3D bosma eksenli oqim alternatori va dinamometr: 4 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

STOP!! BUNI BIRINChI O'QING !!! Bu hali ishlab chiqilayotgan loyihaning rekordidir, iltimos, qo'llab -quvvatlang.

Mening yakuniy maqsadim shundaki, bu turdagi motor/alternator ochiq manbali parametrli dizaynga aylanishi mumkin. Foydalanuvchi tork, tezlik, tok, volt/rpm, umumiy magnit o'lchamlari va ehtimol bo'sh joy kabi ba'zi parametrlarni kiritishi kerak va 3D chop etiladigan.stl va.dxf kesilgan fayllar seriyasini yaratish kerak.

Men qilgan ish - bu simulyatsiya qilingan dizaynni tasdiqlaydigan platforma bo'lib, uni keyinchalik hamjamiyat yanada maqbul qurilmaga aylantirishi mumkin.

Qisman, men buni dinamometr bilan o'rnatganimning bir sababi. Dinamometr moment va tezlikni o'lchaydi, bu esa ot kuchini yoki Vatt milini o'lchash imkonini beradi. Bu holda men alternatorni o'tkazgichli statsionar mil bilan qurdim, bu esa dinamometr tizimini o'rnatishni soddalashtiradi va shuning uchun uni RC ESC (umid qilamanki) dvigateli sifatida boshqarilishi va moment o'lchanishi mumkin. chiqishda, shuningdek, tezlikni, V va Amperni, vosita samaradorligini aniqlash imkonini beradi.

Mening maqsadlarim uchun uni o'zgaruvchan tezlikda ishlaydigan dvigatel (simsiz burg'ilashdan ortiqcha, pastga siljish bilan) va milning momentini o'lchash, shuningdek V va Amperni chiqarib olish mumkin, bu esa haqiqiy samaradorlik va turbina yuklarining kutilayotgan yuklanishini ta'minlaydi. simulyatsiya qilish.

Bu rejimda men regenerativ tormozlashga qodir bo'lgan RC ESC -dan foydalanishni umid qilaman va, ehtimol, VAWT -ning MPPT (Multi Power Point Tracking) yukini nazorat qilish uchun Arduino.

MPPT quyosh va shamol turbinalarini boshqarishda ishlatiladi, lekin bu shamol uchun biroz boshqacha. Shamol kuchi bilan bog'liq muammo shundaki, shamol tezligi soatiga 10 dan 20 km gacha ikki barobar oshganda, shamoldan olinadigan energiya kubga 8 baravar ko'payadi. Agar 10 Vt/soat tezlikda 10 Vt bo'lsa, 20 km/soat tezlikda 80 Vt quvvatga ega bo'ladi. Ko'proq energiyaga ega bo'lish juda yaxshi, lekin alternatorlar tezligi ikki baravar ko'payadi. Agar sizda 20 km/soat shamol uchun mukammal alternator bo'lsa, uning yuki shunchalik kuchli bo'lishi mumkinki, soatiga 10 km tezlikda u hatto ishga tushmaydi.

MPPT nima qilsa, alternatorni juda tez o'chirish va qayta ulash uchun og'ir holatdagi qattiq holat kalitini ishlatadi. Bu sizga alternatorning qancha yuk ko'tarishini sozlash imkonini beradi va MPPT -ning ko'pligi har xil yuklanishlarni har xil tezlik uchun o'rnatishingiz mumkin.

Bu juda foydali, chunki barcha turdagi turbinalar yukni mavjud energiyaga yoki shamol tezligiga mos kelganda maksimal energiyasini yig'adi.

SO

Bu retsept emas, lekin men yozganlarimdan nusxa ko'chirish mumkin deb o'ylayman va qo'shimcha ma'lumot berishdan xursand bo'lar edim, lekin men "O'chirish va sensorlar" tanlovi tugashidan oldin menga eng yaxshi variantni taklif qilishni taklif qilaman., shuning uchun men bu ko'rsatmalarni ko'rib chiqish, javob berish va ehtimol yaxshilashim mumkin.

Men ma'lumotni yangilashni, qayta ko'rib chiqishni va qo'shishni davom ettiraman, shuning uchun agar hozir qiziq bo'lsa, siz birozdan keyin qayta ro'yxatdan o'tishni xohlaysiz, lekin men umid qilamanki, sensorlar musobaqasi 29/19 iyul kuni tugashidan oldin biroz ishni tugataman.

Bundan tashqari, men alohida ijtimoiy hayvon emasman, lekin men vaqti-vaqti bilan orqamdan silashni yaxshi ko'raman va bu mening bu erda bo'lishimning sabablaridan biri:-) Ayting-chi, agar siz mening ishimni ko'rishni yoqtirsangiz va ko'rishni xohlasangiz. yana, iltimos:-)

Bu loyiha men turbinli konstruktsiyalarni sinab ko'rish uchun boshqariladigan yukni xohlaganim uchun va boshqalar ham undan foydalanishlari uchun uni osonlik bilan qayta ishlab chiqarilishini xohlaganim uchun paydo bo'ldi. Shu maqsadda men faqat FDM printeri bilan qurilishi mumkin bo'lgan narsani loyihalash bilan cheklandim, boshqa dastgohlar kerak emas. Ko'rinib turibdiki, yuqori torkli, past tezlikli, tormozsiz alternatorga bo'lgan ehtiyojni qondiradigan tijorat mahsulotlari ko'p emas, lekin Xitoydan bir nechtasi bor. Umuman olganda, talab unchalik katta emas, chunki tishli tizimlar juda arzon va elektr juda arzon.

Men xohlagan narsa 12 V atrofida 40-120 aylanish tezligida va 120-200 aylanish tezligida 600-750 Vt atrofida bo'lgan narsa edi. Bundan tashqari, men uni RC dunyosidagi arzon 3 fazali PMA kontrollerlariga (ESC elektron tezlikni boshqaruvchilari) mos kelishini xohlardim. Oxirgi talab - bu yuguruvchi bo'lishi kerak (magnitlangan korpus yoki qobiq aylanadi, statorli val harakatsiz), korpus bo'ylab o'tadigan mil va milga mahkamlanadigan stator.

Bu o'rgatuvchi ish - bu davom etayotgan ish, va men buni odamlar jarayon haqida tasavvurga ega bo'lishlari uchun joylashtiryapman, chunki menimcha, ular nusxa ko'chirishlari kerak. O'zgartirishim kerak bo'lgan asosiy narsa shundaki, men qurgan simli plastinka magnit maydonlarini halqa atrofiga to'g'ri yo'naltirish uchun etarlicha kuchli emas, shuning uchun magnit oqimining katta qismi orqa tomondan sarflanadi. Yaqinda qilmoqchi bo'lgan dizaynni qaytadan bajarganimda, men, ehtimol, cnc kesilgan po'lat plitalar kabi magnit tayanch plitalarini bajarardim. Chelik ancha arzon, ancha kuchliroq bo'ladi va bu qurilishning ko'p qismini soddalashtiradi. Bu erda ko'rsatilgandek, FDM/sim/gipsli kompozitsiyalarni bajarish juda qiziq edi va temir yuklangan PLA bilan hamma narsa boshqacha bo'lardi. Men, albatta, davom etadigan narsani xohlayman deb qaror qildim, shuning uchun po'lat plitalar.

Men ushbu VAWTni sinab ko'rish uchun ishlatadigan ushbu versiyada yaxshi yutuqlarga erishdim. Men hali past kuchlanish ko'rsatkichlari bo'yicha u erda emasman. O'ylaymanki, mening Vatt/Tork to'g'ri ballparkda, men ishlar rivojlanib borishi bilan yangilab turaman, lekin hozirda menda bor narsaning boshqariladigan yuk bo'lishi uchun yaxshi imkoniyat bor. O'lganlar qisqa tutashganida, turbinani sinab ko'rish uchun yetarli darajada ko'proq tork qarshiligini ta'minlay oladiganga o'xshaydi. Men faqat nazorat qilinadigan qarshilik bankini tuzishim kerak, va bu erda menga yordam beradigan do'stim bor.

Qisqacha aytadigan bo'lsam, hozir ko'pchilik singari, menda ham bir necha yillardan beri 3D (FDM yordamida PLA) printeri bor, men 20-30 kg zavqlanaman. Men tez -tez asabiylashaman, lekin har qanday o'lchamdagi/qismning qismlari qimmat yoki bosib chiqarish juda sekin, yoki arzon, tez va zaif.

Men bilaman, bu 3D -printerlarning necha mingtasi bor, lekin hech narsa qilmaydi, chunki ko'p vaqtni oladi yoki foydali qismlarni tayyorlash juda qimmatga tushadi. Men bir xil printer va PLA -dan tezroq kuchliroq qismlarni topish uchun qiziqarli echim topdim.

Men buni "to'kilgan tuzilma" deb atayman, bu erda bosilgan buyum (1 yoki undan ko'p bosilgan qismlardan, ba'zan rulmanlar va vallardan iborat) qattiqlashtiruvchi suyuqlik to'ldirgichi bilan to'kish uchun mo'ljallangan bo'shliqlardan yasalgan. Albatta, to'lg'azish uchun ba'zi aniq tanlovlar yuqori quvvatli va engil yig'ilishlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan, qisqichli, kesilgan shisha tolali epoksi kabi bo'ladi. Men arzonroq, ekologik toza g'oyani sinab ko'rmoqdaman. "To'kilgan konstruktsiya" yig'ilishining boshqa tomoni shundaki, siz to'ldirmoqchi bo'lgan bo'shliq yoki bo'shliq kichik diametrli yuqori valentlik elementlariga ega bo'lishi mumkin, ular oldindan "qolipga/vilka" ga bog'lab qo'yilgan bo'lib, natijada hosil bo'ladi. Materiallar va tuzilish bo'yicha, bir qismi Stressed Skin (PLA niqobi ostida), lekin yuqori kuchlanishli yadroli, shuningdek, tortishish kuchi yuqori bo'lgan elementlarni o'z ichiga oladi. Men bu borada ikkinchi ko'rsatma beraman, shuning uchun bu erda bu qurilishga qanday aloqasi borligini gaplashaman.

1 -qadam: Materiallar ro'yxati va jarayoni

PMA 3 ta yig'ilishdan iborat bo'lib, ularning har biri turli qismlar va materiallarni o'z ichiga oladi.

Yuqoridan (rulman tomondan) pastgacha (stator tomoni), 1. Rulman tashuvchisi va yuqori rulman massivi

2. Stator

3. Pastki magnitli massiv

1. Rulman tashuvchisi va yuqori magnitli massiv

Buning uchun men yuqorida ko'rsatilgan 3D bosma qismlardan foydalanardim

1. 150 mm8 qutbli yuqori magistral va rulmanli qo'llab -quvvatlash CV5.stl,
2. yotoq tomonining ichki plitasi
3. yotoq tomonining tashqi plastinkasi
4. 1 dyuymli o'z -o'zidan moslashtiruvchi rulman (standart yostiq bloklarida ishlatilgani kabi ++ internet havolasini qo'shing),
5. 25 '24 g galvanizli po'lat sim
6. 15 '10 g galvanizli po'lat sim
7. Qalin po'latdan yasalgan 2 rulo

Ixtiyoriy ravishda, og'ir po'lat sim va po'lat junni po'latdan yasalgan plastinka, lazer / suv oqimi bilan kesish yoki 3D bosilgan magnit tayanch plastinka bilan almashtirish mumkin (lekin og'ir po'lat simlar hali ham yaxshi fikr, chunki u plastik deformatsiyaga qarshi turadi. vaqt). Men temir oksidi kukuni bilan to'ldirilgan epoksi tayanch plastini quyishga harakat qildim va muvaffaqiyatga erishdim. Qatlamdagi magnitlar orasidagi oqimning birlashuvini yanada samarali qo'llab -quvvatlovchi plastinka yordamida yaxshilash, past aylanish tezligida voltning kuchlanishini oshirishi kerak. Shuni yodda tutish kerakki, bu asosiy tarkibiy qism va orqa plastinka kuchlarni magnitlardan tortuvchi ustunlarga o'tkazadi. Plitalarni bir -biriga tortadigan magnit kuchlar yuzlab funtga teng bo'lishi mumkin va plastinkalar bir -biriga yaqinlashganda kuchlar eksponent ravishda oshadi (kubik, uchinchi kuchga). Bu juda xavfli bo'lishi mumkin va yig'ilgan plastinkaga tortilishi mumkin bo'lgan asboblar va boshqa narsalarga ehtiyot bo'lish kerak!

Men o'rashda taxminan 300 fut 24g qoplangan magnit simni ishlatardim, keyinroq batafsil aytib beraman.

2 -qadam: Magnit plitalarini ishlab chiqarish

Ushbu eksenel oqim alternatorida, tiqilib qolishni kamaytirish va chiqishni maksimal darajada oshirish uchun, men ikkita magnit massividan foydalanaman, bittasi stator lasanlarining har bir tomonida. Bu shuni anglatadiki, magnit maydonni mis o'rashlari orqali o'tkazish uchun magnit yadro kerak emas, aksariyat dvigatellar/alt geometriyalarda bo'lgani kabi. Burilish yadrolarini ishlatadigan eksenel oqim dizaynlari mavjud va men kelajakda ba'zi tajribalarni sinab ko'rishim mumkin. Men 3D bosma temir yuklangan materialni sinab ko'rmoqchiman.

Bu holda, men 1 dyuymli x0,25 dyuymli nodir tuproqli magnitlardan foydalangan holda, taxminan 150 mm diametrli 8 qutbli magnitli massivni tanladim. Bu o'lcham barcha qismlari 210 mm x 210 mm bosma to'shakka to'g'ri kelishini ta'minlash edi. Umuman olganda, men bu alternatorni o'lchadim, shuning uchun diametri qanchalik katta bo'lsa, aylanish tezligi volt jihatidan shunchalik yaxshi bo'ladi, shuning uchun uni kattaligiga ko'ra, mening bosilgan to'shagimga mos keladigan darajada kattaroq qilib qo'ydim. magnitlar, magnitlar markazdan qanchalik uzoq bo'lsa, ular shunchalik tez sayohat qiladilar va mis uchun ham joy bor! Bularning hammasini tezda to'ldirish mumkin! Ammo men shunday xulosaga keldimki, bu kattalik diapazonida an'anaviy Oqim tizimi - uy qurilishi uchun yaxshiroq variant bo'lishi mumkin. Kichik rotorlarda ko'p joy yo'q va hamma narsa juda qattiq bo'lishi mumkin, ayniqsa, agar siz bu dizayndagi kabi menikidan o'tayotgan bo'lsangiz. Agar sizning magnit (radius uzunligi) sizning rotor diametringizga nisbatan kichik, xuddi bu diametrdagi kabi (taxminan 6 dyuymdan 1 dyuymli magnitgacha), keyin shamol ng biroz g'alati bo'ladi, chunki ichki uchi tashqi tomonining 1/2 uzunligini tashkil qiladi.

Ko'rsatmalarga qayting! Men bu alternatorning magnit plitalarini yig'ish usuli - avval magnit plitasini (yashil) qizil gardish/tayanch plastinkasiga yopishtirish. Keyin men magnit plitani bir nechta ingichka qatlamli kontrplak (taxminan.75 ) ustiga qo'ydim va ikkalasini ham og'ir po'lat plastinka ustiga qo'ydim. Bu men o'ylagandek bo'lmadi. Kuchli magnit maydon simni magnitlarning o'rtasiga tortdi va men har bir qatorni, simni keyingi joyiga to'g'ri moslash uchun egmadim. Men simni o'rashim mumkin, deb umid qilardim, va magnit oqimi uni qulflaydi. Keyin men halqalarni kesishga harakat qildim, bu yaxshiroq edi, lekin baribir men xohlagan narsadan uzoqda edi. Umid qilamanki, simdan yaxshi mos keladigan tayanch plastinka olish mumkin. Buni amalga oshirishning yanada murakkab usullari bo'lishi mumkin va kelgusida tajriba o'tkazishga arziydi. Men magnit maydonida siqilgan po'lat junni tayanch plitasi yoki oqim sifatida ishlatishga harakat qildim. Qaytish yo'li. Bu ishday tuyuldi, lekin temirning zichligi unchalik katta emasdek tuyuldi Men uning samaradorligini sinab ko'rmadim, chunki qisman men magnit plitalaridagi mexanik yuklar uchun sim tuzilishi muhimligiga ishonardim. Po'lat juni ham kelgusida tekshirishga arziydi, ammo suv bilan kesilgan po'lat plitalar men sinab ko'radigan keyingi variantdir.

Keyin men 3D bosilgan to'q sariq rangdagi bo'lakni oldim va uning atrofida va atrofida simlar to'qdim, bu menga har bir burchakda bir necha marta eng yuqori yuk, murvat va murvat yo'nalishi kabi tuyuldi. Men uni murvat teshiklari atrofiga o'rab qo'ydim, u erda barcha iplar tirgak ustuni sifatida o'tib ketadi va plitalar orasidagi masofani sozlash mumkin.

Magnit plastinka va gardish etarlicha yaxshi ekanligiga va to'q sariq rangli plastinkaning mustahkamlovchi sim bilan qondirilganligiga ishonch hosil qilganimdan so'ng, men ikkalasini elim bilan birlashtirdim. Ehtiyot bo'lish kerak, chunki bu yopishtiruvchi joy suv o'tkazmaydigan yoki yaqin bo'lishi kerak. Dastlabki ikki marta menda oqish bor edi, bu tartibsizlik, ko'p gipsni yo'qotadi va sizga kerak bo'lgandan ko'ra ko'proq stressdir. Oqish joyini tezda yopish uchun ko'k yopishqoq yoki boshqa ko'pikli saqichni doimiy yopishtiruvchi kabi saqlashni maslahat beraman. Qismlarni birlashtirgandan so'ng, siz tanlagan mustahkamlovchi material bilan to'ldiring. Men PVA elim bilan o'zgartirilgan qattiq gipsdan foydalanardim. Gips 10 000 psi siqilishga yetishi kerak, lekin unchalik keskin emas (shuning uchun sim). Men epoksiyani maydalangan shisha, kabosil yoki beton va aralashmalar bilan sinab ko'rmoqchiman.

Gipsning qulay tomoni shundaki, u tekkanidan keyin sizda biroz vaqt bo'ladi, u erda qiyin bo'ladi, lekin mo'rt va oqish yoki toshmalar osonlikcha qirib tashlanishi yoki yiqilib tushishi mumkin.

Ushbu dizaynda ikkita magnit plitalar mavjud. Birida rulman bor, standart 1 dyuymli yostiq blokli o'z -o'zidan moslama bloki. Men o'zimni magnit qatoriga erta bosganman. Men uchun mo'ljallangan dastur uchun ikkinchi rulman alternator ustidagi turbinada joylashgan bo'ladi, shuning uchun men Faqat bitta o'z -o'zidan tebranadigan rulman ishlatilgan, bu oxir -oqibat biroz og'riq edi, bu qismlarni har bir magnitlangan plastinka bilan ham yig'ish mumkin edi, agar statordan chiqish simlari o'rnatilgan mil orqali o'tkazilsa. qarama -qarshi vintlarni umumiy, aylanmaydigan val/trubaga o'rnatishga ruxsat bering.

3 -qadam: Statorni yaratish

Men nima qilganimni tushuntirishga harakat qilayotgan mavzuga muvofiq va nima uchun o'sha paytda bu yaxshi fikr bo'lib tuyuldi, statorga biroz ko'proq joy kerak bo'ladi.

PMAda, odatda, o'rashlar harakatsiz, magnit moslamalari aylanadi. Bu har doim ham emas, lekin deyarli har doim. Eksenel oqim yig'ilishida, "o'ng qo'lning asosiy qoidasi" ni tushungan holda, aylanadigan magnit maydonga duch kelgan har qanday o'tkazgichda simning uchlari o'rtasida tok va kuchlanish hosil bo'ladi, foydali oqim miqdori mutanosib bo'ladi. maydon yo'nalishi bo'yicha. Agar maydon simga parallel harakat qilsa (masalan, aylanish o'qi atrofida aylana shaklida), foydali oqim hosil bo'lmaydi, lekin magnitlarning harakatiga qarshilik ko'rsatadigan muhim to'lqinli oqimlar hosil bo'ladi. Agar sim perpendikulyar ishlasa, u holda eng yuqori kuchlanish va tok chiqishiga erishiladi.

Yana bir umumlashma shundaki, stator ichidagi magnit oqimi aylanayotganda o'tib ketadigan bo'sh joy, maksimal vatt chiqishi uchun, iloji boricha hamma radial yotqizilgan mis bilan to'ldirilishi kerak. Bu kichik diametrli eksenel oqim tizimlari uchun muammo, chunki bu holda, mil yaqinidagi mis uchun mavjud bo'lgan maydon tashqi chetidagi maydonning bir qismini tashkil qiladi. Magnit maydon duch keladigan ichki maydonda 100% mis olish mumkin, lekin bu geometriya ichida sizni faqat 50% tashqi chekkada oladi. Bu juda kichik bo'lgan eksenel oqim dizaynidan uzoq turishning kuchli sabablaridan biri.

Men ilgari aytganimdek, bu ko'rsatma men buni qanday qilib takrorlashim haqida emas, balki umid baxsh etadigan ba'zi yo'nalishlarga ishora qilish va bu yo'lda erishish mumkin bo'lgan chuqurlarni ko'rsatishdir.

Statorni loyihalashda men uni aylanish tezligiga voltli chiqish imkon qadar moslashuvchan qilishni xohlardim va men uni 3 fazali bo'lishini xohlardim. Maksimal samaradorlik uchun, hosil bo'ladigan to'lqinlarni minimallashtirish orqali har qanday "oyoq" (rulonning har bir tomonini "oyoq" deb hisoblash kerak) bir vaqtning o'zida faqat bitta magnit bilan to'qnash kelishi kerak. Agar magnitlar bir -biriga yaqin joylashgan bo'lsa yoki ko'plab yuqori kuchlanishli dvigatellarda bo'lgani kabi tegib tursa, "oyoq" magnit oqimining teskari aylanishidan o'tib ketganda, sezilarli to'dali oqimlar paydo bo'ladi. Dvigatelli ilovalarda bu unchalik ahamiyatga ega emas, chunki rulon to'g'ri joyda bo'lganda boshqaruvchi tomonidan quvvatlanadi.

Men bu tushunchalarni inobatga olgan holda magnit qatorini o'lchadim. Jadvaldagi sakkizta magnitning har biri 1 dyuymga teng va ular orasidagi bo'shliq 1/2 ga teng. Bu shuni anglatadiki, magnit segment 1,5 dyuym uzunlikda va 3 x 1/2 dyuymli "oyoqlar" uchun bo'sh joyga ega. Har bir "oyoq" bir fazadir, shuning uchun har qanday vaqtda, bir oyog'ida neytral oqim, qolgan ikki oyog'ida esa oqim va pasayish kuzatiladi. 3 fazali mukammal chiqish, garchi neytral nuqtaga shu qadar bo'sh joy berib (to'lqinli oqimlarni minimallashtirish uchun) va kvadrat (yoki pirog shaklidagi) magnitlardan foydalangan holda, oqim deyarli erta cho'qqiga chiqadi, yuqori bo'lib qoladi, keyin tezda nolga tushadi. Menimcha, bu turdagi trapezoidal deb nomlanadi va men tushunadigan ba'zi nazoratchilar uchun qiyin bo'lishi mumkin. Xuddi shu apparatdagi 1 dyuymli dumaloq magnitlar haqiqiy sinus to'lqinini beradi.

Umuman olganda, bu uy quriladigan alternatorlar "rulon", pichoq shaklidagi simlar to'plami yordamida qurilgan, bu erda pichoqning har bir tomoni "oyoq" bo'lib, rulonlarning sonlari ketma -ket yoki parallel ravishda biriktirilishi mumkin. Donutlar aylana shaklida joylashtirilgan, ularning markazlari magnit yo'lining markaziga to'g'ri keladi. Bu ishlaydi, lekin ba'zi muammolar bor. Bitta muammo shundaki, o'tkazgichlar radial bo'lmaganligi sababli, o'tkazgichlarning katta qismi magnit maydoniga 90 gradusda o'tmaydi, shuning uchun g'altak oqimlari hosil bo'ladi, ular rulonda issiqlik va magnit massivining aylanishiga qarshilik kabi ko'rinadi.. Yana bir muammo shundaki, Supero'tkazuvchilar radial bo'lmaganligi sababli ular bir -biriga juda yaxshi yopishmaydi. Chiqish bu bo'shliqqa sig'adigan simlar miqdoriga to'g'ridan -to'g'ri proportsionaldir, shuning uchun chiqish radial bo'lmagan "oyoqlar" bilan kamayadi. Ba'zida tijorat konstruktsiyalarida amalga oshirilishi mumkin bo'lsa -da, yuqori va pastki qismlari bir -biriga bog'langan radial oyoqli rulonni burish uchun, bir oyog'ining yuqori qismi bir -birining yuqori qismiga bog'langan, serpantinli o'rashdan 2 barobar ko'proq kerak bo'ladi. Keyingi mos keladigan oyoq, so'ngra bu oyoqning pastki qismi keyingi tegishli oyog'iga qo'shiladi va davom etadi.

Ushbu turdagi eksenel oqim alternatorlarining boshqa muhim omili (stator ustidagi va pastidagi aylanadigan magnitlar) - bu plitalar orasidagi bo'shliq. Bu kub qonunlari munosabati, chunki siz plitalar orasidagi masofani 1/2 ga kamaytirsangiz, magnit oqimining zichligi 8 barobar oshadi. Statorni qanchalik nozik qilsangiz, shuncha yaxshi bo'ladi!

Shuni yodda tutgan holda, men 4 bo'lakli o'rash moslamasini yasadim, taxminan 50 fut simli iplarni o'lchash tizimini o'rnatdim va dastani 6 marta o'rab, diametri taxminan 6 mm bo'lgan simlar to'plamini yaratdim. Men ularni ko'k oraliq halqaga joylashtiraman, ularni teshiklar orasidan bog'lab qo'yaman, shunda sim uchlari orqa tomondan chiqadi. Bu oson bo'lmagan. Biroz yordam berildi, shuning uchun ularni bo'shashmasligi uchun ehtiyotkorlik bilan bog'lab qo'yishdi va vaqtimni ajratib, silliq yog'ochdan yasalgan asbob yordamida simlarni joyiga qo'yishdi. Hammasi joyiga bog'lab qo'yilgandan so'ng, ko'k oraliq halqa och yashil rangdagi vannalarning eng kattasiga joylashtirildi va quyuq yashil donut hosil qilish vositasi yordamida och yashil vannaning narigi tomoniga ehtiyotkorlik bilan tekis bosildi. o'rindiq vitse. Bu shakllantiruvchi vannada galstuk simlari o'ralishi uchun yiv bor. Bu vaqt va sabr -toqatni talab qiladi, chunki 1/5 burilishni ehtiyotkorlik bilan aylantiring, bosing, aylantiring va davom eting. Bu diskni yassi va ingichka qilib hosil qiladi, shu bilan birga oxirgi sargilarning to'planishiga imkon beradi. Siz sezishingiz mumkinki, mening to'rtburchak o'rashimning tekis "oyoqlari" bor, lekin ichki va tashqi ulanishlari yumaloq emas. Bu ularni yig'ishni osonlashtirishi kerak edi. Bu unchalik yaxshi chiqmadi. Agar men yana shunday qilsam, ichki va tashqi burilishlarni dumaloq yo'llar bo'ylab bajarishga majbur qilardim.

Yassi va ingichka qilib, qirralarini o'rab olgandan so'ng, men uni mahkamlash uchun chetiga tekis tasma o'rab qo'ydim, ikkinchisini yuqoriga, pastga va har oyog'imga, so'ng yonidagi bandiga. Bu bajarilgandan so'ng, siz bog'lovchi simlarni olib tashlashingiz va kichikroq vannaga o'tishingiz mumkin, vintga qayting va iloji boricha ingichka va tekis qilib bosing. Yassi bo'lgandan keyin, uni press vannasidan olib tashlang. Bu kabi qoliplarni ehtiyotkorlik bilan parvarish qilish va bo'shatish aralashmalari bilan qoplashning murakkab jarayonining o'rniga, odatda, men bir necha qatlamli yopishtiruvchi qoplamani ishlataman (oshxonadan). Kalıpın pastki qismiga bir necha qatlam qo'ying va shisha tolali plastmassa ustiga qo'ying. Keyin statorni o'rnatish trubkasini qo'shing, u och yashil rangdagi vannaning yuqori qismiga to'g'ri keladi, lekin uning o'rtasida cho'zilgan o'rash va shisha tolali qatlami bor. Keyin stator o'rashini joyiga qaytarib qo'ying, shunda ham streç qoplamasi, ham shisha tolasi pastga tushadi va stator o'rnatish trubkasi joyiga qulflanadi. Keyin vitse -ga qayting va yana tekis bosing. Vannaga mahkam o'rnashganidan so'ng, uni yopishtiruvchi va shisha tolali plastmassa bilan mahkamlangandan so'ng, shisha tolali mato qo'shiladi (o'rtada stator o'rnatish trubkasi uchun teshik bilan).

Endi yopishtiruvchi materialni quyishga tayyor, odatda epoksi yoki poliester qatronlar ishlatiladi. Buni amalga oshirishdan oldin ehtiyotkorlik bilan tayyorgarlik ko'rish juda muhim, chunki siz bu jarayonni boshlaganingizdan so'ng uni to'xtata olmaysiz. Men ilgari tayyorlagan 3D bosma taglik plastinasidan foydalanardim, uning markazida 1 dyuymli teshik va uning atrofida tekis plastinka bor edi. Men 16 dyuymli 1 dyuymli alyuminiy naychadan foydalanardim, statorga o'rnatiladigan trubka o'ralgan bo'lishi kerak edi. Yassi plastinkaga o'tirish uchun yashil shaklli vannani, statorni o'rashini va statorni o'rnatish trubkasini pastga siljitdik. Epoksi aralashtirishdan oldin men avval 4 dona qisqichni o'rab oldim va ehtiyotkorlik bilan 5 -qismini qo'ydim. quyuq yashil rangdagi donut, shuning uchun u stator o'rashiga qarshi yuzida minimal ajinlar bo'ladi. Epoksi aralashtirib, shisha tolali matoga quyilgandan so'ng, men ehtiyotkorlik bilan 1 dyuymli naychaning atrofiga o'rab qo'ydim va yashil rangni qo'ydim. uning ustida halqa hosil qiladi. Men, shuningdek, tormoz rotorlarini tayyorladim, ular biroz og'irlik berdi va yashil rangdagi donutga yaxshi o'tirdi. Shundan so'ng, men tormoz rotorlarining tepasiga teskari qozon qo'ydim va qozonning tepasiga taxminan 100 funtlik narsalarni yig'dim. Men buni 12 soatga qoldirdim va u taxminan 4-6 mm qalinlikda chiqdi.

4 -qadam: Sinov va sensorlar

Alternatordan o'lchash mumkin bo'lgan bir qator kirish va chiqishlar mavjud va ularning hammasini o'lchash oson emas. Men Vernier -dan buni osonlashtiradigan ba'zi vositalarga ega bo'lganimdan baxtiyorman. Vernier sanoat darajasida sertifikatlanmagan, lekin men kabi tajriba o'tkazuvchilar uchun juda foydali bo'lgan ta'lim darajasidagi mahsulotlarni ishlab chiqaradi. Men turli xil ulash va ishlatish sensorlari bo'lgan Vernier ma'lumotlar jurnalidan foydalanaman. Ushbu loyihada men alternator chiqishini o'lchash uchun zalga asoslangan oqim va kuchlanish problarini, alternator tezligini berish uchun optik sensorni va tork kirishini o'lchash uchun yuk kamerasini ishlataman. Bu asboblarning barchasi sekundiga taxminan 1000 marta namuna olinadi va noutbukga yoziladi, Vernier jurnalini AD o'tuvchi qurilma sifatida ishlatadi. Mening noutbukda tegishli dasturiy ta'minot vattda real vaqtda kirish milining quvvatini va elektr vattdagi real vaqtda chiqish ma'lumotlarini berish uchun moment va tezlik ma'lumotlarini birlashtirib, kirishga asoslangan real vaqtda hisob -kitoblarni bajarishi mumkin. Men bu sinovni tugatmadim va yaxshiroq tushunadigan odamning fikri foydali bo'ladi.

Menda muammo shundaki, bu alternator haqiqatan ham yon loyihadir, shuning uchun men unga ko'proq vaqt sarflashni xohlamayman. Qanday bo'lmasin, men uni VAWT tadqiqotlari uchun nazorat qilinadigan yuk uchun ishlata olaman deb o'ylayman, lekin oxir -oqibat men uni yaxshilash uchun odamlar bilan ishlashni xohlayman, shunda bu mening turbinamga mos keladi.

Taxminan 15 yil oldin VAWT tadqiqotini boshlaganimda, men VAWT va boshqa asosiy harakatlanuvchilarni sinab ko'rish ko'pchilik o'ylagandan ko'ra murakkabroq ekanligini angladim.

Asosiy masala shundaki, harakatlanuvchi suyuqlikda ifodalangan energiya uning harakat tezligiga ekspansionaldir. Bu shuni anglatadiki, siz oqim tezligini ikki baravar oshirganingizda, oqimdagi energiya 8 barobar ko'payadi (u kub shaklida). Bu muammo, chunki alternatorlar chiziqli va umuman, agar siz alternatorning aylanish tezligini ikki barobar oshirsangiz, taxminan 2 barobar vatt olasiz.

Turbina (energiya yig'ish moslamasi) va alternator (mil quvvati foydali elektr quvvatiga) o'rtasidagi asosiy mos kelmaslik shamol turbinasi uchun alternator tanlashni qiyinlashtiradi. Agar siz shamol turbinasi uchun soatiga 20 km tezlikda shamol ishlab chiqaradigan eng katta quvvatni ishlab chiqaradigan alternator moslamasini tanlasangiz, u soatiga 20-25 km gacha aylana olmaydi, chunki generatordan turbinaga yuk juda katta bo'ladi.. Shamol 20 km dan oshib ketganda, turbin nafaqat yuqori tezlikdagi shamol energiyasining bir qismini oladi, balki turbin tezligi oshib ketishi va shikastlanishi mumkin. yetarli.

So'nggi o'n yil ichida boshqaruv elektronikasi narxining pasayishi tufayli yechim yanada tejamkor bo'ldi. Dizayner bir qator tezliklarga mos kelishga urinish o'rniga, qurilmaning ishlashiga mo'ljallangan maksimal tezlikni hisoblab chiqadi va turbinaning energiya tezligi va ideal tezligiga qarab alternatorni tanlaydi.. Agar bu yuklagichga ulangan bo'lsa, u past tezlikda juda ko'p tork beradi va agar haddan tashqari yuklangan turbin to'g'ri yuklangan bo'lsa, u barcha energiyani ololmaydi. Tegishli yukni yaratish uchun nazoratchi qo'shiladi, u bir zumda alternatorni elektr yukidan uzib qo'yadi, bu esa turbinani kerakli tezlik bilan tezlashtirishga imkon beradi va alternator va yuk qayta ulanadi. Bunga MPPT (Multi Power Point Tracking) deyiladi. Nazoratchi shunday turbina tezligi o'zgarganda (yoki alternator voltajining ko'tarilishida) alternator shu tezlik yoki kuchlanish uchun dasturlashtirilgan yukga mos keladigan soniyada ming marta ulanadi yoki uziladi.