Перейти к содержимому

Фотография

Ветрогенератор своими руками.


Сообщений в теме: 295

#51 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 18 января 2014 - 11:23

Описанный "завал мощности" вроде бы профи называют "срыв потока".....

Согласен, но здесь не только аэродинамика. Я так описываю ситуацию, т.к. на фоне "срыва потока" (обороты падают) DC-DC преобразователь сразу старается компенсировать падение напряжения от генератора, отбирая на себя все больший ток. И здесь уже сам генератор начинает входить в зону уменьшения своего КПД, которая хорошо видна в тех таблицах, которые я выкладывал. Не знаю, как точно сформулировать, но "завал мощности", это ситуация когда на  "срыв потока" накладывается еще и "насыщение статора" (?). По-русски - для поддержания напряжения в сети банально не хватает механической мощности.

Так будет нормально? :D


Сообщение отредактировал DmitryK: 18 января 2014 - 11:25

  • 0

#52 olm54

olm54

    Рулевой 2-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPip
  • 282 сообщений
  • Из:Пермь
  • Судно: Катерок
  • Название: "Бозон Х"

Отправлено 18 января 2014 - 14:24

Уважаемый DmitryK, Вы превзошли многих профессионалов! Осталось найти финансистов и заказать серию!? Крепка Россия талантами! А крепка ли, (ложка дёгтя) производителями (финансистами)?


  • 0

#53 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 18 января 2014 - 16:23

..... Осталось найти финансистов и заказать серию!?....

У него слишком узкая специализация. Просто его можно сделать самому, хоть и не очень качественно, но и без претензий. На свежую голову (завтра, видимо), я хочу изложить возможные варианты модернизации для обсуждения.

За моральную поддержку спасибо!


  • 0

#54 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 18 января 2014 - 21:56

Согласен, но здесь не только аэродинамика. Я так описываю ситуацию, т.к. на фоне "срыва потока" (обороты падают) DC-DC преобразователь сразу старается компенсировать падение напряжения от генератора, отбирая на себя все больший ток. И здесь уже сам генератор начинает входить в зону уменьшения своего КПД, которая хорошо видна в тех таблицах, которые я выкладывал. Не знаю, как точно сформулировать, но "завал мощности", это ситуация когда на  "срыв потока" накладывается еще и "насыщение статора" (?). По-русски - для поддержания напряжения в сети банально не хватает механической мощности.

Так будет нормально? :D

Я нахватался в основном верхушек, но срыв потока понял именно так - отбираемая мощность снижает обороты настолько, что происходит качественный скачек в функционировании. Т.е. углы настолько неоптимальны для данной скорости ветра, что не просто падает КПД, а могут непропорционально упасть обороты вплоть до 0 отдачи в нагрузку. Обороты будут тем ниже, чем хитрее инверторный кровосос :)

Но это Я так понял.


Сообщение отредактировал Трибун: 18 января 2014 - 21:56

  • 0

#55 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 19 января 2014 - 09:59

Но это Я так понял.

Да всё нормально, я Вас прекрасно понял. Медленно двигаемся дальше :)

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

Некоторые «удельные» показатели.

Возможности повышения КПД генератора.

 

    Здесь мне сложно создать «всеобъемлющий» коэффициент, т.к. не совсем ясно, что должно быть в знаменателе. Сделал так: мощности на примерно одинаковых оборотах разделил на объем всех магнитов и скорость их движения относительно статора. Данные свел в таблицу. Получилось повышение «удельной» мощности, но с учетом (***), к этим «повышениям» надо относиться осторожно. В любом случае, величины:

 

от 0,00254 Вт/(мм³ х м/с) или 2,54 Вт/(см³ х м/с) для 288 об/мин;

до 0,00441 Вт/(мм³ х м/с) или 4,41 Вт/(см³ х м/с) для 855 об/мин;

принимаю.

 

    Перевожу на русский. Получилось, что с каждого 1 см³ неодимового магнита, «пролетающего» мимо статора на скорости 1 м/с на моем генераторе можно получить максимум от 2,54 до 4,41 Вт полезной электрической мощности в указанном диапазоне оборотов. Формулирую свою главную цель на перспективу: добиться большего КПД генератора, следствием чего станет дальнейшее уменьшение диаметра пропеллера. В настоящий момент D=0,96. Это допустимо, но не слишком комфортно.

