Costruire una turbina eolica a tre pale

Costruire un'eolica per uso domestico è rivolto solo a chi ha grande esperienza e competenza.

Infatti, i rischi associati a un'eolica mal progettata e a un'installazione elettrica difettosa sono elevati. Inoltre, il vostro materiale non sarebbe redditizio e non vi permetterebbe di coprire i vostri bisogni.

Per intraprendere l'avventura della costruzione di un'eolica, è meglio essere molto meticolosi, pensare bene al progetto prima di iniziarlo, tracciare piani e schizzi precisi.

D'altra parte, la scelta dei materiali o degli elementi se decidete di acquistarne alcuni in pezzi di ricambio dovrà essere oggetto di particolare attenzione, per assicurarvi della loro affidabilità e resistenza.

Costruire un'eolica domestica implica almeno ottime conoscenze in:

• meccanica: fabbricazione del generatore,
• elettricità: realizzazione della rete, accoppiamento con un inverter, un regolatore con raddrizzatore integrato, e batterie, gestione della corrente alternata e continua,
• fisica: creazione delle pale, conoscenza del vento....

Vantaggi e svantaggi. (Tre pale)

• Il vantaggio indiscutibile è un avviamento generalmente più rapido rispetto a una bipala per lo stesso vento. La coppia è anche più importante. La fabbricazione non è più complicata a parte alcune soluzioni semplici volte a ottimizzare l'equilibrio.
• Lo svantaggio, anche se non è un ostacolo, è un peso più elevato. Gli attacchi delle pale sono anche un po' più complicati, tuttavia i vantaggi sembrano dominare.

Questa tabella qui accanto dimostra che una bipala ben costruita sarà equivalente a una Darrieus, cioè circa il 24-40% di rendimento. La velocità di rotazione di una bipala è generalmente rapida. Tuttavia, la velocità di rotazione di una tripala è circa il 4% inferiore rispetto a una bipala, ma la coppia sarà maggiore, soprattutto all'avvio.

I tuoi progetti

Hai già costruito una magnifica unità bipala ma noti che il dio Eolo non è molto favorevole nella tua regione.
Oppure, noti che la coppia di avviamento o la coppia durante l'auto-eccitazione dell'alternatore frena troppo il tuo dispositivo eolico.
Un rotore eolico tripala potrebbe risolvere questo “problema”
Oppure, hai intenzione di costruire un'unità da zero.
La tua scelta ricadrà su un'elica tripala.

In tutti e tre i casi, è da considerare un approccio leggermente diverso nella costruzione di una bipala.

I criteri per la tua scelta dei materiali, legno, alluminio, acciaio leggero, materiali sintetici, saranno sostanzialmente gli stessi di quelli esposti per la fabbricazione di bipale.

Se la tua scelta ricade sul legno, una variante nell'approccio sarà da considerare attentamente.
Gli attacchi alla base delle pale dovranno essere estremamente curati e rispetteranno le norme degli angoli da pala a pala che sarà precisamente di 120 gradi.

Infatti, uno scostamento di soli 4 gradi rischia di far vibrare fortemente il tuo equipaggio eolico, vibrazione che potrebbe portare alla distruzione. Vedi più avanti le implicazioni.

Che queste poche osservazioni non ti scoraggino, nulla è impossibile per chi vuole assolutamente raggiungere i propri obiettivi.

Vediamo innanzitutto con cosa fabbricare la nostra tripala dei nostri sogni (costruzione delle pale: legno).

Si possono utilizzare diverse fonti di materiali per le nostre eliche. Alcuni sono da evitare. Notiamo il compensato ordinario e il balsa che non rispondono ai criteri di solidità. Vediamo le nostre possibilità.

A. Una (delle) tavola ben dritta come indicato in palerotor sarà la soluzione più semplice

B e C. Una (delle) tavola in legno laminato che il tuo falegname preparerà per te sarà un'ottima soluzione. Due possibilità, la laminazione in listelli (B) e la laminazione in tavole incollate testa a testa (C)

D. Un tronco di legno tagliato in tre tavole ben livellate ti permetterà di ottenere 3 tavole di peso quasi identico.

E. La costruzione secondo il metodo ali di aerei o ali di modelli ridotti è anche una possibilità, sebbene questo approccio sia abbandonato tranne che dai modellisti.

F. Un set di pale in alluminio o acciaio leggero è un approccio seducente.

G. Un set di pale in resine sintetiche è l'approccio moderno di diversi amici che padroneggiano l'uso di queste resine e fibre.

Se intendi la costruzione con tavole piene, tavole laminate o tavole tagliate da un grosso tronco, il tuo metodo di lavoro sarà identico.
Puoi utilizzare il principio della pala a angoli fissi o a angoli variabili. Come detto, una pala a angoli variabili è più efficiente sebbene il tracciamento iniziale sia un po' più complicato.

Se utilizzi la costruzione con i telai come una costruzione di ala di aereo o di modello, devi prevedere una perfetta simmetria dei telai (corde) e un supporto centrale molto solido che sarà sia il supporto dei telai che “l'asse” di ciascuna pala.

Un supporto in alluminio di qualità aeronautica è fortemente raccomandato. Questo tipo di costruzione, sebbene poco utilizzato al giorno d'oggi, consente una variazione significativa degli angoli di attacco.

Il rivestimento sarà idealmente di compensato sottile (circa 2 mm) di qualità esterna, o, idealmente di qualità aeronautica.
Il supporto centrale, se utilizzi la costruzione interamente in metallo o resine sintetiche e fibre di vetro o fibre di carbonio, avrà gli stessi criteri della costruzione sopra descritta.

La vostra scelta dipende principalmente da voi, dai vostri mezzi finanziari e abilità.

Determinare il tipo di pala in base alla velocità dei venti nella vostra regione.

La pala per venti forti sarà scelta per venti medi annuali di => 15 km/h.
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La pala per venti deboli sarà utile per venti medi annuali di <= 12 km/h
La maggiore larghezza (corda) alla base della pala favorirà un avvio più rapido in caso di venti deboli
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Questo aumento di larghezza non compromette il buon funzionamento quando i venti diventano più forti

Le dimensioni delle pale nel disegno sopra sono esagerate per comprensione

Le due immagini a fianco vi mostrano il primo passo da seguire se costruite le vostre pale in legno massiccio o legno laminato. Tracciate le curve in piano e tagliate le parti superflue. Poi, prima di scolpire le vostre pale, dovete allineare le vostre tre pale in modo identico. Questo vi permetterà un lavoro più facile in seguito.

Non vengono fornite misure. Queste dipendono dalle dimensioni che avrete calcolato.

Le vostre tre future pale sono tagliate in modo identico. Dovete piallarle insieme in modo che presentino rigorosamente la stessa forma e un peso il più simile possibile.

Tutti i lati sono rifiniti il più pulitamente possibile per facilitarvi il tracciamento successivo. Tracciate una prima tavola secondo i dettagli del disegno a sinistra.

Dovete prima assottigliare la vostra tavola partendo dal punto {angolo 18 gradi] verso l'estremità. Questo assottigliamento sarà progressivo e dipenderà dalla lunghezza/larghezza della vostra futura pala. La parte [angolo 20 gradi] e il resto della base non sarà toccata per il momento. Una linea retta sarà tracciata sul bordo del lato d'attacco lasciando almeno 5 mm di gioco per la finitura successiva. Gli angoli suggeriti vi serviranno da modello. Dal lato del bordo di fuga, tracciate un'altra linea retta che definirà la parte bassa dei vostri profili. Potete iniziare a piallare il lato intradosso, cioè la parte piatta o leggermente concava che sarà rivolta verso il vento. Iniziate dalla parte del piede della pala in direzione dell'estremità [Tip]. Non fate trucioli grossi, infatti, la vostra tavola è relativamente fragile e ogni eccesso rischia di rompere le fibre. Potete in un secondo momento utilizzare una levigatrice per perfezionare il vostro lavoro.

Ora passate alla parte extradosso. Questa parte sarà idealmente modellata con l'aiuto di una levigatrice di cui utilizzerete tele sempre più fini. Le curve e gli angoli saranno verificati. Ad ogni fase conservate qualche millimetro di gioco per le finiture. La vostra prima pala prende forma, dovrebbe presentare una forma simile alle due immagini a fianco. La curva alla base della pala sarà ben arrotondata come indicato.

Questa prima pala vi servirà da modello. Le altre due pale saranno modellate identiche. La finitura delle vostre pale (costruzione in legno) sarà effettuata. Prestate particolare attenzione ai bordi d'attacco e di fuga e alla base della pala. Gli arrotondamenti saranno il più perfetti possibile. La finitura prima del sigillante e della vernice sarà effettuata con tele di finitura sempre più fini. Una tela da 140 a 180 sarà utilizzata per una superficie liscia. I sigillanti, sia anti-umidità (fortemente raccomandato) che, o, sigillante di fibre, saranno levigati con grande precauzione.

Infine, verranno applicati vernici o pitture.

Supporti

I supporti elica sull'asse motore saranno idealmente realizzati in acciaio.

Questo tipo di supporto sarà utilizzato in particolare per adattare l'asse motore o asse alternatore alle piastre di supporto casseruola del freno o supporti fissi delle pale o ancora supporti per un sistema di pale variabili.

Le dimensioni sono date per un dispositivo di 1,80 a 2,20 m di diametro.

Il disegno a fianco vi mostra il principio semplice di montaggio.
Il supporto lavorato con precisione è fissato da sei viti inox al piatto di supporto delle pale fisse

Aumentate o diminuite le dimensioni secondo le vostre esigenze.

La vostra tri-pala saldamente fissata su un asse libero, senza restrizioni, verificate il suo tracciamento (pale della stessa lunghezza) e soprattutto la conformità degli angoli che devono essere assolutamente di 120 gradi da pala a pala.

L'equilibratura statica può essere verificata secondo un metodo semplice con l'aiuto di una livella a bolla. Immagine a fianco.

Un'altra soluzione sarebbe quella di sospendere il vostro gruppo elica con un filo fissato al soffitto.
Il vostro gruppo motore è ora completato se avete seguito queste informazioni di base.

Ora potete fissare questo gruppo alla navicella e all'asse del vostro alternatore o all'asse portante.

Effettuate un test su un palo provvisorio di 2-3 metri di altezza. Verificate che il vostro rotore eolico giri perfettamente e senza scatti. Correggete eventuali squilibri. Un minimo errore di angolo o di squilibrio può far crollare tutto, quindi... meglio passare qualche minuto o ora a verificare e riverificare prima di posizionare il vostro apparecchio in cima alla sua torre.
Un tri-pala fabbricato con cura offrirà centinaia di ore di funzionamento senza problemi.
Una rotazione incomparabilmente fluida e una coppia a diametro uguale, ben superiore a una bi-pala.

Sempre più costruttori industriali scelgono il tri-pala. Non senza ragioni.