có ý tưởng về thiết kế của động cơ. Bạn sẽ nhận thấy một dây dẫn từ tuabin ra khỏi bức ảnh. Đây là một dây nối dài với đầu đực được cắt ra và gắn vào động cơ. Với thiết lập này, tôi có thể lắp các đầu dò từ đồng hồ vạn năng vào đầu cái. Nó chỉ ra rằng tôi hầu như không tạo ra 1 vôn với tuabin chạy rất nhanh. Đây là điểm mà một dự án khác cần bắt đầu. Có rất nhiều cuộc thảo luận trên internet về cách xây dựng máy phát điện của riêng bạn. Cũng có thể sử dụng đúng loại máy phát điện ô tô hoặc thứ gì đó từ máy giặt. Nếu bạn không có ý tưởng về máy phát điện, tôi khuyên bạn nên thử nghiệm công việc thủ công của mình bằng cách lắp tuabin vào một loại cấu trúc nào đó mà gió sẽ đón nó. Đây có thể là một khung gỗ hoặc một cái gì đó làm bằng ống PVC. Bằng cách này, bạn có thể xem liệu thiết kế có hoạt động hay không và liệu bạn có phải điều chỉnh góc của cánh hay không. Bạn cũng có thể đo tốc độ gió cần thiết để bắt đầu quay tuabin. và xem biểu đồ về gió, nhiệt độ và áp suất trong 24 giờ qua. Ứng dụng của tôi vẽ các dữ liệu này và đưa ra trong một bảng. Những gì bạn muốn là tốc độ gió trung bình trong 24 giờ qua. Nếu bạn ghé thăm địa điểm yêu thích của mình theo định kỳ, bạn sẽ có thể ghi nhận mức độ thay đổi trung bình. Liên kết là: