Как сделать ветряную электростанцию своими руками: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Содержание

Бытовые ветрогенераторы для дачи — своими руками

Содержание

Схема собственной электростанции для дачи
Два небольших дачных секрета
Купите ведро и начинайте делать ветрогенератор

Схема собственной электростанции для дачи

Как «обналичить» электроэнергию на даче? Вопрос без всякого подвоха. В самом деле, как вы себе представляете такую простую схему: установлены бытовые ветрогенераторы, которые дают электроток. Вдруг ветер прекратился, ток исчез в самый неподходящий момент. Поэтому, ветряные установки никогда не подключены к потребителям электроэнергии напрямую. Чтобы «обналичить» ток, то есть, получить от установки реальную пользу (чтобы на даче всё светилось, радио говорило, музыка играла), надо пропустить электроток через ряд агрегатов.

Полученная от установки, сделанной своими руками, электроэнергия идёт вначале на зарядку аккумулятора (смотрите схему), а для его сохранности устанавливается контроллер, который предохраняет от перезарядки. Но поскольку аккумулятор даёт постоянный ток, а бытовые приборы обычно принимают переменный, то далее по схеме установлен так называемый инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный. После этого приборчика провода ведут напрямую к потребителям (к лампочке, к радиоприёмнику и т.д.). Электроэнергия, считайте, «обналичена».

Два небольших дачных секрета

Ветрогенератор, как таковой, не что иное, как частичная возможность замены сетевой подачи тока. Как сейчас стало модным употреблять слово французского происхождения — это альтернатива основного источника электропитания. Свет на даче в любую минуту может исчезнуть. Вот тут-то и пригодится запасная электроэнергия, выработанная ветрогенератором и сохранённая в аккумуляторе.

Ветряная установка, конечно же, невелика, возможности её тоже не ахти какие, но лампочка возле вашей дачи будет освещать территорию, тогда как у соседей при отсутствии электроэнергии наступит полная темнота. И радиоприёмник с телевизором вы можете смотреть и слушать, и аккумулятор телефона зарядить. Приятно, не правда ли, при кромешной всеобщей темноте у вас все необходимые приборы функционируют и окна ночью светятся. Это не только престиж перед гостями, соседями по даче, но и надёжная страховка от всяких неожиданностей.

Чтобы достичь такого преимущества и соорудить своими руками ветрогенератор, есть два маленьких секрета. Первый – на какую высоту устанавливать ветряк? Конечно же, спокойнее и проще установить его, скажем, метрах в двух от земли. Но тогда проку от такой установки будет мало. А подними его на 15-16 метров вверх – сразу веселее закрутятся винты и «пошла светить губерния». Электростанция вступит в работу.

Второй секрет: какой аккумулятор поставить, чтобы полностью сохранить выработанную энергию? Некоторые знатоки советуют использовать обыкновенный автомобильный. Казалось бы, чего проще – снял с машины и поставил на даче. Опять же, где? Ему нужно хорошо проветриваемое помещение, в духоте и тесноте может взорваться. Да и срок службы не более трёх лет. Уход за собой требует: то электролит ему подавай, то дистиллированную воду. Не поедешь же из города на дачу специально из-за аккумулятора. Нет уж, лучше купить специальный для ветряка, хоть подороже обойдётся, зато надёжнее.

Такие вот два чисто мужских секрета при установке ветрогенератора своими руками.

Купите ведро и начинайте делать ветрогенератор

Заголовок далёк от шутки и розыгрыша. Сейчас узнаете почему. Если вы спите и видите свою дачу освещённой, хотя она находится на отшибе, вдали от линий электропередач, то вы вполне можете своими руками превратить сон в реальную быль. Рассказываем, как это сделать и с чего начинать.

С покупки ведра. Да-да, обыкновенного, оцинкованного, цилиндрического ведра. У вас уже есть старенький, но надёжный генератор, есть аккумулятор, не хватает только ведра. Теперь всё есть, начинаем делать свою электростанцию.

Делаем ротор, то есть подвижную часть нашего ветрогенератора. Ведро (повторяем, оно должно быть цилиндрическим) делим разметкой строго на четыре части, вырезаем на боковых стенках ножницами по металлу так, чтобы, чуть отогнув стенки, получить лопасти. Днищем крепим его четырьмя болтами к шкиву генератора. Следите за симметрией, чтобы болты находились на равном расстоянии от центра шкива и от центра днища ведра. Это нужно для избегания дисбаланса при вращении.

Прикрепили ведро по всем правилам. Теперь осталось совсем немного: выполнить всего 6 пунктов и своими руками сделанный ветрогенератор будет готов к работе. Итак, начали:

Отгибаем прорези на ведре и делаем лопасти. Сильно не отгибайте, их потом можно отрегулировать. Если ветер всегда сильный в вашей местности, то достаточно чуть отогнуть бока ведра. Если слабый – то посильнее отгибаем для большего захвата воздуха.
Подсоединяем провода и собираем электроцепь (вспомните уроки физики в школе).
Крепим генератор к мачте и подсоединяем провода к контроллеру и аккумулятору.
Затем подсоединяем инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный.
Подключаем лампочки, радиоприёмник, телевизор (не всё сразу, а то не потянет).
Укрепляем вертикальную мачту.

Всё. Ваша электростанция, сделанная своими руками, готова к работе.

Заметьте, ветрогенератор получился с вертикальной осью вращения. То есть, роторного типа. На нём при инверторе в 1000 ватт и аккумуляторе 75 ампер будут гореть энергосберегающие лампы по 11-15 ватт, работать охранная сигнализация, видеонаблюдение, телевизор и персональный компьютер. Что вам ещё надо для полного счастья, находясь на отдыхе на даче!

Мы сделали вертикально-осевую турбину. Такой вид работает при слабых ветрах и любых его направлениях. Здесь не надо флюгера, чтобы поворачивать винт по направлению ветра, но такие установки грешат низковатым КПД. Зато выгодно отличаются от своих горизонтальных собратьев тем, что спокойно улавливают ветер любого направления. Ветряки вертикального типа с виду похожи на бочку, в нашем случае это обыкновенное ведро.

Главные плюсы такого ветрогенератора, сделанного своими руками:

быстрота сборки,
экономичность,
при работе нет ультразвуковой вибрации, как при лопастном ветряке,
тишина при вращении,
неприхотливость в обслуживании.

Есть и недостаток — он не может выдержать ураганный ветер: ведро может сорвать и придётся раскошелиться на покупку нового. Вот и всё!

В.Ильин, http://vvk3.pichu.com.ua

Следующее видео — о том, что и без подключения к обычным электрическим сетям можно запитать лампочки, насос и телевизор на даче. Ветряк, правда, не из ведра, но это нюансы.

устройство ветрогенератора, типы и пошаговая инструкция

Многие владельцы загородных домов хотели бы использовать альтернативные источники энергии. Аналогичного мнения придерживаются и жители городских квартир из-за постоянного роста стоимости электроэнергии. При желании можно собрать простой ветряной генератор и установить его на своем участке.

Правовые вопросы установки ветряка
Принцип работы
Виды ветряных генераторов
Роторная установка
- Подготовительный этап
- Инструкция по изготовлению
Агрегат аксиального типа
- Установка магнитов
- Выбор типа генератора
- Изготовление катушек
- Финальный этап сборки

Правовые вопросы установки ветряка

Перед началом работ по созданию ветрогенератора своими руками стоит разобраться в законности использования этого агрегата. Чтобы обеспечить дачный участок электроэнергией, вполне достаточно использовать установки, мощность которых не превышает 1 кВт. На территории России они считаются бытовыми, и для их использования не требуется разрешение или сертификат.

Также со стороны государства не предусмотрены и дополнительные налоги на производство энергии для бытовых потребностей. В результате можно смело собирать ветряки своими руками для дома и использовать бесплатную электроэнергию. Однако стоит дополнительно проконсультироваться в местных органах власти на предмет наличия каких-либо правовых нормативов по данному вопросу.

Кроме этого, не стоит исключать возможность жалоб со стороны соседей, если они начнут испытывать неудобства при использовании этого агрегата. Решив собрать ветровой генератор своими руками, стоит обратить внимание на несколько его параметров:

Высота мачты — вблизи от аэропортов, мостов, а также тоннелей нельзя возводить строения высотой более 15 метров.
Шум при эксплуатации — крайне важно после установки проконтролировать показатель шума, чтобы не превысить установленные законом нормы.
Помехи в эфире — при создании агрегата стоит предусмотреть соответствующие защитные механизмы.

Кроме этого, могут возникнуть претензии со стороны экологических служб, если ветряк мешает миграции птиц. Однако такая ситуация крайне маловероятна.

Принцип работы

Ветряной генератор представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую с ее последующей конвертацией в электрическую. Происходит это благодаря вращению ротора генератора. Агрегат состоит из следующих элементов:

Лопасти.
Ротор турбины.
Генератор с подвижной осью.
Инвертор для преобразования переменного тока в постоянный.
Аккумуляторные батареи.

На лопасти воздействуют три силы, две из которых, подъемная и импульсная, преодолевают третью (тормозящую) и приводят в движение маховик. Вращательное движение передается на ротор генератора, и при его вращении в статоре создается магнитное поле. В результате этого появляется переменный ток, который затем с помощью специального контроллера преобразуется в постоянный и заряжает батарею.

Виды ветряных генераторов

Электроустановки этого типа принято классифицировать в соответствии с несколькими параметрами. Одним из главных здесь можно считать количество лопастей, так как многолопастные начинают работать даже при слабом ветре. Решив собрать ветряной генератор для дома своими руками, следует помнить о том, что лопасти могут быть парусными или жесткими. Проще всего сделать изделия первого типа, но они не отличаются высокой прочностью и требуют частого ремонта.

Отличаются ветроустановки и по расположению оси вращения — горизонтальные и вертикальные. Каждый из этих типов имеет как преимущества, так и недостатки. Если вертикальные устройства более чувствительны, то горизонтальные отличаются высокой мощностью. Последний признак классификации ветряных установок — фиксированный либо изменяемый шаг. В домашних условиях проще собрать агрегат первого типа.

Роторная установка

Собрать такую ветряную электростанцию своими руками довольно просто. При этом ее мощности будет достаточно для обеспечения всех потребностей в электрической энергии на садовом участке.

Подготовительный этап

Владельцам загородных домов можно смело ориентироваться на установки мощностью около 1,5 кВт. Наиболее простым устройством станет агрегат с вертикальной осью вращения. Для его создания потребуются следующие детали и материалы:

Генератор от автомобиля на 12 В.
Кислотная или гелиевая аккумуляторная батарея.
Полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 В.
Вместительная емкость из алюминия либо нержавейки.
Реле контроля заряда АКБ от автомобиля.
Вольтметр.
Провода сечением в 2,5 мм² и 4 мм².
2 хомута для монтажа генератора на мачте.

Кроме этого, потребуются болты с гайками, мерительный инструмент, болгарка либо ножницы по металлу и дрель.

Инструкция по изготовлению

Основу будущего агрегата составит цилиндрическая емкость, например, бочка или ведро. На нее необходимо нанести разметку, разделив емкость на четыре равных части. После этого следует разрезать металл (не до конца), чтобы получились лопасти. В шкиве и днище емкости просверливаются отверстия, которые должны располагаться строго симметрично, чтобы при работе не возник дисбаланс.

После этого лопасти отгибаются с учетом направления вращения используемого генератора, чаще всего по направлению хода часовой стрелки. Также следует помнить, что угол изгиба лопастей оказывает влияние на скорость вращения пропеллера. Закрепив лопасти на шкиве, генератор с помощью хомутов монтируется на мачте.

Основная часть работ на этом завершена, и остается лишь собрать электрическую цепь. Чтобы облегчить эту задачу, во время установки генератора на мачту стоит зарисовать схему соединений. Для подключения батареи следует использовать метровый отрезок провода сечением в 4 мм². В свою очередь для соединения агрегата с сетью стоит воспользоваться проводником 2,5 мм². Инвертор также подключается с помощью провода большего сечения.

Если все работы были проведены в соответствии с инструкцией, то ветряк будет хорошо работать, и при его эксплуатации проблем возникнуть не должно. При этом достоинств у роторной установки значительно больше, чем недостатков. К числу последних можно отнести лишь довольно высокую чувствительность к сильным порывам ветра.

Агрегат аксиального типа

Так как рынок насытился неодимовыми магнитами, стоимость этих изделий значительно снизилась. В результате можно на их основе собрать эффективный ветряк. Основой аксиального генератора станет ступица с тормозными дисками от машины. Перед началом работ ее необходимо очистить, проверить и смазать подшипники, а также покрасить.

Установка магнитов

Всего потребуется около 20 магнитов размера 20х8 мм. При желании можно использовать и большее количество этих изделий. Однако в такой ситуации следует руководствоваться двумя правилами:

Если генератор будет однофазный, то число магнитов должно соответствовать количеству полюсов.
Для трехфазного устройства следует придерживаться соотношения полюсов и катушек соответственно 2/3 или 4/3.

Магниты просто наклеиваются на диски ротора, но при этом их полюса должны чередоваться. Чтобы все сделать правильно, стоит предварительно изготовить шаблон-шпаргалку. Предпочтение следует отдать магнитам прямоугольной формы, так как при работе они создают магнитное поле по всей длине. Также следует отметить, что противостоящие магниты должны иметь разные полюса.

Выбор типа генератора

При сравнении одно- и трехфазного устройства, предпочтительнее выглядит второе. Одним из основных недостатков однофазного генератора являются вибрации, возникающие при работе. Причина их появления кроется в разнице амплитуд тока, так как его отдача происходит неравномерно. Благодаря компенсации фаз в трехфазной модели, поддерживается постоянная мощность.

Кроме этого отдача однофазного устройства примерно на 50% меньше. На этом преимущества 3-фазного генератора не заканчиваются. Так как при его работе не возникает вибрация, то шумовые показатели всей ветряной установки будут существенно ниже. При этом не стоит забывать и об увеличении срока эксплуатации, если выбор пал на трехфазную модель генератора.

Изготовление катушек

В создаваемом ветряке процесс зарядки батареи должен стартовать при частоте вращения ротора в 100−150 об/мин. Таким образом, общее число витков на всех катушках находится в диапазоне 1000−1200.Если эти цифры разделить на количество используемых катушек, то можно рассчитать число витков на каждой из них.

Следует помнить, что благодаря увеличению количества полюсов можно повысить мощность всей установки при работе на низких оборотах. На характеристики самодельного генератора серьезное влияние оказывает не только количество магнитов, но и их толщина. Общую мощность генератора можно рассчитать опытным путем. Для этого после изготовления одной катушки ее следует прокрутить в устройстве и измерить напряжение на определенном количестве оборотов без нагрузки.

Дальнейшие расчеты достаточно просты. Можно предположить, что при сопротивлении в 3 Ом на 150 об/мин на выходе получилось 27 В. Если из этого значения вычесть номинальное напряжение аккумулятора (в этом случае 12 В), получится 15 вольт. Для определения силы тока полученный результат (15 В) необходимо разделить на сопротивление катушки (3 Ом), что дает 5 ампер. Катушки необходимо между собой закрепить неподвижно, а выведенные наружу концы фаз соединяются треугольником или звездой. После сборки генератора его стоит проверить на работоспособность.

Финальный этап сборки

Высота мачты в среднем должна составлять от 6 до 12 метров, а ее основание стоит забетонировать. Ветряк монтируется на верхней части мачты и для упрощения ремонтных работ стоит предусмотреть механизм ее подъема и спуска, который будет приводиться в движение с помощью ручной лебедки.

Для изготовления пропеллера отлично подойдет труба из ПВХ с диаметром в 160 мм. Выбор формы лопастей осуществляется опытным путем, а основной задачей на этом этапе является усиление крутящего момента при работе на низких оборотах. Чтобы уберечь винт от сильных порывов ветра, его стоит оснастить складным хвостом.

Каждая из рассмотренных моделей ветряка имеет определенные преимущества и недостатки. Они могут быть достаточно эффективными в различных регионах, но максимальный результат будет получен в местности с частыми и сильными ветрами.

Как сделать ветряную электростанцию – здравый смысл

Делиться – значит заботиться!

210 акций

В вертушках есть что-то завораживающее. Гипнотические узоры, которые создаются, когда цвета и формы меняются и смешиваются с ветром. Вертушки — отличное дополнение к любому саду или террасе. Они украшают пространство, и дети их любят! Мы собирали разные вертушки на протяжении многих лет и на днях собрали их вместе для этого сказочного занятия. Мы создали ветряную электростанцию и исследовали множество понятий, вместе пополняя словарный запас во время игры. Это идеальное занятие для детей, чтобы заниматься инженерным делом. В следующем посте мы объясним, как вы можете построить свою собственную ветряную электростанцию и создать прекрасный и увлекательный процесс обучения.

Материалы для ветряной электростанции

Вертушки разных форм, цветов и размеров (чем больше они отличаются, тем больше сравнений вы можете сделать)
Прочная картонная коробка (она должна быть достаточно устойчивой, чтобы
Фен или что-то, что создаст ветер

Обновление: мы обнаружили, что вы также можете поместить вертушки в горшок с землей, это тоже поможет!

Учебное пособие по ветровой электростанции: практическое проектирование для детей

Вот шаги по созданию собственной ветряной электростанции. В зависимости от возраста ваших детей вы можете вовлечь их в максимально возможное количество шагов:

Проделайте отверстия в коробке и украсьте (по желанию). Убедитесь, что отверстия расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы вертушки не ударялись друг о друга
Поместите вертушки в отверстия на разной высоте и в разных ориентациях
Позвольте ветру дуть и узнайте, что произойдет
Поменяйте вертушки вокруг и начните сначала или найдите ветреное место и оставьте его там, чтобы наблюдать, когда дует ветер

Изучите принципы ветра и инженерии вместе с детьми

Теперь, когда у вас есть потрясающая ветряная электростанция, вы можете воспользоваться шансом исследовать ее вместе с детьми:

Играйте с различными ориентациями и высотой и посмотрите, сколько вертушек вы сможете использовать. двигаться сразу
Наблюдайте за различными движениями каждой вертушки, какие из них вращаются быстрее/медленнее, какие вращаются труднее…
Меняйте вертушки вокруг, сортируйте по размеру, цвету, количеству лопастей, составляйте узоры…
Если у вашего фена разные настройки мощности, изучите, что происходит при большей или меньшей скорости ветра, переместите фен ближе или дальше. Попробуйте просто дуть или использовать другой источник ветра (ручной вентилятор)
Изучите новую лексику: расскажите о направлении и силе ветра, ориентации, высоте, устойчивости, количестве лопастей и материалах

Это отличное практическое занятие для маленькие дети. Они могут изменять такие мелочи, как рост, положение, ориентация и наблюдать за последствиями этих изменений. Отлично подходит для критического мышления и решения проблем. Это действительно практическая разработка для детей в лучшем виде. Не забывайте открывать и узнавать вещи вместе. Удивляйтесь вслух и играйте. Язык, который мы используем, участвуя в образовательных мероприятиях, подобных этому, является ключевым для обучения.

Время шутливых вопросов

Вот несколько советов, какие типы вопросов следует задавать, играя вместе, чтобы максимизировать обучение:

Как вы думаете, сколько ветряных мельниц мы можем двигать одновременно?
Интересно, что произойдет, если мы изменим высоту/положение/ориентацию этого? Как вы думаете, он будет двигаться с этим другим?
Как вы думаете, откуда (в каком направлении) должен дуть ветер, чтобы эти ветряные мельницы двигались?
Попробуйте направить фен и заставить вращаться вертушки, а затем спросите: Интересно, что произойдет, если сейчас изменится сила ветра? Поиграйтесь с настройками.
Иногда ветер слишком сильный (если подойти слишком близко с феном), достаточно ли устойчива ветряная мельница?
Что происходит с ветром? Пусть ваш ребенок поместит руку между вертушками и феном, чтобы почувствовать ветер. Теперь пусть они поместят его за вращающиеся вертушки. Это чувствует то же самое? Они все еще чувствуют ветер?

Разговоры и размышления в реальном мире

С этим можно сделать так много всего, что дети найдут его увлекательным! Самое замечательное в этом то, что вы можете вести разговоры о реальном мире. Выполнение такой деятельности может привести к сложным разговорам о науке, стоящей за ней, и реальных приложениях. В зависимости от возраста ваших детей вы можете попробовать следующее:

Как вы думаете, почему существуют ветряные мельницы?
Ты помнишь, что видел? Насколько они велики в реальной жизни?
Откуда берется ветер или как он возникает?
Как ветряная мельница вырабатывает электричество? (совместное исследование!)

Вот отличное объяснение науки и техники, стоящей за ветряными турбинами:

https://www. alliantenergykids.com/RenewableEnergy/WindEnergy

Другие увлекательные инженерные занятия для детей:

Фантастическая игра на свежем воздухе с большим обучающим потенциалом
Milk The Cow Challenge STEM Challenge: Можете ли вы имитировать природу?

Больше интересных практических занятий:

Математика для малышей: простое сенсорное занятие во время купания
STEM Nature Box: сортировка, классификация и обучение
Красивые практические занятия для дошкольников: STEM Nature Eggs
Simple Научный проект для детей: плавай или тони
5 блестящих способов поэкспериментировать с Oobleck
Загадки о природе: прекрасный способ исследовать формы

Удачного обучения STEM!

Энергия ветра: изготовление и испытание вертушек для моделирования ветряных турбин — задание

(0 оценок)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 4
(3-5)

Необходимое время: 2 часа 30 минут

(три 50-минутных занятия)

Расходные материалы Стоимость/группа: 0,25 долл. США

Размер группы: 1

Зависимость от деятельности: Нет

предметных областей:
Физические науки, наука и технологии

Ожидаемые характеристики NGSS:

3-5-ETS1-3

TE Информационный бюллетень

Резюме

Учащиеся узнают об энергии ветра, делая вертушку для моделирования ветряной турбины. Как и инженеры, они решают, где и как лучше всего работает их турбина, тестируя ее в разных местах игровой площадки.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Инженеры используют свое понимание природных сил для получения энергии из возобновляемых ресурсов, таких как солнце, ветер, реки и органические вещества. Например, для ветровых электростанций подходят регионы с сильным и устойчивым ветром. Инженеры проектируют ветряные турбины для производства электроэнергии за счет силы ветра. Турбины выглядят как вертушки с наклонными лопастями, соединенными с коробкой передач, которая соединена с генератором. Инженеры собирают и анализируют данные о ветре, чтобы постоянно совершенствовать технологию турбин и дизайн ветряных электростанций.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь:

Понимание различных источников энергии и того, что ветер является возобновляемым источником энергии.
Понять, как работает ветряная турбина.
Узнайте, как инженеры работают над мониторингом ветра и разрабатывают технологии, позволяющие извлечь выгоду из энергии ветра.
Узнайте, как использовать углы и какие углы лучше всего подходят для ветряных турбин.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12,
технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются Achievement Standards Network (ASN) ,
проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по сортам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
3-5-ЭТС1-3. Планируйте и проводите честные тесты, в которых контролируются переменные и учитываются точки отказа, чтобы определить аспекты модели или прототипа, которые можно улучшить. (3-5 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату

Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции раскряжевки
Совместное планирование и проведение расследования для получения данных, которые послужат основой для доказательства, с использованием честных тестов, в которых контролируются переменные и учитывается количество испытаний. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Тесты часто разрабатываются для выявления точек отказа или трудностей, которые указывают на элементы конструкции, которые необходимо улучшить. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв! Необходимо протестировать различные решения, чтобы определить, какое из них лучше всего решает проблему с учетом критериев и ограничений. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие базовые государственные стандарты — математика

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология

Энергия приходит в разных формах.
(Оценки
3 —
5)
Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом?
Спасибо за ваш отзыв!
Протестируйте и оцените решения проблемы проектирования.
(Оценки
3 —
5)
Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом?
Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписывайся

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Список материалов

Каждый студент должен иметь:

2 длинных карандаша (с целым ластиком) или 2 палочки для эскимо/мороженого
2 прямых штифта
ножницы
несколько разных форматов бумаги
клей или лента (только если используются палочки для мороженого/мороженого)
1 копия таблицы KWL (прилагается)
1 копия рабочего листа вертушки (прилагается)
1 копия шаблона вертушки (прилагается)

Рабочие листы и вложения

Таблица

Wind Energy KWL (docx)

Таблица KWL ветроэнергетики (pdf)

Шаблон вертушки (docx)

Шаблон вертушки (pdf)

Вертушка Рабочий лист (docx)

Рабочий лист вертушки (pdf)

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_earth_lesson04_activity2], чтобы распечатать или загрузить.

Больше учебных программ, подобных этому

Деятельность средней школы

Зарядите свой дом ветром

Учащиеся узнают, как инженеры используют энергию ветра для производства электроэнергии, следуя процессу инженерного проектирования, поскольку они создают прототипы двух типов ветряных турбин и проверяют, какие из них работают лучше всего. Студенты также узнают, как инженеры решают, где разместить ветряные турбины, а также о преимуществах и недостатках…

Зарядите свой дом ветром

Высший элементарный урок

Она дует! Ветер как возобновляемый источник энергии

Студенты узнают о ветре как источнике возобновляемой энергии и изучают преимущества и недостатки ветряных турбин и ветровых электростанций. Они также узнают об эффективности ветряных турбин в различных погодных условиях и о том, как инженеры работают над созданием более дешевой, надежной и безопасной ветровой энергии…

Тар она дует! Ветер как возобновляемый источник энергии

Деятельность средней школы

Проектирование возобновляемых источников энергии: ветряные турбины

Студенты знакомятся с реальным техническим инструментом крепления пропеллера ветряной турбины. Это устройство, которое эффективно собирает энергию ветра, и в этом упражнении они соберут свое собственное устройство, используя ветряную турбину LEGO, вентилятор и счетчик энергии.

Проектирование возобновляемых источников энергии: ветряные турбины

Урок средней школы

Вне сети

Студенты изучают и обсуждают преимущества и недостатки возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Они также узнают об электросетях нашей страны и о том, что означает для жилого дома быть «отключенным от сети».

Вне сетки

Введение/Мотивация

Инженеры изучают процессы на Земле, чтобы выяснить, как мы можем получить энергию для освещения и обогрева наших домов. Ветер — мощная сила, которую можно использовать для производства энергии. Это возобновляемый источник энергии, что означает, что его можно использовать снова и снова, не израсходовав его. Еще одна замечательная особенность ветра заключается в том, что он не выделяет никаких загрязняющих веществ, как ископаемое топливо. Так что, по сути, ветер дружелюбен к Земле!

Как инженеры используют ветер? Вы когда-нибудь видели ветряную мельницу? На что это похоже? Ну, инженеры проектируют машины, называемые ветряными турбинами, которые немного похожи на ветряные мельницы.

Возможно, вы видели ветряные электростанции или ветряные турбины на открытых полях или в водоемах. Чаще всего они напоминают высокие белые вертушки на палочке. Турбина состоит из нескольких частей (см. рис. 1), лопасти соединены с коробкой передач, которая заставляет ее вращаться быстрее, и соединена с генератором. Когда дует ветер, лопасти турбин вращаются, что приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество для наших нужд. Турбина также имеет тормоз на случай, если подует ветер тоже быстро. Водяные турбины работают аналогичным образом, за исключением того, что они используют воду вместо ветра.

Рис. 1. Изображение внутренней конструкции ветряной турбины. Лопасти соединены с коробкой передач и генератором, вырабатывающим электричество.

Авторское право

Сегодня мы изучим вертушку для моделирования ветряной турбины. Мы собираемся сделать часть ветряка (лопасти). Когда лопасти турбины вращаются на ветру, они заставляют вращаться генератор, который вырабатывает электричество. Как только мы получим общее представление о том, как работает вертушка, мы создадим собственную!

Процедура

Перед занятием

Сбор материалов для занятий.
Сделайте оклад схемы ветряка (рисунок 1).
Сделайте достаточное количество копий диаграммы KWL энергии ветра, рабочего листа и шаблона вертушки (прилагается) для каждого учащегося.
Сделайте образец ветряной турбины/вертушки, чтобы показать ученикам.

Со студентами

День первый

Раздайте таблицу KWL энергии ветра. Попросите учащихся записать в колонке «Знаю» то, что они уже знают об энергии, создаваемой ветром. Подсказка: подумайте о ветряных мельницах.
Обсудите со студентами, как мы получаем энергию. (Ответы: Солнце, ветер, вода, ископаемое топливо и атомные электростанции)
Объясните учащимся, что они будут изучать вертушку для моделирования ветряной турбины. Спросите учащихся, видели ли они когда-нибудь ветряную турбину (скажите им, что они похожи на ветряные мельницы).
Объясните учащимся, что такое ветряная турбина, как она работает и почему мы ее используем. Скажите им, что они будут делать часть ветряной турбины (лопасти). Объясните учащимся, что когда лопасти вращаются на ветру, они заставляют вращаться генератор, который затем вырабатывает электричество.

Изготовление турбины

Раздайте материалы для сборки ветряной турбины/вертушки. Студенты должны работать индивидуально (или могут работать в парах, если это необходимо).
Для ручки вертушки учащиеся могут использовать карандаш или клей (или ленту) для соединения двух палочек от эскимо/крафта встык. Если вы используете эскимо/палочки для рукоделия, отложите их для просушки.
Раздайте шаблон вертушки. Студенты должны следовать указаниям, указанным в Инструкции.
Если позволяет время, ученики могут раскрасить свои вертушки. Объясните, что они будут загибать углы так, чтобы обе стороны бумаги были видны.
Попросите учащихся проткнуть своей прямой булавкой все четыре угла листа (в порядке от меньшего к большему), а затем пройти через центр листа (позиция №5). Затем прикрепите бумажные лезвия — прямой булавкой, вставленной в положение № 5 на лезвиях, — к ластику карандаша или к одному концу палочек от эскимо®/рукоделия.

День второй

Испытание ветряной турбины/вертушки

Обсудите с учащимися, что инженеры создают прототипы и тестируют все, что они строят, чтобы определить, насколько хорошо это работает. Теперь студенты будут тестировать условия, в которых их ветряк будет работать лучше всего. Обсудите факторы, влияющие на то, насколько хорошо работает турбина. (Ответы: сила ветра, направление ветра и фактическое качество конструкции ветряной турбины.) Спросите их, где, по их мнению, дует самый сильный ветер. (Ответ: низко к земле или высоко). Спросите учащихся, в каком направлении они должны направить свою вертушку. (Ответ: по ветру, под углом к ветру или против ветра)
Предложите учащимся записать то, что они хотели бы знать о том, как будет работать их ветряная турбина, в столбце «Хочу узнать» таблицы KWL. (Они могут использовать вопросы, рассмотренные выше.)
Раздайте лист с заданием «Вертушка» каждому учащемуся.
Выведите учащихся на улицу с их вертушками и рабочими листами и попросите их повернуть вертушки против ветра. Что случается? (Вертушки должны вращаться.) Что произойдет, если учащиеся повернут свои вертушки под разными углами к ветру? Пусть им исполнится 90 градусов и 180 градусов. Предложите учащимся записать свои выводы в своих рабочих листах.
Предложите учащимся протестировать вертушку низко над землей, а затем попробовать где-нибудь повыше (на холме рядом со школой или на игровой площадке) и запишите свои результаты.

День 3

Разработка собственной ветряной турбины/вертушки

Перегруппируйтесь и предложите учащимся ответить на оставшиеся вопросы рабочего листа на первой странице.
Затем попросите их записать то, что они узнали из своего первого прототипа, в столбце «Узнал» своих карт KWL. Что бы они изменили в своем ветрогенераторе, если бы им пришлось строить его заново? Могут ли они придумать что-нибудь, что улучшит конструкцию их ветряков? Требуйте ответов, поясняйте и записывайте ответы на доске.
Напомните учащимся, что инженеры проходят через процесс инженерного проектирования, повторяющийся ряд шагов, чтобы раскрыть новые возможности проектирования и найти наилучшее решение. Объясните, что они будут использовать то, что узнали из прототипа, чтобы разработать лучший дизайн.
Раздайте остальные материалы (бумагу нескольких разных размеров, ножницы, палочки для карандашей/мороженого, булавки и т. д.) парам учащихся.
Предложите учащимся вместе выяснить, какие функции важны для ветряной турбины. Предложите учащимся сделать набросок новых дизайнов в части 3a рабочего листа «Вертушка».
Предложите учащимся построить и протестировать свой новый прототип, используя ту же процедуру, что и раньше. Попросите их записать изменения, которые они сделали в части 3b, на листе.
Напомните учащимся, что одной из очень важных задач инженеров является запись их проектов, чтобы их можно было воспроизвести. Предложите учащимся записать эксперимент на шаге 4 рабочего листа. Убедитесь, что они включают все, что им нужно, и все, что они сделали. Они должны четко записывать каждый шаг простыми предложениями, чтобы другие могли понять их направления/шаги.

Оценка

Предварительная оценка

Карта KWL: Раздайте карту KWL энергии ветра. Попросите учащихся записать в колонке «Знаю» то, что они уже знают об энергии, создаваемой ветром. Подсказка: подумайте о ветряных мельницах.

Встроенная оценка деятельности

Таблица KWL: Предложите учащимся записать то, что они хотели бы знать о том, как будет работать их ветряная турбина, в колонке «Хочу знать» таблицы KWL. Запрашивайте ответы учащихся.

Рабочий лист: Предложите учащимся заполнить рабочий лист «Вертушка» (прилагается).

Оценка после активности

Таблица KWL: Предложите учащимся записать то, что они узнали, в столбце «Усвоенное» своих таблиц KWL. Изменят ли они что-нибудь в своем ветряке, если построят его снова? Требуйте ответов, поясняйте и записывайте ответы на доске.

Общение Указания: Одной из очень важных задач инженеров является запись их проектов, чтобы их можно было дублировать. Предложите учащимся записать эксперимент. Убедитесь, что они включают все, что им нужно, и все, что они сделали. Они должны четко записывать каждый шаг простыми предложениями — в логическом последовательном порядке — чтобы другие могли понять их направления/шаги.

Пусть ученик прочитает свои указания точно так, как они их написали. (Вы также можете предложить учащимся обменяться своими указаниями со своими соседями и прочитать друг друга для понимания.) Находят ли они какие-либо ошибки или нечеткие шаги? Смогут ли они выполнить задание из записанного? Или вы можете взять один или два набора указаний в качестве примеров и продемонстрировать их перед классом. Убедитесь, что учащиеся делают именно то, что они записали. Часто учащиеся пропускают шаги при написании инструкций, и желаемое действие не может быть выполнено. Это хорошо для того, чтобы подчеркнуть важность точных процедур в инженерном и научном проектировании и экспериментировании.

Вопросы безопасности

Напомните учащимся, что кнопки для пальцев острые, и они должны только втыкать кнопки в ручки вертушек (не в мебель и тем более друг в друга!).

Советы по устранению неполадок

Это действие следует выполнять в ветреный/свежий день. Если погода не располагает и день тихий, ученики могут дуть в свою вертушку, поворачивая ее под разными углами.

Если их вертушки не очень хорошо вращаются, попробуйте использовать купленные в магазине вертушки для тестовой части.

Расширения деятельности

Как размер лопасти ветряной турбины влияет на ее производительность? Учащиеся могут изучить эту тему, варьируя размеры бумаги, которую они используют для создания своих вертушек. Попробуйте создать вертушки из трех квадратов разного размера, и пусть класс рассчитает площадь каждого квадрата бумаги, прежде чем строить свои ветряные турбины. Вместе с классом обсудите, как работают разные размеры!

использованная литература

Первоначально найдено на http://www.windpower.org/

Первоначально найдено на http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter16.html

https://www.energy.gov/eere/wind/advantages-and-challenges-wind-energy

Авторские права

Авторы

Джессика Тодд; Мелисса Стратен; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда, грант GK-12 №.