3D -trükitud aksiaalvoolu generaator ja dünamomeeter: 4 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

STOPP !! LOE SEDA ESIMENE !!! See on rekord projektist, mis on alles väljatöötamisel. Palun pakkuge tuge.

Minu lõppeesmärk on, et seda tüüpi mootorist/generaatorist saaks parameetritega avatud lähtekoodiga disain. Kasutajal peaks olema võimalik sisestada mõned parameetrid, nagu pöördemoment, kiirus, vool, volti/p/min, tavalised magneti suurused ja võib -olla ka vaba ruum ning genereerida tuleks 3D -prinditavate.stl ja.dxf lõikefailide seeria.

See, mida ma olen teinud, on loodud platvorm, mis suudab kinnitada simuleeritud disaini, mille kogukond saab seejärel muuta optimaalsemaks seadmeks.

Osaliselt on see üks põhjus, miks ma selle dünamomeetriga seadistasin. Dünamomeeter mõõdab pöördemomenti ja kiirust, et võimaldada hj või võlli vattide mõõtmist. Sel juhul olen ehitanud generaatori, millel on läbilaskevõime, statsionaarne võll, mis muudab dünamomeetrisüsteemi seadistamise lihtsamaks ja seega saab seda konfigureerida mootorina RC ESC abil töötama (ma loodan) ja pöördemomenti väljundil, samuti kiirusel, V ja ampritel, mis võimaldab määrata mootori kasuteguri.

Minu jaoks saab seda juhtida muutuva kiirusega mootoriga (akutrelli ülejääk, astmelise ülekandega) ja mõõta võlli pöördemomendi sisendit, samuti V ja amprit, võimaldades tõelist tõhusust ja eeldatavaid turbiinikoormusi simuleerida.

Selles režiimis loodan kasutada regeneratiivpidurdust võimaldavat RC ESC -d ja võib -olla Arduinot, et juhtida koormust, mida minu VAWT kannab, et saavutada MPPT (Multi Power Point Tracking).

MPPT -d kasutatakse nii päikeseenergia kui ka tuuleturbiini juhtimisel, kuid see on tuule jaoks pisut erinev. Tuuleenergia puhul on suur probleem see, et kuna tuule kiirus kahekordistub 10 km/h kuni 20 km/h, suureneb tuulest saadav energia kuubiku võrra, seega 8 korda. Kui 10 W oli saadaval kiirusel 10 km/h, siis 80 W on saadaval kiirusel 20 km/h. Tore, et energiat on rohkem, kuid generaatorite väljund kahekordistub, kui kiirus kahekordistub. Nii et kui teil on 20 km/h tuule jaoks ideaalne generaator, võib selle koormus olla nii tugev, et kiirusel 10 km/h see isegi ei käivitu.

See, mida MPPT teeb, kasutab generaatori lahtiühendamiseks ja seejärel uuesti ühendamiseks raskeveokite tahkislülitit. See võimaldab teil reguleerida generaatori koormust ja MPPT Multi tähendab, et saate erinevatele kiirustele määrata erinevaid koormusi.

See on väga kasulik, kuna kõik turbiinitüübid koguvad maksimaalset energiat, kui koormus kohandatakse olemasoleva energiaga või tuulekiirusega.

NII

See ei ole retsept, kuigi ma usun, et selle saaks minu postitustelt kopeerida, ja annaksin hea meelega lisateavet, kuid ma soovitan, et parim valik oleks mulle enne vooluahelate ja andurite võistluse lõppu soovitusi teha., et saaksin seda juhendatavat kaaluda, sellele vastata ja ehk seda parandada.

Jätkan teabe uuendamist, läbivaatamist ja lisamist, nii et kui see on praegu huvitav, võiksite mõne aja pärast uuesti sisse registreeruda, kuid loodan, et saan enne 29. juuli 19. juuni lõppu üsna palju ära teha.

Samuti ei ole ma eriti sotsiaalne metsaline, aga mulle meeldib aeg-ajalt patsutada ja see on üks põhjus, miks ma siin olen.:-) Ütle mulle, kas sulle meeldib mu tööd näha ja tahad näha juurde palun:-)

See projekt sündis seetõttu, et tahtsin oma turbiinide konstruktsioonide testimiseks kontrollitavat koormust ja tahtsin, et see oleks kergesti reprodutseeritav, nii et ka teised saaksid seda kasutada. Sel eesmärgil piirasin end millegi sellise projekteerimisega, mida saaks ehitada ainult FDM -printeriga, muid tööpinke pole vaja. Tundub, et pole palju kaubanduslikke tooteid, mis vastaksid vajadusele suure pöördemomendi, väikese kiiruse ja mitteläbilaskeva generaatori järele, ehkki neid on Hiinast. Üldiselt pole nõudlust palju, sest käigukastid on nii odavad ja elekter on nii odav.

Ma tahtsin midagi, mis tootis umbes 12 V kiirusel 40-120 p / min ja umbes 600-750 W kiirusel 120-200 p / min. Tahtsin ka, et see ühilduks RC maailma odavate 3 -faasiliste PMA -kontrolleritega (ESC elektroonilised kiirusregulaatorid). Viimane nõue oli see, et see peaks olema väljund (magnetitega ümbris või kest pöörleb, staatoriga võll aga seisab), võll, mis läbib kogu korpuse, ja staator, mis kinnitub võlli külge.

See juhend on pooleli ja ma postitan selle, et inimesed saaksid protsessist ülevaate, mitte niivõrd sellepärast, et ma arvan, et nad peaksid selle kopeerima. Peamine asi, mida ma muudaksin, on see, et minu ehitatud traadi alusplaat ei ole peaaegu piisavalt tugev, et magnetvälju rõnga ümber korralikult suunata, nii et suur osa nendes magnetites makstud magnetvoost läheb tagant raisku. Kui ma kujunduse ümber teen, mida ma varsti teen, siis teeksin tõenäoliselt magnetilised alusplaadid cnc -lõigatud terasplaatidena. Teras oleks üsna odav, palju tugevam ja lihtsustaks enamikku sellest ehitamisest. Huvitav oli teha FDM/traat/kips komposiite, nagu ma siin illustreerisin, ja rauaga koormatud PLA puhul oleksid asjad teisiti olnud. Otsustasin siiski, et tahan midagi, mis tõesti kestaks, seega terasplaate.

Olen selle versiooni osas hästi edenenud, mida kasutan selle VAWT testimiseks. Ma pole veel madalpinge jõudluse osas seal. Ma arvan, et minu võimsus/pöördemoment on õiges palliplatsis, ajakohastan asjade edenedes, kuid praegusel hetkel on mul hea võimalus saada vajalik kontrollitav koormus. Kui see on surnud, tundub see olevat võimeline pakkuma üsna suurt pöördemomendi takistust, mis on enam kui piisav turbiini testimiseks. Mul on vaja lihtsalt luua kontrollitud vastupanupank ja mul on sõber, kes mind selles aitab.

Üks asi, millest ma lühidalt räägin, on see, et nagu paljudel inimestel, on mul juba paar aastat olnud 3D (FDM-using PLA) printer, millest olen saanud 20–30 kg rõõmu. Ma leian, et see on sageli masendav, kuna mis tahes suuruse/tugevusega osad on kas kallid ja väga aeglaselt trükitavad või odavad, kiired ja õhukesed.

Ma tean, kui palju neid 3D -printereid on seal väljas, sageli mitte midagi tegemata, sest see võtab kaua aega või maksab kasulike osade valmistamiseks liiga palju. Olen välja pakkunud huvitava lahenduse sama printeri ja PLA tugevamatele kiirematele osadele.

Ma nimetan seda "valatud struktuuriks", kus trükitud objekt (koosneb 1 või enamast trükitud osast ning mõnikord ka laagritest ja võllidest) on valmistatud tühimikega, mis on ette nähtud valada täis kõvastunud vedelat täiteainet. Loomulikult on mõned ilmsed valikud valatud täidise jaoks midagi sellist nagu epoksü, mis on koormatud lühikese kiudude tükeldatud klaaskiuga, mida saab kasutada suure tugevuse ja kergete sõlmede jaoks. Proovin ka mõnda odavamat, keskkonnasõbralikumat ideed. Selle "valatud struktuuri" koostu teine pool on see, et õõnsusel või tühimikul, mida kavatsete täita, võivad olla väikese läbimõõduga kõrge tõmbetugevusega elemendid, mis on eelnevalt trükitud "vormile/pistikule" pingutatud, mis muudab tulemuseks oleva struktuuri materjalidest ja struktuurist komposiit, pingestatud nahk (PLA ümbris), kuid tugeva survetugevusega südamikuga, mis sisaldab ka kõrge tõmbetugevusega elemente. Teen selle juhendamiseks veel ühe juhendatava, nii et räägin sellest siin, et katta, kuidas see selle ehitusega seotud on.

Samm: materjalide loend ja protsess

PMA koosneb 3 sõlmest, millest igaüks sisaldab või kasutab erinevaid osi ja materjale.

Ülalt (laagri pool) alla (staatori pool), 1. Laagrikandja ja ülalaagrimass

2. Staator

3. Alumine magnetmass

1. Laagrikandja ja ülemine magnetmass

Selleks kasutasin eespool loetletud 3D -prinditud osi

1. 150mm8pole ülemine mag ja laagritugi CV5.stl,
2. laagri külje sisemine plaat
3. laagri külje välimine plaat
4. 1 "ID -joondusega laager (nagu kasutatakse tavalistes padjaplokkides ++ lisage Interneti -link),
5. 25 '24g tsingitud terastraati
6. 15 '10 g tsingitud terastraati
7. 2 rulli jämedat terasvilla

Valikuliselt võib raske terastraadi ja terasvilla asendada terasest alusplaatidega, laser- / veejoaga lõigata või võib olla võimalik 3D -trükitud magnetiline alusplaat (kuid raske terastraat on endiselt hea mõte, kuna see talub plastilist deformatsiooni) aeg). Olen proovinud valada alusplaati raudoksiidipulbriga täidetud epoksüüdiga ja see on olnud edukas. Massiivi magnetite vahelise vooluühenduse parandamine külgsuunas, kasutades tõhusamat alusplaati, peaks suurendama pingeid madalamatel pööretel. Samuti on hea meeles pidada, et see on peamine konstruktsioonikomponent ja tagaplaat kannab jõud magnetidelt tungraudade külge. Plaate üksteise poole tõmbavad magnetjõud võivad ulatuda sadade naelani ja jõud suurenevad plahvatuslikult (kuubik, kolmas võimsus), kui plaadid lähenevad. See võib olla väga ohtlik ning tuleb olla ettevaatlik tööriistade ja muude esemetega, mis võivad kokkupandud plaadi või selle tagakülje külge tõmmata!

Mähistes kasutasin umbes 300 jalga 24 g kaetud magnettraati, mida ma hiljem üksikasjalikult katan.

2. samm: magnetplaatide valmistamine

Selles aksiaalvoo generaatoris, et minimeerida minekut ja maksimeerida väljundit, kasutan kahte magnetmassiivi, üks staatori mähiste mõlemal küljel. See tähendab, et magnetvälja tõmbamiseks läbi vaskmähiste pole vaja magnetilist südamikku, nagu seda teeb enamik mootori/alt -geomeetriaid. On mõningaid aksiaalse voo konstruktsioone, mis kasutavad ferrisüdamikke, ja võin tulevikus proovida mõnda katset sel viisil. Tahaksin proovida mõnda 3D prinditavat rauaga laaditud materjali.

Sel juhul olen valinud 8 -pooluselise magnetimassiivi umbes 150 mm ringis, kasutades 1 "x1" x0,25 "haruldaste muldmetallide magneteid. Selle suurusega tagati, et kõik osad mahuksid 210 mm x 210 mm trükivoodile. Üldiselt määrasin selle generaatori suuruse kõigepealt aru, et mida suurem on läbimõõt, seda parem on voltide arv pöörde kohta minutis, nii et see muutus nii suureks, kui mu trükivoodile mugavalt sobiks. FYI, parem on rohkem kui üks põhjus: rohkem magnetid, mida kaugemal on magnetid keskelt, seda kiiremini nad liiguvad ja ka vasel on rohkem ruumi! Kõik need asjad võivad kiiresti kokku saada! Siiski olen jõudnud järeldusele, et selles suurusjärgus on tavaline flux -süsteem võib olla parem koduehitus. Väikestel rootoritel ei ole palju ruumi ja asjad võivad üsna tihedaks muutuda, eriti kui teete läbilaskevõlli, nagu ma olen selle disaini puhul teinud. Samuti kui teie magnet (radiaalpikkus) on teie rootori läbimõõduga võrreldes väike, nagu see on (umbes 6 "läbimõõduga kuni 1" magnet), siis windi ng muutub natuke imelikuks, kui sisemine otsamähis on ainult umbes 1/2 välispinna pikkusest.

Tagasi juhendamise juurde! Selle generaatori magnetplaatide kokkupanemise viis on kõigepealt magnetplaadi (roheline) liimimine punase ääriku/alusplaadi külge. Seejärel asetasin magnetplaadi mõnele õhukesele vineerikihile (umbes 0,75 tolli paksusele) ja asetasin mõlemad raskele terasplaadile, et magnetid saaksid sõlme oma kohale kinnitada. Seejärel kerisin terastraadi magnetplaatide tagaküljel. See ei läinud päris nii, nagu lootsin. Tugev magnetväli tõmbas traadi magnetite keskpunkti poole ja mul ei õnnestunud painutada igat rida traati, et see sobiks ideaalselt järgmisse kohta, ilma esimest mähist tõrjumata. Lootsin, et saan traadi lihtsalt sisse keerata ja magnetvoog lukustab selle. Järgmisena proovisin traatrõngaid lõigata ja see oli parem, kuid siiski kaugel sellest, mida lootsin, et saaksime traadist ilusa ühtlase alusplaadi. Selle teostamiseks on võimalikud keerukamad viisid ja need võivad tulevikus katsetamist väärt olla. Proovisin kasutada ka magnetväljas tihendatud terasvilla alusplaadina või vooluna See tundus töötavat, kuid tegelik raua tihedus ei tundunud olevat väga suur, nii et ma di Ärge katsetage selle tõhusust, osaliselt seetõttu, et arvasin, et traatkonstruktsioon on magnetplaatide mehaaniliste koormuste jaoks oluline. Terasvill võib olla ka tulevikus väärt uurimist, kuid veejoaga lõigatud terasplaadid on tõenäoliselt järgmine võimalus, mida proovin.

Järgmisena võtsin oranži 3D -prinditud osa ja kudusin sellest läbi ja ümber traadi, mis mulle tundus olevat suurima koormuse suund, poldi -poldi ja iga nurga paar korda keskele. Keerasin selle ümber ka poldiaukudesse, kus kõik keermesvardad tungraudadena läbivad, et hoida ja muuta plaatide vahelist kaugust.

Olles veendunud, et magnetplaat ja äärik on piisavalt head ning oranž alusplaat on tugevdustraadiga rahuldavalt keermestatud, ühendasin need kaks liimiga. Tuleb olla ettevaatlik, kuna see liimühendus peab olema veekindel või sulguma. Mul oli lekkeid kahel esimesel korral ja see on jama, raiskab palju kipsi ja tekitab rohkem stressi kui vaja. Soovitan kiirelt lekete kõrvaldamiseks hoida sinist kleeplinti või muud vahukummi, näiteks mittepüsivat liimi. Kui osad on ühendatud, täitke oma valitud tugevdusmaterjaliga. Kasutasin kõva krohvi, modifitseeritud PVA -liimiga. Kips peaks jõudma surveteni 10 000 psi, kuid mitte eriti pingul (seega traat). Tahaksin proovida epoksiidi tükeldatud klaasi ja kabosiiliga või betooni ja lisanditega.

Käepärane asi kipsi puhul on see, et kui see lööb, on teil üsna vähe aega, kus see on raske, kuid habras ja lekkeid või plekke saab kergesti kraapida või maha lüüa.

Selles disainis on kaks magnetplaati. Ühel neist on laager, tavaline 1 -tolline padjaploki isereguleeruv seade. Vajutasin oma varakult magnetmassiivi. Rakenduse jaoks, mille jaoks olen selle välja töötanud, asub teine laager generaatori kohal olevas turbiinis, nii et ma kasutas ainult ühte isereguleeruvat laagrit. See oli lõpuks natuke valus. Neid osi saab kokku panna ka iga magnetplaadiga, millel on laager, kui staatori väljundjuhtmed juhitakse sisemiselt läbi paigaldatud võlli. See võimaldada vastassuunas pöörlevate propellerite paigaldamist ühisele, mittepöörlevale võllile/torule.

3. samm: staatori loomine

Kooskõlas minu teemaga, milleks on püüda selgitada, mida ma olen teinud ja miks see tollal hea mõte tundus, nõuab staator natuke rohkem ruumi.

PMA -s on mähised tavaliselt statsionaarsed, magnetsõlmed aga pöörlevad. See pole alati nii, kuid peaaegu alati. Aksiaalvoosõlmes, mõistes põhilist "parema käe reeglit", mõistetakse, et iga pöörleva magnetväljaga kokku puutuv juht tekitab traadi otste vahele voolu ja pinget, kusjuures kasulik vool on proportsionaalne põllu suunas. Kui väli liigub juhtmega paralleelselt (nt ringis ümber pöörlemistelje), ei teki kasulikku voolu, vaid tekivad olulised pöörisvoolud, mis takistavad magnetite liikumist. Kui traat jookseb risti, saavutatakse kõrgeim pinge ja voolu väljund.

Veel üks üldistus on see, et maksimaalse võimsuse saavutamiseks tuleks staatoris olev ruum, mille kaudu magnetvoog pöörlemise ajal läbib, täita võimalikult palju radiaalselt asetatud vaske. See on probleem väikese läbimõõduga telgvoolusüsteemide puhul, kuna sel juhul on võlli lähedal olev vase pindala murdosa välisserva pindalast. Magnetvälja kõige sisemises piirkonnas on võimalik saada 100% vaske, kuid selle geomeetria piires saab ainult 50% välisserva. See on üks tugevamaid põhjusi, miks eemale hoida liiga väikestest aksiaalvoogudest.

Nagu ma juba varem ütlesin, pole see juhendatav asi selles, kuidas ma seda uuesti teeksin, vaid pigem osutamine mõnes suunas, mis tundub paljutõotav, ja näitama mõningaid auke, milleni sellel teel jõutakse.

Staatori projekteerimisel tahtsin muuta selle nii paindlikuks kui võimalik volti väljundi kohta minutis ja soovisin, et see oleks kolmefaasiline. Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks peaks tekkivate pöörisvoolude minimeerimise teel iga "jalg" (mähise mõlemat külge käsitlema kui "jalga") korraga kokku puutuma ainult ühe magnetiga. Kui magnetid on üksteise lähedal või puudutavad, nagu see juhtub paljude suure võimsusega rc -mootorite puhul, areneb aja jooksul, mil "jalg" läbib magnetvoo tagasipööramise, olulised pöörisvoolud. Mootorirakendustes pole sellel nii suurt tähtsust, kuna mähis saab õigetes kohtades kontrolleri toite.

Valisin magnetmassiivi neid mõisteid silmas pidades. Massiivi kaheksa magneti läbimõõt on 1 "ja nendevaheline ruum on 1/2". See tähendab, et magnetiline segment on 1,5 tolli pikk ja sellel on ruumi 3 x 1/2 tolli jalgadele. Iga "jalg" on faas, nii et igal hetkel näeb üks jalg neutraalset voogu, ülejäänud kaks aga kasvavat ja vähenevat voogu. Täiuslik 3 -faasiline väljund, kuigi neutraalsele punktile nii palju ruumi (pöörisvoolude minimeerimiseks) ja ruudukujulisi (või pirukakujulisi) magneteid kasutades saavutatakse voog peaaegu alguses, jääb suureks ja langeb kiiresti nulli. Seda tüüpi väljundit nimetatakse minu arvates trapetsikujuliseks ja see võib mõnele arusaadavale kontrollerile keeruline olla. 1 "ümmargused magnetid samas seadmes annaksid rohkem tõelist siinuslainet.

Üldiselt on need kodus ehitatud vahelduvvoolugeneraatorid ehitatud "mähiste", sõõrikukujuliste traatkimpude abil, kus sõõriku kumbki pool on "jalg" ja arv mähiseid saab ühendada järjestikku või paralleelselt. Sõõrikud on paigutatud ringikujuliselt, nende keskpunktid on joondatud magnetitee keskpunktiga. See toimib, kuid on mõningaid probleeme. Üks probleem on see, et kuna juhid ei ole radiaalsed, ei liigu suur osa juhist 90 -kraadise nurga all magnetväljale, mistõttu tekivad pöörisvoolud, mis ilmuvad mähises soojuse ja magnetmassiivi pöörlemiskindluse tõttu.. Teine probleem on see, et kuna juhtmed ei ole radiaalsed, ei ole nad nii ilusti kokku pakitud. Väljund on otseselt proportsionaalne sellesse ruumi mahutatava traadi kogusega, seega vähendavad väljundit mitteradiaalsed "jalad". Kuigi see oleks võimalik ja seda tehakse mõnikord ka kaubanduslikes disainides, nõuab radiaalsete "jalgadega mähise kerimine, mis on ühendatud ülalt ja alt, 2x nii palju otsamähist kui serpentiinimähis, kus ühe jala ülaosa on ühendatud ülemise osaga. järgmine sobiv jalg ja seejärel ühendatakse selle jala põhi järgmise sobiva jalaga edasi ja edasi.

Teine suur tegur seda tüüpi aksiaalvoo generaatorites (pöörlevad magnetid staatori kohal ja all) on plaatide vahe. See on kuubikuõiguse suhe, kui vähendate plaatide vahelist kaugust 1/2 võrra, suureneb magnetvoo tihedus 8x. Mida õhemaks saate oma staatori teha, seda parem!

Seda silmas pidades valmistasin 4 -osalise mähise, seadistasin süsteemi umbes 50 -meetrise traadist kiudude mõõtmiseks ja mässisin jigi 6 korda, luues umbes 6 mm läbimõõduga traatkimbud. Need sobivad mulle sinisele vaherõngale, sidudes need läbi aukude nii, et traadiotsad tuleksid tagant välja. See polnud lihtne. Sellele aitas natuke kaasa see, kui olin kimbud hoolikalt teibitud, et need lahti ei läheks, ning võtsin aega ja kasutasin juhtmeid paika surudes sileda puidust vormimisvahendiga. Kui need kõik olid oma kohale sidunud, asetati sinine vaherõngas helerohelist moodustavatest vannidest suurimasse ja tumerohelise sõõrikuvormi abil helerohelise vanni teisel poolel ettevaatlikult lamedaks pingipaik. Sellel vormimisvannil on soon sidumisjuhtmete keerdude sisse istumiseks. See võtab aega ja kannatlikkust, kui pöörate ettevaatlikult umbes 1/5 pööret, vajutate, pöörate ja jätkate. See moodustab ketta tasaseks ja õhukeseks, võimaldades samal ajal otsamähiste virnastamist. Võite märgata, et minu 4 lobed mähisel on sirged "jalad", kuid sise- ja välisühendused ei ole ümarad. See pidi hõlbustama nende virnastamist. See ei õnnestunud nii hästi. Kui ma seda uuesti teeksin, paneksin seest ja väljast otsamähised mööda ringikujulisi teid.

Pärast seda, kui see oli tasane ja õhuke ning servad kokku pakitud, kerisin selle tihendamiseks ümber serva lameda lindi ja teise üles, alla ja ümber iga jala ning seejärel ka selle kõrval olevale. Kui see on tehtud, saate sidetraadid eemaldada ja väiksemale pressvannile üle minna ning minna tagasi pahede juurde ja vajutada seda võimalikult õhukeseks ja lamedaks. Kui see on tasane, eemaldage see pressvannist. Sellise vormi ettevaatliku vahatamise ja kattekihiga katmise keerulise protsessi asemel kasutan üldiselt lihtsalt paar kihti venivat ümbrist (köögist). Asetage paar kihti vormi põhja ja asetage klaaskiud venivale ümbrisele. Seejärel lisage staatori kinnitustoru, mis sobib helerohelise vormivanni ülaossa, kuid mille vahel on veniv ümbris ja klaaskiud. Seejärel lisage staatori mähis tagasi oma kohale, et suruda alla nii veniv mähis kui ka klaaskiud ning lukustada staatori kinnitusvool oma kohale. Seejärel pöörduge tagasi pahede juurde ja vajutage uuesti tasaseks. Kui see sobib hästi vanni, sisse pandud veniv mähis ja klaaskiud, lisatakse klaaskiust riie (mille keskel on auk staatori paigaldustoru jaoks).

Nüüd on see valmis valama sidematerjali, tavaliselt kasutatakse epoksü- või polüestervaiku. Enne selle tegemist on oluline hoolikas ettevalmistus, kuna selle protsessi alustamisel ei saa te tegelikult peatuda. Kasutasin varem tehtud 3D -trükitud alusplaati, mille keskel oli 1 -tolline auk ja selle ümber lame plaat. Kasutasin 16 -tollist 1 -tollist alumiiniumtoru, et staatori kinnitustoru sobiks ja oleks hoiti lameda plaadiga risti. Roheline vormivann, staatori mähis ja staatori paigaldustoru libistati lamedale plaadile istuma. Enne epoksiidi segamist valmistasin esmalt ette 4 kokkutõmmatavat ümbrist ja asetasin ettevaatlikult tumeroheline moodustav sõõrik, nii et sellel oleks näol minimaalsed kortsud vastu staatori mähist. Pärast epoksiidi segamist ja klaaskiudkangale valamist panin ettevaatlikult veniva mähise ümber 1 -tollise toru ja asetasin rohelise moodustades selle kohale rõnga. Valmistasin ette ka paar vana pidurirootorit, mis andsid veidi kaalu ja istusin kenasti rohelise vormiva sõõriku peal. Pärast seda panin tagurpidi poti pidurirootorite peale ja poti peale virnasin umbes 100 naela kraami. Jätsin selle 12 tunniks ja see tuli umbes 4-6 mm paksune.

4. samm: testimine ja andurid

Generaatoril on mitmeid mõõdetavaid sisendeid ja väljundeid ning nende kõigi mõõtmine ei ole lihtne. Mul on väga õnne, et mul on Vernierilt mõned tööriistad, mis muudavad selle palju lihtsamaks. Vernier valmistab haridustasemega tooteid, mis ei ole sertifitseeritud tööstuslikuks kasutamiseks, kuid on väga kasulikud minusugustele eksperimenteerijatele. Ma kasutan Vernieri andmelogijat koos erinevate plug and play anduritega. Selle projekti puhul kasutan generaatori väljundi mõõtmiseks hallipõhiseid voolu- ja pingeandureid, generaatori kiiruse andmiseks optilist andurit ja pöördemomendi sisendi mõõtmiseks koormusandurit. Kõiki neid instrumente proovitakse umbes 1000 korda sekundis ja salvestatakse minu sülearvutisse, kasutades Vernieri logijat AD läbipääsu seadmena. Minu sülearvutis saab seotud tarkvara käivitada sisenditel põhinevaid reaalajas arvutusi, ühendades pöördemomendi ja kiiruse andmed, et anda reaalajas sisendvõlli võimsus vattides ja reaalajas väljundandmed elektrivattides. Ma ei ole selle testimisega veel läbi saanud ja abi oleks kellegi sisust, kellel on parem arusaam.

Mul on probleem, et see generaator on tõesti kõrvalprojekt ja seega ei taha ma sellele liiga palju aega kulutada. Arvan, et saan seda kasutada oma VAWT -uuringute jaoks kontrollitava koormuse jaoks, kuid lõpuks tahaksin teha koostööd inimestega, et seda täpsustada, nii et see sobiks minu turbiini jaoks tõhusalt.

Kui alustasin VAWT -uuringutega umbes 15 aastat tagasi, mõistsin, et VAWT -de ja teiste peamiste liikumiste testimine on keerulisem, kui enamik inimesi arvab.

Peamine probleem on see, et liikuva vedeliku energia on eksponentsiaalne selle liikumiskiirusele. See tähendab, et kui voolu kiirust kahekordistada, suureneb voolus sisalduv energia 8x (see on kuubik). See on probleem, kuna generaatorid on lineaarsemad ja üldiselt, kui kahekordistada generaatori pööret minutis, saate umbes 2x vatti.

See põhimõtteline ebakõla turbiini (energiakogumisseade) ja generaatori (võlli võimsus kasuliku elektrienergia vahel) vahel muudab tuulegeneraatori jaoks generaatori valimise keeruliseks. Kui valite oma tuuleturbiinile generaatori, mis toodab 20 km/h tuultest kõige rohkem saadaolevat energiat, ei hakka see tõenäoliselt isegi pöörlema enne 20–25 km/h, kuna generaatori koormus turbiinile on liiga suur. Selle generaatori sobitamise korral, kui tuul on üle 20 km, ei võta turbiin mitte ainult murdosa suurema kiirusega tuulest saadaolevast energiast, vaid turbiin võib ületada kiirust ja olla kahjustatud, kuna generaatori koormus ei ole suur piisav.

Viimasel kümnendil on lahendus muutunud säästlikumaks, kuna juhtimiselektroonika hind on langenud. Selle asemel, et püüda sobitada kiirusi, arvutab disainer maksimaalse kiiruse, millega seade on mõeldud töötama, ja valib generaatori, lähtudes selle kiiruse või natuke kõrgema turbiini energiahulgast ja ideaalsest kiirusest. See generaator, kui see on oma koormusega ühendatud, annaks tavaliselt madalatel kiirustel liiga palju pöördemomenti ja ülekoormatud turbiin ei võta kogu energiat, mis tal oleks, kui see oleks korralikult laaditud. Nõuetekohase koormuse loomiseks lisatakse kontroller, mis lülitab generaatori hetkeks elektrikoormusest lahti, võimaldades turbiinil kiirendada õigele kiirusele ning generaator ja koormus ühendatakse uuesti. Seda nimetatakse MPPT (Multi Power Point Tracking). Kontroller on programmeeritud nii, et turbiini kiiruse muutudes (või generaatori pinge tõustes) on generaator ühendatud või lahti ühendatud umbes tuhat korda sekundis, et see vastaks selle kiiruse või pinge jaoks programmeeritud koormusele.