Turbina eólica Lenz2: 12 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Este instrutível mostrará como construir uma turbina eólica Lenz2 com materiais que você tem em casa. O projeto foi desenvolvido e testado por Ed Lenz da Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htmA Lenz2 VAWT (turbina eólica Axix vertical) tem 4 pés de altura e 3 pés de diâmetro. É basicamente uma turbina do estilo Savonius, mas com o refinamento de que as três asas são moldadas para fornecer sustentação também por causa de sua configuração em forma de lágrima. No link acima, Lenz descreve como colocou um ananômetro dentro da turbina estatal e mostrou que a velocidade do vento aumentou passando pela parte sólida das asas. Esta turbina é mais eficiente do que um Savonius puro, pois fornecia arrasto e sustentação. Em meu projeto, reduzi o diâmetro para aproximadamente 18 polegadas e a altura para 21 polegadas. (Olhando para trás, eu deveria ter feito a altura de 18 polegadas para que houvesse mais do eixo central livre em ambas as extremidades para flexibilidade na montagem.) Pude usar os materiais que tinha à mão para construir a turbina. Quando testei com vento de 15 mph, funcionou tão bem que tive medo de pará-lo por medo de me ferir. A única desvantagem do que produzi é que parecia produzir muito pouca eletricidade. Isso não se deve ao design da turbina, mas à natureza do motor CC ao qual a instalei. A ênfase neste tutorial será em como construir a própria turbina. Todo o crédito pelo design e algumas das instruções vai para Ed Lenz. [Nota: Desde que este instrutivo foi publicado, aprendi mais sobre como as asas devem ser moldadas. Os detalhes de construção para o lenz2 fornecidos neste instrutível ainda se mantêm, mas as dimensões da asa na Etapa 2 devem ser substituídas por aquelas fornecidas na Etapa 3 recém-inserida.]

Etapa 1: Materiais necessários

Os materiais de que você precisa estão listados abaixo. Substitua as alternativas livremente se achar que funcionarão. Materiais Contraplacado (um quarto ou meia polegada) Cintas de aço com orifícios (outras alternativas são possíveis) Porcas e parafusos Haste allthread de 24 polegadas (meia polegada de diâmetro) Porcas de 0,5 polegada que se encaixam na haste althread (cerca de 6 deles) Telhado brilhante, chapa fina ou mesmo algum tipo de plástico flexível 9 peças de madeira serrada,.5 "x 1" x 18 "Hardware para montar sua turbina (você terá que projetar isto) FerramentasDrill e brocasTin recortesJigsawWrenches

Etapa 2: corte as peças da extremidade da asa

[Observação: o projeto da asa nesta etapa não proporcionará a melhor sustentação. Por favor, olhe a etapa 3 para um design melhor. Isso mostrará que os lados da asa não são simétricos. A etapa 3 também fornecerá um procedimento para dimensionar a asa com base no diâmetro do lenz2. (adicionado em 1 de junho de 2008). '' '] As extremidades em forma de lágrima fornecerão a forma aerodinâmica das asas. Você construirá três asas, então precisará de 6 peças finais. O tamanho que usei foi a metade do tamanho das peças finais descritas por Ed Lenz. Eles basicamente se parecem com cones de sorvete. Recomendo que você corte um molde de papelão e use-o para desenhar seis imagens dele em um compensado de meia polegada. Veja como desenhá-lo: 1. Corte um retângulo de papelão 3,5 "x 7,5" 2. Desenhe uma linha central ao longo do eixo longo3. Faça uma marca nesta linha a 1,75 "de uma das extremidades (vamos chamá-la de extremidade superior) 4. Desenhe uma linha horizontal através dessa marca até as bordas laterais de modo que cruze a linha vertical em 90 graus.5. bússola, desenhe um semicírculo de 1,75 "no lado superior dessa marca. Deve cruzar as duas bordas laterais e a borda superior.6. De onde a linha central intercepta a aresta inferior, desenhe linhas para os pontos onde o semicírculo intercepta as arestas laterais. 7. Recorte o gabarito. Use o gabarito de papelão para desenhar seis imagens no compensado de meia polegada. Você pode aninhá-los de forma que não desperdice a madeira compensada. Use uma serra de vaivém para cortar as peças finais.

Etapa 3: Revisão: uma mudança na forma da asa

A forma original da asa apresentada neste instrutível não está de acordo com o plano publicado para o Lenz2. Depois de consultar Ed Lenz, percebi o erro que cometi ao interpretar seus planos. O novo design é ilustrado nesta etapa. Observe que o ângulo identificado como "Ângulo A" é de 90 graus. O lado A está em um ângulo reto com a linha do diâmetro da extremidade arredondada da asa. No desenho original que apresentei neste instrutível, as duas linhas que formavam a extremidade pontiaguda da linha eram de comprimento igual e seus ângulos com a linha de diâmetro eram idênticos. Esse cone era simétrico, enquanto na mudança mostrada aqui, o cone não é simétrico. Tornar o ângulo A de 90 graus dará à asa mais sustentação. Redimensionei o projeto para que eu possa acionar um gerador de minigen que foi vendido em windstuffnow.com (mas não está mais disponível). As etapas básicas na fabricação do lenz2 ainda são válidas. Cálculo Básico: Agora entendo melhor como determinar o tamanho e as proporções da asa. Você primeiro determina qual será o diâmetro de lenz2. A maneira mais fácil de fazer isso é decidir qual será a distância do eixo central do lenz2 até a borda externa de uma asa. Este será o raio do lenz2. Você o duplica para obter o diâmetro. Em meu novo design, assumi que o diâmetro de lenz2 será de 16 polegadas (ou seja, a distância do eixo central até a borda externa de uma asa será de 8 polegadas). determine o diâmetro da asa, multiplique o diâmetro do lenz2 por 0,1875. No meu exemplo, 16 polegadas * 0,1875 = 3,0 polegadas. Para determinar o comprimento da asa, multiplique o diâmetro do lenz2 por 0,4. Neste caso, 16 polegadas * 0,4 = 6,4 polegadas. O comprimento do Lado A é de 6,4 menos 1,5 ou 4,9 polegadas. Estarei criando um novo instrutível que incluirá este projeto em um lenz2 que aciona um gerador de minigênio

Etapa 4: corte as costelas

Você precisará de três costelas para conectar as duas extremidades de cada asa. O comprimento dessas costelas será determinado pela altura que você deseja que as asas tenham. Eu escolhi 21 porque isso é o que eu pensei que poderia montar na barra allthread de eixo vertical.

As costelas devem ter 0,5 "de profundidade e 1" de largura e qualquer comprimento que você escolher (21 "no meu projeto). Você irá cortar entalhes de 0,5" x 1 "nas peças finais onde irá encaixar as costelas. Eu sugiro que você trace o final da extremidade de uma das costelas em um pedaço de papel cartão que você pode usar como um modelo para desenhar nas peças finais. Você poderia medir o retângulo, mas traçando-o, você pode ter certeza de que os entalhes será grande o suficiente.

Etapa 5: preparar as peças finais

Use o modelo de cartão de 0,5 "x 1" para os entalhes das nervuras para desenhar três entalhes em cada peça final. Dois entalhes ficarão de um lado e um do outro.

Haverá um entalhe em cada lado da peça final em seu ponto mais largo. Uma vez que será uma curva, certifique-se de que a profundidade de cada lado do modelo se encaixa totalmente na peça final. Isso garantirá que a nervura fique alinhada com a borda externa da peça final. Em um lado da peça final perto da extremidade pontiaguda, desenhe um padrão que está a cerca de uma polegada da ponta. O retângulo será paralelo ao lado inclinado. O lado com dois entalhes será a parte de trás da asa (o lado que fica de frente para o centro da turbina). Recorte os entalhes com um quebra-cabeças.

Etapa 6: Planeje o ângulo da asa

A extremidade pontiaguda de cada asa será girada 9 graus para trás em direção ao centro da turbina a 9 graus de ser paralela ao centro da turbina. Esta medição foi determinada empiricamente por Ed Lenz. Escolhi esse ângulo e a turbina parecia funcionar bem. Você terá a capacidade de ajustar o ângulo depois que as asas forem montadas se sentir que deseja provar isso a si mesmo.

Primeiro faça um furo no centro da parte do cone da peça final. Este será o ponto onde as linhas verticais e horizontais se encontram. O tamanho do orifício será o diâmetro do parafuso que você usará para prendê-lo à haste que sai do eixo central. Em algum lugar ao longo da parte fixa da borda posterior da peça final (o lado com os dois entalhes de nervura), desenhe uma linha perpendicular à peça final. De onde essa linha intercepta a borda posterior da peça final, desenhe uma linha 9 graus à direita dessa linha de 90 graus (será no lado que está mais próximo do furo). Esta linha será aquela com a qual a barra que conecta a asa ao eixo central se alinha. Se você não tiver um transferidor, consulte a etapa 8 para ver um link onde você pode baixar uma imagem do transferidor. Faça isso com todas as seis peças finais.

Etapa 7: monte a estrutura da asa

Para montar cada asa, você irá inserir uma nervura nos entalhes correspondentes nas peças das extremidades superior e inferior. Certifique-se de que a nervura não se projeta além das peças superior e inferior. Eles devem estar nivelados.

Com uma nervura no lugar, pré-perfure um único orifício através da nervura e na madeira compensada. Aparafuse a nervura no lugar com um parafuso de madeira de 1 . Você pode, opcionalmente, colar essas nervuras no lugar, mas isso não é necessário, a menos que você esteja construindo uma turbina que pretende usar externamente para produzir eletricidade. Prenda as outras duas costelas para formar a asa.

Etapa 8: prenda a pele das asas

A parte redonda da asa e o lado posterior (o lado com as duas costelas) são cobertos por uma espécie de pele. Optei por usar o material de alumínio que me sobrava. Você pode ter algum outro tipo de material que pode funcionar.

Meu rolo de lampejo tinha 15 centímetros de largura. Descobri que, se cortasse dois pedaços de 6 "x 21", poderia cobrir a borda de ataque e a parte de trás de cada asa. Consegui prender um pedaço de lampejo de uma costela a outra ao redor da borda de ataque. Prendi cada peça com alguns parafusos de metal. Alguns deles foram para as nervuras e outros para a borda da peça final de madeira compensada. Em seguida, coloquei a segunda peça de lampejo na parte de trás da asa, eles foram aparafusados nas costelas traseiras. Este pedaço de lampejo pode se sobrepor um pouco com o que está ao redor da borda de ataque. Faça isso para todas as três asas. Agora você está pronto para anexar as asas ao eixo central.

Etapa 9: preparar os suportes e os discos centrais

As asas serão presas ao eixo central (a barra toda roscada) usando dois círculos de madeira compensada e suportes que os conectam à parte superior e inferior das asas. Corte dois círculos de 8 polegadas de madeira compensada de meia polegada. Usando um transferidor de círculo completo (baixei um de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), marquei linhas em cada círculo que estavam separados por 120 graus. Essas serão as linhas que as escoras seguem até as asas. Faça um orifício no centro de cada um dos círculos. Este orifício terá o mesmo diâmetro que a barra allthread. Para suportes que conectam os círculos às asas, você tem uma variedade de opções. O mais fácil pode ser simplesmente fazer isso de madeira. Optei por usar madeira para as escoras inferiores (porque não tinha certeza se a tira de metal que comprei suportaria o peso. Para a parte superior, comprei um pedaço de metal zincado de 1,2 m com furos no centro linha da tira de metal. Cortei as escoras para 11 polegadas de comprimento. Em seguida, coloquei a extremidade de cada haste a 1 polegada do centro do círculo ao longo de uma das linhas de 120 graus. Fiz dois orifícios na haste e um através do círculo de madeira compensada. Aparafusei-os firmemente no lugar. Cerca de uma polegada da outra extremidade da haste, fiz um orifício com o mesmo diâmetro do orifício da peça final.

Etapa 10: monte as asas no eixo central

Rosqueie uma porca de 0,5 polegada na parte inferior do eixo (a barra allthread) de forma que fique a cerca de 2,5 polegadas da extremidade. Deslize um dos discos de madeira compensada da parte inferior do eixo até onde ele encontra a porca. Em seguida, rosqueie outra porca na barra até onde ela encontra o disco. Gire as duas porcas uma em direção à outra para que o disco fique firmemente no eixo.

Anexe o segundo disco à outra extremidade do eixo. Você pode ter que ajustar a posição dos discos para que acomodem a altura das asas e também deixar espaço para prender o eixo a um gerador ou alguma outra estrutura. Observe que há muito pouco eixo preso acima do topo do disco central. Decidi fazer as asas de 21 polegadas em uma barra de eixo de 24 polegadas. Isso foi um erro. Em retrospectiva, sugiro que você faça as asas mais curtas para que você tenha muito mais do eixo saindo da parte inferior e superior para flexibilidade na montagem de toda a turbina em um gerador ou outra estrutura. Eu provavelmente escolheria 18 polegadas. Agora você pode montar as asas. Com o lado coberto de uma asa voltado para o eixo, aparafuse as escoras nas peças finais. Eles podem ser bastante apertados, mas soltos o suficiente para girar. Agora alinhe a escora superior com a linha de 9 graus que você desenhou e aperte as porcas superior e inferior. Este ângulo as asas em direção ao eixo central na quantidade certa. Faça isso com as outras duas asas. A turbina está pronta para ser montada em um gerador ou alguma outra estrutura.

Etapa 11: Monte a Turbina no Gerador

De alguma forma, você terá que montar a turbina em um gerador ou possivelmente em algum tipo de estrutura de suporte que a deixará girar livremente. Neste projeto, montei-o em um motor CC de 24 volts que salvei de um cortador de grama movido a bateria. O motor foi usado para girar a lâmina do cortador de grama. O motor tem conectores tipo espada positivo e negativo em uma extremidade e um eixo projetando-se na outra extremidade. Infelizmente, o eixo tinha meia polegada de diâmetro com rosca fina. Isso torna muito difícil o acoplamento com algo como uma barra toda roscada com meia polegada de rosca grossa. A maneira como resolvi o problema é aparafusar um suporte em forma de L ao eixo do motor. Em seguida, usei um pedaço de metal que havia guardado de um velho leme. É em forma de U e tem orifícios nas laterais e um orifício roscado na parte superior. A rosca é uma rosca grossa de meia polegada, perfeita para montar a barra allthread. Finalmente, aparafusei o conector em forma de U ao suporte em L. Cortei um orifício em um pedaço de madeira compensado grande o suficiente para inserir o motor. Depois de inserir o motor no compensado, aparafusei-o. Para experimentar a turbina, coloquei tudo em cima de uma pesada caixa de madeira.

Etapa 12: Demonstrando a turbina

Você pode ver nos vídeos que a turbina gira muito bem com o vento bastante forte que sopra. Eu estimaria que fosse cerca de 15 mph. Funcionou tão bem que tive de amarrar temporariamente a turbina à caixa para evitar que caísse. Você pode ver claramente que ele está girando muito rápido, mas também quicando. A razão para isso é que a montagem da turbina no motor não é perfeita. Ele está um pouco desequilibrado e isso nunca pode ser melhorado com esta configuração. Ele gera eletricidade? É triste dizer, não muito. O problema é o motor. Não tenho ideia do design do motor. Você notará um fio que vai da turbina para fora da foto. Este é um cabo de extensão com a extremidade macho cortada e conectada ao motor. Com esta configuração, posso inserir as pontas de prova de um multímetro na extremidade fêmea. Acontece que eu mal estou gerando 1 volt com a turbina funcionando muito rápido. Este é o ponto onde outro projeto precisa começar. Existem inúmeras discussões na Internet sobre como construir seu próprio gerador. Também é possível usar o tipo certo de gerador automotivo ou algo de uma máquina de lavar. Se você não tem um gerador em mente, sugiro que teste seu trabalho montando a turbina em algum tipo de estrutura onde o vento a apanhe. Pode ser uma moldura de madeira ou algo feito de tubo de PVC. Desta forma, você pode ver se o design funciona e se você precisa fazer ajustes no ângulo das asas. Você também pode medir a velocidade do vento necessária para iniciar o giro da turbina. Se você estiver interessado em saber qual é a média do vento em sua área, você pode visitar um aplicativo que tenho em meu site que permitirá que você escolha uma estação meteorológica NOAA perto de você e veja um gráfico de vento, temperatura e pressão nas últimas 24 horas. Meu aplicativo plota esses dados e os fornece em uma tabela. O que você quer é a velocidade média do vento nas últimas 24 horas. Se você visitar seu local favorito periodicamente, poderá observar como a média muda. O link é: