Turbin Angin Lenz2: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Instruksi ini akan menunjukkan kepada Anda cara membuat turbin angin Lenz2 dari bahan yang Anda miliki di sekitar rumah. Desainnya dikembangkan dan diuji oleh Ed Lenz dari Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm VAWT Lenz2 (Turbin Angin Vertikal Axix) memiliki tinggi 4 kaki dan diameter 3 kaki. Ini pada dasarnya adalah turbin gaya Savonius tetapi dengan penyempurnaan bahwa tiga sayap dibentuk untuk memberikan daya angkat juga karena atau konfigurasi titik air mata mereka. Dalam tautan di atas, Lenz menjelaskan bagaimana ia menempatkan ananometer di dalam turbin stasioner dan menunjukkan bahwa kecepatan angin meningkat melewati bagian padat sayap. Turbin ini lebih efisien daripada Savonius murni karena memberikan gaya tarik dan angkat. Dalam desain saya, saya memperkecil diameter menjadi sekitar 18 inci dan tinggi menjadi 21 inci. (Kalau dipikir-pikir, saya seharusnya membuat ketinggian 18 inci sehingga akan ada lebih banyak sumbu tengah yang bebas di kedua ujungnya untuk fleksibilitas dalam pemasangan.) Saya dapat menggunakan bahan yang saya miliki untuk membuat turbin. Ketika saya mengujinya dalam angin 15 mph, itu bekerja dengan sangat baik sehingga saya takut untuk menghentikannya karena takut terluka. Satu-satunya downside dari apa yang saya hasilkan adalah tampaknya menghasilkan sangat sedikit listrik. Ini bukan karena desain turbin, tetapi karena sifat motor DC yang saya pasang. Penekanan dalam tutorial ini adalah bagaimana membangun turbin itu sendiri. Penghargaan penuh untuk desain dan beberapa instruksi diberikan kepada Ed Lenz.[Catatan: Sejak instruksi ini diterbitkan, saya belajar lebih banyak tentang bagaimana sayap harus dibentuk. Detail konstruksi untuk lenz2 yang disediakan dalam instruksi ini masih berlaku tetapi dimensi sayap pada Langkah 2 harus diganti dengan yang diberikan pada Langkah 3 yang baru dimasukkan]

Langkah 1: Bahan yang Dibutuhkan

Bahan-bahan yang Anda perlukan tercantum di bawah ini. Ganti alternatif dengan bebas jika Anda pikir itu akan berhasil. Bahan Kayu lapis (seperempat atau setengah inci)Tali baja dengan lubang di dalamnya (alternatif lain dimungkinkan)Mur dan baut Semua batang ulir 24 inci (diameter setengah inci). Mur 5 inci yang pas di batang althread (sekitar 6 dari mereka) Atap berkedip, lembaran logam tipis, atau bahkan semacam plastik fleksibel9 potongan kayu,.5" x 1" x 18"Perangkat keras untuk memasang turbin Anda (Anda harus mendesain ini)PerkakasBor dan mata borTimah snipsJigsawKunci

Langkah 2: Potong Potongan Ujung Sayap

[Catatan: Desain sayap pada langkah ini tidak akan memberikan daya angkat terbaik. Silakan lihat langkah 3 untuk desain yang lebih baik. Ini akan menunjukkan bahwa sisi sayap tidak simetris. Langkah 3 juga akan memberikan prosedur untuk ukuran sayap berdasarkan diameter lenz2. (ditambahkan 1 Juni 2008). Anda akan membangun tiga sayap sehingga Anda akan membutuhkan 6 bagian ujung. Ukuran yang saya gunakan adalah setengah ukuran potongan ujung yang dijelaskan oleh Ed Lenz. Mereka pada dasarnya terlihat seperti es krim. Saya sarankan Anda memotong templat karton dan menggunakannya untuk menggambar enam gambar di atas kayu lapis setengah inci. Berikut cara menggambarnya:1. Potong persegi panjang dari karton 3,5" x 7,5"2. Gambar garis tengah sepanjang sumbu panjang3. Buat tanda pada garis ini 1,75" dari salah satu ujungnya (sebut saja ini ujung atas)4. Gambarlah garis horizontal melalui tanda itu ke tepi samping sehingga memotong garis vertikal pada 90 derajat. kompas, gambarlah setengah lingkaran 1,75" di sisi atas tanda itu. Ini harus berpotongan dengan dua tepi samping dan tepi atas.6. Dari mana garis tengah memotong tepi bawah, tarik garis ke titik di mana setengah lingkaran memotong tepi samping. 7. Gunting templatnya. Gunakan templat karton untuk menggambar enam gambar pada kayu lapis setengah inci. Anda dapat membuat sarangnya sedemikian rupa sehingga Anda tidak menyia-nyiakan kayu lapis. Gunakan gergaji ukir untuk memotong bagian ujungnya.

Langkah 3: Revisi: Perubahan Bentuk Sayap

Bentuk asli sayap yang disajikan dalam instruksi ini tidak sesuai dengan rencana yang dipasang untuk Lenz2. Setelah berkonsultasi dengan Ed Lenz, saya menyadari kesalahan yang saya buat dalam menafsirkan rencananya. Desain baru diilustrasikan dalam langkah ini. Perhatikan bahwa sudut berlabel "Sudut A" adalah 90 derajat. Sisi A tegak lurus terhadap garis diameter ujung sayap yang membulat. Dalam desain asli yang saya sajikan dalam instruksi ini, dua garis yang membentuk ujung runcing memiliki panjang yang sama dan sudutnya terhadap garis diameter identik. Kerucut itu simetris sedangkan dalam perubahan yang ditunjukkan di sini, kerucut itu tidak simetris. Membuat Angle A menjadi 90 derajat akan membuat sayap lebih terangkat Saya telah mengubah ukuran desain sehingga saya dapat menggerakkan generator minigen yang telah dijual di windstuffnow.com (tetapi tidak lagi tersedia). Langkah-langkah dasar dalam membuat lenz2 masih berlaku. Perhitungan Dasar: Sekarang saya lebih mengerti bagaimana menentukan ukuran dan proporsi sayap. Anda pertama-tama menentukan berapa diameter lenz2 nantinya. Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan memutuskan berapa jarak dari sumbu tengah lenz2 ke tepi luar sayap. Ini akan menjadi jari-jari lenz2. Anda menggandakannya untuk mendapatkan diameter. Dalam desain baru saya, saya membuat asumsi bahwa diameter lenz2 akan menjadi 16 inci (yaitu, jarak dari sumbu tengah ke tepi luar sayap akan menjadi 8 inci). Untuk tentukan diameter sayap, kalikan diameter lenz2 kali.1875. Dalam contoh saya, 16 inci *.1875 = 3,0 inci. Untuk menentukan panjang sayap, kalikan diameter lenz2 kali 0,4. Dalam hal ini, 16 inci * 0,4 = 6,4 inci. Panjang Sisi A adalah 6,4 minus 1,5 atau 4,9 inci. Saya akan membuat instruksi baru yang akan menyertakan desain ini dalam lenz2 yang menggerakkan generator minigen

Langkah 4: Potong Iganya

Anda harus memiliki tiga rusuk untuk menghubungkan kedua ujung setiap sayap. Panjang rusuk ini akan ditentukan oleh seberapa tinggi sayap yang Anda inginkan. Saya memilih 21 karena itulah yang saya pikir dapat saya pasang pada bilah ulir sumbu vertikal.

Tulang rusuknya harus 0,5" dalam dan lebar 1" dan berapa pun panjang yang Anda pilih (21" dalam desain saya). Anda akan memotong takik 0,5" x 1" di bagian ujung tempat Anda akan memasang tulang rusuk. Saya sarankan bahwa Anda menelusuri ujung ujung salah satu rusuk pada selembar kertas kartu yang dapat Anda gunakan sebagai templat untuk menggambar pada potongan ujung. Anda dapat mengukur persegi panjang tetapi dengan menjiplaknya, Anda dapat yakin bahwa takik akan cukup besar.

Langkah 5: Siapkan Potongan Akhir

Gunakan templat carboard.5" x 1" untuk takik rusuk untuk menggambar tiga takik pada setiap bagian ujung. Dua takik akan berada di satu sisi dan satu di sisi lainnya.

Akan ada takik di setiap sisi bagian ujung pada titik terlebarnya. Karena ini akan berada pada kurva, pastikan kedalaman setiap sisi template sesuai dengan bagian ujungnya. Ini akan memastikan bahwa rusuk akan rata dengan tepi luar bagian ujung. Di satu sisi potongan ujung dekat ujung runcing gambar pola yang berjarak sekitar satu inci dari titik. Persegi panjang akan sejajar dengan sisi miring. Sisi dengan dua takik akan menjadi sisi belakang sayap (sisi yang menghadap ke tengah turbin.) Potong takik dengan gergaji ukir.

Langkah 6: Rencanakan Sudut Sayap

Ujung runcing masing-masing sayap akan diputar 9 derajat ke belakang menuju pusat turbin pada 9 derajat sejajar dengan pusat turbin. Pengukuran ini secara empiris ditentukan oleh Ed Lenz. Saya memilih sudut itu dan turbin tampaknya bekerja dengan baik. Anda akan memiliki kemampuan untuk menyesuaikan sudut setelah sayap dipasang jika Anda merasa ingin membuktikannya sendiri.

Pertama bor lubang di tengah bagian kerucut dari potongan ujung. Ini akan menjadi titik di mana garis vertikal dan horizontal bertemu. Ukuran lubang akan menjadi diameter baut yang akan Anda gunakan untuk memasangnya ke strut yang mengarah dari sumbu tengah. Dari suatu tempat di sepanjang bagian lurus dari tepi belakang bagian ujung (sisi dengan dua takik rusuk) tarik garis melintasi bagian ujung yang tegak lurus ke samping. Dari tempat garis itu memotong tepi belakang bagian ujung, tarik garis 9 derajat ke kanan garis 90 derajat itu (ini akan berada di sisi yang lebih dekat ke lubang). Garis ini akan menjadi garis yang menghubungkan sayap dengan sumbu tengah. Jika Anda tidak memiliki busur derajat, lihat langkah 8 untuk tautan tempat Anda dapat mengunduh gambar busur derajat. Lakukan ini dengan keenam bagian ujung.

Langkah 7: Pasang Bingkai Sayap

Untuk merakit setiap sayap, Anda akan memasukkan rusuk ke dalam takik yang sesuai di bagian ujung atas dan bawah. Pastikan tulang rusuk tidak menonjol di luar bagian atas dan bawah. Mereka harus rata.

Dengan tulang rusuk di tempatnya, pra-bor satu lubang melalui tulang rusuk dan ke dalam kayu lapis. Pasang tulang rusuk ke tempatnya dengan sekrup kayu 1 . Anda dapat merekatkan tulang rusuk ini ke tempatnya secara opsional, tetapi ini tidak perlu kecuali jika Anda sedang membangun turbin yang benar-benar ingin Anda gunakan di luar untuk menghasilkan listrik. Pasang dua rusuk lainnya untuk membentuk sayap.

Langkah 8: Pasang Kulit Sayap

Bagian sayap yang bulat dan sisi belakang (sisi dengan dua tulang rusuk) ditutupi dengan semacam kulit. Saya memilih menggunakan bahan aluminium flashing yang masih tersisa. Anda mungkin memiliki beberapa jenis bahan lain yang mungkin berhasil.

Gulungan flashing saya lebarnya 6 inci. Saya menemukan bahwa jika saya memotong dua bagian 6" x 21", saya dapat menutupi tepi depan dan belakang setiap sayap. Saya dapat memasang satu bagian flashing dari satu rusuk ke rusuk lainnya di sekitar tepi depan. Saya menambatkan setiap bagian dengan beberapa sekrup logam. Beberapa di antaranya masuk ke tulang rusuk dan yang lainnya ke tepi potongan ujung kayu lapis. Kemudian saya menempelkan bagian kedua dari flashing ke bagian belakang sayap, Mereka disekrup ke tulang rusuk belakang. Bagian berkedip ini dapat sedikit tumpang tindih dengan yang terjadi di sekitar tepi depan. Lakukan ini untuk ketiga sayap. Sekarang Anda siap untuk menempelkan sayap ke sumbu tengah.

Langkah 9: Siapkan Struts dan Center Disk

Sayap akan dilekatkan pada sumbu tengah (bar allthread) menggunakan dua lingkaran kayu lapis dan penyangga yang menghubungkannya ke bagian atas dan bawah sayap. Potong dua lingkaran 8 inci dari kayu lapis setengah inci. Menggunakan busur derajat lingkaran penuh (saya mengunduhnya dari https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), saya menandai garis pada setiap lingkaran yang terpisah 120 derajat. Ini akan menjadi garis yang diikuti struts ke sayap. Bor lubang di tengah masing-masing lingkaran. Lubang ini akan memiliki diameter yang sama dengan semua batang ulir. Untuk penyangga yang menghubungkan lingkaran ke sayap, Anda memiliki berbagai pilihan. Cara termudah adalah dengan membuatnya dari kayu. Saya memilih untuk menggunakan kayu untuk penyangga bawah (karena saya tidak yakin bahwa tali logam yang saya beli akan menopang berat badan. Untuk bagian atas saya membeli sepotong logam berlapis seng 4 kaki yang memiliki lubang di bagian tengahnya. garis strip logam. Saya memotong struts hingga 11 inci panjangnya. Kemudian saya menempatkan ujung setiap strut 1 inci dari pusat lingkaran di sepanjang salah satu garis 120 derajat. Saya mengebor dua lubang di strut dan satu melalui lingkaran kayu lapis. Saya menguncinya dengan kuat di tempatnya. Sekitar satu inci dari ujung penyangga yang lain, saya mengebor lubang dengan diameter yang sama dengan lubang di bagian ujung.

Langkah 10: Pasang Sayap ke Sumbu Tengah

Masukkan mur 0,5 inci ke bagian bawah sumbu (bar allthread) sehingga sekitar 2,5 inci dari ujungnya. Selipkan salah satu piringan kayu lapis ke atas dari bagian bawah sumbu ke tempat pertemuannya dengan mur. Kemudian masukkan mur lain ke bar ke tempat ia bertemu dengan disk. Putar kedua mur ke arah satu sama lain sehingga cakram duduk dengan kuat pada porosnya.

Pasang disk kedua ke ujung sumbu lainnya. Anda mungkin harus menyesuaikan posisi piringan agar sesuai dengan ketinggian sayap dan juga menyisakan ruang untuk memasang sumbu ke generator atau struktur lain. Perhatikan bahwa hanya ada sedikit sumbu yang menempel di atas bagian atas disk tengah. Saya telah memutuskan untuk membuat sayap 21 inci pada batang sumbu 24 inci. Ini adalah kesalahan. Kalau dipikir-pikir, saya sarankan Anda membuat sayap lebih pendek sehingga Anda memiliki lebih banyak sumbu yang mencuat ke bawah dan atas untuk fleksibilitas dalam memasang seluruh turbin ke generator atau struktur lainnya. Saya mungkin akan pergi dengan 18 inci. Sekarang Anda dapat memasang sayap. Dengan sisi sayap yang tertutup menghadap ke arah sumbu, kencangkan struts ke bagian ujungnya. Ini bisa cukup ketat tetapi cukup longgar untuk diputar. Sekarang sejajarkan strut atas dengan garis 9 derajat yang Anda gambar dan kemudian kencangkan mur atas dan bawah. Sudut ini sayap ke arah sumbu tengah jumlah yang tepat. Lakukan ini dengan dua sayap lainnya. Turbin siap dipasang ke generator atau struktur lainnya.

Langkah 11: Pasang Turbin ke Generator

Entah bagaimana Anda harus memasang turbin ke generator atau mungkin semacam kerangka pendukung yang akan membiarkannya berputar bebas. Dalam proyek ini saya memasangnya ke motor DC 24 volt yang saya simpan dari mesin pemotong rumput yang dioperasikan dengan baterai. Motor tersebut digunakan untuk memutar bilah mesin pemotong rumput. Motor memiliki konektor sekop plus dan minus di satu ujung dan poros yang menonjol dari ujung lainnya. Sayangnya poros itu berdiameter setengah inci dengan benang halus. Ini membuatnya sangat sulit untuk dikawinkan dengan sesuatu seperti bilah allthread dengan benang kasar setengah inci. Cara saya memecahkan masalah adalah dengan memasang braket berbentuk L ke poros motor. Kemudian saya menggunakan sepotong logam yang telah saya simpan dari anakan tua. Ini berbentuk U dan memiliki lubang di samping dan lubang berulir di atas. Ulirnya adalah ulir kasar setengah inci, sempurna untuk memasang semua bilah ulir. Akhirnya, baut konektor berbentuk U ke braket L. Saya membuat lubang di sepotong kayu lapis yang cukup besar untuk memasukkan motor. Setelah memasukkan motor ke kayu lapis, saya menguncinya. Untuk mencoba turbin, saya meletakkan seluruh urusan di atas kotak kayu yang berat.

Langkah 12: Mendemonstrasikan Turbin

Anda dapat melihat di video bahwa turbin berputar dengan sangat baik di tengah angin yang bertiup cukup kencang. Saya akan memperkirakan bahwa itu sekitar 15 mph. Itu bekerja dengan sangat baik sehingga saya harus mengikat sementara turbin ke kotak agar tidak jatuh. Anda dapat dengan jelas melihat bahwa itu berputar sangat cepat tetapi juga memantul. Alasannya adalah pemasangan turbin ke motor tidak sempurna. Ini sedikit tidak teratur dan ini tidak akan pernah bisa diperbaiki dengan pengaturan ini. Apakah ini menghasilkan listrik? Sedih untuk mengatakan, tidak banyak. Masalahnya adalah motornya. Saya tidak tahu tentang desain motor. Anda akan melihat kabel yang mengarah dari turbin keluar dari foto. Ini adalah kabel ekstensi dengan ujung jantan dipotong dan dipasang ke motor. Dengan pengaturan ini saya dapat memasukkan probe dari multimeter ke ujung perempuan. Ternyata saya hampir tidak menghasilkan 1 volt dengan turbin berjalan sangat cepat. Ini adalah titik di mana proyek lain perlu dimulai. Ada banyak diskusi di internet tentang cara membuat generator Anda sendiri. Dimungkinkan juga untuk menggunakan jenis generator mobil yang tepat atau sesuatu dari mesin cuci. Jika Anda tidak memikirkan generator, saya sarankan Anda menguji hasil karya Anda dengan memasang turbin pada semacam struktur di mana angin akan menangkapnya. Ini mungkin bingkai kayu atau sesuatu yang terbuat dari pipa PVC. Dengan cara ini Anda dapat melihat apakah desainnya berfungsi dan apakah Anda harus melakukan penyesuaian pada sudut sayap. Anda juga dapat mengukur kecepatan angin yang dibutuhkan untuk memulai putaran turbin. Jika Anda tertarik dengan angin rata-rata di daerah Anda, Anda dapat mengunjungi aplikasi yang saya miliki di situs web saya yang memungkinkan Anda memilih stasiun cuaca NOAA di dekat Anda dan melihat plot angin, suhu dan tekanan selama 24 jam terakhir. Aplikasi saya memplot data ini dan memberikannya dalam sebuah tabel. Yang Anda inginkan adalah kecepatan angin rata-rata selama 24 jam terakhir. Jika Anda mengunjungi lokasi favorit Anda secara berkala, Anda akan dapat mencatat bagaimana rata-rata perubahannya. Tautannya adalah: