Wiatrak na dachu

[hryst]

Witam!
Proszę o informację jak będzie zachowywał się maszt na którym obecnie zainstalowana jest radiolinia po dodaniu wiatraka 400W (waga 8KG). Rura jest średnicy 3cm i zamierzam ją jeszcze wysunąć o około 1m do góry tak aby swobodnie zainstalować wiatrak.



posiadam taki wynalazek:
http://www.aliexpress.com/item/600W-max ... 12789.html

Zda egzamin taka konstrukcja?


Pozdrawiam

[Waldemar Pachoł]

Będzie tańczyć. Poniżej promienia obrotu proponuję trzy odciągi.

[hryst]

dzięki za odpowiedź.
Do testów postawie sobie maszt 2 metrowy z takiej samej rury co na dachu (3cm) i zobaczę jak będzie się zachowywać.
Nie chce "psuć" sobie dachu i instalować odciągów.
Ostatecznie jak wiatrak się sprawdzi a rura nie, będę myślał o wstawieniu oddzielnie 1,5metrowego cienkościennego teownika w samej kalenicy.

[hryst]

Witam!
wiatrak został zainstalowany, ale...
niestety w całym mieszkaniu go słychać. Dach działa jak pudło rezonansowe i buczenie jest gorsze od lekkiego świstu na zewnątrz.

Zastanawiam się czy wkładki gumowe pomiędzy drewno a konstrukcję coś pomogą?

[TOMMASZ]

To niczego nie zmieni,pomogą tylko tuleje gumowe.Najlepiej takie od wahaczy samochodowych,wkładasz na szpilkę a mocowanie rury/masztu na tuleje.Pomiędzy jest guma która wytłumi/wyciszy prace prądnicy.

[Nosam]

Witam!
wiatrak został zainstalowany, [...]

wiatrak400W_na-dachu.jpg

Witam,
Czy wiatrak zainstalowany w takim miejscu u Ciebie osiąga moc nominalną?

Mam bardzo podobną konstrukcję i z przykrością stwierdzam, że nie sprawdza się.
Nawet przy sporych porywach wiatru wiatrak oddaje co najwyżej 10..15% mocy nominalnej, a i to bardzo krótko (kilkanaście sekund). Wirnik kręci się całkiem szybko, ale jakiekolwiek obciążenie elektryczne - od razu go spowalnia. Czy ktoś z Forumowiczów miał podobną sytuację? Dominujący kierunek wiatru wieje u mnie wzdłuż budynku, czyżby zatem zawirowania były tak silne, że ulatuje cała efektywność?

[Waldemar Pachoł]

Nosam: Jaka jest średnica Twojego wiatraka?

[Nosam]

Średnica śmigła to 2,2m, jest ono 5- łopatowe.
Nominalną moc 1300W powinien osiągnąć przy wietrze 12m/s. i 650obr/min.

Eksperymentowanie ze zdjęciem obciążenia podczas wiatru około 8-10m/s powoduje, że wiatrak po kilku-kilkunastu sekundach rozkręca się do prędkości znamionowej, a kilka sekund po załączeniu obciążenia podczas wyhamowywania otrzymuję prądy rzędu 30% znamionowego (to i tak sukces!).

W przeważającej części jego normalnej pracy, generuje prądy o natężeniu 0,1..0,3A w porównaniu do 33A znamionowego dla napięcia instalacji 48V.

Dlaczego tak się dzieje?

Czy to kwestia zawirowań powietrza ponad dachem i znacznie mniejszej niesionej energii?

Czy oszustwo producenta wiatraka w podawaniu parametrów? (charakterystyka mocy w funkcji prędkości wiatru baaaardzo się nie zgadza...)

Czy ma sens przeniesienie wiatraka na maszt daleko ponad budynek?

[Waldemar Pachoł]

Pierwsza sprawa to wiatr 12m/s - taki występuje u nas 3 może 4 razy w roku.
Dalej 650 obr/min dla śmigła o pięciu łopatach to Z w okolicach 6,5. Zrozumiałbym przy trzech łopatach ale przy pięciu uzyskanie zakładanych parametrów to czary i magia.

Dlaczego tak się dzieje?

Producent niewiele wie. Jest taka zasada: im więcej łopat tym niższe obroty ale i większy moment.

Czy to kwestia zawirowań powietrza ponad dachem i znacznie mniejszej niesionej energii?

Wpływ jak najbardziej istnieje.

Czy oszustwo producenta wiatraka w podawaniu parametrów? (charakterystyka mocy w funkcji prędkości wiatru baaaardzo się nie zgadza...)

Odpowiedziałeś sam sobie.

Czy ma sens przeniesienie wiatraka na maszt daleko ponad budynek?

Szorstkość ma wpływ, wyżej jak sam zauważyłeś jest mniej zawirowań. Jednak podniesienie tego wiatraka nie wpłynie mocno na wyniki.

[Nosam]

Dziękuję za dotychczasowe odpowiedzi, aczkolwiek wolałbym się skupić na kwestiach aerodynamicznych miejsca instalacji.
Patrząc na staranność wykonania łopat, piasty i obudowy jako odlewów ciśnieniowych, a także ogólne wrażenie konstrukcyjne trudno mi uwierzyć, że producent włożył tyle staranności, aby na koniec oszukiwać tak mocno (tylko 10% mocy??)
Z ogólnych zależności fizycznych, także z wyników obliczeń z programu wiatrak 1.1 wynika, że wirnik o średnicy 2,2m wytwarza z wiatru 1,5kW mocy mechanicznej przy wietrze 12m/s. Producent ma szansę wybronić się wobec praw fizyki.
Tak sobie myślałem, że chowając np. pół wiatraka za pionową ścianą, zaś dmuchając tylko na wystającą połowę, uzyskałbym pewnie około 30-40% mocy w porównaniu do wystawienia całego wiatraka w nieograniczony strumień równo dmuchającego wiatru.
Oczywiście zasłanianie ścianą to tylko eksperyment myślowy, ale czy ustawienie wiatraka, tak, jak na zdjęciu na początku tego wątku nie jest takim właśnie działaniem?
Czy wiry odbijające się od ściany budynku 2m poniżej osi wiatraka mogą aż tak zakłócać strumień powietrza wpadający na jego wirnik?

[polo232]

Ostrożności nigdy za wiele - dlatego powtórze to co już kiedyś pisałem.

Ale i w tym
przypadku potrzebna jest umiejętność słuchania " ze zrozumieniem " oraz tabliczka
dzielenia. Bo to o czym mówi sprzedawca trzeba podzielić przez 8, a nawet przez 10.
I nie chodzi tu o należność, a o uzysk energii oferowanej elektrowni.

Silnijszych podmuchów życzę.

[Waldemar Pachoł]

aczkolwiek wolałbym się skupić na kwestiach aerodynamicznych miejsca instalacji.

Sugeruję raczej zmianę na śmigło trójłopatowe. Potrzebujesz obrotów a nie potężnego momentu przy rozruchu.

Producent ma szansę wybronić się wobec praw fizyki.

Tak, o ile poznamy punkt przecięcia krzywych mocy śmigła w funkcji obrotów i mocy prądnicy w funkcji obrotów. Pierwsza jest krzywą, druga zależność linią prostą. Do punktu przecięcia prądnica generuje tylko moc jaką daje śmigło - czyli mniej niż wynika to z mocy prądnicy (bo wykres leży poniżej mocy prądnicy) natomiast powyżej punktu prądnica generuje moc wynikającą tylko z jej obrotów pomimo znacznie większej mocy którą dostarcza śmigło. http://www.mala-elektrownia.ovh.org/lopaty.php
Reasumując, to że średnica powinna zapewnić daną moc przy określonym Z nie koniecznie musi skutkować produkcją mocy wynikającą z obrotów prądnicy. Sugeruję rozkręcić samą prądnicę do obrotów nominalnych i zrobić testy obciążeniowe.

[Nosam]

Przed zamontowaniem turbiny na dachu zrobiłem jej prosty rozruch w postaci dołączenia napędu z wiertarki.
Bardzo wyraźnie było widać, że podłączenie żarówki 40W znacznie zwiększa opór mechaniczny i wiertarkę należało silnie trzymać.
Nie zrobiłem pełnych prób obciążeniowych (czego obecnie trochę żałuję), zresztą znalezienie wiertarki 1,6kW nie jest łatwe.

Później już po zamontowaniu wiatraka na dachu robiłem eksperymenty w postaci podłączania szeregowego rezystora pomiędzy wyjście mostka prostowniczego a akumulatory. Były to rezystory 10...68ohm, co rzeczywiście pozwalało wiatrakowi kręcić się szybciej i wejść z punktem pracy na dalszy odcinek charakterystyki moc/obroty.

Plus takiego rozwiązania to lekko ciepły rezystor trzymany w ręku przy hulającym zimnym jesiennym wietrze i świadomość, że mam "pompę ciepła" robiąca ciepło z zimna.

Elektrycznie: - uzyskałem prądy około 0,4..1.1A, które trochę stabilniej ładowały akumulatory.
To jednak daleko od choćby przyzwoitych 60% mocy zainstalowanej.

[Waldemar Pachoł]

P=U^2/R
Trzeba było wykonać z drutu oporowego od prodiża grzałkę która daje moc nominalną prądnicy dla oczekiwanego napięcia.
Dołączyć ją prądnicy i wykonać dwa pomiary mocy przy znanych obrotach, np 50 i 100/min. Nanieść wartości na wykres i przeprowadzić przez te dwa punkty linie prostą <- charakterystyka prądnicy gotowa.

[Nosam]

Ostatnio udało mi się namówić właściciela podnośnika koszowego do pewnego eksperymentu.

Zdemontowałem wiatrak z dachu i uniosłem go ponad 6 metrów ponad dach, czyli w sumie około 14 metrów ponad powierzchnią gruntu.
Chciałem sprawdzić moją teorię o zawirowaniach obecnych bezpośrednio ponad dachem.
Po podniesieniu wiatrak pracował jakby trochę efektywnie, ale była to niewielka różnica, około 3% mocy.
Prędkość wiatru podczas tego eksperymentu szacuję na 8 do 12 m/s.

Zrażony zdemontowałem wiatrak w całości i odkręciłem od niego śmigło.
Sama prądnica jest w stanie przy napędzie z wiertarki stabilnie oddawać moc rzędu 400W, przy około połowie obrotów nominalnych, choć przeciążona wiertarka przy tym cierpi.
Być może zdobędę większe źródło napędu prądnicy, aby zbadać dalszą część jej charakterystyki.

Po tych wszystkich próbach dochodzę do wniosku, że przyczyną bardzo słabych osiągów wiatraka jest śmigło.
Czytając pewną pracę naukową o doborze profilu śmigła natrafiłem na ładne stwierdzenie: cyt" każdy profil dobrany jest do
prędkości strumienia powietrza, która zmienia się wraz z długością wirującej łopaty. Nie
zawsze są to duże różnice w geometrii, ale najczęściej bardzo duże w charakterystykach
aerodynamicznych, a więc i w opływach profilu przez strugę powietrza."

Kluczowe stwierdzenie, że niewielkie różnice w geometrii dają bardzo duże różnice w charakterystykach, może być rozwiązaniem mojego problemu.
Nie jestem w stanie stwierdzić w którym miejscu profilu moje śmigła są o kilka milimetrów za grube lub za krótkie, ale po wykluczeniu aerodynamiki miejsca instalacji
i wydajności samej samej prądnicy - to musi być to!

I teraz pytanie- kto może polecić mi sprawdzone łopatki śmigła o średnicy około 2,5m, najchętniej wraz z piastą oczywiście?

[Waldemar Pachoł]

Prędkość wiatru podczas tego eksperymentu szacuję na 8 do 12 m/s.

W koszu przy tej prędkości wiatru na 14m? Oj....

W odniesieniu do reszty:
Cytowana przez Ciebie publikacja pomija jeden najważniejszy fakt: moc prądnicy rośnie liniowo a moc wiatru leży w trzeciej potędze jego prędkości.
Wynikają z tej zależności trzy sytuacje:
1. krzywa mocy koła wiatrowego leży powyżej prostej mocy prądnicy
2. krzywa mocy koła wiatrowego styka się w jednym punkcie z prostą mocy prądnicy
3. krzywa mocy koła wiatrowego przecina się w dwóch punktach z prostą mocy prądnicy

Najbardziej optymalne rozwiązanie to pkt. 1 i 2.
W przypadku pkt. 3 świadczy o niedopasowaniu prędkości obrotowej śmigła do mocy generowanej dla tej prędkości przez prądnicę.
Tzn np: prądnica generuje moc 1kW przy 200obr/min ale śmigło przy tych 200 obr/min odbiera od wiatru jedynie 800W mocy.
Tak więc problem nie koniecznie leży w profilu jak w wartości Z.

[Nosam]

Najodważniejszy w koszu na wysokości 14 m był tylko wiatrak, cała ludzka załoga stała na ziemi

Co do charakterystyk prądnicy i turbiny wiatrowej - gdy odłączam całkowicie obciążenie, wówczas śmigło pracuje tylko na swoje opory aerodynamiczne i drobne opory mechaniczne łożysk. Wówczas jego charakterystyka turbiny jest całkowicie ponad charakterystyką prądnicy. Obroty wzrastają, ale powoli - około 10-30s do około 400..500 obr/min.

Jak szybko rozpędzają się Wasze wiatraki po odłączeniu obciążenia przy wietrze około 9-10 m/s?

Dopisek:
Podobny problem jest zilustrowany tu:
https://youtu.be/kfeOmw5Ls-k

[Nosam]

Niestety, 3 dni temu po uderzeniu wiatru maszt mi się zgiął, zaś element sterujący w kontrolerze grzałki - przepalił i zwarł. Wiatrak stanął - to było takie szczęście w nieszczęściu.
Jestem pod wrażeniem, jak wiatr potrafi zgiąć około 3metrową rurę fi 60 ze stali nierdzewnej...
Respekt do sił natury...