Lenz2 vindkraftverk: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Denna instruerbara visar dig hur du bygger ett Lenz2 vindkraftverk av material du har runt huset. Designen utvecklades och testades av Ed Lenz från Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm Lenz2 VAWT (Vertical Axix Wind Turbine) är 4 fot lång och 3 fot i diameter. Det är i grunden en turbin i Savonius -stil men med förfining som de tre vingarna är formade för att ge lyft också på grund av eller deras tårkonfiguration. I ovanstående länk beskriver Lenz hur han placerade en ananometer inuti den stationära turbinen och visade att vindhastigheten tog sig förbi den fasta delen av vingarna. Denna turbin är mer effektiv än en ren Savonius genom att den gav både drag och lyft. I min design skalade jag ner diametern till cirka 18 tum och höjden till 21 tum. (I efterhand borde jag ha gjort höjden 18 tum så att det skulle vara mer av mittaxeln fri i båda ändarna för flexibilitet vid montering.) Jag kunde använda material jag hade till hands för att bygga turbinen. När jag testade det i en vind på 15 km / h fungerade det så bra att jag var rädd för att stoppa det av rädsla för att bli skadad. Den enda nackdelen med det jag producerade är att det verkade producera väldigt lite el. Detta beror inte på turbinens utformning utan på likströmsmotorns karaktär som jag hade den ansluten till. Tyngdpunkten i denna handledning kommer att ligga på hur man konstruerar själva turbinen. Full heder för designen och några av instruktionerna går till Ed Lenz. [Obs: Eftersom denna instruerbarhet publicerades lärde jag mig mer om hur vingarna ska formas. Konstruktionsdetaljerna för lenz2 som tillhandahålls i denna instruktionsbok håller fortfarande, men dimensionerna på vingen i steg 2 bör ersättas med de som anges i det nyligen införda steget 3.]

Steg 1: Material som behövs

Materialet du behöver listas nedan. Ersätt alternativ fritt om du tror att de kommer att fungera. Material Plywood (kvart eller halv tum) Stålband med hål i det (andra alternativ är möjliga) Muttrar och bultar 24 tum alltrådsstång (halv tum diameter). 5 tum muttrar som passar på althreadstången (cirka 6 av dem) Takblinkande, tunn plåt eller till och med någon form av flexibel plast 9 bitar timmer, 5 x 1 x 18 tum Hårdvara för montering av din turbin (du måste designa detta) Verktyg Borra och borra Tenn snipsJigsawNycklar

Steg 2: Klipp ut vingändarna

[Obs: Vingen i detta steg ger inte det bästa lyftet. Se steg 3 för en bättre design. Det kommer att visa att sidorna på vingen inte är symmetriska. Steg 3 kommer också att ge ett förfarande för dimensionering av vingen baserat på diametern på lenz2. (tillagd 1 juni 2008). '' '] Teardrop -ändarna ger vingarnas aerodynamiska form. Du kommer att bygga tre vingar så du behöver 6 ändstycken. Storleken jag använde var halva storleken än ändbitarna som beskrivs av Ed Lenz. De ser i princip ut som glassstrutar. Jag rekommenderar att du skär ut en kartongmall och använder den för att rita sex bilder av den på halvtums plywood. Så här ritar du det: 1. Skär en rektangel av kartong 3,5 "x 7,5" 2. Rita en mittlinje längs den långa axeln3. Gör ett märke på den här raden 1,75 "från en av ändarna (låt oss kalla det här den övre änden) 4. Dra en horisontell linje genom detta märke till sidokanterna så att den skär den vertikala linjen vid 90 grader. 5. Använd en kompass, rita en 1,75 "halvcirkel på ovansidan av det märket. Den ska skär de två sidokanterna och den övre kanten. Från där mittlinjen skär den nedre kanten ritar linjer till de punkter där halvcirkeln skär sidokanterna. 7. Klipp ut mallen. Använd kartongmallen för att rita sex bilder på halvtums plywood. Du kan bo dem på ett sådant sätt att du inte slösar bort plywooden. Använd en sticksåg för att klippa ut ändbitarna.

Steg 3: Revision: en förändring i vingeformen

Den ursprungliga formen på vingen som presenteras i denna instruerbara är inte helt enligt planen för Lenz2. Efter samråd med Ed Lenz blev jag medveten om misstaget som jag har gjort när jag tolkar hans planer. Den nya designen illustreras i detta steg. Lägg märke till att vinkeln märkt "vinkel A" är 90 grader. Sidan A är i en rät vinkel mot diametern på den rundade änden av vingen. I den ursprungliga designen som jag presenterade i denna instruerbara, var de två linjerna som bildade den spetsiga änden av lika långa och deras vinklar mot linjen med diameter identiska. Den konen var symetrisk medan konen inte är symmetrisk i förändringen som visas här. Att göra vinkel A till 90 grader kommer att ge vingen mer lyft. Jag har ändrat konstruktionen så att jag kan köra en minigenerator som hade sålts på windstuffnow.com (men är inte längre tillgänglig). De grundläggande stegen i tillverkningen av lenz2 är fortfarande giltiga. Grundläggande beräkning: Jag förstår nu bättre hur man bestämmer vingens storlek och proportioner. Du bestämmer först vad diametern på lenz2 kommer att vara. Det enklaste sättet att göra detta är att bestämma vad avståndet kommer att vara från centrumaxeln på lenz2 till ytterkanten av en vinge. Detta kommer att vara radien för lenz2. Du fördubblar den för att få diametern. I min nya design antog jag att diametern på lenz2 kommer att vara 16 tum (det vill säga avståndet från mittaxeln till ytterkanten av en vinge kommer att vara 8 tum). bestämma vingens diameter, multiplicera diametern på lenz2 gånger.1875. I mitt exempel, 16 tum *.1875 = 3,0 tum. För att bestämma vingens längd, multiplicera diametern på lenz2 gånger.4. I det här fallet, 16 tum *.4 = 6,4 tum. Längden på sida A är 6,4 minus 1,5 eller 4,9 tum. Jag kommer att skapa en ny instruerbar som kommer att inkludera denna design i en lenz2 som driver en minigenerator

Steg 4: Klipp ut revbenen

Du måste ha tre revben för att ansluta de två ändbitarna på varje vinge. Längden på dessa revben bestäms av hur långa vingarna ska vara. Jag valde 21 eftersom det var vad jag trodde att jag kunde montera på den vertikala axeln.

Ribbbenen ska vara 0,5 cm djupa och 1 tum breda och oavsett vilken längd du väljer (21 tum i min design). Du kommer att klippa ut 0,5 cm x 1 tum i ändstyckena där du kommer att docka revbenen. Jag föreslår att du spårar änden av änden på en av revbenen på en pappersbit som du kan använda som mall för att rita på ändbitarna. Du kan mäta rektangeln men genom att spåra den kan du vara säker på att hacken kommer att vara lagom stor.

Steg 5: Förbered änddelarna

Använd.5 "x 1" kartongmallen för revbenen för att rita tre hack på varje ändstycke. Två hack kommer att vara på ena sidan och en på den andra.

Det kommer att vara ett hack på varje sida av ändstycket vid dess bredaste punkt. Eftersom detta kommer att vara på en kurva, se till att djupet på varje sida av mallen helt passar in i ändstycket. Detta kommer att se till att revbenet ligger i linje med ytterkanten på ändstycket. På ena sidan av ändstycket nära den spetsiga änden rita ett mönster som är ungefär en tum från punkten. Rektangeln kommer att vara parallell med den sneda sidan. Sidan med två skåror kommer på baksidan av vingen (sidan som vetter mot mitten av turbinen.) Klipp ut skårorna med en sticksåg.

Steg 6: Planera vingvinkeln

Den spetsiga änden av varje vinge kommer att roteras 9 grader bakåt mot mitten av turbinen vid 9 grader från parallellt med mitten av turbinen. Denna mätning bestämdes empiriskt av Ed Lenz. Jag valde den vinkeln och turbinen verkade fungera bra. Du kommer att kunna justera vinkeln efter att vingarna är monterade om du känner att du vill bevisa det för dig själv.

Borra först ett hål i mitten av konens del av ändstycket. Detta kommer att vara den punkt där de vertikala och horisontella linjerna möts. Hålets storlek kommer att vara bultens diameter som du använder för att fästa den på fjäderbenet som leder från mittaxeln. Från någonstans längs en rak del av ändstyckets bakkant (sidan med de två revbenen) drar du en linje över ändstycket som är rätvinkligt mot sidan. Från där den linjen skär ändstyckets bakkant, dra en linje 9 grader till höger om den 90 grader linjen (detta kommer att vara på sidan som är närmare hålet). Denna linje är den som stången som förbinder vingen med mittaxeln ligger i linje med. Om du inte har en vinkelmätare, se steg 8 för en länk där du kan ladda ner en vinkelmätarbild. Gör detta med alla sex ändstycken.

Steg 7: Montera vingramen

För att montera varje vinge kommer du att sätta in en revben i motsvarande skåror på övre och nedre änddelar. Se till att revbenet inte sticker ut bortom de övre och nedre delarna. De ska vara spolade.

Med en ribba på plats, förborra ett enda hål genom revbenet och in i plywood. Skruva fast ribban på plats med en 1 träskruv. Du kan eventuellt limma fast dessa revben men det är inte nödvändigt om du inte bygger en turbin som du faktiskt tänker använda utanför för att producera el. Fäst de andra två ribborna för att bilda vingen.

Steg 8: Fäst Wings Skin

Den runda delen av vingen och baksidan (sidan med de två revbenen) är täckt med någon form av hud. Jag valde att använda aluminiumblinkande material som jag hade kvar. Du kanske har något annat material som kan fungera.

Min blinkande rulle var 6 tum bred. Jag upptäckte att om jag skar två bitar 6 "x 21" kunde jag täcka framkanten och baksidan av varje vinge. Jag kunde fästa en blinkande bit från ena ribban till den andra runt framkanten. Jag förankrade varje bit med några metallskruvar. Några av dessa gick in i revbenen och andra i kanten på plywoodändstycket. Sedan fäst jag den andra delen av blinkande på den bakre delen av vingen, De skruvades i de bakre revbenen. Denna blixt kan överlappa lite med den som går runt framkanten. Gör detta för alla tre vingarna. Nu är du redo att fästa vingarna på mittaxeln.

Steg 9: Förbered struts och centerdiskar

Vingarna kommer att fästas på mittaxeln (allthread bar) med två cirklar av plywood och stag som förbinder dessa med vingarnas toppar och botten. Skär två 8 tums cirklar av halv tum plywood. Med en helcirkelvinkel (jag laddade ner en från https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png) markerade jag rader på varje cirkel som var 120 grader från varandra. Dessa kommer att vara de linjer som stagen följer ut till vingarna. Borra ett hål i mitten av var och en av cirklarna. Detta hål kommer att ha samma diameter som all -thread baren. För stag som förbinder cirklarna med vingarna har du en mängd olika val. Det enklaste kan vara att helt enkelt göra dessa av trä. Jag valde att använda trä för bottenstagen (eftersom jag inte var säker på att metallremmen som jag köpte skulle bära vikten. Till toppen köpte jag en 4 fot zinkpläterad metall som hade hål i den längs mitten linje av metallremsan. Jag skar stagen till 11 tum i längd. Sedan placerade jag änden av varje strut 1 tum från mitten av cirkeln längs en av de 120 graders linjerna. Jag borrade två hål i staget och en genom cirkel av plywood. Jag skruvade fast dem på plats. Ungefär en tum från den andra änden av fjäderbenet borrade jag ett hål med samma diameter på hålet i ändstycket.

Steg 10: Montera vingarna på mittaxeln

Trä en 0,5 tums mutter på axelns botten (all -thread bar) så att den är cirka 2,5 tum från slutet. Dra en av plywoodskivorna upp från botten av axeln till där den möter muttern. Trä sedan upp en annan mutter i stången där den möter skivan. Vrid de två muttrarna mot varandra så att skivan sitter stadigt på axeln.

Fäst den andra skivan i axelns andra ände. Du kan behöva justera skivornas läge så att de rymmer vingarnas höjd och också lämnar utrymme för att fästa axeln till en generator eller någon annan struktur. Observera att det är väldigt lite axel som sticker över toppen av mittskivan. Jag hade bestämt mig för att göra vingarna 21 tum på en 24 tums axelstång. Detta var ett misstag. I efterhand föreslår jag att du gör vingarna kortare så att du får mycket mer av axeln att sticka ut botten och toppen för flexibilitet vid montering av hela turbinen till en generator eller annan struktur. Jag skulle nog gå med 18 tum. Nu kan du montera vingarna. Med den täckta sidan av en vinge vänd mot axeln, skruva fast stagen till änddelarna. Dessa kan vara ganska täta men lösa nog att rotera. Ställ nu in toppstaget med 9 -graderslinjen du ritade och dra sedan åt de övre och nedre muttrarna. Denna vinkel vingarna mot mittaxeln rätt mängd. Gör detta med de andra två vingarna. Turbinen är redo att monteras på en generator eller någon annan struktur.

Steg 11: Montera turbinen på generatorn

På något sätt måste du montera turbinen på en generator eller möjligen någon form av stödram som låter den snurra fritt. I detta projekt monterade jag den på en 24 volt likströmsmotor som jag hade sparat från en batteridriven gräsklippare. Motorn användes för att snurra bladet på gräsklipparen. Motorn har plus och minus spadekontakter i ena änden och en axel som sticker ut från den andra änden. Tyvärr var axeln en halv tum i diameter med fin gänga. Detta gör det mycket svårt att para ihop sig med något som en tråd med en halv tum grov tråd. Sättet jag löste problemet är att skruva fast en L-formad hållare vid motorns axel. Sedan använde jag en metallbit som jag hade sparat från en gammal rorkult. Den är U-formad och har hål på sidan och ett gängat hål på toppen. Gängningen är en halv tum grov tråd, bara perfekt för montering av alla gängstänger. Slutligen skruvade jag den U-formade kontakten till L-fästet. Jag skar ett hål i en plywoodbit som var tillräckligt stor för att sätta in motorn. Efter att ha satt in motorn i plywooden skruvade jag fast den. För att testa turbinen placerade jag hela affären ovanpå en tung trälåda.

Steg 12: Demonstrera turbinen

Du kan se på videorna att turbinen snurrar mycket bra i den ganska starka vinden som blåste. Jag skulle uppskatta att det var cirka 15 mph. Det fungerade så bra att jag var tvungen att tillfälligt knyta turbinen till lådan för att den inte skulle ramla omkull. Du kan tydligt se att det snurrar väldigt snabbt men också studsar runt. Anledningen till detta är montering av turbinen på motorn är inte perfekt. Det är något off-kilter och det kan aldrig förbättras med den här installationen. Genererar det el? Trist att säga, inte mycket. Problemet är motorn. Jag har ingen aning om motorns konstruktion. Du kommer att märka en tråd som leder från turbinen till bilden. Detta är en förlängningssladd med hanänden avskuren och fäst vid motorn. Med denna inställning kan jag sätta in sonderna från en multimeter i honänden. Det visar sig att jag knappt genererar 1 volt med turbinen igång väldigt snabbt. Detta är den punkt där ett annat projekt måste starta. Det finns många diskussioner på internet om hur man bygger en egen generator. Det är också möjligt att använda rätt typ av bilgenerator eller något från en tvättmaskin. Om du inte har en generator i åtanke, skulle jag föreslå att du testar dina hantverk genom att montera turbinen på någon form av struktur där vinden kommer att fånga den. Detta kan vara en träram eller något av PVC -rör. På så sätt kan du se om designen fungerar och om du måste justera vingarna på vingarna. Du kan också mäta vilken vindhastighet som behövs för att starta turbinen. Om du är intresserad av vad den genomsnittliga vinden är i ditt område kan du besöka en applikation som jag har på min webbplats som låter dig välja en NOAA -väderstation nära dig och se en diagram över vind, temperatur och tryck under de senaste 24 timmarna. Min applikation plottar dessa data och ger dem i en tabell. Vad du vill ha är den genomsnittliga vindhastigheten under de senaste 24 timmarna. Om du besöker din favoritplats med jämna mellanrum kommer du att kunna notera hur genomsnittet ändras. Länken är: