Nízke napätie turbíny

[solárník]

Je to jen hypotéza, ale otáčky se samozřejmě zvýší menším průměrem vrtule. Tedy kdybys sehnal listy lepšího tvaru s menším průměrem, pak by to paradoxně mohlo fungovat i bez měniče a dávat podstatně víc. Dají se i lehce zkrátit současné listy, popřípadě je lehce natočit. Těžko radit takhle na dálku, chtělo by to pár experimentů. Největší machři to dlabou ze dřeva.

Jak píšeš že hned klesnou otáčky - buď to dělá měnič (moc zatíží vrtuli vzhledem k otáčkám), nebo malá aktivní plocha listů vrtule.

Měnič musí vrtuli zatěžovat tak akorát. Ideální je vždy jí zatížit na pokles otáček na cca 60-70% oproti volnoběžným. Pokud to přetíží moc, celé to jde do háje (proudnice vzduchu se odtrhnou od povrchu listů) a trvá tomu chvíli, než se to zas roztočí a tak to jde pořád dokola. Což je přesně to, co jsi popsal.

Kolik má ta turbínka vývodů? 2 nebo 4 ? Leze z toho stejnosměrný, nebo střídavý proud? Nemyslím z měniče ale přímo z turbínky.

[gadzius]

Má 3 vývody AC. O 4 vývodoch som ešte nepočul. K regulátoru je dĺžka kábla cca 10 metrov. Kábel mám plnú meď s prierezom 6mm2. Predajca tvrdil, že je turbína DC, tak som to zbytočne predimenzoval.

[solárník]

Aha, sorry, 4 se vyskytují málokdy, při zapojení do hvězdy. Ty to máš do trojúhelníka.

6mm2 - to buď rád, žes to předimenzoval. Nevím, kolikrát reálně zvyšuje tvůj měnič napětí, ale jestli třeba 4x, tak když z měniče jdou 3A tak z turbíny do měniče jde 12A ! Při 5A už je to 20A. Na 10 metrech při 20A a 6mm2 už to udělá slušný úbytek napětí, který se vyhřeje ve formě tepla a samozřejmě to sníží výkon do baterky. Proto jsem psal, že se regulátor/měnič musí dát co nejblíž, když už se tam musí dát.

Já tam mám 10mm2 a mám dráty dlouhé jen 2 metry. Pak už to jde 30mm2 k baterce.

Vyzkoušel bych ale určitě dát tam místo regulátoru/měniče jen 3 fázový usměrňovač a dát to rovnou do baterky. Bude se to točit podstatně rychleji a třeba budou výsledky lepší. Jestli ti to tak zatěžuje, jak jsi popsal, bude chyba v nepřizpůsobeném měniči.

[petrs]

... Myslel som si, že mi prisšiel vadný kus, tak som toľko liezol vietnamcom na nervy, kým mi neposlali ďalší. Jeden mám teda do rezervy.

Už som sa dosť natrápil so stožiarom, vedením, nechal som si rozbiť čelo vrtuľou /trafili ma všetky 3 lopaty/ keď som ju išiel tuningovať počas riadného vetra. Jazvy na čele mi ostanú do konca života a preto ju nemôžem vyhodiť.
Ja z toho spravím takú mašinu, akú svet nevidel!

Vidim,ze druzi prolevaji u vetrniku vlastni krev,zatimco mne zatim nanejvys tekly nervy...
Mam tady jeste jeden kus

http://www.ebay.de/itm/24V-White-Editio ... 2359a4940a

o vykonu celych 500 tureckych Wattu s puvodnimi listy,rotor prumeru cca 103 cm.
Pokusim se ji dnes namontovat pobliz uz osazene stejne vetrne elektrarny ,ktera ma ale osazeny listy vetsiho prumeru-rotor cca 153 cm-
http://www.ebay.de/itm/73cm-Rotorblatte ... 2351454f07

a zaznamenat namerene hodnoty z obou VE 103 cm a 153 cm.

[solárník]

Není fyzikálně možné, aby 1 m vrtule dala na výstupu alternátoru při jakémkoli u nás normálním větru 500W.

A jak to tak tady čtu - kdybyste rozřízli plastový sud na dvě půlky, přidělali to na rotor a alternátor, buď rovnou, nebo třeba přes převod z kola, tak to dá (pravděpodobně i několikrát) větší výkon, než výše uvedené turbínky. A hlavně se vejdete do ceny, se kterou to bude mít nějakou ekonomickou návratnost . Tam vám to ani zvyšující měnič nebude mít šanci ubrzdit, tedy tam jeho použití bude bezproblémové.

Je to ovšem potřeba pořádně ukotvit a tím myslím opravdu pořádně. Protože při 20m/s se toho bude bát celá vesnice

[petrs]

o vykonu celych 500 tureckych Wattu s puvodnimi listy,rotor prumeru cca 103 cm.

Není fyzikálně možné, aby 1 m vrtule dala na výstupu alternátoru při jakémkoli u nás normálním větru 500W.

Vsak to pisu,tureckych

[gadzius]

Aha, sorry, 4 se vyskytují málokdy, při zapojení do hvězdy. Ty to máš do trojúhelníka.

6mm2 - to buď rád, žes to předimenzoval. Nevím, kolikrát reálně zvyšuje tvůj měnič napětí, ale jestli třeba 4x, tak když z měniče jdou 3A tak z turbíny do měniče jde 12A ! Při 5A už je to 20A. Na 10 metrech při 20A a 6mm2 už to udělá slušný úbytek napětí, který se vyhřeje ve formě tepla a samozřejmě to sníží výkon do baterky.

Z turbíny ide ale AC a teda straty sú menšie ako pri DC. Či? AC ide cez 3 fázy a ak sa nemýlim, tak u DC cez jeden vodič.

[petrs]

Zkousel jsem znovu generator teto vetrne elektrarny,provedeni 24V:

http://www.ebay.de/itm/12V-24V-White-Ed ... 2c79354b6c

Pouzite nastroje:

Generator bez listu rotoru
Trifazovy usmernovac 100A
Vrtacka Narex EVP 13 C-2H3 630W otacky 1.stupen 1100,2.stupen 2650 ot/min.[predpokladam bez zatizeni,hodnoty jsou priblizne]
Akumulatory 12V a 24 V s napetim kolem 12,5 [25]V,pri nabijeni byly zatizeny spotrebicem pro udrzeni priblizne konstantniho napeti
Klestovy multimetr 200A zapojeny na DC vystup usmernovace

Dosazene hodnoty[generator v provedeni 24 V ]

Akumulator 12,5 V cca 1000 ot/min 6 A 75 W
Akumulator 12,5 V cca 2000 ot/min 12,5 A 156 W

Akumulator 25 V cca 1000 ot/min 1 A 25 W
Akumulator 25 V cca 2000 ot/min 8 A 200 W

Z udaju vyplyva,ze generator potrebuje pomerne vysoke otacky k dosazeni nabijeciho procesu.Mala vrtule o prumeru 103 cm neni schopna navic dodat dostatecny vykon a prilisne zbrzdeni ji odtrhne od proudu vzduchu.
Vhodne reseni je jiz zminovane-vrtule vetsiho prumeru,velmi rychlobezna s malym -vpodstate nulovym-stoupanim na konci listu,peclive opracovana-i male nerovnosti zejmena na nabezne a odtokove hrane zpusobuji znacny hluk pri silnejsim vetru.

Pokud nekdo uvazuje o koupi teto vetrne elektrarny,poradne si prispevek proctete,abyste vedeli,do ceho jdete.

[solárník]

>>Z turbíny ide ale AC a teda straty sú menšie ako pri DC. Či? AC ide cez 3 fázy a ak sa nemýlim, tak u DC cez jeden vodič.

Pravda ano i ne. Jednak DC jde přes dva a ne jeden vodič. A za druhé - u AC nejde nikdy výkon přes všechny tři vodiče současně. V podstatě tam jde taky vždy jen přes dva vodiče zároveň.

>>Z udaju vyplyva,ze generator potrebuje pomerne vysoke otacky k dosazeni nabijeciho procesu.Mala vrtule o prumeru 103 cm neni schopna navic dodat dostatecny vykon a prilisne zbrzdeni ji odtrhne od proudu vzduchu. Vhodne reseni je jiz zminovane-vrtule vetsiho prumeru,velmi rychlobezna

Už je asi jasné, že je potřeba udělat kompromis mezi průměrem vrtule, který zvyšuje výkon ale snižuje otáčky. Tenhle alternátor je tedy opravdu hodně rychloběžný. Pokud nechcete udělat mechanický převod, tak je potřeba opravdu hodně rychloběžnou vrtuli. Nejrychloběžnější vrtule jsou jednolistové, ale z důvodu vyvážení se v malých MVE nepoužívají. Asi by šlo použít dvoulistou, ta by měla z dostupných otáčky nejrychlejší (při správném návrhu), ale má horší vyvážení, než trojlistá. Každopádně použít maximálně 3 listou vrtuli, ne víc. Na ideální tvar listů jsou online kalkulačky, kterými se přesně trefí správná rychloběžnost. Viz kalkulátor na http://www.ve.mzf.cz/index.php?nc_postup_vypoctu dole.

Pro průměr 1.5m mi na tak vysoké otáčky okolo 1000 vychází, že by vrtule musela mít rychloběžnost více než 7, což je velmi špatně proveditelné.

>> s malym -vpodstate nulovym-stoupanim na konci listu
To mají všechny běžně používané vrtule

>> i male nerovnosti zejmena na nabezne a odtokove hrane zpusobuji znacny hluk pri silnejsim vetru
Toto (mimo jiného) vyjařuje ono Reynoldsovo číslo (jednoduše řečeno kvalita obtékání listů). Je ale nutné dát pozor, že listy musejí být mechnicky pevné. Jak začnou při výkonu ztrácet tvar, jde to celé do háje. Představte si ty slaboučké plastolaminátové listy když mají generovat 500W? Začnou se vlnit, ohýbat a rezonovat a výkon jde rapidně dolů.

[petrs]

>> s malym -vpodstate nulovym-stoupanim na konci listu
To mají všechny běžně používané vrtule

Je ale nutné dát pozor, že listy musejí být mechnicky pevné. Jak začnou při výkonu ztrácet tvar, jde to celé do háje. Představte si ty slaboučké plastolaminátové listy když mají generovat 500W? Začnou se vlnit, ohýbat a rezonovat a výkon jde rapidně dolů.

Nulovym stoupanim jsem chtel experimentatorum naznacit,aby se vyhnuli pripadnemu pouziti listu s vetsim stoupanim,ktere by zajistily lepsi rozbeh pri slabem vetru,nedosahly by vsak otacek ,potrebnych k nabijeni akumulatoru bez vlozeneho zvysujiciho menice.

Za vichrice dochazi skutecne u 153 cm upraveneho rotoru s tenkymi rychlobeznymi listy k samovolnemu brzdeni,doprovazenemu zvukovymi efekty-vsechno zle je k necemu dobre,nemusim se alespon obavat,ze bych vrtuli neubrzdil zkratem generatoru.
Tech 500 W je,jak jsem uz naznacil,tureckych,realita je priblizne polovicni.

[miroc]

>>Z turbíny ide ale AC a teda straty sú menšie ako pri DC. Či? AC ide cez 3 fázy a ak sa nemýlim, tak u DC cez jeden vodič.

Pravda ano i ne. Jednak DC jde přes dva a ne jeden vodič. A za druhé - u AC nejde nikdy výkon přes všechny tři vodiče současně. V podstatě tam jde taky vždy jen přes dva vodiče zároveň.

Opravte ma ak sa mýlim, ale čo sa týka DC, tak sa dá povedať, že všetok prúd naozaj tečie jedným vodičom. Tým druhým tečie rovnaký prúd opačného smeru. Takže pokiaľ nám ide o prúdovú hustotu, čiže vzťah prúd vs prierez vodiča, musí danú záťaž zvládnuť rovnako každý z vodičov páru. To to asi išlo v pôvodnej otázke.
V prípade AC to ano i ne.... to ne je ale dosť malinké.. Keď maximálna hodnota prúdu AC kolíše v tvare sínusovky a I ef je 0,707 I max, je tam značná úľava v prúdovom zaťažení jedného vodiča. Aj keď len vďaka pauzám medzi jednotlivými max. hodnotami I. Ale to stačí na to aby bol teoretický minimálny potrebný prierez vodičov menší ako u DC. Zvlnenie prúdu dovolí drôtu "oddýchnuť si" a zahrievanie, ktoré produkuje ďalšie zhoršenie stavu kvôli zvýšeniu prechodového odporu je menšie.
Z týchto dôvodov je podľa mňa výhodnejšie viesť zo stožiara po ďalšie spracovanie 3 fázy, ako len 1. Už aj preto, že ak chceme brzdiť turbínu skratom alternátora, je lepšie tak urobiť pred usmerňovačom.

[solárník]

Ahoj Miro
Proto jsem napsal ano i ne. Pokud nám jde o tepelné zatížení vodiče, pak ano. U DC je podstatně vyšší. To je pravda. To nám ale vůbec nic neříká o celkových ztrátách ve vedení dvěma DC dráty versus třemi AC dráty od turbíny. Když se podíváme totiž na rozdíl potenciálů mezi všemi kombinacemi 3 drátů u AC, zjistíme opravdu, že v jeden jediný okamžik se většinou přenosu taky zúčastní jen dva dráty. Tedy v celkových ztrátách (tedy ne ve ztrátách na jeden drát) to není až takový rozdíl, jak by se mohlo zdát.

Formulace "že všetok prúd naozaj tečie jedným vodičom" není přesná a fyzik by se asi obracel v hrobě, protože doslovně je to nesmysl. Jedním vodičem nepoteče nic, musí to téct někudy zpět. Ale chápu, jak jsi to myslel

Ano, je lepší zkratovat před usměrňovačem.

[miroc]

Ahoj Pavle,
jasne, keďže sínusovka prechádza nulou, nutne sa stane, že v danom momente sa niektorý z troch vodičov na prenose nezúčastňuje. Aj ten ohrev vodičov je maximálny pri I max a ten je v každom z troch vodičov v inom čase, takže nikdy "nekúria" naraz, čo sa tiež celkom hodí.
Vždy ma vedeli dostať také tie výmysly fyzikov, ako napríklad, že dohodnutý smer prúdu pre výpočty je opačný, ako skutočný smer prúdu... a pod. A fakt, celkom úprimne by ma zaujímala tá presná formulácia, čo sa týka toho DC. Naprav to, ak sa ti chce, nech nám tu nebehajú nejakí zombie fyzici...

[kybos]

...je tam značná úľava v prúdovom zaťažení jedného vodiča. Aj keď len vďaka pauzám medzi jednotlivými max. hodnotami I. Ale to stačí na to aby bol teoretický minimálny potrebný prierez vodičov menší ako u DC. Zvlnenie prúdu dovolí drôtu "oddýchnuť si" a zahrievanie, ktoré produkuje ďalšie zhoršenie stavu kvôli zvýšeniu prechodového odporu je menšie.

Dovolil bych si poněkud nesouhlasit. Pro zjednodušení porovnání ztrát vyjděme ze srovnání jednofázového střídavého proudu se stejnosměrným proudem v dvouvodičových soustavách. (Pro srovnání třífázového vedení s DC vedením by to dopadlo obdobně při stejných celkových průřezech všech vodičů dohromady.) Zanedbejme jalovou složku impedance vedení, ztráty skin-efektem, korónou a jiné minoritní vlivy. Vezměme v úvahu pouze ohmické ztráty na vedení. Pro srovnání předpokládejme, že budeme přenášet v obou soustavách shodný výkon. Vzhledem ke skutečnosti, že výkonová ztráta na ohmickém odporu vodiče se vypočte jako součin jeho odporu násobený kvadrátem proudu a ztrátová energie jako časový integrál tohoto výrazu, je zřejmé, že integrál konstanty bude menší než integrál v čase proměnné funkce (kvadratické). Navíc je zapotřebí z praktického hlediska vzít v úvahu skutečnost, že za střídavým vedením z VE v našem případě bude s velkou pravděpodobností následovat usměrňovač a to s pouze určitým úhlem otevření. V takovém případě bude sice napětí na vodiči přibližně sinusové ale proud už rozhodně nebude mít sinusový průběh (bude se více blížit obdélníkovému průběhu). Jinýmy slovy střídavý proud bude v čase rozdělen velmi nerovnoměrně, což je další důvod ke zvýšení ztrát.
Pro lapidární vysvětlení bez komplikací s integrálními počty si to můžeme demonstrovat na jednoduchém příkladu.
Mějme vedení o odporu jednoho ohmu, kterým v případě
a) poteče deset sekund konstantní proud 1A
b) poteče jednu sekundu 10A a 9 sekund 0A
Přepravený náboj bude v obou případech stejný.
Jak to ale bude vypadat se ztrátami?
a) Ztracená energie bude E=R*I*I*t=1*1*1*10=10Ws
b) Ztracená energie bude E=R*I*I*t=1*10*10*1=100Ws
Z uvedeného příkladu je zřejmé, že pokud poteče ve vodiči proud s určitou střídou, budou ztráty v tomto vodiči vyšší ( v závislosti na velikosti střídy) oproti vodiči, jímž by tekl stejnosměrný proud téže střední hodnoty.

A co z toho všeho plyne?
Přece to, že u malé VE je z hlediska ztrát na vedení výhodnější usměrnit (a nejlépe i vyfiltrovat) proud hned v gondole a převážnou část vedení realizovat jako DC.
Usměrňovač musí být samozřejmě dimenzován s rezervou na zkratový proud generátoru, což ovšem u velmi malých VE není problém, jelikož se tyto generátory chovají spíše jako zdroj proudu, než jako zdroj napětí (měkký zdroj).

[miroc]

Tak to už by mi snáď stačilo.
Ak môžem, dve otázky. Ak mám po usmernení z trojfázového generátora výstupný prúd napr. 10A, aký striedavý prúd tečie cievkou každej fázy generátora, v prípade zapojenia do hviezdy a do trojuholníka?
Kde je v tomto kontexte hranica malej VE a čo ju vymedzuje?

[solárník]

Hranice MVE se většinou definuje jako stroj s výkonem do 2,5 kW a průměrem vrtule do 3 m. Ale definicí je několik, tedy určitě najdeš i jiné.

Tvá další otázka není zcela jednoduchá ani jednoznačná. I v běžných rozsazích otáček a obvyklých počtech pólů alternátorů MVE má střídavý proud už takové frekvence, kdy se silně uplatňuje induktance vinutí statoru, tedy posun fáze. To se projeví prakticky ve snížení výkonu alternátoru. Souhrnná indukčnost celého rotoru se mění podstatně i při přepojení z hvězdy na 3úhelník, tedy mi přijde, že tvá otázka není jednoznačně zadána. Ve statoru tedy například teče i poměrně velký jalový proud a jeho velikost není možné bez parametrů cívek statoru a frekvence otáčení určit (tedy ztráty zatíženého alternátoru se zvyšují s otáčkami a potažmo výstupní frekvencí, vypočtenou přes počet pólů alternátoru).

[miroc]

Nemyslel som všeobecnú definíciu MVE, ale skôr výkonovú hranicu, kde je ešte rozumné brzdiť turbínu za usmernením. To je dosť dôležité, lebo zničením usmerňovača sa môžem zbaviť možnosti brzdenia. Je jasné, že to závisí od mnohých vecí, napr. aj od použitého mostíka. Zaujímal ma názor.
K tej druhej, či vlastne prvej otázke nepotrebujem presnú odpoveď. Dajme tomu, že ide o 1 kW, 16 pólový generátor, ktorý pri max. otáčkach napr. 400/min dáva v záťaži výstupné jednosmerné napätie 100V. Skúsme ignorovať indukčnú zložku. Chcel som tie prúdy približne, len pomer k výslednému jednosmernému.

[kybos]

Tak to už by mi snáď stačilo.
Kde je v tomto kontexte hranica malej VE a čo ju vymedzuje?

Podle mého názoru spočívá toto vymezení v poměru provozního jmenovitého proudu k proudu nakrátko. VE je nutno v tomto posouzení chápat poněkud komplexněji, ne jen jako samotný PM generátor. Nahradíme-li si pro tyto úvahy generátor náhradním schématem skládajícím se z ideálního zdroje napětí a vnitřního odporu, rozhoduje o tomto vymezení velikost vnitřního odporu. Do tohoto vnitřního odporu se v náhradním schématu ovšem započítávají i veškeré vlastnosti mechaniky a aerodynamiky před generátorem. Jiný náhradní vnitřní odpor tedy bude mít PMG (generátor s permanentními magnety) použitý ve VE než tentýž PMG použitý například v automobilu, kde jej pohání spalovací motor o cca stonásobném výkonu než má PMG (tvrdý zdroj). V tomto případě by vedlo zkratování PMG k jeho zničení a ne k zastavení pohonu, jelikož poměr zkratového a jmenovitého proudu je v tomto případě příliš vysoký.
U malých VE bývá poměr zkratového a jmenovitého proudu tak malý, že zkratový proud vinutí a ostatní komponenty v obvodu bez problému vydrží. Situace je obdobná jako u FVE, kdy poměr zkratového a provozního proudu je velmi nízký a proto lze bez problému použít paralelní regulátory (v podstatě všechny PWM regulátory pro FVE) .
Abych se vrátil k původní otázce, tedy jako malou VE v tomto kontextu chápu takovou VE, která je dimenzovaná na to, aby mohla být brzděna zkratovým proudem.

[gadzius]

Či je na prenos elektrického prúdu vhodnejšie použiť AC, alebo DC už pred pár rokmi riešili dvaja maníci Tesla s Edisonom. Verím, že tomu rozumeli a preto beriem ako fakt, že na prenos el. prúdu je výhodnejšie AC.
Som zvedavý, či sa osvedčí modul na zvyšovanie napätia. Teraz sa mi VE točí väčšinou naprázdno, keďže nedosiahne potrebné otáčky. Vrtula bude mať 73cm lopaty, ktoré sú pri osi širšie ako pôvodne 50cm. S 1,5m už nejakú elektriku hádam vyrobí. Skúsim tie listy aj čo najlepšie vyhladiť a ešte ich nastriekam teflonovým sprejom pre zníženie odporu.
Dorazila mi už aj baterka 230Ah. V spojení s 180Ah čo už mám budem mať dostatok kapacity. Ak by bol prebytok, tak bude automaticky presmerovaný na temperovanie chaty do ohrievača vlastnej výroby.

[fugas]

Myslím že větší vrtule bude ochotněji snášet požadavky regulátoru a bude schopna udržet nějaký konstantní dodávaný proud.Ale na navýšení výkonu bych se raději moc netěšíl.I tak ale držím palec.Hlavně se nevzdávat