3D Baskılı Eksenel Akı Alternatör ve Dinamometre: 4 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

DUR!! ÖNCE BUNU OKU!!! Bu, hala geliştirilmekte olan bir projenin kaydıdır, lütfen destek vermekten çekinmeyin.

Nihai hedefim, bu tür bir motor/alternatörün parametreli bir açık kaynak tasarımı haline gelebilmesidir. Bir kullanıcı tork, hız, akım, volt/rpm, ortak mıknatıs boyutları ve belki de kullanılabilir alan gibi bazı parametreleri girebilmelidir ve bir dizi 3D yazdırılabilir.stl ve.dxf kesim dosyası oluşturulmalıdır.

Yaptığım şey, simüle edilmiş bir tasarımı doğrulayabilen ve daha sonra topluluk tarafından daha optimal bir cihaza dönüştürülebilen bir platform oluşturmak.

Bunu bir dinamometre ile kurmamın bir nedeni de kısmen bu. Bir dinamometre, hp veya şaft Watt'ın ölçülmesine izin vermek için torku ve hızı ölçer. Bu durumda alternatörü, bir dinamometre sisteminin kurulumunu daha basit hale getiren bir geçişli, sabit şaftlı yaptım ve böylece bir RC ESC (umarım) tarafından motor olarak sürülecek ve tork ölçülecek şekilde yapılandırılabilir. çıkışın yanı sıra hız, V ve Amper üzerinde, motor verimliliğinin belirlenmesini sağlar.

Benim amaçlarım için, değişken hızlı bir motor (kablosuz matkaptan fazla olan, kademeli dişli tertibatlı) ve ölçülen şaft torku girişinin yanı sıra V ve Amps çıkışı ile çalıştırılabilir, bu da gerçek verimliliğin üretilmesine ve beklenen türbin yüklerine izin verir. simüle edilecek.

Bu modda, rejeneratif frenleme yapabilen bir RC ESC ve belki de VAWT'min MPPT'yi (Çoklu Güç Noktası İzleme) elde etmek için taşıdığı yükü kontrol etmek için bir Arduino kullanmayı umuyorum.

MPPT güneş ve rüzgar türbini kontrolünde kullanılır, ancak rüzgar için biraz farklıdır. Rüzgar gücüyle ilgili büyük bir sorun, rüzgar hızı 10km/s'den 20km/s'ye iki katına çıktığında, rüzgardan elde edilen enerjinin küp kadar, yani 8 kat artmasıdır. 10km/saatte 10W mevcutsa, 20km/saatte 80W mevcuttur. Daha fazla enerjiye sahip olmak harika, ancak alternatör çıkışı, hız iki katına çıktıkça yalnızca iki katına çıkar. Bu nedenle, 20 km/s'lik bir rüzgar için mükemmel bir alternatörünüz varsa, yükü o kadar güçlü olabilir ki, 10 km/s'de çalışmaz bile.

MPPT'nin yaptığı, bir alternatörün bağlantısını kesmek ve ardından çok hızlı bir şekilde yeniden bağlamak için ağır hizmet tipi bir katı hal anahtarı kullanmaktır. Bir alternatörün ne kadar yük taşıdığını ayarlamanıza olanak tanır ve MPPT'nin Multi'si, farklı hızlar için farklı yükler ayarlayabileceğiniz anlamına gelir.

Bu, tüm türbin türleri, yük mevcut enerjiyle veya rüzgar hızıyla eşleştirildiğinde maksimum enerjilerini topladıkları için çok kullanışlıdır.

BU YÜZDEN

Bu bir tarif değil, ancak yayınladıklarımdan kopyalanabileceğine inanıyorum ve daha fazla bilgi vermekten memnuniyet duyacağım ancak en iyi seçeneğin Devreler ve Sensörler yarışması sona ermeden önce bana iyileştirmeler önermek olduğunu düşünüyorum., böylece bu talimatı değerlendirebilir, yanıtlayabilir ve belki de geliştirebilirim.

Güncellemeye, gözden geçirmeye ve bilgi eklemeye devam edeceğim, bu yüzden şimdi ilginçse, biraz sonra tekrar kontrol etmek isteyebilirsiniz, ancak Sensörler yarışması 29/19 Temmuz'da sona ermeden önce biraz iş yapmayı umuyorum.

Ayrıca, özellikle sosyal bir canavar değilim, ama ara sıra sırtımı sıvazlamaktan hoşlanırım ve burada olmamın sebeplerinden biri de bu:-) Çalışmamı görmekten hoşlanıp hoşlanmadığını ve görmek isteyip istemediğini söyle Daha fazla lütfen:-)

Bu proje, türbin tasarımlarımı test etmek için kontrol edilebilir bir yük istediğim için ortaya çıktı ve başkalarının da kullanabilmesi için kolayca yeniden üretilebilir olmasını istedim. Bu amaçla, kendimi yalnızca bir FDM yazıcıyla yapılabilecek başka bir takım tezgahı gerektirmeyen bir şey tasarlamakla sınırladım. Çin'den birkaç tane olmasına rağmen, yüksek torklu, düşük hızlı, dişli olmayan alternatör ihtiyacını karşılayan pek çok ticari ürün yok gibi görünüyor. Genel olarak fazla talep yok çünkü dişli sistemleri çok ucuz ve elektrik çok ucuz.

İstediğim, 40-120 rpm'de 12V, 120-200 rpm'de 600-750W civarında üreten bir şeydi. Ayrıca RC dünyasından ucuz 3 fazlı PMA kontrolörleri (ESC'nin Elektronik Hız Kontrol Cihazları) ile uyumlu olmasını istedim. Son bir gereklilik, bunun bir dış ray olmasıydı (mıknatıslı kasa veya kabuk dönerken, statorlu mil sabittir), kasanın tamamından geçen bir şaft ve mile kenetlenen bir stator.

Bu talimat devam eden bir çalışmadır ve insanların süreci görebilmeleri için gönderiyorum, çok fazla değil çünkü kopyalamaları gerektiğini düşünüyorum. Değiştireceğim en önemli şey, oluşturduğum tel destek plakasının, mıknatıs alanlarını halka etrafında düzgün bir şekilde kanalize edecek kadar güçlü olmaması, bu nedenle bu mıknatıslarda ödenen manyetik akının büyük bir kısmı arkada boşa harcanıyor. Birazdan yapacağım tasarımı tekrar yaptığımda muhtemelen manyetik arka plakaları cnc kesim çelik plakalar olarak yapacağım. Çelik oldukça ucuz, çok daha güçlü olacak ve bu yapının çoğunu basitleştirecekti. Burada gösterdiğim gibi FDM/tel/alçı kompozitleri yapmak ilginçti ve demir yüklü PLA ile de işler farklı olabilirdi. Gerçekten uzun ömürlü bir şey istediğime karar verdim, bu yüzden çelik levhalar.

Bu VAWT'yi test etmek için kullanacağım bu sürümde iyi ilerleme kaydettim. Düşük voltaj performansı açısından henüz tam olarak orada değilim. Watt/Tork değerimin doğru yerde olduğunu düşünüyorum, işler ilerledikçe güncelleyeceğim ama bu noktada, ihtiyacım olan kontrol edilebilir yük olma şansım yüksek. Kısa devre yapıldığında, türbini test etmek için fazlasıyla yeterli olan oldukça fazla tork direnci sağlayabiliyor gibi görünüyor. Sadece kontrollü bir direnç bankası kurmam gerekiyor ve bu konuda bana yardım eden bir arkadaşım var.

Kısaca değineceğim bir şey, şimdi birçok insan gibi, birkaç yıldır 3D (FDM kullanan PLA) yazıcım var ve bundan 20-30kg keyif aldım. Herhangi bir boyutta/güçte parçalar ya pahalı ve yazdırılması çok yavaş ya da ucuz, hızlı ve dayanıksız olduğu için bunu genellikle sinir bozucu buluyorum.

Bu 3D yazıcılardan kaç bin tane olduğunu biliyorum, çoğu zaman hiçbir şey yapmıyor çünkü kullanışlı parçalar yapmak uzun sürüyor ya da çok pahalıya mal oluyor. Aynı yazıcıdan ve PLA'dan daha güçlü daha hızlı parçalar için ilginç bir çözüm buldum.

Ben buna "dökülen yapı" diyorum, basılı nesne (1 veya daha fazla basılı parçadan ve bazen yataklardan ve millerden oluşur), sertleştirici sıvı dolgu maddesiyle doldurulmak üzere tasarlanmış boşluklarla yapılır. Tabii ki, dökülen bir dolgu için bariz seçeneklerden bazıları, yüksek mukavemetli ve hafif montajlar için kullanılabilecek, kısa telli kıyılmış cam elyaf ile doldurulmuş epoksi gibi bir şey olacaktır. Ben de daha düşük maliyetli, daha çevre dostu fikirler deniyorum. Bu "dökülen yapı" düzeneğinin diğer tarafı, dolduracağınız boşluk veya boşluğun, küçük çaplı yüksek gerilimli elemanlara sahip olabilmesi, basılı "kalıp/tıpa" üzerine önceden gerilmiş olmasıdır, bu da sonuçtaki yapıyı oluşturur. malzeme ve yapı olarak bir kompozit, kısmen Gerilmiş Cilt (PLA kılıfı), ancak aynı zamanda yüksek gerilme mukavemeti elemanları da içeren yüksek basınç mukavemetli bir çekirdeğe sahip. Bunu içeren ikinci bir talimat vereceğim, bu yüzden burada bunun hakkında konuşacağım, sadece bu yapıyla nasıl ilgili olduğunu kapsayacak.

Adım 1: Malzeme Listesi ve Proses

PMA, her biri çeşitli parça ve malzemeleri içeren veya kullanan 3 düzenekten oluşur.

Yukarıdan (yatak tarafı) aşağıya (stator tarafı), 1. Rulman Taşıyıcı ve Üst Rulman Dizisi

2. Stator

3. Alt Mıknatıs Dizisi

1. Rulman Taşıyıcı ve Üst Mıknatıs Dizisi

Bunun için yukarıda listelenen 3D baskılı parçaları kullandım

1. 150mm8pole üst mag ve yatak desteği CV5.stl,
2. yatak tarafı iç plakası
3. yatak tarafı dış plakası
4. 1" ID oynak yatak (standart yastık bloklarında olduğu gibi++internet bağlantısı ekleyin),
5. 25' 24g galvanizli çelik tel
6. 15' 10g galvanizli çelik tel
7. 2 rulo kaba çelik yünü

İsteğe bağlı olarak, ağır çelik tel ve çelik yünü, çelik destek plakaları, lazer / su jeti ile değiştirilebilir veya 3D baskılı manyetik destek plakası mümkün olabilir (ancak, plastik deformasyona direneceği için ağır çelik tel hala iyi bir fikirdir). zaman). Demir oksit tozu yüklü epoksi ile bir destek plakası dökmeyi denedim ve biraz başarılı oldum. Daha etkili bir destek plakası kullanarak dizideki mıknatıslar arasındaki akı bağlantısını yanal olarak iyileştirmek, daha düşük devirlerde Volt çıkışını artırmalıdır. Bunun ana yapısal bileşen olduğunu ve arka plakanın kuvvetleri mıknatıslardan kriko direklerine aktardığını da akılda tutmakta fayda var. Plakaları birbirine doğru çeken manyetik kuvvetler yüzlerce libre olabilir ve kuvvetler, plakalar birbirine yaklaştıkça katlanarak artar (Küp, üçüncü güce). Bu çok tehlikeli olabilir ve monte edilmiş plakaya çekilebilecek veya geri dönebilecek aletler ve diğer nesnelerle dikkatli olunmalıdır!

Daha sonra ayrıntılı olarak ele alacağım sargılarda yaklaşık 300ft 24g kaplamalı mıknatıs teli kullandım.

Adım 2: Mıknatıs Plakalarının İmalatı

Bu eksenel akı alternatöründe, sarsıntıyı en aza indirmek ve çıktıyı en üst düzeye çıkarmak için, stator bobinlerinin her iki tarafında bir tane olmak üzere iki mıknatıs dizisi kullanıyorum. Bu, çoğu motor/alt geometrinin yaptığı gibi, bakır sargılardan manyetik alanı çekmek için manyetik çekirdeğe gerek olmadığı anlamına gelir. Dönme çekirdek kullanan bazı eksenel akı tasarımları var ve gelecekte bu şekilde bazı deneyler deneyebilirim. Bazı 3d yazdırılabilir demir yüklü malzemeleri denemek istiyorum.

Bu durumda, 1"x1"x0.25" nadir toprak mıknatısları kullanarak yaklaşık 150 mm'lik bir daire içinde 8 kutuplu bir mıknatıs dizisi seçtim. Bu boyut, tüm parçaların 210 mm x 210 mm'lik bir baskı yatağına sığmasını sağlamak içindi. Genel olarak, bu alternatörü ilk önce, daha büyük çapın, rpm başına volt açısından daha iyi olduğunu anlayarak boyutlandırdım, bu yüzden onu baskı yatağıma rahatça sığacak kadar büyük yaptım. Bilgiye, daha büyük olmasının birden fazla nedeni var: daha fazla alan Mıknatıslar merkezden ne kadar uzaksa, o kadar hızlı hareket ederler ve bakır için de daha fazla yer vardır!Bütün bunlar hızlı bir şekilde toplanabilir!Ancak vardığım bir sonuç, bu boyut aralığında, geleneksel bir akı sistemi daha iyi bir ev yapımı olabilir. Küçük rotorlarda fazla yer yoktur ve özellikle bu tasarımda yaptığım gibi bir geçiş şaftı yapıyorsanız işler oldukça sıkışabilir. Ayrıca mıknatısınız (radyal uzunluk) rotor çapınıza göre küçüktür, bunun gibi, (kabaca 6" çaptan 1" mıknatısa), ardından rüzgar İç uç sargısı, dış sargının yalnızca yaklaşık 1/2 uzunluğunda olduğu için biraz garipleşir.

Talimata geri dön! Bu alternatörün mıknatıs plakalarını monte etme yöntemim, önce mıknatıs plakasını (yeşil) kırmızı flanş/destek plakasına yapıştırmaktır. Daha sonra mıknatıs plakasını birkaç ince kontrplak tabakası (yaklaşık 0,75 kalınlığında) üzerine yerleştirdim ve mıknatısların tertibatı yerine kenetleyebilmesi için her ikisini de ağır bir çelik levha üzerine yerleştirdim. Ardından çelik teli kontrplak üzerine sardım. Bu pek umduğum gibi gitmedi. Güçlü manyetik alan teli mıknatısların merkezine doğru çekti ve bir sonraki noktaya mükemmel bir şekilde uyacak şekilde telin her sırasını bükmede başarılı olamadım, ilk sargıyı itip kakmadan. Sadece teli sarabileceğimi ve manyetik akının onu kilitleyeceğini ummuştum. Sonra tel halkalarını kesmeyi denedim ve bu daha iyiydi, ama yine de istediğimden çok uzaktı. telden güzel ve tutarlı bir destek plakası elde etmeyi umuyordum. Bunu yapmanın daha karmaşık yolları mümkündür ve gelecekteki deneylere değer olabilir. Ayrıca, bir destek plakası veya akı olarak manyetik alanda sıkıştırılmış çelik yünü kullanmayı denedim. dönüş yolu Bu işe yaramış gibi görünüyordu, ancak gerçek demir yoğunluğu çok yüksek görünmüyordu, bu yüzden ben etkinliğini test etmedim, çünkü kısmen tel yapısının mıknatıs plakaları üzerindeki mekanik yükler için önemli olduğuna inandım. Çelik yünü de gelecekte araştırmaya değer olabilir, ancak su jeti ile kesilmiş çelik levhalar muhtemelen deneyeceğim bir sonraki seçenek.

Daha sonra, turuncu 3D baskılı parçayı aldım ve bana en yüksek yükün yönleri, cıvatadan cıvataya ve cıvatadan merkeze her köşede birkaç kez görünen yönler boyunca telin içinden ve çevresinden ördüm. Ayrıca, plakalar arasındaki mesafeyi korumak ve ayarlanabilir hale getirmek için tüm iplik çubuğunun kriko direkleri olarak geçtiği cıvata deliklerinin etrafına da sardım.

Mıknatıs plakasının ve flanşın yeterince iyi olduğundan ve turuncu arka plakanın takviye teli ile tatmin edici bir şekilde vidalandığından emin olduktan sonra, ikisini tutkalla birleştirdim. Bu yapıştırıcı derzinin su geçirmez veya kapalı olması gerekeceğinden dikkatli olunmalıdır. İlk iki kez sızıntı yaşadım ve bu bir karmaşa, çok fazla alçı israfı ve ihtiyacınız olandan daha fazla stres. Sızıntıları hızlı bir şekilde düzeltmek için mavi yapışkan veya kalıcı olmayan yapışkan gibi başka bir sakız tutmanızı tavsiye ederim. Parçalar birleştirildikten sonra seçtiğiniz takviye malzemesi ile doldurun. PVA tutkalı ile modifiye edilmiş sert bir sıva kullandım. Alçının 10.000 psi basınç değerine ulaşması beklenir, ancak gerilim çok fazla değildir (dolayısıyla tel). Epoksiyi doğranmış cam ve kabosil veya beton ve katkılarla denemek istiyorum.

Alçıyla ilgili kullanışlı bir şey, bir kez başladı mı, zor olduğu yerde oldukça fazla zamanınız olur, ancak kırılgandır ve sızıntılar veya lekeler kolayca kazınabilir veya kırılabilir.

Bu tasarımda iki adet mıknatıs plakası bulunmaktadır. Birinde yatak var, standart 1 yastık blok kendinden ayarlı ünite. Madeni erkenden mıknatıs dizisine bastırdım. Tasarladığım uygulama için, alternatörün üzerindeki türbinde ikinci bir yatak olacak, bu yüzden ben sadece bir oynak yatak kullanıldı. Bu biraz acı vericiydi. Bu parçalar, statordan gelen çıkış kabloları dahili olarak monte edilmiş şafttan geçiyorsa, her bir mıknatıs plakası bir yatağa sahip olacak şekilde monte edilebilir. ters dönen pervanelerin ortak, dönmeyen bir şaft/tüp üzerine monte edilmesine izin verin.

Adım 3: Statorun Oluşturulması

Ne yaptığımı ve o sırada neden iyi bir fikir gibi göründüğünü açıklamaya çalışma temama uygun olarak, stator biraz daha fazla alana ihtiyaç duyacaktır.

Bir PMA'da, manyetik tertibatlar dönerken genellikle sargılar sabittir. Bu her zaman böyle değil, ama neredeyse her zaman. Bir eksenel akı düzeneğinde, temel "sağ el kuralı"nın anlaşılmasıyla, dönen bir manyetik alanla karşılaşan herhangi bir iletkenin, yararlı akımın miktarı orantılı olmak üzere, telin uçları arasında üretilen akım ve gerilime sahip olacağı anlaşılır. alanın yönüne. Alan tele paralel hareket ederse (örneğin, dönme ekseni etrafındaki bir daire içinde), hiçbir yararlı akım üretilmez, ancak mıknatısların hareketine direnen önemli girdap akımları üretilir. Tel dik çalışırsa, en yüksek voltaj ve akım çıkışına ulaşılacaktır.

Başka bir genelleme, maksimum watt çıkışı için dönüş sırasında manyetik akının içinden geçtiği stator içindeki boşluğun, tümü mümkün olduğunca radyal olarak döşenen çok fazla bakır ile doldurulması gerektiğidir. Bu, küçük çaplı eksenel akı sistemleri için bir sorundur, çünkü bu durumda, şaftın yakınında bakır için mevcut alan, dış kenardaki alanın bir kısmıdır. Manyetik alanın karşılaştığı en iç alanda %100 bakır elde etmek mümkündür, ancak bu geometride sizi yalnızca dış kenarda belki %50'ye kadar götürür. Bu, çok küçük eksenel akı tasarımlarından uzak durmanın en güçlü nedenlerinden biridir.

Daha önce de söylediğim gibi, bu talimat, bunu tekrar nasıl yapacağımla ilgili değil, daha çok umut verici görünen bazı yönlere işaret etmek ve bu yolda ulaşılabilecek bazı çukurları göstermek.

Statoru tasarlarken, onu rpm başına volt çıkışı açısından mümkün olduğunca esnek hale getirmek istedim ve 3 fazlı olmasını istedim. Üretilen girdap akımlarını en aza indirerek maksimum verimlilik için, herhangi bir "bacak" (bir bobinin her bir tarafı bir "bacak" olarak düşünülmelidir) bir seferde yalnızca bir mıknatısla karşılaşmalıdır. Mıknatıslar birbirine yakınsa veya birçok yüksek çıkışlı rc motorda olduğu gibi temas ediyorsa, "bacak" manyetik akı tersine çevrildiği süre boyunca önemli girdap akımları gelişecektir. Motor uygulamalarında bu, bobin doğru konumlarda olduğunda kontrolör tarafından enerjilendirildiği için bu kadar önemli değildir.

Mıknatıs dizisini bu kavramları göz önünde bulundurarak boyutlandırdım. Dizideki sekiz mıknatısın her biri 1" çapındadır ve aralarındaki boşluk 1/2"dir. Bu, bir manyetik segmentin 1,5" uzunluğunda olduğu ve 3 x 1/2" "bacak" için alana sahip olduğu anlamına gelir. Her "bacak" bir fazdır, bu nedenle herhangi bir noktada bir bacak nötr akı görürken diğer ikisi artan akı ve azalan akı görüyor. Mükemmel 3 faz çıkışı, nötr noktaya bu kadar yer vererek (girdap akımlarını en aza indirmek için) ve kare (veya pasta şekilli) mıknatıslar kullanarak, akı neredeyse erken zirve yapar, yüksek kalır, sonra hızla sıfıra düşer. Bu tür çıktılara yamuk denir ve anladığım bazı kontrolörler için zor olabilir. Aynı aparattaki 1" yuvarlak mıknatıslar daha fazla gerçek sinüs dalgası verir.

Genellikle bu ev yapımı alternatörler, halka şeklindeki tel demetleri olan "bobinler" kullanılarak yapılmıştır; burada, halkanın her bir tarafı bir "bacak"dır ve bobin sayısı birbirine seri veya paralel olarak takılabilir. Çörekler, merkezleri mıknatıs yolunun merkezi ile aynı hizada olacak şekilde bir daire şeklinde düzenlenmiştir. Bu işe yarıyor, ancak bazı sorunlar var. Bir sorun, iletkenler radyal olmadığından, iletkenin büyük bir kısmının manyetik alana 90 derecede geçmemesidir, bu nedenle bobinde ısı olarak görünen girdap akımları ve mıknatıs dizisinde dönmeye karşı direnç oluşur.. Diğer bir konu ise iletkenler radyal olmadığı için o kadar güzel bir şekilde bir araya toplanmazlar. Çıktı, bu alana sığdırabileceğiniz tel miktarı ile doğru orantılıdır, bu nedenle çıktı, radyal olmayan "bacaklar" tarafından azaltılır. Bazen ticari tasarımlarda mümkün olsa ve bazen yapılırken, radyal "bacaklar, üstten ve alttan birleştirilmiş bir bobini sarmak, bir bacağın üst kısmının üst üste birleştiği bir serpantin sarımına göre 2 kat daha fazla uç sarımı gerektirir. bir sonraki uygun bacak ve ardından o bacağın alt kısmı bir sonraki uygun bacağa birleştirilir ve böyle devam eder.

Bu tip Eksenel akı alternatörlerindeki diğer büyük faktör (statorun üstünde ve altında dönen mıknatıslar), plakalar arasındaki boşluktur. Bu bir küp yasası ilişkisidir, plakalar arasındaki mesafeyi 1/2 oranında azaltırsanız, manyetik akı yoğunluğu 8x artar. Statorunuzu ne kadar ince yaparsanız o kadar iyi!

Bunu göz önünde bulundurarak 4 loblu bir sarma mastarı yaptım, yaklaşık 50 fitlik tel şeritlerini ölçmek için bir sistem kurdum ve mastarı 6 kez sararak yaklaşık 6 mm çapında tel demetleri oluşturdum. Bunları mavi boşluk halkasına yerleştiriyorum, onları deliklerden geçiriyorum, böylece tel uçları arkadan çıkıyor. Bu kolay değildi. Demetleri gevşek olmayacak şekilde dikkatlice bantlayarak ve zamanımı alarak ve telleri yerine itmek için pürüzsüz bir ahşap şekillendirme aleti kullanarak biraz yardımcı oldu. Hepsi yerlerine bağlandıktan sonra, mavi boşluk halkası açık yeşil şekillendirme küvetlerinin en büyüğüne yerleştirildi ve koyu yeşil halka şekillendirme aletinin yardımıyla açık yeşil küvetin diğer tarafında, dikkatlice düz bir şekilde bastırıldı. bir tezgah yardımcısı. Bu şekillendirme küvetinde, bağlantı teli bükümlerinin oturması için bir oluk vardır. Bu, yaklaşık 1/5 tur dikkatlice döndürdüğünüz, bastırdığınız, döndürdüğünüz ve devam ettiğiniz için zaman ve sabır gerektirir. Bu, diski düz ve ince hale getirirken uç sargıların yığılmasına izin verir. 4 loblu sargımın düz "bacakları" olduğunu ancak iç ve dış bağlantıların yuvarlak olmadığını fark edebilirsiniz. Bunun istiflenmelerini kolaylaştırması gerekiyordu. O kadar iyi gitmedi. Tekrar yapsaydım, iç ve dış uç sargılarının dairesel yollar izlemesini sağlardım.

Düz ve ince hale getirdikten ve kenarları sıkıştırdıktan sonra, sıkıştırmak için kenarın etrafına düz bir şerit sardım ve bir tane daha yukarı, aşağı ve her bacağın etrafına ve ardından yanındakine de sardım. Bu yapıldıktan sonra, bağlantı tellerini çıkarabilir ve daha küçük presleme kazanına geçebilir ve mengeneye geri dönebilir ve mümkün olduğunca ince ve düz bir şekilde bastırabilirsiniz. Düz olduğunda, pres küvetinden çıkarın. Bunun gibi kalıpları dikkatli bir şekilde cilalama ve kalıpları ayırma bileşikleri ile kaplama gibi karmaşık bir işlem yerine, genellikle sadece birkaç kat streç sargı kullanırım (mutfaktan). Kalıbın altına birkaç kat yerleştirin ve fiberglası streç sargının üzerine yerleştirin. Ardından, açık yeşil şekillendirme teknesinin üstüne uyan, ancak aralarında streç sargı ve fiberglas tabakası bulunan stator montaj tüpünü ekleyin. Ardından, hem streç sargıyı hem de cam elyafı aşağı itmek ve stator montaj borusunu yerine kilitlemek için stator sargısını tekrar yerine ekleyin. Ardından mengeneye dönün ve tekrar düz basın. Gerdirme sargısı ve cam elyafı sıkıştırılmış halde, küvete iyice oturduğunda, cam elyafı kumaş eklenir (merkezde stator montaj borusu için bir delik bulunur).

Artık yapıştırma malzemesi dökmeye hazır, epoksi veya polyester reçine yaygın olarak kullanılıyor. Bu yapılmadan önce dikkatli hazırlık önemlidir, çünkü bu işleme bir kez başladığınızda gerçekten duramazsınız. Daha önce yaptığım, ortasında 1 inçlik bir delik ve çevresinde düz bir plaka bulunan 3D baskılı bir taban plakası kullandım. düz plakaya dik olarak tutuldu. Yeşil şekillendirme kazanı, stator sargısı ve stator montaj borusu düz plaka üzerine oturacak şekilde kaydırıldı. Epoksiyi karıştırmadan önce 4 adet şrink film hazırladım ve 5. parçayı dikkatlice üzerine yerleştirdim. stator sargısına karşı yüzünde minimum kırışıklığa sahip olacak şekilde koyu yeşil çörek oluşturur. Epoksiyi karıştırıp fiberglas kumaşın üzerine döktükten sonra streç sargıyı 1 borunun etrafına dikkatlice yerleştirdim ve yeşili yerleştirdim üzerinde halka oluşturur. Ayrıca, biraz ağırlık veren ve yeşil şekillendirme çöreğine güzelce oturan birkaç eski fren rotoru hazırlamıştım. Bundan sonra, fren rotorlarının üzerine ters çevrilmiş bir tencere koydum ve tencerenin üstüne yaklaşık 100 libre malzeme istifledim. Bunu 12 saat bıraktım ve yaklaşık 4-6 mm kalınlığında çıktı.

Adım 4: Test Etme ve Sensörler

Alternatörden bir dizi ölçülebilir giriş ve çıkış vardır ve hepsini aynı anda ölçmek kolay değildir. Vernier'den bu işi çok daha kolay hale getiren bazı araçlara sahip olduğum için çok şanslıyım. Vernier, endüstriyel kullanım için sertifikalı olmayan, ancak benim gibi deneyciler için çok yararlı olan eğitim düzeyinde ürünler yapar. Çeşitli tak ve çalıştır sensörleri olan bir Vernier veri kaydedici kullanıyorum. Bu projede alternatör çıkışını ölçmek için salon tabanlı akım ve gerilim probları, alternatör hızını vermek için optik sensör ve tork girişini ölçmek için bir yük hücresi kullanıyorum. Tüm bu araçlar saniyede yaklaşık 1000 kez örnekleniyor ve bir AD geçiş aygıtı olarak Vernier kaydedici kullanılarak dizüstü bilgisayarıma kaydediliyor. Dizüstü bilgisayarımda ilgili yazılım, Watt cinsinden gerçek zamanlı giriş mili gücünü ve elektrik Watt cinsinden gerçek zamanlı çıkış verilerini vermek için tork ve hız verilerini birleştirerek girişlere dayalı gerçek zamanlı hesaplamalar çalıştırabilir. Bu testle işim bitmedi ve daha iyi anlayan birinin girdileri yardımcı olacaktır.

Sahip olduğum bir sorun, bu alternatörün gerçekten bir yan proje olması ve bu yüzden üzerinde çok fazla zaman harcamak istemiyorum. Olduğu gibi, VAWT araştırmam için kontrol edilebilir bir yük için kullanabileceğimi düşünüyorum, ancak sonunda, türbinim için verimli bir eşleşme olması için onu rafine etmek için insanlarla çalışmak istiyorum.

Yaklaşık 15 yıl önce VAWT araştırmasına başladığımda, VAWT'leri ve diğer ana taşıyıcıları test etmenin çoğu insanın düşündüğünden daha karmaşık olduğunu fark ettim.

Birincil sorun, hareketli bir sıvıda temsil edilen enerjinin, hareket hızına göre üstel olmasıdır. Bu, bir akışın hızını ikiye katladığınızda, akışta bulunan enerjinin 8x arttığı (küptür) anlamına gelir. Alternatörler daha doğrusal olduğundan ve genel olarak, bir alternatörün devrini iki katına çıkarırsanız, yaklaşık 2x watt elde ettiğiniz için bu bir problemdir.

Türbin (enerji toplama cihazı) ve alternatör (şaft gücünden faydalı elektrik gücüne) arasındaki bu temel uyumsuzluk, bir rüzgar türbini için bir alternatör seçmeyi zorlaştırır. Rüzgar türbininiz için 20 km/saat rüzgardan elde edilebilecek en fazla gücü üretecek bir alternatör eşleşmesi seçerseniz, alternatörden türbin üzerindeki yük çok yüksek olacağından 20-25 km/saat'e kadar dönmeye bile başlamaz.. Bu alternatör eşleşmesiyle, rüzgar 20 km'nin üzerine çıktığında, türbin sadece yüksek hızlı rüzgarda mevcut olan enerjinin bir kısmını yakalamakla kalmayacak, türbin aşırı hızlanabilir ve alternatör tarafından sağlanan yük yüksek olmadığı için hasar görebilir. yeterli.

Son on yılda, kontrol elektroniği fiyatlarındaki düşüş nedeniyle bir çözüm daha ekonomik hale geldi. Tasarımcı, bir hız aralığını eşleştirmeye çalışmak yerine, cihazın çalışması gereken maksimum hızı hesaplar ve enerji miktarına ve türbin için bu hızda veya biraz daha yüksek olan ideal hıza göre bir alternatör seçer.. Bu alternatör, yüküne bağlanırsa, normalde düşük hız aralığında çok fazla tork sağlar ve aşırı yüklenmiş türbin, uygun şekilde yüklendiğinde sahip olabileceği tüm enerjiyi yakalayamaz. Uygun yükü oluşturmak için, alternatörü elektrik yükünden anlık olarak ayıran ve türbinin uygun hıza ulaşmasını sağlayan bir kontrolör eklenir ve alternatör ile yük yeniden bağlanır. Buna MPPT (Çoklu Güç Noktası İzleme) denir. Kontrolör, türbin hızı değiştikçe (veya alternatör voltajı yükseldikçe), alternatör, o hız veya voltaj için programlanan yüke uyacak şekilde saniyede bin kez bağlanacak veya bağlantısı kesilecek şekilde programlanmıştır.