moara de vant

132
Cartea de retete pentru turbine de vant Planurile morii de vant cu flux axial Alegeti ce sa faceti Evitati accidentele! Sunt multe prilejuri de a va rani pe dvs sau pe altii atunci cand construiti si operati mici turbine de vant. Urmati aceste indrumari pe riscul dvs! Nu intentionez sa umplu acest manual cu toate avertismentele de siguranta si toate disclaimer-ele care fac ca un manual sa fie de necitit. Dar o sa enumar principalele riscuri de la bun inceput. Din experienta mea, cei mai multi oameni isi ranesc degetele atunci cand lucreaza cu magneti. Am auzit de unele cazuri in care si-au pierdut unul sau mai multe degete. Tratati magnetii cu respect si nu lasati niciodata magneti sau rotoare cu magneti la intamplare. Purtati echipament de protectie atunci cand este cazul – spre exemplu, atunci cand polizati metal trebuie sa purtati intotdeauna ochelari de protectie. Toate activitatile de atelier prezinta un anumit grad de risc daca sunt desfasurate neglijent sau ignorant. Aveti grija sa invatati cum sa va folositi uneltele. Bateriile sunt articole extreme de periculoase. Acestea pot produce o mare cantitate de energie in cazul producerii unui scurt-circuit, provocand arsuri sau incendii. Bateriile contin gaze explozive care va pot improsca acid in ochi daca sunt aprinse de o scanteie. Bateriile contin plumb care este o toxina persistenta si care face ca baterie sa aiba o greutate capabila sa va produca probleme cu spatele atunci cand o ridicati. Inaltarea turnurilor poate pune probleme nebanuite si multi oameni au scapat turbine de vant de la inaltime in timpul acestui proces. Daca aveti nevoie de o noua pereche de pale dupa aceea, probabil ca e o situatie neplacuta, insa nu se compara cu

Upload: alexandra-cristea

Post on 05-Jul-2015

867 views

Category:

Documents


11 download

TRANSCRIPT

Page 1: Moara de Vant

Cartea de retete pentru turbine de vantPlanurile morii de vant cu flux axial

Alegeti ce sa faceti

Evitati accidentele!Sunt multe prilejuri de a va rani pe dvs sau pe altii atunci cand construiti si operati mici turbine de vant. Urmati aceste indrumari pe riscul dvs! Nu intentionez sa umplu acest manual cu toate avertismentele de siguranta si toate disclaimer-ele care fac ca un manual sa fie de necitit. Dar o sa enumar principalele riscuri de la bun inceput.

Din experienta mea, cei mai multi oameni isi ranesc degetele atunci cand lucreaza cu magneti. Am auzit de unele cazuri in care si-au pierdut unul sau mai multe degete. Tratati magnetii cu respect si nu lasati niciodata magneti sau rotoare cu magneti la intamplare.

Purtati echipament de protectie atunci cand este cazul – spre exemplu, atunci cand polizati metal trebuie sa purtati intotdeauna ochelari de protectie. Toate activitatile de atelier prezinta un anumit grad de risc daca sunt desfasurate neglijent sau ignorant. Aveti grija sa invatati cum sa va folositi uneltele.

Bateriile sunt articole extreme de periculoase. Acestea pot produce o mare cantitate de energie in cazul producerii unui scurt-circuit, provocand arsuri sau incendii. Bateriile contin gaze explozive care va pot improsca acid in ochi daca sunt aprinse de o scanteie. Bateriile contin plumb care este o toxina persistenta si care face ca baterie sa aiba o greutate capabila sa va produca probleme cu spatele atunci cand o ridicati.

Inaltarea turnurilor poate pune probleme nebanuite si multi oameni au scapat turbine de vant de la inaltime in timpul acestui proces. Daca aveti nevoie de o noua pereche de pale dupa aceea, probabil ca e o situatie neplacuta, insa nu se compara cu accidentarea unui copil. Aveti grija ca oamenii prezenti sa se afle in afara zonei in care turbina ar putea cadea si fiti permanent atenti. Nu ridicati un turn pentru turbina de vant intr-un spatiu public in care se aduna oameni.

Turbinele de vant alimentate pe baterie nu creeaza in general un risc de electrocutare, insa retineti ca atunci cand functioneaza rapid si nu sunt conectate la o baterie, voltajul pe care il produc este mult mai inalt decat voltajul nominal al bateriei. Un voltaj periculos poate aparea in conditii exceptionale (in special la sistemele cu 48 de volti), asadar cel mai bine este sa pastrati cutia de jonctiune inchisa.

Cat de mare?Cantitatea de energie pe care o veti obtine de la turbina depinde in principal de doua lucruri: diametrul rotorului palelor si expunerea la vanturi bune. Puterea estimata a alternatorului in watti are influenta mica de cele mai multe ori, deoarece se ajunge la puterea maxima doar in conditiile unui vant puternic. In restul timpului, energia rezultata este limitata de vant si de dimensiunea rotorului.

Page 2: Moara de Vant

Productia de energie lunara estimata la diferite viteze ale vantului mediiDiametrul turbinei (mm) 1200 1800 2400 3000 3600 4200Rata energiei 200W 350W 700W 800W 1000W 1000WViteza medie 3 m/s 5 kWh 12 kWh 22 kWh 34 kWh 49 kWh 67 kWhViteza medie 4 m/s 14 kWh 30 kWh 54 kWh 85 kWh 122 kWh 166 kWhViteza medie 5 m/s 23 kWh 53 kWh 93 kWh 146 kWh 210 kWh 286 kWhViteza medie 6 m/s 33 kWh 74 kWh 131 kWh 205 kWh 296 kWh 402 kWhViteza medie 7 m/s 41 kWh 92 kWh 164 kWh 256 kWh 369 kWh 502 kWhCost estimat materiale £ 200 300 500 600 900 1000

Am inclus o estimare destul de aproximativa a costului materialelor in tabel. Depinde mult de cum cumparati lucrurile, de costul transportului, daca puteti refolosi anumite deseuri cum ar fi tevi de otel sau lemn. La sfarsitul acestei carti veti gasi o lista utila de furnizori, precum si un dictionar de termeni.

Costurile sunt mai putin semnificative fata de timpul necesitat de realizarea unui astfel de proiect. Cel mai probabil va fi nevoie de saptamani, nu doar zile. Recomand sa construiti o turbina mica initial pentru a capata experienta si de asemenea pentru a obtine un rezultat final inainte de a va epuiza entuziasmul. E greu de descris sentimentul pe care il veti avea cand turbina incepe sa produca energie.

Diagrama unui mic sistem de vantEnergia curentului alternativ (AC) trifazic este transformata in curent direct (DC) de un rectificator. (Un singur fir de curent direct este prezentat pentru a simplifica aceasta diagrama, insa aveti nevoie de doua.) In cele mai multe cazuri DC-ul este apoi transformat in energie de AC unifazic (electricitate care se foloseste in mod normal in consumul casnic).

TURBINA DE VANT - RECTIFICATORREGULATOR DE SARCINA ->

CONTROLOARELE DE SARCINA IMPIEDICA VOLTAJUL EXCESIVBATERIIENERGIE DE DC SI SIGURANTE DE BATERIE ->

iNVERTOR ->ENERGIE DE ACSARCINI „LA CERERE”RETEAUA DE UTILITATI

Ce poate face turbina de vant?Turbinele mici de vant reprezinta o buna modalitate de a produce electricitate intr-un loc cu vant. Energia eoliana depinde in mare masura de viteza vantului, asadar este o idee buna sa ridicati un turn inalt pentru a ajunge la cele mai bune vanturi. Turbina trebuie sa fie mult peste copacii din zona – nu doar la nivelul acoperisului. Daca locatia aleasa nu prezinta vanturi mai puternice decat media, atunci probabil ca o mica turbina de vant este un efort zadarnic, insa nu este un motiv sa nu o construiti daca vreti sa o construiti. Nu exista niciun motiv pentru care oamenii se plimba prin oras in jeep-uri, dar se plimba oricum. Daca aveti nevoie sa construiti sau sa cumparati o mica turbina de vant, si asta e bine (ba chiar mai bine!). Insa trebuie sa intelegeti ca nu va va economisi cantitati insemnate de bani (decat daca locul ales prezinta vanturi puternice).

Page 3: Moara de Vant

Efectul asupra mediului va fi mai putin daunator decat o plimbare cu jeep-ul, insa nu va „salva planeta” imediat.

Turbinele de vant din aceasta carte sunt in principal menite sa functioneze cu acumulatori. Ele pot furniza energie acolo unde lipseste complet.

E bine sa conectati panouri solare fotovoltaice (PV) care incarca bateria atunci cand vantul este slab, si de asemenea este usor sa transformati energia bateriei in AC pentru consum casnic normal. Insa bateriile si celelalte articole de echipament pentru a realiza aceste lucruri nu sunt ieftine.

Daca deja sunteti conectat la reteaua de energie, nu prea are rost sa stocati energie in baterii. Cea mai eficienta intrebuintare a energiei eoliene este sa o transferati direct in retea, folosind un GTI (invertor de legare la retea). Acest mecanism este mai ieftin decat un sistem independent cu baterii, insa electricitatea va valora mai putin intr-un final din moment ce concurati cu energie de retea produsa cu costuri foarte mici.

Unii prefera sa foloseasca vantul doar pentru incalzire. Aceasta optiune inseamna evitarea batailor de cap in interactiunea cu utilitatile si mai inseamna evitarea problemei pe care o prezinta stocarea energiei in baterii – e mult mai ieftin sa stocati caldura – insa intr-un final valoarea enegiei pentru incalzire este adesea mai scazuta decat cea a energiei electrice.

Controloarele de sarcinaNu e o idee prea grozava sa conectati pur si simplu un radiator direct la turbina deoarece acesta il va impiedica sa porneasca. Radiatorul trebuie pornit atunci cand voltajul este suficient de mare. Aveti nevoie de un „regulator de sarcina” care sa porneasca radiatorul automat.

Turbina de vant este asemanatoare unui motor a carui supapa de reglare a debitului nu o puteti controla. Daca nu exista vant, atunci nu va porni deloc, iar daca vantul este prea puternic, atunci trebuie sa-i dati ceva de facut, altfel va merge prea repede si va functiona necontrolat. Daca firele sunt deconectate de la turbina, voltajul va urca pana cand va distruge luminile si echipamentul electronic.

Indiferent daca vreti sau nu caldura, este indicat sa folositi o forma de regulator de sarcina electronic care conecteaza radiatoarele la turbina cand voltajul depaseste nivelul dorit. Astfel de controloare se gasesc usor pentru sistemele pe acumulatori si devin din ce in ce mai usor de gasit si pentru sistemele de conectare la retea. Aveti in vedere faptul ca un regulator de sarcina destinat sa functioneze cu baterii nu poate in mod normal sa functioneze fara baterii, desi in anumite cazuri puteti folosi un „capacitor” (un sistem electronic pasiv care stocheaza energia sub forma unui camp electrostatic; in cea mai simpla forma a sa, acesta consta in doua placi conductoare separate de un material izolator) in locul bateriilor pentru a stabiliza voltajul daca frecventa pulsurilor este suficient de mare.

Daca va pricepeti la electronica va puteti construi singur un regulator de sarcina. Unele dintre ele functioneaza prin intreruperea (cu un regulator) mai multor sarcini mici la intervale relativ mari de timp, in timp ce altele functioneaza prin intreruperea foarte rapida a unei singure sarcini.

Page 4: Moara de Vant

Cantitatea de energie pe care o „descarcati” depinde de intervalul de timp al pulsului sarcinii comparat cu intervalul dintre pulsuri.

Energia care este transformata in caldura poate fi folosita pentru incalzirea apei si apoi redirectionata catre prioritati mai scazute odata ce apa a fost incalzita. Teoretic nu exista limite ale complexitatii sistemului daca vreti sa folositi energia eoliana in cel mai eficient mod.

Un regulator de incarcare dedicat panourilor solare PV nu va functiona pentru o turbina de vant, exceptand cazul in care are optiunea de a fi folosit in modul de regulator de sarcina. Cele mai multe controloare de incarcare solare regularizeaza incarcarea prin deconectarea panoului solar, iar aceasta nu este o idee buna pentru turbina de vant. Controloarele Xantrex C-40 si Morningstar TS45 (vezi stanga) sunt ambele potrivite pentru „devierea sarcinilor”, insa al doilea are un raspuns mai bun la „puseuri” de tensiune.

Alegerea voltajului baterieiBateriile de 12 volti sunt potrivite doar pentru sisteme foarte mici, intrucat firele de care aveti nevoie sunt groase, scumpe si greu de folosit. Daca nu aveti un motiv special pentru a vrea baterii de 12 volti, atunci alegeti de 24 volti sau si mai bine de 48 de volti. Puteti construi o baterie de 48 volti folosind patru baterii de 12 volti. Energia de 48 de volti poate fi transformata in energie AC cu voltaj comparabil cu cel al retelei cu ajutorul unui invertor.

Invertoare mai ieftine sunt disponibile pentru sisteme pe baterii de 12 sau 24 volti, asadar daca nu va permiteti un invertor de clasa mai mare, atunci 24 volti poate fi cea mai buna alegere.

Daca returnati energie in retea fara baterii, o buna alegere poate fi invertorul „Windy Boy” 1700 watti de la SMA. Acest invertor de conectare la retea functioneaza intr-un interval de voltaje de la 140 la 350 volti. Sunt multe alte asemenea invertoare dintre care sa alegeti.

In paginile referitoare la bobinarea bobinelor pentru turbina am prezentat un tabel cu diferite optiuni pentru diverse voltaje de baterie si de asemenea pentru invertorul Windy Boy.

Daca planuiti sa folositi turbina pentru incalzire, atunci voltajul va depinde de tipul de radiatoare si in mod crucial de tipul de regulator de incalzire pe care doriti sa il folositi. Insa un voltaj mai mare va permite firelor de transmisie sa transporte energie cu curent mai mic, ceea ce iroseste mai putina energie ca si caldura in fire.

Tipuri de baterieExista multe tipuri de baterii, chiar si printre genericele „baterii cu acid” care se folosesc pentru sisteme mici de vant. Bateriile de masina nu sunt potrivite pentru stocarea unor cantitati semnificative de energie – doar pentru a livra un puseu scurt si intens de energie pentru a porni motorul. Cele mai multe alte tipuri de baterii au o durata medie de functionare de cinci ani, insa durata de viata depinde foarte mult de modul in care sunt folosite. Pot tine doi ani sau zece ani.

Bateriile de elevator cu furca sunt bune pentru cicluri „heavy” de incarcare si descarcare, insa nu-si pastreaza bine incarcarea pe perioade de saptamani. In general aceste baterii functioneaza

Page 5: Moara de Vant

cel mai bine cand se foloseste o baterie de capacitate mica pentru incarcarile si descarcarile zilnice. Cea prezentata in imagine are 6 seturi de celule individuale de 2 volti, insumand 12 volti.

Bateriile de semi-tractiune sau „leisure batteries” arata mai degraba ca niste baterii imense de masina (60 kg). Folosite pentru barci etc, adesea au capacitate individuala de 12 volti. Usor de gasit, ieftine si cu o capacitate buna de a-si pastra incarcarea, aceste baterii sunt o alegere populara.

Bateriile sigilate pe gel sau de tipul AGM sunt folosite pentru intretinere scazuta si locatii izolate sau in situatii in care scurgerile constituie un motiv de ingrijorare. Costa de doua ori mai mult decat bateriile „inundate” si se pot strica mai usor la voltaje care incarca gresit.

Bateriile la mana a doua sunt o modaliatea atractiva de a reduce costurile si impactul asupra mediului pe care il va avea sistemul dvs de energie. Dar in cele mai multe cazuri o baterie uzata nu merita efortul. Cel mai bun tip este vechea baterie „stand-by” construita din celule individuale in cutii transparente. Unele dintre aceste baterii pot dura 25-30 ani.

De ce unele idei populare nu sunt idei bune

Alternatoarele de masiniUn alternator de masina pare atractiv pentru generarea de energie pentru consum casnic, deoarece este construit cu scopul de a incarca baterii si se gaseste usor la un cost scazut. Insa este o alegere proasta pentru un generator eolian. Eficienta in uzul normal nu este niciodata mai mare de aproximativ 60%. In practica, acest alternator iroseste mai mult de jumatate din energia care il alimenteaza. Rulmentii sunt prea mici pentru a sustine eficient pale mari (peste aproximativ 1500 mm in diametru). Exista trei probleme principale:

1. Este proiectat pentru a fi usor si robust si pentru a sustine functionarea la un rpm mare. La viteze mici (sub 1000 rpm) nu produce o energie utilizabila. Daca montati palele pe arbore, atunci palele il vor invarti relativ incet. Aceasta nepotrivire de viteza poate fi abordata intr-unul din mai multe moduri nesatisfacatoare:

a. Folosirea unor pale mai scurte. Varfurile trebuie sa acoperea o arie mult mai mica per revolutie, astfel incat sa se poata invarti la un rpm mai mare. Aceasta solutie poate produce energie in conditiile unor vanturi foarte puternice cand viteza si energia sunt suficiente pentru a energiza bobina de inductie. Dar veti constata ca de cele mai multe ori vantul nu este suficient de puternic si turbina nu produce nimic. Palele scurte nu pot capta multa energie, nici nu se pot invarti rapid in conditii de vant slab.

b. Folosirea angrenarii (transmisiei) pentru a mari rpm-ul. Acest lucru inseamna costuri extra, irosire de energie extra, nesiguranta extra si una peste alta o lucrare inginereasca urata si neindemanatica. Efort irosit pentru un rezultat dezamagitor.

c. Rebobinarea bobinelor pentru a lucra la viteze mai mici. Folositi mai multe bucle de fire mai subtiri in fiecare bobina. Acest lucru reduce rpm-ul vitezei de cuplare, dar creste si pierderile in bobine, limitand energia rezultata si reducand si mai mult eficienta si asa scazuta.

Page 6: Moara de Vant

2. Bobina de inductie a alternatorului trebuie alimentata cu energie pentru a initia fluxul magnetic. Pentru a obtine rezultate la viteza mica trebuie ca fluxul sa fie maximizat. Acest curent din bobina de inductie prezinta o pierdere constanta de 30-40 watti in timpul functionarii. In conditii de vant slab, pierderea reduce drastic energia rezultata. 40 watts pierduti continuu inseamna aproape un KWh de energie pe zi.

Solutii? Il puteti echipa cu magneti permanenti. Este un proces laborios si va alegeti cu un rezultat destul de firav, asa ca eficienta este destul de scazuta, exceptand cazul in care masinaria este foarte mica (sa zicem 50-100 watti).

3. Regulatorul intern al alternatorului nu prea e potrivit pentru incarcarea unei baterii aflate la distanta. Daca bateria nu se afla aproape, atunci voltajul alternatorului va fi mai ridicat decat voltajul bateriei, asa ca regulatorul va incepe sa limiteze output-ul inainte ca bateria sa incarce optim. De asemenea, limitarea output-ului inseamna si limitarea campului magnetic. Acest lucru „descarca” palele, care se vor roti mai repede si vor produce zgomot, vibratii si uzura a tuturor componentelor (rulmenti, varfurile palelor, etc). Va trebuie sa eliminati si sa ocoliti regulatorul intern.

Desi este ieftin si atragator la prima vedere, alternatorul de masina produce mai multe probleme decat solutii. Este mai simplu si mai bine sa construiti un alternator special pentru turbina de vant.

Nuclee de otel in bobinele statoruluiCele mai multe alternatoare conventionale au nuclee din otel laminat care intensifica circuitul magnetic prin bobinele din fire de cupru si astfel cresc voltajul care poate fi obtinut dintr-o anumita cantitate de material magnetic.

Alternatoarele de flux axial descrise aici nu folosesc nuclee in bobine, asadar au nevoie de mai mult volum de magnet pentru a obtine aceleasi performante. Ati putea introduce nuclee in bobine, insa nu ar fi indicat. Magnetii ar incerca sa se alinieze cu nucleele bobinelor, ceea ce ar face ca alternatorul sa fie greu de pornit si foarte inegal in functionare. Cuplul motor inegal este numit „viteza unghiulara fluctuanta”.

Alternatoarele cu nuclee de otel sunt mai greu de pornit in general si sunt supuse unei rezistente magnetice destul de semnificativa, ceea ce are impact asupra eficientei in conditii de vant slab. Alternatoarele de flux axial din aceasta carte sunt foarte libere in rotire si mult mai usor de construit. Singurul dezavantaj il reprezinta costul mai ridicat al magnetilor.

Rotoare multiple si statoareFoarte multi oameni ma intreaba daca poti creste puterea alternatorului axial prin adaugarea mai multor rotoare si statoare. Raspunsul este afirmativ, insa nu este cea mai buna modalitate de a folosi materialele.

Sunt de dorit viteza mica de operare si eficienta inalta la costuri minime ale magnetilor si firelor. Daca veti construi un alternator cu doua statoare si patru seturi de magneti atunci veti obtine dublul puterii la aceeasi viteza.

Page 7: Moara de Vant

Daca in schimb veti pune toti magnetii pe rotoare cu diametru dublu, si toate bobinele intr-un stator mare, atunci fiecare bobina in parte va produce de doua ori mai mult voltaj. Asadar, aveti de doua ori mai multe bobine, insa fiecare bobina va produce de doua ori mai multa energie cu aceleasi pierderi. De fapt, bobinele pot produce fiecare de patru ori mai multa energie cu acceasi eficienta de conversie a energiei, insa in acest caz pierderile ar fi proportional mult mai ridicate.

Daca puneti toti magnetii si toate bobinele intr-un singur alternator cu diametru dublu, rezulta de 4-8 ori mai multa energie decat doar de doua ori.

De fiecare data cand modificati proiectul trebuie sa aveti grija ca alternatorul sa se potriveasca cu palele pe care le folositi. Viteza alternatorului depinde de magneti, detaliile bobinei, voltajul bateriei, etc. Daca viteza este prea mica, palele pot incetini, iar daca este prea mare, palele nu vor fi capabile sa se invarta suficient de rapid pentru a actiona alternatorul. Consultati sectiunea despre design-ul alternatorului la sfarsitul cartii.

VAWT – turbine de vant cu axa verticalaTurbinele cu axa verticala au un ax vertical care este actionat de palele care se misca orizontal ca intr-un sens giratoriu. „Axa orizontala” se refera la moara de vant mai cunoscuta care trebuie sa fie orientata catre vant si ale carei pale se invart in plan vertical. Ideea turbinei de vant cu axa verticala este inca populara, desi este veche de mii de ani si a fost de multa vreme surclasata tehnic de rotorul palei cu axa orizontala.

Caracteristicile atragatoare ale unei VAWT includ capacitatea de a capta vant din orice directie si capacitatea de a alimenta un generator la nivelul solului. Insa in ciuda unei cantitati uriase de cercetare, turbinele de vant cu axa verticala nu au reusit sa obtina un succes semnificativ. Pot fi greu de pornit, greu de oprit si au eficienta mai scazuta decat turbinele cu axa orizontala. (Transforma mai putin din energia prezenta in vant.) Amplasarea lor pe turnuri mai joase inseamna si ca au acces la mai putin vant. Adesea e greu sa montezi o VAWT pe un turn suficient de inalt unde sa poata primi destul vant.

Turbinele de vant cu axa verticala de tipul „Savonius”, de viteza mica, sunt utile pentru masinarii rudimentare cu eficienta scazuta si rpm mic. Insa aceeasi cantitate de efort dedicat unei masinarii cu axa orizontala este mult mai profitabila. Alternatoarele de viteza mica sunt foarte greoaie si scumpe.

Turbinele de vant cu axa verticala de mare viteza Darrieus „tel” (tel ca cel de facut creme, omlete, etc) sau cele cu rotor de tip H sunt populare in cadrul universitatilor de inginerie, insa n-au avut niciodata prea mult succes comercial, exceptand o perioada prin anii 1980 in California. Pe scurt, problema principala a turbinelor de vant cu axa verticala de mare viteza este faptul ca palele sunt afectate negativ de bataia vantului inversa la fiecare revolutie. Acest lucru produce uzura insemnata care scurteaza durata de viata a palelor. Acesta este principalul motiv pentru care nu au reusit sa aiba succes comercial.

Sunt numeroase VAWT-uri mici care se gasesc pe piata in prezent insa niciuna dintre ele nu pare sa aiba o istorie. De fapt, niciuna dintre ele nu pare sa fie capabila sa ofere date despre o

Page 8: Moara de Vant

masuratoare reala a producerii de energie. Feriti-va de previziunile de energie rezultata generate de computer!

Rotoare cu pale multipleVechile mori de vant care pompau apa erau construite cu rotoare cu pale multiple, astfel incat sa produca un cuplu motor mare in conditii de vant slab. Functioneaza bine in acest scop. Mai multe pale, evident, imping cu mai multa forta si aduc apa din subteran la suprafata.

Pentru producerea de energie electrica aveti mai degraba nevoie de viteza decat de cuplu motor, intrucat cantitatea de magneti si fire pe care trebuie sa o cumparati este mai mica la rpm mare. La viteze mari puteti capta toata energia (energie, nu cuplu motor) care exista in vant folosind doar doua sau trei pale. Trei pale functioneaza mai lin decat doua, deci acesta este numarul pe care il recomand.

Montarea pe acoperisO alta idee care a captat imaginatia publicului in ultima vreme este montarea pe acoperisul casei a unei mici turbine de vant. De multa vreme se stie ca e o idee neinspirata, insa interesul publicului in energia eoliana urbana i-a incurajat pe agentii de vanzari sa ofere turbine de vant care se monteaza pe acoperis.

Viteza vantului la nivelul acoperisului este foarte proasta din cauza faptului ca obstructiile precum cladiri sau copaci au un efect dramatic asupra fluxului de aer, intrerupandu-l in diverse vartejuri sau rafale care contin foarte putina energie, insa cauzeaza uzura turbinei. Accesul la instalare si intretinere este adesea dificil si costisitor. In zonele urbane turbina ar trebui plasata la cel putin 10 metri deasupra nivelului acoperisului, ceea ce nu prea e realizabil in cazul unui turn urcat pe acoperis.

Turbinele de vant sunt masinarii care produc anumite vibratii in timpul functionarii. In zone cu vant acest lucru poate produce zgomot in interiorul cladirii si chiar stricaciuni la structura de rezistenta. In cele mai multe cazuri nu va fi o problema intrucat vantul nu va fi suficient de puternic pentru ca turbina sa faca mare lucru, insa toata operatiunea va fi probabil sortita esecului. In zone foarte expuse la vant cladirea va fi serios afectata, iar ocupantii ei vor considera zgomotul deranjant. In orice caz, se vor obtine rezultate mult mai bune daca turbina de vant va fi amplasata pe un turn independent, mult deasupra cladirii si la distanta de ea.

Desi ii inteleg pe locuitorii oraselor care vor sa foloseasca energia eoliana, ma vad obligat sa descurajez ideea fiindca stiu ca nu e o idee buna. Panourile solare PV si panourile solare pentru incalzirea apei sunt o alegere mult mai buna pentru energia reutilizabaila de pe acoperisul casei.

Reducerea facturii de energie electricaAtunci cand oamenii ma abordeaza cu dorinta entuziasta de a economisi bani din factura de energie electrica prin folosirea unei mici turbine de vant, intotdeauna ma simt stanjenit. Sunt entuziast in legatura cu energia eoliana, dar folosind-o timp de treizeci de ani, am in acelasi timp o ideea realista despre ce poate face. Dupa cum ati putut vedea din tabelul de la inceputul acestui capitol, chiar si o turbina de vant bine amplasata poate produce doar cativa KWh de energie electrica pe luna. Pentru a obtine aceasta energie e nevoie de o gramada de bani si de mult timp

Page 9: Moara de Vant

comparativ cu eforturile necesare pentru a reduce consumul de energie casnica, in cele mai multe cazuri. Daca factura dvs de energie este mare, atunci probabil ca reducerea consumului va da rezultate mai bune si mai rapide decat o mica turbina de vant.

Energia eoliana in sine e gratuita, insa convertirea ei in electricitate utilizabila nu e deloc gratis. Folosind o mica turbina de vant va veti reduce factura de energie, insa daca motivatia dvs este sa economisiti bani, atunci exista modalitati mai simple si mai ieftine. Primul lucru la care trebuie sa va ganditi este sa investiti in izolarea casei, in termostate pentru caldura, becuri economice si frigidere moderne. Ardeti lemn pentru incalzirea locuintei. Inchideti televizorul si computerul cand nu le folositi. Puteti foarte usor sa economisiti o gramada de bani si sa reduceti impactul pe care il aveti asupra mediului. Odata ce consumul dvs de energie a fost redus la minim, va puteti gandi si la cum sa va satisfaceti cerintele folosind energie solara si eoliana. Insa intr-un final probabil ca nu veti economisi bani daca luati in considerare tot ce ati cumparat si tot ce ati facut. Placerea de a folosi energie eoliana pentru consum mic costa.

Daca aveti o locatie potrivita pentru o mica hidro-turbina, atunci sansele de a economisi bani sunt mult mai mari.

Montarea unei turbine de vant pe o masina pentru incarcarea baterieiEvident, o turbina de vant montata pe o masina va avea parte de vanturi bune si va putea produce o cantitate buna de energie. Insa trenanta cauzata de turbina va solicita in plus motorul masinii. In acest fel nu se poate obtine energie gratuita, exceptand rarele cazuri cand coborati un deal. Daca mergeti pe suprafata dreapta motorul masinii va trebui sa produca mai multa putere pentru a incarca bateria decat ar fi nevoie folosind un alternator obisnuit, cu toata dezavantajele lui.

Poate fi distractiv si interesant sa montati o turbina de vant pe o masina cu scopul de a testa. Insa nu e un mod eficient de a produce energie. Nici nu este o modalitate buna de a masura performantele turbinei. Principalul avantaj consta in faptul ca puteti controla viteza vantului.

Folosirea unui ambreiaj centrifugal sau a unei frane pentru a limita vitezaIntr-un loc cu vant s-ar uza in doar cateva zile. Chestia cu turbinele de vant este ca functioneaza mult mai multe ore decat majoritatea masinariilor pe care le folosim. O frana trebuie sa mearga pana la capat si sa opreasca turbina, altfel se va uza si va deveni inutila.

Construirea unui tunel care forteaza aerul printr-un rotor cu diametru mai mic la viteza marePur si simplu nu merita sa consumati atata material in plus pentru construirea tunelului. Vantul tinde sa se disperseze pe langa tunel, asadar nu veti obtine asa de mult cum credeti. Este mult mai eficient sa construiti un rotor obisnuit cu diametru mai mare decat sa faceti un tunel de captare. Unele companii au cheltuit multi din banii investitorilor lor pentru a afla acest lucru.

Ce se strica la turbinele de vant construite acasa?Cei care au lucrat cu ele sunt de acord ca turbinele mici de vant sunt echipamente surprinzator de problematice, fie ca sunt cumparate, fie ca sunt construite acasa. Captarea vantul e o activitate distractiva, insa poate fi si frustranta din cauza tuturor lucrurilor marunte (si unele mari) care pot da gres.

Page 10: Moara de Vant

Iata cateva exemple tipice de lucruri neplacute care se pot ivi: Aptitudinile insuficiente de sudura si o balanta precara a palelor conduc la caderea

cozii. Cand turbina trepideaza coada este cea mai afectata componenta. Diodele din rectificator cedeaza din cauza conexiunilor proaste si/sau a racirii

defectuoase. Sau din cauza fulgerelor din apropiere sau a altor fluctuatii de energie asemanatoare. Merita sa aveti un „heatsink” (dispozitiv de protectie care absoarbe si disipa energia excesiva generata de un sistem). Priza la pamant construita pentru turn contribuie la prevenirea fluctuatiilor cauzate de fulgere.

In unele cazuri rulmentii pot cauza probleme. Cand rulmentii cedeaza, permit rotorului sa frece statorul si sa produca uzura ce reduce viata de functionare a acestor componente.

In conditii turbulente fortele giroscopice pot da palele pe spate; in contact cu turnul, acestea se pot rupe. Este o problema care apare foarte rar, insa cu efecte majore. In aceasta editie din 2008 a cartii am schimbat directia repozitionarii turbinelor, astfel incat fortele giroscopice sa impinga varfurile palelor departe de turn atunci cand turbina intra in miscarea de repozitionare. Aceasta este miscarea de giratie in care palele se invart mai repede decat de obicei. Aceasta schimbare ar trebui sa reduca sau chiar sa evite contactul palelor cu turnul pe viitor.

Pe termen mai lung, cele mai mari probleme par a fi cu corodarea placilor rotorului cu magneti sau cu magnetii, care pot duce la defectiuni majore in mai putin de cinci ani. Rotoarele cu magneti trebuie sa fie vopsite cu grija sau discul sa fie galvanizat daca turbina este folosita intr-un mediu umed. Eu folosesc acum o vopsea pe baza de bitum cu rasina epoxidica. In imagine puteti vedea stricaciunile cauzate stratului ce acopera magnetii de spanul metalic (aschii si fragmente de otel taiat prin darea gaurilor) in golul de aer. Daca placarea protectiva a magentilor este perforata, magnetul corodeaza si se umfla treptat. Acest magnet a fost scos din mulaj si inlocuit.

Turbinele mici de vant pot tine 20 de ani, insa e nevoie de reparatii din cand in cand. E greu de spus cat de dese pentru ca fiecare constructor e diferit, ca si zonele de amplasare. Eu m-as astepta la una-doua probleme in primul an de functionare si poate una pe an dupa aceea. Poate fi doar o dioda arsa sau poate fi o nevoie de o noua pereche de pale. Este o idee buna sa strangeti un set de piese de schimb pentru turbina, astfel incat sa puteti repune turbina in functiune rapid in cazul unor probleme.

Pagini web utile pentru mai multe informatii

Page 11: Moara de Vant

UnelteIn cele mai multe cazuri exista mai multe optiuni in functie de cost si de abilitatile pe care le aveti.

Protectie, etcOchelari de protectie, manusi si dopuri de urechi. Plasturi pentru degete. Lichid de curatare a mainilor. Prosoape de hartie.

Unelte pentru toate scopurileBormasina fara fir cu capate de burghie, surubelnite, cleste, cleme de prindere, cleme de menghina, menghina, pile, ciocan, marcator de gauri

Pentru masurare si marcareBanda de masurat (centimetru), ruleta de otel, creion, marker, poloboc, foarfeceCompas... raportor... sublerEcher... sablon de unghiuriCantar... poloboc/nivela

ElectriceCleste de sarma, cleste de fire, cutitMultimetru... ciocan de lipit.... cleste de sertizare

Prepararea rasinilorPipeta sau seringa pentru masurarea volumelor mici. Galeti si vase, linguri si bete pentru amestecarea rasinilor.

Lucrul cu otelAparat de sudura cu arc electric – cel putin 130 amperi pentru electrozi de sudura de 3.2 mm. (Un aparat de sudura pe benzina e de asemenea bun), masca, ciocan pneumatic cu dalta pentru curatat rugina Ferastrau circular pentru otel (si/sau ferastrau tip banda) – cu care lucrati mai repede Ferastrau pt taiat metale, foarfece pentru metal (pentru a taia petele de arsura)Torta de oxiacetilena, utila dar nu esentialaPresa de ghidaj pentru gaurit cu precizie, varfuri de burghiu, bormasina de gaurit,chei tubulare, pile, spirale pentru facut filet, polizor unghiular

Unelte pentru lucrul cu lemnUn ferastrau tip banda si/sau un ferastrau circular poate fi util, insa nu esentialFerastrau de mana, dalta, piatra de ascutit. Spirale de lemn.Ferastrau cu miscare alternativaCutitoaie... rindea... rindea de finisajCutitoaie

Page 12: Moara de Vant

Folosirea uneltelorE posibil sa vreti sa inchiriati sau sa imprumutati unelte cu care nu aveti deloc experienta sau aveti foarte putina. Faceti-va timp pt a-i privi pe ceilalti cum se folosesc. Incercati uneltele pe rebuturi inainte de a va apuca sa faceti ceva important.

Bormasina fara firCele mai multe bormasini fara fir au memorie (in special cele Nicad) si vor da cele mai bune rezultate daca le descarcati complet inainte de a le reincarca.

Adesea puteti infileta suruburi direct in lemn fara sa aveti nevoie de o gaura-pilot, dar tineti cont de faptul ca e posibil sa fie nevoie de cateva revolutii ale surubului inainte de a musca cum trebuie din placa de dedesubt. Asadar, daca de exemplu fixati un placaj de altul cu suruburi, faceti mai intai o gaura in primul placaj pentru a evita ca surubul sa deplaseze cea de-a doua placa in timp ce varful incepe sa prinda in al doilea placaj. In caz contrar veti crea un spatiu intre placile de placaj.

Capete de surubelnitaFiti atenti la diferitele tipuri de suruburi cu capete „in cruce” care sunt incompatibile unele cu altele. Principalele tipuri sunt bine-cunoscutele „Philips” si mai recentele PZ (pozidrive sau prodrive). Suruburile PZ si capetele de suruburi PZ au marcaje clare la 45 de grade intre bratele crucii. Daca folositi tipul gresit de capat de surubelnita riscati sa stricati atat surubul, cat si capatul de surubelnita si sa va frustrati.

MasuratoriAmintiti-va zicala „masoara de doua ori si taie o data” si nu va grabiti cand faceti masuratori. Masurati inca o data, la propriu, si veti fi surprins sa constatati ca ati facut greseli. Dimensiunile din aceste planuri sunt rareori critice, insa tot e necesar sa masurati cu atentie. Fiti atenti in special la partile exterioare ale palelor aproape de varf. Incercati sa lucrati cu o toleranta de 1 mm aici.

Sublere cu vernierSublerele cu vernier pot reprezenta o modalitate excelenta de a realiza masuratori exacte, cu conditia sa stiti sa le folositi. Inchideti bratele (falcile) si verificati ca masuratoarea sa indice zero. Cei mai multi oameni inteleg gresit scala vernierelor si nu observa ca linia fina de demarcatie de la care se iau masuratori corecte este etichetata cu zero. Puteti masura dimensiunea totala folosind partile bratelor mari care se intalnesc una cu cealalta. Dimensiunile interne (orificiu alezat etc) sunt masurate cu celelalte brate, iar adancimea poate fi masurata cu biela din capat. Folosirea bielei este un bun mod de a verifica separarea rotorului cu magneti daca o treceti prin gaurile vinciului cu surub.

Poloboace/ niveleO nivela nu este niciodata perfecta. Observati ca bula va fi intotdeauna putin deplasata de la centru. Daca nu sunteti sigur, incercati sa folositi nivela in ambele sensuri, astfel incat sa verificati bula si sa faceti o medie a rezultatelor pentru un rezultat mai precis.

Page 13: Moara de Vant

CompasuriVa fi nevoie sa desenati cateva cercuri pe placile de placaj, asa ca un set bun de compasuri va va fi util. Daca nu aveti compasuri puteti desena conturul unor obiecte rotunde precum boluri sau cutii de conserve sau puteti sa va faceti propriul compas dintr-o fasie de placaj. Dati o gaura aproape de unul din capete pentru a plasa creionul si apoi folositi un surub prin placa aproape de celalalt capat pentru a-l folosi ca pivot. Ajustati pozitia surubului pentru a ajusta raza cercului. Insa chestia asta e destul de peste mana.

Eu am o pereche de separatori mari (tepuse/ cuie pe ambele brate) si fixez un creion pe unul din brate cu un terminal de cablare elecrica greu.

Odata ce ati desenat un cerc puteti folosi compasul cu acceasi ajustare pentru a face un hexagon si pt a imparti cercul in sase unghiuri de 60 de grade. Acest truc poate fi util pentru a pozitiona magneti, bobine, postamente pentru statoare, etc, in cazurile in care numarul lor se poate imparti la 3.

Puteti pasi cu compasul sau separatorii in jurul cercului, marcand un arc la 60 de grade, apoi marcand un alt arc din acel punct si asa mai departe, pana ce va intoarceti de unde ati pornit. E un test interesant pentru acuratete sa vedeti cat de aproape veti ajunge fata de punctul de plecare dupa ce faceti cei sase pasi.

MultimetrulMultimetrul reprezinta ochii si urechile dvs in lucrarile electrice. Luati o masuratoare intre doua puncte ale unui circuit apasand varfurile sondelor ferm pe metal curat, neizolat. Primul lucru este sa alegeti un interval de masura.

Pentru a verifica o baterie, de exemplu, alegeti intervalul DCV (volti curent direct). De exemplu alegeti 20 VDC (volti DC) pentru a baterie de 12 volti – un pic mai mult decat voltajul normal al bateriei. Verificati sa conectati conductorul negativ la COM (comun) si cel rosu la o mufa unde scrie V (volti) printre altele. Apasati varful sondei rosii in terminalul pozitiv si cel negru in terminalul negativ. Daca procedati invers veti obtine un rezultat negativ (cu minus). Ar trebui sa constatati ca voltajul bateriei este de 12.5 volti. Daca este sub 12 atunci bateria trebuie incarcata. Conectati un incarcator la baterie si masurati din nou voltajul pentru a observa cat de bine tine bateria.

Pentru a masura output-ul unui alternator folositi un interval ACV (curent alternativ). Daca voltajul este prea inalt pentru intervalul ales veti vedea simbolul 1 in stanga ecranului.

Verificati diodele rectificatoarelor folosind functia de verificare a diodelor (simbolul din dreapta, in carte, pag 12) din multimetru. Inainte de a conecta sondele veti observa simbolul 1 al circuitului deschis pe partea din stanga. Deconectati bateria si alternatorul de la diode. Ar trebui sa obtineti doua rezultate diferite depinzand de modul in care conectati sondele la dioda. In primul mod este circuitul deschis. In cel de-al doilea mod veti obtine un numar in jur de 500, insa nu m-as ingrijora prea tare de numarul exact, atata timp cat nu obtineti zero. Zero indica o dioda arsa. Circuit deschis in ambele directii este tot o dovada ca dioda nu mai functioneaza.

Intervalul ohm (ohm/rezistenta) poate fi folosit pentru a masura continuitatea si rezistenta bobinajelor. Din nou zero inseamna scurt circuit si 1 in partea stanga inseamna circuit deschis.

Page 14: Moara de Vant

Tehnica de lipireVeti avea nevoie de un ciocan de lipit (facut din cupru) si un aliaj de lipit cu mijloc din rasina. Important este sa curatati sarma suficient de bine si sa o incalziti suficient de tare. Apoi aliajul de lipit va curge peste sarma si va umple imbinarea. Daca firele sunt mai groase de 1 mm veti constata ca e util un ciocan de lipit mai mare. Puteti folosi chiar si o bucata de teava de cupru la capatul unui cui de 15 cm, incalzita pe un arzator cu gaz.

Intai razuiti emailul de pe capetele firelor pe o lungime de 20 mm. Puteti folosi un cutit ascutit sau smirghel, insa fiti foarte meticulos. Puneti ciocanul de lipit in priza pt a se incalzi cat timp curatati firele. Nu lasati capetele razuite sa oxideze. Folositi-le cat timp sunt stralucitoare.

Asigurati-va ca varful de cupru al ciocanului de lipit este curat. Stergeti-l si daca este necesar piliti orice urma de corodare. Cositoriti-l punandu-l in contact cu aliajul de lipit. Aliajul va curge la contactul cu ciocanul de lipit daca acesta este suficient de incalzit. Apoi cositoriti firul cu aliaj, plasand capatul plat al varfului ciocanului pe suprafata stralucitoare de cupru si atingand despartitura dintre ele cu aliajul de lipit. Dupa ce aliajul se topeste in despartitura, asteptati cateva secunde in timp ce firul ajunge la temperatura potrivita, apoi puteti continua atingand ciocanul de lipit direct pe firul de cupru. Aliajul ar trebui sa se topeasca direct pe cupru. Nu incercati sa aplicati aliaj de pe ciocan pe firul de cupru, deoarece va intrerupe fluxul si nu va mai circula.

Dupa ce capetele firelor au fost cositorite puteti forma jonctiunea rasucindu-le impreuna. Puneti din nou ciocanul de lipit pe jonctiune si incalziti pana cand se topeste aliajul. Adaugati aliaj daca este necesar pana cand firele sunt bine lipite impreuna. Puneti un tub izolant peste jonctiune sau banda izolatoare pentru a preveni contactele accidentale cu alte fire neizolate.

Daca firele sunt foarte groase si greu de rasucit, atunci asezati-le unul langa altul. Apoi infasurati un fir de cupru foarte subtire in jurul lor, in spirala, ca sa le tina alaturate. In cele din urma acoperiti totul cu aliaj.

Conexiuni de sertizareSertizarea (inghesuirea firelor intr-un mic tub) este un bun mod de a conecta fire. Puteti folosi clesti sau pensete cu grija, insa cel mai bine este sa folosi o unealta speciala pentru sertizarea firelor. Recipientii izolati speciali PIDG sunt ideali pentru a conecta rectificatorul. Bornele de sertizare de cupru neizolat sunt bune pentru fire de baterii si bolturi. Tuburi de cupru de calibru mic pot fi folosite pentru a realiza conexiuni de sertizare ale firelor grele.

Sudura cu arc electricAceasta este probabil cea mai dificila aptitudine de care aveti nevoie, insa aduce satisfactii mari. Ca si in cazul lipirii, cele mai importante lucruri sunt curatirea si temperatura inalta. Aveti nevoie de un contact bun pentru borna de legatura la pamant si de o suprafata curata pentru aprinderea arcului. Curatati zgura si rugina. Un disc sablat abraziv pe polizorul unghiular este un mod bun de a curata.

Page 15: Moara de Vant

Aveti grija sa nu priviti niciodata direct la arc, altfel va puteti rani ochii si poate fi dureros mai tarziu. Poate fi dificil sa vedeti unde aprindeti arcul daca nu aveti soare puternic, deoarece geamul mastii de sudura este foarte intunecat. Atingeti sau frecati usor varful electrodului de piesa in lucru pana ce se aprinde arcul, iar apoi retrageti-l usor in sus pentru a evita ca arcul sa „inghete” pe piesa in lucru. Daca se lipeste, desfaceti-l si incercati din nou. E posibil sa aveti nevoie de un electrod nou. Daca ingheata de fiecare data verificati sa aveti o legatura buna la pamant si mariti curentul aparatului de sudura.

Cand se aprinde arcul, aveti grija sa nu va miscati prea repede. Mentineri electrodul stabil si permiteti piesei in lucru sa se incalzeasca. Apoi miscati-va progresiv pe suprafata piesei in lucru pentru a topi otelul de dedesubt si pt a construi un cordon de sudura. Un strat de zgura se formeaza deasupra. Incercati sa evitati ca zgura sa ajunga sub sudura. Mie imi place sa-mi stabilesc suprafata de lucru intr-o usoara panta si sa lucrez in amonte de la stanga la dreapta cu electrodul intr-un asemenea unghi incat zgura sa nu poata curge usor in fata baltii de sudura. Dupa ce ati terminat o cursa si zgura s-a racit, puteti sa curatati zgura si sa mai faceti o cursa pe aceeasi suprafata.

Sfatul pe care trebuie sa il dau intotdeauna este sa va miscati mai incet. Procesul se desfasoara destul de incet, iar daca va miscati prea repede veti obtine un rezultat inegal deoarece sudura nu este suficient de fierbinte pentru a penetra. Daca va miscati prea incet puteti face o gaura prin otel, dar e putin probabil sa se intample in afara de marginile subtiri si colturi. Sudurile facute de incepatori constau adesea in picaturi imprastiate pe suprafata metalului. Motivul este ca se misca prea repede. Avansati in lucru cat de incet si de uniform puteti.

Cand sudati doua piese una de alta, principalul tel este sa mentineti o buna penetrare in ambele piese. Procedati ca si cum ati tese, fara sa va grabiti si asigurandu-va ca realizati un bun contact si o buna penetrare pe fiecare dintre ele. In caz contrar puteti ajunge la finalul lucrarii si sa constatati ca toata sudura este pe o singura parte a golului, iar pe cealalta parte doar zgura. Puteti sa acoperiti un gol de aprox 3 mm daca piesele nu se imbina perfect. Insa timpul de executie este foarte important, altfel riscati sa mariti golul dintre piese prin topirea marginilor.

Pe masura ce sudura se raceste, se contracta, facand ca piesele sa se miste. Incercati sa faceti primele suduri in locuri in care contractarea nu produce deplasare. Inainte de a face sudura serioasa, tintuiti partile in mai multe colturi astfel incat sa le mentineti in pozitie

Taierea oteluluiUn ferastrau de taiat metale de calitate este probabil cea mai eficienta si cea mai ieftina metoda de a taia otel, iar daca aveti o lama buna si folositi ferastraul corect, este si cea mai rapida. Apasati usor in timp ce deplasati ferastraul inainte si folositi intreaga lungime a lamei intr-un ritm constant. Nu e mai greu decat sa taiati lemn. Putin ulei poate sa ajute.

Cei mai multi oameni prefera un ferastrau circular sau o masina de polizat. Orice unealta de taiat metal ati folosi, exista un risc, mai ales daca metalul se misca, asadar aveti grija sa il prindeti bine in cleme. Purtati ochelari de protectie si aveti grija ca scanteile sa nu cada pe alti oameni sau in locuri in care ar putea provoca incendii sau pagube. Daca taiati cu o masina de polizat folositi un disc subtire. Nu folositi discuri subtiri pentru polizare.

Page 16: Moara de Vant

Gaurile pentru suruburiEste surprinzator de greu sa faci o gaura in locul corect. Cel mai bun mod este sa dati gaura intai prin altceva (de obicei cealalta parte de care prima piesa va fi prinsa). De exemplu, dati gaura printr-o flansa de roata de butuc in rotorul de otel cu magneti (sau viceversa). Acest lucru presupune sa faceti gaura direct la diametrul final (complet), spre deosebire de metoda mai simpla de a folosi o gaura-pilot sau un diametru mai mic. Sa faceti din prima o gaura cu diametrul de 10-12 mm este un proces mai lent, dar realizabil, cu conditia ca burghiul sa fie ascutit si sa aplicati presiunea necesara. O presa de ghidaj va usureaza munca, insa daca nu ajungeti cu ea la piesa de dedesubt, puteti da gauri si cu o bormasina de mana, avand grija sa tineri burghiul perpendicular si sa va lasati greutatea pe bormasina. Acest proces e mult mai simplu daca lucrati la nivelul solului.

Daca bormasina scoate un sunet ascutit (tiuit), opriti-va. S-a tocit burghiul. Luati un burghiu nou sau ascutiti-l pe cel vechi si aplicati mai multa presiune. Folositi un lubrifiant.

Aveti grija cand burghiul este pe cale sa patrunda prin suprafata de pe spatele piesei de lucru. In cazul otelului este posibil sa se blocheze si sa se rupa, sau sa invarta piesa. Reduceti presiunea pe masura ce va apropiati de final. In cazul lemnului e posibil sa „ciobeasca” suprafata din spate, asa ca e bine sa puneti o bucata de lemn dedesubt si sa intrati putin cu burghiul si in aceasta, pentru a obtine o gaura „curata”.

Crearea unui filetSpiralele vin de obicei in seturi de cate trei, insa probabil ca il veti folosi doar pe primul care e mai ascutit spre varf. Gaura trebuie sa fie putin mai mica decat dimensiunea finala (vedeti diametrele din dreapta). Cele mai multe sunt dimensiuni comune, insa cel de 10.25 poate fi realizat daca rasuciti spiralul de 10 mm in jurul gaurii, astfel incat sa o largiti.

Filetul burghiului Gaura (mm)M8 7M10 8.5M12 10.25M14 12M16 14

Mandrina de gaurit este un maner cu bara transversala. Folositi-l pentru a apasa ferm spiralul in gaura si invartiti-l pentru a aleza gaura si a incepe filetul. Folositi lubrifianti, tineti-l drept si apasati cu putere cand il rasuciti in sensul acelor ceasornicului pentru a incepe. Odata ce filetul „a muscat”, se va ghida singur, insa fiti atent ca traiectoria sa fie corecta. Corectati linia daca e necesar prin presiune laterala in timp ce insurubati si desurubati. Odata ce ati pornit un filet bun puteti progresa rapid, dar e util sa dati in spate o jumatate de cursa dupa ce ati finalizat o cursa completa pentru a sfarama fragmentele mici.

Page 17: Moara de Vant

Ferastraie de lemnFerastraiele electrice prezinta riscuri evidente pentru degete. Praful aruncat in ochi cu viteza mare este de asemenea dureros. Daca folositi un ferastrau tip banda nu trageti lemnul catre dvs, ar putea deraia banda. Opriti ferastraul daca trebuie sa retrageti lemnul.

Cand luati un colt nu aplicati presiune laterala pe ferastrau. Apasati inainte si carmiti lemnul sau ferastraul pentru a schimba directia. De exemplu pentru a carmi un ferastrau cu miscare alternativa trebuie sa miscati capatul din spate al ferastraului in timp ce tineti lama dreapta. Altfel lama se va inclina iar taietura va fi in unghi.

Este o idee buna sa exersati. Testati cata precizie aveti folosind o linie de indrumare suplimentara, apoi taiati cat de aproape puteti de linia de indrumare finala. Puteti indeparta mai tarziu surplusul de lemn pentru a ajunge la linie perfect. Daca taiati prea mult, bucata de lemn poate deveni de neutilizat.

Alte unelte de taiat lemnulToate uneltele functioneaza mai bine cand sunt ascutite. Nu va grabiti, incercati sa obtineti un tais bun al lamelor. Daca puteti vedea lumina reflectata din margine, atunci lama este tocita

Ascutiti suprafata oblica cu o piatra plata sau cu diamant dupa dorinta, folosind ulei sau apa dupa necesitate. Invatati sa gasiti cel mai potrivit unghi, clatinand unealta pana ce sta pe suprafata oblica. Frecati insistent pana ce o mica bavura apare pe suprafata plana. Apoi frecati putin suprafata plana fara nicio inclinatie (complet plan) pentru a indeparta bavura. E posibil sa trebuiasca sa alternati intre suprafete de mai multe ori pana ce bavura este complet indepartata. Daca unghiul devine prea obtuz puteti ataca suprafata oblica cu o piatra de polizat. O fata scobita usureaza ascutitul ulterior. Aveti grija sa nu supraincalziti marginea cand polizati, intrucat acest lucru afecteaza calirea otelului.

Unealta mea preferata pentru lucrul in lemn este „cutitoaiele” si aproape ca poti ciopli o pala folosind doar acest instrument. Folositi-l intai intr-un sens, apoi in celalalt, pentru ca fiecare functioneaza mai bine in situatii diferite – suprafete plane sau scobite. Aveti grija ca este o lama lunga pe care o puteti folosi in intregime daca o faceti sa alunece peste piesa in lucru pe masura ce taiati. O miscare de ferastrau economiseste efort si imbunatateste controlul.

Cutitoaiele sunt preferabile pentru taieturi foarte fine si pentru finisarea suprafetelor curbate. Trebuie sa apasati puternic pe cutitoaie intrucat tind sa trepideze si sa strice treaba. Insa cea mai buna unealta pentru suprafete plane este rindeaua. O rindea mare pentru lucrarile „grosiere” si una mica, de finisaj, pentru lucrari delicate. Adaptati adancimea taieturii pe masura ce lucrati pentru a raspunde cerintelor date.

Cu toate uneltele pentru lucru in lemn veti obtine rezultate mai bune daca lucrati in armonie cu granulatia si textura lemnului. Fibrele lemnului nu pot fi vazute, insa devin aparente in cele mai multe taieturi realizate in unghi. Daca unealta lucreaza „in rasparul” texturii de lemn, agata fibrele si sfasie lemnul. Lucrati in sensul fibrelor de lemn astfel incat acestea sa fie aplatizate, dand un aspect final fin.

Page 18: Moara de Vant

Cel mai simplu ca sa gasiti directia granulatiei lemnului este prin incercare-eroare, insa trebuie sa stiti ce cautati. Textura lemnului e diferita in locuri diferite si se poate schimba brusc in jurul nodurilor.

SmirghelCei mai multi oameni vor sa foloseasca smirghel din belsug cand lucreaza la pale. Smirgheluirea manuala nu este insa foarte eficienta. Smirghelul indeparteaza lemnul extrem de incet si tinde sa produca un aspect final relativ grosier, comparativ cu o unealta de lemn bine ascutita. Inelele de crestere ale copacilor sunt compuse din lemn dur si lemn moale pe care smirghelul le indeparteaza inegal, lasand cercurile de lemn dur sa iasa in afara. Rindeaua la va taia egal si va lasa suprafata plana.

Unelte electriceUneltele electrice pot grabi procesul de cioplire a palelor mari, insa uneltele manuale sunt mai silentioase si fac mai putin praf. O unealta ascutita poate tine pasul de obicei cu o masina de netezit cu banda abraziva. Daca sunteti ingenios, tot felul de unelte pot fi folosite pentru a sculpta palele, de la ferastraie cu lant pana la „routere CNC” – depinde doar de cum va place sa lucrati.

PaleleAceasta este o descriere a modului in care puteti sculpta palele pentru turbina dvs de vant. Lemnul este un material foarte potrivit, fiind usor, puternic si rezistent la uzura. Pentru producerea la scara redusa lemnul e greu de egalat. Ca dezavantaj, fiind un element natural, e greu sa gasesti stocuri de lemn de calitate uniforma.

Palele pot fi construite si din plastic sau metal. GRP-ul (fibra de sticla ranforsata cu compozit de poliester) este o alegere comuna. Insa ca sa faceti pale din GRP este mult mai greu decat sa le faceti din lemn, mai ales la inceput. GRP-ul este ideal pentru productia de pale la scara mai larga; palele pot fi produse mai usor dupa ce s-a turnat matrita si dupa ce s-a finalizat proiectul structural. Foaia de polipropilena este de asemenea o alegere buna pentru palele scobite. Unii oameni prefera sa-si taie palele din tevi de PVC si puteti gasi cateva retete pentru aceasta pe website.

Metalul nu este la fel de bun pentru pale din cauza ca este foarte sensibil la uzura, in special la legaturi (in jurul gaurilor niturilor, etc).

Tip = varfRoot = radacinaLeading edge = muchia de atacTrailing edge = muchia de remorcare

Dimensiuni minime pentru pale (3 bucati)

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Latimea lemnului (mm) 95 95 125 145 195 225Grosimea 35 35 40 45 60 75Lungimea fiecarei pale 600 900 1200 1500 1800 2100

Page 19: Moara de Vant

Partile palelorSunt 3 pale, rotindu-se in sensul acelor de ceasornic. Capatul exterior este numit varf. Partea interioara unde se unesc se numeste radacina. Marginea palei care loveste prima oara lucruri se numeste muchia de atac. Partea aerodinamica ce lasa aerul in spate este numita muchia de remorcare.

Varful palei este mai ingust decat radacina. Pentru a capta energia eoliana nu aveti nevoie decat de un o pala foarte ingusta, daca palele se invart rapid.

Mai aproape de radacina palele se invart mai incet, asa ca ar trebui sa fie mai late si fasonate intr-un unghi mai ascutit catre vant. Insa partea exterioara este cea mai importanta. Radacina nu „matura” la fel de mult vant, comparativ cu partea care este aproape de varf.

Laterala expusa catre vant este plana, insa spatele este curbat precum varful unei aripi. Spatele genereaza o forta ascensionala, impingand palele inapoi si incetinind vantul.

Alegerea lemnuluiCautati bucati de lemn fara noduri, cu noduri mici sau cu noduri pe care sa le puteti elimina, decupandu-le din suprafata utilizabila. Numele lemnului nu e asa de important, insa cedrul si zada sunt bune. Pinul si molidul sunt adesea folosite. Evitati lemnul dens, de esenta tare deoarece va produce forte giroscopice mari cand se va roti.

E posibil si sa construiti o pala din fasii de lemn lipite intre ele (laminate). Palele din lemn laminat sunt mai putin predispuse la uzura datorata nodurilor etc, dar e mai greu sa le lucrati cu unelte pentru lemn pentru ca textura lemnului nu va fi destul de uniforma.Felul in care este taiata bucata de lemn din copac este de asemenea important, dar nu critic. Iata cateva exemple ale modului in care poate arata bucata de lemn.

Primul exemplu de textura este cel mai putin de dorit. Va tinde sa se deformeze.Urmatorul arata mai bine, dar ar fi si mai bine daca cercurile ar fi dispuse vertical pe suprafata bucatii de lemn.Al treilea exemplu este cel mai bun dintre cele trei. Uneori este numit si „textura verticala” sau lemn „taiat pe sfert”.

Formele foilor de lemnIncepeti prin a taia foile de lemn, bucatile de lemn din care vor fi sculptate palele. Dimensiunile minine sunt listate mai jos, insa dimensiunile mai mari sunt de preferat. Daca lemnul este mai lat sau mai gros decat minimul, atunci puteti face radacina mai larga, ceea ce este intotdeauna bine. Partea exterioara a palelor nu este afectata.

Este mai usor sa alegeti foi de lemn bune daca dispuneti de bucati lungi de lemn. E mai usor in acest caz sa evitati nodurile.

Incercati sa taiati foile de lemn mai lungi la varf decat lungimea finala a palei. Puteti apoi sa indepartati surplusul la sfarsitul procesului pentru a avea un varf mai bine finisat.

Page 20: Moara de Vant

Faceti un sablon din placaj pentru una dintre foile de lemn. Lungimea R va fi jumatate din diametrul turbinei. Vedeti tabelul de mai jos. Asezati sablonul pe o bucata lunga de lemn in diferite pozitii pentru a determina care sunt cele mai bune parti din care sa taiati fiecare pala. Dupa ce ati ales cele mai bune locuri puteti desena in jurul sablonului pentru a marca forma foii de lemn.

Marcati sase puncte de masurare pe sablon la intervale egale pentru a putea marca locurile lor pe lemn. (Palele pentru diametrul de 1200 au mai putine puncte de masurare).

Dimensiunile foii de lemn din care se va construi pala

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200R 600 900 1200 1500 1800 2100W 38 50 50 63 75 88W2 150 140 200 250 300 350X 66 87 87 109 130 152Puncte de masurare la 200 150 200 250 300 350

Cand puneti sablonul peste lemn, incercati sa evitati nodurile, mai ales in zona marcata cu linii hasurate in schita.

Incercati sa evitati nodurile mari in aria marcata cu linii hasutare deoarece aceasta este zona in care pala tinde sa se rupa. Nodurile aflate aproape de varf sau radacina fac lucurul in lemn mai dificil, insa nu conteaza daca slabesc structura palei.

O pala care contine noduri foarte mici este in regula, insa prezenta nodurilor mari poate afecta atat de tare granulatia/textura lemnului, incat nu mai ramane decat foarte putin rezistenta.

Gasiti cea mai uniforma (clara/curata) zona a lemnului si alegeti o margine dreapta, curata, pentru muchia de atac a palei. Mare parte din pala finalizata se va afla aproape de aceasta margine a foii de lemn.

Aliniati muchia de atac a palei de pe sablon cu o marginea dreapta a foii de lemn.Desenati o linie care depaseste varful sablonului

Diagrama arata cum sa amplasati sablonul pe o bucata de lemn si cum sa marcati forma palei. In mod normal lemnul este mai ingust decat sablonul. Desenati linia cat de lunga se poate pe lemnul disponibil.

In cele din urma taiati imprejurul formei pe care ati desenat-o si creati foaia de lemn din care veti construi pala.

Radacina palei trebuie sa fie taiata la 120 de grade, astfel incat cele trei pale sa poata incapea impreuna in interiorul butucului, dar nu e nicio graba daca vreti sa amanati acest lucru pana cand palele vor fi asamblate.

Page 21: Moara de Vant

Linia muchiei de remorcare

Marcati forma palei la fiecare din cele sase puncte de masurare pe lungimea paleiIn aceasta etapa desenati o linie in jurul piesei la fiecare punct de masurare folosind un echer. Masurati si marcati punctele de masurare la 6 intervale egale. Nu e nevoie sa fiti foarte precis in privinta punctelor de masurare.

Puncte de masurareVarf = punct de masurare 1Trasati o linie cu creionul imprejurul piesei in lucru la fiecare punct de masurare, folosind un echerPunctul de masurare 6 nu trebuie sa aiba o panta sau o grosime anume

Turbina cu diametrul de 1200 mm are mai putine puncte de masurare (imaginea din dreapta). Ultimul punct de masurare, de unde incepe rampa, este la 150 de la radacina. Celelalte sunt distantate egal la 200 si 400 de la radacina.

Cand o piesa in lucru se afla pe bancul de lucru, ca in imaginea de mai sus, fata „frontala” care se orienteaza catre vant se pozitioneaza in sus. Muchia de atac este marginea de sus a fetei celei mai indepartate. Muchia de remorcare va fi marcata ca o linie cu creionul pe cea mai apropiata fata a piesei in lucru dupa cum este aratat mai jos:

Aceasta este muchia de atac a paleiPala se va roti in sensul acelor de ceasornicAceasta linie in creion marcheaza muchia de remorcare a paleiAceasta masuratoare se numeste „panta”Radacina

Pozitia muchiei de remorcare este definita printr-o masuratoare numita „panta” la fiecare punct de masurare. Panta se masoara in jos pornind de la fata frontala a lemnului. Marcati panta la fiecare punct de masurare, iar apoi desenati o linie care sa uneasca marcajele. La ultimul punct de masurare, cel mai apropiat de radacina, maximizati panta pana la aproape intreaga grosime a lemnului disponibil. Desenati linia muchiei de remorcare pana la marginea de jos.

De acolo, sectiunea transversala a palei se ascute brusc catre spate pana la dimensiunea totala a foii de lemn intr-o rampa triunghiulara, marginita de doua linii. O linie incepe de la muchia de atac, iar cealalta de la muchia de remorcare si se unesc la un punct precum este aratat in imaginea de mai jos. Linia de la muchia de atac trebuie sa fie la 45 de grade peste piesa de lemn.

Panta in mm la fiecare punct de masurare. Panta punctului 6 este adancimea lemnului.

Diametrul turbinei

1200 1800 2400 3000 3600 4200

VARF 1 2 1 1 1 22 4 3 4 5 63 5 8 7 9 11 134 14 15 19 22 265 28 28 32 40 48 56

Page 22: Moara de Vant

Panta controleaza unghiul palei, care reprezinta un parametru critic. Incercati sa fiti exact cand masurati si marcati muchia de remorcare, in special la partea exterioara a palei. Daca fata lemnului este deformata (curbata, indoita) atunci panta nu va fi exacta, chiar daca o masurati dupa instructiunile de mai sus.

Verificati intai ca lemnul sa fie dreptApoi verificati panta la fiecare punct de masurareLEVEL = nivela/ BLADE = pala/ DROP = panta

Daca banuiti ca lemnul este deformat, folositi o nivela cu bula de aer pentru a verifica panta dupa cum este aratat mai sus.

Intai pozitionati piesa de lemn in sus, astfel incat zona radacinii sa fie dreapta, apoi verificati panta la fiecare punct de masurare pe toata lungimea. Impingeti nivela in sus cu capatul unei linii pana cand sta dreapta atunci cand faceti masuratoarea.

Aceasta verificare se poate face si atunci cand sculptati piesa de lemn. Puteti corecta panta raschetand mai mult lemn de pe muchia de remorcare sau chiar de pe muchia de atac daca este nevoie. Insa, in masura in care este posibil, incercati sa pastrati muchia de atac dreapta.

Ciopliti lemnul deasupra liniei muchiei de remorcare pentru a crea o noua fataFata pe care o taiati se intinde pana la muchia de atac; aveti grija sa nu taiati din muchia de atac. Fata este aproximativ plana, insa rasucita, dupa cum este aratat mai jos:

Ar trebui sa reusiti sa obtineti o margine dreapta intre muchia de atac si muchia de remorcare

Cand considerati ca ati terminat, puneti o linie/ rigla peste pala intre muchia de atac si muchia de remorcare. Daca nu le poate atinge pe ambele inseamna ca trebuie sa indepartati ridicatura (galma) din mijlocul fetei pana cand e plana.

Rindeaua este cea mai buna unealta de folosit in partea exterioara a palei, pentru ca ii confera un aspect final drept si fin. (Unii oameni prefera o rindea electrica pentru cioplirea mai grosiera.) Insa rindeaua nu poate fi folosita in partea scobita de langa radacina. Eu folosesc cutitoaie in partea scobita, insa altii prefera sa faca numeroase taieturi cu un ferastrau, iar apoi sa sparga lemnul cu o dalta (cunoscuta sub numele de „kerfing”). Folositi cutitoaiele pentru finisaj. Unii prefera masina de netezit cu banda abraziva. Niste cutitoaie ascutite dau cele mai rapide rezultate.

Ca regula generala, partea exterioara a palei inspre varf este partea care necesita foarte multa atentie pentru detalii si ar trebui sa lucrati pe indelete aici. Partea interioara, mai lata, a palei este mai putin importanta si poate fi lucrata mai grosier, asa ca aici nu trebuie sa fiti la fel de atent. Incercati doar ca toate palele sa arate la fel, insa nu va ingrijorati prea tare de precizie.

Grosimea paleiDupa ce ati realizat sarcina de mai sus, de creare a fetei frontale, orientate catre vant, este timpul sa ciopliti „spatele” ei pana cand pala ajunge la grosimea corecta. In acest moment veti crea o scandura ascutita spre varf, rasucita, fara linie aerodinamica.

Page 23: Moara de Vant

O scandura ascutita spre varf, rasucitaIndepartati lemn din aceasta laterala a piesei de lemn

Mai tarziu veti face spatele palei curbat si aerodinamic.Din nou trebuie sa masurati si sa marcati grosimea palei la fiecare punct de masurare.

Grosimea in mm la fiecare punct de masurare

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200VARF 5 6 6 7 8 10

2 8 9 11 14 163 10 11 14 17 20 244 14 19 23 28 335 17 20 27 34 41 47

R2 100 100 125 150 188 225

Incepeti prin a desena linii de marcaj de-a lungul marginilor piesei de lemn la distanta corecta fata de muchia de atac si muchia de remorcare la fiecare punct de masurare. Nu veti taia muchiile de atac sau de remorcare cu care ati lucrat in etapele precedente. Masurati grosimea de la acele muchii, desenatii linii de marcaj si apoi indepartati prin taiere tot surplusul de lemn care depaseste aceste linii, din partea din spate. Aceasta inseamna sa indepartati mare parte din grosimea piesei de lemn la varf.

Radacina palei va ramane neatinsa. Centrul ansamblului palelor este o distanta W de la muchia de atac la radacina. R2 in tabelul de mai sus este raza de la centru a unei arii circulare de pe spate care nu trebuie taiata niciodata, deloc.

Spatele paleiMuchia de atacCentruDin aceasta arie se indeparteaza surplusul de lemn initialAria din interiorul acestui arc de cerc trebuie sa ramana plana pentru asamblarea palei in butuc

Linia de marcaj pe care o masurati de la muchia de atac trebuie sa se termine cand ajunge la aria plana de mai sus. Linia de marcaj de-a lungul muchiei de remorcare se uneste cu o linie diagonala trasata transversal pe spate si de acolo cu acelasi punct terminal. Vedeti urmatoarele explicatii.

Linii de marcaj pentru taierea grosimiiLinia de marcaj pe muchia de remorcare se termina in acest punctDesenati o linie transversal pentru a se uni cu capatul celeilalte linii de marcajIndepartati lemnul marcat cu linii hasurate

Desenul de jos cu liniile hasurate arata spatele lemnului de unde trebuie sa indepartati surplusul.

Cand faceti liniile de marcaj pe langa (aproape de) muchia de remorcare, veti descoperi ca linia „iese” de pe lemn intr-un anumit punct, cand se apropie de radacina, acolo unde grosimea este

Page 24: Moara de Vant

cea mai mare (a se vedea desenul de mai jos). Trasati linia cat de departe puteti, indreptandu-va catre un punct in spatiu in care urmatorul punct de masurare a grosimii ar fi fost marcat.

Muchia de atacGrosimeaUn punct in spatiuLinia de marcaj se termina aici

Apoi continuati linia dupa colt si in diagonala pe spatele piesei de lemn pentru a o uni cu capatul liniei de marcaj a muchiei de atac.

Vedere a spatelui paleiR2 – neatinsaMuchia de atacCea mai groasa parte (linia la 30%; Linia la 50%Linia de marcaj pentru taierea grosimii

Cand ciopliti pala pentru a obtine grosimea corecta, indepartati surplusul de lemn care depaseste linia de marcaj pentru a crea o fata intre aceste linii. Porniti cu taieri grosiere, apoi realizati o fata dreapta, folosind o rindea acolo unde este posibil. Pe masura ce va apropiati de linii, e necesar sa incepeti sa verificati grosimea efectiva cu sublerul. In aceasta etapa puteti sa ignorati liniile de marcaj si sa va concentrati pe obtinerea grosimii corecte, masurate cu sublerul la fiecare punct de masurare.

Muchia de atac ramane neatinsaAsa va arata fata nou cioplita

Palele nu trebuie sa aiba grosimea corecta pe toata latimea lor. Insa incercati sa fiti cat de exact puteti in aria in care grosimea finala va fi cea mai mare. Verificati grosimea la fiecare punct de masurare, intr-un punct la 30% din distanta dintre muchia de atac si muchia de remorcare, dupa cum se arata in desenul din dreapta. In acest punct trebuie sa folositi sublerul. Asigurati-va ca grosimea este aproximativ constanta de-a lungul piesei de lemn, astfel incat spatele fetei pe care o ciopliti sa fie paralel cu fata fetei pe care ati cioplit-o in etapele precedente.

Forma profilariiPalele trebuie sa aiba o forma aerodinamica, profilata, pentru a se invarti repede cu un minimum de trenanta. Iata o imagine a unei forme potrivite:

FORMA FINALA DORITAMuchia de atacMuchia de remorcareLinia de la 50%

Prima etapa inainte de a sculpta este sa desenati o linie centrala de-a lungul spatelui palelor (aratata ca linia de la 50% in diagrama de mai sus).

Apoi taiati o noua fata care uneste aceasta linie cu muchia de remorcare, astfel incat muchia de remorcare sa se termine ascutit ca in desen. Latimea muchiei de remorcare ar trebui sa fie sub 1

Page 25: Moara de Vant

mm. Pe masura ce va apropiati de margine, fixati pala cu cleme intr-o menghina cu muchia in sus, astfel incat sa puteti vedea lumina reflectata de pe ea si sa puteti decide cat de mult mai puteti rascheta. Pentru aceasta lucrare folositi o rindea mica, foarte bine ascutita.

Dupa ce muchia de remorcare a fost cioplita in acest mod, puteti incepe sa ciopliti spatele palei, propunandu-va ca tel o forma precum cea aratata mai jos.

Nu taiati muchiile de atac sau de remorcare ele insele, desi veti lucra pana cand veti ajunge la ele, de data aceasta de pe partea din spate. Aveti grija sa nu ciopliti muchia de atac in unghi ascutit precum muchia de remorcare – muchia de atac ar trebui sa fie un unghi „apru”, „tocit”. Poate fi si mai rotinjit decat cel din imagine, dupa gust. Acest lucru poate ajuta la amanarea incetinirii palelor.

Raschetati lemnul de pe coltul nedorit de pe spate, realizand mai multe colturi si raschetandu-le la randul lor pana ce obtineti o curba lina. Aveti grija ca punctul in care grosimea este cea mai mare sa nu fie lasat ca o supratafa plana si nici sa nu fie cioplit intr-un varf ascutit. Partea cea mai groasa ar trebui sa aiba o curba lina si foarte fina. Evitati sa raschetati orice parte de lemn in „zona plana” descrisa de arcul de cerc R2 de la radacina.

Dupa ce palele sunt gata si sunteti multumit de forma lor, taiati orice surplus de lungime pe care ati inclus-o dincolo de punctul de masurare de la varf. Folositi o lama de ferastrau foarte fina pentru a taia, lucrand catre interior si spre mijlocul piesei pornind de la ambele margini, astfel incat sa evitati „ciobirea” lemnului.

Asamblarea butucului

Taierea unghiurilor de 120 de grade la radaciniDaca nu ati facut deja acest lucru, acum este momentul sa taiati radacinile palelor in forma de triunghi, astfel incat capatul fiecarei pale sa fie un unghi de 120 grade, iar palele sa se imbine intre ele.

Radacinile palelor se imbina intre ele astfel (vedere din spate)Detaliu al radacinii

Dimensiunile W si X sunt date in tabelul de dimensiuni ale tiparelor foilor de lemn pentru pale la inceputul acestui capitol (pagina 16 din carte). Diagonala etichetata „2W” este de doua ori lungimea latimii varfului W.

Palele asamblateTriunghiul de pe partea frontala (cea expusa la vant)Discul de pe partea din spate (langa alternator)

Piesele de placaj care fac palele sandvisAnsamblul palelor este tinut la un loc de doua placi de placaj montate cu suruburi pe fata si spatele ansamblului. Piesa din fata este un triunghi, iar cea din spate este un disc. Mie imi place sa folosesc placaj de mesteacan. Gasiti ceva durabil si dur. Aveti grija sa fie protejat de conditiile

Page 26: Moara de Vant

atmosferice locale, astfel incat sa nu se deterioreze din cauza caldurii, razelor ultraviolete sau a fluctuatiilor de umiditate. Puteti folosi si metal.

Dimensiunile pieselor de placaj

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Grosimea 9 9 12 12 18 18Diametrul discului 200 200 250 300 375 450Latura triunghiului 250 274 357 446 536 625Suruburi otel inoxidabil 30@

25 mm40@

30 mm50@

30 mm60@

30 mm60@

50 mm75@

50 mm

Marcarea gaurilor in placajDiscul de placaj trebuie sa fie pre-gaurit cu tipare pentru gauri pentru bolturile de fixare si suruburile de 5 mm care tin palele impreuna. Faceti aceste gauri cu o presa de ghidaj (pilon de gaurit) daca este posibil, astfel incat sa fie perpendiculare pe suprafata. De asemenea, zencuiti-le.

Incepeti cu gaurile pentru bolturile lungi de fixare, care trec prin pale si rotoarele cu magneti in alternator. Desenati un cerc la centrul discului, folosind acelasi diametru ca al gaurii largi din rotorul cu magneti. Plasati un rotor cu magneti peste disc, centrandu-l pe cercul pe care tocmai l-ati desenat. Fixati-le cu cleme unul de celalalt si dati gauri prin gaurile rotorului cu magneti, astfel incat sa creati un tipar identic de gauri in discul de placaj. Puneti resturi de placaj in spatele discului pentru a evita stricaciunile posibile cand spiralul trece prin placa.

VEDERE DIN SPATEDISCUL DIN FATA PALELOR

Apoi desenati mai multe cercuri intre gaurile de fixare si exteriorul discului, astfel incat sa dispuneti gaurile pentru suruburi egal.

Pe unul dintre aceste cercuri veti lua compasul si veti lucra cu el imprejurul cercului pentru a marca sase puncte egal distantate. Folositi trei dintre aceste sase puncte pentru a marca liniile in care palele se vor intalni una cu cealalta. Evitati sa aveti gauri pentru bolturi sau suruburi pe locurile unde se unesc palele. Daca aveti patru gauri, atunci cel mai bine pentru a le amplasa este sa incepeti exact de la jumatatea distantei dintre doua gauri de fixare.

Puneti o pala in pozitie peste placaj si desenati conturul. Faceti acest lucru de trei ori pentru a vedea aria in care palele ating placajul.

Acum fixati compasul la distantarea dorita pentru suruburi (sa zicem 25 mm), si lucrati imprejurul arcelor de cerc pe care le-ati desenat pentru a marca un tipar al pozitiilor gaurilor. Evitati sa faceti gauri pentru suruburi aproape de marginile palelor.

Faceti gauri de acces (gauri de clearance) pentru suruburi (gauri suficient de largi pentru ca suruburile sa treaca prin ele fara sa prinda placajul) si zencuiti-le astfel incat capetele suruburilor sa fie la acelasi nivel cu placajul.

Page 27: Moara de Vant

Nu faceti gaurile mai largi cu filet conic pentru fixare in triunghi in acest moment, insa lauti in considerare cercurile in care vor fi aceste gauri, pentru a evita sa puneti suruburi acolo. Din nou, evitati sa faceti gauri prea aproape de marginile palelor. Desenati linii paralele si realizati un tipar clar al gaurilor pentru suruburi pe triunghi.

LUCRUL CU COMPASUL DE-A LUNGUL LINIEILINII PARALELE CU MARGINILE

Asamblarea palelorGasiti o masa sau o suprafata suficient de mare pentru a aseza palele cu fata in jos si cu radacinile in triunghi de 120 de grade intalnindu-se la centru. Fixati lejer cu cleme discul de placaj deasupra. Daca palele sunt asezate pe un palet sau pe imbinarea dintre doua mese, atunci puteti folosi cleme G. Sau puteti folosi un lemn lung care sa creeze un pod (o punte) pe diagonala mesei. Centrul bucatii de lemn tine placajul sa nu se ridice, iar capetele bucatii de lemn sunt tinute de cleme fixate pe marginea mesei.

Centrati discul de placaj pe arcele de cerc pe care le-ati desenat mai devreme pentru a defini aria suprafetei plane (raza = R2). Asigurati-va ca varfurile palelor sunt la distanta egala unele de altele.

Cand sunteti sigur ca aranjamentul este simetric si ca discul de placaj este perfect centrat, fixati discul cu cateva suruburi (sa zicem 3 suruburi la fiecare pala), tinand cont de faptul ca va fi inlaturat mai tarziu. Intoarceti ansamblu invers si asezati triunghiul de placaj pe fata permanent, cu toate suruburile. Sprijiniti palele astfel incat toate cele trei pale sa fie drepte in timpul operatiunii.

Acum intoarceti din nou ansamblul si marcati pozitiile gaurilor de fixare dupa cum urmeaza. Plasand capatul burghiului in fiecare gaura din discul de placaj, faceti doar o gropita mica in radacinile palelor la fiecare pozitie de gaura. Scoateti discul pentru a putea sa faceti gauri de acces centrate de gropite. Gaurile de acces ar trebui sa fie cu cel putin 25% mai mari in diametru decat bolturile de fixare si sa treaca drept prin pale si sa iasa prin triunghi. Bolturile vor fi un ajustaj strans in discul de placaj, insa nu e neaparat necesar sa devina un ajustaj fix pentru intreg ansamblul. Faceti gaurile de acces perpendicular pe suprafata placajului in timp ce sprijiniti placajul pe un alt rest de material, astfel incat burghiul sa nu „explodeze” suprafata lemnului si sa o strice.

Pentru a va asigura ca burghiul e perpendicular pe suprafata, luati vreo doi prieteni care sa tina echere in fata lor, asa cum este aratat in imagine.

In final, puneti discul pe spatele ansamblului si folositi toate suruburile pentru a-l fixa.

Puteti dezasambla ansamblul pentru a-l vopsi sau transporta. Daca doriti sa il fixati (si) prin lipire, puteti, insa nu e necesar. Ansamblul fixat prin suruburi este foarte puternic. In unele clime, placajul are o durata scurta de viata si e posibil sa fiti nevoit sa folositi metal sau plastic in loc de placaj. Insa placajul vopsit bine rezista in majoritatea locurilor. Unora le place sa adauge un scut conic sau un carenaj. Acestea pot imbunatati aspectul turbinei si pot proteja lemnul.

Page 28: Moara de Vant

EchilibrareaCentrul de gravitatie al ansamblului palelor trebuie sa se afle la centrul rotatiei, altfel turbina de vant va trepida si unele parti vor cadea (de obicei, coada e prima victima).

Chiar daca elicea a fost cioplita perfect, centrul de gravitatie al ansamblului palelor va fi descentrat din cauza ca densitatea lemnului nu este uniforma. Nu este greu sa mutati centrul de gravitatie prin atasarea unor mici greutati (bucati de plumb folosite la acoperisuri sau greutati folosite la undite de pescuit, ori chiar resturi de otel). Un loc bun de atasare a greutatilor este intre pale si in spatele triunghiului de placaj. Insa pozitia exacta depinde de locul in care e nevoie de ele. Uneori e greu sa evitati plasarea lor la vedere pe suprafata palelor.

Atasati greutati de echilibrare in aceasta arie

Echilibrarea in pozitieCel mai simplu mod de a echilibra palele bine este sa potriviti palele in pozitie pe rotoarele alternatorului si sa echilibrati intreg ansamblul rotativ. Aceasta modalitate are mai multe avantaje: echilibreaza si orice excentricitate a alternatorului insusi, si nu face niciun fel de presupuneri posibil false despre centrul de rotatie al ansamblului palelor. Totusi, acest fel de echilibrare se poate face doar in interiorul unei cladiri (adapost, atelier, etc) intrucat cel mai slab vant va face imposibila detectarea unui dezechilibru.

In mod ideal ar trebui sa nu existe un sigiliu al rulmentului si foarte putina unsoare sau deloc in rulmenti in timpul acestei proceduri. Prima etapa consta in a observa pur si simplu felul in care palele stau pe loc, singure. In cele mai multe cazuri acestea se vor balansa ca un pendul catre o pozitie preferata (in care centrul de gravitatie este cel mai redus).

Daca pala se balanseaza in aceasta pozitie, adaugati greutati la ora 12 aiciTestati cantitatea de greutati balansand pala la ora 3 astfelAcum palele ar trebui sa stea pe loc in orice pozitie fara tendinta de a se roti

Adaugati greutati deasupra centrului (opus fata de centrul de gravitatie). Verificati daca rezultatul este bun cautand orice tendinta reminiscenta a palelor e a se roti spontan in oricare directie fata de oricare pozitie.

In aceasta etapa probabil ca palele vor fi suficient de bine echilibrate pentru a functiona lin, insa daca rulmentii sunt intepeniti atunci va fi destul de greu sa functioneze bine. In orice caz este simplu sa mai faceti un test, dupa cum urmeaza.

Echilibrare de fineteGasiti o greutate mica ce poate sta pe marginea unei pale, sau atasati greutatea cu un carlig. Plasati o pala orizontal si puneti greutatea pe ea pentru a vedea daca va pune turbina in miscare. Daca nu porneste, mutati greutatea spre exterior catre varful palei pana gasiti o pozitie in care are suficient cuplu motor pentru a porni impotriva frictiunii. Retineti pozitia si repetati testul pentru celelalte doua pale. Daca distanta de-a lungul palei este aceeasi in fiecare caz, atunci palele sunt bine echilibrate.

Page 29: Moara de Vant

Daca exista o singura pala pe care greutatea nu trebuie mutata prea mult inspre varf pentru ca pala sa inceapa sa coboare fara mare greutate, atunci aceasta pala este un pic cam grea. Adaugati ceva greutate in spatele triunghiului pe partea opusa a ansamblului fata de aceasta pala grea, astfel incat sa corectati centrul de gravitatie. Repetati testul si ajustati dimensiunea greutatii pana ce ajungeti la situatia in care fiecare pala poate fi rotita in jos prin aplicarea testului de greutate in aceeasi pozitie.

Metode alternative de echilibrare a palelorDaca palele sunt prea mari pentru a fi asamblate la interior, atunci probabil ca sunteti nevoit sa le echilibrati individual. Aceasta metoda nu va da rezultate daca palele nu sunt centrate cu atentie pe alternator deoarece orice eroare in pozitionarea ansamblului ca intreg va zadarnici intregul efort.

Puteti compara fiecare pala individual cu celelalte pale pentru a verifica daca ansamblul urmeaza sa fie echilibrat. Insa nu este suficient sa cantariti fiecare pala in parte. Ceea ce va trebuie cu adevarat este sa gasiti „momentul de greutate” al fiecarei pale. Cel mai simplu mod de a compara momentele de greutate este sa pozitionati palele astfel incat sa se prijine pe un pivot la radacina. Masurati apoi greutatea fiecarui varf de pala si comparati rezultatele. Aveti grija sa luati fiecare masuratoare a greutatii la aceeasi distanta fata de radacina pentru a compara momentele de greutate bazandu-va pe aceeasi raza de actiune.

Masurarea momentului de greutateCantarulCreion sau alt obiect similar care sa mentina pala intr-o pozitie fixa aproape de varfCapra de montaj din placajGreutatea radacinii palei sta pe varfurile celor 2 suruburi

In diagrama de mai sus, este folosita o capra de montaj din placaj pentru radacina palei. Prin placaj sunt puse doua suruburi-pivot, pe o linie care intalneste capatul radacinii palei. Fixati placajul cu suruburi de partea de dedesubt a palei astfel incat aceasta linie sa atinga radacina. Sprijiniti greutatea radacinii pe punctele constituite de primele doua suruburi. Cantariti varful folosind un creion sau un obiect similar pe suprafata cantarului pentru a controla punctul exact la care luati masuratoarea. Folositi acelasi dispozitiv penru fiecare pala. Daca exista diferente intre momentele de greutate, atunci adaugati greutati pe palele mai usoare, astfel incat sa aveti aceeasi greutate pentru fiecare pala.

Echilibrarea pe o tepusa de metalDaca este posibil sa asamblati palele intr-un spatiu acoperit, in pozitie orizontala, atunci puteti echilibra ansamblul punandu-l pe o tepusa de metal. Faceti o gropita mica intr-o placa de metal si fixati bucata de metal cu suruburi pe spatele discului de placaj. Gropita trebuie sa fie exact in centrul in care vor fi montate palele (centrul cercurilor pentru gaurile de fixare). Montati o tepusa de metal (un marcator de gauri sau un articol similar, tinut probabil de o menghina) si plasati cu atentie gropita pe varful tepusei. Sprijiniti palele perfect drept in ambele directii si observati in care directie se inclina. Adaugati greutati in partea opusa si testati din nou.

Acesta este un test de finete, insa depinde in mod critic de determinarea exacta a centrului. Cand pozitionati palele drept, plasati un sprijin sub fiecare dintre cele trei varfuri, astfel incat sa existe

Page 30: Moara de Vant

foarte putina miscare libera. Apoi tot ce trebuie sa faceti este sa observati care pala se sprijina si care se ridica de pe suportul sau. In final ar trebui sa reusiti sa sprijiniti palele pe oricare doua dintre cele trei varfuri.

Echilibrul dinamicPalele trebuie sa se roteasca in acelasi plan, altfel se va produce un dezechilibru dinamic. Verificati ca varfurile palelor sa se urmeze unul pe altul prin spatiu plasand un obiect (cum ar fi coada unui ciocan) aproape de varful unei pale. Apoi rotiti pana ce o alta pala vine aproape de coada ciocanului si determinati daca urmeaza unul dupa celalalt. O eroare mica (sa zicem 1% din lungimea palei) nu e motiv de ingrijorare, insa o eroare de proportii merita corectata. Este greu de gasit un inel de etansare suficient de fin pentru a ajusta ridicarea palelor cu extrem de putin. Este mai simplu sa strangeti excesiv piulitele pe o parte astfel incat sa fortati pala in linie.

Vopsirea si finisajulO vopsea de lemn pentru exterior de calitate este cea mai buna alegere pentru pale. Lacul va fi afectat de radiatiile UV si tinde sa nu reziste mult, desi arata grozav. Aveti grija ca lemnul sa fie bine amorsat, dati mai multe straturi de vopsea, dati-le jos prin sablare si aplicati un strat final de vopsea lucioasa.

Unii oameni folosesc ulei de in si nimic altceva pentru a trata palele si mi s-a spus ca da rezultate bune.

Marginile din fata ale palelor pot suferi anumite daune in timp, mai ales daca turbinei i se permite sa functioneze liber fara conectare la o baterie care sa ii regleze viteza. Puteti cumpara banda speciala pentru muchia de atac a palei („leading edge tape”), folosita pentru elicele de avioane, insa nu intotdeauna adera foarte bine. Sau reconstruiti muchia cu rasina epoxidica si pudra de material de umplere pentru un finisaj robust.

Mecanica

Partile turbinei de vant:Blades = pale Yaw bearing = pivotul de giratieTail hinge = balamaua coziiTail = coadaVane = giruetaTower = turnAlternator = alternator

Exista desene ale capetelor tuturor felurilor de turbine la paginile 64 si 65 ale cartii.

Pivotul de giratieDaca directia vantului se schimba, turbina de vant trebuie sa se roteasca sau sa „pivoteze” in varful turnului pentru a se orienta catre vant si a-i capta energia. Pivotul de giratie este interfata dintre turbina si turn.

Page 31: Moara de Vant

Pivotul de giratie este format din doua piese de teava de otel – una in interiorul celeilalte. Cea din interior, mai mica, este un stut scurt sudat de varful turnului. Trebuie sa sudati o placa grea de metal peste varful tevii de otel mai mari, teava externa. Placa de metal se sprijina pe stutul din varful turnului si impiedica turbina sa cada. Este nevoie sa mentineti aceasta suprafata de contact bine unsa. In locurile cu precipitatii este recomandat sa tineti protejati pivotul de giratie de ploaie.

Pentru turbinele grele e o idee buna sa acoperiti teava din interior cu un saiba/disc de etansare de otel de forma circulara pentru a asigura o suprafata mai mare de giratie. Sau sa puneti una sau doua saibe deasupra acestui stut din varful turnului. Teava de la exterior vine peste stutul din varful turnului si se roteste liber.

Iata dimensiunile recomandate pentru tevile de otel, exprimate ca „diametru nominal interior” in inch cu diametrul total pentru fiecare dimensiune nominala.

DIMENSIUNILE TEVILOR DE OTEL PENTRU PIVOTUL DE GIRATIE

Diametrul turbinei 4’ 6 – 10’ 12 -14’Stutul din varful turnului 1” NOMINAL

33.4 mm1.5” NOM48.3 mm

2.5” NOM73 mm (76)

Teava externa a pivotuluide giratie

1.25” NOM42.3 mm

2” NOM60.3 mm

3” NOM88.9 mm

Teava din interior suporta o sarcina critica, in special in locatii turbulente in care un rotor la viteza mare se roteste brusc si creeaza forte giroscopice de indoire mari. Alegeti tevi de otel cu pereti grosi pentru stutul din varful turnului.

Acest tip de pivot de giratie este brut, insa eficient. Ajustarea de mai mica finete nu constituie o problema. Exista pivoti de giratie mai sofisticati care tind sa se strice si sa se blocheze. Iar amortizarea frictiunii la pivotul de giratie brut este benefica prin diminuarea miscarii de giratie inutile (mers in gol) in conditii de vant slab care poate duce la probleme cu incalcirea firelor catre pamant.

Racordarea este de asemenea foarte simpla si bruta. Firele din alternator sunt trecute printr-o gaura in centrul capacului de protectie al pivotului de giratie si lasate sa atarne pe toata lungimea turnului. Este important sa folositi fire rezistente, dar flexibile si sa le ancorati bine. Lasati o bucata buna de fir liber la capatul de jos. Intr-o locatie cu vant bun firele se vor rasuci treptat, pe o perioada de cativa ani buni.

Fotografia prezinta o teava a pivotului de giratie cu o placa de otel deasupra. Arcul tevii in forma litereri C asigura un punct de sprijin pentru firele care trec prin gaura din centrul tevii pivotului de giratie. Firele vor fi legate de acest suport cu legaturi de cablu pentru a le impiedica sa se miste si sa fie frecate.

Unii prefera sa realizeze contacte alunecatoare (perii) in loc sa permita firelor sa se rasuceasca astfel. Daca inele de contact si periile sunt foarte bine facute si izolate corespunzator pentru a le proteja de vreme, atunci aceasta metoda reprezinta o buna alternativa. In astfel de cazuri

Page 32: Moara de Vant

recomand insa o ajustare mai precisa a pivotului de giratie. Dar un pivot de giratie brut, cu fire care atarna, va functiona foarte bine ani intregi, fara sa necesite atentie, intr-un loc in care vantul nu este deosebit de turbulent. Solutiile simple sunt adesea si cele mai bune. In locatii cu vant turbulent acest sistem poate functiona, cu conditia sa existe o priza de contact pentru a permite des-rasucirea firelor atunci cand e nevoie.

AlternatorulAlternatorul consta in unul sau doua rotoare cu magneti care se invart impreuna cu palele si dintr-un stator care este montat pe o rama stationara (fixa). Primul articol pe care trebuie sa-l alegeti atunci cand construiti partile mecanice ale alternatorului este un butuc cu rulmenti care sa sprijine rotoarele cu magneti ce se invart si palele.

Alegerea unui butucUn butuc cu rulmenti de la o roata de masina sau microbuz/ duba este o alegere buna pentru alternatorul turbinei de vant. Sistemele mai mici folosesc in mod normal un butuc de masina sau trailer (remorca) cu patru gauri (prezon de roata) pe un cerc de 4 inch sau 100 mm. Cele trei sisteme mai mari ar putea utiliza rulmenti de microbuz cu cinci sau sase gauri in flansa. Rulmentii constituie o potentiala surse de probleme, in special in locatiile cu vant puternic, asadar merita sa investiti intr-un butuc cu rulmenti bun.

Fotografia prezinta un butuc de roata de microbuz (stanga) si un ax scurt de arbore planetar cu rulmenti cu role conice (dreapta).

Butucii de masina si de duba se pot gasi in cimitirele de masini sub toate formele si de toate dimensiunile. Principalul aspect pe care trebuie sa-l aveti in vedere este o simpla ridicatura la capat – ideal, o flansa plana la baza axului arborelui pe care sa o puteti fixa cu suruburi pe rama alternatorului turbinei. Daca este posibil, luati un butuc simplu, fara frana cu tambur integrata. Frana cu tambur trebuie inlaturata. Adesea e fixata doar cu un surub mic si o puteti scoate cu o lovitura de ciocan odata ce ati indepartat acest surub. In alte cazuri face parte integranta din butuc si trebuie taiata cu un polizor si un disc de taiat, taind in cerc sau patrat, chiar langa cercul gaurilor prezonului de roata. Aveti grija sa nu ardeti polizorul.

Butucii de trailere (remorci) sunt o alegere convenabila deoarece sunt articole noi si adesea pot fi cumparati de pe internet. Asigurati-va ca luati un ax de arbore care se potriveste cu butucul. Baza axului arborelui este adesea o simpla „tija” sau un ax mai mare care trebuie sudat intr-o gaura data in rama alternatorului. Este simplu sa dati gauri in otel daca aveti o unealta de calitate (o bormasina de gaurit).

Fotografia prezinta un mic butuc de remorca, al carui arbore este sudat de o unitate de suspendare. Ar trebui sa cumparati un arbore „liber” (individual, neatasat de altceva, de sine statator) pe care sa il sudati de rama alternatorului in mod similar. Puteti indeparta prezonul de roata cu o lovitura de ciocan si monta rotoarele cu magneti pe el, in locul rotii. Rotorul unic al turbinei de 1200 trebuie sa fie montat pe o suprafata reala pe spatele flansei.

Butucii cu rulmenti sunt de obicei sigilati, ceea ce are si avantaje si dezavantaje. Sigiliul de cauciuc tine la distanta praful si umezeala, insa face ca rulmentul sa se invarta greu. Unii oameni

Page 33: Moara de Vant

aflati in tinuturi cu vant slab prefera sa indeparteze sigiliul deoarece astfel turbina este mai productiva. Totusi, indepartarea sigiliului va scurta probabil durata de viata a rulmentului.

Rulmentii cu role conice sunt usor de dezmembrat pentru a fi curatati. Inlaturati capacul de praf si bucsa mare. Butucul si rulmentii vor aluneca, despartindu-se. Dupa ce curatati cu motorina/ benzina, ungeti cu darnicie, insa nu umpleti 100% cu unsoare. Reasamblati butucul si strangeti bucsa. Slabiti bucsa pana cand se invarte liber fara joc perceptibil. Fixati bucsa cu un diblu.

Dimensiunile bolturilor de fixare pentru cele trei turbine mai mici ar trebui sa fie de 10-mm diametru (filet de M10), insa cele mai mari au nevoie de 12 sau 14 mm. Daca gaurile existente sunt prea mici, faceti-le mai mari prin sfredelire. Daca sunt prea mari atunci folositi bolturi mai mari sau gasiti o teava potrivita pentru a functiona pe post de bucsa (manson). Masurati spatierea gaurilor (diametrul cercului de divizare sau PCD) cu mare atentie si faceti un desen. Comandati discul de otel de la cineva care are o masina de taiat dupa sablon. Tineti cont de faptul ca PCD-uri de 100-mm si 4” sunt ambele dimensiuni comune, dar nu inseamna acelasi lucru!

Discuri de rotor cu magnetiCea mai mica turbina are un singur disc. Turbina de 1800 are doua discuri, insa numai un disc cu magneti. Toate celelalte turbine folosesc doua discuri cu magneti. Magnetii sunt dispusi radial, dupa cum se arata in stanga.

DIMENSIUNILE DISCURILOR DE OTEL MMDiametrul turbinei 4 (unu) 6 8 10 12 14Diametru 230 250 300 350 400 450Grosime 6 6 8 10 10 10

Discurile trebuie sa fie de otel – nu aluminiu, nu placaj, nu otel inoxidabil – niciunul dintre materialele enumerate nu are proprietatile magnetice potrivite. Discurile pot fi taiate cu flacara sau taiate in forma de poligon cu o ghilotina, insa in zilele noastre, in lumea civilizata, e cel mai bine sa le comandati la un specialist CNC care lucreaza cu o masina de taiat dupa sablon cu jet de plasma, jet de apa sau laser. E o treaba curata si nici n-ar trebui sa coste prea mult. Unul din avantaje este ca veti avea gaurile de fixare taiate foarte precis.

Daca nu e posibil, atunci nu ezitati sa folositi oxiacetilena, iar apoi faceti gaurile in placile de otel plasand placile pe butucul de roata si dand gaurile prin gaurile butucului. Nu incercati niciodata sa dati gaurile masurand si marcand pozitiile gaurilor. Niciodata nu veti avea rezultate exacte. Faceti gaurile sfredelind prin gaurile existente in butuc, plasand un bolt/surub in fiecare gaura dupa ce ati facut-o.

Aveti grija sa faceti gaura centrala suficient de mare pentru ca butucul sa iasa confortabil, astfel incat discul sa stea drept pe flansa butucului. In unele cazuri cel mai bine este sa fixati un disc pe spatele flansei butucului, insa nu se poate face usor daca flansa nu a fost prelucrata pe spate. In anumite cazuri, butucul insusi poate fi inversat pe propriul ax, dar acest lucru are consecinte pentru sigilii si protectiile impotriva prafului.

VINCIURI CU SURUBSTATOR; ROTOR CU MAGNETI

Page 34: Moara de Vant

Faceti gauri cu bormasina intr-unul din discuri in trei locuri astfel incat sa puteti folosi vinciuri cu surub. Mergeti la paginile 45 si 48 pentru mai multe detalii de asamblare.

Rama alternatoruluiRama alternatorului sustine axul arborelui care tine butucul. Sustine si statorul. Rama la randul ei este sustinuta de pivotul de giratie. Centrul alternatorului trebuie sa fie pozitionat excentric, in lateral, fata de centrul pivotului de giratie astfel incat sa determine ca turbina sa pivoteze departe de vant (sub controlul cozii de repozitionare descrisa mai tarziu).

Rama celei mai mici turbine este o simpla placa din spate, din cauza ca suportii statorului se afla in centru.

Hub = butucMagnet rotor = rotor cu magnetiShaft = arboreBackplate = placa din spateStator mounting studs = bolturile de fixare (suportii) statorului

Ramele tuturor celorlalte turbine sunt facute din vinclu de otel, in forma de T sau H, in functie de numarul de bolturi de fixare pentru stator.

Bolturile de fixare pentru stator sunt bolturile scurte cu piulite din desen. Rotoarele si palele vor fi montate pe bolturile mai lungi din butuc. Doua bucati de vinclu de otel formeaza o sectiune de canal cu o suprafata plana in mijloc.

Daca arborele are o flansa, atunci puteti fixa cu bolturi/suruburi aceasta flansa pe suprafata plana.

Ar fi bine sa incercati sa pastrati rotoarele cu magneti aproape de rama, mentinand bolturile de fixare ale statorului scurte, iar acest lucru influenteaza cat de departe montati arborele. Uneori este mai bine sa treceti arborele prin suprafata plana si sa fixati flansa din spate.

Daca arborele are mai degraba o tija si nu o flansa, atunci puteti face o gaura mare in aceeasi suprafata plana folosind o bormasina de gaurit si puteti suda tija in ea. Sau daca nu aveti o bormasina de gaurit, puteti poliza doua adancituri semicirculare in cele doua piese in unghi (B si C mai jos) inainte de a le suda una de alta.

Asigurati-va ca axul arborelui este pozitionat central pe rama alternatorului si montat in unghi drept. Folositi spatiatoare pentru a pastra tija in unghi drept fata de rama in timp ce faceti sudura de prindere. Spatiatoarele trebuie alese astfel incat sa lase spatiu pentru orice rotor cu magneti si bucse din spatele flansei butucului.

Incepeti cu trei mici puncte de sudura, tinand cont de faptul ca otelul se contracta cand se raceste. Daca nu e prins in unghi drept, curatati punctele de sudura si incercati din nou.

ARANJAMENTUL PENTRU SUDAREA ARBORELUIFaceti sudura de prindere aici

Page 35: Moara de Vant

Turbinele de 1800-3000 folosesc o rama in forma de T pentru 3 bolturi de fixare a statorului. Statoarele lor au 9 bobine si prin urmare 3 bolturi de fixare.

DIMENSIUNEA RAMEI IN INCH - VINCLU de 50 x 50 x 6Diametrul turbinei 1800 2400 3000Lungimea A-ului vertical 319 353 411Piesele canalului B,C 187 216 267Suportul D 100 100 100-130Pozitia arborelui X 55 65 82

Taiati cele patru piese A,B,C,D. Sudati B si C in forma de canal. A si D merg la capete. Aveti grija sa construiti T-ul in unghi drept si simetric. Fetele de montare a statorului trebuie sa fie pe acelasi plan. Lasati rama cu fata in jos pe bancul de lucru in timp ce sudati.

In cazul turbinei cu diametrul de 3000 butucul poate fi mai mare, deci e posibil sa fiti nevoit sa distantati B fata de C.

X este distanta centrului arborelui fata de piesa verticala.

Turbinele mai mari cu 12 bobine au 4 suporti de stator, iar rama este in forma de H. Canalul format de cele doua piese de vinclu trebuie sa fie suficient de larg pentru a cuprinde butucul, ceea ce inseamna de multe ori ca intre cele doua piese apare un spatiu precum in desenul de mai jos.

In desenul de mai sus flansa butucului este fixata pe spatele ramei in forma de H, iar arborele trece prin rama. E o idee buna pentru a mentine bolturile de fixare ale statorului scurte atunci cand arborele este lung. Alta smecherie este sa montati rotorul cu magneti posterior pe spatele flansei butucului. Puteti ajusta pozitia rotorului cu magneti relativ la rama in mai multe moduri. De exemplu puteti folosi piulite ca spatiatoare intre rama si flansa arborelui sau intre flansa butucului si rotorul cu magneti. Mie imi place sa am rotorul cu magneti posterior aproape de rama de otel, pentru a pastra bolturile de fixare ale statorului cat mai scurte posibil.

DIMENSIUNEA RAMEI IN INCH - VINCLU de 50 x 50 x 6Diametrul turbinei 3600 4200G 380 430H 280 330

Montarea alternatorlui pe pivotul de giratieRama alternatorului trebuie sudata bine pe pivotul de giratie. Centrul arborelui trebuie sa aiba o pozitie deplasata de la centru, catre una din laturi, pentru a se potrivi cu sistemul de repozitionare.

DISTANTA DE DEPLASARE LATERALA DE LA CENTRUL ALTERNATORULUI LA CENTRUL PIVOTULUI DE GIRATIE IN MMDiametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Deplasarea de la centru 60 100 125 150 200 250

Page 36: Moara de Vant

Rama alternatorului este fie inclinata usor (4 grade) fie proiectata in afara (sau ambele) pentru a lasa un spatiu liber amplu intre varfurile palelor si turn. In tinuturi cu vant turbulent se intampla relativ des ca fortele giroscopice sa dea varfurile palelor pe spate inspre turn in timpul manevrelor bruste de giratie.

Sistemul de 1200Rama celui mai mic sistem este o lungime de vinclu de otel (50x50x6 mm) care sustine alternatorul la un capat si balamaua cozii la celalalt.

Balamaua cozii teava interioaraSuportul statoruluiArboreleGaura in rama de otel pentru firele care trec prin pivotul de giratieTeava externa a pivotului de giratieTeava interna a pivotului de giratie

Lungimea totala este de 206mm. Capatul alternatorului este retezat la un unghi de aproximativ 30 de grade dupa cum se arata pe pagina urmatoare.

Sistemul de 1200 vedere de susButucArboreUnghiul ramei (fier)Teava pivotului de giratie (sub)Balamaua cozii

Turbinele de 1800-3000Toate aceste turbine au rame in forma de T. Piciorul vertical al T-ului este conectat la teava externa a pivotului de giratie dupa cum este prezentat.

Sudati o placa superioara patrata de teava pivotului de giratie (cu o gaura centrala). Sprijiniti-o in interiorul vinclului de otel. (Mai intai va trebui sa indepartati orice colt ascutit).

Mai jos sunt doua vederi de sus ale tevii pivotului de giratie. In ambele cazuri, piesa verticala A a ramei in forma de T a alternatorului se va sprijini pe coltul rotunjit din coltul din stanga jos al desenului.

Teava pivotului de giratiePlaca de otel Suportul de jos

Placa superioara a pivotului de giratie are nevoie de o gaura centrala pentru fire. Placa depaseste lateralele tevii pivotului pentru a crea un spatiu „I” intre teava si rama alternatorului, si mai departe o distanta „K”. Suportul de jos aratat in primul desen are aceeasi dimensiune „I” insa de asemenea depaseste teava cu o distanta mai mare „J”, astfel incat sa „impinga” partea de jos a ramei alternatorului in afara. Acest lucru creeaza unghiul de 4 grade intre alternator si verticala.

Page 37: Moara de Vant

RAMA ALTERNATORULUI RELATIV LA DIMENSIUNILE TEVILOR PIVOTULUIDiametrul turbinei 1800 2400 3000Lungimea tevii pivotului 240 280 331I 9 24 32J 37 45 53K 20 25 30

Turbinele de 3600 si 4200Folositi o bucata grea si neteda de bara de otel (100x10mm) pentru a acoperi varful pivotului de giratie si extindeti-va in afara pentru a sprijini rama in forma de H intr-un unghi de 45 de grade astfel:

Folositi o a doua bucata de bara de otel vertical sub ea pentru a o intari. Asigurati-va ca aveti deplasarea excentrica, corecta intre centrul ramei si centrul tevii pivotului, dupa cum este aratat in aceasta vedere de sus. Teava de 89mm este sub prima bucata de bara de otel insa pozitia sa este aratata cu linii intrerupte.

DIMENSIUNILE RAMEI 100x100 mm BARA PLANADiametrul turbinei 3600 4200Deplasarea excentrica 200 250L 360 430M 100 100

Lungimea exacta a tevii de 89mm nu este de importanta critica, insa recomand sa fie de 400-500mm.

Fotografia prezinta modul in care o cutie de jonctiune pentru fire poate incapea la fix in interiorul unghiului format de cele doua piese de bara de otel.

Pozitia in consola a ramei alternatorlui ajuta la mentinerea palelor la distanta de turn si ajuta si sistemul de repozitionare in conditii de vant puternic. Pentru a mari si mai mult siguranta si pentru a evita ca palele sa atinga turnul, puteti de asemenea sa inclinati rama cu 4 grade fata de verticala, dupa cum se arata mai jos. Coltul de sus al celei de-a doua bucati de otel va acoperi cu 7 mm mai mult din rama alternatorului decat coltul de jos pentru a obtine 4 grade.

Cutiile de rectificatoare pentru turbinele de 12 voltiAcum este un moment bun sa planuiti montarea unei cutii de rectificatoare in varful pivotului de giratie, daca este cazul (pentru sistemele cu baterii de 12 volti). Vedeti pag. 48 pentru detalii.

CoadaCoada este o girueta de placaj fixata cu suruburi de bare netede de otel pe o teava de otel. Presiunea vantului pe coada o impinge in spate si astfel orienteaza turbina catre vant, rotind-o pe pivotul de giratie. Totusi, coada face mai mult decat sa impinga turbina catre vant. Coada este cea care permite turbinei sa se reorienteze in fata vanturilor prea puternice si sa se proetjeze de supra-incarcare.

Page 38: Moara de Vant

Rama alternatorului este montata pe pivotul de giratie in pozitie excentrica, pentru a crea o miscare de giratie care tinde sa pivoteze turbina in laturi, departe de vant. Coada este intentionat usor in unghi pe partea opusa cu scopul de a echilibra aceasta tendinta si pentru a pastra turbina orientata direct catre vant in cele mai multe dintre conditiile atmosferice.

Pe masura ce vantul se intensifica forta de impingere exercitata asupra palelor creste, dar la fel se intampla si cu forta exercitata asupra cozii, asa ca turbina continua sa fie orientata direct catre vant.

Coada este montata pe o balama care ii permite sa devieze de la pozitia sa normala cand vantul depaseste o anumita forta de impingere. La nivelul ales al fortei de impingere, coada nu mai poate mentine turbina orientata catre vant. Se roteste lateral si usor in sus, permitand turbinei sa se orienteze in afara vantului. Pe masura ce turbina se orienteaza lateral, forta de impingere a vantului scade, asadar miscarea de repozitionare a cozii inceteaza, si se stabileste un echilibru care limiteaza forta de impingere a vantului asupra turbinei.

Coada trebuie sa aiba o arie suficient de mare pentru a controla palele si pentru a invinge tendinta acestora de a se retrage din fata vantului, altfel turbina nu va putea niciodata sa se orienteze catre vant. Aceasta este o remarca separata de planul sistemului de repozitionare. Pentru o repozitionare corecta cel mai mult conteaza greutatea si lungimea cozii. Facand coada mai grea, amanati momentul repozitionarii si faceti ca turbina sa functioneze mai mult in vanturi mai puternice. O turbina cu o coada usoara se va repozitiona mai devreme si va avea viata mai usoara, dar va produce mai putin. Niciunul din cazuri insa nu va face vreo diferenta in conditii de vant slab.

Vantul impinge turbina in lateral (o pivoteaza)Coada cedeaza pentru a permite repozitionarea in laterala

Cand sistemul se repozitioneaza palele continua sa se invarta si sa produca energie, insa daca se depaseste energia nominala (proiectata) turbina se va repozitiona, aceasta inseamnand ca se va orienta astfel incat sa nu mai fie expusa direct la vant pentru a preveni supra-incarcarea. In cele din urma coada se poate roti intr-o pozitie care este aproape paralele cu palele, permitandu-le palelor sa se roteasca cu marginile catre vant si sa scape astfel de violenta vantului.

Sistemul de repozitionare functioneaza bine pentru limitarea puterii si vitezei atata timp cat turbina este conecatat, insa nu va impiedica o turbina deconectata sa atinga o viteza excesiva.

In pozitia complet repozitionata, coada este ridicata

Balamaua inclinataCoada se monteaza pe o balama foarte simpla, construita din doua tevi in maniera foarte similara cu pivotul de giratie. Teava interna a balamalei cozii este atasata de teava externa a pivotului intr-un unghi de 20 de grade fata de verticala. Vedeti dimensiunile tevilor in tabelul de pe pagina urmatoare.

Page 39: Moara de Vant

Sudati bine teava interna a balamalei (E) de teava pivotului de giratie intrucat acesta reprezinta un punct slab des intalnit, in special cu incepatorii in ale sudurii si atunci cand palele nu sunt in echilibru si coada incepe sa sara in sus si-n jos. Incepeti prin a suda o bucata transversala de bara plana de 30 mm de teava interna a balamalei, pozitionata la 85 mm fata de capat, astfel incat sa realizati inclinatia dorita de 20 de grade.

Apoi sudati aceasta teava interna de teava externa a pivotului de giratie aproape de capatul de jos, si la final adaugati doua limitatoare de cursa.

Balamaua nu este fixata pe partea orientata departe de vant (partea din spate) a pivotului de giratie, ci pe la mijlocul distantei dintre spate si laterala (departata la 55 de grade fata de directia vantului).

O buna metoda de a o pregati pentru sudura este sa sprijiniti rama masinii cu fata in sus pe bancul de lucru sau pe podea la 55 de grade fata de orizontala. Apoi sudati teava balamalei cozii intr-un plan vertical deasupra tevii pivotului de giratie, judecand aceasta din ochi daca doriti.

Axa uneia dintre tevi se afla direct deasupra axei celeilalte tevi.

POZITIONAREA PENTRU SUDURABALAMAUA COZII ESTE DEASUPRA PIVOTULUI DE GIRATIEPIVOTUL DE GIRATIE ESTE ORIZONATALPARTEA PLANA A RAMEI ALTERNATORULUI ESTE LA 55 DE GRADE FATA DE ORIZONTALA

Sageata cozii

DIMENSIUNILE TEVILOR DE OTEL PENTRU COADA mmDiametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200SAGEATA LUNGIMEA A 700 800 1000 1200 1500 1800Diametrul B 33.4 48.3 48.3 48.3 48.3 48.3BALAMAUA EXTERNA C 130 100 150 200 200 250Diametrul D 42.2 60.3 60.3 60.3 88.9 88.9BALAMAUA INTERNA E 150 200 250 300 300 350Diametrul F 33.4 48.3 48.3 48.3 76 76

Teava externa a balamalei (partea care se misca C) are nevoie de un capac (de protectie) din tabla de otel in varf, care sa se poata sprijini pe varful tevii interne, si de asemenea care sa nu permita ploii sa intre in pivot si astfel sa curete vaselina. Sudati o placa de otel in acest loc, avand grija sa nu imprastiati zgura in interior unde ar putea sa stanjeneasca miscarea lina a balamalei.

Sudati capatul sagetii de balamaua externa la un unghi de 70 de grade. Cateva gusee in plus va vor asigura confort psihic, intrucat aceasta reprezinta o conexiune greu incercata, mai ales in cazul palelor cu diametre de peste 3 metri. In cazul turbinei de 1800 puteti doar sa aplatizati capatul sagetii un pic si sa il taiati la un unghi de 70 de grade, insa turbinele mai mari au si cozi mai lungi care solicita destul de mult teava de 48 mm. Fasonati capatul sagetii ca sa se

Page 40: Moara de Vant

potriveasca bine cu teava balamalei si adaugati cateva scoabe (clame?) triunghiulare pentru a ranforsa legatura.

Puteti face girueta cozii de orice forma doriti, atata timp cat lungimea totala este aproximativ cea specificata in tabel. Daca aria este prea mica, girueta nu va putea sustine palele orientate catre vant in conditii de vant slab. Greutatea cozii controleaza si felul in care se comporta turbina in conditii de vant puternic, asadar sugerez sa folositi dimensiunile enumerate mai jos.

Unora le place sa realizeze forme complexe, insa trebuie sa aveti in vedere faptul ca turbina de vant este privita ca un tot, iar forma trebuie sa se potriveasca cu palele pentru a produce un design estetic coerent.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Aria giruetei cozii GxH 20x50 cm 400x100 cm 50x120 cm 70x130 cm 70x170 cm 90x200 cmGrosimea placajului 6 mm 6 mm 6 mm 9 mm 6 mm 9 mmSectiunea barei de otel 8x30 8x30 8x30 8x30 6x50 6x50Lungimea fiecarui bosaj de bara de otel

1 la 20 cm 2 la 30 cm 2 la 30 cm 2 la 40 cm 2 la 50 cm 2 la 60 cm

Opritoarele coziiCoada ar trebui sa aiba o miscare de oscilatie de doar aproximativ 100 de grade. Va fi nevoie sa creati opritoare care sa limiteze raza de miscare.

Coada celei mai mici turbine poate fi aranjata facand o taietura in teava externa a balamalei cozii. Taietura vine peste marginea vinclului de otel care sustine teava interna a balamalei.

Pentru turbinele mai mari este nevoie de sudarea unor opritoare pe teava externa a balamalei care sa previna miscarea cozii prea mult in jos si a unui opritor intre sageata si teava pivotului care sa previna miscarea cozii prea mult in sus catre pala. Cel mai usor este sa montati si sa ajustati aceste opritoare asambland turbina cu coada in unghiul corect, asa cum se arata pe pagina urmatoare.

Opritorul de susSudati o bucata de bara plana de otel de laterala sagetii, astfel incat sa preveniti miscarea cozii prea aproape de pale.

COADA COMPLET REPOZITIONATAOPRITORUL DE SUS SUDAT DE COADA VINE CONTRA TEVII PIVOTULUIOPRITORUL DE JOS

Opritorul de sus este o bucata de bara plana de otel sudata de laterala tevii cozii. Cand coada este complet repozitionata, bucata de otel vine in contact cu teava pivotului si impiedica miscarea cozii pre aproape de pale.

E bine sa sudati o mica „siguranta” de teava pivotului, deasupra acestui punct de contact, pentru a nu da voie cozii sa scape in sus si de pe balama cand este complet repozitionata. E foarte la

Page 41: Moara de Vant

indemana mai ales cand folositi coada pentru a sustine o turbina mare in timp ce ajustati palele inainte de inaltarea turnului.

Opritorul de josAcesta determina unde va sta in mod normal coada. Fixati coada intr-o pozitie in care face un unghi de 110 grade aproximativ fata de spatele ramei alternatorului si faceti o sudura de prindere a unei bucati de bara plana de otel de teava externa a balamalei cozii. Capatul acestei bucati de otel trebuie sa se sprijine pe teava externa a pivotului de giratie in asa fel incat coada sa nu se poata roti in jos mai mult decat aceasta pozitia de jos. Indepartati coada si sudati bine opritorul.

Electrica

Conversia energieiAlternatorul este foarte simplu. Magnetii sunt montati pe discuri de otel (rotoare cu magneti) care se invart odata cu palele pe acelasi butuc. In cele mai multe cazuri exista doua rotoare cu magneti. Magnetii sunt dispusi fata in fata unul fata de celalalt. In spatiul dintre ei exista un flux magnetic foarte puternic. Polii magnetilor reprezinta fetele lor cele mai mari. Discurile de otel din spatele lor completeaza circuitul magnetic intre polii din spate ai magnetilor.

Magnetii sunt intai lipiti pe suprafata unui disc de otel, apoi turnati in rasina si de asemenea in fibra de sticla, astfel incat sa fie protejati de stricaciuni si impiedicati sa nu zboare de pe rotor.

Ansamblul de bobine se numeste stator. Iata fotografia unei bobine. Este facuta din bucle de fire de cupru emailate. Bobinele sunt conectate intre ele, iar apoi plasate intr-o matrita si turnate in rasina de poliester sau de vinil ester.

Apoi statorul este montat intre rotoarele cu magneti, astfel incat fluxul magnetic de la fiecare magnet sa treaca prin centrul fiecarei bobine pe rand.

Fiecare fluctuatie in fluxul magnetic care trece printr-o bobina va induce un voltaj in acea bobina. O miscare mai rapida sau un flux mai puternic induce un voltaj mai ridicat in fiecare bucla a fiecarei bobine. Acesti trei factori determina voltajul produs de bobina ca intreg:

Rpm Flux Numarul buclelor din bobine

La rpm mic, bobinele vor produce un voltaj scazut. Cand turbina ajunge la o anumita „viteza de cuplare”, voltajul devine suficient de inalt pentru a incarca o baterie. Doar cand viteza este peste viteza de cuplare statorul alimenteaza bateria cu curent. Sub aceasta viteza palele se rotesc liber fara niciun cuplu motor care sa le restrictioneze. La fel se intampla si daca se deconecteaza bateria.

Puterea este rata la care se produce energia. Energia electrica rezultata a turbinei va depinde in principal de forta vantului si dimensiunea palelor. Palele produc energie mecanica ce este convertita in energie electrica de catre alternator. Un alternator puternic nu va ajuta daca nu exista suficienta energie mecanica.

Page 42: Moara de Vant

Voltajul singur nu e acelasi lucru cu energia electrica. Daca nu exista un circuit extern conectat la bobine, sau daca voltajul este prea scazut pentru a incarca bateria, rotoarele magnetice se rotesc libere (in gol), deoarece nu se converteste energie. In aceste conditii palele pot deveni zgomotoase din cauza ca se invart mai repede decat sunt proiectate sa se invarta. Atunci cand exista un circuit conectat, curentul din bobine creeaza forte magnetice care interactioneaza cu magnetii pentru a se opune miscarii palelor.

Curentul se manifesta ca si cuplu motor (rezistenta la rotire). Voltajul este proportional cu viteza. Voltajul combinat cu curent are ca rezultat producerea energiei electrice. Viteza combinata cu cuplul motor reprezinta ingredientele energiei mecanice pe care trebuie sa o produceti (folosind palele) pentru a avea ca rezultat energia electrica. In ambele cazuri, puterea se masoara in watti si daca este sustinuta va livra energie in watti/ora sau kilowatti/ora.

O anumita cantitate de energie se pierde in procesul de conversie, datorita rezistentei electrice a firelor din bobine, iar aceasta energie pierduta are si efectul de a incalzi bobinele. In conditii de vant slab se pierde foarte putina energie in alternator. In vant puternic curentii mai mari vor sfarsi prin a arde bobinele daca turbina nu se repozitioneaza si nu se protejeaza. Statorul este foarte expus la vant si racit de acesta, permitandu-i sa supravietuiasca unei conversii mai mari de energie decat ar fi putut suporta daca ar fi fost montat intr-un spatiu inchis.

Daca veti conecta firele de output intre ele intr-un „scurt circuit” atunci va exista un curent inalt care produce un cuplu motor mare ce incetineste simtitor palele. Un scurt-circuit al statorului realizat in acest fel poate fi util pentru a „frana” turbina. Un cuplu motor foarte mare de regula va incetini palele si le va anihila viteza, aducandu-le la un mod de functionare foarte lent si slab, care este ideal atunci cand ridicati sau coborati turnul sau chiar pentru „a parca” turbina daca bateria este incarcata.

Alegerea dimensiunii firelor si a numarului de bucle per bobinaNumarul de bucle per bobina si grosimea firelor au fost alese cu grija, astfel incat bobinele sa se potriveasca exact in stator. Numarul de bucle controleaza voltajul produs la rpm-ul de cuplare dorit. Un alternator de 12 volti nu are nevoie decat de aproximativ jumatate din numarul de bucle per bobina al unuia de 24 de volti care lucreaza cu aceleasi pale (la aceeasi viteza de rotatie).

Daca numarul de bucle este prea mic pentru bateria aleasa, palele se vor roti excesiv incercand sa ajunga la rpm-ul de cuplare. Daca numarul de bucle este prea mare, alternatorul va incepe sa incarce bateria la o viteza foarte scazuta si va exercita prea mult cuplu motor, impiedicand palele sa ajunga la cea mai buna viteza. Aceasta poate duce la incetinirea palelor si prin urmare foarte putina energie produsa. Asadar este foarte important sa aveti numarul corect de bucle pentru a se potrivi cu dimensiunea palelor si voltajul bateriei. Mai mult la pagina 54.

Grosimea firelor data aici este cea mai mare grosime a firelor pe care le puteti bobina cu usurinta la numarul ales de bucle. Firele mai groase se incalzesc mai greu atunci cand conduc curent si irosesc mai putina energie. Un alternator de 12 volti va trebui sa opereze cu de doua ori mai mult curent decat unul de 24 de volti (pentru acceasi putere), dar din cauza ca firele din bobine sunt mai groase si mai scurte, incalzirea firelor e cam aceeasi. (Firele din turbina la baterie vor trebui

Page 43: Moara de Vant

de asemenea sa fie mult mai groase pentru a preveni pierderea excesiva, iar aici chiar aveti nevoie de mai mult cupru pentru sistemele de 12 volti decat pentru cele de 24 deoarece trebuie sa reziste la fel de mult.)

Firele foarte groase sunt greu de manevrat, asa ca dincolo de un anumit punct e mai bine sa infasurati bobinele cu mai multe fire „in mana” decat cu unul singur. Daca bobinati cu doua fire in mana, atunci va trebui sa aveti firul pe doua tambure si sa le „alimentati” pe ambele in masina de bobinat in acelasi timp. Doua fire mai subtiri vor produce o „ingramadeala” mai mica in statorul finalizat, fiind infasurate pe bobinele care ies din mijloc.

In unele cazuri pentru 12 volti, bobinele statorului vor fi conectate in paralel mai degraba decat in serie pentru a reduce dimensiunea firului de care e nevoie in bobine (vedeti „statorul de 12 volti” de mai jos).

Conexiunile de racordare ale statoruluiFiecare bobina va produce un voltaj, insa voltajul fiecarui stator depinde de felul in care bobinele sunt conectate intre ele. Sunt mai multe optiuni.

O bobina are doua capete: inceputul si finalul. Bobinele pot fi conectate in serie sau in paralel dupa cum este aratat mai jos. In serie, finalul unei bobine se conecteaza la inceputul altei bobine. Voltajele bobinelor se insumeaza pentru a produce un voltaj dublu intre inceputul si finalul unei perechi.

In paralel, ambele inceputuri sunt conectate intre ele, ca si ambele finaluri. Voltajul rezultat este acelasi ca al unei singure bobine, insa pentru ca impartasesc curent pot conduce de doua ori mai mult curent.

Eu prefer sa conectez bobinele in serie. La alternatorul facut manual e o problema cu folosirea legaturilor in serie. In mod inevitabil, voltajul rezultat din fiecare bobina va fi usor diferit. Aceste diferente duc la curenti paraziti intre bobine care irosesc curent. Insa legaturile in serie pentru voltaje mici de baterie implica un numar foarte mic de bucle de fire foarte groase in fiecare bobina, care pot fi greu de manevrat. La legaturile in paralel puteti folosi fire mai subtiri. Iar problema curentilor paraziti se poate rezolva cu un rectificator special montat la turbina de vant (vedeti „statorul de 12 volti” de mai jos).

Statoare trifaziceFiecare bobina va produce un voltaj alternativ (AC) cand polii alternanti ai magnetului trec peste (nord, sud, nord, sud, etc). Un grafic al modului in care acest voltaj variaza in timp arata astfel (unda sinusoidala):

Toate alternatoarele din aceasta carte sunt trifazice. Statorul contine trei grupuri de bobine care produc acelasi voltaj, dar in timpi diferiti. Statoarele trifazice folosesc mai bine spatiul dintre magneti si de asemenea livreaza un rezultat mai constant.

Cea mai buna schema de conectare a bobinelor trifazice se numeste „stea” (numita si „igrec”).

Page 44: Moara de Vant

(Mai exista o alta schema numita „delta” insa prefer sa o evit intrucat si aceasta permite curenti paraziti in bobine.)

In conexiunile stea, toate cele trei inceputuri sunt conectate intre ele dupa cum se arata mai jos. Firele de output sunt cele trei finaluri. In cele mai multe cazuri, cea mai buna conexiune este in serie/stea. Un exemplu cu sase bobine este prezentat mai jos.

Bobinele 1 si 4 sunt in aceeasi faza, asadar sunt conectate in serie. Celelalte doua grupuri de faze sunt 2 si 5, 3 si 6. Pentru alternatoare mai mari, pot exista 3 sau 4 bobine in fiecare faza, cu un total de 9 sau 12 bobine in stator.

Incarcarea bateriei cu DCBateriile sunt mecanisme chimice ce stocheaza energie. Exista un voltaj intre borne, insa e destul de stabil, nu alterneaza precum voltajul dintre capetele unei bobine. Pentru a incarca o baterie cu energie trebuie sa fortati un curent de incarcare (sarcina) electrica sa intre in borna pozitiva a bateriei si sa iasa prin cea negativa. Cand bateria se descarca, aceasta energie este folosita, fortand curentul sa iasa prin borna negativa si sa treaca prin orice sarcini alegeti sa conectati la borne. In ambele cazuri acesti curenti DC se intorc la sursa, pentru ca nu poate exista curent fara un circuit complet. In unele cazuri turbina de vant poate alimenta curent direct prin sarcini, iar bateria nu va trebui nici macar sa participe. Insa de obicei va exista o nepotrivire intre sursa si cererea satisfacuta de baterie.

Pentru a produce un output de DC (curent direct care nu alterneaza) pentru a incarca o baterie, trebuie sa conectati cele trei faze de AC la un „rectificator-pod”.

Sagetile mici din diagrama reprezinta diode – mecanisme care permit curentului sa circule doar in directia indicata de sageti. Reteaua-pod de diode asigura circulatia curentului in circuitul DC intr-o singura directie. Podul converteste AC in DC si de asemenea impiedica bateria sa descarce in stator.

BobineleFolositi fire de cupru emailat pentru a infasura bobinele. Acesta este adesea numit „fir de magnet” sau „fir de bobinaj”. Gradul 2 (care este bun pentru pana la 200 grade C) este ideal, dar probabil ca si gradul inferior este potrivit. Stratul transparent (sau de culoare deschisa) de email de pe fir izoleaza firul de alte fire vecine din bobina.

La momentul scrierii cartii, pretul cuprului este destul de ridicat, insa puteti obtine cele mai bune oferte cumparand aproximativ 20 kg pe un tambur. In Europa, firul este catalogat dupa diametrul exterior (spre deosebire de firele electrice care sunt catalogate dupa aria trans-sectionala a cuprului in mm patrati). In Statele Unite si alte cateva tari firul este dimensionat dupa AWG (unitate de masura a firului americana). Adaugand 3 la orice dimensiune AWG greutatea firului se reduce la jumatate. Inmultind o dimensiune metrica cu 0.71 reduceti greutatea la jumatate (vedeti tabelul de la pagina 56).

Tabelul de mai jos sugereaza dimensiunile firelor si numarul de bucle pentru o varietate de voltaje de baterie si dimensiuni de turbina. In unele cazuri recomand doua fire in mana (marcate

Page 45: Moara de Vant

cu 2@...) pentru a evita dimensiuni ale firelor cu care e greu de lucrat, insa simtiti-va liber sa folositi un singur fir cu de doua ori greutatea si de asemenea, sa inlocuiti cu doua fire la jumatate din greutate in alte cazuri, daca doriti. Firele groase produc o „galma” cand se infasoara pe bobina, ceea ce face ca statorul sa fie mai gros.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Greutatea firului 1.5 kg 2.6 kg 3 kg 5 kg 5 kg 7 kg12V diam (mm) 1.4 1.4 1.7 1.8 1.7 1.7Bucle per bobina 76 130* 73* 90* 80* 100*24V diam (mm) 1.06 1.5 [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] per bobina 140 110 45 55 37 4548V diam (mm) 0.75 1.06 1.5 1.6 1.8 1.8Bucle per bobina 270 220 90 110 75 90

Invertoarele Windy Boy 140-350V input (pentru retea)Windy Boy 0.85 0.9 0.95Bucle per bobina 400 300 250

Statorul de 12 volti marcat *In cele mai multe cazuri am marcat statorul de 12 volti cu un asterisc *, pentru a sublinia faptul ca aceste statoare nu sunt conectate in serie ca celelalte.

Pentru statorul de 12 volti conectat in serie, firele devin foarte greu de manevrat. Asadar propun o legare in paralel pentru acest tip de stator. Pentru a evita curentii paraziti recomand sa folositi o pereche separata de diode pentru fiecare bobina, ceea ce inseamna sa plasati rectificatorul pe turbina de vant.

Sunt multe argumente pro si contra pentru acest aranjament, insa per total, merge cel mai bine pentru sistemele de 12 volti. Pentru sistemele de 12 volti firele trebuie sa fie foarte grele pentru a reduce pierderile de energie inerente la curentii inalti care se cer. E mai eficient sa folositi doua fire de DC decat trei fire de AC. Nu e greu sa raciti un rectificator expus la vant. Insa rectificatorul montat pe turbina e mai greu de inspectat si reparat daca e cazul. Vedeti de asemenea si pagina 48 pentru instructiuni de montare.

Frana de scurt-circuit este de asemenea mai complexa, deoarece trebuie sa deconectati bateria inainte de a conecta cele doua fire unul de celalalt (vedeti intrerupatorul din diagrama de la pagina 36).

Realizarea masinii de bobinatMasina de bobinat este acceasi pentru toate turbinele de vant.

TaieturiPortizolatoareLimitatoare de cursaTeava de otelManerul teviiPostament facut din otel in vinclu

Page 46: Moara de Vant

Axul este facut dintr-o bara cu filet de 10 mm, indoita in forma de manivela si dotata cu un maner facut din teava. Folositi perechi de piulite stranse bine una de alta pentru a pozitiona manerul si de asemenea pentru a mentine axul in gaura din teava de 48 mm in care se roteste. Teava de sprijin este de obicei sudata de o bucata de otel in vinclu pe care o puteti fixa cu suruburi pe marginea bancului de lucru.

Nu ezitati sa modificati detaliile design-ului. Daca anticipati, aceeasi bucata de teava verticala poate fi folosita mai tarziu ca postament pentru asamblarea turbinei. Asigurati-va ca teava este suficient de lunga pentru ca palele sa nu loveasca podeaua.

Aveti nevoie de doua „limitatoare de cursa” care sa tina bobina. Acestea trebuie facute din piese de placaj de 13 mm, cu diametrul de 120 mm. (Acestea sunt dimensiuni aproximative.) Inainte de a taia piesele, marcati cu precizie gaurile pentru portizolatoarele pe care bobina va fi infasurata. Exista 4 portizolatoare, fiecare cu diametru de 6 mm, asadar trebuie sa faceti 4 gauri prin ambele discuri in cele patru colturi ale bobinei. Spatiul liber din mijlocul bobinei ar trebui sa fie de 46 x 30 mm, aceeasi dimensiune ca fata unui magnet. Gaurile, asadar, trebuie sa fie plasate in colturile unui dreptunghi de 24 x 40 mm, astfel incat dimensiunea totala sa fie corecta. Acest tipar dreptunghiular trebuie sa fie marcat o singura data; il veti folosi pentru a da gauri prin doua straturi de placaj.

Cel mai simplu mod de a marca tiparul pentru gauri cu precizie este sa lucrati aproape de coltul unei placi de placaj. Folositi un echer aliniat la marginea placajului pentru a desena linii paralele. Pastrand o distanta de aproximativ 70 mm fata de fiecare margine, desenati doua linii paralele distantate la 40 mm una fata de alta intr-o directie, iar apoi desenati doua linii paralele distantate la 24 mm una fata de alta, in unghiuri drepte fata de primele doua, realizand astfel un dreptunghi. Centrele gaurilor pentru portizolatoare vor fi in cele patru colturi in care se intersecteaza liniile.

Desenati apoi diagonale pentru a gasi centrul. Gauriti acest centru cu grija si fiecare din cele patru colturi, folosind un marcator de gauri. Desenati cercul final (raza de aproximativ 60 mm) folosind ca reper punctul central. Desenati un alt cerc identic pentru celalalt disc. Un singur disc trebuie marcat cu pozitiile gaurilor.

Taiati cele doua cercuri folosind un ferastrau cu miscare alternativa. Plasati discul marcat deasupra celuilalt si centrati-le. Folosind o presa de ghidaj, dati cele cinci gauri prin ambele bucati de placaj. Asigurati-va ca exista deseuri de lemn dedesubt, astfel incat bormasina sa nu „explodeze” spatele placajului. Marcati discurile in asa fel incat sa poata fi reasamblate pe viitor in acelasi mod; va va usura de asemenea operatiunea de amplasare a portizolatoarelor si va va da siguranta ca sunt paralele.

Incepeti fiecare gaura ridicand un pic placajul, astfel incat sa fixati varful burghiului in gaura marcata, apoi lasati bormasina in jos astfel incat discurile sa stea fixe pe masa de lucru si continuati sfredelirea. Incepeti prin a sfredeli in colturi diagonal opuse, introducand un portizolator in fiecare, astfel incat sa impiedicati miscarea discurilor unul fata de celalalt inainte de a da urmatoarea gaura.

Page 47: Moara de Vant

Faceti taieturi in V adanci, dupa cum este aratat in imagine. Faceti taieturile in ambele discuri. Taieturile trebuie sa ajunga in cel mai de jos punct dintre portizolatoare, astfel incat sa puteti avea un fir de prindere de izolator a unui conductor sau un fir de legatura sub buclele bobinei.

Va trebui de asemenea sa faceti un spatiator care sa tina cele doua limitatoare ale cursei la distanta corecta unul fata de celalalt. Spatiatorul trebuie sa aiba 13 mm grosime (9.5 mm pentru turbina de 1200). Puteti ajusta grosimea daca prima incercare de bobina nu se potriveste cu statorul. Spatiatorul trebuie sa aiba o gaura cu diametrul de 10 mm fix in centru. Forma nu este critica, insa un dreptunghi de 30x40 mm cu colturile taiate pentru a incapea intre portizolatoare este ideal.

Asamblati axul (manivela cu filet) pe postamentul de sustinere si strangeti bucsele in perechi astfel incat sa existe o bucata de bara simpla de 50-60 mm care iese in afara. Plasati o saiba mare (distantier), un limitator al cursei si apoi spatiatorul pe ax. Vor ramane fixe pe durata operatiunii de bobinare. Poate doriti sa lipiti spatiatorul de spatele limitatorului. Asigurati-va ca nu iese in afara spatiului delimitat de cele patru portizolatoare.

Adaugati limitatorul de la suprafata (frontal) si fixati ansamblul cu o bucsa si o saiba. Asigurati-va ca fetele sunt asamblate asa cum le-ati orientat initial, folosindu-va de marcaje. Plasati cele patru portizolatoare in gaurile lor. Strangeti bucsa astfel incat acestea sa nu se poata roti pe bara.

BobinareaPuneti tamburul (tamburele) pe podea, sub masina de bobinat. Daca este un tambur mare (20 kg), atunci e bine sa puneti laterala tamburului pe podea, astfel incat firul sa fie tras de pe cealalta laterala. Daca e un tambur mai mic, atunci e mai bine sa il puneti pe un ax, astfel incat tamburul sa se desfasoare pe masura ce e folosit firul.

Nu manevrati firul fara motiv. La modul ideal, firul ar trebui sa nu fie rasucit si indoit. Insa aveti grija sa faceti o indoitura in unghi de 90 de grade la aproximativ 200 mm de capat si sa plasati aceasta indoitura in taietura in V, astfel incat coada sa iasa langa capetele portizolatoarelor. Apasati firul pe limitatorul extern si infasurati coada firului lejer in jurul capatului barei cu filet.

De aici inainte trebuie sa tineti firul (firele) cu o mana si manerul masinii de bobinat cu cealalta mana. Mentineti o tensiune moderata in fir(e). Daca dati drumul firelor, bobina isi poate pierde forma si e posibil sa nu mai fie recuperabila.

Incepeti sa rotiti manerul si numarati buclele. Asigurati-va ca buclele se acumuleaza intr-un strat uniform, un fir strans lipit de celalalt, pana ce ajungeti la limitatorul din spate. Apoi incepeti urmatorul strat, lucrand din spare catre fata. Nu permiteti firelor sa se aseze in zigzag la intamplare, irosind astfel spatiu. Trebuie sa realizati bobine care sa se potrivesca in stator.

Numararea buclelor nu trebuie sa fie perfecta, insa incercati sa fiti exact. Cand ati ajuns la numarul corect de bucle, nu slabiti tensiunea in fire. Intai legati bobina stans cu o bucata mica de fir trecut pe sub bobina la baza spatiului in V si apoi rasucit strans in jurul lui. Taiati firul lasand o coada de 200 mm la „final”. Indoiti aceasta coada astfel incat sa nu poata aluneca prin firul de legatura. Indepartati cele patru portizolatoare si limitatorul frontal, astfel incat bobina sa poata

Page 48: Moara de Vant

iesi de pe masina de bobinat. Manevrati-o cu grija pentru a-si mentine forma si lipiti un strat subtire de banda de izolatie electrica pe cele doua picioare lungi, dupa cum se arata in imagine.

Ambele cozi trebuie sa iasa in aceeasi directie, dupa cum este aratat. Dupa ce ati realizat prima bobina, ar trebui sa-i verificati dimensiunea, pentru a va asigura ca se potriveste cu statorul. De exemplu, daca aveti 12 bobine in total, fiecare bobina trebuie sa incapa intr-un segment de 30 de grade (la 9 bobine – fiecare bobina trebuie sa incapa intr-un segment de 40 de grade; la 6 bobine – intr-un segment de 60 de grade). Iar marginea exterioara a gaurii trebuie sa se potriveasca cu marginea exterioara a discului cu magneti. Daca totul arata bine, atunci continuati sa faceti mai multe bobine.

Mie imi place sa cantaresc fiecare bobina, sa ma asigur ca sunt aproximativ egale (sa zicem +/- 5%). O bobina mai grea poate indica o eroare in numararea buclelor sau poate fi pur si simplu infasurata mai lejer, insa daca o bobina este radical diferita fata de celelalte, atunci prefer sa n-o folosesc.

Daca bobina este bine construita, insa nu se potriveste in stator, atunci e posibil sa fie nevoie sa incercati din nou, folosind un spatiator mai gros sau facand gaura din mijloc mai mica, insa aceasta situatie e putin probabila in conditiile in care bobinati cu grija. Daca bobina este prea mica, incercati sa bobinati cu mai putina tensiune sau folositi un spatiator mai subtire, astfel incat sa puteti obtine dimensiunea finala corecta.

Conectarea bobinelorIn cele mai multe cazuri, bobinele din stator se vor conecta in serie/stea. Vedeti pe pagina urmatoare un exemplu de diagrama care foloseste 9 bobine.

Bobinele 1,4 si 7 constituie un grup unifazic. Daca un pol nord trece prin bobina 1, atunci un alt pol nord va trece prin bobina 4 si un altul prin bobina 7, astfel incat toate experimenteaza acelasi voltaj indus in acelasi moment. Aceste trei bobine sunt conectate in serie. Finalul bobinei 1 se conecteaza la inceputul bobinei 4, finalul bobinei 4 se conecteaza la inceputul bobinei 7, iar finalul bobinei 7 este unul dintre cele 3 fire de output.

Conectati celelalte doua grupuri unifazice (2,5 si 8) si (3,6 si 9) in acelasi mod. Inceputurile bobinelor 1,2 si 3 se conecteaza intre ele (la „neutru”) si cu nimic altceva. Bobinele 8 si 9 furnizeaza celelalte fire de output care sunt alimentate prin intermediul unor fire lungi la rectificator (aproape de baterie).

Daca exista doar 6 bobine, atunci fazele sunt (1 si 4) (2 si 5) si (3 si 6). Daca exista 12 bobine, fazele sunt (1,4,7 si 10), etc. Conexiunile dintre cele mai multe turbine sunt foarte simple: conectati finalul la inceputul celei de-a treia bobine (ignorati doua). Treceti de doua turbine si conectati la a treia. Adesea o pozitie buna pentru legatura de lipire este intre cele doua bobine de care treceti. Vedeti sectiunea despre unelte pentru sfaturi despre lipire.

Diagrama prezinta firele asezate la distanta, insa in realitate ele trebuie sa formeze o legatura ingrijita care sa stea foarte aproape de exteriorul bobinelor.

Page 49: Moara de Vant

Trebuie sa plasati bobinele cu grija in pozitiile corecte si sa le fixati cu cleme cand realizati conexiunile. Va fi mai usor si mai tarziu, cand le veti pozitiona in matrita. Desenati in jurul unui disc cu magneti si aliniati marginile exterioare ale gaurilor din bobine la acest cerc. Acest exercitiu va va ajuta si sa gasiti dimensiunea ideala pentru insula din centrul matritei statorului.

Trasarea pozitionarii bobinelorCercul discului de otel trece prin marginea exterioara a gaurilor din bobineInsula trebuie sa atinga bobinele

Statoarele de 12 voltiBuclele de 12 volti marcate cu un * in tabel nu au conexiuni in serie intre bobine. In schimb, inceputurile sunt toate conectate la un inel de fir „neutru” care trece imprejurul statorului si nu se conecteaza la nimic altceva decat la inceputurile bobinelor. Finalurile sunt, fiecare in parte, conectate la o coada de fir flexibil izolat care este scos din rectificator si conectat la o cutie de rectificatoare montata in varful pivotului de giratie. Mie imi place sa acopar aceste noua fire cu un tub protector flexibil.

Racordarea output-urilorFolositi cozi de fir flexibil izolat pentru output-ul oricarui stator. Lipite-le (cu ciocanul de lipit) de cele trei finaluri (sau mai multe, in cazul statoarelor de 12 volti). Acestea trebuie sa fie mai solide decat firele de bobinat, intrucat vor fi supuse indoirilor, vibratiilor si frecarilor de diverse feluri. Mie imi place sa folosesc fir de instalatie (hook-up wire), cunoscut uneori si ca „tri-rated wire”.

La final testati continuitatea statorului folosind multimetrul setat pe Ohms. Ar trebui sa obtineti acelasi rezultat scazut pentru fiecare dintre perechile de cozi de fire.

MatritaStatorul si rotoarele cu magneti vor fi turnati folosind rasini de poliester sau vinyl ester care incapsuleaza bobinele si magnetii. Incepeti prin a realiza matrita care sa contina rasina pe timpul procesului de turnare.

Faceti matrita din placaj, MDF sau alt material similar. Placajul de calitate mai buna va asigura un aspect final mai ingrijit. Veti acoperi matrita cu un soi de lustru (polish) sau unsoare (vaselina rectificata „Vaseline” este buna) inainte de a aduga rasina, insa amanati acest lucru pana cand veti fi facut „un test pe uscat” ca sa verificati ca bobinele si magnetii se potrivesc corect, impreuna cu o panza de sticla ce se foloseste pentru a conferi rezistenta turnarii.

Matrita statoruluiConsta dintr-un sandvis tinut de o baza si un capac care sunt ambele placi de placaj plane.

Capacul matritei statorului (lid)Pivotul de localizare (locating pin)Insula (island)Imprejmuirea (surround)Baza (base)

Page 50: Moara de Vant

In mijloc, bobinele sunt turnate in rasini. Marginile rasinilor turnate sunt tinute de o a treia piesa de placaj, de la mijloc, numita „imprejmuirea”. Gaura din mijlocul statorului este formata dintr-o piesa numita „insula”. Vedeti formele statoarelor la paginile 65-65.

Taiati 3 bucati de placaj patrate, cu lungimea laturii A (dimensiuni nominale – tabelul de mai jos). Bucata din mijloc poate fi de acceasi grosime ca o bobina. Poate fi putin mai subtire, insa niciodata mai groasa deoarece trebuie sa puteti „compresa” grosimea statorului in timpul turnarii.

Capacul si baza trebuie sa fie din material rezistent, cu un aspect final uniform. Puteti de exemplu sa folositi o placa aglomerata pentru podele sau o placa solida cu un strat fin, subtire de MDF deasupra. Insa un placaj bun de 13 mm este de asemenea o solutie buna pentru toate cele trei piese. Suruburile prind mult mai bine in placaj decat in alte placi atunci cand fixati capacul.

Mie imi place sa fac trei gauri prin ansamblu (cele trei piese), astfel incat sa ma asigur ca le pot reasambla in acelasi mod folosind pivoti facuti din bolturi sau cuie. E util in special atunci cand pun capacul in timpul procesului de turnare.

Marcati forma statorului pe piesa centrala de placaj (imprejmuirea), dupa cum urmeaza:

Incepeti prin a desena linii diagonale din colturi pentru a gasi mijlocul. In cazul masinilor cu 16 suporti (stalpi, poli?) puteti folosi aceste linii si pentru a marca cele patru puncte de fixare.

La centru, desenati cercuri exterioare si interioare cu raza B si respectiv C.

C este raza insulei/gaurii din mijlocul statorului. Cand plasati bobinele pentru a le lipi (cu ciocanul de lipit), verificati ca insula sa se potrivesca cu bobinele pe care le-ati realizat. Bobinele pot avea forme diferite.

Pentru turbina de 1800 puteti da insulei o forma hexagonala pentru a se potrivi cu cele 6 bobine. Adesea, eu dau si formei externe a statorului turbinei de 1200 o forma hexagonala.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200A 450 500 600 600 650 700B 152 167 186 220 240 272C 45 66 83 99 129 147

Acum marcati pozitiile gaurilor de fixare. Acestea sunt pozitionate pe acelasi cerc (cu raza exact B) care marcheaza exteriorul statorului. Vor fi 3 asemenea gauri la turbinele 1800-3000 si 4 la turbinele mai mari. Ca de obicei, cea mai mica turbina va fi diferita, cu bolturi de fixare plasate in partea centrala a statorului. Vedeti pagina urmatoare pentru diagrama turbinei de 1200.

Diagrama de mai sus prezinta 3 gauri de fixare. Acestea pot fi pozitionate cu ajutorul compasului, trasand cercuri in jurul cercului mai mare si alegand fiecare al doilea marcaj (vedeti pagina 11 pentru mai multe detalii). In cazul turbinelor mai mari gaurile de fixare vor fi acolo unde liniile diagonale ating cercul. In toate cazurile, verificati sa fie distantate egal una fata de alta.

Page 51: Moara de Vant

La fiecare punct de fixare, desenati un cerc cu raza de 25 mm. Asezati o linie astfel incat sa atinga atat cercul mare, cat si cercul mic, apoi desenati linii (numite „tangente”) pentru a contura forma exterioara a matritei statorului. Inca nu taiati de-a lungul acestei linii.

Schita prezinta bobinele in pozitie in matrita, atingand insula. Atunci cand o ating, centrele bobinelor ar trebui sa fie intre centrele magnetilor cand se rotesc pe langa acestia. Spatiul extra de la perimetru este pentru fire. Cand aranjati firele, tineti-le departe de punctele de fixare, altfel le puteti taia cu burghiul.

In aceasta etapa ar trebui sa va faceti un plan de prindere a matritei atunci cand rasinile se intaresc. Puteti folosi cleme, insa va trebuie multe pentru a obtine o presiune uniforma. In mod normal eu folosesc suruburi sau bolturi distribuite imprejurul marginilor matritei si pe insula. Probabil ca veti dori sa sfredeliti prin toate cele trei placi de placaj folosind un cap de bughiu de 10 mm si apoi sa fixati sandvisul cu bolturi de 8 mm. Insa eu prefer sa sfredelesc gauri de acces prin capac si imprejmuire, astfel incat sa pot fixa capacul de baza ferm, cu multe suruburi care prind ferm in baza. Acum este un moment bun sa sfredeliti aceste gauri inainte ca insula sa fie decupata si sa-si piarda pozitia fixa de la centru. Gaurile au si avantajul ca permit aerului sa iasa cand presiunea se lasa pe matrita odata cu primele suruburi fixate. Suruburile si bolturile vor fi atinse de rasini si probabil ca nu vor mai fi reutilizabile, insa matrita poate fi refolosita de mai multe ori.

Taiati forma statorului folosind un ferastrau cu miscare alternativa pentru a forma imprejmuirea pentru matrita. Urmati linia cu o singura taietura, astfel incat bucata inlaturata din placaj sa poata fi refolosita. Puteti sfredeli gauri mari in bucata de inlaturat pentru a putea incepe lucrul cu lama ferastraului. Folositi o lama ascutita, cu zimti fini si aveti grija sa trasati curbele lin. Nu aplicati niciodata presiune laterala pe lama; schimbati directia cu partea din spate a uneltei, aplecand-o in lateral in timp ce apasati inainte astfel incat sa directionati ferastraul de-a lungul liniei. Daca nu sunteti sigur, faceti-va timp sa exersati inainte, astfel incat sa puteti realiza o lucrare ingrijita cand faceti matrita. Impacteaza aspectul final.

Acum reasamblati imprejmuirea si capacul matritei pentru a marca punctul de iesire al firelor pe capac. Punctul de iesire trebuie sa fie aproape de marginea matritei intr-o pozitie in care firele pot fi aduse cu usurinta la cutia de conectare. Feriti-va de punctele de fixare. Separati capacul de imprejmuire si taiati santul de iesire.

Matrita statorului pentru turbina de 1200Partea externa a statorului turbinei de 1200 are doar 10 mm grosime. Statorul are trei bolturi de fixare, amplasate la o raza de 55 mm fata de centru intr-o portiune ridicata a matritei cu grosimea de 20 mm. O gaura centrala cu raza de 45 permite arborelui si butucului sa treaca.

Fixati bolturile de placa de otel din spate in timpul procesului de turnare.

Varful insulei se ridica la acelasi nivel ca varful capacului, astfel incat sa formeze inelul ridicat in care sunt fixate bolturile.

Page 52: Moara de Vant

Partea cea mai delicata este sa fixati bolturile in pozitia corecta in timpul turnarii. Fixati-le de placa din spate. Daca arborele a fost sudat, atunci probabil ca trebuie sa faceti o gaura in insula si in baza pentru a trece arborele prin ele. Acest lucru va poate ajuta sa centrati statorul.

Firele ies prin gaura din capac alaturi de bolturi.

Matrita rotorului cu magenti

Magneti: grad N40 46x30x10 mm

Diametrul turbinei 1200/1800 2400/ 3000 3600/ 4200Numarul de magneti 8

pe un disc24

12 per disc32

16 per disc

Rotorul cu magenti este turnat in rasini din doua motive. Unul este pentru a impiedica magnetii sa zboare de pe rotor in cazul in care turbina se invarteste cu viteza excesiva. Pentru a imbunatati rezistenta turnarii mie imi place sa pun un strat subtire de panza de fibra de sticla deasupra magnetilor. Turnarea are si rolul de a proteja magnetii. Magnetii neo (NdFeB) sunt foarte vulnerabili la degradare prin corodare, asadar este important ca invelisul sa nu fie stricat. Rasinile si panza de fibra de sticla ajuta la pastrarea invelisului, ferindu-l de zgarieturi.

Matrita rotorului cu magnetiCapac (lid)Insula (island)Rasinile turnate (resin casting)MagnetImprejmuire (surround)Baza (base)Bolturi de localizare (locating bolts)

Veti vrea sa faceti doua astfel de matrite pentru a putea sa turnati cele doua rotoare cu magenti in acelasi timp. (Cu toate acestea, turbinele de 1200 si 1800 au fiecare cate un singur rotor cu magneti. Turbina de 1800 are si un disc de otel gol pe cealalta parte a statorului.)

Din nou matrita este un sandvis cu o baza solida, o imprejmuire si un capac. Eu folosesc adesea placaj subtire sau MDF pentru capac si apoi il fixez tinandu-l apasat cu fermitate, folosind bucati de otel deasupra. Magnetii atrag puternic otelul, in jos. Insa capacul poate fi fixat si in alte moduri. Incercati sa evitati alunecarea capacului odata ce a fost pus.

La modul ideal, grosimea imprejmuirii ar trebui sa fie doar cu putin mai mica decat discul de otel plus magneti. Acest lucru asigura apasarea cu forta a capacului pe fetele magnetilor.

Dimensiunile discurilor de otel mm

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Diametru 230 250 300 350 400 450Grosime 6 6 8 10 10 10

Page 53: Moara de Vant

Raza gaurii din imprejmuire este cu vreo 5 mm mai mare decat rotorul cu magneti, astfel incat turnarea acopera si protejeaza marginile magnetilor. Faceti o insula dintr-o bucata de placaj de 9 mm fixata cu suruburi de placa de otel care sa impiedice rasinile sa curga peste gaurile de fixare din centrul discului de otel. Toate partile sunt mentinute in pozitie concentrica cu doua suruburi care perforeaza baza, discul de otel si insula. Bucsele vin peste insula. Capacul are gauri mai mari pentru a se potrivi peste bucse.

Iata dimensiunile matritelor. Dimensiunea nominala totala a pieselor este A. Raza gaurii din imprejmuire care formeaza exteriorul rotorului este B. Insula are raza C.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Aprox. laterala matritei A 350 400 400 500 500 600Raza rotorului B 120 130 155 180 205 230Raza insulei C 65 66 83 99 129 147

Sablonul de pozitionare a magnetilorInainte de a turna in rasini rotorul cu magenti, ar trebui sa lipiti magnetii de discul de otel. Folositi un sablon (tipar) pentru a plasa magnetii cu acuratete pe disc. Sablonul este facut din placaj subtire cu doua gauri care sunt folosite pentru a-l fixa de discul de otel in pozitie concentrica.

Incepeti prin a gasi un punct la centru X care se afla cu mai mult de E mm la distanta fata de marginea piesei din placaj subtire. Desenati o linie l prin X. Desenati doua cercuri centrate pe X cu raza D si raza E.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Raza mai mica D 83 93 104 129 154 194Raza mai mare E 115 125 150 175 200 225

Daca exista 12 magneti, trebuie sa impartiti cercul in sase parti dupa cum urmeaza. Folosind aceeasi raza E, insa centrand pe Y si Z, desenati arce pe cercul exterior, facand marcaje la 60 de grade. Desenati linii prin centrul X la 60 de grade.

Incepeti sa impartiti unghiurile de 60 de grade in doua dupa cum urmeaza. Alegeti o setare arbitrara a compasului pentru a crea arce care sa se suprapuna, centrate pe V si W dupa cum este aratat. Desenati linii prin intersectiile acestor arce mai recente si prin centrul cercului X pentru a taia unghiul in doua. Continuati imprejurul cercului cu grija, marcand 12 centre egal distantate pentru 12 magneti.

Daca lucrati cu 8 sau 16 magneti, atunci puteti sari etapa cu 60 de grade; folositi direct aceasta tehnica de injumatatire a unghiurilor pentru a continua sa impartiti unghiuri in jumatate pana cand obtineti numarul corect de diviziuni. Incepeti cu Y si Z si gasiti 90 de grade, apoi 45 de grade (pentru 8 magneti) si injumatatiti mai departe pentru 16 magneti.

Acum trebuie sa fi impartit cercurile exterioare astfel incat sa puteti marca centre egal distantate pentru magneti.

Page 54: Moara de Vant

Dupa ce ati marcat toate punctele, desenati un cerc mic cu raza egala cu latimea unui magnet pe fiecare punct, apoi la centru.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Raza cercului 23 23 15 15 15 15

Desenati multe linii paralele care ating aceste cercuri, asa cum este aratat, si veti avea contururile sablonului pentru magneti. Decupati portiunea de culoare mai inchisa cu un ferastrau pentru a crea sablonul.

Masurati dimensiunea gaurii mari din centrul unui disc-rotor cu magneti. Desenati un cerc similar in centrul sablonului. Puneti un disc cu magneti exact pe acel centru. Aliniati cel putin unul din centrele gaurilor de fixare cu centrele magnetilor pe o linie de diametru. Sfredeliti in disc 2 sau 3 gauri prin gaurile de fixare, in sablonul de placaj. Acestea va vor permite sa pozitionati central sablonul pe disc si avand cel putin un magnet direct in linie cu o gaura.

Turnarea rasinilorPuteti turna statorul si rotorul cu magneti in rasini obisnuite de poliester (folosite pentru a face barci din fibra de sticla sau pentru mulaje din rasini). Rasina de poliester NPG este un pic mai buna deoarece suporta temperaturi mai ridicate. Puteti de asemenea folosi rasina epoxidica. Aceasta este mult mai scumpa, insa mai indicata pentru magneti deoarece adera mai bine si este de asemenea impermeabila. Corodarea magnetilor este mai probabila atunci cand se foloseste poliester. Epoxita nu e asa de buna pentru bobine, intrucat nu conduce prea bine caldura. Rasina de vinyl ester este foarte populara atat pentru magneti, cat si pentru bobine, datorita faptului ca e mai usor de turnat si suporta temperaturi mai ridicate decat poliesterul. Este de asemenea impermeabila.

Rasinile de ester contin in ele un accelerator premixat si trebuie sa adaugati un catalizator pentru a le face sa se intareasca. Catalizatorul (peroxid extrem de toxic) intra in reactie cu acceleratorul de cobalt producand caldura care intareste rasina. Cand turnati rasini aveti nevoie de mult mai putin catalizator decat cand faceti barci din fibra de sticla. Mulajele au tendinta de a se incalzi si a se intari prematur deoarece caldura este prinsa in interior. Daca folositi prea mult catalizator sau daca in camera este cald, e posibil ca rasina sa se intareasca inainte de a apuca sa puneti capacul pe matrita si sa o compresati la grosimea dorita. Daca mulajul se incalzeste tare, va fi si foarte tensionat cand se raceste si poate crapa sau se poate deforma.

Adaugarea unei pudre in amestecul de rasini, cum ar fi pudra de talc sau ATH (trihidrat de alumina) va reduce tendinta mulajului de a se supra-incalzi. Aceste pudre conduc bine caldura, ceea ce ajuta si bobinele statorului sa se mentina reci atunci cand lucreaza cu curenti. Pudra de umplutura este foarte ieftina si esentiala pentru mulaje bune de rasini. Puteti adauga pudra si la epoxita pentru a-i reduce costul si a imbunatati disiparea de caldura.

Page 55: Moara de Vant

Turnarea statoruluiIncepeti prin a pregati totul; veti avea nevoie de:

O matrita cu un capac ce se poate fixa Un ansamblu de bobine conectate intre ele Doua bucati de panza de fibra de sticla taiate in forma statorului Ceara sau unsoare pentru a va asigura ca matrita nu ramane blocata cu rasina (nu

ungeti nimic din ce vreti sa fixati cu rasini) Cantar pentru a masura rasina Catalizator si o seringa (sau instrument similar) pentru masurare Pudra de talc sau trihidrat de alumina Silicon sau alt izolator la tub Echipament de protectie cum ar fi manusi de unica folosinta si ochelari de protectie Ziar pentru a acoperi masa de lucru si a colecta orice scurgere de surplus de rasina

Nu fixati nicio alta substanta conductoare (in afara de bobine) in matrita statorului, altfel magnetii vor induce curent electric in ele, irosind energie si incalzind statorul.

Faceti un „test pe uscat” in care verificati ca totul se potriveste, inainte de a unge matrita (cu ceara sau unsoare). Puneti intai o bucata de panza de sticla, apoi asezati bobinele cu grija, cu firele la punctul de iesire ales. Verificati ca gaurile de fixare ale statorului sa fie departe de bobine si fire. Potriviti un cui sau un surub in matrita langa santul de iesire, astfel incat sa puteti lega firele in siguranta, ferindu-le de contactul cu surplusul de rasina. Puneti o alta bucata de panza de sticla deasupra si puneti capacul, folosind cei trei pivoti pentru a-l alinia cu restul matritei. Verificati ca aveti mijloacele de a-l fixa cu suruburi, bolturi sau altceva. Verificati sa existe gauri prin care sa poata iesi aerul si prin care sa curga surplusul de rasina (de obicei una dintre gaurile de fixare cu suruburi sau cleme serveste acestui scop).

Cand sunteti multumit, desfaceti totul si ungeti matrita, incluzand interiorul, marginile imprejmuirii si fetele imprejmuirii si capacului. Fiti generos, in special pe marginile placajului si in santul de iesire al firelor pe unde va curge surplusul de rasina. Acoperiti de asemenea orice capete sau filete de surub sau bolt care ar putea fi acoperite de rasina. Evitati sa ungeti bobinele sau panza de sticla. Vaselina rectificata este o substanta buna pentru acest scop, insa orice fel de unsoare, ceara sau lustru (polish) pare sa mearga.

Rezervati-va suficient timp pentru turnare – de obicei o ora este arhi-suficient. Daca in camera e frig, e posibil sa fie nevoie sa folositi caldura mai tarziu pentru a incalzi mulajul de poliester si a-l ajuta sa se intareasca. Amanati incalzirea pana cand aveti capacul pus. Daca e nevoie, il puteti incalzi si a doua zi, daca nu va grabiti. Vinyl esterul pare ca se intareste la aproape orice temperatura.

Daca temperatura depaseste 20 de grade, aveti grija ca rasina poate incepe sa se intareasca repede, asa ca fiti zgarcit cu catalizatorul. Ar fi chiar mai sigur sa reduceti doza de catalizator la jumatate. Puteti face un test inainte, pentru a va face o idee despre timpul de intarire.

Daca nu sunteti sigur, amestecati rasina in transe mici pentru a evita sa aveti o cantitate mare de rasina amestecata care sa zaca in vas. Cantitatile mari de rasina au tendinta de a se incalzi si de a

Page 56: Moara de Vant

se intari prea devreme. Insa daca sunteti foarte increzator ca puteti realiza tot ansamblul repede, atunci puteti amesteca rasina de vinyl ester toata deodata. Eu intotdeauna amestec poliesterul in mai multe transe.

Solventul monomer de stiren are un miros extrem de neplacut care poate provoca ameteli si greata. Turnarea rasinilor este indicat sa se faca intr-un spatiu deschis, bine ventilat; preferabil afara daca acest lucru este posibil.

Amestecati 200 grame de rasina cu 3 cc de catalizator si invartiti 1-2 minute. In cazul rasinilor cu catalizator nu e nevoie sa fiti foarte exact in privinta raporturilor. Turnati amestecul pe fundul matritei, insa nu stergeti deloc lustrul (polish-ul). Puneti o bucata de panza de fibra de sticla si saturati-o cu rasina. Intepati-o astfel incat sa scoateti bulele de aer.

Acum plasati bobinele in matrita. Mie imi place sa le aranjez pe o bucata de placaj deasupra matritei si apoi sa trag placajul de sub ele, astfel incat sa cada usor pe locurile lor. Nu este indicat sa miscati panza din loc mutand prea mult bobinele in interiorul matritei. Turnati orice surplus de rasina peste bobine astfel incat sa umple spatiul dintre fire.

Intre timp, altcineva poate incepe sa amestece 400g de rasina cu 6cc de catalizator. Amestecati intai foarte bine catalizatorul cu rasina, apoi adaugati pudra. Adaugati 200-300g treptat, invartind in continuu, insa evitati sa permiteti aerului sa intre in amestec in timp ce amestecati. Puneti cat de multa pudra se poate, cu conditia ca amestecul sa poata fi turnat. Daca amestecul este prea subtire puteti incorpora parti egale de rasina si pudra. Turnati amestecul in matrita si amestecati o alta transa. Continuati pana ce matrita incepe sa se umple.

In timpul acestui proces puneti un cordon de silicon in jurul imprejmuirii, la aprox 30 mm de marginea matritei pentru a limita scurgerea surplusului de rasina cand va fi pus capacul. Ajuta la evitarea unor goluri inestetice. De asemenea loviti matrita cu un ciocan pentru a face ca bulele de aer sa iasa din mulaj.

Cand matrita s-a umplut, puneti bucata de panza de sticla deasupra bobinelor. Amestecati pentru ultima transa 200 cu 3 cc de catalizator, fara pudra. Apoi puneti capacul, aliniind cu grija pivotii de localizare, si fixati bine cu suruburi.

Lasati mulajul de poliester peste noapte pentru a se intari bine. Vinyl esterul se intareste in aprox doua ore. Cand rasina care a curs s-a intarit, inlaturati capacul si intoarceti matrita, sustinand mulajul. Ciocniti marginile matritei de masa pana ce mulajul cade din matrita. Curatati orice fel de margini neuniforme inainte ca rasina sa fie complet intarita.

Nu uitati de gaurile vinciurilor cu surubUnul din discurile-rotoare trebuie sa fie sfredelit si pregatit pentru vinciurile cu surub ce vor folosi la separarea rotoarelor in timpul dezasamblarii (si la controlul asamblarii). Faceti aceste gauri inainte de a implica magnetii. Sfredeliti 3 gauri egal spatiate, la o distanta convenabila fata de mulajul din rasini si fata de bolturile de fixare. Gaurile trebuie sa fie un pic mai mici decat

Page 57: Moara de Vant

dimensiunea filetului. Vedeti pagina 13 pentru instructiuni. Tineti spiralul perpendicular pe placa atunci cand faceti filetul.

Gaurile vinciurilor cu surub sunt in plus, pe langa gaurile de fixare. Puteti vedea tiparele ambelor tipuri de gauri la pagina 48. Discul prezentat pe aceasta pagina nu are gauri pentru vinciurile cu surub. Doar unul dintre discuri trebuie sa aiba gauri pentru vinciurile cu surub.

Turnarea rotorului (rotoarelor) cu magnetiAcest proces este asemanator cu cel de turnare a statorului. Insa in primul rand trebuie sa lipiti magnetii pe discurile de otel. Polizati cu delicatete arsura de laminare de culoare neagra de pe suprafata discului pe care vor sta magnetii. Nu polizati gaurile din disc. Indepartati orice fel de unsoare de pe disc.

Alegeti una dintre gaurile de fixare de pe fiecare disc pentru a fi „gaura index”. Aliniati-o cu centrul primului magnet, astfel incat acesti primi magneti sa fie pozitionati fata in fata atunci cand rotorul va fi asamblat. (Trebuie de asemenea sa se atraga reciproc.) Marcati gaurile index clar, cu un marcator de gauri sau un polizor intr-o zona in care rasina nu va ascunde semnele.

Potriviti sablonul magnetilor cu unul sau doua suruburi, astfel incat gaura index sa fie perfect aliniata cu un magnet. Exista pericolul ca sablonul sa se lipeasca de disc daca il atinge. Puneti distantiere intre ele pentru a crea un loc liber.

Lipiciul de tip super-glue este ideal deoarece se intareste repede. Mie imi place sa il pun sub fiecare magnet, insa altii prefera sa adauge lipiciul dupa ce toti magentii au fost pusi la locurile lor.

Incercati sa potriviti mai intai cativa magneti fara lipici, pentru a capata experienta in manuirea lor. Manuiti-i cu mare grija, luand cate unul o data. Fiti foarte atent cand luati un magnet dintr-o gramada, intrucat au tendinta de a se rasuci pe spate si a se prinde de un alt magnet. Tineti-i cu doua maini de cate ori e posibil. Puneti toti magentii pe care nu ii folositi pe o suprafata de otel, preferabil pe un perete, dar aveti grija sa nu zgariati suprafata (stratul protector). Magnetii lasati la intamplare pe bancul de lucru au tendinta de a zbura si a lovi obiecte cu mare viteza; daca acest lucru se intampla, adesea magnetii crapa. Pastrati electronicele delicate, cardurile magnetice, telefoanele, etc., departe de magneti, pentru a evita campul magnetic puternic.

Nu conteaza cu care fata in sus plasati primul magnet. Plasati-l cu grija in adancitura sa si potriviti-l exact pe locul sau inainte ca lipiciul sa se intareasca.

Magnetii trebuie sa alterneze pe disc: nord, sud, nord, sud, astfel incat fluxul sa alterneze in bobine. De fiecare data cand potriviti un magnet, trebuie sa fie corect plasat (cu fata potrivita in sus). Tineti magnetul in palma, inchideti pumnul strans si aduceti dosul palmei deasupra magnetului deja plasat pe disc. Daca este respins, inseamna ca se afla in pozitia potrivita (cu fata corecta in sus) pentru a fi lipit pe disc. Daca este atras, atunci intoarceti noul magnet inainte de a-l potrivi pe disc.

Page 58: Moara de Vant

Cand ati asezat deja cativa magneti, faceti testul de polaritate pentru toti. Magnetul de test va fi atras si respins alternativ pe masura ce il deplasati in cerc.

Cand vine vremea sa asezati magnetii pe cel de-al doilea disc, trebuie sa tineti cont de gaurile index. Primul magnet, aliniat cu gaura index de pe discul 1 trebuie sa atraga primul magnet de pe discul 2. Aceasta inseamna ca spatele noului magnet va fi respins de primul magnet de pe discul 1. Plasati-l pe cel de-al doilea disc la semnul index fara sa il intoarceti. Fetele in sus ale celor doi primi magneti se vor atrage reciproc. Continuati sa asezati restul magnetilor, alternandu-i ca si inainte.

Rotoarele cu magneti au devenit acum obiecte periculoase care pot rani oameni daca se unesc pe neasteptate. Puteti sa pierdeti un deget. Aveti grija sa ii stocati corespunzator. Tineti-i departe de pulbere si reziduuri de metal care s-ar putea lipi de magneti si ar fi greu de curatat.

Dupa ce ati aranjat magnetii, faceti un test „pe uscat” in matrite. Aveti nevoie de un disc de panza de sticla de aceeasi forma ca aria dintre insula si imprejmuire.

Intai puneti rotorul pe fundul matritei, apoi fixati insula cu suruburi de acesta. Bucatile de panza ar trebui sa fie puse deasupra in acest moment. La final puneti capacul deasupra si verificati ca magnetii sa stea un pic peste imprejmuire. Capacul nu trebuie sa fie ridicat din cauza suruburilor si distantiatoarelor folosite pentru a fixa insula; trebuie sa stea fix pe insula. Verificati sa puteti aseza matrita drept, in ciuda capetelor de surub de sub ea.

Demontati totul si ungeti tot ce vreti sa nu se prinda in rasina. Gresati matrita pe toata suprafata si ambele parti ale insulei. Aveti grija ca unsoarea (sau degete unsuroase) sa nu atinga panza de sticla sau rotorul cu magneti. Ungeti capacul, inclusiv marginile gaurilor din interior. Neteziti unsoarea din interiorul matritei pentru a obtine un rezultat final ingrijit la margini. Puneti rotorul la locul sau cu grija si fixati insula, de asemenea cu grija. Daca strangeti suruburile prea tare, riscati sa deformati insula. Tineti cheile tubulare cu ambele maini, altfel riscati sa stricati magnetii. Puneti unsoare si pe suruburi si bolturi, pentru a le putea desface usor mai tarziu.

Faceti un amestec de rasina care sa curga si turnati-l cu grija in spatiul liber din jurul marginilor discului-rotor, incercand sa scoateti orice bule de aer care ar putea strica aspectul. Puneti o linie de silicon in jurul imprejmuirii pentru a prinde surplusul de rasina. Faceti un amestec de rasina mai consistent pentru a umple spatiile dintre magneti. Loviti matrita cu ciocanul pentru a scoate bulele de aer. La sfarsit, acoperiti panza cu un amestec de rasini moale, pana saturati panza de sticla. Puneti capacul deasupra cu grija, evitand sa deplasati panza din loc. Tineti-l fix cu multe obiecte de otel plasate uniform deasupra fetelor magnetilor.

Puteti pune matritele sub o lampa de caldura, o vreme, pentru a accelera procesul de intarire a poliesterului. Este totusi o idee buna sa inlaturati capacul inainte ca rasina sa fie complet intarita, deoarece va fi niste rasina deasupra insulei care trebuie festonata. Aveti mare grija cand lucrati cu cutitul in apropierea magnetilor.

Dupa ce ati scos rotorul din matrita, curatati surplusul de rasina, in special din zonele apropiate de gaurile de fixare. Depozitati rotorul in siguranta, ferindu-l de degete si reziduuri magnetice.

Page 59: Moara de Vant

Probabil ca veti dori sa vopsiti rotoarele cu magneti cu o vopsea speciala, cum ar fi un strat acoperitor de bitum epoxidic. Corodarea discului de otel poate provoca desprinderea magnetilor. Daca stratul acoperitor al magnetilor se strica, atunci magnetii insisi vor coroda. Un strat impermeabil peste toata chestia e o investitie buna.

Asamblarea si testarea alternatoruluiAlternatorul este tinut de bolturi lungi facute din tevi cu filet. Sunt aceleasi bare cu filet pe care este montat butucul palelor. Mie imi place sa folosesc bare de otel inoxidabil. Barele trebuie sa se potriveasca cu gaurile din butuc.

Dimensiuni recomandate pentru barele de otel inoxidabil (mm)

Turbina 1200 1800 2400 3000 3600 4200Diam. barei 10 10 10-12 12 12-14 14

Daca este nevoie, largiti gaurile din flansa butucului alezandu-le sau le puteti face mai mici introducand bucse sau chiar „helicoils” (http://www.emhart.com/products/helicoil.asp) care creeaza filet. Daca largiti gaurile butucului, ajuta sa puneti discul de otel al rotorului pe butuc si sa sfredeliti prin tiparul exact al gaurilor din disc. Ajuta la evitarea excentricitatii. Faceti toate aceste lucrari inainte de turna magnetii pe disc.

Optiuni pentru montarea rotoruluiRotorul unic al turbinei de 1200 se monteaza pe spatele butucului, cu fata catre stator.Restul turbinelor au doua rotoare, desi turbina de 1800 are magneti doar pe rotorul din spate. Vedeti si desenele de la pagina 64.

Exista numeroase optiuni pentru a monta cele doua rotoare cu magneti ale turbinelor mai mari pe butucul de roata. Le puteti monta in fata sau in spatele flansei de roata. In imaginea de mai jos (vederea de sus), rotoarele cu magneti sunt ambele montate in fata butucului.(In unele din aceste schite magnetii sunt vizibili, pe cand in realitate sunt turnati in rasina.)

In unele cazuri, flansa butucului este aplatizata prin prelucrare pe spate, asa ca puteti monta un disc in spate si unul in fata. Obtineti astfel un alternator mai compact, cu bolturi mai scurte pentru stator.

In general este mai usor sa construiti alternatorul daca rotorul cu magneti din fata este montat in fata flansei butucului si poate fi montat dupa ce butucul este deja pe rulmenti, insa puteti chiar sa plasati ambele discuri in spate. Acest procedeu da rezultate bune si ajuta la pastrarea unor bolturi ale statorului foarte scurte, insa alternatorul se asambleaza greu.

In cazul statorului, bolturile mai scurte sunt mai robuste, dar si bolturile lungi merg foarte bine, cu conditia sa fie bine stranse. Bucsele de pe bolturile statorului nu trebuie sa fie stranse prea tare, intrucat pot crapa statorul, insa trebuie fixate cu grija, fie cu material de etansare pentru filet, fie cu piulite/bucse suplimentare fixate de primele foarte strans. Faceti acest lucru dupa ce asamblarea este finalizata si veti fi multumit de rezultate.

Page 60: Moara de Vant

Bolturile de fixare ale rotoruluiBolturile care se folosesc pentru montarea rotoarelor cu magneti si asamblarea palelor trebuie sa fie suficient de lungi pentru a veni din spatele alternatorului pana in fata palelor si pentru a putea pune bucse intre cele doua rotoare si la ambele capete. Mie imi place sa le fac chiar si mai lungi, ca sa-mi poarte noroc.

Rotoarele cu magneti trebuie sa fie despartite de o distanta exacta, astfel incat sa functioneze bine si sa se potriveasca cu statorul, avand intre ele spatiul corect. Folositi o „constructie” din bucse/piulite pe fiecare bolt pentru a construi un distantator.

Folositi saibe/discuri de etansare daca este cazul pentru a ajunge la spatiul optim. E posibil sa fie nevoie sa masurati saibele cu sublerul pentru a le sorta dupa grosime. Un spatiu total de 40 mm intre discurile de otel este o premisa buna de la care sa porniti.

Puneti bucsele in pozitia corecta inainte de asamblarea alternatorului. Aveti grija sa strangeti bucsele egal intre ele, astfel incat toate „constructiile” sa fie de aceeasi dimensiune. E greu sa faceti acest lucru cand lucrati intre rotoarele cu magneti deoarece magnetii va vor „atrage” uneltele.

In cazurile in care spatele butucului nu este aplatizat, e probabil necesar sa polizati colturile bucselor, astfel incat acestea sa nu exercite o presiune care sa strambe bolturile.

In astfel de cazuri va trebui sa strangeti boltul pe bucsa cand potriviti primul rotor. Bucsa ea insasi nu mai poate fi rasucita si stransa mai tarziu. Dar daca spatele flansei butucului este plat, atunci puteti amana strangerea bucsei pana cand ambele rotoare sunt montate, usurandu-va astfel munca de asamblare a alternatorului.

AsamblareaE posibil sa fie nevoie sa curatati fetele rotoarelor cu magneti pentru a indeparta praf magnetic sau reziduuri de metal. E indicat sa folositi o perie de vopsea uscata, facand miscari rapide, in afara.

In cazul celei mai mici turbine, cea de 1200, incepeti prin a monta statorul. Pentru celelalte turbine, incepeti cu montarea primului rotor cu magneti si a butucului. Daca rotorul urmeaza sa fie plasat in spatele butucului, atunci trebuie sa il montati intai pe acesta, si apoi butucul. Altfel, incepeti prin a monta butucul pe arbore si rulmenti.

Curatati si ungeti rulmentii. Folositi suficienta unsoare, dar nu abuzati.

Ajustati-i strans, folosind bucsa, astfel incat sa nu existe joc, dar nu strangeti atat de tare incat sa se invarta greu. Fixati cu un splint de siguranta.

Dupa ce ati montat primul rotor, plasati statorul pe bolturile de fixare, insa deocamdata nu incercati sa-i ajustati pozitia folosind bucsele.

Page 61: Moara de Vant

Acum montati al doilea rotor. Verificati ca gaurile index ale ambelor discuri sa fie aliniate. Aveti mare grija la degete, intrucat magnetii se vor atrage puternic. Cea mai buna solutie este sa folositi vinciuri cu surub filetate prin cel de-al doilea rotor (de obicei rotorul cu magneti din fata) si sa folositi aceste suruburi pentru a apropia rotoarele treptat.

Puteti asambla alternatorul in pozitia sa normala sau lasandu-l culcat pe spate, dupa cum se arata in imagine. Vinciurile cu surub trebuie sa fie diferentiate fata de celelalte bolturi si mulajul de rasina. Le puteti identifica taind lungimi de bara cu filet si sudand o bucsa la capatul fiecareia. Faceti-le suficient de lungi pentru a iesi in afara dincolo de capetele bolturilor de fixare, astfel incat sa puteti ajunge usor la aceste bucse sudate. Eu folosesc cheia tubulara de la o bormasina fara fir pentru a infileta si des-fileta suruburile.

Cand cel de-al doilea rotor sta sprijinit pe „constructia” lui de bucse, atunci puteti concluziona cat de bine se potrivesc componentele alternatorului. Ajustati bolturile statorului, astfel incat statorul sa stea la centrul spatiului dintre cele doua rotoare. Ar trebui sa existe un spatiu de cel putin 1.5 mm pe fiecare parte atunci cand invartiti rotoarele. Daca e mai putin, scoateti al doilea rotor si adaugati un distantiator pe fiecare bolt pentru a mari distanta. Strangeti rotorul cu magneti pe constructia de bucse (si posibil si saibe) cu bucsele din exterior. Verificati din nou spatiul invartind alternatorul. Asigurati-va ca rotoarele functioneaza conform standardelor si ca nu se apropie de stator in niciun punct. O bucata de scandura de 1.5 mm este ideala pentru a verifica spatiul atunci cand fixati bolturile statorului.

Observati faptul ca alternatorul se va invarti liber atata timp cat firele nu se ating, dar daca atingeti 2 fire de output intre ele va aparea o rezistenta pulsatila in invartirea rotorului. Daca toate cele 3 fire se ating, atunci va aparea o rezistenta puternica, uniforma, datorata curentului inalt in scurt-circuit. Conectarea firelor in acest mod poate servi la franarea turbinei de vant.

Rectificatoarele pentru turbina de 12 voltiO modalitate buna de a instala rectificatorul pentru statoarele de 12 volti cu numeroase fire de AC este sa folositi o cutie turnata din aluminiu, montata in varful tevii pivotului de giratie. Orice fir AC poate fi conectat la orice borna AC dintr-un rand de socluri rectificatoare unifazice. Toate pozitivele DC-ului sunt legate prin cablul pozitiv la baterie, si la fel toate negativele.

Cutia este bine racita de vant, insa trebuie protejata impotriva umiditatii. Asezati cutia astfel incat sa fie ventilata prin iesirea cablului din turn, in partea de jos a turnului.

Cablurile care coboara de-a lungul turnului trebuie sa fie bine ancorate, altfel conexiunile pot fi afectate de greutatea proprie sau de miscarile de rasucire.

Testarea alternatoruluiIn acest stadiu puteti testa alternatorul verificand voltajul rezultat la diferite viteze. Folositi un multimetru setat la „ACV” si puneti o sonda pe fiecare din oricare doua fire. Veti descoperi ca voltajul AC intre oricare doua fire este acelasi, insa variaza proportional cu viteza. O viteza la care puteti face masuratori usor este de 60 rpm, care inseamna o rotire pe secunda. Iata un tabel ce contine voltaje AC estimate pentru fiecare dimensiune de turbina si fiecare voltaj nominal de

Page 62: Moara de Vant

baterie (DC). Verificati fiecare pereche de fire, intrucat o mica variatie este normala. Daca o bobina in stator este inversata, atunci vor aparea diferente mari.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 420012V 1.9 2.3 2.9 3.5 4.2 5.224V 3.4 4.2 5.3 6.5 7.7 9.448V 6.8 8.4 10.6 12.9 15.6 18.8350V 47 63 52

Daca voltajul este mult mai mare decat este estimat in tabel, ar trebui sa mariti distanta dintre rotoarele cu magneti pentru a reduce voltajul si a impiedica turbina sa incetineasca.

Voltajul DC este cu aproximativ 40% mai mare, insa rectificatorul ia cam 1.4 V din total. Voltajul DC nu variaza exact proportional cu viteza.

InstalatiaFirele electrice trebuie sa fie suficient de groase pentru a conduce curent. Toate legaturile trebuie sa fie stranse si ingrijite. Daca folositi socluri de conexiuni asigurati-va ca strangeti suruburile cat de tare puteti. O solutie mai buna in cele mai multe cazuri este sa sertizati o borna la capatul firului si sa o fixati cu surub.

Iata cateva dimensiuni minime recomandate pentru fire, in mm patrati, care suporta supra-curenti ocazionali:

Diametru 1200 1800 2400 3000 3600+Putere nominala 200 W 350 W 700 W 800 W 1k W12V 4 mm2 10 mm2 25 mm2 35 mm2 50 mm2

24V 2 mm2 3 mm2 10 mm2 10 mm2 16 mm2

48V 2 mm2 2 mm2 3 mm2 4 mm2 6 mm2

Aceste dimensiuni sunt bune pentru firele din turn, cuplarea rectificatorului, etc. Veti avea nevoie de fire mai mari pentru conexiunile mai lungi in cele mai multe cazuri – vedeti pagina 51. Folositi sigurante care vor sari inainte ca firele pe care le alegeti sa se supra-incalzeasca. Verificati clasificarile de curent bazandu-va pe dimensiuni si felul izolatiei.

Conectarea bateriilorGrupati-va bateriile in siruri in serie care insumeaza voltajul dorit. Intr-un sistem de 24V de exemplu puteti folosi perechi de baterii de 12V conectate in serie. Conectati perechile una la cealalta in paralel pentru a adauga capacitate. Diagrama de circuit prezinta o aranjare tipica. Este bine sa legati conexiunile pozitive si negative catre invertor, rectificator, etc. la finaluri diferite ale legaturilor paralele, astfel incat sa uniformizati rezistenta firelor intre sirurile bateriilor.

Nu deconectati niciodata bateria, lasand turbina de vant conectata doar la invertor sau la regulatorul de sarcina; voltajul va urca brusc si va afecta componentele electronice. Regulatorul de sarcina este putin probabil sa poata impiedica aceasta crestere a voltajului in absenta bateriei.

Page 63: Moara de Vant

Toate circuitele care pronesc din baterie trebuie sa treaca prin sigurante, alese astfel incat sa suporte curentul maxim din circuit, dar care sa sara inainte ca firele sa se supra-incalzeasca. Este normal sa puneti sigurantele pe firele pozitive. Daca e sa fim foarte rigurosi, ar trebui sa existe o siguranta si pe fiecare fir negativ, cu exceptia cazului in care negativul este impamantat.

Rectificatorul si franaAcolo unde rectificatorul se leaga la baterie, vor exista trei fire care vin de la turbina. Este indicat sa treceti aceste trei fire intai printr-un intrerupator de frana ce poate fi folosit pentru a „parca” turbina in timp ce lucrati la restul firelor. Nu deconectati niciodata turbina inainte de a aplica un scurt-circuit pe fire, astfel incat sa o impiedicati sa porneasca. O modalitate de tehnologie inferioara este sa aveti pur si simplu trei cozi de fire pe care sa le conectati intre ele cand vreti sa franati turbina. O alta metoda este sa folositi un intrerupator central mare, cu 2 poli, de la un panou de sigurante folosit in consumul casnic.

Rectificatorul este format din diode, insa adesea aceastea sunt deja ambalate intr-un rectificator in punte. Un rectificator in punte trifazic va avea cinci borne si va arata cam asa:E indicat sa sertizati borne la capetele firelor cu un cleste de sertizare si sa le prindeti apoi cu suruburi in rectificator.

O alta solutie mai putin costisitoare este sa folositi mai multe socluri de rectificatoare unifazice care arata cam asa:

Bornele de AC sunt in colturi diferite, iar borna pozitiva de DC se afla in unghiuri drepte fata de celelalte.

Puteti face conexiuni cu mufe de sertizare PIDG de foarte buna calitate sau cu ciocanul de lipit.

Faceti conexiuni bune, altfel se vor incalzi, iar diodele se vor arde. Rectificatoarele trebuie fixate de un mediu absorbant de caldura greu din aluminiu pentru a le raci. Un deseu de aluminiu e foarte bun, cu conditia sa fie curat. Folositi „compozit de mediu absorbant de caldura” sub rectificator pentru a imbunatati contactul.

Rectificatorul in punte unifazic preambalat contine patru diode si il puteti folosi pentru doua dintre firele dvs de AC, plasand cel de-al treilea fir pe un soclu separat. Insa o solutie mai buna este sa folositi trei astfel de unitati unifazice si sa combinati cele doua borne de AC in fiecare unitate astfel incat sa reduceti curentul in fiecare dioda si sa-i prelungiti viata.

Aparate de masuraConectati un ampermetru pe linia de la rectificator la baterie, astfel incat sa puteti vedea ce output are turbina. Un aparat de masura format dintr-o bobina in miscare cu un ac pe o scala este cea mai usoara metoda intrucat curentul se schimba foarte rapid intr-un interval larg. Pentru mai multe informatii probabil ca veti dori un aparat de masura mai sofisticat precum ampermetrele „Dr Wattson”, care se gasesc acum la costuri scazute.

Page 64: Moara de Vant

Este important sa aveti un voltmetru de calitate pentru baterie (cu propria mica siguranta pentru siguranta). Un afisaj digital clar este cu adevarat de ajutor atunci cand masurati voltajul bateriei deoarece variatiile mici sunt semnificative.

RegulatorulVeti avea nevoie de un regulator de sarcina pentru a proteja bateria impotriva supra-incarcarii. Regulatoarele „The Morningstar Tristar” de 45 sau 60 amperi pot fi configurate sa lucreze ca si „regulatoare-deviatoare de sarcina” si vor devia ceva curent catre radiatoare daca turbina de vant produce mai mult decat are nevoie bateria. Eu folosesc rezistente electrice de 300W de la Farnell (vedeti lista furnizorilor) pe post de radiatoare-regulatoare de sarcina. Un radiator de 1 ohm functioneaza bine la 14V, iar un radiator de 3 ohm este potrivit pentru 28V. Acestea sunt voltaje de incarcare tipice pentru sistemele de baterii de 12 si 24V (putere nominala). Aceste radiatoare vor devia pana la 14 si respectiv 9 amperi. Adaugati mai multe radiatoare in paralel pana cand aveti suficienta sarcina pentru a absoarbe tot ceea ce turbina de vant poate produce impreuna cu orice panouri solare PV suplimentare, orice surplus de curent care nu este folosit altfel.

Puteti sa va construiti propriul regulator folosind circutiele disponibile pe web – spre exemplu, pe site-ul meuhttp://www.scoraigwind.com/circuits/chargecontrol.htm

InvertorulExista multe optiuni pentru a cumpara un invertor care va va da curent AC de la baterii. Alegeti-va invertorul inainte sa decideti ce voltaj ar trebui sa aiba turbina de vant. Tineti cont de faptul ca sistemele cu voltaje mai mari folosesc mai putin cupru in fire, asadar incercati sa gasiti un invertor de 48V sau 24V, cu exceptia cazului cand aveti un motiv intemeiat sa vreti un sistem de baterii de 12V.

Invertoarele ieftine pot functiona foarte bine, insa modelele mai scumpe cu unde sinusoidale sunt ceva mai bune daca va permiteti sa platiti diferenta. Cumparati un invertor suficient de mare pentru a va satisface cele mai exigente cereri, tinand cont de faptul ca anumite articole (precum frigiderele) au nevoie de o crestere semnificativa a curentului pentru a porni, chiar daca nu consuma mult cand functioneaza. Tineti invertorul aproape de baterie si conectati-l cu fire grele, insa nu-l asezati deasupra bateriei intr-un compartiment mic pentru ca va coroda. E mai bine sa separati bateria de invertor printr-un perete despartitor.

Daca folositi un invertor de legare la retea fara baterii, aveti grija ca voltajul turbinei de vant sa nu urce prea mult si sa distruga invertorul. Invertorul nu va incarca turbina tot timpul. Veti avea nevoie de un regulator care porneste radiatoarele la timp pentru a impiedica voltajul sa urce necontrolat.

Conectati cu fire bateriile si regulatorul si, cel mai important, intrerupatorul de frana inainte de a monta turbina de vant pentru prima oara. Nici cu masina n-ati face un test drive fara frane. Turbina de vant va functiona prea rapid daca nu este conectata la o sarcina. Turbina nu se va strica imediat, insa este un mod de operare stresant. Daca permiteti turbinei sa functioneze fara baterii conectate, voltajul excesiv va distruge orice fel de invertor sau alte componente electronice conectate.

Page 65: Moara de Vant

Punerea in functiune a turbineiFinalizati sistemul electric, montati turnul, ajustati-l si coborati-l din nou. Asigurati-ve ca toate bucsele sunt stranse, astfel incat sa nu vibreze, si ca palele sunt echilibrate. Instalati turbina pe turn si verificati sa se roteasca liber. Apoi verificati ca sistemul de franare functioneaza, punandu-l in functiune si incercand sa invartiti rotorul. In cele din urma instalati turnul cu turbina deja montata pe el.Eliberati frana si bucurati-va de roadele muncii dvs.

Turnuri

Conectarea turnuluiFirele de legatura din interiorul turnului trebuie sa fie rezistente si flexibile pentru a suporta miscarea turbinei in varful turnului. Recomand sa folositi trei fire separate, flexibile, de instalatie (tri rated). Un cablu izolat (conductor blindat), cu trei nuclee, va suporta mai multa frecare, insa e mai putin potrivit pentru a face fata sutelor de rasuciri, asadar, una peste alta, prefer sa folosesc trei conductori separati. Lasati fir liber, neintins din abundenta. Puteti pune o bucata de teava de plastic de calibru mare peste fire, acolo unde ies in partea de jos, daca pare ca se vor freca de otel. Teava de plastic le proteaza si pentru a nu fi roase de animale. Insa firele din teava trebuie sa stea lejer, astfel incat sa puteti observa rasucirile si sa luati imediat masuri.

In locurile cu vant turbulent, amplasati o priza de curent pe firele de la baza turnului si des-rasuciti-le periodic. Insa in cele mai multe locuri bune, rasucirile se vor acumula lent si nu va fi nevoie sa va faceti griji cativa ani.

Folositi cablu de sarma de otel armat (de tip „swa”) de la baza turnului la rectificatorul din adapostul bateriei. Conductorii de cupru din interior trebuie sa fie cat de grei posibil. Ati putea gasi astfel de materiale in cimitirele de masini. O metoda ieftina si eficienta de a conecta fire groase este sa le introduceti in tevi de cupru de 30 mm (de calibru mic, cum ar fi teava de 8 sau 10 mm), dezizolate si puse unul langa altul, si sa le sertizati. Veti dori probabil sa includeti 3 fire de ramificatie/de bransament in jonctiunea de la baza turnului pentru scurt-circuitarea turbinei in timpul ridicarii turnului.

Curentul din firele care duc la rectificator va produce o scadere a voltajului in fire. Iata cateva dimensiuni de fire (in mm patrati) care sunt potrivite pentru legaturi de 50 de metri cu 10% pierdere a voltajului la puterea maxima a curentului:

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 420012V 25 50 95 95 120 12024V 6 10 25 25 35 3548V 1.5 2.5 6 6 10 10

Daca distanta este mai mare de 50m, atunci firele ar trebui sa fie proportional mai grele. Nu vreti sa pierderi prea multa energie incalzind cablul, dar e adevarat ca pretul cuprului este ridicat, asadar veti fi nevoit sa pierdeti o oarecare cantitate de energie in fire. Alegerea dimensiunii firului pentru a evita pierderile reprezinta un compromis intre eficienta si cost. In unele cazuri

Page 66: Moara de Vant

merita sa acceptati un procent mai mare de pierdere de energie cu scopul de a ajunge la un loc cu vant mai bun sau de a economisi banii pentru fire grele, in special cand e vorba de voltaje scazute.

Scaderea voltajului in fire determina cresterea voltajului in alternator. Palele trebuie sa se roteasca ceva mai repede pentru a produce acest voltaj. Nu e un lucru prea rau, intrucat palele au tendinta de a incetini in conditii de vant puternic, din cauza ca viteza alternatorului este prea mica; asadar, un fir mai subtire poate ajuta la evitarea incetinirii palelor, permitandu-le sa functioneze mai repede. De fapt, adesea puteti castiga energie din eficienta palelor in timp ce irositi energie din pierderile de transmisie.

Dimensiunile tevilor pentru turnuri cu cabluri de ancorare (turnuri ancorate)Iata cateva dimensiuni minime recomandate pentru tevile de apa folosite pentru diverse turbine. Tevile mai mari vor avea un factor de siguranta crescut. Premisa aici este ca veti ancora tevile imediat sub varfurile palelor cu cabluri de ancorare care nu sunt foarte abrupte – recomand aproximativ 45 de grade pentru cablurile de ancorare. Acest lucru va minimiza stresul asupra tevilor. Daca turnul este ancorat mai abrupt si pornind de mai jos, tevile mai largi sunt mai bune.

Diametrul turbinei 1200 1800 2400 3000 3600 4200Teava (O.D.) 48 60 60 73 89 101Cablul de sarma mm 3 4 6 6 8 8

De regula, tevile au din fabricatie lungimi de 6 sau 7 metri. Folositi cel putin un set de cabluri de ancorare per lungime de teava, insa cablurile din varf vor suporta cea mai mare tensiune. Cele de mai jos pot fi mai subtiri intrucat se afla acolo doar pentru a tine teava dreapta si a o impiedica sa se indoaie.

Cel mai bun mod de a atasa cablurile de ancorare este sa le fixati de „urechi” sudate de turn. Faceti urechile din teava dreapta de otel de 8-10 mm grosime, cu gauri date in ele.

De asemenea, plasati astfel de bare pe capetele tevilor, acolo unde se unesc. Incepeti prin a suda unele dintre sau toate urechile, sudand jumatate din lungimea lor pe teava, insa iesind in afara dincolo de capat.

Apoi impingeti cealalta teava in pozitie intre ele si sudati-o de aceleasi urechi. Aceasta operatie ajuta la mentinerea tevilor in pozitie concentrica si de asemenea va permite sa sudati pe teava fara pericolul ca sudura sa se contracte si sa deplaseze unirea celor doua tevi. Terminati operatiunea sudand tevile una de alta. Rezultatul final este foarte rezistent si puteti sa atasati canblurile de ancorare.

Acolo unde pivotul de giratie face necesar ca teava din varf sa fie de dimensiune mai mica, le puteti uni cu bucati de bara dreapta in trepte, sudandu-le in acelasi mod. Sau faceti o sudura cap la cap a tevilor pe o placa centrala, orizontala, cu o gaura mare in ea prin care sa treaca firele, insa rezultatul final va fi mai putin rezistent.

Page 67: Moara de Vant

La baza turnului veti avea nevoie de o balama. Eu recomand sa extindeti turnul dincolo de capatul tevii, astfel incat sa permiteti rasucirilor firelor sa iasa la suprafata usor. O solutie buna este sa faceti un canal din doua tevi de vinclu de otel, dupa cum se arata mai jos.

Puteti face o balama simpla la capatul de jos al sectiunii canalului folosind un bolt mare trecut prin sectiunea canalului. Sprijiniti-l cu alte doua piese de vinclu de otel, mai mari, fixate cu suruburi pe o piatra, talpa de lemn sau suport de beton (ca mai sus) sau pur si simplu pe o rama de otel. Depinde foarte mult de conditiile solului, insa baza turnului nu are nevoie de o fundatie solida. Cablurile de ancorare sunt cele mai importante.

De fapt, o simpla bucata in T (un metru de teava sau vinclu de otel) sudata in unghiuri drepte de partea de jos a canalului si care se sprijina pe pamant de un bolovan pot servi foarte bine atat de baza, cat si de balama.

Observati ca in schite exista o ureche sudata de turn pentru atasarea unei tevi care va fi in unghi drept – „biga” folosita pentru a inalta turnul.

Cablurile de ancorarePentru a usura inaltarea si coborarea turnului este recomandabil sa folositi patru cabluri de ancorare. Ancorati-le la o distanta fata de turn aproximativ egala cu inaltimea turnului. Legati lanturi grele de o bara sau teava de otel transversala ingropata in pamant sau fixata in ciment. In anumite cazuri puteti fixa lantul de ancore de mina. Sau sa prindeti cu bolturi un brachet de otel in stanca si sa fixati lantul sau cablurile de ancorare de aceasta.

Doua dintre ancore trebuie sa fie la acelasi nivel ca balamaua bazei turnului. Daca suprafata este in panta, ancora din spate (vedeti diagrama de mai jos) trebuie sa fie in amonte. Ancorele laterale trebuie sa fie pe o linie dreapta, orizontala, prin balama, astfel incat tensiunea lor sa ramana constanta pe toata durata inaltarii turnului.

Daca aveti dubii, plasati balamaua turnului un pic mai sus fata de linia dintre ancore si/sau un pic catre ancora de elevare, astfel incat cablurile de ancorare sa devina tensionate (intinse) cand turnul este vertical si destinse cand turnul este coborat.

Cablurile de ancorare ar trebui sa creeze un unghi de aproximativ 45 de grade fata de turnul verticalAmplasati 4 ancore aliniate peste orice panta, in amonte si in avalAncora din spateAncora de elevareAncorele laterale trebuie sa fie aliniate cu axa balamalei

Cel mai popular material pentru a confectiona cablurile de ancorare este parama din sarma de otel. Dar puteti folosi si sarma de impletituri metalice flexibila (fence wire), lant sau alte materiale daca sunt adecvate. Eu, cand folosesc sarma de impletituri metalice HT, intotdeauna pun doua sau mai multe fire intrucat se pot uza si ceda pe neasteptate. Altfel, aceasta sarma este foarte durabila si rezistenta.

Page 68: Moara de Vant

Parama din sarma de otel poate fi taiata cu un polizor si construita in ocheti de lant, dubland-o inapoi in jurul unui ochete dur sau „papuc de cablu” si legand-o de ea insasi cu trei carlige de parama.

Carlige de parama (wire rope grips)Capat orb (dead end)Capac/caciula de protectie (saddle)Papuc de cablu (thimble)

Fixati capacul/caciula de protectie a carligului de piesa parcursa de curent electric a paramei si de bucla de ancoraj (U-bolt – bucla de ancoraj; brida de arc; bulon in U; clema de antena) de pe capatul orb. Bucla de ancoraj poate taia parama, asadar nu trebuie sa fie pe piesa parcursa de curent electric.

Inaltarea turnuluiFolositi o biga legata de urechea de la baza turnului pentru a inalta si cobori turnul.

Daca turnul este scurt, il puteti inalta folosind unul dintre cablurile de ancorare care trece peste o sa/ furca din varful bigai. Biga insasi are nevoie de 3 cabluri de ancorare: unul la turn si cate unul la fiecare ancora laterala. Urechea bigai este o balama, iar cablurile de ancorare o tin la locul ei.

Evitati folosirea unei masini/unui dispozitiv pentru a inalta turnul, poate fi periculos. Folositi un Tirfor sau un troliu similar pentru a inalta turnul manual, incet si cu grija.

Folosirea unui lant pentru a „evita” troliul si pt a atasa cablul de ancorare direct de ancora. In acest caz, ancora este pur si simplu o roca fixata de o roca de baza.

Aveti grija sa legati cablul de ancorare de ancora inainte sa desfaceti troliul. Un lant lung si multe carabine sunt utile pentru aceasta operatiune. Treceti lantul in jurul lateralei bigai si fixati-l cu carabine de cablul de ancorare de elevare.

Nu instalati turbina de vant atunci cand inaltati turnul pentru prima oara

Turnuri mai inalteDaca turnul este inalt si exista mai multe niveluri de cabluri de ancorare, trebuie sa aveti mai multe cabluri de la turn la biga. Atasati cablul de elevare de capatul de sus al bigai. Unghiul dintre turn si biga trebuie sa fie mai putin de 90 de grade, astfel incat chiar si atunci cand turnul este vertical, troliul sa continue sa-l traga impotriva vantului sau a altor forte opuse. Folositi cabluri de ancorare complet separate pentru a ancora turnul.

Ajustarea cablurilor de ancorareNu incercati sa ajustati cablurile de ancorare inainte ca turnul sa fi fost inaltat pentru prima oara. In timpul primei ridicari le puteti lega lejer cu o singura prindere sau puteti folosi parame de fibra pentru a tine turnul drept. Aveti grija sa nu supra-tensionati cablurile de ancorare si sa le rupeti in timpul operatiunii de inaltare a turnului.

Cand turnul e sus, ajustati si tensionati cablurile de ancorare incepand cu setul de jos, in timp ce folositi o nivela plasata pe turn. Aveti in vedere faptul ca poate fi necesar, inainte de a strange un

Page 69: Moara de Vant

cablu de ancorare pe o parte, sa slabiti mai intai cablul opus. Priviti cu atentie de-a lungul turnului pentru a verifica sa fie drept pe masura ce ajustati nivelurile superioare. Tensiunea nu este critica, insa turnul nu trebuie sa se legene si nici cablurile nu trebuie sa fie atat de tensionate incat sa puna presiune inutila pe structura.

Folositi un intinzator cu filet (piulita de strangere) pentru a tensiona cablurile cu usurinta.

Cand coborati turnul, puteti atasa vinciul (cricul, troliul, manivela), apoi desfaceti complet intinzatorul cu filet, eliberand astfel cablurile de ancorare de pe partea de elevare. Cand strangeti din nou intinzatorul cu filet, amintiti-va sa il blocati, pentru a-l impiedica sa se desfaca din greseala. Toate carabinele si intinzatoarele cu filet trebuie sa fie stranse bine pentru a suporta efectele vibratiei.

Design-ul alternatoruluiAm incercat sa pun la dispozitie in aceasta carte o paleta larga de retete, astfel incat sa nu fiti nevoit sa va faceti singur design-ul alternatorului, insa e posibil sa fiti interesat sa intelegeti modul in care am procedat eu pentru a realiza design-ul.

Potrivirea palelorAlternatorul trebuie sa fie proiectat in asa mod incat sa absoarba cantitatea de energie pe care o pot furniza palele la orice viteza de rotatie din intervalul sau de operare. Varfurile palelor vor functiona cel mai bine la o viteza care este un anumit multiplu al vitezei vantului (?!). La orice viteza a vantului le putem prezice pe ambele: cea mai buna viteza de rotire a palelor si energia pe care ar trebui sa o produca (bazata pe ceea ce ofera vantul pentru un rotor de dimensiunea respectiva).

Raportul vitezelor (lambda)Cele mai multe pale din aceasta carte sunt proiectate sa lucreze la un raport al vitezei periferice (viteza varfurilor palelor) de 7. Aceasta inseamna ca varfurile palelor ar trebui sa se miste la de 7 ori viteza vantului. Viteza vantului pentru turbine se exprima de obicei in metri pe secunda (2.2 mph = 1 m/s). O viteza a vantului de 3 m/s este potrivita pentru a incepe sa produca energie. In atare conditii varfurile palelor ar trebui sa se roteasca, la modul ideal, cu o viteza de 3x7 = 21 m/s.

La o viteza a vantului de 10 m/s turbina ar trebui sa ajunga aproape de capacitatea maxima, iar varfurile palelor ar trebui sa se roteasca la o viteza ideala de 70 m/s. Vitezele ce depasesc 80 m/s tind sa erodeze muchiile de atac ale palelor.

Calcularea rpm-ului pentru rotorul palelorRpm = (viteza periferica a palelor x 6) / (diametru x 3.14)

Vanturile de capacitate maxima de 10 m/s sunt de peste trei ori mai rapide decat viteza de cuplare la 3 m/s. Rmp-ul ideal al palelor pentru capacitate maxima este asadar de mai mult de trei ori mai rapid decat rpm-ul de cuplare. Acest lucru reprezinta o problema deoarece intervalul tipic de viteza a alternatorului de la viteza de cuplare (cut-in speed) la capacitate maxima este mai putin de dublu.

Page 70: Moara de Vant

Forta palei In teorie, energia continuta de vant este:

Energia = (densitatea aerului) / 2 x aria x viteza vantului la cub (puterea a treia)

Densitatea aerului este 1.2 kg pe metru cub (sau aproape).Aria este diametrul la patrat x 0.785 (0.785 = π/4)Viteza vantului este din nou exprimata in metri pe secunda.

Cu toate acestea, nu este posibil fizic sa fie captata intreaga energie a vantului, iar in realitate forta mecanica pe care o pot produce palele reprezinta un anumit procent din aceasta, cunoscut ca si coeficientul de performanta sau Cp.

Cel mai ridicat Cp posibil este 59.3% (limita lui Betz). Daca incercati sa captati mai multa energie eoliana decat atat, vantul pur si simplu este deviat si trece pe langa turbina de vant. Captarea energiei eoliene incetineste aerul si blocheaza fluxul.

Coeficientul de energie real al palelor depinde de raportul vitezei periferice de operare. Diagrama de mai jos arata cum poate varia (teoretic) in cazul unui rotor de pale proiectat pentru un raport de 7.

Cel mai ridicat Cp este la raportul proiectat al vitezei periferice, insa este utilizabil si la raporturi mai mari sau mai mici, de la aproximativ 5 la 9.

Sub raportul vitezei periferice de 5, palele incetinesc. Vantul loveste muchia de atac intr-un unghi aspru si nu reuseste sa urmeze curba din spate; in shimb, se separa si creeaza turbulenta si trenanta.

Peste raportul vitezei periferice de 9, palele genereaza multa trenanta din cauza vitezei excesive, iar vantul loveste acum palele intr-un unghi de atac prea fin.

Daca este folosit un alternator conectat doar prin intermediul unei rectificator la baterie, este imposibil ca palele sa fie mentinute la raportul ideal al vitezei periferice in tot intervalul vitezelor vantului. Bateria va mentine viteza relativ constanta. Cea mai buna optiune este sa faceti un compromis si sa stabiliti viteza de cuplare la un rpm mai ridicat decat rpm-ul ideal, astfel incat raportul vitezei periferice sa devina optim la o viteza a vantului de la mijlocul intervalului si sa nu creasca suficient de mult in conditii de vant puternic, cand palele au tendinta sa se roteasca foarte repede dar viteza alternatorului le impiedica.

Cand proiectez un alternator care sa se potriveasca cu palele care functioneaza cel mai bine la un raport al vitezei periferice de 7, incerc sa stabilesc viteza alternatorului astfel incat palele sa functioneze la un raport al vitezei periferice de 8.5 sau mai mult atunci cand ating viteza de cuplare la 3 m/s viteza vantului. In jurul acestei valori vantul este suficient de puternic pentru a depasi frictiunea in rulmenti si asa mai departe.

Page 71: Moara de Vant

Turbina 1200 1800 2400 3000 3600 4200Rvp proiectat 5 6 7 7 7 7Rvp de cuplare 6.25 7.5 8.75 8.75 8.75 8.75Rpm-ul de cuplare 300 240 210 167 140 120

Calcularea voltajului de output vs. viteza Viteza de cuplare a alternatorului (rpm-ul la care incepe sa produca energie) ar trebui sa atinga tintele de mai sus. Metoda de a gasi viteza de cuplare a alternatorului este sa calculati voltajul pe care il veti obtine de la alternator ca o functie a rpm-ului. Rpm-ul de cuplare este cel la care output-ul DC atinge voltajul bateriei.

Voltajul indus in fire depinde de rata fluctuatiei fluxului magnetic prin bobine. Puteti calcula usor fluxul total care trece prin bobine datorita magnetilor, folosind densitatea fluxului si aria totala a magnetilor. La fiecare revolutie acest flux va trece prin fire de doua ori: o data cand intra si o data cand iese.

Asadar voltajul mediu= 2 x fluxul total x numarul de bucle x revolutii pe secunda

Fluxul total = aria A m2 x densitatea fluxului B (Tesla)Nr de bucle n = bucle per bobina x bobine in serieRevolutii pe secunda = rmp/60

Asadar voltajul mediu = A x B x n x rpm/30

Aria unui magnet este 46 x 30 mm = 0.00138 m2

Turbina 1200 1800 2400 3000 3600 4200Nr magneti 8 8 12 12 16 16A m2 0.011 0.011 0.017 0.017 0.022 0.022B tesla 0.3 0.44 0.62 0.62 0.62 0.62

Densitatea fluxului B depinde de modul in care sunt folositi magnetii. Daca exista magneti pe ambele discuri si golul de aer este aproximativ egal cu „lungimea” insumata a magnetului (20 mm in acest caz), atunci B va fi aproximativ jumatate din „fluxul remanent Br” al magnetilor – de fapt 0.62 Tesla (sau 620 milliTesla). Turbina de 1200 are un singur disc. Cea de 1800 are doua discuri, insa doar 8 magneti. Aceste turbine mai mici au o densitatea mai mica a fluxului. Masuratorile practice demonstreaza aceste supozitii.

Ecuatia ne poate da voltajul mediu al unui grup de bobine la un anumit rpm, insa nu aflam si output-ul DC.

Voltajele celor trei faze se combina crescand aceasta medie de 1.73 ori (sau radical din 3) pe firele de output.

Page 72: Moara de Vant

Mai departe, maximul va fi mai mare decat media, de 1.57 ori (presupunand un output de unda sinusoidala).(Voltajul mediu este putin mai scazut decat valoarea RMS pe care o folosim de obicei pentru a masura voltaje.) Asadar, voltajul de output al firelor trifazice va avea maximul de 2.72 de ori mai ridicat decat voltajul mediu pentru o faza (2.72 = 1.73 x 1.57).

Output-ul de DC in rectificator va fi imediat sub aceasta valoare maxima. Este redusa de voltajul pierdut in rectificator, care este aproximativ 1.4 volti. Aceasta pierdere reprezinta o proportie mult mai insemnata din total pentru sistemele de 12V decat pentru cele de 24V sau 48V.

Ecuatia pentru aflarea voltajului de output de DC este urmatoarea:

DCV = (A x B x n x rmp x 2.72/30) – 1.4

Pentru a afla numarul de bucle necesar pentru un rpm dat, ecuatia trebuie rescrisa astfel:

Nr total de bucle in serie n = (DCV + 1.4) x 11 / (A x B x rpm)

De exemplu, pentru a obtine un DC de cuplare de 24V pentru turbina de 1200, atunci:DCV = 4A = 0.011B = 0.3rmp = 300

n = (24 + 1.4) x 11 / (0.011 x 0.3 x 300) = 280 bucle (total per faza)

Exista cate doua bobine in serie per faza, fiecare avand aproximativ 140 de bucle per bobina.Aceasta rezuma procedeul prin care am decis numarul de bucle din alternator.

Dimensiunea firelor si pierderile de energie

Dimensiunea firelor recomandate a fi folositeAlegeti cea mai mare dimensiune a firelor care se potrivesc in spatiul disponibil pentru a minimiza pierderea de energie si incalzirea statorului.

Latimea piciorului bobineiGrosimea statorului

Spatiul disponibil pentru cupru depinde de marimea si grosimea statorului. Grosimea bobinei este putin mai mica decat grosimea statorului din cauza panzei de fibra de sticla din exterior. Trebuie sa calculati celelalte dimensiuni ale bobinelor, pornind de la diametrul rotorului cu magneti, cu ajutorul unui desen al statorului insusi. Trei bobine pentru fiecare patru magneti functioneaza foarte bine, insa latimea piciorului bobinei depinde in mare masura de spatierea magnetilor.

Latimea piciorului bobinei este limitata de dimensiunea bobinelor care incap una langa alta. Aceasta va depinde de cat de strans sunt bobinate si va trebui sa faceti o estimare a procentului de spatiu pe care il puteti umple cu cupru. Procentele de 55%-60% par a fi tipice, desi, cu multa grija, puteti obtine si rezultate mai bune.

Page 73: Moara de Vant

Firele foarte subtiri irosesc spatiu cu procentul relativ mare de email pe care il folosesc. Emailul adauga aproximativ 0.06 mm la diametru.

Aria trans-sectionala a curprului pe care il puteti pune in bobina poate fi calculata astfel:mm2 de cupru = latimea piciorului bobinei x grosimea x 0.55

Turbina 1200 1800 2400 3000 3600 4200Nr magneti 8 8 12 12 16 16Diametru rotor 230 250 300 350 400 450Grosimea bobinei 10 13 13 13 13 13Latimea piciorului b. 23 28 21 30 25 32Aria bobinei mm2 230 364 273 390 325 416

Dimensiuni standard ale firelor

Diam. mm Aria mm2 Diam. mm Aria mm2 Diam. mm Aria mm2

0.71 0.40 1.00 0.79 1.40 1.540.75 0.44 1.06 0.88 1.50 1.770.8 0.50 1.12 0.99 1.60 2.010.85 0.57 1.18 1.09 1.70 2.270.9 0.64 1.25 1.23 1.80 2.540.95 0.71 1.32 1.37

In exemplul cu turbina de 1200 cu 140 de bucle per bobina, putem spune ca aria disponibila pentru cupru va fi

mm2 de cupru = 230 x 0.55 / 140 = 0.9 mm2

Exista doar anumite dimensiuni de fire disponibile, asadar trebuie aleasa cea mai apropiata. In acest caz, 1.06 diametru este dimensiunea potrivita.

Beneficiati de multa flexibilitate in aceasta operatiune, intrucat puteti folosi bobine ceva mai groase sau putin mai subtiri pentru a va apropia de dimensiunea potrivita pentru stator. Aceste variatii vor avea un efect minor asupra spatiilor libere sau asupra „golului de aer”, care afecteaza la randul lor densitatea fluxului magnetic.

Un alt truc pentru a pune mai mult cupru in stator este sa folositi o gaura mai mica in mijlocul bobinei. De exemplu, o gaura de forma celei prezentate in imagine, cu una din laturi mai mica decat magnetii, va va permite sa folositi fire mai groase si mai multe. Fluxul captat de buclele de pe interiorul bobinei este mai mic decat ar trebui, asadar exista o usoara scadere in voltajul de output.

Rezistenta bobineiRezistenta bobinei este importanta pentru calcularea performantei alternatorului atunci cand produce curent. Firele mai lungi si mai subtiri sunt au o rezistenta mai mare decat cele mai scurte

Page 74: Moara de Vant

si mai groase. Stim deja grosimea firelor, trebuie sa calculam lungimea lor. Lungimea medie a unei bucle:

= 2 x (lungimea magnetului + latimea magnetului) + 3.14 x (latimea piciorului bobinei)

De exemplu, daca latimea piciorului bobinei este 23 mm, lungimea unei bucle va fi de 224 mm.

Lungimea totala a firului = bucle x lungimea buclei (ex: = 140 x 224 = 31,400 mm)

Greutatea firului in bobina (g) = lungimea x aria x 0.0009 (ex: = 250 grame)

Rezistenta (ohms) = (lungime/arie) / 56000 (ex: 31400 / 0.88 / 56000 = 0.64 ohms)

Aceasta rezistenta depinde insa de temperatura, asadar nu exista un singur raspuns corect. Acest calcul este pentru o temperatura de 20 grade Celsius. La 70 grade C, va fi cu 25% mai mare.

Rezistenta statoruluiUn mod simplificat de a privi curentul din stator este sa spunem ca acesta foloseste doar doua din cele trei fire in oricare moment si trece prin doua faze in serie. In realitate, va exista o anumita cantitate de curent in toate cele trei fire, in anumite momente, insa e greu de luat in calcul si de importanta secundara. Deci putem estima rezistenta statorului:

= 2 x bobine per faza x rezistenta per bobina(ex: = 2 x 2 x 0.64 = 2.6 ohms)

Pentru statoarele de 12 volti in care bobinele sunt conectate in paralel exista un mod diferit de calculare a rezistentei statorului, impartind la numarul de bobine in paralel astfel:

Ohms stator = 2 x (bobine in serie / bobine in paralel) x rezistenta bobinei

Curent si pierderi de energieCurent = energie / voltaj

De exemplu, daca output-ul este 200 watti si voltajul 24 volti, atunci curentul = 8.3 amperi.

Pierderea de energie = rezistenta x curentul la patrat(ex: 2.6 x 8.3 x 8.3 = 180 watti pierdere)

Cu alte cuvinte, la un output de 200 watti, turbina de 1200 va pierde 180 watti in firele din stator. Palele vor trebui sa produca cel putin 380 watti pentru a acoperi aceasta pierdere.

Pierderea in rectificatorVa exista o pierdere si in rectificator datorita scaderii de voltaj din diode. Fiecare dioda va scadea voltajul cu aprox. 0.7 volti, asadar:

Pierderea in rectificator = 1.4 x curent(ex: 1.4 x 8.3 = 12 watti)

Page 75: Moara de Vant

Observati ca pierderea in rectificator este mai grava in cazul sistemelor cu voltaj mai mic si curenti mai inalti. Pierderea in stator este aceeasi indiferent de voltajul sistemului, din cauza ca rezistenta este mult mai scazuta in firele mai scurte si mai groase ale bobinarilor de voltaj mai mic.

EficientaIn mod cert acest exemplu nu e prea eficient, deoarece alternatorul are nevoie de un input de 392 watti pentru a produce un output de 200 watti. Eficienta este asadar 200/392 = 51% sau mai putin cand luam in calcul si alte pierderi.

Acesta este insa cel mai rau caz. La o putere mai mica veti putea demonstra ca eficienta este mult mai buna (de ex la 48 watti, 2 amps, pierderea este de 13 watti).

Va trebui sa luati in considerare si frictiunea din rulmenti si dispozitivele de etansare, insa nu exista pierdere in nucleul magnetic (din cauza ca nu exista otel in stator), asadar acest tip de alternator functioneaza cel mai bine in conditii de vant slab, cand aveti nevoie cel mai mult de eficienta.

Viteza vantuluiCunoscand puterea necesara pentru actionarea alternatorului, puteti calcula viteza vantului necesara. Sa presupunem ca Cp este 35%, ceea ce inseamna ca vom inmulti cu 0.35, asadar:

Puterea palei = 0.35 x (1.2/2) x aria x viteza vantului la cubAria este diametrul la patrat x 0.785Viteza vantului la cub = Puterea palei / (0.165 x diametrul2)Exemplu: 392 / (0.165 x 1.22) = 1651

Radacina cubica din 1651 este 11.8 m/s viteza vantului. Aceasta este viteza evaluata pentru turbina de 1200. Turbinele mai mari din aceasta carte ating vitezele evaluate la 10 sau 11 m/s.

Racirea statoruluiEste util sa calculam disiparea de caldura pe centimetru patrat din suprafata statorului pentru a evita arderea statorului. Rasina este un rau conducator. Uitati-va la locurile unde bobina este aproape de suprafata. Suprafata expusa a unei bobine pe fiecare parte este egala cu latimea piciorului bobinei x lungimea buclei bobinei, asadar:

Suprafata = 2 x latimea piciorului bobinei x lungimea buclei bobinei(ex in cm = 2 x 22.4 x 2.3 = 103 cm2)

Fiecare bobina va functiona 2/3 din timp, conform analizei noastre aproximative a curentului in stator.

Pierdere in fiecare bobina = 2/3 x rezistenta x curentul la patrat(ex = 2/3 x 0.64 x 8.3 x 8.3 = 32 watti)(Sau puteti imparti pierderea totala din stator la numarul de bobine. Rezultatul e acelasi)Disiparea in watti/cm2 = 32/103 = 0.3W/cm2

Page 76: Moara de Vant

Aceasta cantitate de caldura va provoca o crestere rapida a temperaturii intr-un test facut in atelierul de lucru, insa in varful unui stalp in conditii de vant bun, este suportabila. O disipare semnificativ mai mare nu este recomandata.

Estimarea rpm-uluiCunoasteti deja viteza de cuplare estimata, dar este util sa incercam sa estimam viteza la care alternatorul va produce un anumit output. Ajuta si la estimarea raportului vitezei periferice a palei si chestii similare.

Voltajul de circuit deschis de la turbina de vant (fara nimic conectat) este mai mult sau mai putin proportional cu rpm-ul. Sa numim asta „forta electro-motoare” sau EMF. De fapt, EMF-ul de DC nu este exact proportional cu rpm-ul din cauza ca rectificatorul scade voltajul cu aprox 1.4 volti, insa aceasta este o ajustare minora.

Daca alternatorul este conectat la o baterie, atunci output-ul de DC real este „legat” la voltajul bateriei. Voltajul bateriei este mult mai stabil decat EMF-ul alternatorului. Cand conectati bateria la alternator, bateria castiga. Alternatorul incearca sa creasca voltajul pe masura ce ii creste viteza, insa nu poate realiza decat o usoara crestere. Ce se intampla de fapt este ca EMF-ul mai ridicat al alternatorului impinge curent in baterie, crescand usor voltajul bateriei (daca bateria este descarcata in acel moment si nu exista curent folosit de consumatori mari.

Importanta EMF-ului este ca directioneaza curentul in baterie. Conform legii lui Ohm, diferenta dintre EMF si voltajul bateriei, impartita la impedanta circuitului, determina curentul. Impedanta nu este aceeasi cu rezistenta, insa este similara. Puteti citi mai multe despre diferente in manualele de electricitate.

Impedanta statorului nu este pur si simplu rezistenta sa. Exista o anumita auto-inductanta care provoaca si reactanta, iar rectificatorul face ca acest proces sa fie dificil de analizat intr-o maniera concisa. O modalitate pertinenta este sa inmultim rezistenta cu un factor egal cu 1.3 pentru a capata o idee aproximativa despre impedanta. Astfel ne putem face o idee despre curba de energie/viteza.

Pentru a afla rpm-ul trebuie sa estimati voltajul suplimentar necesar pentru producerea curentului dorit, adunati-l la voltajul bateriei si la final aflati rpm-ul necesar pentru a produce o anumita cantitate de EMF.

Sa zicem ca vreti 8.3 amperi de la mica turbina de 24V folosita ca exemplu pana acum. Inmultiti rezistenta cu 1.3 pentru a estima impedanta rezultand 3.3 ohms. Adaugati putin pentru un cablu de la turbina la baterie, de exemplu un cablu de 50 metri a 6 mm2 va avea rezistenta aproximativ 0.3 ohms, deci puteti spune ca impedanta totala este 3.6 ohms. Voltajul suplimentar necesar va fi asadar: 3.6 x 8.3 = 30 volti. Voltajul bateriei este de 24 volti. EMF-ul total va fi de 54 volti.

Rpm = (DCV + 1.4) x 11/ (A x B x n)= 55.4 x 11 / (0.011 x 0.3 x 280) = 630 rpm

Page 77: Moara de Vant

Retineti insa ca acesta este un proces foarte aproximativ, care contine cateva presupuneri si simplificari. Exista numeroase variabile care pot influenta acest rezultat, inclusiv temperatura din bobine.

Puteti face aceleasi calcule pornind de la un voltaj al bateriei de 28 volti si folosind un curent mai scazut pentru a obtine 200 watti, iar rezultatul va fi diferit. Viteza nu va fi mult diferita, insa eficienta este mai buna datorita curentului mai scazut.

Viteza palei la capacitate maximaPuteti calcula viteza vantului necesara pentru a conferi capacitate maxima (vedeti exemplul de mai devreme – 11.8 m/s) si de asemenea viteza rotationala pentru capacitate maxima (630 rpm). De la aceste rezultate puteti calcula un raport notional al vitezei periferice la capacitate maxima si sa verificati daca turbina va incetini sau nu.

Revolutii pe secunda = (630 / 60) = 10.5 /secundaCercul parcurs de varfuri la fiecare rev. = 1.2 x 3.14 = 3.77 mViteza periferica = 10.5 x 3.77 = 39.6 m/s

Raportul vitezei periferice este deci = 39.6 / 11.8 = 3.35Acest raport este scazut, insa acceptabil, avand in vedere ca raportul vitezei periferice proiectat pentru aceasta mica turbina este doar 5.

Explorarea unor factori de design ai alternatorului

Spatierea magnetilorDaca vreti sa obtineti maximul de energie de la un rotor cu magneti de un anumit diametru, plasati multi magneti aproape unul de altul. Daca vreti sa obtineti maximul de energie de la un anumit set de magneti, folositi un rotor mare si plasati magnetii la distanta unul fata de altul. Veti avea astfel spatiu pentru mai mult cupru in bobine si, in plus, veti avea mai putine scurgeri de flux intre magneti.

Efectele vitezeiDaca dublati viteza alternatorului, veti putea:

Sa pastrati statorul la fel, iar voltajul se va dubla. Cand curentul este acelasi, atunci obtineti de doua ori mai multa energie.

Sa dublati curentul si sa obtineti de patru ori mai multa energie, cu de patru ori mai multe pierderi, astfel incat procentul de eficienta e acelasi. Insa racirea ar putea fi o problema.

Sa injumatatiti numarul de magneti si sa manipulati aceeasi energie cu aceeasi eficienta.

Efectele voltajului bateriei asupra eficienteiPentru un anumit alternator la o viteza data, voltajul de output va depinde de buclele per bobina si de conexiunile in serie/ in paralel descrise mai sus. Haideti sa pastram conexiunile neschimbate si sa variem doar numarul de bucle per bobina.

Puteti dubla voltajul bateriei infasurand mai multe bucle din fire mai subtiri pentru a obtine viteza de cuplare corecta. In mare, veti dubla numarul de bucle in fiecare bobina. Daca dublati

Page 78: Moara de Vant

numarul de bucle intr-o bobina atunci trebuie sa folositi fire cu aria trans-sectionala a cuprului la jumatate (mm2). Efectul asupra rezistentei bobinei va fi de crestere a acesteia de patru ori (dublu lungime a firului si jumatate arie).

La acest voltaj inalt curentul va fi injumatatit. Pierderea de energie in stator depinde de rezisenta ori curentul la patrat. Curentul la patrat va scadea la ¼ in timp ce rezistenta va creste de patru ori. Asadar pierderea de energie in stator este exact aceeasi, indiferent de voltajul ales.

Alegerea voltajului bateriei nu va avea nicio influenta asupra eficientei bobinelor din stator daca viteza e aceeasi. Veti obtine aproximativ aceeasi performanta de la alternatoare de 12V, 24V sau 48V in conditiile in care viteza de cuplare este aceeasi. (De fapt, pierderile rectificatorului vor face ca optiunea de 12V sa para putin mai neatractiva.)

Modificarea voltajului cu vitezaPana acum presupunerea a fost ca voltajul este legat de o baterie. Puteti lua in calcul si schimbarea voltajului de operare ca raspuns la schimbarile in viteza unui alternator dat. Acest lucru se numeste „urmarirea punctului maxim de putere” (MPPT = maximum power point tracking). Este o cale de urmat atractiva in dezvoltarea turbinelor de vant.

TURBINA DE VANT -> REGULATOR MPPT -> BATERIE (VOLTAJ STABILIT)

In conditii de vant slab, alternatorul nu poate genera decat voltaj relativ scazut, pe cand in conditii de vant puternic are capacitatea de a produce voltaj mult mai ridicat. Conectarea acestuia direct la baterie ii afecteaza negativ eficienta, legandu-l de acelasi voltaj in orice conditii. Folosirea unui regulator pentru schimbarea voltajului, permitandu-i sa creasca in conditii de vant puternic, are mai multe avantaje.

Pierderile alternatorului depind de curentul la patrat, asadar o crestere a voltajului si reducerea corespunzatoare a curentului (pentru un output dat) reduce pierderile din bobine, economisind energie si evitand supra-incalzirea.

Palele vor lucra cel mai bine la un raport constant al vitezei periferice, ceea ce implica faptul ca viteza rotationala ar trebui sa varieze proportional cu viteza vantului. Lucrul cu un voltaj constant inseamna si lucrul la o viteza relativ constanta, pe cand folosirea unui transformator va permite sa variati mai mult viteza.

Acesta carte nu isi propune sa ofere un design pentru un astfel de transformator, insa acestea se construiesc atat pentru turbine facute acasa, cat si pentru turbine industriale. Intrebarea pe care trebuie sa v-o adresati este daca extra-complexitatea, costul suplimentar si vulnerabilitatea la defectiuni sunt justificate de energia suplimentara obtinuta in acest mod.

Design-ul incarcarii directe a bateriei, fara sa fie conectata la un transformator, are o eficienta scazuta in conditii de vant puternic din cauza rezistentei inalte din stator (cauzata de necesitatea cuplarii la un rpm scazut) si de asemenea are tendinta de a incetini palele (din acelasi motiv). Cu toate acestea, prezinta avantajul simplitatii si durabilitatii. Durabilitatea constituie cea mai mare problema a turbinelor de vant mici, depasind orice chestiuni de eficienta. Palele care se rotesc incet ale unei turbine conectate direct sunt de asemenea foarte silentioase si mai putin expuse uzurii.

Page 79: Moara de Vant

Transmiterea voltajului inaltDaca cel mai bun loc de amplasare a turbinei este la distanta mare fata de baterie, iar voltajul bateriei este obligatoriu scazut din cauza alegerii invertorului, atunci puteti bobina statorul astfel incat sa opereze la voltaj inalt si sa il reduceti cu trei transformatoare la baterie.

Asigurati-va ca transformatoarele nu sunt saturate la frecventa joasa. Frecventa este egala cu numarul de poli de pe rotor ori rpm/120. Daca un transformator este proiectat pentru 240 volti la 50 Hz, spre exemplu, iar frecventa reala este de doar 25 Hz, atunci voltajul maxim ar trebui sa fie 120 volti.

Veti dori probabil sa folositi un releu pentru deconectarea transformatoarelor atunci cand turbina se roteste incet deoarece curentul pe care il folosesc in conditii de vant slab poate stanjeni pornirea.

In teorie, puteti de asemenea schimba racordurile transformatoarelor, astfel incat sa variati voltajul de operare la diferite viteze ale vantului, obtinand un efect de MPPT brut. Insa nu e usor sa proiectati un circuit care sa poata sa indice cand trebuie facute schimbarile.

Nu mai e nevoie sa precizez ca voltajele inalte sunt periculoase. Asigurati-va ca toate firele sunt izolate si toate conexiunile se afla in siguranta in cutii legate la pamant. La astfel de sisteme mie imi place sa instalez un mecanism de decuplare de supra-voltaj pentru a scurt-circuita turbina daca devine nesolicitata.

Vocabular

AC = “curent alternativ” produs de alternator. “Voltaj AC” inseamna voltaj alternativ

Airfoil (Aerofoil) = profilare; forma trans-sectionala a palei care are un bun raport portanta/ trenanta, astfel incat pala sa se poata misca repede prin aer fara risipa de energie

Air gap = gol de aer; un gol in circuitul magnetic unde nu exista fier sau otel. Golul poate fi umplut cu cupru sau plastic sau cu orice, insa este considerat ca fiind aer din pdv al magnetilor

Alternator = alternator; o masina pentru transformarea energiei mecanice in energie electrica. Magnetii care se misca induc voltaj alternativ (EMF) in bobina statica.Acest voltaj este proportional cu viteza. Daca un circuit este conectat la aceasta bobina, atunci curentul alternativ va circula. Alternatorul devine atunci mai dificil de rotit si absoarbe energie mecanica, in timp ce se genereraza energia electrica.

Ammeter = ampermetru; aparat pentru masurarea curentului (amperi) care trece prin el.

ATH = trihidrat de aluminiu; folosit sub forma de pudra ca alternativa la pudra de talc pentru ingrosarea amestecului de rasini si moderarea reactiei sale la caldura

Brake switch = intrerupatorul de frana; un intrerupator folosit pentru a scurt-circuita firele de la alternator astfel incat turbina sa se opreasca

Page 80: Moara de Vant

Catalyst = catalizator; o substanta chimica folosita pentru a intari rasina. Catalizatoarele intra in reactie cu “acceleratoarele” deja prezente in solutia de rasina pentru a produce caldura si a intari rasina

Coil = bobina; magnetii care trec printr-o bucata de fir induc un voltaj in fir, dar pentru a produce un voltaj utilizabil este nevoie de multe bucle de fir infasurate intr-o bobina. Buclele sunt in serie, astfel incat voltajul se cumuleaza.

Controller = regulator; o cutie cu componente electronice ce deviaza automat surplusul de energie in radiatoare de caldura. De obicei, acestea functioneaza la un anumit voltaj. Comutatorul ajusteaza cantitatea de curent deviata pentru incalzire, pentru a preveni ridicarea voltajului peste un nivel stabilit. Luarea de energie (din baterie sau alternator) scade voltajul.

Current = curent; flux de incarcare care circula intr-un circuit de fir de cupru printr-o sursa de energie si o sarcina, pentru a transfera energie.

Cut-in-speed = viteza de cuplare; rpm-ul la care alternatorul incepe sa produca suficient voltaj pentru a fi utilizabil

DC = “direct curent”, curent direct; curent direct al incarcarii pozitive; circula de la pozitiv la negativ. Se gaseste in principal in circuitele de baterie. Termenul DC este de asemenea folosit pentru voltaje care nu alterneaza.

Diameter = diametru; distanta de la o margine a cercului la alta. Latimea unui disc masurata prin centrul discului.

Drag = rezistenta a aerului, trenanta; forta exercitata de vant asupra unui obiect. Rezistenta aerului este paralela cu directia vantului asupra obiectului (vezi Lift)

Drop = panta; folosit aici pentru a descrie o anumita masuratoare a formei palei turbinei de vant. Panta muchiei de remorcare este marcata la fiecare punct de masurare astfel incat unghiul palei sa fie corect la acel punct de masurare.

Dump load = controlor de sarcina; un radiator care este folosit pentru a controla voltajul prin luarea excesului de curent din sursa.

Efficiency = eficienta; in aceasta carte, cuvantul este folosit pentru a desemna procentul de energie care este convertita printr-un dispozitiv. De exemplu, daca un alternator absoarbe 100 watti de energie mecanica pentru a produce 50 watti de energie electrica, atunci este 50% eficient. Restul se iroseste sub forma de caldura.

EMF = forta electromotoare. Un alt nume pentru voltajul de circuit deschis al unei surse atunci cand nu este luat curent din aceasta.

Page 81: Moara de Vant

Enamelled copper wire = fir de cupru emailat; fir care are un strat transparent (sau de culoare deschisa) de insulatie pe el, astfel incat sa poata fi infasurat in bobine fara contact electric intre buclele bobinei.

Flux = flux; “chestia” caracteristica magnetismului. Similar cu “curentul” in electricitate. Poate fi vizualizat ca “linii” care ies dintr-un pol si se intorc in celalalt. Densitatea fluxului in Tesla este aceeasi ca Webers de flux pe metru patrat. Un Weber de flux pe secunda genereaza un volt.

Frequency = frecventa; de cate ori un voltaj AC alterneaza intr-o secunda. Masurata in Hertz (Hz)

Furling = repozitionarea; O operatiune de auto-protejare care reduce expunerea la vanturi violente prin directionarea palelor departe de vant. In aceasta carte repozitionarea este produsa de o pozitionare excentrica laterala a rotorului palei din centrul giratiei. Coada si balamaua controleaza miscarea de giratie astfel incat sa limiteze producerea de energie.

Fuse = siguranta; un sistem de protejare a firelor de circuit impotriva supraincarcarii. Atunci cand curentul este prea inalt siguranta se topeste si intrerupe circuitul, oprind curentul.

Grain = granulatia, textura; fibrele din interiorul unei bucati de lemn care ii confera rezistenta. Vizibile intr-o suprafata sectionata in unghi

Grid = retea; conductele/ cablurile de electricitate furnizate de o companie de energie. Folosind un GTI (grid-tied invertor = un invertor de legare la retea pentru a oferi, nu a primi energie) puteti transfera energie in retea si puteti castiga bani.

Inverter = invertor; mecanism ce transforma la cerere curentul direct din baterie in curent alternativ, similar cu energia din retea.

Jig = sablon; un tipar sau un aparat folosit pentru amplasarea corecta a magnetilor pe rotor.

Knot = nod; o iregularitate in textura lemnului cauzata de o ramura. Incercati sa evitati includerea nodurilor mari, intrucat slabesc rezistenta palei.

Leading edge = muchia de atac; marginea unei pale care ar lovi un obiect plasat in calea sa cand se invarte rotorul

Lift = forta ascensionala, portanta; o forta exercitata de vant asupra unui obiect. Portanta se afla in unghi drept fata de directia vantului asupra obiectului. (vezi Drag)

Load = sarcina; o sarcina electrica este pur si simplu ceva care creeaza curent intr-un circuit. Un radiator, o veioza sau orice aparat electrocasnic.

Magnetic circuit = circuit magnetic; Calea fluxului de la un pol al magnetului la celalalt. Similar cu un circuit electric, in sensul ca, cantitatea de flux depinde de cantitatea de fier (echivalent cu cuprul) care conduce fluxul.

Page 82: Moara de Vant

Mould = matrita; un recipient cu o anumita forma in care sunt formate mulajele de rasina. Matrita poate fi aruncata dupa folosire sau poate fi utilizata de mai multe ori.

Multimeter = multimetru; instrument de testare electrica versatil, folosit pentru a masura voltajul, curentul si alti parametri.

Neodymium/ neo = neodim; porecla data unui magnet permanent care continte neodim, fier si bor (NdFeB). Foarte puternic, se ieftineste permanent. Puterea este indicata prin grade. Gradul 40 este un raport bun pret-calitate in acest moment.

Offset = pozitionare excentrica

Open circuit = circuit deschis; o situatie in care exista o sursa de energie, dar nu exista circuit pentru curent

Parallel = in paralel; o conexiune intre bobine sau baterii care impartasesc curent intre ele in timp ce voltajul este acelasi pentru toate ca si pentru oricare separat.

Polyester = poliester; un tip de rasina folosit in lucrul cu fibra de sticla. Potrivit de asemenea pentru mulaje. Vezi si vinyl ester.

Power = energie; rata de livrare a energiei. Poate fi electrica (voltaj x curent) sau mecanica (viteza x torque).

Rectifier = rectificator; gradul de obstructie al trecerii curentului electric intr-un circuit sau parte a unui circuit, masurat in ohmi. (Legea lui Ohm)

Root = radacina; cea mai larga partea a palei, aproape de butuc la centrul rotorului.

Rotor = rotor; o parte care se roteste. Magnet rotors = rotoarele cu magneti sunt discurile de otel care trec magnetii pe langa stator. Rotor blades = palele rotorului; elicea actionata de vant care actioneaza rotoarele cu magneti.

RPM = rpm; masura a cat de repede se invarte ceva; este importanta pentru comportamentul palelor si alternatorului.

Series = in serie; o conectare a bobinelor sau bateriilor care creste voltajul intre capetele firelor.

Short circuit = scurt circuit; Un circuit electric contine o sursa de energie care produce voltaj. Cand sursa este conectata la o sarcina/consumator atunci curentul circula prin circuit si il incarca cu energie. Daca in schimb circuitul este realizat fara sarcina (scurtat) atunci curentul este limitat doar de rezistenta sursei. Acest curent este de obicei prea inalt si creeaza un risc ce trebuie evitat prin includerea sigurantelor in firele sursei. In cazul turbinei de vant, curentul este limitat de energia palelor. Scurt-circuitul supraincarca palele si le franeaza, reducand viteza turbinei de vant la minim.

Page 83: Moara de Vant

Soldering = lipire cu ciocanul de lipit; o metoda de a realiza conexiuni electrice prin incalzirea firelor cu un “fier” si prin aplicarea unui strat de metal sau aliaj metalic topit

Station = punct de masurare; un punct pe suprafata palei in care este masurata forma. Exista mai multe asemenea puncte de masurare pe o pala. Forma urmareste linii drepte intre ele.

Stator = stator; un ansamblu de bobine incrustate intr-o placa de rasina care sa fie parte din alternator. Magnetii induc un voltaj in bobine si putem folosi acest voltaj pentru a genera energie electrica.

Styrene monomer = monomer de stiren; solvent cu miros extrem de neplacut folosit pentru solutia de rasina (rasini de poliester si vinyl ester)

Tail = coada; o girueta proiectata in afara, montata in spatele morii de vant folosita pentru a o carmi automat catre sau departe de vant.

Tap = spiral; o unealta pentru a face fileturi in interiourul gaurilor, astfel incat sa puteti infileta lucruri in gauri

Thrust = forta de impingere; forta vantului care impinge masina in sens invers

Torque = cuplu motor; Forta de rotatie. Energia mecanica este formata atat din viteza cat si din cuplu motor (energia = viteza x cuplu motor)

Tower = turn; catargul care sustine moara de vant

Trailing edge = muchia de remorcare; marginea palei aflata cel mai departe de muchia de atac. Muchia de remorcare este ascutita, astfel incat sa elibereze curentul de aer fara turbulente

Vertical axis (VAWT) = axa verticala; un tip de turbina fara pivot de orientare deoarece palele se rotesc pe un ax vertical

Vinyl ester = o rasina de ester mai rara si mai scumpa decat poliesterul, dar cu caracteristici superioare. Se lucreaza mai usor, este rezistent la apa, suporta temperaturi mai inalte si adera mai bine.

Voltage = voltaj; Presiunea electrica dintr-o sursa electrica ce este de obicei destul de constanta si are o valoare nominala. De exemplu, “12 volti DC” dintr-o baterie pot varia intre 11-15 volti, in functie de incarcarea sau descarcarea rapida.

Wild = necontrolat; atunci cand turbina de vant functioneaza liber, fara nicio conexiune, voltajul poate fi descris ca fiind necontrolat pentru ca variaza necontrolat. Frecventa turbinei de vant de asemenea variaza in functie de viteza de rotire, asadar energia produsa de turbina de vant este adesea descrisa ca “AC necontrolat”, spre deosebire de energia de retea care are o frecventa constanta (sa zicem 50 Hertz) si voltaj aproximativ constant.

Page 84: Moara de Vant

Workpiece = piesa in lucru; bucata de lemn sau metal careia i se da forma in atelier.

Yaw bearing = pivotul de giratie; pivotul din varful turnului pe care se monteaza/inalta turbina de vant. Pivotul de giratie permite turbinei de vant sa se orienteze catre vant.