www.conrad.pl INSTRUKCJA OBSŁUGI Zestaw eksperymentalny energia wiatrowa Nr produktu 191365 Strona 1 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Strona 2 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.
www.conrad.pl Layout i ilustracje: Thames & Kosmos Zestaw: werthdesign, Horb Lektorat: Christiane Theis, lektorat & textlabor, Gärtringen Printed in Taiwan / Impromé en Taiwan Energia wiatrowa - Cechy szczególne, zalecenia i wskazówki bezpieczeństwa Cechy szczególne Odkryj świat energii odnawialnych i niekończącą się siłę wiatru! Zestaw eksperymentalny umożliwia dzieciom zapoznanie się z jedną z najbardziej przyjaznych dla środowiska metod wytwarzania prądu.
www.conrad.pl Czyja elektrownia wiatrowa przy takich samych warunkach wiatrowych ładuje akumulator w takim stopniu, że jego pojazd jeździ najdłużej? Zalecenia Niniejszy zestaw eksperymentalny pozwala dzieciom zbadać, jak naturalne źródło energii jakim jest wiatr może być wykorzystane do wytwarzania energii. Dziecko może to wypróbować praktycznie na różnych modelach ucząc się niezależnego myślenia i odkrywając, jakie formy energii istnieją oraz gdzie w życiu codzienny mogą znaleźć zastosowanie. 1.
www.conrad.pl Puste baterie należy z zabawki wyjąć. Zużyte baterie/uszkodzone akumulatory należy utylizować zgodnie z regulacjami dotyczącymi ochrony środowiska. Wskazówki na temat ochrony środowiska Po zakończeniu użytkowania wszystkie elektryczne i elektroniczne elementy niniejszego produktu nie powinny być utylizowane razem z odpadami gospodarstwa domowego. Należy je oddawać w punktach zbiórek odpowiedzialnych za utylizację sprzętu elektrycznego i elektronicznego.
www.conrad.pl 31. 32. 33. 34. 35. 36. Razem Piasta Krótkie skrzydło Złączka do rur Zielona ładowarka Niebieski uchwytna baterie Rura (41 cm) 1 6 2 1 1 1 133 710057 710055 710056 710063 710064 710058 Energia wiatrowa - Czym jest wiatr? Wiatr i historia energii wiatrowej Jak powstaje wiatr? Jakie ma właściwości? Jak można wykorzystać siłę wiatru? Powierzchnia ziemi jest otoczona atmosferą.
www.conrad.pl temperatury powodują opadanie powietrza i ciśnienia, co prowadzi do tworzenia się obszarów o różnym ciśnieniu powietrza. Ruchy powietrza spowodowane ruchem Ziemi i nierównomierne promieniowanie słoneczne prowadzą do powstawania wiatru. Wiatr jako źródło energii jest używany przez człowieka od zarania dziejów. Przed 1000 lat Persowie i Chińczycy wynaleźli wiatrak i używali go do mielenia zboża i jako pompy do nawadniania pól. Później siłę wiatru zaczęły wykorzystywać również ludy Europy.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - Rozpoznawanie siły wiatru Skala siły wiatru Siłę wiatru można zmierzyć obserwując panujące warunki otoczenia i posługując się skalą siły wiatru. Najczęściej używaną na świecie jest skala Beauforta wprowadzona w 1806 r. przez Irlandczyka, Sir Francisa Beauforta. Skala była pierwotnie stosowana na morzu, dopiero jakich czas później zaadoptowana do zjawisk zachodzących na lądzie. Liczne zmiany spowodowały, że skala została sprecyzowana i udoskonalona.
www.conrad.pl 12 -17 ≥64 >120 Huragan Wiatr unosi drzewa. Masowe zniszczenia. Rzadkie na lądzie poza sąsiedztwem morza. Do obliczenia siły wiatru w skali Beauforta należy posłużyć się formułą V = 0,836 (B ^ (3/2)) (B = siła wiatru Beauforta; V = prędkość wiatru (m/s)). Siła wiatru w skali Beauforta w przedziale 3 - 7 została podzielona na łagodny wiatr, umiarkowany wiatr, dość silny wiatr, silny wiatr oraz bardzo silny wiatr (prędkość wiatru w przedziale 12 - 61 km/h).
www.conrad.pl Większość dzisiejszych komercyjnych elektrowni wiatrowych wytwarzających prąd stosuje trzy skrzydła. Przeprowadzone doświadczenia pokazały, że najefektywniej działają elektrownie z trzema skrzydłami. Więcej skrzydeł powoduje nieznaczny wzrost skuteczności, ale prowadzi do trudności konstrukcyjnych, a zbyt długie skrzydła powodują powstanie ogromnego momentu obrotowego. Niniejszy zestaw daje możliwość przeprowadzenia licznych eksperymentów w zakresie energii alternatywnych.
www.conrad.pl Nowoczesne elektrownie wiatrowe są bardzo duże. Rysunek pokazuje proporcje wielkości turbiny i człowieka. Energia wiatrowa - Energia wiatrowa Generatory prądu napędzane wiatrem Rys. 8 Rys. 9 1. Skrzydło 2. Wirnik 3. Skręt 4. Hamulec 5. Wał wolnobieżny 6. Przekładnia 7. Generator 8. Regulator 10. Wiatromierz 10. Wiatrowskaz 11. Kadłub 12. Wał szybkobieżny 13. Mechanizm napędowy odchyłu 14. Silnik odchyłu 15. Wieża 1 Skrzydło wirnika 2. Kadłub 3. Piasta 4. Wieża 5. Piasta wirnika 6.
www.conrad.pl (energia wiatrowa) na elektryczną. Aby móc wykorzystać wytworzoną energię elektryczną w gospodarstwie domowym należy zainstalować transformator, który będzie przekształcał energię na odpowiednie napięcie i udostępniał użytkownikom przesyłając je w sieciach publicznych. Prawdziwe generatory wiatrowe działają jak generatory prądu zmiennego. Aby zachować energię w bateriach, należy ją najpierw przekształcić na energię prądu stałego. Generator prądu stałego Reguła prawej dłoni Johna A.
www.conrad.pl Rys. 11 Generator prądu stałego produkuje prąd Podczas obrotu cewki zmienia się siła prądu I. Kiedy cewka przechodzi przez pionową pozycję, komutator zmienia kierunek połączenia cewki i zewnętrznego układu przełączającego, co prowadzi do jednolitego kierunku prądu poza cewką. Kiedy zmienia się dodatni i ujemny ładunek na uzwojeniu, zmieniają się również styki komutatora. Nie zmieniają się ujemne i dodatnie wyładowania napięcia na stykach (patrz rys. 12).
www.conrad.pl Energia wiatrowa - Generator i ładowarka Odwracalny generator z połączeniem kablowym Rys. 13 W zestawie znajduje się specjalny generator pokazany na rys. 13. Po prawej stronie oś przejmuje ruchy obrotowe turbiny. Siła wiatru jest doprowadzana do generatora za pomocą kół zębatych A, B, C i D, dzięki czemu powstaje następujące przełożenie: Przełożenie obudowy przekładni = 30/8 x 28/8 x 20/8 = 32,8125 Jeśli przejęta z turbiny liczba obrotów na osi wynosi 1 o/min.
www.conrad.pl Rys. 15 Dioda w ładowarce do akumulatorów przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku. Symbol diody pokazuje zablokowany kierunek prądu. Generalnie można powiedzieć, że prąd może przepłynąć przez obwód tylko wtedy, gdy płynie w kierunku przewodzenia pod napięciem min. 0,7 V. Jeśli prąd płynie w drugim kierunku, jest blokowany zgodnie z oznakowaniem (przypadek odwrotnego podłączenia bieguna dodatniego i ujemnego).
www.conrad.pl Rys. 21 Naciśnij szczypcami na otwory, z których wystają bolce zabezpieczające i wciśnij je, aby móc usunąć rurę z nośnika. Rys. 20 Wsuń nośnik do rury i obróć tak, żeby usłyszeć zatrzaśnięcie. Elementy zostały połączone. Wyjmowanie baterii Rys. 22 Aby wyjąć baterię z uchwytu użyj strony B. Energia wiatrowa - Ustawianie przekładni Instrukcja budowy turbiny znajduje się niżej. Rys.
www.conrad.pl zębatego. Pozostałe koła powinny obracać koła zębatego. Pozostałe koła powinny się swobodnie. obracać się swobodnie. Przekładnia Przełożenie przekładni 1:3 Rys. 26 Rys. 25 Czerwone koło zębate posiada 20 ząbków (20 z), Kiedy górne żółte koło zębate (60 z) połączy się z dolnym, czerwonym kołem zębatym (20 z), niebieskie 40 ząbków, a żółte 60 ząbków. przełożenie zmienia się na 1:3. Przełożenie przekładni 1:1 Przełożenie przekładni 3:1 Rys. 27 Rys.
www.conrad.pl Wentylator domowy 40 cm Elektrownia wiatrowa z długimi skrzydłami Wentylator domowy 40 cm Elektrownia wiatrowa z krótkimi skrzydłami Energia wiatrowa - Ustawianie elektrowni wiatrowych Strona 19 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Na zewnątrz Za pomocą dwóch łączników przytwierdź koło zębate do drewnianego kijka lub metalowej rurki. Upewnij się, że wszystko zostało odpowiednio zamocowane (rys. 33 i 34). Rys. 33 Rys. 34 W domu Podczas mocowania podstawy wiatraka do podłogi za pomocą taśmy należy mocno trzymać obudowę (rys. 35). - Do zabezpieczenia połóż na płycie jeszcze dwa kawałki żelaza lub kamienie, każdy po ok. 1,5 kg (rys. 37).
www.conrad.pl Energia wiatrowa - Przeprowadzanie eksperymentów! Eksperyment 1 - Ustawianie przełożenia przekładni Użyj elektrowni wiatrowej z krótkimi skrzydłami (rys. 41), aby sprawdzić różnice w generacji prądu (zaobserwuj jasność diody LED) w tych samych warunkach pogodowych. Określ najlepsze możliwe ustawienie kąta skrzydeł i zmień przełożenie przekładni przesuwając koła zębate. Rys. 40 pokazuje ustawienie kół zębatych w przełożeniu 1:3.
www.conrad.pl Rys. 42 Rys. 43 Energia wiatrowa - Przechowywanie wygenerowanej energii Mała elektrownia wiatrowa Rys. 44 Załaduj akumulator posługując się zieloną Zasilaj wiatrak za pomocą naładowanego ładowarką. akumulatora lub baterii AA umieszczonego w niebieskim schowku na baterie. Strona 22 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Rys. 45 Załaduj akumulator w zielonej ładowarce. Zasilaj wiatraka za pomocą naładowanego akumulatora lub baterii AA umieszczonego w niebieskim schowku na baterie. Po tym zamontowaniu elektrowni wiatrowej należy zabezpieczyć podstawę za pomocą odważników. Jak przebiega ładowanie akumulatora? 1. Usuń diodę LED i podłącz złącza kablowe do zielonej ładowarki.
www.conrad.pl skrzydeł jest odczepiane, a liczba obrotów zmniejsza się na skutek działania siły odśrodkowej. Energia wiatrowa - Dalsze zalecenia Zalecenia dla rodziców i nauczycieli 1. Wszystkie eksperymenty mają naukową podstawę. Wymienić należy trzy parametry. Stałe warunki każdego eksperymentu nazywa się wielkościami znormalizowanymi. Zmienne stanowią źródło różnych rezultatów doświadczeń. Niezależne czynniki zmienne mają wpływ na czynniki zmienne. 2.
www.conrad.pl Jaki wpływ ma kąt skrzydła na generowanie energii? Do analizy potrzebne jest określenie optymalnego kąta skrzydła posługując się instrumentami pomiarowymi tj. multimetr. W eksperymencie 3 jasność diody LED jest określana przez generowanie energii. Jeśli nie przekracza 1,7 V, dioda LED nie świeci się. Wyższe napięcie wytwarza jaśniejsze światło. Im wyższa liczba obrotów turbiny, tym wyższe napięcie.
www.conrad.pl Aby ustawić kąt skrzydła użyj kątomierza. Można go również narysować wcześniej na papierze i wyciąć. Rys. 51 Ponieważ jasność diody LED nie może być określona liczbami, do opisu zależności między napięciem i kątem skrzydła należy użyć cyfrowego multimetru. Wcześniej usuń diodę LED.
www.conrad.pl Wnioski: Wartości pokazują, że krótkie skrzydła uzyskują optymalne wyniki przy 20 stopniach.
www.conrad.pl 30 60 90 120 150 0,9 1,2 1,32 0,6 0,98 1,1 1,2 1,37 Wyniki doświadczeń dla wentylatora 45 cm Strona 28 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.
www.conrad.
www.conrad.
www.conrad.pl średni słaby 3 długie skrzydła Przełożenie 1:3 Prędkość wiatru Obrót skrzydeł Dioda LED świeci silny v v średni v v Prędkość wiatru Obrót skrzydeł Dioda LED świeci silny v v średni v v słaby 3 długie skrzydła Przełożenie 1:1 słaby MODEL 1 Elektrownia wiatrowa o długich skrzydłach Elektrownia wiatrowa z długimi skrzydłami Wskazówki montażowe Ustawianie kąta skrzydła: - Patrz rys. 56: Przytrzymaj piastę lewą ręką i zmień kąt obracając końcówkę dolnego skrzydła.
www.conrad.pl Strona 33 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Strona 34 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl MODEL 2 Elektrownia wiatrowa o krótkich skrzydłach Elektrownia wiatrowa z długimi skrzydłami 111 potrzebnych elementów Wskazówki montażowe Osadź krótkie skrzydła na długich prętach otworowych 1. Wsadź długi otworowy pręt poprzeczny do krótkich skrzydeł tą stroną, po której na samym końcu znajduje się otwór. Pamiętaj, że otwór musi pasować do otworu na skrzydle (patrz rys. 58). 2. Zamocuj połączenie za pomocą nitów tak, jak pokazano na rys. 58.
www.conrad.pl Strona 36 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Strona 37 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 3 Szybownik Szybownik * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 59). Strona 38 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp.
www.conrad.pl Strona 39 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 4 Żaglowóz Żaglowóz * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 60). Strona 40 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp.
www.conrad.pl Strona 41 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 5 Trójkołowiec Trójkołowiec * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 61).
www.conrad.pl Strona 43 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 6 Jetcar Jetcar * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 62). Strona 44 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.
www.conrad.pl Strona 45 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 7 Dragster Dragster * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 63). Strona 46 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp.
www.conrad.pl Strona 47 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Energia wiatrowa - MODEL 8 Samochód wyścigowy Samochód wyścigowy * Potrzebny jest akumulator (1,2 V) lub zwykła bateria AA (1,5 V). Brak w zestawie. Wskazówki montażowe Wkładanie baterii lub akumulatora 1. Naładuj do pełna jeden z akumulatorów za pomocą jednej z elektrowni wiatrowych i włóż do niebieskiego uchwytu na baterie zasilających pojazd energią. 2. Przed włożeniem należy pamiętać o poprawnej biegunowości (patrz ułożenie bieguna dodatniego na rys. 64).
www.conrad.pl Strona 49 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Królowej Jadwigi 146, 30-212 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Art. nr 627713, energia powietrzna i wodna 15 modeli, 165 elementów Art. nr 627614, energia wiatrowa 8 modeli, 133 elementy Art. nr 627812, generator prądu 11 modeli, 122 elementy Art. nr 627911, energia słoneczna 6 modeli, 177 elementów Dowiedz się więcej o energiach odnawialnych! Zestaw znajdziesz na www.kosmos.de Art. nr 627416, zestaw solarny 11 modeli, 122 elementy http://www.conrad.pl Strona 50 z 50 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul.