Перейти к содержимому

Фотография

Ветрогенератор своими руками.


Сообщений в теме: 295

#26 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 11 января 2014 - 17:25

Почему тормоз. При большом числе пар полюсов при закоротке обмоток сдвигается напряжение относительно тока (даже при наличии выпрямителя) и нет необходимого момента торможения при большой скорости ветра.

Слово "торможение" в конце моего сообщения #23 понимать, как "замедление". Ни о какой полной остановке речи нет.

Прошу прощения за неточность термина.


  • 0

#27 StrangerM

StrangerM

    чужой

  • Модератор форума
  • 13 821 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: МН
  • Название: Stranger

Отправлено 11 января 2014 - 17:39

Я бы использовал сейчас вместо выпрямителя(тогда не было в доступе дешевых полевых транзисторов) трехфазный инвертор с синусоидальной (у вас трапецеидальной) ШИМ с датчиком положения ротора ОС по АС и DC. При такой системе инвертор автоматически является и повышающим и понижающим. Ну и уж тогда и с датчиком скорости ветра для выбора оптимальной рабочей точки на нагрузочной х-ке ветроколеса. Была у меня по это поводу пара-тройка статей.

Так и муфта работала в импульсном режиме совместно коротящим ключом в звене DC.


  • 0

#28 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 12 января 2014 - 05:02

Я бы использовал сейчас вместо выпрямителя(тогда не было в доступе дешевых полевых транзисторов) трехфазный инвертор с синусоидальной (у вас трапецеидальной) ШИМ с датчиком положения ротора ОС по АС и DC. При такой системе инвертор автоматически является и повышающим и понижающим. Ну и уж тогда и с датчиком скорости ветра для выбора оптимальной рабочей точки на нагрузочной х-ке ветроколеса. Была у меня по это поводу пара-тройка статей.

Так и муфта работала в импульсном режиме совместно коротящим ключом в звене DC.

Михаил, спасибо за участие!

Предлагаю сделать так. Я закончу с электромеханикой, механикой и аэродинамикой, а потом кратко сообщу, как на любительском уровне сделал свой вариант системы ограничения выходного напряжения. Вы это покритикуете и изложите свой вариант. Мне тоже, разумеется, будет интересно. Почему бы не модернизировать?


  • 0

#29 StrangerM

StrangerM

    чужой

  • Модератор форума
  • 13 821 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: МН
  • Название: Stranger

Отправлено 12 января 2014 - 05:38

Дмитрий, спасибо за приглашение. Конечно, мне это интиресно, я (извините за банальные слова) просто восхищен вашими трудами и стилем исследовательской работы.  А я продумаю упрощенный вариант инвертора и его САУ (только неторопясь, плз :-)) Может чего получится.


  • 1

#30 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 12 января 2014 - 16:04

Диаметр провода, окончательная намотка.

 

Площадь паза в плане видна из эскиза моего приложенного файла. Там для сравнения:

  1. У отечественного (старого) статора (a-d) x e: (7,8 – 3,6) х 11 = 46, 2 мм²
  2. У импортного (текущего) статора: (7,2 – 3,2) х 9,5 = 38 мм² (сечение "по воздуху")

    Если строить очень оптимистический прогноз (с учетом «любительской» намотки), то коэффициент ее плотности вряд ли превысит 0,5 (это отношение сечения всей «меди» в пазу к его площади). Считаю только для паза текущего статора (который 48 зубцов):

38 х 0,5 = 19 мм² (предполагаемое сечение "по меди")

19 мм²/(2 х 31 витков) = 0,31 мм² (т.к. в каждом пазу при нашей обмотке будут витки двух соседних зубьев)

Вспоминая площадь круга (площадь сечения провода, S=πd²/4), получаем: d=√(4S/π) = 0,63 мм

 

   Если на каждый кв. мм сечения провода обмотки предположить, допустим, ток 3 А (http://www.istochnik.../Nov_sxem30.htm), то 0,31 х 3 = 1 А (грубо; ограничение по току фазы для ситуации «звезда»), а для выпрямленного из трехфазного ограничение составит примерно 3 х 1= 3 А (именно до такого тока «звезду» и будем потом испытывать).

   Лично у меня с проводом все просто, т.к. доступ к эмалированному проводу d=0,65 мм – многолетний и неограниченный. Если нужного нет, возьмите любой ближайший.

   Для аккуратных. Чтобы точно знать, что все точно получится, я всегда тренируюсь и пробно (!) наматываю последовательно витки вокруг одного зуба, затем вокруг соседнего. Не с первого раза, но получается даже по 34 витка, что просто немного скорректирует электрические параметры. Потом разматываю провод с этих двух зубцов, взвешиваю, умножаю на 4 (восемь зубцов – одна «секция»). Это нужно, если длина некоего куска провода неизвестна, но намотать им «секцию» очень хочется.

 

   Далее тяжелый этап окончательной намотки. После намотки каждой секции (всего 6 секций по 8 зубцов), провода ее начала и конца следует закрепить (я использую термоклей и нитки), зачистить концы, обязательно проверить, нет ли гальванического контакта на статор (а то придется перематывать) и т.д. Одним словом – навести красоту. И если даже вы сбились со счета и на зубцах получается лишь примерно равное количество витков (плюс-минус 2 шт.), в голову не берите, на «освоении мирного космоса» это не скажется.

 

   В заключении соединяем по две секции в одну фазу последовательно («последовательно» с т.з. формирования в них именно переменного напряжения) и уже концы фаз выводим наружу. Разъем, повторяю, предпочтителен, т.к. при следующих работах торчащие из генератора «сопли» будут сильно мешать.

 

   И логично предположить, что мы намотали 2 (два) независимых трехфазных генератора (см. зубцы 1-24 и 25-48). Просто «синхронные» секции обоих мы «правильно» соединяем (удваивая напряжения последовательным соединением) и получаем один трехфазный генератор.

 

Вид окончательной намотки - на фото. Вся внутренняя часть генератора затем была обезжирена и вымазана (дюраль), а статор с обмотками - пропитан лаком.

Прикрепленные изображения

  • Геометрия паза.jpg
  • Намотка 48_50 окончательная.jpg
  • IMG_1063.jpg
  • IMG_1068.jpg

Сообщение отредактировал DmitryK: 12 января 2014 - 16:10

  • 1

#31 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 656 сообщений
  • Из:Саратов
  • Судно: Катер
  • Название: Самопал

Отправлено 12 января 2014 - 18:40

 Если строить очень оптимистический прогноз (с учетом «любительской» намотки), то коэффициент ее плотности вряд ли превысит 0,5 (это отношение сечения всей «меди» в пазу к его площади).

Вполне реальная цифра для заполнения окна. В сварочном инверторе мотал П-шку самодельным литцем (3 слоя с 2 слоями изоляции) и для интереса посчитал. Заполнение 0,4 и осталось окно для продувки. А тут кроме гильзы ничего.


  • 0

#32 vl25

vl25

    Рулевой 3-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPip
  • 103 сообщений
  • Из:украина

Отправлено 12 января 2014 - 22:12

Зависимость числа лопастей от быстроходности-это крайне упрощенная (для самодельщиов)  трактовка зависимости коэффициента заполнения от быстроходности.

Число лопастей лучше делать кратным 3 , тогда при ориентации ветряка нет тряски (постоянство центробежного момента инерции винта при любом угле поворота ветроколеса).

 Мы сколько ни измеряли, но все как в учебниках , чем меньше зазоры , тем выше кпд. Делаем от 0.6 до 1.2 мм.

 Залипания вызывают повышенный стартовый момент и вибрацию(зуд)  при работе , на мощность и кпд никак не сказываются.

Хорошая книга по ветрякам Фатеев "Ветродвигатели и ветроустановки". , есть в библиотеке на windpower-russia.

Еще сайт ветросамодельщиков  http://snim.flybb.ru/index.php


Сообщение отредактировал vl25: 12 января 2014 - 22:15

  • 0

#33 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 656 сообщений
  • Из:Саратов
  • Судно: Катер
  • Название: Самопал

Отправлено 13 января 2014 - 05:59

Мы сколько ни измеряли, но все как в учебниках , чем меньше зазоры , тем выше кпд. Делаем от 0.6 до 1.2 мм.

Не согласен. Понятие КПД это соотношение подведенной и полученной мощностей. При увеличении зазора падает выхлоп, но и снижается потребление подведенной мощности (от винта). Кроме того, более слабые поля снижают "вихри враждебные" в магнитопроводе. Так что с КПД тут гараздо сложнее - не надо путать эффективность с КПД.


  • 0

#34 StrangerM

StrangerM

    чужой

  • Модератор форума
  • 13 821 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: МН
  • Название: Stranger

Отправлено 13 января 2014 - 06:14

Димтрий ведь обосновал свой выбор зазора, чего спорить. И для интереса, дайте ссылку, плз, на учебник, где описано конструирование СМ с трапецеидальным распределением магнитного поля в зазоре.


  • 0

#35 StrangerM

StrangerM

    чужой

  • Модератор форума
  • 13 821 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: МН
  • Название: Stranger

Отправлено 13 января 2014 - 07:43

Дмитрий, а вам такая штука не встречалась? Промежутки между магнитами заполнить железными пластинами. Вместо подрезания краев магнитов. Чтобы поле более гладким было.


  • 0

#36 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 13 января 2014 - 07:47

......

 Мы сколько ни измеряли, но все как в учебниках , чем меньше зазоры , тем выше кпд. Делаем от 0.6 до 1.2 мм.

 Залипания вызывают повышенный стартовый момент и вибрацию(зуд)  при работе , на мощность и кпд никак не сказываются.

......

Коллега, спасибо! Но Вы дали далеко неполную информацию.  А почему?

Если у Вас коммерческие ветряки и Вы не хотите раскрывать цифры - так и скажите. В этом случае, ваша помощь именно в этой теме будет нулевой. В частности: поскольку Вы указали зазор не в %, а в мм, то будьте добры, указать толщину (а лучше - геометрию) магнитов, их материал, геометрию статора, расположение магнитов на роторе. Иначе рискуем опираться на ваши "слова", а не на технической опыт и знания. Для самого ветряка, кроме того, выкладывайте D, Z, i, рабочий диапазон ветра, КИЭВ пропеллера, КПД генератора и трансмиссии и прочее и прочее.

Ведь мы с коллегами здесь ничего не скрываем.Не так ли?  Хотя кто-то, возможно, начнет пользоваться этой информацией не только в "мирных" целях и Вы это прекрасно понимаете. Решать Вам. Итак?


  • 1

#37 Xenos WIGHT

Xenos WIGHT

    Отец русской демократии

  • Модератор форума
  • 13 863 сообщений
  • Из:Самара
  • Судно: Диван
  • Название: Θεία

Отправлено 13 января 2014 - 07:58

Не согласен. Понятие КПД это соотношение подведенной и полученной мощностей. При увеличении зазора падает выхлоп, но и снижается потребление подведенной мощности (от винта). Кроме того, более слабые поля снижают "вихри враждебные" в магнитопроводе. Так что с КПД тут гараздо сложнее - не надо путать эффективность с КПД.

 

А если бессердечный генератор? Зазоры сколь угодно малые, ни залипания, ни враждебных вихрей...


  • -1

#38 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 13 января 2014 - 08:25

Дмитрий, а вам такая штука не встречалась? Промежутки между магнитами заполнить железными пластинами. Вместо подрезания краев магнитов. Чтобы поле более гладким было.

Где-то слышал, но в разных вариантах исполнения. А может - не пластины а магниты расположить тесно? Это к "коэффициенту заполнения ротора" и "чем заполнять промежутки". Интересно будет потом обсудить.

У промышленного (того, который я сравнивал с моим в теме "про лето") крупные магниты расположены на роторе впритык (как и в мотор-колесе), но внешний край каждого сделан с радиусом (смотрел ролик про его разборку). Возможно, это та же самая ситуация.
Есть несколько "но" (возможно, так в его ТТЗ): он поздно стартовал, был очень шумным и высокооборотным. Если в море это допустимо, то на стоянках у берега - увы....

А если бессердечный генератор? Зазоры сколь угодно малые, ни залипания, ни враждебных вихрей...

Тогда мы тоже рискуем скатиться в "слова". Я предполагал рассказать о своем, который делался исходя из ТЗ, имеет статор,  реально работает и имеет характеристики. По окончании, совместными усилиями позитивных участников"модернизируем" часть узлов. Но только в рамках ТТЗ или около того.

Представьте, если кто-то выкладывает потребительские свойства трейлерной яхты, а ему в тему напишут: ".....а почему Вы не рассматриваете плавдачу на понтоне?"


  • 0

#39 Xenos WIGHT

Xenos WIGHT

    Отец русской демократии

  • Модератор форума
  • 13 863 сообщений
  • Из:Самара
  • Судно: Диван
  • Название: Θεία

Отправлено 13 января 2014 - 08:29

 

...

Тогда мы тоже рискуем скатиться в "слова". Я предполагал рассказать о своем, который делался исходя из ТЗ, имеет статор,  реально работает и имеет характеристики. По окончании, совместными усилиями позитивных участников"модернизируем" часть узлов. Но только в рамках ТТЗ или около того.

Представьте, если кто-то выкладывает потребительские свойства трейлерной яхты, а ему в тему напишут: ".....а почему Вы не рассматриваете плавдачу на понтоне?"

 

И в мыслях не имел... интересно мнение, почему в рамках вашего ТЗ не рассматривали такой вариант.


  • 0

#40 StrangerM

StrangerM

    чужой

  • Модератор форума
  • 13 821 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: МН
  • Название: Stranger

Отправлено 13 января 2014 - 08:34

И в мыслях не имел... интересно мнение, почему в рамках вашего ТЗ не рассматривали такой вариант.

Я тот ваш пост не стал удалять. Но уже принял решение пустые посты чикать ;-)


  • 1

#41 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 13 января 2014 - 08:44

И в мыслях не имел... интересно мнение, почему в рамках вашего ТЗ не рассматривали такой вариант.

Спасибо за правильно поставленный вопрос. Его надо было задать давно. Отвечаю.

1. В данном диаметре пропеллера, часть промышленных ветряков выполнена "дисковыми" (без статора), часть - традиционно. Значит, оба варианта были производителями рассмотрены и единого мнения нет.

2. У дисковых появляется большая масса магнитов(как следствие - их стоимость) и повышенное требование к быстроходности (их физически на "диске" мало).

3. На "альтернативном" сайте Илья Л. придумал некий "коэффициент эффективного использования магнитов". Там же получилось, что при увеличении числа полюсов (мой и Ильи), эффективность возрастает (*). У "традиционных", согласитесь, масса магнитов на порядок меньше, чем у "дисковых". Опять же в рамках ТЗ.

4. В традиционном исполнении, платой за габариты и дешевизну магнитов является пониженный КПД.

Проанализировав свои требования, возможности и перспективы, я выбрал "традиционный". Кто-то выберет "дисковый, организует тему. Потом мы все сравним, в т.ч. по массо-габаритным характеристикам.

-----------------------------------------

* Если дадите закончить эту тему, то расскажу по 72-х полюсный статор от генератора "Инфинити", который лежит на работе под столом. Там видно столько наработок, что нашей промышленности 100 лет такое изобретать!


Сообщение отредактировал DmitryK: 13 января 2014 - 08:49

  • 1

#42 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 656 сообщений
  • Из:Саратов
  • Судно: Катер
  • Название: Самопал

Отправлено 13 января 2014 - 10:46

А если бессердечный генератор? Зазоры сколь угодно малые, ни залипания, ни враждебных вихрей...

Зазоры не менее толщины катушек, т.е. не малые. При неточностях изготовления будут и залипания. По вихрям нужно анализировать: если катушки берут от поля энергию, то поле модулируется, т.е. имеет переменную составляющую, вызывающие "вихри враждебные" в дисках - в этом могу ошибаться, не совсем моя область.


Сообщение отредактировал Трибун: 13 января 2014 - 10:47

  • 0

#43 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 13 января 2014 - 17:17

Стендовые (лабораторные) испытания генератора. Определение примерного диапазона отдаваемой мощности и КПД.

 

     Совершенно необязательно сейчас делать всю логику переключения.

Можно шесть выводов (концы намоток трех фаз) спаять сначала в «звезду», а потом в «треугольник».

Можно использовать временный тумблер минимум на 3 переключаемых контакта.

Можно заранее взять реле на нужное число контактов (один, четвертый, лучше оставить в запас – сделаем сигнализацию), с возможностью принудительного включения в ручном режиме (с т.н. «флажком»; к примеру, такое: http://relpol.su/com...mart/Itemid,43/). Причем для своей задачи я мог выбрать с катушкой либо на 12 VDC, либо на 24 VAC (ее катушка так же позволяет использовать реле в схемах на 12 VDC). Мою автоматику переключения рассмотрим позже. Контакты этого реле в схеме внизу – К2.

   Ниже выкладываю результаты. Таблица требует не только внутреннего анализа, но и сравнения с аналогичной, для старого генератора. Планирую позже сделать графики КПД и мощности.

    Если очень кратко, то:

  1. Для каждой скорости вращения есть максимум КПД, а есть максимум отдаваемой мощности. Как следствие: к сожалению, у меня пока нет возможности сделать «умный» преобразователь, с «зашитой» внутри таблицей оптимальных диапазонов электрических параметров для конкретных оборотов (по некой аналогии с контроллерами СБ).
  2. Снижение КПД по сравнению со старым генератором составило примерно 5…10%, а полезная мощность выросла на 15…30%.
  3. С весны 2013 г, когда я его испытывал первый раз, «паразитные» моменты (Мхх) на холостом режиме для низких оборотов стали даже меньше (см. сообщение #6 в этой теме). Возможно, за лето просто приработались подшипники.

Файлы:

- соединения «треугольник» и «звезда» (по-простому)

- силовая часть моей схемы (красным - обмотки внутри генератора; черным - то, что снаружи; дополнительный контакт «частота» нужен был для измерения оборотов с пропеллером в «поле»)

- таблица электрических параметров

Прикрепленные изображения

  • звезда и треугольник.jpg
  • Силовая часть.jpg
  • Стендовые испытания 48_50.jpg

Сообщение отредактировал DmitryK: 13 января 2014 - 17:19

  • 1

#44 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 14 января 2014 - 17:25

Узлы ветряка (1).

 

Токосъемники азимутальной оси.

Ступица и лопасти.

 

     Азимутальная ось выполнена так же  полой, внутри ее проходят три изолированные (в зазорах – эпоксидка) токоведущие медные коаксиальные трубки. Сверху трубки срезаны «ступеньками», на каждую ступеньку – свой токосъемник (всего три: нестабилизированный плюс, «общесудовой» минус и отвод с конца любой катушки для замера частоты/оборотов; см. схему в предыдущем сообщении). Отвод для замера оборотов нужен для присоединения к частотомеру или портативный осциллограф в чисто научных целях. Но в этот токосъемник заложена «фишка» на перспективу: смогу переделать на подачу обратно в генератор «общесудовой» плюс (т.е. примерно 12 VDC). Все зависит от пути дальнейшей модернизации. К примеру: запитать привод регулировки шага лопастей (пока простого технического решения нет, но полый вал генератора уже сделан в т.ч. и для этого) для функции флюгирования пропеллера или для прочих «встроенных» (в т.ч. «умных») устройств.

Сами токосъемные контакты от электродвигателей старых шуруповертов, т.е. обладают и упругостью и специальным наконечником.

 

    Ступица сложная (в отличие от львиной доли аналогичных устройств). Как я уже сообщал, на нее можно закрепить (1),2,3,4 и 6 лопастей. Состоит из: «задней» силовой шайбы (дюраль, 5 мм, с обилием резьбовых отверстий): «передней», тонкой (АМг, 2 мм); набора из 12-ти зажимов под оси лопасти. В зависимости от желаемого числа устанавливаемых лопастей на стадии «полевых» испытаний, я устанавливал указанное количество лопастей разного дискового отношения, крутки, хорды, сужения и т.д. Установка ступицы на ось генератора – с помощью 6-ти болтов М5, проходящим внутри полого вала генератора. Такое крепление, в т.ч., обеспечивает огромную прочность и жесткость соединения.

 

     Лопасти. На стадии испытаний остановлся на 6-ти. Было несколько «наборов» под разное количество, сейчас всего два по 6 лопастей, под диаметр ветряка 0,96 м. Все гнутые из АМг, толщиной 1 мм.

Первый комплект: хорда корня 100 мм, конца 45 мм, прогиб примерно 10% хорды, крутка равномерная, примерно 20 град. Предназначен для Z=4…5, углов установки 6...10 град, ветра от 5 м/с.

Второй: 120, 55, 15%, 25 град. Для Z=3…4, углов установки конца 8...12 град, ветра от 4 м/с.

Корень каждой ступицы «зажат» в трубке из нержавейки (16 х1) всего одним винтом М5. От «перекоса» лопасть фиксируется специальным вырезом, плотно входящим в конец распила в трубке. Ослабляя зажимы ступицы (на лопасть по два зажима), лопасти можно снимать целиком или менять их угол установки.

 

     Изготовление лопастей было неожиданно простым:

- вырезать в плане нужную лопасть из листа АМг (лист 1000 х 300 мм; стоит 300 руб.; это как минимум на один комплект)

- скруглить края, зачистить (заполировать) все дефекты

- уложить лопасть вдоль на трубу (труба на верстаке; ее диаметр от 50 до 100 мм) и киянкой с мягким материалом (резина, полиуретан; только не твердый материал!) «выстучать» нужный «прогиб» (т.е. 10…15% у корня и 5…10% у конца). Процесс занимает 2…3 мин на лопасть.

- закрепив «правильно» корень лопасти в тиски (лопасть вертикально), руками или слесарным инструментом придать ей крутку (равномерную или неравномерную – зависит от усидчивости)

- сложив «бутербродом» все лопасти одного комплекта, проверить, повторяют ли они форму друг-друга

- обезжирить, покрыть лаком, навести краской «красоту» у конца.

 

Почему не стал делать лопасти по другой технологии (традиционная «спиральная» лопасть из канализационной трубы, к примеру):

 

- испытывал недостаток времени перед отпуском

- материал доступен

- технология очень простая

- жесткость после «прогиба» огромная

- «прогиб» и «крутку» (а так же диаметр и форму) можно, при желании, поменять даже в полевых условиях

- малая толщина – малый коэффициент аэрод. сопротивления

- при ударе о препятствие (в т.ч. голова), АМг только сомнется, т.е. подлежит ремонту (голова – под вопросом…)

 

Тем не менее, хочу к сезону выклеить лопасти уже с аэродинамическим профилем по малые Re, в т.ч. с «ненулевым» радиусом носка.

 

Недостатки ступицы: большая масса, длительная процедура установки лопастей в зажимы (т.е. заново надо контролировать углы установки). Если снимать лопасти с самих трубок – то всего 6 винтов.

 

Фото:

- узел токосъемников с двух сторон (генератор и электроника демонтированы)

- ступица с двух сторон (на втором снимке - демонтирована с ветряка)

- один из комплектов лопастей

 

Так же прикладываю "программу-калькулятор" с сайта Розина М.Н. для расчета момента страгивания. Оцените возможности простых "гнутых" профилей!

Прикрепленные изображения

  • P1012376.JPG
  • P1012375.JPG
  • P1010919.jpg
  • P1012379.JPG
  • P1012568.JPG
  • P1012569.JPG

Прикрепленные файлы


Сообщение отредактировал DmitryK: 14 января 2014 - 17:26

  • 2

#45 vl25

vl25

    Рулевой 3-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPip
  • 103 сообщений
  • Из:украина

Отправлено 14 января 2014 - 20:00

Магниты у нас в основном толщиной 5 мм. Раньше использовали круглые но с синусообразными накладками , для снижения магнитного залипания, сейчас просто магниты  6 угольной формы(упрощенный синус). Статора делали и с распределенной обмоткой , но сейчас полностью перешли на сосредоточенные катушки. Т.к зазоры легко меняются ,то когда начинали это дело наэкспериментировались с ними.

Некоторые фото и здесь выложу, подробнее есть тут http://snim.flybb.ru/topic348.html

Прикрепленные изображения

  • gener-075.JPG
  • gener_bee.JPG
  • magn.jpg
  • rotor.JPG
  • stator.JPG
  • stator_bee.JPG
  • stator_bee_1.jpg

Сообщение отредактировал vl25: 14 января 2014 - 20:09

  • 1

#46 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 15 января 2014 - 16:33

Магниты у нас в основном толщиной 5 мм....

Благодарю. Но у меня к Вам еще будут вопросы.

-----------------------------------------------------------------------------

Узлы ветряка (2)

 

Схема переключения «звезда-треугольник».

 

     Так вышло, что я не специалист в электронике. Зато люблю простую релейную логику. На просторах Интернета «нарыл» две схемы «электронного реле с малым гистерезисом». Это нужно, т.к. обычное реле не отпустит, пока напряжение на его катушке не уменьшится до 10…20% номинального U пит. А нужно было гораздо раньше и с настройкой (т.е. 80…90%)

Первая схема: http://alnam.ru/book_jun.php?id=24 Спаял, проверил. Работает, но…. мне не понравилось по ряду причин.

Вторая: http://kopilca.ru/sx...ektronnyx-rele/ Спаял, проверил. Вау! Отлично. Потребление тока до переключения – около 10 мА, после – 100 мА.

 

Естественно, схему доработал:

- появился второй стабилитрон для задания напряжения «отключения»

- номиналы и элементы пришлось подбирать под следующую ситуацию: как я уже намекал, я хотел, чтобы при определенном выходном напряжении с генератора в режиме «звезда» (примерно 30 В), схема переключала бы обмотки генератора в режим «треугольник» и оставалась бы в этом режиме, пока выходное напряжение генератора не упадет примерно до 14 В

- появилось реле К2.  

Конечно, схема сработает и если более мощное реле К2 сразу «повесить» на транзистор и я проверял… но при отключении было что-то похожее на дребезг. Тем более, 4-х групп контактов уже не хватило бы на светодиод. А в нем самая фишка! Шквал налетает, ветряк разгоняется и глядь… яркий синий сигнал (а можно и ревун), типа «хорошо задуло».

 

Мои дополнения к схеме из второй ссылке.

VD 1….VD 10 – цепочка диодов для коррекции управляющего напряжения

КР142ЕН8Б – стабилизатор напряжения

VD 12 – основной стабилитрон (на 11…12 В)

VD 13 – дополнительный стабилитрон (на 5…8 В – подбирается по задаче, на схеме должен быть доступен для замены)

K1 – «ведущее» реле

К2 – «силовое» (ведомое) реле

HL1 – сигнальный светодиод (установлен снизу ветряка), указывающий состояние генератора «треугольник»

R4 – для ограничения тока в светодиоде.

 

Графики, поясняющие работу схемы:

Верхний рисунок – зависимость выходного напряжения генератора (Uген) от оборотов;

Нижний рисунок – напряжения в схеме управления (точки 1,2,3 на схеме)

 

По горизонтальной шкале ставить величины оборотов нет смысла, т.к. в зависимости от тока нагрузки, масштаб графика по горизонтальной оси будет «гулять».

n1 – обороты переключения с «треугольника» на «звезду»

n2 – обороты переключения со «звезды» на «треугольник»

n3 – обороты, при которых открываются «общесудовые» стабилитроны

n4 – обороты, при которых может сгореть «общесудовой» DC-DC преобразователь

По вертикальной шкале:

6 В – настраиваемое минимальное выходное напряжение для работы DC-DC преобразователя (http://www.mini-box.com/DCDC-USB); настраивается программно в преобразователе

30 В – примерное напряжение на выходе из генератора, выше которого схема перейдет в режим «треугольник» (настраивается выбором точки в цепочке диодов VD 1….VD 10)

34 В – максимальное входное напряжение в DC-DC преобразователь (согласно его инструкции)

17 В – до него падает выходное напряжение при переключении обмоток в схему «треугольник»

14 В – до него может уменьшится выходное напряжение в режиме «треугольника» (настраивается подбором стабилитрона VD 13)

12 В  – примерное напряжение, управляющее переключением.

 

Файлы:

- схема управления (силовую часть уже выкладывал)

- графики "поведения" схемы

- три фото расположения схемы управления; отдельно видны: реле К2, диодный мост VD, выходной конденсатор (см. "силовую" часть схемы), стабилизатор; вся "мелочевка" находится в пластиковой коробочке позади генератора; вся схема фиксируется двумя винтами и легко снимается - виден разъем на генераторе

Прикрепленные изображения

  • Схема управления.JPG
  • Графики (напряжение-обороты).jpg
  • P1012370.JPG
  • P1012371.JPG
  • P1012373.JPG

Сообщение отредактировал DmitryK: 15 января 2014 - 16:33

  • 3

#47 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 16 января 2014 - 17:38

Узлы ветряка (3)

 

Обтекатели.

Стабилизатор.

Ветряк в сборе.

 

    Все узлы закрыты тремя стеклопластиковыми обтекателями (кок винта; юбка ступицы; гаргрот). Все три детали выклеены на «болванах» из липы, которые любезно выточил мой отец. Разделительный слой – парафин и  плёнка из детского крема. Материал: 2…3 слоя стеклоткани с Этал-370 + Этал 45м. Снятие готовых деталей с болвана – традиционно: мягкая киянка и сжатый воздух в нужное место, если не слезает «вручную». Обработка, окраска, полировка: Body Soft + Тиккурила Темадур-20 (матовая) + мелкая наждачка с водой. Внутри заднего фланца гаргрота заформован сальник. Никакой силовой нагрузки обтекатели не имеют, их задачи – отвод капель с элементов ветряка ну и «аэродинамическая красота».

- Снятие кока винта обеспечивает доступ к регулировкам лопастей на ступице. Крепится на одном винте М5 по оси пропеллера.

- Снятие юбки ступицы ни для одной процедуры ремонта или регулировки не требуется. Крепится 6-ю винтами М5.

- Снятие гаргрота обеспечивает доступ к силовой схеме и схеме управления. Крепится после «надвигания» сзади на генератор и «запирается» гайкой цанги стабилизатора.

     Стабилизатор – стекловолокно толщиной 1 мм (площадь и плечо заранее рассчитаны, а не абы как…), усиленное в районе штанги вторым слоем. Штанга крепится к ветряку с помощью цанги (одна из деталей старого фотографического трипода). Демонтаж стабилизатора и снятие гаргрота никакого инструмента не требует.

     Единственное видео работающего ветряка (июнь 2013, Икшинское вдхр, МО): https://www.youtube....eature=youtu.be Хорошо виден стробоскопический эффект.

 

Фото:

- три фото гаргрота в разных стадиях производства

- четыре фото ветряка на яхте

- цанга штанги стабилизатора крупно

- три обтекателя на стадии "неполной разборки"

Прикрепленные изображения

  • 01_IMG_1044.jpg
  • 02_IMG_1046.jpg
  • 03_IMG_1047.jpg
  • 03_P1010900.jpg
  • 02_P1010915.jpg
  • 01_P1010909.jpg
  • P1012368.JPG
  • 04_P1012377.JPG
  • 04_P1010905.jpg

Сообщение отредактировал DmitryK: 16 января 2014 - 17:45

  • 4

#48 gift

gift

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 051 сообщений
  • Из:Tel-Aviv

Отправлено 16 января 2014 - 17:54

Узлы ветряка (3)

 

Обтекатели.

Стабилизатор.

Ветряк в сборе.

 

Мои поздравления, коллега!

Получилось очень здорово!


  • 0

#49 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 442 сообщений
  • Из:Москва
  • Судно: парусно-моторное
  • Название: -

Отправлено 18 января 2014 - 07:17

.............

Получилось очень здорово!

Зима только началась, попробую улучшить! :)

.........................................................................

 

Некоторые интересные наблюдения за реальной работой.

 

1. В отличие от гидрогенератора, крайне трудно снимать точные характеристики ветряка в «поле». Там на гладкой воде при движении под мотором получаем нужную скорость, а на ней нагружаем гидрогенератор различными токами. Инерция судна огромная, а турбина в воде наоборот, инерционностью «не блещет» (т.е. сразу переходит на обороты, соответствующие нагрузке). Отсюда возможность получить достаточно достоверные данные, особенно связь между скоростью потока воды и оборотами турбины. И интересно было наблюдать точные  момент «завала» мощности, когда турбина перегружена «по самое немогу»  и углы атаки лопастей превышают критические.

С ветряком получилось гораздо сложнее. Был, разумеется, и анемометр и осциллограф (в данном контексте – частотомер). Но: ветер нестабильный, а инерционность пропеллера наоборот, велика, небольшим запаздыванием по индикации данных обладали и анемометр и частотомер. Да еще приходилось смотреть на амперметр и вольтметр. Поэтом у июньские испытания были хоть и «смазаны», но уверенно дали по крайней мере быстроходность (Z=3…5), под которую я до отпуска чуть скорректировал крутку лопастей. Зато даже беглых испытаний оказалось достаточно, чтобы убедиться, что для моего ТЗ вариант с 6-ю лопастями оказался самым удобным по общей совокупности потребительских качеств, в частности: началу вращения, отдаваемой мощности, шумности. А по шумности, повторю, мой «летний отдых у моря» (http://forum.katera....ikrukhe-i-avto/, сообщения #13 и #15) только подтвердил данные.

 

2. Был интересный эпизод, когда я наблюдал за совместной работой ветряка, преобразователя, бортовой сети и моего автопилота (АП; ST1000+) при слабом ветре (3…5 м/с). Уже заранее зная, что автопилот «славится» импульсным потреблением тока, я примерно понимал, что будет. Получил, в общем, логичный вывод, который ранее приходил мне в голову только в контексте авиации (пример здесь: http://www.youtube.c...h?v=NcgLYKrGErI) : чем больше момент инерции пропеллера, тем лучше ветряк справлялся с кратковременной нагрузкой на бортовую сеть. АП включается на 0,5…1 с (движение штока), потом 4…6 с думает, потом опять. Так вот за эти 0,5…1 с ветряк становится явно «перегружен», но за счет инерции не успевает полностью остановиться (перевожу на русский: угол атаки лопастей не успевает уйти в «закритическую» область), затем за 4…6 с опять успевает набрать обороты (судя по показаниям левого вольтметра на видео - примерно до 320 об/мин) и снова…. А вот преобразователь, при этом, работает  в предсказуемом «бешеном» ритме, что и видно на видео.

Относительно приборов на сюжете: левые нижние (вольтметр до 30 В и амперметр до 5 А) – находятся между генератором и преобразователем, в правые верхние («растянутый» вольтметр 11,5 – 14,5 В и амперметр «минус/плюс» 5 А) стоят уже в сети судна после преобразователя.

Сам сюжет здесь: http://www.youtube.c...eature=youtu.be

 

3. При слабом ветре, но на якоре, удалось получить те самые данные, которые я потом примерно смоделировал на стенде и с которых начинается таблица характеристик генераторного узла (сообщение #43; таблица внизу; 197 об/мин). Назовем это предельно низкими, но приемлимыми оборотами для стоянки: минимальная мощность и выходное напряжением. Приятно и то, что в результате «фотофиксации» получилось, что КПД преобразователя настолько мало отличается от 100%, что это отличие даже меньше, чем совокупная точность показаний приборов. Фото внизу, в него же «вклеил» данные из таблицы.

Расчет по «фотофиксации»:

Входные данные от ветряка на преобразователь (он же инвертор; он слева от щитка, вертикально):

U=5 В; I=1,3 А; P = 6,5 Вт

Выходные данные (идет слабая зарядка бортовой сети):

U=13,4 В; I=0,5 А; P=6,7 Вт

Улыбаться не надо, просто какой-то из приборов не очень точный (догадайтесь, какой из четырех?). Даю подсказку: это не «растянутый» вольтметр, т.к. я его делал сам, точно настроил, регулярно поверяю.

Видим, что входная и выходная мощность преобразователя примерно равны. Напряжение повышает. Себе почти ничего не оставляет.

 

Фото:

- общий вид "электрической боевой части" на судне

- "фотофиксация" со вклейкой данных

Прикрепленные изображения

  • P1010892.JPG
  • P1010897 tab.jpg

Сообщение отредактировал DmitryK: 18 января 2014 - 07:29

  • 1

#50 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 656 сообщений
  • Из:Саратов
  • Судно: Катер
  • Название: Самопал

Отправлено 18 января 2014 - 09:45

Описанный "завал мощности" вроде бы профи называют "срыв потока". А достоверное тестирование удобно выполнять на автомобиле.

Поздравляю! Проделана серьезная работа с серьезным подходом. И не каждый способен все описать. Теперь многие поймут, что купить ветряк вовсе не дорого :)


  • 1



Ответить



  


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей