wiatraki.memu.pl

Śmigło 4,5 m
Prawie dwa tygodnie precyzyjnej pracy i końcu jest większe śmigło.

Współpraca trzy-łopatowego śmigła o średnicy 4,5m z amerykanką 12 cewek i 40 neodymów.

Startuje przy wietrze poniżej 1m/s.
Ok 1.5 m/s ma 53 obr/min 24Vx0,4A= 10W
Ok 2.0 m/s ma 63 obr/min 25,4Vx1,2A= 30W
Ok 3.4 m/s ma 91 obr/min 29,3Vx5A= 147W
Ok 4.3 m/s ma 116 obr/min 30,1Vx10A= 310W
Ok 5.2 m/s ma 133 obr/min 30,7Vx14,3A=439W (poprawiono Vw z 4.9 na 5.2 m/s)
Nie przypadkowo obok wiatru jest "Około" bo jest najtrudniejszym parametrem do zmierzenia.

Obroty, V i A precyzyjnie mierzone a wiatr z dwóch źródeł uśredniany.
Czekam na testy przy większym wietrze.

Trochę problemów było z wyważeniem śmigła bo były lekkie powiewy.

Warto było się zabawić w żmudną obróbkę, aby wychwycić długotrwałe małe wiatry.

Śmigła ładne, tylko coś nie zgadza się z obliczeniami - nie jest możliwe by przy średnicy 4,5m i wiaterku 1.5m/s uzyskać 10W, bo Z musiałoby wynosić 4,5 a tyle nie wynosi bo kąt zaklinowania musiałby wynosić wtedy 70 stopni.
Przy 4.9m/s śmigło idealne osiągnie 349W, Twoje osiąga 100W więcej...

Kol. Waldku pozwól że pomimo szczerego szacunku i uznania dla Twojego olbrzymiego wkładu w problematykę małych elektrowni wiatrowych, ja jednak w powyższej kwestii sie nie zgadzam i będę bronił moich testów.
Szybkość wiatru jest dla mnie najtrudniejsza do weryfikacji. Oceniam że błąd przy małych wiatrach nie jest większy niż 0,3m/s. Szukam jednak precyzyjniejszego sposobu pomiaru wiatru, bo tu może być słaby punkt.
Stąd jeszcze teoretycznie przeliczyłem możliwości 4,5m śmigła o polu wiatrowym prawie 16 metrów kwadratowych.
Po przyjęciu nie wygórowanych współczynników sprawności, obliczenia są w pobliżu moich praktycznych testów:
Wiatr 1,5m/s to 12W a ewentualne +0,3=1.8m/s daje 21W.
Ten wspomniany kąt 70 stopni to chyba z księżyca bo mocno odbiega od rzeczywistości.
Z tym ostatnim testem to bym się zgodził bo przyrost między Vw 4,9 m/s a 5,2 m/s różnica wyszła 83W.
Program wiatrak jest wspaniałym programem do ogólnej orientacji. Pamiętać należy jednak że matematyczne przeliczenia zostały w dużej części oparte o badania aerodynamiczne płatu nośnego z lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku.
Wspominany na forum rysunek odnośnie szybkobieżności ?Z? już w latach osiemdziesiątych nie w pełni się weryfikował, bo mój 4.3 m dwu łopatowiec potrafił bez problemu uzyskać Z=10.4x a pod średnim obciążeniem utrzymywał Z około 7 do 9x
Nie przypadkowo stara maksyma mówi że ?Praktyka bez teorii bywa ślepa a teoria bez praktyki niestety jest martwa?.
Kilkanaście tych śmigiełek przetestowałem. Zauważyłem że powyżej średnicy 3,5m warto powalczyć o podwyższenie szybkobieżności śmigła, np. dla 3 łopat Z przyjąć nie 4,5 a 5,5 a nawet więcej. Obserwuje również że decydentem szybkobieżności jest profil od końca łopaty do około 1/3 jej długości i tam niezbędna jest precyzja obróbki. Od połowy łopaty do osi obrotu staranność obróbki nie ma większego znaczenia dla szybkobieżności, a jedynie odpowiedni profil poprawia rozruch.

Pierwsza sprawa - ja się wcale nie obrażam i jak najbardziej dyskusje są pożądane.
Ja opieram się o to co "wyniosłem" ze szkoły, z różnym co prawda skutkiem, ale jeśli chodzi o wiatr nie było o nim zbyt wiele.
Odnośnie matematyki lat 50-tych, no cóż: Prawo Betza i o owy teoretyczny współczynnik wykorzystania energii wiatru: 0,593.
Wiatrak 1.1 oczywiście uwzględnia go w obliczeniach jednak stosuje sprawność łopat coś w okolicach 60% dla śmigła trójłopatowego stąd wartość współczynnika dla Z=4.5 wynosi około 0.35.
Oczywiście wartość sprawności można podnieść poprzez modyfikacje parametrów wejściowych - ale nie to tu chodzi.

Kąt 70 stopni wynika z matematyki: wiatr 1.5m/s średnica 4.5m średnica wewnętrzna 30cm - wychodzi 70 stopni.

I dość istotna sprawa:
"Z" to wynik podzielenia obwodowej prędkości końcówki łopaty przez prędkość wiatru - jest to więc zmienna. Śmigło projektowane dla Z=4.5 kiedyś na pewno osiągnie Z=11.
Przyjmując śmigło 4.5m, wiatr 10m/s i Z=11 uzyskasz 467 obr/minutę. Czyli końcówka porusza się z prędkością: 2PIrx467=6601m/min=110m/s - to też łatwo policzyć. I w drugą stronę: Z=110[m/s]/10[m/s]=11
Idąc dalej te same śmigło przy wietrze 3m/s jakie będzie miało "Z"? Jakie moce można uzyskać ze śmigła które konstruowano w oparciu o Z=11 i Z=4.5 (wiatr 10m/s)...
Odpowiem: 2700W(Z=11) i 4300W(Z=4.5)

W pełni zgadzam się ze starym Prawem Betza -że ideał to prawie 60% do odzyskania energii z szybkości wiatru, jak i że rozważane przez nas ?Z? oznacza ile razy koniec łopaty wyprzedzi szybkość wiatru.
Konstruowanie wiatraka z Z=11 było by bezmyślnością. Ja miałem na myśli przesuniecie się od maksimum krzywej ?Cl? w prawo gdzie krzywa jeszcze nieznacznie opada a zyskujemy szybkości śmigła dla mniejszego wiatru.
Instytuty wiadomości z aerodynamiki w większości wykorzystują dla własnych potrzeb. Za dużo tej wiedzy poza żeglarstwem i modelarstwem lotniczym nie spotyka się. Znane jest zjawisko że lina żaglowca ze wzrastaniem wiatru potrafi stawiać opór jak podwójna a nawet poczwórna. Pogrubianie się strugi opływowej wokół liny powoduje znaczne przyrostu oporu powietrza. Spadający skoczek bez spadochronu w pewnym momencie nie przyspiesza a spada ruchem jednostajnym, bo zrównała się siła jego ciężkości z narosłym oporem powietrza.
Podobnie jest ze śmigłem szczególnie w okolicach końca łopaty i w jej pobliżu, stąd
teoretycznie koniec łopaty może uzyskać maksymalnie 100 m/s a praktycznie 64 m/s przy samoczynnym napędzaniu się wiatrem. Dlatego też przy moim 4,5 m śmigle praktycznie liczę na 270 obr/min pod możliwym obciążeniem aby nie wypadło z ciągu a o możliwych teoretycznych 400 obr/min nawet nie marzę bo chyba by musiało pracować luzem.
Bardzo mnie zaskakują niektórzy sprzedający na Allegro śmigła powyżej 3,5 m uzyskujące tysiąc obrotów. Chyba je napędzają nie wiatrem a silnikami lotniczymi.
Sądzę że odpowiednie wprowadzenie powyższego ograniczenie urealniło by program Wiatrak. Nie było by tych krańcowych niezgodności szczególnie w dolnej części łopaty gdzie aerodynamika ma znikomy wpływ a powinny decydować względy konstrukcyjno wytrzymałościowe. Mnie dotychczas udało się praktycznie uzyskać na końcu łopaty 56 m/s przy odbieraniu mocy. Czkam na szybszy wiatr.
Podsumowując: Waldku pomyśl co mi po wietrze 10 m/sek który jest od święta i to przeważnie w porywach przez parę minut, a wiatr 2,5 m/s do 6 m/s mam prawie przez 240 dni w roku. Małe elektrownie wiatrowe w większości odchylają się od wiatru przy prędkości 8 do 9 m/s chyba że jest małej średnicy ?Chińczyk? i nie odczuwa dużego naporu strugi wiatru i nie zagrożony odchyli się później. No ale praktycznie jaką on moc może dać, gdy jego nominalna moc 300 lub 500 Wat jest oferowana przy 12 m/s.

Testy ze śmigłem Fi 4.5 ustawionym na 5 metrowym maszcie między budynkami.

Obecne wiatry przekraczają oczekiwania. Trzy stopniowy regulator wraz z 3 grzałkami bojlera, często nie jest w stanie odebrać powstającej energii. Przekroczenia progu ładowania powodują chwilowe samo wyłączanie przetwornicy. Dopięta początkowo czwarta spirala do 3 stopnia regulatora częściowo poprawiła sprawę. Przejść na wyższe napięcie na razie nie mogę bo przetwornica jest na 24V. Ostatecznie musiałem wpiąć prowizoryczną spiralę, która poza regulatorami na wyższym napięciu, na niezależnym mostku prostowniczym, cały czas obciąża prądnicę mocą około 20 -350W w zależności od obrotów śmigła. Tak jest dzisiaj -niestety na co dzień nie bywa tak różowo z wiatrem.
W nowo projektowanej większej prądnicy uwzględnię te niespodzianki.


Mały górny miernik wskazuje obroty na minutę (pierwsze 3 cyfrach z lewej)
Prawy miernik napięcie i natężenie ładowania 24V akumulatorów.
Mikroamperomierz przeskalowany na 10A, niestety czasami był przekraczany -wskazuje prąd do bojlera.
Lewe mierniki wskazują natężenie i napięcie odbierane przez prowizoryczne spiralę dociążające, bo 3 stopniowy regulator nie zdołał zapobiec przekroczeniu górnego progu ładowania. Spirale widoczna u dołu z lewej pod miernikami. Odbierana moc wiele razy przekraczała łącznie 1000W.
Przy wcześniejszych próbach uzyskano jedno przekroczenie 1230W
Więcej szczegółów na YouTubie jak zdołam podać linki.

Tu linki do dwóch filmów z testów.
http://www.youtube.com/watch?v=XFc23LtKliY
http://www.youtube.com/watch?v=KWDZkBPspWw

No.... trochę za wysokie te napięcie ładowania.
Druga sprawa, koniecznie daj grubsze przewody, bo 1kW/28V=35A czyli minimum 10mm2.
Co to za kaskada co sobie z obciążeniem nie radzi?

35A w przewodach nie ma bo jest wyższe napięcie na obciążeniu:
Np: 28.8*17A=500W w bojler i w akumulatory
56V*9.5A=530W w dwie spiralę dodatkowe

Aby uniknąć nieproduktywnej pracy dość znacznego śmigła, prądnica ma podwójne wyprowadzenia przewodów z każdej fazy, to znaczy: 3 przewody z pełnej fazy i 3 przewody z 2/3 uzwojenia fazy wykonanego grubszym drutem. Cała faza dobrze wychwytuje słabe wiatry wcześnie ładując 24V akumulatory. Gdy wiatr wzrasta powyżej 3 m/s akumulatory przełączane są na wspomniane 2/3 uzwojenia fazowego a obciążenie pozostaje na pełnej fazie, gdzie są wyższe napięcia wynoszące około 34 do 65V, stąd wystarczą mniejsze natężenia dla odbieranej mocy. Atmega nie poradziła sobie z tym napięciem i dlatego chwilowo bojler musiał pozostać na 24V regulatorze. Posiada on trzy grzałki na 60V 400W+500W+500W. Stąd ten niski odbiór przy 28V, jak i te przekroczenia progu ładowania.
Wiatr się uspokaja to spokojnie będę mógł temu zaradzić. Tymczasowo dwie spirale dodatkowe w miarę wyhamowują porywy.
Czy Twój moduł wykonawczy poradziłby sobie z tymi grzałkami przy 70V. Krótkotrwale takie napięcie może się zdarzyć.
Równolegle połączone grzałki mają "zimny" opór 2.52 Oma, a to może dać moc do 1.8kW przy 70V. Spirale radziły sobie z takim krótkotrwałym przeciążeniem.

Moduł sobie poradzi - tylko po co moduł. U Ciebie wystarczy blok tranzystorów pod atmege - jeden na 15A obciążenia

Włączanie dwustopniowe obciążenia wywoływało mocne szarpnięcia prądnicą, szczególnie przy małym poborze energii do naładowanych akumulatorów. Dlatego przeszedłem na trzy stopnie. Obecnie chodzi mi o w miarę płynny przyrost obciążenia. Miał to zapewnić PWM na mos-fecie IRF1407 zakupiony w internecie. Waldku byłem przekonany że to Twój. Później okazało się że jest to ktoś inny. Pomimo odesłania i opłacenia ponownie przesyłki w obie strony, problemu nie rozwiązano. Stabilizatory nagrzewają się, a 5V po minucie jest gorący. Atmega pobiera 130 do 180mA. PWM za słabo obciąża prądnicę, mos-fet z radiatorem bywa gorący. Po wymianie mos-feta radiator dalej gorący- wygląda jak by gator był zbyt wolno odłączany. Programowanie wyświetlacza działa prawidłowo.

Powołujesz się na niezgodność towaru z umową i sprzedawca musi oddać pieniądze. Jeśli tego nie będzie chciał zrobić -> Federacja Konsumenta szybko mu uzasadni dlaczego.

Witam klistron
Widziałem testy Twoich śmigieł na filmikach. Jak na średnicę 4,5 m, to bardzo dobrze pracują i mają niezłą moc, co widać podczas testu, gratuluje. Ja zrobiłem też śmigła z drewna, już są złożone w całość, ale nie założyłem ich jeszcze do prądnicy ze względu na aurę. Mam jednak prośbę, w moim poście na stronie 2 załączyłem kilka fotek moich śmigieł. Mógłbyś spojrzeć na nie fachowym okiem i powiedzieć, czy wycisnę z nich 1KW mocy?

Witaj Bumcyś
Jak widzę z fotek to śmigła są z solidnej sosny. Wytrwała obróbka jest również widoczna. Część szersza od strony osi obrotu jest w porządku. Ja bym popracował jednak nad końcem łopaty, tym węższym. Zmniejszył bym tą grubość mierzoną przez suwmiarkę z 12.5 na 8-9 mm. Maksymalne zgrubienie powinno być w odległości około 25 do 30% od krawędzi natarcia. Przekrój będzie bardziej opływowy a tum samym śmigło szybsze. Całą operację przeprowadziłbym na długości około 350 do 400 mm od najcieńszego końca próbując płynnie przejść do istniejącego już dalej profilu. Oczywiście zachować dotychczasową szerokość a nadmiar materiału zbierać od strony zawietrznej.
Tą część śmigła dlatego tak dokładnie należy obrabiać, gdyż od tego cienkiego końca do połowy promienia wiatrak odbiera 75% swojej mocy, a do 2/3R przybywa tylko 14% uzyskując łącznie 89%. Stąd dla pozostałej 1/3 od osi obrotu zostaje tylko nieznaczne 11% mocy i to jeszcze trudne do odzyskania w małych turbinach ze względów konstrukcyjno wytrzymałościowych.

Aby drewno mniej piło wody to też konserwuję go pokostem na gorąco. Po kilkunastu latach eksploatacji widzę że się to opłaca. Może ktoś przetestował lepszy środek.

A propos osiągów: to z około 5m? pola wiatrowego w miarę dobre śmigła Fi 2.5m powinno uzyskać przy: 4m/s około 70W
6m/s około 240W
8m/s około 570W
9m/s około 810W
10m/s powinno przekroczyć 1kW.
490 obr/min możliwe do praktycznego uzyskania.
Jest to tylko wstępna teoretyczna przymiarka. Prawdę pokaże test.

Witaj klistron
Dziękuję za wskazówki i poświęcony czas. Z pewnością zrobię tak ja radzisz. Zależy mi, aby śmigła były wykonane solidnie i oddawały moc wiatru. Faktycznie są wykonane z dobrego drewna sosnowego, wybierałem najładniejsze deski bez sęków z bardzo widocznymi słojami. Drewno z środka drzewa jest najmniej wartościowe. Pytałem sąsiada jest stolarzem, powiedział, że nie zna lepszego zabezpieczenia drewna jak pokost lniany na gorąco. Pokost jest pochodzenia naturalnego i bardzo głęboko penetruje drewno, zabezpiecza je przed wilgocią, a co najważniejsze, po wyschnięciu drewno dodatkowo można zabezpieczyć lakierem. Do śmigieł dobry lakier jest do konserwacji jachtów. Jest on wodoodporny i odporny na działanie UV.
Pozdrawiam.

Fabryczne śmgła są bardzo drogie i dlatego sam zastanawiam się czy nie wykonać własnie z drewna śmigieł chociaż kupiłem już fabryczne ( 2,5m) myślę że trochę za małe dla mojej prądnicy. Podziwiam wasze dzieło nie wiem czy mnie starczyłoby samozaparcia i cierpliwości żeby wykonać właśnie takie śmigi jak twoje Klistron .

Kisoft dziękuję za uznanie, zachęcam też do działania.
Wiadomo że za jeden dzień nie zrobi się porządnego śmigła.
Radzę jednak spróbować, bo warto. Ta praca później nieźle zaprocentuje. No i jaka satysfakcja, gdy prawie nie zauważalny powiew a śmigło startuje. Sąsiad się pyta czy założyłem ?silnik na rozruch? bo się kreci a wiatru nie ma. Najlepsze jest jednak to że wiaterek około 1.5m/s a miliampery już wpływają do aku, które teraz nagminnie mają 26V a nie 24V jak bywało przy poprzednim śmigle. Radio podaje wiatr słaby około 2m/s a na miernikach pojawia się 1 do 2A. Przy 3m/s zaczynają odzywać się regulatory obciążające.
Sugerował bym zacząć od śmigła co najmniej 3.6m.

Klistron może umieściłbyś jakieś rysunki poglądowe szkice ew. zdjęcia itp. materiały jak wykonać takie śmigi , w sieci jest dużo rozwiązań ale chciałbym bazować na pewnych i skutecznych opracowaniach.