Naše větrníky

[fugas]

V několika vláknech se už napsalo nemálo o malých větrných zdrojích a to konkrétně i teoreticky.Jsou také stránky které o praktických zkušenostech vypovídají mnoho a mnoho.Napadlo mě soustředit reálné zkušenosti uživatelů do jednoho vlákna pro větší přehlednost.
Můj polodomácí bastl přináší pro mne uspokojivé výsledky.Při průměrném větru 4m/s dodává do systému 20-60W v nárazech.Průměr nepříliš kvalitně zpracované fabrické pětilisté vrtule jsem nástavci zvětšil na 160cm.Deskový alternátor původně zamýšlený jako pomaloběžný,dvanáct polů a devět cívek s magnety velikosti 4x2x1cm se úplně nepovedl.Dodává výkon až kolem 350 ot/min. ,což pro HAWT jde,ale pro původně zamýšlenou VAWT je to zoufale málo.Většina vyrobené energie k akumulátoru nedorazí,protože je už na cestě bezprostředně sežrána okamžitou spotřebou,jako teď notebookem.Ale baterky jsou spotřebou téměř nedotčeny a v noci i pomalu ale jistě nabíjeny.Maximum dodané větrníkem je zaznamenáno na přesné hodnotě 301,5W při průměrném větru 7,5m/s s nárazy 11m/s zaznamenanými meteostanicí.Rotory alternátoru jsem udělal kompozitové,což nebylo šťastné řešení,protože nevyužívám maximum,které jsou magnety schopny dát.Takže se budu muset polepšit a rotory udělat z kovu.Další předpoklad je regulátor s možností nastavení nabíjecí charakteristiky k možnostem a dovednostem alternátoru a použité vrtule.Systémem pokus/omyl se mi podařilo charakteristiku nastavit celkem dobře.Nemám nikterak výhodné větrné podmínky,ale v těchhle měsících prostě fouká.
Co se týče umístění,tak větrník je nad hřebenem sedlově střechy a zatím pouze v metrové výšce od obvodu kruhu,který opisuje vrtule.Samostatný stožár si nemohu dovolit.Hračka,ale se zimní spotřebou výrazně pomáhá.Největší zisk přes noc,asi během deseti hodin jsem měl bezmála 900Wh.Vzhledem k tomu,že nastávající den se slunce neukázalo a dobíjení z DS nemám,dost to pomohlo.

[ota]

Jak mas navinute ty civky?
Jak tlusty drat a kolik zavitu?

[fugas]

Děkuji za uznání.Ještě mě čeká ale mnoho práce
Původní navíječka,kterou jsem vyrobil byla pro dva dráty paralelně o sílách 0,4mm a 0,7mm měřeno bez šelaku.Takový drát jsem měl doma a tak jsem nechtěl kupovat.Vešlo se mi tam 138 závitů.Jenže tenhle stator měl odpor mezi fázemi 4,3 ohmu.Dával slušné napětí při relativně nízkých otáčkách ale s prouem žádná sláva.Vydržel jsem to provozovat jen chvíli.Pak jsem zdvojil drát 0,7mm,takže 1,4mm dohromady a na navíječku jsem dostal pouhých 123 závitů.Odpor mezi fázemi je méně než 3 ohmy,ale na napětí je třeba si počkat až k těm zhruba 350 otáčkám,kdy je usměrněné napětí alternátoru kolem 20V a MPPT hybrid to dokáže zpracovat na výkon kolem 20W při napětí aku 25V.Při otáčkách cca 700ot/min. lze při dostatečném větru,více než 10m/s odebírat proud 11A,který jsem prozatím pro jistotu nastavil jako limitní a stejně tak i otáčky.

[ota]

Jeste otazka k ukotveni.
Jak je to s vibracemi od stozaru.
Neprenasi se hluk do konstrukce domu?
Mam nemeckou knizku o domacich VE a tam to vylozene nedoporucuji protoze se pry vibrace odvrtule rozlehaji domem a to v noci rusi.. .
Nebo silentbloky na kotvach stozaru?

[fugas]

Ano slyšet to je,ale není to nijak moc vlezlé.Silentbloky budou a uvidíme.Jinak to nepůjde,protože stožár nelze a větrníku se nevzdám

Takhle nějak to teď vypadá,ale minima jsou kolem 15W.Maxima přes 100W.Většinou se to motá kolem 50W.Maxima nárazů jsem si bohužel neužil,jelikož svítilo a vrtule byla zabržděná.

[fugas]

Měřím tímhle: http://www.aamobilmarket.cz/store/goods-44487---.html

Software je přiložen k výrobku a jeho instalace je bezproblémová,což nebývá pravidlem Používám to už čtyři roky k plné spokojenosti.

[xxtt]

Dával slušné napětí při relativně nízkých otáčkách ale s proudem žádná sláva.

Je nekde fotka té koncepce? Je magnetický obvod uzavrený? Jaká vzduchová mezera a kde? Cívky se železem, nebo bez?
Líbí se mi, že veci meríte, tak človek dríve zjistí, na čem je.
V zásade platí, že počet pólu šetrí do určité frekvenční hranice jenom železo statoru, a pri vzduchovém vinutí ho není treba maximalizovat s ohledem na pomalubežnost. Také platí čím více medi, tím vyšší účinnost. Takže je duležitá správne volená velikost.

[fugas]

Žádné železo.Jen měď.Dvanáct polů,tedy tři fáze.Pokud správně chápu pojem "uzavřený magnetický obvod" jako že magnetické pole procházející cívkou je tvořeno dvěma (vlastně čtyřmi) magnety orientovanými k sobě opačnými poly,tak ano i ne.Rotory jsem bohužel udělal z čistě kompozitového materiálu.To ale není nic co se nedá napravit.Výška cívky je 10mm,mezera na každé straně statoru mezi rotorem je cca 2mm.Při menší mezeře bohužel dochází při oebírání výkonu k takovému kroucení rotorů,že dochází ke kontaktu se statorem a to nechceme.Takže mezera mezi opačně orientovanými magnety je cca 14mm.
Je to vlastně volná kopie jednoho z generátorů ze stránek vawt.sk
Měření je šlehačkou na dortu,jak bych mohl neměřit

[xxtt]

Rotory jsem bohužel udělal z čistě kompozitového materiálu.To ale není nic co se nedá napravit.

To je první a zásadní, opravdu pomerne lehce zvládnutelná chyba. Tloušťka ocelových, v nouzi litinových disku musí být nejméne 4-5mm, pri vetší šírce magnetu i více. Radiální prurez disku v míste osazení magnetu (kolmý na plochu nalepení magnetu) musí být nejméne 3násobek poloviny šírky magnetu (rozmer ve smeru otáčení disku, pokud má magnet 30mm šírku, tak je tloušťka 5mm, pro litinu 1.5násobek). Se vinutím se v té konstrukci moc delat nedá. Šírka/tloušťka vinutí a mezera jsou ale správné, tam približne platí (pro magnety na obou discích), že šírka mezery je približne stejná, jako šírka magnetu. Stator/vinutí má v této konstrukci pomerne špatné využití vzduchové mezery, proto je treba velký objem drahých magnetu. Vhodnejší jsou prokládaná vinutí, ty ale vyžadují krížení a konstrukčne je problém zvládnout plnení. Nepamatuju si, jaký je obsah harmonických generátoru, a zda trefili správne alespoň šírky cívek. Co je sinusu vzdálené, to bude mít horší účinnost (neplatí pri konstrukcích na to uzpusobených).
Zároveň je treba udelat prípravek-stahovák, jinak je skládání a rozebírání nemožné, nebo krajne nebezpečné.

[fugas]

Ano té chyby jsem si vědom.Také jsem byl nucen uělat nový stator,protože jsem udělal zásadní chybu ve volbě drátu.Víc než mám teď už do těchhle rozměrů nedostanu.Mohu se maximálně posouvat v grafu závislosti napětí/proud/otáčky v závislosti na průměru použitého drátu.To ale neřeší otázku až šestinásobného výkonu s těmito magnety.Pokud využiji maximálně potenciál magnetů jejich uzavřením mezi kovové rotory,tak pravděpdobně posunu dosažený výkon na nižší otáčky a budu muset změnit charakteristiku regulace.Necháme stranou rozměry vrtule a ostatní balast.Využít serpentinové vinutí?Ve vedlejším vlákně je zmíňka o magnetech v hodnotě 50 eur ke zmíněnému generátoru s výkonem 2kW.Jinak jak jsem se už zmínil,celou koncepci jsem opsal z výše zmíněných stránek,včetně rozměrů i technologií.Takže lze ten koláč zvětšit na průměru,což sice sníží otáčky potřebné pro dosažení hodnot ale vyžaduje to větší vstupní kroutící moment.Mnohem větší.
Pokud existují technologie a výpočty,jak sestavit takto nenákladný a výkonný generátor,tak jsou ceny komerčních malých větrných elektráren loupeží za bílého dne.Žil jsem totiž v tom,že nemalý podíl na ceně mají magnety.Já mám tyhle:
http://www.unimagnet.cz/33-KV-40-20-10-N.html a když se v konstrukci hodně polepším,dostanu se možná někam na 500W výkonu.Jak tedy na ty 2kW?Respektive 4kW?
Pak moc nerozumím vztahu šířka magnetu oproti tloušťce rotoru.Šířka magnetu je 20mm.Výška je 10mm a polovina je tedy 5mm.Ale nerozumím vstahu radiálního řezu rotorem.Radiální je kolmý k ose otáčení.Takže se počítá s poloměrem kotouče rotoru?Jeho síla se měří v axiálním směru.

EDIT:Už vidím vysvětlení v závorce.Zaměnil jste dva podstané pojmy.

[abrams]

Zdravím ,

na tom patřičném použití magnetů něco bude ... 3f elektromotor co uvažuji pro parní turbínu má (přesněji měl ) trvalý výkon 3,5kW a přitom jsou v něm magnety 35 x 6 x 2 mm o síle cca 3,6kg v počtu 10 kusů v ceně cca 120,- Kč .

Neodymové magnety již naštěstí nejsou téměř nedostupné , tak nemusí být problém kompenzovat nedostatky konstrukce pomocí "přemagnetování" , ne ? .

Elektronům zdar

[ome]

Jak tedy na ty 2kW?Respektive 4kW?

Vatsia sila (prikon), vyssia frekvencia (otacky) a hlavne kovove jadra cievok. Viem, u veternikov je to problem.

[fugas]

Abramsi,psl jsi o otáčkách přes 30 000 tuším.Byl to výkon motoru na hřídeli.Dá tolik i když ho bueš roztáčet?Tedy budeme-li mít dva stejné motory,půjde jeen pohánět druhým a budou se točit na věky?To přímo souvisí s příspěvkem od ome.Nejen u větrníku je to problém.I když to budu pohánět motorem,tak to vyžadujuje sakra převodovku s pěknou spotřebou.Nehledě na mechanické provedení a namáhání.Chlazení statoru při 2kW odebíraného výkonu je další konstrukční oříšek,pokud nejde o větrník.Jádra také seberou svůj díl.I když to je problém zase hlavně v případě větrníku.Můj původní dotaz je ve vlákně https://forum.mypower.cz/viewtopic.php? ... 445#p48445
A týká se výroby pomaloběžného generátoru.Tedy tepelný motor ještě nemám,ale hádám že třicet tisíc netočí.
Jen jsem chtěl vědět,jak se dělá generátor o výkonu 2kW s magnety za 50 eur pro tepelný motor.Ve výše uvedeném vlákně je uvedeno,že to lze,jen je třeba umět to spočítat.Nuže,jak?

EDIT:Jasně Abramsi,že to lze přemagnetovat.Ono také platí"čím větší magnety,tím lépe".Ale proč to má být mnohem dražší a proč to má být těžké,když to tedy jde s polovičními náklady?

[abrams]

Zdravím ,

ovšem že když spojím hřídele dvou zmíněných 3f 3,5kW motorů , jeden budu napájet 3,5kW tak druhý nemůže generovat 3,5kW - to sou fyzikální zákony . Jenže bude-li poháněn zdrojem točivého momentu o výkonu více jak 3,5kW tak bude moci generovat 3,5kW . To platí i o Tvém větrníku - není-li dost síly k otáčení generátoru tak z něj výrazně větší výkon nedostaneš . Tvůj generátor by to chtělo hodit na soustruh a změřit jeho výkony při různých otáčkách (XkW motor soustruhu je dostatečným zdrojem točivého momentu k testům) .

Elektronům zdar

[kyocera]

Pro fugas.
Celé roky si dělám poznámky na řešení různých technických problémů a když něco řeším, tak potom uvedené zdroje z poznámek vyhledám, nastuduji a prokousávám se teorií , ověřím studií proveditelností až ke konečnému výsledku.
Stroje s pernamentními magnety jsem nikdy řešit nepotřeboval. Ale udělal jsem si loni poznámky, že optimalizací
strojů s pernamentními magnety se zabývá diplomová práce s názvem Optimalizace strojů s
pernamentními magnety / PM / z roku 2013.
Práce obsahuje návrhy mezer, drážek, tvarů PM .myslím vše potřebné pro rotační stroje s PM a bohatý odkaz na další zdrojové texty.Něco jsem si z toho okopíroval, ale uveřejnit to zde nejde. To bych porušil něčí autorská práva. Zkuste to vyguglit a nastudovat. Když je něco složité , jednoduché řešení to nemá. Ale když tomu čas dáte, proniknete do problému a budete umět vidět souvislosti. Víc Vám poradit neumím, protože jsem návrh strojů s PM nikdy nestudoval a nerealizoval.

[fugas]

Abrams:To by šlo,ale když nebude dostatek otáček,nebude mi to k ničemu.Když bude dost otáček,dojdu do bodu,kdy magnety budou dostatečně silné,aby shořelo vinutí.Nebo moc slabé abych došel maximálního výkonu,který můžu od statoru chtít.Nebo pak udělat vyšší cívky,ale to chce silnější magnety.Nebo větší průměr,ale to chce silnější pohon,navíc v obou případech vinutí bude mít větší odpor.To je začarovaný kruh vztahů,ze kterých se mi stále nedaří dostat 4kW při rozumných otáčkách,řekněme do 700ot. s tak malými magnety i kdybych to honil 10kW motorem dospělého soustruhu.
To je samozřejmě pokus ze kterého jsou vynechány obstrukce větrného pohonu.Jde o pohon motorem.

[fugas]

Odpovědí Abramsovi jsem vlastně odpověděl vám oběma.Ať je to složité jak chce,stále se to neúprosně točí kolem zákonitostí popsaných výše.Ale jsem ochoten uznat že je to na mě třeba moc vyšší dívčí.Tak to na mě někdo zkuste po lopatě

[miroc]

Neviem Fugasi čo presne chceš vlastne vedieť, ale ak je to otázka ako dostať 4 kW pri použití malých magnetov, tak sa pokúsim trošku po lopate...
Použitie železného jadra je zásadná vec. Kým magnetické pole voľne stojaceho magnetu sa vzdialenosťou rozptyľuje, jadro magnetické pole koncentruje a pomáha ho dostať presne tam kde ho potrebujeme. Magnet preto môže byť oveľa menší. U bezjadrových generátorov sa koncentrácia magnetického poľa musí dosiahnuť zvýšenou silou magnetu (veľkosťou) a ich protistojacom usporiadaní na dvoch rotoroch a samozrejme aj minimalizáciou ich vzájomnej vzdialenosti v uzavretom magnetickom obvode (treba povedať, že aj pri použití kompozitného materiálu pre rotory, ako je to v tvojom prípade, je magnetický obvod síce uzavretý, ale na strane kompozitu vzniká veľký rozptyl magn. poľa a tým aj veľké straty).
Ak chceš pri konštantných otáčkach zvýšiť výkon PM generátora, budeš musieť zvýšiť jeho veľkosť. To platí aj pre generátory s permanentnými magnetmi s jadrom. Ak postavíš vedľa seba tri také generátory, ktoré pri 300 otáčkach majú dávať 500, 1000 a 2000 W, budú sa odlišovať veľkosťou. Keďže zdrojom magnetického poľa je PM, musia byť buď magnety väčšie, alebo ich musí byť viac (viacpólový generátor - tu sú ďalšie možnosti - viac cievok na fázu alebo viac fáz).
U bezjadrového generátoru sa rozdiely vo veľkosti prejavia markantnejšie z už vyššie uvedených dôvodov. Takže ak z nejakého dôvodu je nutné stavať drahý generátor s nulovým coggingom, zvyšovanie výkonu pri konštantných otáčkach dá dosiahnuť len pridaním alebo zväčšením magnetov, čo sa musí prejaviť na zvyšovaní jeho veľkosti. Tu sú dve možnosti. Zväčšenie priemeru (aby vychádzala vhodná vzájomná geometria cievok statora a magnetov rotorov), alebo druhá, celkom bežná možnosť je použitie viacerých statorov a rotorov na jednej osi.
Navyše, dosiahnutie kvalitného magnetického obvodu u bezjadrovných generátorov sa musí podpísať aj na hmotnosti, lebo ako už bolo spomínané, hrúbka železa rotora musí zodpovedať hrúbke magnetov. Pre 2 cm hrubý magnet to bude minimálne 1 cm železná platňa. Pre lepšiu predstavu toho magnetického obvodu je tu tento prevzatý obrázok http://www.vawt.om2cm.sk/sites/default/ ... agpole.jpg.

[xxtt]

1. Použitie železného jadra je zásadná vec.

2. Keďže zdrojom magnetického poľa je PM, musia byť buď magnety väčšie, alebo ich musí byť viac (viacpólový generátor - tu sú ďalšie možnosti - viac cievok na fázu alebo viac fáz).

3. zvyšovanie výkonu pri konštantných otáčkach dá dosiahnuť len pridaním alebo zväčšením magnetov, čo sa musí prejaviť na zvyšovaní jeho veľkosti. Tu sú dve možnosti. Zväčšenie priemeru, alebo druhá, celkom bežná možnosť je použitie viacerých statorov a rotorov na jednej osi.

4. Pre 2 cm hrubý magnet to bude minimálne 1 cm železná platňa. Pre lepšiu predstavu toho magnetického obvodu je tu tento prevzatý obrázok http://www.vawt.om2cm.sk/sites/default/ ... agpole.jpg.

1. Nejasne napsané. Cívka jádro mít nemusí, pokud jsou magnety dimenzovány správne. Jejich objem vyjde nekolikrát vetší, ale stále ne tak katastrofický, jak vyplývá z nesprávných konstrukcí. Vznikají také výhody jako minimální pulsace, nulové ztráty hysterezí a vírivými proudy v železe. Pokud jste nesouhlasil, mel jste se ptát, nebo argumentovat, ne tvrdit bez oduvodnení neco jiného. Zejména pokud "železem" nejsou seriozní/normální dynamo/trafoplechy, tak železo nedoporučuju. Žádné nedelené "mekké železo".

2., 3. Není automaticky tak. Klíčová je predevším hmotnost medi v mezere, magnety jsou témer na druhém míste.

4. Není to tak. Zkuste opetovne prečíst co jsem psal a když nesouhlasíte, argumentujte sycením a indukcí.
Indukce nečeho jako stator bez železa se pohybuje zpravidla nekde v pásmu 0.6-0.8T, nebudu se rozepsávat proč. Indukce v železe rotoru nekde mezi 1.6-1.8T. Z toho plyne 6násobek šírky, nic výrazne jiného. Ne 2násobek. Pokud myslíte hrúbka=tloušťka, nebo výška, tak s tou tloušťka železa nesouvisí vubec.

[xxtt]

Pokud existují technologie a výpočty,jak sestavit takto nenákladný a výkonný generátor,tak jsou ceny komerčních malých větrných elektráren loupeží za bílého dne.....
Pak moc nerozumím vztahu šířka magnetu oproti tloušťce rotoru.Šířka magnetu je 20mm.Výška je 10mm a polovina je tedy 5mm.Ale nerozumím vstahu radiálního řezu rotorem.Radiální je kolmý k ose otáčení.Takže se počítá s poloměrem kotouče rotoru?Jeho síla se měří v axiálním směru. EDIT:Už vidím vysvětlení v závorce.Zaměnil jste dva podstané pojmy.

Argument, že generátor nekdy shorí není správný, shoret muže. Normálne postavený generátor s PM má témer/prakticky lineární závislost výkonu na otáčkách. Tloušťku drátu volím tak, abych dostal vhodné napetí a mel vyplnenou mezeru pro vinutí. Tím je daný i proud, výkon i účinnost pri jistých otáčkách. Proud není funkcí pouze odporu vinutí, a nelze jej proto takhle počítat.

Pojmy jsem si nejspíše nezamenil. Rozmeru ve smeru magnetizace se ríká tloušťka, nebo výška, jak kdy a kde. Plochu magnetu (na níž je nalepený) určují jeho délka a šírka. Délka je v axiálním rotoru zpravidla radiálne, a šírka ve smeru otáčení (tangenciálne). Vaše šírka je tedy 20mm. Kotouč potrebujete proto asi nejméne 4mm tlustý.

Ceny generátoru nebývají až tak loupeživé, pracné a pomerne drahé je i vinutí. Zkuste si to nekdy spočítat, zač by jste to delal. Druh vinutí (serpentina/vlna nebo ne) není duležitý primárne, pokud je správne navrženo, je to spíše o technologii.