Eine dreiflügelige Windkraftanlage bauen

Der Bau einer Windkraftanlage für den Privatgebrauch richtet sich nur an erfahrene und sehr versierte Heimwerker.

Tatsächlich sind die Risiken, die mit einer schlecht konstruierten Windkraftanlage und einer fehlerhaften elektrischen Installation verbunden sind, groß. Außerdem wäre Ihre Ausrüstung nicht rentabel und würde Ihren Bedarf nicht decken.

Um sich auf das Abenteuer des Baus einer Windkraftanlage einzulassen, ist es daher besser, sehr sorgfältig zu sein, das Projekt gut zu durchdenken, bevor man es beginnt, und präzise Pläne und Skizzen zu zeichnen.

Darüber hinaus sollte die Auswahl der Materialien oder der Elemente, falls Sie sich entscheiden, einige davon als Ersatzteile zu kaufen, besondere Aufmerksamkeit erhalten, um deren Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit sicherzustellen.

Der Bau einer häuslichen Windkraftanlage erfordert mindestens sehr gute Kenntnisse in:

• Mechanik: Bau des Generators,
• Elektrizität: Aufbau des Netzes, Kopplung mit einem Wechselrichter, einem Regler mit integriertem Gleichrichter und Batterien, Verwaltung von Wechselstrom und Gleichstrom,
• Physik: Erstellung der Rotorblätter, Kenntnis des Windes....

Vorteile und Nachteile. (Dreiblatt)

• Der unbestreitbare Vorteil ist ein in der Regel schnellerer Start als bei einem Zweiblatt bei gleichem Wind. Das Drehmoment ist ebenfalls größer. Die Herstellung ist nicht komplizierter, abgesehen von einigen einfachen Lösungen zur Optimierung des Gleichgewichts.
• Der Nachteil, obwohl er kein Hindernis darstellt, ist ein höheres Gewicht. Die Befestigungen der Rotorblätter sind ebenfalls etwas komplizierter, jedoch scheinen die Vorteile zu überwiegen.

Diese Tabelle gegenüber zeigt, dass ein gut konstruiertes Zweiblatt einem Darrieus gleichwertig sein wird, also etwa 24 bis 40 % Wirkungsgrad. Die Drehgeschwindigkeit eines Zweiblattes ist in der Regel schnell. Im Gegensatz dazu ist die Drehgeschwindigkeit eines Dreiblattes etwa 4 % langsamer als die eines Zweiblattes, aber das Drehmoment wird insbesondere beim Start größer sein.

Ihre Projekte

Sie haben bereits eine wunderschöne Zweiblatt-Einheit gebaut, aber Sie bemerken, dass der Gott Eole in Ihrer Region nicht sehr wohlwollend ist.
Oder Sie stellen fest, dass das Anlaufdrehmoment oder das Drehmoment bei der Selbsterregung des Generators Ihr Windgerät zu sehr bremst.
Ein dreiblättriger Windrotor könnte dieses „Problem“ lösen
Oder Sie beabsichtigen, eine Einheit von Grund auf neu zu bauen.
Ihre Wahl wird auf einen dreiblättrigen Propeller fallen.

In allen drei Fällen ist ein leicht anderer Ansatz beim Bau eines Zweiblattes in Betracht zu ziehen.

Die Kriterien für Ihre Materialwahl, Holz, Aluminium, Leichtstahl, synthetische Materialien, werden im Wesentlichen die gleichen sein wie die für die Herstellung von Zweiblättern dargelegten.

Wenn Ihre Wahl auf Holz fällt, ist eine Variante im Ansatz sorgfältig zu beachten.
Die Befestigungen am Fuß der Blätter müssen unbedingt sehr sorgfältig sein und die Normen der Blatt-zu-Blatt-Winkel einhalten, die genau 120 Grad betragen werden.

Tatsächlich könnte eine Abweichung von nur 4 Grad dazu führen, dass Ihr Windteam stark vibriert, was zu einer Zerstörung führen kann. Siehe weiter unten die Auswirkungen.

Lassen Sie sich von diesen wenigen Bemerkungen nicht entmutigen, nichts ist unmöglich für den, der unbedingt sein Ziel erreichen will.

Sehen wir uns zunächst an, womit wir unser Traumdreiblatt herstellen (Bau der Blätter: Holz).

Man kann mehrere Materialquellen für unsere Propeller verwenden. Einige sind zu vermeiden. Beachten wir das gewöhnliche Sperrholz und das Balsa, die nicht den Festigkeitskriterien entsprechen. Sehen wir unsere Möglichkeiten.

A. Eine gut gerade Bohle wie in palerotor angegeben wird am einfachsten sein

B und C. Eine Bohle aus laminiertem Holz, die Ihr Tischler für Sie vorbereitet, wird eine ausgezeichnete Lösung sein. Zwei Möglichkeiten, die Laminierung in Streifen (B) und die Laminierung in gegeneinander verleimten Brettern (C)

D. Ein Holzblock, der in drei gut ausgerichtete Bretter geschnitten wird, ermöglicht es Ihnen, 3 Bretter mit nahezu gleichem Gewicht zu erhalten.

E. Der Bau nach der Methode der Flugzeugflügel oder Modellflügel ist ebenfalls eine Möglichkeit, obwohl dieser Ansatz außer von Modellbauern aufgegeben wurde.

F. Ein Satz Blätter aus Aluminium oder Leichtstahl ist ein verlockender Ansatz.

G. Ein Satz Blätter aus synthetischen Harzen ist der moderne Ansatz mehrerer Freunde, die den Einsatz dieser Harze und Fasern beherrschen.

Wenn Sie den Bau mit Vollbrettern, laminierten Brettern oder aus einem großen Block geschnittenen Brettern in Betracht ziehen, wird Ihre Arbeitsmethode identisch sein.
Sie können das Prinzip des festen oder variablen Blattwinkels verwenden. Wie gesagt, ein variabler Blattwinkel ist effizienter, obwohl die anfängliche Markierung etwas komplizierter ist.

Wenn Sie den Bau mit Spanten wie beim Bau eines Flugzeugflügels oder Modells verwenden, müssen Sie eine perfekte Symmetrie der Spanten (Saiten) und eine sehr solide zentrale Stütze in Betracht ziehen, die sowohl die Stütze der Spanten als auch die „Achse“ jedes Blattes sein wird.

Eine Stütze aus Aluminium in Luftfahrtqualität wird dringend empfohlen. Diese Art des Baus, obwohl heutzutage wenig genutzt, ermöglicht eine erhebliche Variation der Anstellwinkel.

Die Verkleidung wird idealerweise aus dünnem Sperrholz (ca. 2 mm) in Außenqualität oder idealerweise in Luftfahrtqualität bestehen.
Die zentrale Stütze, wenn Sie den Bau ganz aus Metall oder synthetischen Harzen und Glasfasern oder Kohlefasern verwenden, wird die gleichen Kriterien wie der oben genannte Bau haben.

Ihre Wahl hängt in erster Linie von Ihnen, Ihren finanziellen Mitteln und Ihrer Geschicklichkeit ab.

Bestimmen Sie den Typ des Flügels in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit in Ihrer Region.

Das Flügelblatt für starke Winde wird für jährliche Durchschnittswinde von => 15 km/h gewählt.
===================>
Das Flügelblatt für schwache Winde ist nützlich für jährliche Durchschnittswinde von <= 12 km/h
Die größte Breite (Sehne) am Fuß des Flügels begünstigt einen schnelleren Start bei schwachen Winden
===================>
Diese zusätzliche Breite beeinträchtigt nicht die ordnungsgemäße Funktion, wenn die Winde stärker werden

Die Abmessungen der Flügel im obigen Diagramm sind zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt

Die beiden Bilder daneben zeigen Ihnen den ersten Schritt, den Sie befolgen sollten, wenn Sie Ihre Flügel aus Massivholz oder Schichtholz bauen. Sie zeichnen die Kurven im Plan und schneiden die überflüssigen Teile aus. Dann, bevor Sie Ihre Flügel bearbeiten, müssen Sie Ihre drei Flügel identisch ausrichten. Dies wird Ihnen später die Arbeit erleichtern.

Es werden keine Maße angegeben. Diese hängen von den Abmessungen ab, die Sie berechnet haben.

Ihre drei zukünftigen Flügel werden identisch ausgeschnitten. Sie müssen sie zusammen hobeln, sodass sie genau die gleiche Form und ein möglichst identisches Gewicht aufweisen.

Alle Seiten werden so sauber wie möglich ausgerichtet, um Ihnen das spätere Zeichnen zu erleichtern. Zeichnen Sie ein erstes Brett gemäß den Details der linken Zeichnung.

Zuerst müssen Sie Ihr Brett vom Punkt {Winkel 18 Grad] zur Spitze hin verjüngen. Diese Verjüngung erfolgt schrittweise und hängt von der Länge/Breite Ihres zukünftigen Flügels ab. Der Teil [Winkel 20 Grad] und der Rest der Basis wird vorerst nicht berührt. Eine gerade Linie wird auf der Kante der Vorderkante gezeichnet, wobei mindestens 5 mm Spielraum für die spätere Fertigstellung gelassen wird. Die vorgeschlagenen Winkel dienen Ihnen als Modell. Auf der Seite der Hinterkante zeichnen Sie eine weitere gerade Linie, die den unteren Teil Ihrer Profile definiert. Sie können beginnen, die Innenseite zu hobeln, das heißt, den flachen oder leicht konkaven Teil, der dem Wind zugewandt ist. Beginnen Sie am Fuß des Flügels in Richtung der Spitze [Tip]. Machen Sie keine großen Späne, da Ihr Brett relativ zerbrechlich ist und jedes Übermaß die Fasern brechen könnte. In einem zweiten Schritt können Sie eine Schleifmaschine verwenden, um Ihre Arbeit zu perfektionieren.

Jetzt gehen Sie zur Außenseite über. Dieser Teil wird idealerweise mit einer Schleifmaschine geformt, bei der Sie immer feinere Schleifpapiere verwenden. Die Kurven und Winkel werden überprüft. In jedem Schritt lassen Sie einige Millimeter Spielraum für die Fertigstellung. Ihr erster Flügel nimmt Form an, er sollte eine ähnliche Form wie die beiden Bilder daneben aufweisen. Die Kurve am Fuß des Flügels wird wie angegeben gut abgerundet.

Dieser erste Flügel dient Ihnen als Modell. Die beiden anderen Flügel werden identisch geformt. Die Fertigstellung Ihrer Flügel (Holzkonstruktion) wird durchgeführt. Achten Sie besonders auf die Vorder- und Hinterkanten sowie den Fuß des Flügels. Die Rundungen sollten so perfekt wie möglich sein. Die Fertigstellung vor dem Versiegeln und Lackieren erfolgt mit immer feineren Schleifpapieren. Ein Schleifpapier von 140 bis 180 wird für eine glatte Oberfläche verwendet. Die Versiegelungen, entweder feuchtigkeitsbeständig (dringend empfohlen) und/oder Faserabdichtung, werden mit großer Vorsicht geschliffen.

Schließlich werden die Lacke oder Farben aufgetragen.

Halterungen

Die Propellerhalterungen auf der Motorachse werden idealerweise aus Stahl gefertigt.

Dieser Typ von Halterung wird insbesondere verwendet, um die Motorachse oder die Achse des Generators an die Bremskesselplattenhalterungen oder feste Flügelhalterungen oder auch Halterungen für ein variables Flügelsystem anzupassen.

Die Abmessungen sind für ein Gerät mit einem Durchmesser von 1,80 bis 2,20 m angegeben.

Die Zeichnung daneben zeigt Ihnen das einfache Montageprinzip.
Die präzise bearbeitete Halterung wird mit sechs Edelstahlschrauben an der Trägerplatte der festen Flügel befestigt

Erhöhen oder verringern Sie die Abmessungen nach Bedarf.

Ihr dreiflügeliger Propeller ist fest auf einer losen Achse montiert, ohne Halterungen, Sie überprüfen seine Ausrichtung (Flügel gleicher Länge) und vor allem die Übereinstimmung der Winkel, die unbedingt 120 Grad von Flügel zu Flügel betragen müssen.

Das statische Gleichgewicht kann mit einer einfachen Methode mit Hilfe einer Wasserwaage überprüft werden. Bild daneben.

Eine andere Lösung wäre, Ihre Propellergruppe mit einem an der Decke befestigten Draht aufzuhängen.
Ihre Motoreinheit ist jetzt fertig, wenn Sie diese grundlegenden Informationen befolgt haben.

Sie können diese Einheit jetzt an der Gondel und der Achse Ihres Generators oder der Trägerachse befestigen.

Führen Sie einen Test an einem provisorischen Mast von 2 bis 3 Metern Höhe durch. Überprüfen Sie, ob Ihr Windrotor perfekt und ohne Ruckeln dreht. Korrigieren Sie alle Unwuchten. Ein kleiner Winkel- oder Unwuchtfehler kann alles zunichtemachen, daher... ist es besser, einige Minuten oder Stunden damit zu verbringen, alles zu überprüfen und erneut zu überprüfen, bevor Sie Ihr Gerät auf den Turm setzen.
Ein sorgfältig hergestellter Dreiflügler bietet hunderte Stunden problemlosen Betriebs.
Eine unvergleichlich sanfte Rotation und ein bei gleichem Durchmesser weit höheres Drehmoment als ein Zweiflügler.

Immer mehr industrielle Hersteller entscheiden sich für den Dreiflügler. Nicht ohne Grund.