3D დაბეჭდილი ღერძული ნაკადის ალტერნატორი და დინამომეტრი: 4 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

გაჩერდი !! წაიკითხეთ ეს პირველი !!! ეს არის ჩანაწერი იმ პროექტზე, რომელიც ჯერ კიდევ დამუშავების პროცესშია, გთხოვთ მოგერიდებათ შემოგვთავაზოთ მხარდაჭერა.

ჩემი საბოლოო მიზანი ის არის, რომ ამ ტიპის ძრავა/ალტერნატივა შეიძლება გახდეს პარამეტრიზებული ღია კოდის დიზაინი. მომხმარებელს უნდა შეეძლოს გარკვეული პარამეტრების შეყვანა, როგორიცაა ბრუნვის მომენტი, სიჩქარე, დენი, ვოლტი/წუთში, საერთო მაგნიტის ზომები და შესაძლოა თავისუფალი ადგილი და 3D დასაბეჭდი სერიის.stl და.dxf ფაილების გენერირება.

რაც მე გავაკეთე, შეიქმნა პლატფორმა, რომელსაც შეუძლია დაამტკიცოს იმიტირებული დიზაინი, რომელიც შემდგომ საზოგადოების მიერ შეიძლება გახდეს უფრო ოპტიმალური მოწყობილობა.

ნაწილობრივ, ეს არის ერთ -ერთი მიზეზი იმისა, რომ მე დავაყენე ეს დინამომეტრით. დინამომეტრი ზომავს ბრუნვის მომენტს და სიჩქარეს, რათა დაუშვას ცხენის ძალა, ან შახტის ვატი. ამ შემთხვევაში მე ავაშენე ალტერნატივა გამავალი სტაციონარული ლილვით, რაც დინამომეტრის სისტემის დაყენებას ამარტივებს და ასე რომ მისი კონფიგურაცია შესაძლებელია როგორც RC ESC- ის ძრავით მართვა და ბრუნვის გაზომვა გამომავალზე, ასევე სიჩქარეზე, V და ამპერებზე, რაც განსაზღვრავს ძრავის ეფექტურობას.

ჩემი მიზნებისათვის ის შეიძლება ამოძრავებდეს ცვლადი სიჩქარის ძრავით (უკაბელო საბურღიდან ჭარბი სიჩქარით, გადამავალი გადაცემათა კოლოფი) და გაზომილი ღერძის ბრუნვის მომენტი, ასევე V და ამპერები, რაც იძლევა რეალური ეფექტურობის გამომუშავების საშუალებას და ტურბინის მოსალოდნელ დატვირთვას იყოს იმიტირებული.

ამ რეჟიმში მე ვიმედოვნებ, რომ გამოვიყენებ RC ESC- ს, რომელსაც შეუძლია რეგენერაციული დამუხრუჭება და შესაძლოა Arduino- მ გააკონტროლოს დატვირთვა, რომელსაც ჩემი VAWT ახორციელებს MPPT- ის (Multi Power Point Tracking) მისაღწევად.

MPPT გამოიყენება როგორც მზის, ასევე ქარის ტურბინების მართვაში, მაგრამ ქარისთვის ცოტა განსხვავებულია. ქარის ენერგიასთან დაკავშირებით დიდი პრობლემა ის არის, რომ როდესაც ქარის სიჩქარე გაორმაგდება 10 კმ/სთ -დან 20 კმ/სთ -მდე, ქარისგან მიღებული ენერგია იზრდება კუბით, ასე რომ 8 -ჯერ. თუ 10W იყო შესაძლებელი 10km/hr, მაშინ 80W ხელმისაწვდომია 20km/hr. მშვენიერია მეტი ენერგიის ქონა, მაგრამ ალტერნატივების გამომუშავება მხოლოდ ორმაგდება სიჩქარეზე. ასე რომ, თუ თქვენ გაქვთ სრულყოფილი ალტერნატივა 20 კმ/სთ ქარისთვის, მისი დატვირთვა შეიძლება იყოს იმდენად ძლიერი, რომ 10 კმ/სთ ის არც კი დაიწყება.

რასაც MPPT აკეთებს არის მძიმე მოხმარების მყარი მდგომარეობის გადამრთველი, რათა გათიშოს და შემდეგ დააკავშიროს ალტერნატორი ძალიან სწრაფად. ეს გაძლევთ საშუალებას დაარეგულიროთ რამდენი დატვირთვა აქვს ალტერნატივას, ხოლო MPPT- ის Multi ნიშნავს იმას, რომ თქვენ შეგიძლიათ დააყენოთ სხვადასხვა დატვირთვა სხვადასხვა სიჩქარისთვის.

ეს ძალიან სასარგებლოა, რადგან ყველა ტიპის ტურბინები აგროვებენ თავიანთ მაქსიმალურ ენერგიას, როდესაც დატვირთვა ემთხვევა არსებულ ენერგიას, ან ქარის სიჩქარეს.

ᲘᲡᲔ

ეს არ არის რეცეპტი, თუმცა მე მჯერა, რომ მისი კოპირება შესაძლებელია იქიდან, რაც მე გამოვაქვეყნე და სიამოვნებით მოგაწოდებდით დამატებით ინფორმაციას, მაგრამ მე ვარაუდობ, რომ საუკეთესო ვარიანტი იქნება შემომთავაზოთ გაუმჯობესება, სანამ წრეები და სენსორების კონკურსი დასრულდება. ასე რომ შემიძლია განვიხილო, ვუპასუხო და ალბათ გავაუმჯობესო ეს სასწავლო.

მე გავაგრძელებ ინფორმაციის განახლებას, გადასინჯვას და დამატებას, ასე რომ, თუ ახლა საინტერესოა, შეიძლება დაგჭირდეთ ცოტა ხნით შემოწმება, მაგრამ ვიმედოვნებ, რომ საკმაოდ ბევრს გავაკეთებ სენსორების კონკურსის დასრულებამდე 29/19 ივლისს.

ასევე, მე არ ვარ განსაკუთრებულად სოციალური მხეცი, მაგრამ მომწონს ზურგსუკან დროდადრო და ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი იმისა, რომ მე აქ ვარ:-) მითხარი, გსიამოვნებს თუ არა ჩემი ნამუშევრების ნახვა და გინდა ნახვა მეტი, გთხოვთ:-)

ეს პროექტი მოხდა იმიტომ, რომ მინდოდა კონტროლირებადი დატვირთვა ჩემი ტურბინის დიზაინის შესამოწმებლად და მინდოდა, რომ ის ადვილად გამეორებულიყო, რათა სხვებსაც შეეძლოთ მისი გამოყენება. ამ მიზნით, მე შევიზღუდა თავი, შემემუშავებინა ისეთი რამ, რისი აშენებაც შეიძლებოდა მხოლოდ FDM პრინტერით, სხვა მანქანების ინსტრუმენტები არ იყო საჭირო. როგორც ჩანს, არ არის ბევრი კომერციული პროდუქტი, რომელიც ავსებს მაღალი ბრუნვის, დაბალი სიჩქარის, არასაკრავი ალტერნატივის საჭიროებას, თუმცა არის რამდენიმე ჩინეთიდან. ზოგადად, დიდი მოთხოვნა არ არის, რადგან გადაცემათა კოლოფი ასე იაფია და ელექტროენერგია ასე იაფი.

მე მინდოდა ის, რაც აწარმოებდა 12 ვ-ს დაახლოებით 40-120 rpm- ზე და დაახლოებით 600-750W- ს 120-200rpm- ზე. მე ასევე მინდოდა, რომ ის თავსებადი ყოფილიყო 3 ფაზის PMA კონტროლერებთან RC სამყაროდან (ESC– ის ელექტრონული სიჩქარის კონტროლერები). საბოლოო მოთხოვნა იყო ის, რომ ის იყოს გარბენი (მაგნიტებით გარსაცმები ან გარსები ბრუნავს, ხოლო ლილვი სტატორთან არის სტაციონარული), ლილვით, რომელიც გადის მთელ გზაზე და სტატორი, რომელიც მიმაგრებულია შახტამდე.

ეს სასწავლო არის მიმდინარე სამუშაო, და მე ვაქვეყნებ მას, რათა ხალხმა ნახოს პროცესი, არა იმდენად, რამდენადაც მე ვფიქრობ, რომ მათ უნდა დააკოპირონ. მთავარი, რასაც მე შევცვლიდი არის ის, რომ ჩემს მიერ აგებული მავთულის საყრდენი ფირფიტა არ არის საკმარისად მტკიცე, რათა მაგნიტური ველები სათანადოდ გაატაროს რგოლის გარშემო, ამიტომ მაგნიტებში გადახდილი მაგნიტური ნაკადის დიდი ნაწილი უკანა მხარეს იკარგება. როდესაც მე ვიმეორებ დიზაინს, რასაც მალე გავაკეთებ, მე ალბათ გავაკეთებ მაგნიტურ საყრდენ ფირფიტებს, როგორც cnc მოჭრილი ფოლადის ფირფიტები. ფოლადი იქნება საკმაოდ იაფი, გაცილებით ძლიერი და გაამარტივებს ამ კონსტრუქციის უმეტესობას. საინტერესო იყო FDM/მავთულის/თაბაშირის კომპოზიტების გაკეთება, როგორც მე აქ ილუსტრირებული ვარ და რკინით დატვირთული PLA– ით, ყველაფერი სხვაგვარად იქნებოდა. მე მაინც გადავწყვიტე, რომ მინდოდა რაღაც, რაც ნამდვილად გაგრძელდებოდა, ასე რომ ფოლადის ფირფიტები.

მე მივიღე კარგი პროგრესი ამ ვერსიაში, რომელსაც გამოვიყენებ ამ VAWT– ის შესამოწმებლად. მე ჯერ კიდევ არ ვარ იქ დაბალი ძაბვის მუშაობის თვალსაზრისით. მე ვფიქრობ, რომ ჩემი სიმძლავრე/ბრუნვის ბურთი სწორ ბურთშია, მე განვაახლებ მოვლენების პროგრესს, მაგრამ ამ ეტაპზე ის, რაც მე მაქვს, დიდი შანსია იყოს კონტროლირებადი დატვირთვა, რაც მჭირდება. როდესაც დაღუპულია shorted როგორც ჩანს, მას შეუძლია უზრუნველყოს საკმაოდ დიდი ბრუნვის წინააღმდეგობა, საკმარისზე მეტი ტურბინის შესამოწმებლად. მე უბრალოდ უნდა შევქმნა კონტროლირებადი წინააღმდეგობის ბანკი და მე მყავს მეგობარი, რომელიც მეხმარება ამაში.

ერთ რამეს, რასაც მოკლედ განვიხილავ, არის ის, რომ როგორც ბევრმა ადამიანმა, მეც მყავდა 3D (FDM- გამოყენებით PLA) პრინტერი რამდენიმე წელია, რომლისგანაც მე ვისარგებლე 20-30 კგ-ით. მე ხშირად იმედგაცრუებული ვარ, თუმცა ნებისმიერი ზომის/სიმტკიცის ნაწილები ან ძვირია და ძალიან ნელა იბეჭდება, ან იაფი, სწრაფი და სუსტი.

მე ვიცი რამდენი ათასი ამ 3D პრინტერი არსებობს, ხშირად არაფერს აკეთებს, რადგან დიდი დრო სჭირდება ან ძალიან ძვირი ჯდება სასარგებლო ნაწილების დამზადება. მე მივიღე საინტერესო გამოსავალი ერთი და იგივე პრინტერისა და PLA– ს უფრო სწრაფი ნაწილებისათვის.

მე მას "დაღვარულ სტრუქტურას" ვუწოდებ, სადაც ნაბეჭდი ობიექტი (შედგება 1 ან მეტი ნაბეჭდი ნაწილისგან და ზოგჯერ საკისრები და ლილვები), დამზადებულია სიცარიელეებით, რომლებიც შექმნილია გამკვრივებადი სითხის შემავსებელით სავსე. რა თქმა უნდა, ზოგიერთი აშკარა არჩევანი შევსებული შევსებისთვის იქნება რაღაც ეპოქსიდური დატვირთული მოკლე ძაფის დაჭრილი მინის ბოჭკოთი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი სიმტკიცისა და მსუბუქი წონის შეკრებისთვის. მე ვცდილობ უფრო დაბალ ფასს, ასევე ეკოლოგიურად იდეას. ამ "ჩამოსხმული სტრუქტურის" შეკრების მეორე მხარე ის არის, რომ ღრუს ან სიცარიელის შევსებას შეძლებთ, შეიძლება ჰქონდეს მცირე დიამეტრის მაღალი დაძაბულობის ელემენტები, წინასწარ დაჭიმული დაბეჭდილ "ყალიბზე/დანამატზე", რაც ქმნის სტრუქტურას. კომპოზიტი მასალებში და სტრუქტურაში, ნაწილი დაძაბული კანი (PLA გარსი), მაგრამ მაღალი კომპრესიული გამძლეობის ბირთვით, რომელიც ასევე შეიცავს მაღალი დაძაბულობის სიმტკიცის ელემენტებს. მე გავაკეთებ მეორე ინსტრუქტაჟს, რომელშიც არის ეს, ასე რომ ვისაუბრებ აქ, მხოლოდ იმის დასაფარავად, თუ როგორ ეხება ეს შენობას.

ნაბიჯი 1: მასალების სია და პროცესი

PMA შედგება 3 შეკრებისგან, თითოეული ასამბლეა შეიცავს ან იყენებს სხვადასხვა ნაწილებს და მასალებს.

ზემოდან (ტარების მხარე) ქვევით (სტატორის მხარე), 1. ტარების გადამზიდავი და ტოპ ტარების მასივი

2. სტატორი

3. ქვედა მაგნიტის მასივი

1. ტარების გადამზიდავი და ყველაზე მაგნიტური მასივი

ამისათვის მე გამოვიყენე 3D დაბეჭდილი ნაწილები ზემოთ ჩამოთვლილი

1. 150mm8pole ზედა mag და ტარების მხარდაჭერა CV5.stl,
2. ტარების შიდა შიდა ფირფიტა
3. ტარების გარე ფირფიტა
4. 1 "პირადობის მოწმობის თვითგამორკვევის საყრდენი (როგორც გამოიყენება სტანდარტული ბალიშის ბლოკებში ++ დაამატეთ ინტერნეტ ბმული),
5. 25 გ 24 გ გალვანზირებული ფოლადის მავთული
6. 15 გ 10 გ გალვანზირებული ფოლადის მავთული
7. 2 რულეტი უხეში ფოლადის ბამბა

სურვილისამებრ მძიმე ფოლადის მავთული და ფოლადის ბამბა შეიძლება შეიცვალოს ფოლადის დამცავი ფირფიტებით, ლაზერული / წყლის ჭავლით, ან შესაძლებელია 3D ბეჭდვით მაგნიტური დამცავი ფირფიტა (მაგრამ მძიმე ფოლადის მავთულები მაინც კარგი იდეაა, რადგან ის პლასტმასის დეფორმაციას გაუძლებს. დრო). მე შევეცადე ჩამომეყარა რკინის ოქსიდის ფხვნილით დატვირთული ეპოქსიდური საფარის ფირფიტა და მივაღწიე წარმატებას. მასივში მაგნიტებს შორის ნაკადის დაწყვილების გაუმჯობესება გვერდით უფრო ეფექტური დაფის გამოყენებით უნდა გაზარდოს ვოლტი ქვედა rpms– ზე. ასევე კარგია იმის გათვალისწინება, რომ ეს არის ძირითადი სტრუქტურული კომპონენტი და ზურგის ფირფიტა გადააქვს ძალები მაგნიტებიდან ჯეკებზე. ფირფიტების ერთმანეთისკენ მიმავალი მაგნიტური ძალები შეიძლება იყოს ასობით კილოგრამი, ხოლო ძალები იზრდება ექსპონენციალურად (კუბური, მესამე სიმძლავრისკენ), როდესაც ფირფიტები ერთმანეთს უახლოვდება. ეს შეიძლება იყოს ძალიან საშიში და ფრთხილად უნდა იყოთ ინსტრუმენტებით და ნებისმიერი სხვა საგნით, რომელიც შეიძლება მიიზიდოს აწყობილმა თეფშმა ან ის დაბრუნდა!

გრაგნილებში გამოვიყენე დაახლოებით 300 ფუტი 24 გ დაფარული მაგნიტის მავთული, რომელსაც მოგვიანებით დეტალურად განვიხილავ.

ნაბიჯი 2: მაგნიტის ფირფიტების დამზადება

ამ ღერძული ნაკადის ალტერნატივაში, შეკუმშვის შესამცირებლად და გამომუშავების მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით, მე ვიყენებ ორ მაგნიტურ მასივს, ერთს სტატორის გრაგნილების თითოეულ მხარეს. ეს ნიშნავს, რომ მაგნიტური ბირთვი სპილენძის გრაგნილების გასავლელად არ არის საჭირო მაგნიტური ბირთვი, როგორც ამას ძრავის/ალტერნატიული გეომეტრიების უმეტესობა აკეთებს. არსებობს რამოდენიმე ღერძული ნაკადის დიზაინი, რომელიც იყენებს რბოლის ბირთვს და შეიძლება მომავალში ასეც ვცადო. მინდა ვცადო რამოდენიმე 3D დასაბეჭდი რკინით დატვირთული მასალა.

ამ შემთხვევაში, მე შევარჩიე 8 პოლუსიანი მაგნიტის მასივი დაახლოებით 150 მმ წრეში, 1 "x1" x0.25 "იშვიათი დედამიწის მაგნიტების გამოყენებით. ეს ზომა იყო იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ყველა ნაწილი მოთავსდებოდა 210 მმ x 210 მმ საბეჭდი საწოლზე. ზოგადად, მე გავზარდე ეს ალტერნატივა იმის გაგებით, რომ უფრო დიდი დიამეტრი, მით უკეთესი ვოლტი / წთ წუთში, ასე გავზარდე ის იმდენად დიდი, რამდენადაც კომფორტულად მოერგებოდა ჩემს ბეჭდურ საწოლს. მაგნიტები, რაც უფრო შორს არიან მაგნიტები ცენტრიდან, მით უფრო სწრაფად მოძრაობენ ისინი და უფრო მეტი ადგილი აქვთ სპილენძს! ეს ყველაფერი შეიძლება სწრაფად დაემატოს! თუმცა მე მივიღე დასკვნა, რომ ამ ზომის დიაპაზონში ჩვეულებრივი ნაკადი სისტემა შეიძლება იყოს უკეთესი სახლის ასაშენებლად. მცირე ზომის როტორებს არ აქვთ ბევრი ადგილი და ყველაფერი შეიძლება საკმაოდ გამკაცრდეს, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ აკეთებთ შახტს, როგორც მე გავაკეთე ამ დიზაინში. ასევე თუ თქვენი მაგნიტი (რადიალური სიგრძე) მცირეა თქვენი როტორის დიამეტრთან შედარებით, როგორც ამ დიამეტრში (დაახლოებით 6 დიამეტრიდან 1 ინამდე მაგნიტი), შემდეგ კი ქარი ng ხდება ცოტა უცნაური შიდა ბოლოს გრაგნილი იყოს მხოლოდ 1/2 სიგრძის გარედან.

დავუბრუნდეთ ინსტრუქციას! ამ ალტერნატივის მაგნიტური ფირფიტების შეკრების გზა არის მაგნიტის ფირფიტის (მწვანე) შეწებება წითელ ფლანგზე/დამხმარე ფირფიტაზე. მე მაგნიტის ფირფიტა დავდე პლაივუდის რამდენიმე თხელი ფენაზე (დაახლოებით.75 სისქის) და ორივე მძიმე ფოლადის ფირფიტაზე დავუშვი, რათა მაგნიტებმა შეძლონ შეკრება ადგილზე. შემდეგ მე დავხურე ფოლადის მავთულები მაგნიტის ფირფიტების უკანა ნაწილი. ეს არ მოხდა ისე, როგორც მე ვიმედოვნებდი. ძლიერმა მაგნიტურმა ველმა მავთული მაგნიტების ცენტრისკენ მიიზიდა და მე არ ვიყავი წარმატებული თითოეული რიგის მავთულის მოხვევაში, რათა სრულყოფილად მოერგო შემდეგ ადგილს პირველი შეფუთვის გარეშე. მე ვიმედოვნებდი, რომ მე შემეძლო უბრალოდ მავთულის შემოხვევა და მაგნიტური ნაკადი ჩაკეტავდა მას. შემდეგ მე შევეცადე მავთულის რგოლების გაჭრა და ეს უკეთესი იყო, მაგრამ მაინც შორს იყო იმისგან, რასაც მინდა ვიმედოვნებდი, რომ მავთულიდან თანმიმდევრული საყრდენი ფირფიტა მიიღებოდა. ამის გაკეთების უფრო რთული გზებია შესაძლებელი და შესაძლოა მომავალ ექსპერიმენტებად ღირდეს. მე ასევე შევეცადე მაგნიტურ ველში შეკუმშული ფოლადის ბამბის გამოყენება, როგორც საყრდენი ფირფიტა, ან ნაკადი ეს თითქოს მუშაობდა, მაგრამ რკინის ფაქტობრივი სიმკვრივე არ ჩანდა ძალიან მაღალი, ამიტომ მე დავინახე არ შეამოწმოთ მისი ეფექტურობა, ნაწილობრივ იმიტომ, რომ მე მჯეროდა, რომ მავთულის სტრუქტურა მნიშვნელოვანია მაგნიტის ფირფიტებზე მექანიკური დატვირთვისთვის. ფოლადის ბამბა ასევე შეიძლება ღირდეს მომავალში გამოძიებისთვის, თუმცა წყლის ჭავლით მოჭრილი ფოლადის ფირფიტები სავარაუდოდ შემდეგი ვარიანტია, რომელსაც მე შევეცდები.

შემდეგ მე ავიღე ფორთოხლის 3D ნაბეჭდი ნაწილი და ჩავაქსოვე მავთული მის ირგვლივ და მის გარშემო, როგორც მეჩვენებოდა ყველაზე მაღალი დატვირთვის მიმართულებები, ჭანჭიკი ჭანჭიკი და ცენტრი რამდენჯერმე თითოეულ კუთხეში. მე ასევე დავამტვრიე იგი ჭანჭიკის ხვრელების ირგვლივ, სადაც ძაფის ყველა ღერო გადის ჯოხების საყრდენებად, რათა შევინარჩუნო და მოვაწესრიგო მანძილი ფირფიტებს შორის.

მას შემდეგ რაც დავრწმუნდი იმაში, რომ მაგნიტის ფირფიტა და ფლანგი საკმარისად კარგი იყო, ხოლო ნარინჯისფერი საყრდენი ფირფიტა დამაკმაყოფილებლად იყო მომაგრებული გამაძლიერებელი მავთულით, მე მათ ორს წებოთი შევუერთდი. საჭიროა ზრუნვა, რადგან ეს წებოვანი სახსარი უნდა იყოს წყალგაუმტარი, ან დახურული. პირველი ორჯერ მქონდა გაჟონვა და ეს არეულობაა, კარგავს უამრავ თაბაშირს და არის უფრო მეტი სტრესი ვიდრე გჭირდებათ. მე გირჩევთ შეინარჩუნოთ ცისფერი საფენი ან სხვა ბუშტუკები, როგორც მუდმივი წებოვანი, რათა სწრაფად გაასუფთაოთ გაჟონვა. მას შემდეგ რაც ნაწილები შეერთდება, შეავსეთ თქვენთვის სასურველი გამაგრებითი მასალა. მე გამოვიყენე მყარი თაბაშირი, მოდიფიცირებული PVA წებოთი. თაბაშირის უნდა მიაღწიოს 10, 000 psi კომპრესიული, მაგრამ არა ბევრი დაძაბულობა (ამდენად მავთული). მინდა ვცადო ეპოქსია დაჭრილი მინით და კაბოსილით, ან ბეტონით და მინარევებით.

ბათქაში მოსახერხებელი ის არის, რომ დარტყმისთანავე თქვენ გაქვთ საკმაოდ ცოტა დრო, სადაც ძნელია, მაგრამ მყიფე და გაჟონვები ან ბუშტუკები ადვილად იშლება ან იშლება.

ამ დიზაინში არის ორი მაგნიტური ფირფიტა. ერთს აქვს საყრდენი, სტანდარტული 1 ბალიშის ბლოკი თვით გასწორების ერთეული. მე მაღლა შევიყვანე მაგნიტის მასივში. იმ აპლიკაციისთვის, რომლისთვისაც ის შემუშავებული მაქვს, მეორე საყრდენი განთავსდება ტურბინაში ალტერნატორის ზემოთ, ასე რომ მე გამოიყენება მხოლოდ ერთი გასწორების საყრდენი. ეს იყო ცოტა ტკივილი ბოლოს და ბოლოს. ეს ნაწილები ასევე შეიძლებოდა შეგროვებულიყო თითოეული მაგნიტის ფირფიტასთან ერთად, თუ სტატორის გამომავალი მავთულები შიგნიდან მიემართებოდა დამონტაჟებული ლილვის მეშვეობით. ეს მიეცით საშუალება საწინააღმდეგო მბრუნავი პროპელერები დამონტაჟდეს საერთო, არა მბრუნავ ლილვზე/მილზე.

ნაბიჯი 3: სტატორის შექმნა

ჩემი თემის შესაბამისად, ვცდილობ ავხსნა რა გავაკეთე და რატომ ჩანდა კარგი იდეა იმ დროს, სტატორს ცოტა მეტი ადგილი დასჭირდება.

PMA– ში, გრაგნილები სტაციონარულია, ხოლო მაგნიტური შეკრებები ბრუნავს. ეს ყოველთვის ასე არ არის, მაგრამ თითქმის ყოველთვის. ღერძულ ნაკადის შეკრებაში, ფუნდამენტური "მარჯვენა ხელის წესის" გაგებით, გასაგებია, რომ ნებისმიერ გამტარს, რომელიც ხვდება მბრუნავ მაგნიტურ ველს, ექნება დენი და ძაბვა გამომუშავებული მავთულის ბოლოებს შორის, ხოლო სასარგებლო დენის რაოდენობა პროპორციულია. ველის მიმართულებით. თუ ველი მავთულის პარალელურად მოძრაობს (მაგ., ბრუნვის ღერძის გარშემო წრეში), სასარგებლო დენი არ წარმოიქმნება, მაგრამ წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი მორევი დენები, რაც წინააღმდეგობას გაუწევს მაგნიტების მოძრაობას. თუ მავთული მუშაობს პერპენდიკულარულად, მაშინ მიიღწევა უმაღლესი ძაბვა და დენის გამომუშავება.

კიდევ ერთი განზოგადება ის არის, რომ სტატორის შიგნით არსებული სივრცე, რომლის მეშვეობითაც მაგნიტური ნაკადი ბრუნვის დროს გადის, მაქსიმალური სიმძლავრის გამომუშავებისთვის, უნდა იყოს სავსე რაც შეიძლება მეტი სპილენძით, რადიალურად დაგებული. ეს საკითხი ეხება მცირე დიამეტრის ღერძულ ნაკადის სისტემებს, რადგან ამ შემთხვევაში, ლილვთან ახლოს სპილენძისთვის ხელმისაწვდომი ფართობი არის გარე კიდის ფართობის ნაწილი. შესაძლებელია 100% სპილენძის მიღება მაგნიტური ველის ყველაზე დიდ შიდა ნაწილში, მაგრამ ამ გეომეტრიის ფარგლებში ის მხოლოდ 50% –ით მიგიყვანთ გარე კიდეზე. ეს არის ერთ -ერთი უძლიერესი მიზეზი, რომ თავი აარიდოთ ღერძულ ნაკადებს, რომლებიც ძალიან მცირეა.

როგორც უკვე ვთქვი, ეს სასწავლო არ არის იმის შესახებ, თუ როგორ გავაკეთებდი ამას კიდევ ერთხელ, არამედ ის არის, რომ მივუთითო ის მიმართულებები, რომლებიც პერსპექტიულად გამოიყურება და გამოავლინო ზოგიერთი ხვრელი, რომელთა მიღწევაც შესაძლებელია ამ გზაზე.

სტატორის შემუშავებისას მინდოდა გამხდარიყო რაც შეიძლება მოქნილი ვოლტის გამომუშავება rpm– ზე და მინდოდა ის 3 ფაზა ყოფილიყო. მაქსიმალური ეფექტურობისთვის, წარმოქმნილი მორევის დენების შემცირების გზით, ნებისმიერი "ფეხი" (გრაგნილის თითოეული მხარე უნდა ჩაითვალოს როგორც "ფეხი") უნდა შეხვდეს მხოლოდ ერთ მაგნიტს ერთდროულად. თუ მაგნიტები ერთმანეთთან ახლოს არიან, ან შეხებიან, როგორც ეს ხდება მრავალი მაღალი სიმძლავრის rc ძრავაში, იმ დროის განმავლობაში როდესაც "ფეხი" გადის მაგნიტური ნაკადის შემობრუნების გზით, განვითარდება მნიშვნელოვანი მორევის დენები. საავტომობილო პროგრამებში ამას არ აქვს იმდენად დიდი მნიშვნელობა, რამდენადაც გრაგნილი ენერგიის მაკონტროლებელია კონტროლერის მიერ, როდესაც ის სწორ ადგილას მდებარეობს.

მე გავზარდე მაგნიტის მასივი ამ კონცეფციების გათვალისწინებით. მასივის რვა მაგნიტი თითოეული მათგანი 1 "სიგრძისაა, ხოლო მათ შორის მანძილი არის 1/2". ეს ნიშნავს, რომ მაგნიტური სეგმენტი 1.5”სიგრძისაა და მას აქვს ადგილი 3 x 1/2””ფეხისთვის”. თითოეული "ფეხი" არის ფაზა, ასე რომ ნებისმიერ წერტილში, ერთი ფეხი ხედავს ნეიტრალურ ნაკადს, ხოლო მეორე ორი ხედავს აღმავალ ნაკადს და მცირდება. სრულყოფილი 3 ფაზის გამომუშავება, თუმცა ნეიტრალურ წერტილს ამდენი სივრცის მინიჭებით (მორევის დენის შესამცირებლად) და კვადრატული (ან ტორტის ფორმის) მაგნიტების გამოყენებით, ნაკადი თითქმის პიკს აღწევს ადრე, რჩება მაღალი, შემდეგ სწრაფად ნულამდე ეცემა. ამ ტიპის გამომავალს მე მგონი ტრაპეციული ჰქვია და შეიძლება გაუგებარი იყოს ჩემთვის გასაგები ზოგიერთი კონტროლერისთვის. იმავე აპარატში 1 "მრგვალი მაგნიტი უფრო მეტ სინუს ტალღას მისცემს.

საერთოდ, ეს სახლები ალტერნატივები აშენებულია "კოჭების", დონატის ფორმის მავთულის ჩალიჩების გამოყენებით, სადაც დონატის თითოეული მხარე არის "ფეხი" და გრაგნილების რაოდენობა შეიძლება მიმაგრდეს ერთმანეთთან, სერიულად ან პარალელურად. დონატები განლაგებულია წრეში, მათი ცენტრები შეესაბამება მაგნიტის ბილიკის ცენტრს. ეს მუშაობს, მაგრამ არის გარკვეული საკითხები. ერთი საკითხი ის არის, რომ ვინაიდან გამტარები არ არიან რადიალური, გამტარების დიდი ნაწილი არ გადადის მაგნიტურ ველზე 90 გრადუსზე, ამიტომ წარმოიქმნება მორევის დენები, რომლებიც კოჭაში სითბოს სახით გამოჩნდება და მაგნიტის მასივში ბრუნვის წინააღმდეგობა. რა კიდევ ერთი საკითხი ის არის, რომ რადგან გამტარები არ არიან რადიალური, ისინი არ არიან ერთმანეთთან ლამაზად შეფუთული. გამომავალი პირდაპირ პროპორციულია იმ რაოდენობის მავთულისა, რომლის მოთავსებაც შეგიძლიათ ამ სივრცეში, ამიტომ გამომუშავება მცირდება არა რადიალური "ფეხებით". მიუხედავად იმისა, რომ ეს შესაძლებელი იყო და ზოგჯერ კომერციულ დიზაინშიც ხდება, რადიალური "ფეხის" მქონე კოჭის ქარიშხალი, რომელიც გაერთიანებულია ზემოდან და ქვემოდან, მოითხოვს 2 -ჯერ იმდენს ბოლოს გრაგნილს, რამდენადაც გველის გრაგნილი, სადაც ერთი ფეხის ზედა ნაწილი შეერთებულია თავზე შემდეგი შესაბამისი ფეხი, შემდეგ კი ამ ფეხის ქვედა ნაწილი შეუერთდება შემდეგ შესაბამის ფეხს, და შემდეგ.

ამ ტიპის ღერძული ნაკადის ალტერნატივების სხვა მნიშვნელოვანი ფაქტორი (მბრუნავი მაგნიტები სტატორის ზემოთ და ქვემოთ) არის უფსკრული ფირფიტებს შორის. ეს არის კუბური სამართლის ურთიერთობა, რადგან თქვენ ამცირებთ მანძილს ფირფიტებს შორის 1/2 -ით, მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივე იზრდება 8x -ით. რაც უფრო თხელი გახდება თქვენი სტატორი, მით უკეთესი!

ამის გათვალისწინებით, მე გავაკეთე 4 ლენტიანი გრაგნილი ჯეგი, შევქმენი სისტემა 50 მ სიგრძის მავთულის ძაფების გასაზომად და 6 -ჯერ შემოვიხვიე, შევქმენი მავთულის ჩალიჩები დაახლოებით 6 მმ დიამეტრის. ეს მე მოთავსდება ცისფერ შუალედურ რგოლზე, ვამაგრებ მათ ხვრელებში ისე, რომ მავთულის ბოლოები უკან გამოდის. ეს არ იყო ადვილი. ეს ცოტათი დაგვეხმარა, რომ ჩალიჩები საგულდაგულოდ დავამაგრე ისე, რომ არ ყოფილიყვნენ ფხვიერი, და დრო დამეხმარა და ხის გლუვი ფორმირების ხელსაწყოს გამოყენებით მავთულის დასაყენებლად. მას შემდეგ, რაც ისინი ყველანი შეკრეს, ცისფერი ბეჭედი მოათავსეს ღია მწვანე აბაზანის უმსხვილესში და მუქი მწვანე დონატის ფორმირების ინსტრუმენტის დახმარებით, ღია მწვანე აბაზანის მეორე მხარეს, ფრთხილად დაჭერით სკამზე ვიცე. ამ ფორმირების აბაზანს აქვს ღარი ჰალსტუხის მავთულხლართებისთვის, რომ ჩაჯდეს. ამას დრო და მოთმინება სჭირდება, როდესაც ფრთხილად ბრუნავთ დაახლოებით 1/5 მხრივ, აჭერთ, ბრუნავთ და გააგრძელებთ. ეს ქმნის დისკს ბრტყელ და თხელ, ხოლო ბოლო გრაგნილების თავმოყრის საშუალებას იძლევა. თქვენ შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ ჩემს 4 წრიულ გრაგნილს აქვს სწორი "ფეხები", მაგრამ შიდა და გარე კავშირები არ არის მრგვალი. ეს უნდა გაეადვილებინა მათთვის დაწყობა. ასე კარგად არ გამოვიდა. მე რომ ამას ისევ გავაკეთებდი, შიგნითა და გარეგანი გრაგნილები გავაკეთებდი წრიულ ბილიკებს.

მას შემდეგ, რაც ის ბრტყელი და თხელი გახდება და კიდეები ჩაკეტილი მაქვს, მე ვხვევ ბრტყელ ლენტს კიდეზე, რომ შევიკუმშო, და კიდევ ერთი ზემოთ, ქვემოთ და თითოეული ფეხის გარშემო, შემდეგ კი მის გვერდით. ამის დასრულების შემდეგ თქვენ შეგიძლიათ ამოიღოთ ჰალსტუხი მავთულები და გადახვიდეთ პატარა დაჭერით აბაზანაზე, დაუბრუნდეთ ვიცე -ს და დააჭიროთ მას რაც შეიძლება თხელი და ბრტყელი. მას შემდეგ, რაც ის ბრტყელია, შემდეგ ამოიღეთ პრესიდან. ნაცვლად კომპლექსური პროცესისა ფრთხილად ეპილაციისა და დაფარვის მსგავსი ფორმებისა გამათავისუფლებელი ნაერთებით, ზოგადად მე უბრალოდ ვიყენებ გაჭიმვის რამოდენიმე ფენას (სამზარეულოდან). ჩამოყარეთ რამოდენიმე ფენა ყალიბის ძირში და დადეთ ბოჭკოვანი მინა გასაჭიმ სახვევზე. შემდეგ დაამატეთ სტატორის სამონტაჟო მილი, რომელიც მოთავსებულია ღია მწვანე ფორმირების აბაზანის თავზე, მაგრამ აქვს გაჭიმვის გადასაფარებლისა და ბოჭკოვანი შრის ფენა. შემდეგ დაამატეთ სტატორის გრაგნილი დააბრუნეთ თავის ადგილზე, რათა გადააგდოთ ორივე მონაკვეთი და ბოჭკოვანი მინა და ჩაკეტოთ სტატორის სამონტაჟო მილი ადგილზე. შემდეგ დაბრუნდით ვიცეში და კვლავ დააჭირეთ ღილაკს. მას შემდეგ, რაც ის კარგად მოთავსდება აბაზანაში, გაჭიმული გადასაფარებელი და მინაბოჭკოვანი ჩარჩო, შემდეგ ემატება მინაბოჭკოვანი ქსოვილი (ცენტრში ხვრელი სტატორის სამონტაჟო მილისთვის).

ახლა ის მზად არის დაასხით შესაკრავი მასალა, ჩვეულებრივ გამოიყენება ეპოქსიდური ან პოლიესტერული ფისი. სანამ ეს დასრულდება, ფრთხილად მომზადება მნიშვნელოვანია, რადგან ამ პროცესის დაწყების შემდეგ თქვენ ნამდვილად ვერ შეაჩერებთ. მე გამოვიყენე 3D დაბეჭდილი საბაზისო ფირფიტა, რომელიც მე ადრე გავაკეთე, ცენტრში 1 "ხვრელი და მის გარშემო ბრტყელი ფირფიტა. გამოვიყენე 16" ცალი 1 "ალუმინის მილი, რომ სტატორის სამაგრი მილაკი მოთავსდეს და იყოს პერპენდიკულარულად ეჭირა ბრტყელ ფირფიტას. მწვანე ფორმირების აბანო, სტატორის გრაგნილი და სტატორის სამონტაჟო მილი ჩამოსრიალდა ბრტყელ ფირფიტაზე. ეპოქსიდის შერევამდე მე პირველად მოვამზადე 4 ცალი შესაკრავი გადასატანი და ფრთხილად მოვათავსე მე -5 ნაჭერი მუქი მწვანე ფერის დონატი, ასე რომ მას ექნება მინიმალური ნაოჭები სახეზე სტატორის გრაგნილის შემდეგ. მას შემდეგ რაც შეურიეთ ეპოქსია და დაასხით იგი ბოჭკოვანი შუშის ქსოვილზე, შემდეგ მე ფრთხილად დავაწვინე გაჭიმვა 1 "მილის გარშემო და მოვათავსე მწვანე რგოლის ფორმირება მის თავზე. მე ასევე მოვამზადე რამოდენიმე ძველი სამუხრუჭე როტორი, რამაც გარკვეული წონა მისცა და ლამაზად დავჯექი მწვანე ფორმირების დონატზე. ამის შემდეგ მე გადავაბრუნე ქვაბი სამუხრუჭე როტორების თავზე და ქვაბის თავზე დავაყარე დაახლოებით 100 ფუნტი ნივთი. ეს დავტოვე 12 საათის განმავლობაში და გამოვიდა დაახლოებით 4-6 მმ სისქით.

ნაბიჯი 4: ტესტირება და სენსორები

არსებობს რიგი გაზომვადი შეყვანა და გამოსავალი ალტერნატივიდან და ყველა მათგანის გაზომვა, ამავე დროს, ადვილი არ არის. მე ძალიან გამიმართლა, რომ მაქვს ვერნიესგან გარკვეული ინსტრუმენტები, რომლებიც ამას ბევრად უფრო ამარტივებს. ვერნიერი აწარმოებს საგანმანათლებლო დონის პროდუქტებს, არ არის დამოწმებული სამრეწველო გამოყენებისთვის, მაგრამ ძალიან გამოსადეგია ჩემნაირი ექსპერიმენტატორებისთვის. მე ვიყენებ ვერნიეს მონაცემების ჩამწერი, სხვადასხვა დანამატისა და თამაშის სენსორებით. ამ პროექტზე ვიყენებ დარბაზის დენის და ძაბვის ზონდებს, ალტერნატორის გამომუშავების გასაზომად, ოპტიკურ სენსორს ალტერნატივის სიჩქარის დასადგენად და დატვირთვის უჯრედს ბრუნვის მომენტის გასაზომად. ყველა ეს ინსტრუმენტი აღებულია დაახლოებით 1000 -ჯერ წამში და ჩაწერილია ჩემს ლეპტოპში, ვერნიეს ლოგის გამოყენებით, როგორც AD passthrough მოწყობილობა. ჩემს ლეპტოპთან დაკავშირებულ პროგრამულ უზრუნველყოფას შეუძლია აწარმოოს რეალურ დროში გამოთვლები შეყვანის საფუძველზე, აერთიანებს ბრუნვისა და სიჩქარის მონაცემებს რეალურ დროში შახტის სიმძლავრის ვატებში და რეალურ დროში გამომავალი მონაცემების ელექტრო ვტებში. მე არ დავასრულე ეს ტესტირება და ვინმესგან, ვისაც უკეთესი გაგება აქვს, სასარგებლო იქნება.

მე მაქვს საკითხი, რომ ეს ალტერნატივა მართლაც გვერდითი პროექტია და ამიტომ არ მსურს მასზე მეტი დროის დახარჯვა. როგორც არის, მე ვფიქრობ, რომ შემიძლია გამოვიყენო ის კონტროლირებადი დატვირთვისთვის ჩემი VAWT კვლევისთვის, მაგრამ საბოლოოდ მსურს ვიმუშაო ადამიანებთან ერთად, რომ დახვეწოს ის, რათა ის ეფექტური იყოს ჩემი ტურბინისთვის.

როდესაც დავიწყე VAWT კვლევის ჩატარება დაახლოებით 15 წლის წინ, მივხვდი, რომ VAWT– ის და სხვა ძირითადი მოძრაობების ტესტირება უფრო რთულია, ვიდრე ადამიანების უმეტესობა ხვდება.

უპირველესი საკითხია ის, რომ მოძრავი სითხეში წარმოდგენილი ენერგია ექსპონენციალურია მისი მოძრაობის სიჩქარის მიმართ. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც თქვენ აორმაგებთ ნაკადის სიჩქარეს, ნაკადში შემავალი ენერგია იზრდება 8x (ის კუბურდება). ეს არის პრობლემა, რადგან ალტერნატივები უფრო სწორხაზოვანია და ზოგადად, თუ აორმაგებთ ალტერნატივის rpm– ს, მიიღებთ დაახლოებით 2x ვატს.

ეს ფუნდამენტური შეუსაბამობა ტურბინას (ენერგიის შეგროვების მოწყობილობა) და ალტერნატორს შორის (შახტის სიმძლავრე სასარგებლო ელექტროენერგიაზე) ართულებს ქარის ტურბინის ალტერნატივის არჩევას. თუ აირჩევთ ალტერნატიულ მატჩს თქვენი ქარის ტურბინისთვის, რომელიც გამოიმუშავებს მაქსიმალურ ენერგიას 20 კმ/სთ ქარისგან, ის სავარაუდოდ არც კი დაიწყებს ბრუნვას 20-25 კმ/სთ-მდე, რადგან ალტერნატივის ტურბინაზე დატვირთვა ძალიან მაღალი იქნება რა ამ ალტერნატიულ მატჩთან ერთად, როდესაც ქარი 20 კილომეტრს აღემატება, ტურბინა არა მხოლოდ დაიპყრობს მაღალი სიჩქარის ქარის ენერგიის ნაწილს, არამედ ტურბინას შეუძლია გადააჭარბოს და დაზიანდეს, რადგან ალტერნატორის მიერ დატვირთული არ არის მაღალი საკმარისი.

ბოლო ათწლეულში გამოსავალი უფრო ეკონომიური გახდა საკონტროლო ელექტრონიკის ფასის ვარდნის გამო. იმის ნაცვლად, რომ სცადოს სიჩქარის დიაპაზონი, დიზაინერი ითვლის მაქსიმალურ სიჩქარეს, რომლის საშუალებითაც მოწყობილობა უნდა მუშაობდეს და ირჩევს ალტერნატორს ენერგიის რაოდენობისა და იდეალური სიჩქარისათვის ტურბინისთვის ამ სიჩქარით, ან ოდნავ ზემოთ რა ეს ალტერნატივა, თუ იგი დაკავშირებულია მის დატვირთვასთან, ჩვეულებრივ უზრუნველყოფს ძალიან დიდ ბრუნვას დაბალი სიჩქარის დიაპაზონში, ხოლო გადატვირთული ტურბინა არ დაიპყრობს მთელ ენერგიას, რაც შეიძლებოდა ჰქონოდა, თუ ის სწორად იყო დატვირთული. სათანადო დატვირთვის შესაქმნელად ემატება კონტროლერი, რომელიც მომენტალურად გათიშავს ალტერნატივას ელექტრული დატვირთვისგან, რაც საშუალებას აძლევს ტურბინას დააჩქაროს სათანადო სიჩქარით, ხოლო ალტერნატივა და დატვირთვა ხელახლა არის დაკავშირებული. ამას ეწოდება MPPT (Multi Power Point Tracking). კონტროლერი ისეა დაპროგრამებული, რომ ტურბინის სიჩქარის ცვლილებისას (ან ალტერნატივის ძაბვის მატება), ალტერნატივა არის დაკავშირებული ან გათიშული, ათასჯერ წამში ან იმდენად, რომ ემთხვეოდეს დატვირთვას დაპროგრამებული ამ სიჩქარის ან ძაბვისათვის.