Budowa turbiny wiatrowej o średnicy 10',

strona 2

STRONA 1

STRONA 2

STRONA 3

Poprzednia strona skończyła się wyjęciem statora z formy. Na tym zdjęciu mamy statory dla 3

maszyn. Zwykle usuwam nadmiar żywicy z wewnętrznej i zewnętrznej strony statora.

Powyżej zespawaliśmy wsporniki statora do głównej ramy turbiny. To dobry moment na

przygotowanie statora do instalacji.

Dostosowujemy położenie statora, by był idealnie wyśrodkowany na pieście. Jako że stator

ma dokładnie średnicę 14" (35,5 cm) i każde ramię wspornika statora ma długość 7" (17,8

cm), krawędzie statora powinny ułożyć się idealnie ze wspornikiem. Wywierciliśmy 1/2"-owe

(1,27 cm) otwory we wsporniku statora do montażu. Musimy ustawić stator tak, by można go

było ścisnąć i tak się w niego wwiercić, by 3 otwory statora pokrywały się z 3 otworami we

wsporniku statora. Bardzo ważne jest takie ustawienie statora, żeby nie przewiercić cewek!

Dość łatwo to zobaczyć, choć czasem dobrze jest zaświecić latarką przez otwory we

wsporniku by się upewnić, że nie ma po drodze cewki. Jeśli przez pomyłkę przewiercimy

cewkę, prawdopodobnie stator się uszkodzi i będziemy musieli zacząć od nowa. Kiedy już

mamy otwory, stator jest już gotowy nie licząc okablowania. Jedyną rzeczą pozostałą do

zrobienia przed okablowaniem i możliwością przetestowania wyjścia to umieszczenie i

przyklejenie magnesów na rotorach hamulcowych.

Powyżej DanF umieszcza magnesy na rotorze. Zwykle mocuję je pojedynczo. Będziemy w

stanie okablować i przetestować stator z tylko jednym skończonym rotorem. Na pierwszym

rotorze musimy bardzo uważać przy mocowaniu magnesów na wyznaczone miejsce. Ważne

jest to, by każdy magnes wystawał przeciwnym biegunem w stosunku do swego sąsiada! Tak,

więc muszą iść w kółko N, S, N, S... itd. To nie takie łatwe... te magnesy są bardzo silne i

trochę niebezpieczne. Trzeba z nimi bardzo uważać i pamiętać by mocować je pojedynczo

trzymając resztę magnesów w bezpiecznym miejscu. Naprawdę boli kiedy dwa spotkają się

na palcu... mogą go nawet złamać!

Tak więc mocujemy pojedynczo. Spód danego magnesu powinien odpychać wierzch

sąsiedniego (sprawdzamy to biorąc do ręki magnes i przykładając do już zamontowanego -

powinny się odpychać). Używam kart do gry by utrzymać trochę miejsca między magnesami.

Kiedy już wszystkie magnesy są rozmieszczone, możemy użyć kart, by zmierzyć odstępy

między nimi, przesuwać je i dodawać/odejmować karty, póki przerwy między wszystkimi

magnesami są równe. W praktyce, we wszystkich tych maszynach wydaje się, że przerwa o

grubości 27 lub 28 kart jest odpowiednia, ale to zależy od dokładnej średnicy rotora i grubości

kart. Nazywamy to "Prawem Hoyla". Jest to przerwa około 3/8" między magnesami. Kiedy

wszystkie magnesy są już ułożone, a przerwy są równe, lubię dać trochę kleju dookoła by je

przytrzymać przed usunięciem kart.

Więc mamy teraz stalowy dysk z 12 BARDZO silnymi magnesami dookoła! Trzeba z tym

bardzo uważać. Trzymać z dala od kurzu, narzędzi, opiłków żelaza, itd. - musi pozostać

czysty i nie może przywierać do niczego dużego i płaskiego zrobionego z żelaza, bo możesz

tego nie oderwać! Dysk ma wystarczająco dużo siły przyciągania by przyciąć palce włożone

między niego i to, do czego przylgnie. Trzeba być bardzo ostrożnym!! Przyciąganie

między rotorem a kluczem nastawnym jest wystarczające, by być bardzo bolesne lub

złamać palce!

Kiedy magnesy są już zamocowane na rotorze, po prostu owijamy go taśmą izolacyjną po

zewnętrznej średnicy i wstawiamy w środku kartonową wkładkę (wkładka pochodzi z 6"-

owej kartonowej tuby, którą zmodyfikowaliśmy by ciasno pasowała wewnątrz hamulcowego

rotora). Tworzy to rodzaj tamy, tak że możemy wylać żywicę wokół magnesów by nie

przeciekła. Potem mieszamy poliestrową żywicę, dodajemy trochę talku, i zalewamy

magnesy. Wierzchy magnesów powinny być płaskie i bez żywicy, więc czyścimy je po

zalaniu. Po kilku godzinach żywica powinna stwardnieć i mamy gotowy jeden rotor

magnetyczny. Wspomniałem wcześniej, lecz należy się upewnić, że rotor nie jest zabrudzony

olejem czy smarem przed zalaniem go żywicą! Musi być czysty.

Piasta posiada nity, które mocowały oponę w samochodzie. Można je łatwo wybić młotkiem.

To było pokazane na rysunku na pierwszej stronie. Kiedy nity zostały już wybite młotkiem

zastępujemy je prętami gwintowanymi 1/2"-13 o dł. 10". Nowe 10" pręty przytwierdzone są

do piasty nakrętką z każdej strony. Musimy pozostawić około 1" gwintu wystającego przez

nakrętkę z tylnej strony tak by zostało miejsce na rotor hamulcowy i jeszcze jedną nakrętkę z

tyłu. Przy zacieśnianiu tych nakrętek do piasty lubię skręcać je bardzo mocno i używam

mnóstwo locklight (myślę, że superglue sprawuje się równie dobrze). Nie będą one już nigdy

zdejmowane, więc nie chcemy, by nam się poluzowały!

Na zdjęciu wyżej nakładamy tył rotora. Trzeba odrobinę uważać, bo magnesy będą

przyciągać piastę. Czasem łatwiej jest, kiedy jedna osoba przytrzymuje piastę w czasie gdy

druga obniża rotor wzdłuż prętów gwintowanych. Powinno ładnie pasować i być

wyśrodkowane. Sama piasta jest tylko troszkę mniejsza od wewnętrznej średnicy rotora

hamulcowego, co pomaga wszystko ładnie wyśrodkować. Kiedy już jest już nałożony

używamy locklight i zaciskamy 5 nakrętkami. Nie ma powodu, by tylny rotor miał się

kiedykolwiek poluzować.

Tak tylny rotor wpasowuje się w piastę. Gdybyśmy nie powiększyli odrobinę środkowego

otworu, piasta nie wpasowała by się w ten sposób, jako że rotor nie był zaprojektowany by

tak pasował. Teraz musimy tylko zacieśnić 5 nakrętek na prętach i je zakleić.

Tu nałożyliśmy piastę, łożyska i tylny rotor na resztę ramy turbiny. Teraz możemy ją

poobracać, by sprawdzić, czy wszystko jest płaskie i wyśrodkowane. Potem bierzemy 3 6"-

owe kawałki prętów gwintowanych M12 z 4 nakrętkami na każdym z nich, by przymocować

stator do wsporników statora. Stator będzie można regulować w obie strony nakrętkami.

Powinien być ustawiony tak, by przebiegał bardzo blisko rotora magnetycznego tak, by

przerwa między nimi była taka sama na całym obwodzie.

Kiedy juz mamy 1 rotor magnetyczny oraz stator zamontowany, jest już wszystko na miejscu

by połączyć kabelki i przetestować stator. Wyjście nie będzie zbyt wysokie z tylko jednym

założonym rotorem, ale po połączeniu kabli będziemy mogli przetestować każdą fazę i

upewnić się, że alternator będzie działał. Na początku zdejmujemy izolację z każdego drutu

na statorze. Najprostszy sposób to użycie palnika propanowego. Podgrzej końcówki drutów,

aż izolacja się spali, a później zetrzyj popiół papierem ściernym, aż pozostanie ładna, czysta

miedź.

Mamy 9 cewek i jest to 3-fazowy alternator, więc każda faza składa się z serii 3 cewek.

Pierwszym krokiem jest połączenie 3 cewek w serii, a wyjaśnia to powyższy rysunek. Każda

cewka ma wprowadzenie i odprowadzenie. Każda faza ma 3 cewki, które są rozmieszczone

co 120 stopni na okręgu. Zwykle wybieram jedną, zostawiam wprowadzenie wolne (to będzie

wyjście z tej fazy) i potem łączę koniec 1-szej cewki do początku następnej, i końcówkę tej

cewki do początku następnej, i koniec ostatniej cewki będzie wyjściem. Kiedy połączenia są

już gotowe, można przetestować tę fazę woltomierzem prądu zmiennego. Powinno dać się

łatwo zaobserwować co najmniej 10 woltów przy porządnym zakręceniu ręką, nawet gdy jest

tylko jeden rotor magnetyczny. Na obrazku powyżej widać, że mamy 6 odprowadzeń

wychodzących oznaczonych A, B, C oraz X, Y, Z. Robiłem tak zawsze dla 12 woltów i

zawsze łączyłem w Deltę. Dla operowania w 12 woltach łączymy X do A, C do Y i B do Z - i

te łączenia są naszymi 3 odprowadzeniami dla 3-fazowego wyjścia. Teraz możemy

doprowadzić te połączania do jakichś końcówek; ja używam 3 długich mosiężnych śrub z

miedzianymi podkładkami i nakrętkami. W ten sposób łatwiej je podłączyć do sieci. Teraz

możemy pokręcić i użyć miernika by zmierzyć wyjście między każdymi 2 z 3 trzech

zakończeń (tak jak poprzednio, porządne zakręcenie ręką powinno dać 10 lub więcej woltów

prądu zmiennego).

Później pokażemy rysunek wyjaśniający jak użyć tego 3-fazowego wyjścia do ładowania

akumulatora.

Podejrzewam (choć tego nie próbowałem), że wyszła by z tego dobra 24-woltowa maszyna

jeśli połączylibyśmy ją w układ gwiazdowy. W takim wypadku związalibyśmy po prostu

ABC razem i wyjściem były by X, Y, i Z. to daje nam około 1,7 razy większe napięcie przy

zadanych obrotach/minutę, co wydaje się odpowiednie dla systemu 24-woltowego. Trudno

powiedzieć czy takie rozwiązanie jest lepsze niż użycie po prostu cieńszego przewodu (może

17-tki), podwojenie liczby nawinięć na cewce i pozostanie przy układzie Delta. Myślę, że

obie metody by działały jeśli zamierzalibyśmy ładować akumulatory 24-woltowe.

Mamy więc już stator okablowany, zespawany i można dostrzec 3 mosiężne wkręty użyte

jako końcówki. Gdy wszystkie połączenia są już przetestowane, lubię wziąć trochę żywicy

epoksydowej i przykleić przewody do krawędzi statora, by je ochronić i zapobiec drganiom.

DanF buduje osłonę wokół statora by wiatr nie wprawiał w drgania spawów.

Teraz przygotowujemy drugi rotor magnetyczny. Na razie nie mamy magnesów na rotorze,

więc łatwiej nim manipulować. Biorę rotor trzymając go tyłem (tak, że siła magnetyczna z

tyłu rotora nie przyciąga do zbyt mocno) i patrzę czy jego 5 otworów pokrywa się dokładnie z

połówką, która jest na śrubach. Zwykle się nie pokrywają ponieważ śruby zaginają się

odrobinę kiedy zaciskamy je na pieście! Lecz ten test pozwala nam zobaczyć jak bardzo się

odchyliły.

Dokładnie mierząc względem pojedynczego punktu na statorze, próbujemy jak najdokładniej
ustawić i wyprostować śruby. Używam długiego kawałka 3/4" rury by je odpowiednio ugiąć.

Podczas uginania możemy sprawdzić ponownie ułożenie względem drugiej tarczy

hamulcowej. Ostatecznie chcemy, by drugi rotor można było łatwo wpasować, w samym

środku. Jak mówiłem, ważne jest, by trzymać go tyłem ponieważ nie ma jeszcze nakrętek na

śrubach, które powstrzymywałyby go od przylgnięcia do statora za sprawą siły magnesów na

tylnym rotorze.

Jak już śruby są wyprostowane, możemy ostrożnie wymierzyć, gdzie dokładnie umieścić

nakrętki, które mają utrzymywać rotor tylko odrobinę oddalony od statora. Nakrętki są

grubości około 1/2" i nasze magnesy będą także miały grubość 1/2". Na końcu (jak pokazuje

rysunek na str. 1) podwoimy tu nakrętki, ale na razie wystarczy jedna. Musimy umieścić

pojedyncze nakrętki na każdej śrubie i muszą one być rozmieszczone ostrożnie w taki sposób,

by nasze palce nie mogły się dostać między rotor i stator! - Ponieważ siła magnesów na

tylnym rotorze przechwyci przedni rotor! Będzie to jeszcze bardziej niebezpieczne, gdy

magnesy będą już umieszczone na przednim rotorze, ale nawet teraz przyciągnie to z hukiem!

Jeśli nakrętki są umieszczone poprawnie, to jest mała przerwa pomiędzy przednim rotorem a

statorem. Powinien obracać się swobodnie, a chybotanie powinno być minimalne. Tę część

się później zdejmie, więc możemy ją wyregulować później, o ile będzie to konieczne.

Teraz robimy znaki, by wiedzieć, gdzie dokładnie umieścić magnesy na przednim rotorze.

Jest to dość ważne i musi być wykonane ostrożnie. Tam gdzie mamy biegun północny na

tylnym rotorze, musimy mieć południowy biegun na przednim rotorze (tak, że się

przyciągają)! Zwykle robię dwa znaki by być pewnym... oznaczam położenie 2 magnesów

180 stopni wokół siebie. Oznaczam tylny rotor, przedni rotor. Ważne jest oznaczenie jednej

śruby i jednego otworu na przednim rotorze. Potem, przedni rotor musi zawsze wchodzić w

ten sam sposób, tak że ta sama śruba zawsze przechodzi przez ten sam otwór. Nie zaszkodzi

użycie piłki do metalu do zrobienia tych znaków, jako że będziemy to później malować, a

łatwo jest zgubić znaki zrobione mazakiem.

Powyższy rysunek pokazuje, jak powinny być ułożone magnesy. Jak już oznaczymy przedni

rotor i rozmieścimy magnesy, musimy się upewnić, że założony będzie w ten sam sposób.

Jako, że jest 5 śrub i 5 otworów w przednim rotorze, łatwo byłoby złożyć alternator

nieprawidłowo, jeśli nie zrobimy porządnych oznaczeń i nie ustawimy prawidłowo przy

składaniu alternatora.

Znów możemy zdjąć przedni rotor. Powinno się dać go usunąć ręcznie, choć można użyć

dźwigni, jeśli siła przyciągania jest zbyt duża. Niżej na tej stronie będziemy tworzyć ściągacz

by móc to zdjąć kiedy wszystkie magnesy będą już nałożone... być może powinniśmy

wcześniej zrobić ściągacz! Kiedy zdejmiemy już przedni rotor i oznaczymy, gdzie będą

północne i południowe bieguny, możemy umieścić 12 magnesów na przednim rotorze i zalać

je tam tak, jak zrobiliśmy to na tylnym rotorze. Tym razem magnesy powinny idealnie

pokrywać się ze znakami!

Kiedy żywica się zestali, musimy przygotować alternator do zamontowania przedniego

rotora. Najpierw dodajemy drugą nakrętkę na śrubach. Jeśli przerwa między pustym rotorem

a statorem była wcześniej odpowiednia, powinna znów być dobra po dodaniu jeszcze jednej

nakrętki (która dodaje grubości i kompensuje grubość magnesów). Powinniśmy zmierzyć

bardzo dokładnie raz jeszcze i sprawdzić ponownie! Niewielkie chybotanie na przednim

rotorze jest OK, jak długo przerwa między nim a statorem pozostaje prawie zawsze taka

sama. Trochę trudno to wyjaśnić, ale będziemy to równoważyć, więc jest OK jeśli chybotanie

pojawia się na tym etapie, ale jeśli skutkiem tego przerwa między magnesami a statorem się

zmienia, wtedy nakrętki trzeba wyregulować. Nakrętki muszą być wyregulowane idealnie...

Możemy mieć śmigło chyboczące się troszeczkę w górę i w dół - jako, że możemy do

zrównoważyć odważnikami - ale nie możemy pozwolić by chybotało się to w przód i w tył za

mocno. Niewielki błąd w centrum alternatora mógłby skutkować dużymi wychyleniami

końcówek śmigła, co byłoby złe. Tak więc mierzymy nakrętki bardzo ostrożnie i sprawdzamy

ponownie i jeszcze raz przed nałożeniem przedniego rotora magnetycznego.

Na zdjęciu wyżej założyliśmy przedni rotor i właściwie alternator jest już gotowy. Nakładanie

rotora tak jak ja to robię nie jest łatwe ani bezpieczne! Może lepiej byłoby przyspawać

wspornik z nakrętką z wewnętrznej strony przedniego rotora, tak, byśmy mogli bezpiecznie

go obniżyć. Przyciąganie między tymi dwoma rotorami magnetycznymi jest niewiarygodna!

Mój sposób to ostrożne przytrzymanie w górze rotora i zestawienie oznaczonego otworu z

oznaczoną śrubą tak, że wiem, że jest blisko właściwego ułożenia. Potem, szybko,

umieszczam tam rotor, tak że spoczywa na szczycie śrub! Jest to trochę trudne, ponieważ

magnesy są przyciągane do śrub i o ile wszystko nie jest dość dobrze wycentrowane rotor

będzie przyciągnięty do śrub i trzeba go znów odrywać i próbować ponownie. Problem ten

można rozwiązać przez użycie prętów gwintowanych ze stali nierdzewnej, ale nie jestem

pewien dodatkowego kosztu i trudności związanych z cięciem stali.

Jak już rotor spoczywa na szczycie śrub trochę skrzywiony, mogę potem go trochę obrócić

tak, że pokrywa się ze śrubami. *Jest bardzo ważne by trzymać rotor w taki sposób, by

NIE BYŁO MOŻLIWOŚCI by palce mogły się dostać pomiędzy rotor i stator!* Później

zaczynam obniżać rotor wzdłuż śrub a siła magnetyczna bardzo szybko wyrywa mi go z rąk i

przytwierdza do nakrętek, które trzymają go na miejscu! Ponownie - śruba stopująca w

centrum rotora usprawniła by nieco tę operację, myślę że warto jest to zrobić, więc tak zrobię

następnym razem! A tak, uderza to z ogromną siłą kiedy wskakuje na miejsce i brzmi trochę

jak wystrzał z pistoletu. Bez śruby stopującej czy ściągacza nie da się tego usunąć! Teraz

obracamy alternator. Przerwa między przednim rotorem powinna pozostać taka sama w miarę

jak jak się obraca (żadne chybotanie nie jest dopuszczalne). Znowu, odrobina chybotania w

górę i w dół i z boku na bok może być skorygowana... oznacza to, że prawdopodobnie nie

wyprostowaliśmy dostatecznie śrub. Chybotanie, które zmienia odległość między statorem i

rotorem musi być naprawione przez wyregulowanie nakrętek.

Nie miałem jednak takich problemów, w najgorszym razie było mniej niż 1/16". Jeśli

wszystko wygląda dobrze, wtedy wiemy, że jest dobrze nastawione i nie musimy nic

zmieniać. Zdejmiemy to jeszcze jeden raz do malowania. Jeśli nie wygląda to dobrze, nadal

rozmontowujemy i składamy ponownie dopóki będzie dobrze! W każdym razie możemy teraz

obrócić alternator i sprawdzić wyjście. Przy 60 obr/min (1 obrót na sekundę) powinniśmy

mieć około 6 woltów AC pomiędzy którąkolwiek parą zakończeń na statorze.

Powyżej mamy rysunek naszego ściągacza. Wydaje mi się, że nie bardzo pomaga to w

łagodnym opuszczaniu rotora magnetycznego bo nie jest wystarczająco stabilny, ale za to

ładnie odciąga rotor na tyle byśmy mogli bezpiecznie usunąć go ręcznie. Być może lepiej

zespawać 3.5"-ową stalową część ściągacza do wewnętrznej części przedniego rotora, w ten

sposób byłby łatwiejszy w użyciu i mógłby posłużyć do łatwego opuszczenia rotora z

powrotem. Jeśli miałbym sam to zrobić, myślę, że zmieniłbym na grubszą stal i większe pręty

gwintowane by upewnić się, że nic się nie zegnie.

Na zdjęciu wyżej kręcimy ręcznie alternator i sprawdzamy wyjście.

Nie mam wielu dobrych zdjęć tego, ale powyżej pokazany jest rowek w osi ogona, który

wyznacza blokady dla systemu naprowadzania. Lubimy przyspawać końcówkę dookoła

niego, by go tu wzmocnić i zapobiec pęknięciu. Rysunek na pierwszej stronie pokazuje to w

pewnym stopniu. Rowek musi pozwalać ogonowi na obrócenie się tak, że jest prawie

prostopadły do piasty, na której alternator obraca się podczas pozycjonowania (przy dużych

wiatrach) i musi go zatrzymać jedynie kilka stopni ZA ustawieniem równoległym do tej samej

piasty. Spójrz na rysunek na pierwszej stronie, który poniekąd to ukazuje.

By określić położenie i rozmiar tego rowka najpierw spawamy krótką 1"-ową rurkę do

wysięgnika ogona i umieszczamy ją nad osią obrotu ramy wiatraka. Po prostu przesuwamy

wysięgnik ogona do normalnej pozycji i go oznaczamy, a potem do pozycji najbardziej

wychylonej i znów znaczymy. Teraz możemy wyciąć rowek. W praktyce może nam się nie

udać za pierwszym razem. Mogą być potrzebne pewne dopasowania, i zobaczymy to dopiero

jak wzniesiemy turbinę i zobaczymy, czy działa zgodnie z wiatrem czy nie. Czasem łatwiej

jest dopasować wielkość ogona niż dopasować rowek, ale za pomocą spawarki i szlifierki

możemy dodawać i odejmować metal według potrzeb. Z początku chcemy trafić jak najbliżej.

Powyżej mamy 3 maszyny prawie skończone prócz ogonów, malowania i śmigła. Ogony

przymocujemy tutaj przez przyspawanie wsporników statora ze sztaby żelaza o szerokości 1"

i grubości 1/8" blisko końca wysięgnika ogona. Wysięgnik jest rurą 3/4", o dł. 5'. Sam ogon

będzie zrobiony ze sklejki o powierzchni około 5 stóp kwadratowych.

Tu mamy już wsporniki ogona i sam ogon założony... wszystko gotowe oprócz malowania i

śmigła! To zrobimy na

NASTĘPNEJ STRONIE.

.

STRONA 1

STRONA 2

STRONA 3