    Почему я считаю, что это возможно? Сейчас максимальный КПД генератора в диапазоне приемлимых  для движения под парусом оборотов находится в диапазоне 55…75%  (это примерно при 300….900 об/мин). Если, к примеру, удастся повысить КПД всего на 10%, то это позволить довести диаметр пропеллера до 0,9 м, что уже будет очень хорошо. Ну а если до 0,85 – вообще отлично!

 

Косвенно об этой возможности говорит то, что в старом генераторе максимальный КПД в аналогичном диапазоне оборотов был 60…85%. Причем у него было даже больше резервов для улучшения: там коэффициент плотности намотки около 0,3 (***; т.е. можно просто было бы взять больший диаметр провода, что привело бы к уменьшению внутреннего сопротивления).

     Кроме того (и здесь Михаил меня только укрепил в моих старых подозрениях), осциллограмма напряжения, снятая прямо с катушек как старого, так и нового генератора показывала одно и то же: в режиме ХХ – идеальная синусоида, при нагрузке – каждая полуволна превращется в две. Осциллограмму, к сожалению, не сохранил, но повторить никогда не поздно. Понятно, что с такой «лестницей» надо что-то делать.

     Было бы очень интересно узнать подобные «удельные» цифры и КПД прочих ветряков изготовленных как по радиальной технологии (как мой), так и по аксиальной (со статором и без оного) технологии. К сожалению, очень редко, кто это вообще измеряет (или сообщает!). На "альтернативном" сайте возможна даже длительная словесная перепалка вместо цифр, почему я немного к нему насторожен.

 

     Теперь по-порядку анализ узлов, которые могли бы быть усовершенствованы. Прошу коллег серьезно отнестись к советам, т.е. использовать аргументы. Здесь пока те узлы, которые связаны с электромагнетизмом.

  1. Зазор между ротором и статором. У меня он 80% на новом и 100% на старом генераторе. Свои материалы и  расчет выкладываю в файлах (zip)/ Владимир (наш коллега vl25) сообщил, что у него зазор ujhfplj меньше толщины магнитов ( 0,6…1,2 мм зазор;  5 мм магнит; аксиальный генератор со статором; магниты с обоих сторон от катушки). Огромная просьба аргументировать как выбор зазора, так и выложить свои удельные характеристики и КПД (КПД прошу сообщить уже второй раз). Хоть я понимаю, что у аксиального генератора зазор можно потом менять, но радиальный генератор делается уже из готового статора, поэтому все-таки пока остается радиальный.
  1. Форма магнитов, заполнение зазора между ними магнитным материалом, коэффициент заполнения ротора и прочее. Здесь, догадываюсь, что у меня если не «косяк», то уж точно возможность улучшить. Ниже выкладываю свои мысли в виде эскиза.

     И устройство промышленного ветряка примерно моих размеров: «Как это устроено? Ветряки». http://www.youtube.c...SPXSJEy24#t=285 Хорошо видно, что «в плане» магниты прямоугольные, но «в разрезе» -  внешняя часть (формирующая зазор) имеет радиус (к вопросу из п.2). Все магниты на роторе очень тесно, но есть большой «набежавший» зазор (для чего?). Но, честно говоря, в домашних условия проще менять форму магнита «в плане», чем в «разрезе». Тогда меньше шансов испортить зазор и оставить его одинаковым.

 

Файлы/скрины:

 

- таблица с расчетом «удельных» показателей мощности

- Беляев Е.Ф. "Расчет и проектирование электрических машин постоянного тока малой мощности".  На стр. 43...45 (пример 1 и пример 2) идут расчеты зазора в случае редкоземельных и традиционных магнитов. Разница в зазорах – на порядок.

- мой «калькулятор», сделанный на основе примеров Беляева Е.Ф. Только одну величину (описание красным), я не понял. Но ее изменение от 0,3 до 0,1 не очень сильно изменит зазор.

- картинка существующей формы магнитов и перспективных вариантов (проблем с переделкой нет). Тут вопросы к коллегам и прежде всего Михаилу и Владимиру: что я вообще должен увидеть и на какой осциллограмме в идеале ? Ваши рекомендации по вариантам формы «в плане».

Прикрепленные изображения

  • Удельные мощности.jpg
  • Варианты формы магнитов.jpg

Прикрепленные файлы


Сообщение отредактировал DmitryK: 19 января 2014 - 10:01

  • 1

#56 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 19 января 2014 - 22:01

Попадался сайт ремонтников-перемотчиков моторов, там видел хорошую таблицу со способами намотки в зависимости от числа полюсов и магнитов и их соотношения. Возможно "верблюд" получился из-за неверной намотки или неприемлемого сочетания? Я поищу ссылку. ИМХО вряд ли плоский магнит так одвугорбит синусоиду, что это сильно заметно.


Сообщение отредактировал Трибун: 19 января 2014 - 22:03

  • 0

#57 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 06:18

Может это поможет разобраться

http://penolet.ru/content/110?page=2

http://www.simplebgc...s/motor_rewind/

http://www.bavaria-d..._Calculator.htm


  • 0

#58 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 08:53

Не поможет, но "мир тесен". Сделано как раз по третьей вашей ссылке. Причем пользуюсь этим сайтом уже давно. 36_38 и 48_50 наматываются практически идентично.

Вот только жалко, что Владимир и Михаил так и не прислали своих осциллограмм!


  • 0

#59 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 20 января 2014 - 09:01

Нет их у меня, было это давно. А вы нагрузку подавали на выход выпрямителя? Корректно, конечно, без выпрямителя подать трехфазную симметричную нагрузку.


  • 0

#60 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 09:24

Нет их у меня, было это давно. А вы нагрузку подавали на выход выпрямителя? Корректно, конечно, без выпрямителя подать трехфазную симметричную нагрузку.

Вот тоже такая же мысль пришла в голову, когда утром ехал в метро! Я спаяю три керамические сопротивления и подключу их напрямую на три фазы. Затем снова сниму осциллограммы, но у же и на обмотках и на сопротивлениях. А конденсатор, который уже после моста у меня, не может как-то влиять именно на искажение в системе до моста? Может, без него было бы корректнее? В т.ч. и на ХХ.


  • 0

#61 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 20 января 2014 - 09:29

Если считать, что фазы генератора имеют значимое внутренне сопротивление, то переключение диодов моста и фильтр  могут влиять на форму фазного напряжения. Я уж сейчас точно не помню как коммутируются диоды, смотреть надо. 


  • 0

#62 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 09:34

Если считать, что фазы генератора имеют значимое внутренне сопротивление, то переключение диодов моста и фильтр  могут влиять на форму фазного напряжения. Я уж сейчас точно не помню как коммутируются диоды, смотреть надо. 

Да, имеют. По поводу ближайших "испытаний" - путь понятен. Я это дело так не оставлю! :D

Надо было мне не только гнаться за КПД и Вт, а спокойно анализировать переменку. Вот он - "любительский" подход....


  • 0

#63 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 20 января 2014 - 09:35

Успехов.


  • 0

#64 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 11:25

Вот он - "любительский" подход....

Не убивайтесь Вы так, так Вы не убьетесь :) Вставьте осцилл в розетку и Вам мгновенно полегчает. Ныне из резистивных нагрузок сети остались только нагреватели, даже лампочки теперь имеют выпрямитель с емкостной нагрузкой - сеть стала трапецией уже давно. Вы на коленке не вылижете то, чему посвящена масса диссертаций - оптимизация и моделирование поля на полюсах - по сути не имеющих практической ценности из-за влияния нагрузки. Не ставить же ККМ в ветряк...

У Вас уже хороший результат. Влиянием потерь от высших гармоник можно пренебречь на малых оборотах и плевать на них на высоких.

А вот проанализировать намотку стоит. Я не спец, но есть ощущение, что в сложных обмотках часть последовательных катушек в отдельные моменты паразитируют, а они сопротивление имеют, а сопротивление выпрямителем на емкость аккурат на вершинах даст просадку.


  • 2

#65 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 17:28

......Влиянием потерь от высших гармоник можно пренебречь на малых оборотах и плевать на них на высоких......

Вы навели меня на интереснейшую мысль!

В интернете она выглядит примерно так: http://mlab.org.ua/a...-generator.html


  • 0

#66 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 20 января 2014 - 19:29

Вы навели меня на интереснейшую мысль!

В интернете она выглядит примерно так: http://mlab.org.ua/a...-generator.html

Там мыслей не одна - Вы про дополнительный выпрямитель? Ничего не скажу, т.к. впервые вижу и практически не встречал. Надо подумать как это просимулировать в LTSpice...


  • 0

#67 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 21 января 2014 - 05:00

Там мыслей не одна - Вы про дополнительный выпрямитель?

Я про "третью гармонику" и дополнительные два диода!


  • 0

#68 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 21 января 2014 - 07:52

Я про "третью гармонику" и дополнительные два диода!

Хм. Два горба и третья гармоника? Сомневаюсь. 


  • 0

#69 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 21 января 2014 - 18:52

Сомневаюсь. 

"Мнительный ты стал, Сидор..."(с)

2014-01-21_224955.png - классический расклад для меандра. Могу добавить пятую.


Сообщение отредактировал Трибун: 21 января 2014 - 18:54

  • 0

#70 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 21 января 2014 - 19:18

Похоже.


  • 0

#71 Трибун

Трибун

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 22 января 2014 - 06:51

Я про "третью гармонику" и дополнительные два диода!

По симулятору выходит, что толку от этого только когда амплитуда 3 гармоники равна или больше амплитуды 1-й. А это не просто двугорбый импульс, это провал между горбами до уровня 0 и ниже. Так исказить нужно постараться.

При мЕньших искажениях ток через дополнительные диоды отсутствует. Если надо дам пикчи симуляции.

 

Однако по ссылке изобрАжены совершенно иные искажения, без горбов. А это другие фазовые соотношения, гармонику нужно перевернуть. В этом случае толк появляется при уровне гармоники 1/2 от первой. Но! Картина искажений вовсе не такая, как в статье - вместо чуть ввалившихся боков, их глубокий провал до уровня нуля и чуть ниже. Т.е. на переходе 1 синуса через 0 сидит обратный переход 3 гармоники через 0 или по крайней мере, как пограничное состояние, полка-ступенька. Тоже могу дать пикчу.

 

Так шта-а радуйтесь своей незначительной двугорбости :) и поищите другие резервы. Например Шотки в выпрямителе или синхронник на мосфетах - мысли были, но до железа не дошли http://s42.radikal.r...c2dd4dc3116.png


Сообщение отредактировал Трибун: 22 января 2014 - 07:23

  • 1

#72 vl25

vl25

    Рулевой 3-го класса

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

Отправлено 23 января 2014 - 00:40

Видео посещения одного украинского ветросамодельщика другим.

http://www.youtube.c...h?v=3Qdt1sp1H4k


  • 0

#73 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 23 января 2014 - 05:00

Еще раз все проверил, приготовил.

1. В режиме ХХ выходные напряжения - синусоиды (на всех фазах одинаково, разумеется).

2. Под нагрузкой (примерно 50%, обороты 480), более предметные искажения синусоиды.

3. "Нулевой" провод и два дополнительные диода картину не меняю.

4. Конденсатор влияет только на то, на что и должен - выходные пульсации.

 

Скрины с прибора:

- фазное без нагрузки

- фазное под нагрузкой

- линейное под нагрузкой

Прикрепленные изображения

  • 01_Фазное без нагрузки.JPG
  • 02_Фазное под нагрузкой.JPG
  • 03_Линейное под нагрузкой.JPG

Сообщение отредактировал DmitryK: 23 января 2014 - 05:01

  • 0

#74 DmitryK

DmitryK

    Яхтенный капитан

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

Отправлено 23 января 2014 - 05:08

Забыл уточнить.

При работе на трёхфазную нагрузку - всё идеально.


  • 1

#75 StrangerM

StrangerM

    чужой

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

Отправлено 23 января 2014 - 05:21

Вторая картинка типовая для 3-й. Эти картинки интуитивно понятны - магнитный поле прямоугольное. Но почему синусоида без нагрузки? Мне не понятно, где это все фильтруется? А вы бы еще ток под нагрузкой посмотрели, очень интересно.


Забыл уточнить.

При работе на трёхфазную нагрузку - всё идеально.

Ничего себе - забыл. :-) Это многое меняет.


  • 0



Ответить



  


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей