Med vindens kraft - Chalmers tekniska högskola

4 Stationen på Vetenskapsfestivalen
4.1 Stationens användningsmöjligheter
Eleverna kan tillverka rotorblad och turbiner till de två vindkraftverksmodeller som finns på
stationen. De kan med hjälp av datorprogrammet se vilken spänning och ström som genereras samt
varvtal och vindhastighet. Eleverna kan även styra vilken last som modellerna skall driva, tre lampor
kan användas som last för vardera modellen. Den lilla modellen kan även kortslutas från datorn.
Med den lilla modellen kan eleverna experimentera med olika utväxling mellan remskivan och
generatorn och därigenom undersöka vad som händer med spänning, ström och varvtal då denna
ändras. Liknande experiment kan göras genom att variera lasten eller vindhastigheten.
4.2 Manual
Manualen skall vara ett stöd för de handledare som befinner sig på stationen. Manualen innehåller
instruktioner till mätlådan och programmet samt en felsökningsguide. Instruktionerna till mätlådan
förklarar uppstartsprocessen för mätlådan och datorn. Instruktionerna till programmet innefattar en
förklaring till programmets grafiska gränsnittet och dess möjligheter. Felsökningsguiden innehåller de
vanligaste förekommande felen på stationen samt lösningar till dessa. Manualen i sin helhet
återfinns i appendix 5.
5 Konstruktion av lilla vindkraftverket
5.1 Framtagning av koncept
Inledningsvis studerades modellen från tidigare år för att kartlägga problemen i konstruktionen
samt möjliga förbättringar. De största problemen ansågs vara friktionen i axeln, estetiken samt att
gummibandet ofta gick sönder. Då detta föreföll svårt att åtgärda på den befintliga konstruktionen
togs ett beslut att konstruera en helt ny modell. Den generator som använts tidigare gick dock att
återanvända. Vidare skapades ett antal skisser på möjliga konstruktioner. Dessa diskuterades med
avseende på ett antal kriterier. Modellen fick till exempel inte vara för komplicerad att tillverka och
då Chalmers prototypverkstad fanns nära till hands så föredrogs det att kunna tillverka alla ingående
detaljer där. Det ansågs också viktigt att modellen hade så mycket likheter som möjligt med ett riktigt
vindkraftverk eftersom detta skulle vara mest pedagogiskt. Med detta som bakgrund uteslöts de
olika koncepten efter hand tills endast ett återstod.
5.2 Konstruktionsmaterial
De flesta delarna i modellen är gjorda i aluminium för att få en lätt och samtidigt stabil
konstruktion. Aluminium är även ganska mjukt och därmed enkelt att bearbeta i både svarv och fräs.
Till axeln valdes dock stål. Detta eftersom axeln har en ganska liten diameter och dessutom utsätts
för större påfrestningar än övriga delar. Den gängade delen på axeln skall även klara av att flera
tusen trähjul skruvas på och av utan att gängorna riskerar att slitas ut. Uppgiften för tornets
innanmäte är att stadga upp generatorn och axelhuset. Genom att använda trä till den här delen
krävdes inte ett gängat hål för fästningskruven, vilket skulle varit fallet om den var gjord i metall.
De elektriska komponeneter som använts till modellen är en 4,5 V permanentmagnetiserad
likströmsmotor samt en tungelementsensor från en cykeldator. Tungelementsensorn fungerar
tillsammans med en magnet i remskivan som varvtalsmätare.
5.3 Tillverkningsprocessen
Modellen tillverkades under handledning i Chalmers prototypverkstad. Då modellen bestod av
framförallt cylindriska geometrier så utnyttjades verkstadens svarv- och fräsmaskiner flitigast, men
13