Comment construire soi-même son éolienne domestique ?

Éolienne de 4 pieds - option pour un balayage de 6 pieds

Ce projet comprend 2 parties:

1. Construction de l'éolienne
2. Variations pour votre projet scientifique

Construction de l'éolienne

Il existe plusieurs projets scientifiques sur les éoliennes DIY sur Internet. Ce projet est approprié pour le niveau secondaire et provenait à l'origine de http://www.velacreations.com, un très bon site, maintenu par un couple vivant hors réseau. Leur site vaut vraiment le détour. Un autre bon site Web à visiter pour les projets d'éoliennes est http://www.otherpower.com bien que ces éoliennes puissent être assez grandes.

Nous avons inclus quelques modifications aux instructions d'origine pour un moteur de tapis roulant plus gros qui pèse plus, prend des lames plus grandes, nécessite une meilleure fixation des lames et utilise un roulement à fixer à la tour.

La fabrication d'une éolienne à partir de déchets permet de garder ces matériaux hors de la décharge locale. La plupart des articles dont vous avez besoin peuvent être trouvés dans votre quincaillerie locale, dans votre propre garage ou dans l'un des groupes "Freecycle" de votre région. . Essayez de faire une recherche sur Google pour "freecycle" pour voir quelles pièces vous pouvez acheter gratuitement. Pour l'éolienne construite sur ces photos, nous avons récupéré le moteur sur eBay pour 10 $ plus les frais d'expédition et le tuyau en PVC pour les pales d'un tas de déchets. La queue est faite d'un vieux bac à peinture au rouleau.

La sécurité devrait être votre première priorité. Votre santé est plus importante qu'un projet de bricolage, veuillez donc suivre toutes les instructions de sécurité que vous lisez, faire preuve de bon sens et obtenir de l'aide si vous n'êtes pas sûr de quelque chose. Les éoliennes peuvent être des machines lourdes et dangereuses, avec des pales qui se déplacent rapidement et la possibilité de chocs électriques.

Cette éolienne est basée sur l'éolienne Chispito avec sa conception et son assemblage simples et efficaces. Nous avons inclus plusieurs photos montrant nos changements, en utilisant le plus grand moteur de 20 ampères.

Générateur

Le générateur à aimant permanent (PMG) - Vous aurez besoin d'un PMG qui produit au moins 1 volt DC pour chaque 25 tr / min, donc si vos pales d'éolienne tournent à 400 tr / min, cela générerait 16 VDC. Un moteur de tapis roulant 260 VDC, 5 A à service continu avec un moyeu fileté de 6 pouces est bien adapté pour une petite éolienne. Ces moteurs sont disponibles localement et sur eBay ou sur d'autres sites Internet. Vous pouvez obtenir environ 7 ampères dans un vent de 30 mph. En d'autres termes, c'est une petite machine simple et bon marché pour vous aider à démarrer.

J'ai acheté un moteur de tapis roulant 90 VDC, 20A sur eBay pour 10 $ plus frais de livraison. Ce moteur nécessite une mise à niveau de la plupart des instructions d'origine en raison de l'augmentation de la taille et du poids. Il produit également une tension de sortie inférieure. Le moteur est mieux adapté à un système avec engrenage pour augmenter le régime.

Vous pouvez utiliser tout autre moteur CC à aimant permanent simple qui renvoie au moins 1 V pour 25 tr / min et peut gérer à partir de 10 ampères. L'Ametek 30 est l'un des meilleurs moteurs, mais il est difficile à trouver et le prix semble être assez élevé.Essayez de trouver un moteur qui est livré avec un moyeu de 6 "pour fixer les lames aussi - une lame de scie circulaire avec un 5 / L'adaptateur d'arbre de 8 "peut fonctionner. Pour notre plus gros moteur, nous avons d'abord utilisé une enseigne en métal à mouvement lent, boulonnée sur une poulie de 3,5 pouces. La forme triangulaire était exactement ce que nous recherchions. Nous avons renforcé l'enseigne avec un anneau en bois. Ce moyeu a fini par bloquer une grande partie du vent sur les pales plus petites et nous avons finalement opté pour un moyeu en bois de six pouces, renforcé de placage métallique. Lorsque l'ouragan Ike est passé, ce moyeu a également été endommagé. Ainsi, nous recommandons un moyeu métallique tel que la lame de scie ou un fond de poêle en métal épais utilisé.

Montage du générateur

• 6 pi de tube en «L»
• écrous et boulons divers
• Vis autotaraudeuses 3/4 "
• Pour le plus gros moteur de 20 ampères, j'ai utilisé une roulette avec un trou au centre (Roulette avec un pivot d'attelage creux) pour fixer le moteur à la tour. Cela permet au moteur lourd de tourner très facilement et n'endommage pas la tour ou la bride

Générateur

• Moteur de tapis roulant 90 VDC, 20 A pour service continu
• Diode de blocage de 30 à 50 A (unidirectionnelle)
• 4 boulons de moteur 5/16 ”x ¾”
• Tuyau en PVC 8 ​​"X 16" - ou plus grand selon la taille du moteur du tapis roulant (couvercle)

Queue

• 1 pied carré (environ) de matériau léger (métal) - le bac à peinture à rouleau utilisé fonctionnera
• 2 vis auto-taraudeuses X ¾ "pour fixer la queue

Lames

• 24 "longueur de 8" PVC Pipe
• 6 boulons X ¼ "X 20
• 9 rondelles de ¼ "
• 3 feuilles de papier et de ruban adhésif

Assemblage

Lames de coupe - fait 8 lames (ou 2+ jeux de lames) et une mince bande de déchets.

J'ai créé une page séparée avec plus d'images et développé un peu ce processus. Après avoir fait cela une fois, cela a du sens. Ces instructions pourraient utiliser un peu d'aide pour le premier fabricant de pales d'éolienne.

Voici le lien vers la page: Fabrication de pales de turbine en PVC

1. Placez côte à côte le tuyau de PVC de 24 "de longueur et le tube carré (ou tout autre bord droit) sur une surface plane. Poussez le tuyau contre le tube et marquez la ligne là où ils se touchent. Il s'agit de la ligne A
2. Faites une marque près de chaque extrémité de la ligne A, à 23 "de distance
3. Collez 3 feuilles de papier A4 ensemble, de sorte qu'elles forment un long, complètement droit morceau de papier. Enroulez cela autour de la section de tuyau à chacune des deux marques que vous venez de faire, l'une puis l'autre. Assurez-vous que le côté court du papier est droit le long de la ligne A et que le papier est droit contre lui-même là où il se chevauche. Tracez une ligne le long du bord du papier à chaque extrémité. Appelez une ligne B et l'autre ligne C
4. Commencez là où la ligne A croise la ligne B. En tournant à gauche autour de la ligne B, faites une marque tous les 145 mm. La dernière section doit mesurer environ 115 mm
5. Commencez là où la ligne A coupe la ligne C. En tournant à droite autour de la ligne C, faites une marque tous les 145 mm. La dernière section doit mesurer environ 115 mm
6. Marquez chaque ligne en utilisant une règle droite
7. Coupez le long de ces lignes, à l'aide d'une scie sauteuse, de façon à avoir 4 bandes de 145 mm et une bande d'environ 115 mm
8. Prenez chaque bande et placez-les avec l'intérieur du tuyau vers le bas
9. Faites une marque à une extrémité de chaque bande à 115 mm du bord gauche
10. Faites une marque à l'autre extrémité de chaque bande à 30 mm du bord gauche
11. Marquez et coupez ces lignes à l'aide d'une scie sauteuse

Remarque: nous avons également fabriqué un ensemble de lames de 38 pouces de long en utilisant la même mesure - seule la longueur a été modifiée - 24 pouces à 38 pouces. Poncer les lames
Vous devez poncer les pales pour obtenir le profil aérodynamique souhaité. Cela augmentera l'efficacité des lames et les rendra plus silencieuses.

Le bord incliné (avant) veut être arrondi, tandis que le bord droit (queue) veut être pointu.

Tous les coins pointus doivent être légèrement arrondis pour réduire le bruit.

Faire la queue

Les dimensions exactes de la queue ne sont pas importantes. Vous avez besoin d'environ un pied carré de matériau léger, de préférence du métal. Vous pouvez faire de la queue la forme que vous voulez, tant que le résultat final est rigide plutôt que souple, nous avons utilisé un ancien bac à peinture en aluminium (aplati). Notre rail de 6 pieds de long a déjà des trous, nous allons donc simplement boulonner la queue en place près de l'extrémité du rail - voir les instructions ci-dessous pour "équilibrer" la configuration complète. Notez que cette conception n'a pas d'enroulement pour retirer les pales du vent, dans des conditions de vent très fort. Vous pouvez en savoir plus sur les conceptions d'enrouleur ici: ENROULEMENT DE VOTRE ÉOLIENNE
Perçage des trous dans les lames en utilisant le foret ¼ "

1. Marquez deux trous à l'extrémité large et le long du bord droit de chacune des trois lames. Le premier trou doit être à 3/8 "du bord droit et ½" du bas. Le deuxième trou doit être à 3/8 "du bord droit et à 1 ¼" du bas
2. Percez ces 6 trous - 2 par lame (3 lames au total)

Perçage de trous dans le moyeu  en utilisant le foret 7/32 "et le robinet ¼"
REMARQUE : Vous souhaiterez peut-être modifier ces instructions. Essayez de remplacer le moyeu par une vieille lame de scie de 7 1/4 pouces usagée. La plus grande surface vous donnera plus d'espace pour visser ou boulonner les lames. Nous avons également utilisé des boulons de 1/4 de pouce plutôt que de percer et de tarauder des trous. J'ai également vu de vieilles poêles en aluminium utilisées à cet effet. Ils sont légers et solides !

1. Si le moteur du tapis roulant est livré avec le moyeu fixé, retirez-le, tenez fermement l'extrémité de l'arbre (qui passe à travers le moyeu) avec une pince et tournez le moyeu dans le sens des aiguilles d'une montre. Ce moyeu se dévisse dans le sens horaire, c'est pourquoi les lames tournent dans le sens antihoraire
2. Faites un gabarit du moyeu sur une feuille de papier, à l'aide d'une boussole et d'un rapporteur
3. Marquez 3 trous, chacun à 2 3/8 "du centre du cercle et à égale distance les uns des autres
4. Placez ce modèle sur le moyeu et percez un trou de démarrage à travers le papier et sur le moyeu à chaque trou
5. Percez ces trous avec le foret de 7/32 "
6. Tapoter les trous avec le robinet ¼ "x 20
7. Boulonnez les pales sur le moyeu à l'aide des boulons de ¼ ". À ce stade, les trous extérieurs n'ont pas été percés
8. Mesurez la distance entre le bord droit des pointes de chaque lame. Ajustez-les pour qu'ils soient tous équidistants. Marquez et percez chaque trou sur le moyeu à travers le trou vide de chaque lame
9. Étiquetez les lames et le moyeu afin de pouvoir faire correspondre la lame qui ira où à un stade ultérieur
10. Retirez les lames, puis percez et tapez ces trois trous extérieurs

Remarque : le panneau métallique du véhicule qui se déplace lentement n'est pas suffisamment solide pour résister aux vents violents. Nous avons vissé un anneau en bois à l'arrière de l'enseigne pour lui donner la force requise. Cela a bloqué trop de vent, nous avons donc fini par le remplacer par un moyeu en bois de 6 pouces, renforcé par une plaque métallique à l'arrière. Même plus tard, nous avons fini par remplacer ce moyeu par un moyeu métallique de 6 "pour plus de solidité.

Faire une housse de protection pour le moteur

1. Tracez deux lignes droites, distantes d'environ ¾ ”, le long du tuyau en PVC de 8” x 16 ”. Coupez le long de ces lignes
2. Faites une coupe à 45 ° à l'extrémité du tuyau
3. Faites glisser le couvercle sur le moteur et fixez-le en place

ensemble turbine

1. Retirez la roue en caoutchouc de la roulette. Percer à travers la roulette et le boulon à votre tour (tuyau supérieur de votre tour)
2. Placez la diode sur le tube en "L", à environ 2 ”derrière le moteur, et vissez-la en position à l'aide d'une vis métallique autotaraudeuse
3. Connectez le fil noir sortant du moteur à la borne positive d'entrée de la diode (étiquetée AC sur le côté positif)
4. Connectez le fil rouge sortant du moteur à la borne d'entrée négative de la diode (étiqueté AC sur le côté négatif)
5. Placez chaque lame sur le moyeu de sorte que tous les trous soient alignés. À l'aide des boulons ¼ "et des rondelles, boulonnez les lames au moyeu. Pour les trois trous intérieurs, utilisez deux rondelles par boulon, une de chaque côté de la lame. Pour les trois trous extérieurs, utilisez simplement une rondelle à côté de la tête de le boulon. Serrez. Cela pointe les lames loin de votre tour
6. Tenez fermement l'extrémité de l'arbre du moteur (qui passe à travers le moyeu) avec une pince et tournez le moyeu dans le sens antihoraire jusqu'à ce qu'il se resserre et s'arrête. Notre moteur n'était pas livré avec un moyeu, nous avons donc attaché notre "poulie-moyeu" à l'arbre
7. Fixez le chariot à roulettes au moteur et au rail en "L". Équilibrez toute cette configuration en déplaçant la section arrière de 1 pied carré le long du rail de 6 pieds de long. Une fois que vous avez trouvé l'endroit où tout est en équilibre, boulonnez la queue au rail à cet endroit
8. Pour notre moteur plus gros (plus lourd), nous avons utilisé une roulette rotative avec un pivot d'attelage creux, boulonné au sommet de la tour. Le chariot / roulette doit avoir un trou au milieu pour faire passer les câbles d'alimentation vers le bas, à travers la tour. Le chariot est boulonné directement au moteur à courant continu, ce qui a rendu le système de montage complet beaucoup plus facile

Pour une durée de vie plus longue de votre éolienne, vous devez peindre les pales, le manchon du moteur, le support et la queue.

Sur le plus grand moteur de tapis roulant de 20 A, nous avons attaché un chariot portant directement au bas du moteur, puis sur le haut de la tour. Obtenez une roue de chariot avec un trou au milieu, à travers lequel vous enfilez les fils d'alimentation.

Nous avons également utilisé le même modèle de lame en PVC pour couper des lames de 3 pieds. Faites juste la longueur 3 pieds plutôt que 2 pieds. Les mesures aux deux extrémités restent les mêmes - des sections de 145 cm de large qui sont ensuite coupées en 2 lames. Cela donne la même courbe aux pales.

Selon la taille de votre moteur, vous voudrez peut-être expérimenter différentes longueurs de pales. Nos lames plus grandes n'étaient pas équilibrées aussi bien que les lames plus courtes au départ et tournaient donc plus lentement. Nous les avons coupés en longueur de 36 pouces à 32 pouces et les avons équilibrés. Pour équilibrer les pales, nous avons placé les pales et le moyeu sur un long clou pointu. Nous avons ensuite fait glisser une rondelle le long des lames pour trouver le point d'équilibre. Ensuite, époxy la rondelle en place (essayez également de tenir compte du poids de l'époxy).

Quelle puissance pouvons-nous tirer du vent ?

Puissance DISPONIBLE dans le vent = .5 x densité de l'air x zone balayée x (vitesse du vent au cube)

Exemple: densité de l'air = 1,23 kg par mètre cube au niveau de la mer. Zone balayée = pi x r au carré. Nos 2 lames de pied = 0,609 m, 4 pi = 1,219 m. 10 mph = 4,4704 m / s, 20 mph = 8,9408 m / s.

Quelle est la puissance du vent: Lame de 2 pi, vents de 10 mi / h = 0,5 x 1,23 x 3,14 x 0,609 carré x 4,4704 cubes

= 0,5 x 1,23 x 1,159 x 89,338 = 63,7 watts Avec des pales de 4 pieds et des vents de 10 mph = 0,5 x 1,23 x 4,666 x 89,338 = 256 watts Avec 4 pales et 20 mph mph = 0,5 x 1,23 x 4,666 x 714,708 = 2051 watts C'est la puissance MAXIMALE dans le vent. Cependant, il est impossible de récolter TOUTE la puissance. le Betz Limit nous indique que le pourcentage maximum de puissance que nous pouvons récolter du vent est de 59,26%.

Ainsi, notre puissance maximale de ces turbines serait:

Lames de 2 pi, vent de 10 mi / h = 37,7 watts Lames de 4 pi, vent de 10 mi / h = 152 watts Lames de 4 pi, vent de 20 mi / h = 1215 watts Ces valeurs sont la puissance maximale réalisable. Vos résultats seront moindres, selon la façon dont vous façonnez les pales, l'équilibre de l'assemblage des pales, la traînée qui passe sur le moyeu, les pertes de cuivre, etc. Un HAWT DIY très bien construit n'obtiendrait probablement pas plus de 50% de la au-dessus des nombres.

Information additionnelle

Engrenage pour un moteur à haut régime Si vous ne trouvez pas un bon moteur à faible RMP tel que l'Ametek 30 et que vous devez préparer le moteur que vous avez, voici une vidéo d'une configuration possible:

Variations pour le projet scientifique

Il y a de fortes chances que si vous réalisez un projet scientifique, vous devrez faire varier quelques paramètres et mesurer le changement. Alors, quels facteurs affectent votre puissance de sortie? La puissance variera en fonction de la vitesse du vent et de la taille des pales (zone balayée). Bien sûr, la puissance de sortie variera également lorsque vous modifiez la hauteur de la tour, mais cela ne fait que changer votre vitesse du vent. Alors que peux-tu faire?

1. La puissance comme facteur de vitesse du vent. Mesurer la puissance de sortie (ampères fois tension = watts) pour différentes vitesses de vent. Que pensez-vous que vous y trouverez? Si la vitesse du vent double, que pensez-vous qu'il advienne de la puissance de sortie?
2. Puissance en tant que facteur de longueur de lame (zone balayée). Puisque vous obtenez 3 jeux de lames à partir d'un tube, essayez de réduire la longueur des "autres" lames. Si vous raccourcissez la longueur de 10%, quel est l'impact sur la puissance de sortie (mesurée à la même vitesse du vent bien sûr)
3. Changements de hauteur de tour? Il s'agit d'un projet à long terme car vous auriez besoin de mesurer votre sortie "totale" dans le temps, à différentes hauteurs ... Vous mesurez vraiment juste la "vitesse du vent" à différentes hauteurs, donc je ne suis pas sûr que votre professeur de sciences ira pour celui-ci