Alternator de flux axial și dinamometru imprimate 3D: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

STOP!! CITESTE ACEST PRIM !!! Aceasta este o înregistrare a unui proiect care este încă în curs de dezvoltare, vă rugăm să nu ezitați să oferiți asistență.

Scopul meu final este ca acest tip de motor / alternator să poată deveni un design open source parametrizat. Un utilizator ar trebui să poată introduce câțiva parametri, cum ar fi cuplul, viteza, curentul, volți / rpm, dimensiunile obișnuite ale magnetului și, probabil, spațiul disponibil, și ar trebui să fie generate o serie de fișiere de tipărit 3D.stl și.dxf.

Ceea ce am făcut este să creez o platformă care poate valida un design simulat, care poate fi apoi evoluat către un dispozitiv mai optim de comunitate.

În parte, acesta este unul dintre motivele pentru care am configurat acest lucru cu un dinamometru. Un dinamometru măsoară cuplul și viteza pentru a permite măsurarea CP sau a arborelui Watt. În acest caz, am construit alternatorul cu un arbore staționar de trecere, ceea ce face ca instalarea unui sistem dinamometru să fie mai simplă și astfel poate fi configurat pentru a fi acționat ca motor de un RC ESC (sper) și cuplul măsurat la ieșire, precum și la viteză, V și Amperi, permițând determinarea eficienței motorului.

În scopurile mele, acesta poate fi acționat de un motor cu turație variabilă (surplusul de foraj fără fir, cu angrenaje reduse) și de intrarea cuplului arborelui măsurată, precum și de V și amperi, permițând generarea unei eficiențe reale și a sarcinilor așteptate ale turbinei. să fie simulat.

În acest mod, sper să folosesc un RC ESC capabil de frânare regenerativă și poate un Arduino pentru a controla încărcătura pe care VAWT o poartă pentru a realiza MPPT (Multi Power Point Tracking).

MPPT este utilizat atât pentru controlul solar, cât și pentru cel al turbinei eoliene, dar este puțin diferit pentru vânt. Cu puterea eoliană, o problemă importantă este că, odată cu viteza vântului se dublează între 10 km / h și 20 km / h, energia disponibilă din vânt crește cu cubul, deci de 8 ori. Dacă 10W erau disponibili la 10km / h, atunci 80W sunt disponibili la 20km / h. Este minunat să ai mai multă energie, dar alternatoarele produc doar dublează viteza. Deci, dacă aveți alternatorul perfect pentru un vânt de 20 km / h, sarcina acestuia poate fi atât de puternică încât la 10 km / h nici măcar nu va porni.

Ceea ce face MPPT este să utilizeze un comutator solid în stare solidă, pentru a deconecta și reconecta foarte repede un alternator. Vă permite să reglați câtă sarcină transportă un alternator, iar Multi, al MPPT, înseamnă că puteți seta sarcini diferite pentru viteze diferite.

Acest lucru este foarte util, deoarece toate tipurile de turbine își colectează energia maximă atunci când sarcina este potrivită cu energia disponibilă sau viteza vântului.

ASA DE

Aceasta nu este o rețetă, deși cred că ar putea fi copiată din ceea ce am postat și aș fi bucuros să furnizați informații suplimentare, dar sugerez că cea mai bună opțiune ar fi să-mi sugerați îmbunătățiri, înainte de finalizarea concursului Circuite și senzori., astfel încât să pot lua în considerare, să răspund și, probabil, să îmbunătățesc acest lucru instructabil.

Voi continua să actualizez, să revizuiesc și să adaug informații, așa că, dacă este interesant acum, s-ar putea să doriți să vă înregistrați din nou într-un pic, dar sper să finalizați destul de mult înainte de finalizarea concursului de senzori pe 29 iulie 19/19.

De asemenea, nu sunt o fiară deosebit de socială, dar îmi place o palmă pe spate, din când în când, și acesta este unul dintre motivele pentru care sunt aici:-) Spune-mi dacă îți place să vezi munca mea și vrei să vezi mai mult, te rog:-)

Acest proiect a luat naștere pentru că am vrut o sarcină controlabilă pentru testarea proiectelor mele de turbine și am vrut să fie ușor reproductibil, astfel încât și alții să îl poată folosi. În acest scop, m-am constrâns să proiectez ceva care să poată fi construit doar cu o imprimantă FDM, fără alte mașini-unelte necesare. Se pare că nu există multe produse comerciale care să satisfacă nevoia unui cuplu ridicat, cu viteză mică, alternator care nu se înfundă, deși există câteva din China. În general, nu există prea multă cerere, deoarece sistemele de transmisie sunt atât de ieftine, iar electricitatea este atât de ieftină.

Ceea ce îmi doream era ceva care să producă în jur de 12V la 40-120 rpm și în jur de 600-750W la 120-200rpm. De asemenea, am vrut să fie compatibil cu controlere PMA trifazice ieftine din lumea RC (Controlere electronice de viteză ESC). O cerință finală a fost ca acesta să fie un alergător (carcasa sau carcasa cu magneți se rotește, în timp ce arborele cu stator este staționar), cu un arbore care trece tot drumul prin carcasă și un stator care se fixează pe arbore.

Această instrucțiune este o lucrare în curs de desfășurare și o postez astfel încât oamenii să poată vizualiza procesul, nu atât pentru că cred că ar trebui să-l copieze. Un lucru cheie pe care aș schimba-l este că placa de susținere a sârmei pe care am construit-o nu este aproape suficient de puternică pentru a canaliza în mod corespunzător câmpurile magnetice din jurul inelului, astfel încât o mare parte din fluxul magnetic plătit pentru acești magneți este risipit în spate. Când refac proiectul, pe care îl voi face în scurt timp, aș face probabil plăcile magnetice de susținere ca plăci de oțel tăiate CNC. Oțelul ar fi destul de ieftin, mult mai puternic și ar simplifica cea mai mare parte a acestei construcții. A fost interesant să faci compozite FDM / sârmă / ipsos, așa cum am ilustrat aici, și cu PLA încărcat cu fier, lucrurile ar fi fost și ele diferite. Am decis totuși că vreau ceva care să dureze cu adevărat, deci plăci de oțel.

Am făcut progrese semnificative în această versiune, pe care o voi folosi pentru testarea acestui VAWT. Încă nu sunt acolo în ceea ce privește performanța de joasă tensiune. Cred că puterea / cuplul meu este în stadiul potrivit, voi actualiza pe măsură ce lucrurile progresează, dar în acest moment ceea ce am are șanse mari să fiu sarcina controlabilă de care am nevoie. Când este scurtcircuitat, pare a fi capabil să ofere destul de puțină rezistență la cuplu, mai mult decât suficient pentru a testa turbina. Trebuie doar să înființez o bancă de rezistență controlată și am un prieten care mă ajută cu asta.

Un lucru pe care îl voi aborda pe scurt este că, ca mulți oameni acum, am o imprimantă 3D (FDM-utilizând PLA) de câțiva ani, de care am avut 20-30 kg de plăcere. De multe ori mi se pare frustrant, de vreme ce părțile de orice dimensiune / rezistență sunt fie scumpe și foarte lente de imprimat, fie ieftine, rapide și slabe.

Știu câte mii de aceste imprimante 3D sunt acolo, de multe ori nu fac nimic, deoarece durează mult sau costă prea mult pentru a face piese utile. Am venit cu o soluție interesantă pentru piese mai puternice și mai rapide de la aceeași imprimantă și PLA.

O numesc „structură turnată”, în care obiectul tipărit (alcătuit din 1 sau mai multe părți tipărite și, uneori, rulmenți și arbori), sunt realizate cu goluri concepute pentru a fi turnate pline cu un material de umplutură lichid de întărire. Desigur, unele dintre alegerile evidente pentru o umplutură turnată ar fi ceva de genul epoxidului încărcat cu fibră de sticlă tocată cu fir scurt, care ar putea fi utilizată pentru ansambluri cu rezistență ridicată și greutate redusă. Încerc și câteva idei cu costuri mai mici, mai ecologice. Cealaltă parte a acestui ansamblu de „structură turnată” este că cavitatea sau golul pe care urmează să-l umpleți, poate avea elemente cu tensiune ridicată cu diametru mic, strânse pre-tensionate pe „matriță / dop” tipărit, ceea ce face ca structura rezultată un compozit în materiale și în structură, parte Stress Skin (teaca PLA), dar cu un miez de compresie ridicat, care include și elemente de înaltă rezistență la tracțiune. Voi face un al doilea instructable prezentând acest lucru, așa că voi vorbi despre el aici, doar pentru a acoperi modul în care se referă la această construcție.

Pasul 1: Lista și procesul de materiale

PMA constă din 3 ansambluri, fiecare ansamblu conținând sau utilizând o varietate de piese și materiale.

De sus (partea lagărului) până jos (partea statorului), 1. Suportul rulmentului și matricea rulmentului superior

2. Stator

3. Aranjament magnetic inferior

1. Purtătorul de rulmenți și matricea de magneți superiori

Pentru aceasta am folosit piese imprimate 3D enumerate mai sus

1. Magul superior 150mm8pole și suportul rulmentului CV5.stl,
2. placa interioară laterală a lagărului
3. placa exterioară laterală a lagărului
4. 1 "rulment de identificare auto-aliniat (cum ar fi folosit în blocurile de perne standard ++ adăugați o conexiune la internet),
5. 25 'din sârmă de oțel zincat de 24g
6. 15 'din sârmă de oțel zincat de 10g
7. 2 role de vată de oțel grosieră

Opțional, sârmele de oțel grele și vata de oțel ar putea fi înlocuite cu plăci de suport din oțel, tăiate cu jet de apă sau cu laser sau ar putea fi posibilă o placă de suport magnetic tipărită 3D (dar unele sârme de oțel sunt încă o idee bună, deoarece vor rezista la deformarea plastică peste timp). Am încercat să arunc o placă de suport cu epoxid încărcat cu pulbere de oxid de fier și am avut ceva succes. Îmbunătățirea cuplării fluxului dintre magneții din matrice lateral utilizând o placă de suport mai eficientă ar trebui să crească volți la rpm mai mici. De asemenea, este bine să rețineți că aceasta este componenta structurală majoră, iar placa posterioară transferă forțele de la magneți la posturile de ridicare. Forțele magnetice care trag plăcile una spre cealaltă pot fi de sute de lbs, iar forțele cresc exponențial (la cub, la a treia putere) pe măsură ce plăcile se apropie între ele. Acest lucru poate fi foarte periculos și trebuie să aveți grijă cu sculele și orice alte obiecte care pot fi atrase de placa asamblată sau din spate!

Am folosit aproximativ 300 de picioare de sârmă magnetică acoperită de 24 g în înfășurări pe care le voi acoperi în detaliu mai târziu.

Pasul 2: Fabricarea plăcilor magnetice

În acest alternator de flux axial, pentru a minimiza înfundarea și a maximiza ieșirea, folosesc două tablouri magnetice, una pe fiecare parte a bobinelor statorului. Aceasta înseamnă că nu este nevoie de miez magnetic pentru a trage câmpul magnetic prin înfășurările de cupru, așa cum fac majoritatea geometriilor motor / alt. Există câteva modele de flux axial care utilizează miezuri feris, și aș putea încerca astfel de experimente în viitor. Aș vrea să încerc niște materiale imprimabile cu fier de imprimat 3D.

În acest caz, am ales o gamă de magnet de 8 poli într-un cerc de aproximativ 150 mm, folosind magneți de pământ rar de 1 "x1" x0.25 ". Această dimensiune a fost pentru a se asigura că toate piesele se potrivesc pe un pat de imprimare de 210 mm x 210 mm. În general, am dimensionat mai întâi acest alternator înțelegând că cu cât diametrul mai mare, cu atât este mai bun în termeni de volți pe rpm, așa că l-am făcut atât de mare cât s-ar potrivi confortabil cu patul meu de imprimare. FYI, există mai mult de un motiv pentru care este mai mare: magneți, cu cât magneții sunt mai departe de centru, cu atât se deplasează mai repede și există și mai mult spațiu pentru cupru! Toate aceste lucruri se pot aduna rapid! Cu toate acestea, o concluzie la care am ajuns este că în această gamă de dimensiuni, un sistemul de flux ar putea fi o construcție mai bună a casei. Rotoarele mici nu au prea mult spațiu și lucrurile se pot strânge destul de mult, mai ales dacă faceți un arbore de trecere așa cum am făcut în acest design. De asemenea, dacă magnetul dvs. (lungimea radială) este mic în raport cu diametrul rotorului dvs., ca în acesta, (aproximativ 6 "diametru la 1" magnet), apoi ng devine puțin ciudat, înfășurarea capătului interior fiind de doar aproximativ 1/2 din lungimea exteriorului.

Înapoi la instrucțiuni! Modul în care am asamblat plăcile magnetice ale acestui alternator este de a lipi mai întâi placa magnetică (verde) pe flanșa roșie / placa suport. Apoi am așezat placa magnetică pe câteva straturi subțiri de placaj (grosime de aproximativ.75 ) și le-am așezat pe o placă grea de oțel, pentru a permite magneților să prindă ansamblul în poziție. Apoi am înfășurat sârmă de oțel pe partea din spate a plăcilor magnetice. Acest lucru nu a mers exact așa cum speram. Câmpul magnetic puternic a tras firul spre centrul magneților și nu am reușit să îndoiesc fiecare rând, de sârmă, pentru a se potrivi perfect locului următor, fără să împing prima înveliș. Speram că aș putea să bobinez firul și fluxul magnetic să-l blocheze. Apoi am încercat să tai inele de sârmă, iar acest lucru a fost mai bun, dar încă departe de ceea ce aș face speram în ceea ce privește obținerea unei plăci de suport consistente din sârmă. Sunt posibile modalități mai complexe de a realiza acest lucru și ar putea merita experimentarea viitoare. Am încercat, de asemenea, să folosesc vată de oțel, compactată în câmp magnetic, ca placă de sprijin sau flux Calea de întoarcere. Acest lucru părea să funcționeze, dar densitatea efectivă a fierului nu părea să fie foarte mare, așa că am spus Nu i-am testat eficacitatea, în parte, deoarece credeam că structura firului este importantă pentru sarcinile mecanice de pe plăcile magnetice. Vata de oțel ar putea merita, de asemenea, investigarea viitoare, cu toate acestea, plăcile de oțel tăiate cu jet de apă sunt probabil următoarea opțiune pe care o voi încerca.

Apoi, am luat partea imprimată 3D portocalie și am țesut sârmă prin și în jurul ei, de-a lungul a ceea ce mi se părea a fi direcțiile celei mai mari sarcini, șurub la șurub și șurub pentru a centra de câteva ori pe fiecare colț. De asemenea, l-am înfășurat în jurul orificiilor de șuruburi pe care tija din toate firele trece ca stâlpi de fixare pentru a păstra și a regla distanța dintre plăci.

După ce m-am mulțumit că placa magnetică și flanșa erau suficient de bune, iar placa portocalie portantă era filetată în mod satisfăcător cu sârmă de armare, le-am unit pe cele două cu adeziv. Trebuie să aveți grijă, deoarece această articulație de lipici va trebui să fie etanșă la apă sau aproape. Am avut scurgeri de primele două ori și este o mizerie, risipesc mult tencuială și este mai mult stres decât ai nevoie. Aș recomanda să păstrați niște adeziv albastru sau alte tipuri de gumă, cum ar fi adezivul permanent, pentru a repara scurgerile rapid. Odată ce piesele sunt îmbinate, umpleți cu materialul de armare la alegere. Am folosit un tencuială tare, modificată cu lipici PVA. Tencuiala ar trebui să ajungă la 10 000 psi compresivă, dar nu prea tensionată (deci firul). Aș vrea să încerc epoxidic cu sticlă tocată și cabosil sau beton și amestecuri.

Un lucru la îndemână despre tencuială este că, odată ce începe, aveți destul de mult timp în care este greu, dar fragil și scurgerile sau bloburile pot fi ușor răzuite sau scos.

În acest design, există două plăci magnetice. Unul are un rulment, un bloc de pernă standard de 1 , care se auto-aliniază. Am apăsat-o pe a mea în matricea magnetică de la început. a folosit doar rulmentul cu autoaliniere. Acest lucru a fost un pic dureros în cele din urmă. Aceste părți ar putea fi asamblate, de asemenea, cu fiecare placă magnetică având un rulment, dacă firele de ieșire de la stator ar fi conduse intern prin arborele montat. permite elice contra rotative să fie montate pe un arbore / tub comun, care nu se rotește.

Pasul 3: Crearea statorului

În conformitate cu tema mea de a încerca să explic ce am făcut și de ce mi s-a părut o idee bună în acel moment, statorul va necesita un pic mai mult spațiu.

Într-un PMA, în general înfășurările sunt staționare, în timp ce ansamblurile magnetice se rotesc. Nu este întotdeauna cazul, dar aproape întotdeauna. Într-un ansamblu de flux axial, cu înțelegerea „regulii mâinii drepte” fundamentale, se înțelege că orice conductor care întâmpină un câmp magnetic rotativ va avea curent și tensiune generate între capetele firului, cantitatea de curent util fiind proporțională spre direcția câmpului. Dacă câmpul se mișcă paralel cu firul (de exemplu, într-un cerc în jurul axei de rotație), nu va fi generat curent util, dar vor fi generați curenți turbionari semnificativi, rezistând mișcării magneților. Dacă firul funcționează perpendicular, atunci se va atinge cea mai mare tensiune și curent.

O altă generalizare este că spațiul din stator, prin care trece fluxul magnetic în rotație, pentru o putere de ieșire maximă, ar trebui să fie umplut cu cât mai mult cupru, totul așezat radial, posibil. Aceasta este o problemă pentru sistemele de flux axial cu diametru mic, deoarece, în acest caz, aria disponibilă pentru cupru în apropierea arborelui este o fracțiune din aria de la marginea exterioară. Este posibil să obțineți 100% cupru în cea mai mare zonă interioară întâlnită de câmpul magnetic, dar în interiorul acestei geometrii care vă aduce doar 50% la marginea exterioară. Acesta este unul dintre cele mai puternice motive pentru a sta departe de proiectele de flux axial care sunt prea mici.

Așa cum am spus anterior, acest lucru instructiv nu este despre cum aș face-o din nou, ci mai degrabă este să arăt în câteva direcții care par promițătoare și să arate unele dintre gropile la care se poate ajunge pe această cale.

La proiectarea statorului am vrut să-l fac cât mai flexibil posibil în termeni de ieșire volți pe rpm și am vrut să fie trifazat. Pentru o eficiență maximă, prin minimizarea curenților turbionari generați, orice „picior” (fiecare latură a bobinei ar trebui considerat un „picior”) ar trebui să întâlnească un singur magnet pe rând. Dacă magneții sunt apropiați sau se ating cum este cazul în multe motoare rc cu putere mare, în timpul în care „piciorul” trece prin inversarea fluxului magnetic, vor fi dezvoltați curenți turbionari semnificativi. În aplicațiile cu motor, acest lucru nu contează la fel de mult, deoarece bobina este alimentată de controler atunci când este în locațiile potrivite.

Am dimensionat matricea magnetică având în vedere aceste concepte. Cei opt magneți din matrice au fiecare 1 "lățime, iar spațiul dintre ei este 1/2". Aceasta înseamnă că un segment magnetic are 1,5 "lungime și are spațiu pentru 3 x 1/2" "picioare". Fiecare „picior” este o fază, deci în orice moment, un picior vede flux neutru, în timp ce celelalte două văd flux ascendent și flux în scădere. Ieșire perfectă în 3 faze, deși oferind punctului neutru acest spațiu (pentru a minimiza curenții turbionari) și folosind magneți pătrate (sau în formă de plăcintă), fluxul aproape crește devreme, rămâne ridicat, apoi cade rapid la zero. Cred că acest tip de ieșire se numește trapezoidal și poate fi dificil pentru unii controlori pe care îi înțeleg. Magneții rotunzi de 1 "din același aparat ar oferi mai multă adevărată undă sinusoidală.

În general, aceste alternatoare construite în casă au fost construite folosind „bobine”, mănunchiuri de sârmă în formă de gogoașă, unde fiecare parte a gogoșei este un „picior” și un număr de bobine pot fi atașate împreună, în serie sau paralel. Gogoșele sunt aranjate în cerc, cu centrele lor aliniate cu centrul căii magnetului. Acest lucru funcționează, dar există unele probleme. O problemă este că, deoarece conductorii nu sunt radiali, o mare parte a conductorului nu trece la 90 de grade către câmpul magnetic, astfel că sunt generați curenți turbionari, care apar ca căldură în bobină și rezistență la rotație în gama magnetică.. O altă problemă este că, deoarece conductorii nu sunt radiali, nu se împachetează la fel de bine. Ieșirea este direct proporțională cu cantitatea de sârmă pe care o puteți încadra în acest spațiu, astfel încât ieșirea este redusă de „picioare” non radiale. În timp ce ar fi posibil și se face uneori în modele comerciale, pentru a înfășura o bobină cu picioare radiale, unite sus și jos, necesită o înfășurare finală de două ori mai mare ca o înfășurare serpentină unde vârful unui picior este legat de vârful următorul picior corespunzător, iar apoi partea inferioară a piciorului respectiv este unită cu următorul picior corespunzător și continuu.

Celălalt factor important în alternatoarele de flux axial de acest tip (magneții rotativi deasupra și dedesubtul statorului), este decalajul dintre plăci. Aceasta este o relație legală a cubului, deoarece reduceți distanța dintre plăci cu 1/2, densitatea fluxului magnetic crește cu 8x. Cu cât îți poți face statorul mai subțire, cu atât mai bine!

Având în vedere acest lucru, am realizat un dispozitiv de înfășurare cu 4 lobi, am configurat un sistem pentru măsurarea a aproximativ 50 de picioare de fire de sârmă și am înfășurat jigul de 6 ori, creând pachete de sârmă de aproximativ 6 mm diametru. Acestea le potrivesc pe inelul de distanțare albastru, legându-le prin găuri, astfel încât capetele sârmei să iasă în spate. Nu a fost ușor. A fost ajutat un pic prin fixarea cu grijă a pachetelor, astfel încât să nu fie slăbite, și luarea timpului meu și folosirea unui instrument neted de formare din lemn pentru a împinge firele în poziție. Odată ce toate au fost legate la locul lor, inelul de distanțare albastru a fost plasat în cea mai mare dintre cădițele de formare verde deschis și, cu ajutorul instrumentului de formare a gogoșilor de culoare verde închis, de cealaltă parte a cuvei de culoare verde deschis, presat cu grijă plat cu un viciu de bancă. Această cadă de formare are o canelură pentru a se așeza răsucirile firului de legătură. Acest lucru necesită timp și răbdare în timp ce rotiți cu atenție aproximativ 1/5 de rotație, apăsați, rotiți și continuați. Acest lucru formează discul plat și subțire, permițând în același timp înfășurărilor finale. Este posibil să observați că înfășurarea mea cu 4 lobi are „picioare” drepte, dar conexiunile interioare și exterioare nu sunt rotunde. Acest lucru trebuia să le faciliteze stivuirea. Nu a funcționat atât de bine. Dacă aș face-o din nou, aș face înfășurările interioare și exterioare să urmeze căi circulare.

După ce am făcut-o plată și subțire, iar marginile împachetate în jos, am înfășurat o panglică plată în jurul marginii pentru a o compacta, și alta în sus, în jos și în jurul fiecărui picior și apoi și la cel de lângă el. După ce ați terminat acest lucru, puteți scoate firele de legare și comutați la cada mai mică de presare și reveniți la menghină și apăsați-l cât mai subțire și plat posibil. Odată ce este plată, scoateți-o din cuva de presare. În loc de procesul complex de ceară cu grijă și acoperire a matrițelor de acest fel cu compuși de eliberare, în general folosesc doar câteva straturi de folie întinsă (din bucătărie). Așezați câteva straturi în fundul matriței și așezați fibra de sticlă pe folia întinsă. Apoi adăugați tubul de montare a statorului, care se potrivește în partea superioară a cuvei de formare verde deschis, dar are stratul de folie întinsă și fibră de sticlă între ele. Apoi adăugați înfășurarea statorului la loc pentru a împinge în jos atât folia elastică, cât și fibra de sticlă și blocați tubul de montare a statorului în poziție. Apoi reveniți la menghină și apăsați din nou plat. Odată ce se potrivește bine în cadă, cu folia întinsă și fibra de sticlă încastrată, se adaugă o cârpă din fibră de sticlă (cu o gaură în centru pentru tubul de montare a statorului).

Acum este gata să toarne materialul de lipire, rășina epoxidică sau poliesterică sunt utilizate în mod obișnuit. Înainte de a face acest lucru, este importantă pregătirea atentă, deoarece odată ce începeți acest proces, nu vă puteți opri cu adevărat. Am folosit o placă de bază imprimată 3D pe care am realizat-o anterior, cu o gaură de 1 "în centru și o placă plană în jurul ei. Am folosit o bucată de 16" tub de aluminiu de 1 ", pe care tubul de montare a statorului s-ar potrivi și să fie ținute perpendicular pe placa plană. Cuva de formare verde, înfășurarea statorului și tubul de montare a statorului au fost alunecate în jos pentru a sta pe placa plană. Înainte de a amesteca epoxidic, am pregătit mai întâi 4 bucăți de folie termocontractabilă și am așezat cu atenție o a 5-a piesă pe verde închis formând gogoasa, deci ar avea ridurile minime pe față împotriva înfășurării statorului. După ce am amestecat epoxidicul și l-am turnat pe cârpa din fibră de sticlă, am așezat cu grijă învelișul elastic în jurul tubului de 1 "și am așezat verdele formând inel deasupra acestuia. De asemenea, pregătisem câteva rotoare de frână vechi, care dădeau ceva greutate, și așezam frumos pe gogoasa de formare verde. După aceasta am pus o oală inversată deasupra discurilor de frână, iar deasupra oalei am stivuit aproximativ 100 de kilograme de lucruri. Am lăsat asta timp de 12 ore și a ieșit cu o grosime de aproximativ 4-6 mm.

Pasul 4: Testare și senzori

Există un număr de intrări și ieșiri măsurabile de la alternator și măsurarea tuturor, în același timp, nu este ușoară. Sunt foarte norocos să am câteva instrumente de la Vernier care fac acest lucru mult mai ușor. Vernier realizează produse de nivel educațional, care nu sunt certificate pentru uz industrial, dar foarte utile pentru experimentatori ca mine. Folosesc un loger de date Vernier, cu o varietate de senzori plug and play. În acest proiect folosesc sonde de curent și tensiune bazate pe hală, pentru a măsura ieșirea alternatorului, un senzor optic pentru a da viteza alternatorului și o celulă de sarcină pentru a măsura cuplul de intrare. Toate aceste instrumente sunt eșantionate de aproximativ 1000 de ori pe secundă și înregistrate pe laptopul meu, utilizând jurnalul Vernier ca dispozitiv passthrough AD. Pe laptopul meu, software-ul asociat poate rula calcule în timp real pe baza intrărilor, combinând date de cuplu și viteză pentru a da puterea arborelui de intrare în timp real în wați și date de ieșire în timp real în wați electrici. Nu am terminat cu aceste teste, iar contribuțiile de la cineva care înțelege mai bine ar fi de ajutor.

O problemă pe care o am este că acest alternator este într-adevăr un proiect secundar și, prin urmare, nu vreau să petrec mult mai mult timp pe el. Într-adevăr, cred că îl pot folosi pentru o sarcină controlabilă pentru cercetările mele VAWT, dar în cele din urmă aș vrea să lucrez cu oameni pentru ao rafina, astfel încât să fie o potrivire eficientă pentru turbina mea.

Când am început cercetarea VAWT acum aproximativ 15 ani, am ajuns să realizez că testarea VAWT și a altor motoare prime este mai complexă decât își dau seama majoritatea oamenilor.

O problemă principală este că energia reprezentată într-un fluid în mișcare este exponențială la rata sa de mișcare. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce dublați viteza unui flux, energia conținută în flux crește de 8 ori (este cubică). Aceasta este o problemă, deoarece alternatoarele sunt mai liniare și, în general, dacă dublați rpm-ul unui alternator, obțineți aproximativ 2x wați.

Această nepotrivire fundamentală între turbină (dispozitiv de colectare a energiei) și alternator (puterea arborelui până la puterea electrică utilă) face dificilă alegerea unui alternator pentru o turbină eoliană. Dacă alegeți o alternativă pentru turbina eoliană care va genera cea mai mare putere disponibilă de la vântul de 20 km / h, probabil că nici măcar nu va începe să se întoarcă până la 20-25 km / h, deoarece sarcina pe turbină de la alternator va fi prea mare. Cu acel meci al alternatorului, odată ce vântul depășește 20 km, nu numai că turbina va capta doar o fracțiune din energia disponibilă în vântul cu viteză mai mare, turbina poate depăși viteza și poate fi deteriorată, deoarece sarcina furnizată de alternator nu este mare destul.

În ultimul deceniu, o soluție a devenit mai economică din cauza scăderii prețului electronicelor de control. În loc să încerce să se potrivească cu o gamă de viteze, proiectantul calculează viteza maximă la care dispozitivul este destinat să funcționeze și alege un alternator pe baza cantității de energie și a vitezei ideale pentru turbină la acea viteză sau puțin mai mare. Acest alternator, dacă este conectat la sarcina sa, ar oferi în mod normal un cuplu prea mare la viteza redusă, iar turbina supraîncărcată nu va capta toată energia pe care ar putea-o avea dacă ar fi încărcată corect. Pentru a crea sarcina adecvată, se adaugă un controler care deconectează momentan alternatorul de sarcina electrică, permițând turbinei să se accelereze la viteza corespunzătoare, iar alternatorul și sarcina sunt reconectate. Aceasta se numește MPPT (Multi Power Point Tracking). Controlerul este programat astfel încât, pe măsură ce viteza turbinei se schimbă (sau crește tensiunea alternatorului), alternatorul este conectat sau deconectat, de o mie de ori pe secundă sau cam așa, pentru a se potrivi cu sarcina programată pentru viteza sau tensiunea respectivă.