3D spausdintas ašinis srauto generatorius ir dinamometras: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

SUSTABDYTI!! PERSKAITYKITE PIRMA !!! Tai dar kuriamas projektas, todėl nedvejodami pasiūlykite paramą.

Mano galutinis tikslas yra tai, kad tokio tipo variklis/generatorius gali tapti parametrizuotu atviro kodo dizainu. Vartotojas turėtų turėti galimybę įvesti tam tikrus parametrus, pvz., Sukimo momentą, greitį, srovę, voltų/aps./min., Įprastus magnetų dydžius ir galbūt laisvą erdvę, taip pat turėtų būti sugeneruota 3D spausdinamų.stl ir.dxf failų serija.

Tai, ką aš padariau, sukūrė platformą, galinčią patvirtinti modeliuotą dizainą, kurį bendruomenė gali paversti optimaliu įrenginiu.

Iš dalies tai yra viena iš priežasčių, kodėl aš tai nustatiau dinamometru. Dinamometras matuoja sukimo momentą ir greitį, kad būtų galima išmatuoti AG arba veleno vatus. Šiuo atveju aš sukūriau generatorių su praėjimu, stacionariu velenu, todėl dinamometro sistemos nustatymas yra paprastesnis, todėl jį galima sukonfigūruoti taip, kad jis būtų varomas RC ESC (tikiuosi), ir išmatuotas sukimo momentas išėjime, taip pat greitis, V ir stiprintuvai, leidžiantys nustatyti variklio efektyvumą.

Mano tikslais jis gali būti varomas kintamo greičio varikliu (akumuliatorinio gręžtuvo perteklius su sumažinta pavara) ir išmatuotas veleno sukimo momento įėjimas, taip pat V ir amperų išvestis, leidžianti sukurti tikrą efektyvumą ir numatomas turbinos apkrovas imituoti.

Šiuo režimu tikiuosi naudoti RC ESC, galintį rekuperacinį stabdymą, ir galbūt „Arduino“, kad valdyčiau apkrovą, kurią atlieka mano VAWT, kad būtų pasiektas MPPT (Multi Power Point Tracking).

MPPT naudojamas saulės ir vėjo jėgainių valdymui, tačiau jis šiek tiek skiriasi nuo vėjo. Su vėjo energija didelė problema yra ta, kad kai vėjo greitis padvigubėja nuo 10 km/h iki 20 km/h, vėjo turima energija padidėja kubu, taigi 8 kartus. Jei 10W buvo prieinamas 10 km/val., Tada 80 W yra prieinamas 20 km/val. Puiku turėti daugiau energijos, tačiau generatoriaus galia tik padvigubėja, kai greitis padvigubėja. Taigi, jei turite puikų generatorių 20 km/val. Vėjui, jo apkrova gali būti tokia stipri, kad 10 km/h greičiu ji net neprasidės.

Tai, ką MPPT daro, yra naudoti didelio našumo kietojo kūno jungiklį, kad labai greitai atjungtumėte ir vėl prijungtumėte generatorių. Tai leidžia reguliuoti generatoriaus apkrovą, o MPPT „Multi“reiškia, kad galite nustatyti skirtingas apkrovas skirtingiems greičiams.

Tai labai naudinga, nes visų tipų turbinos surenka maksimalią energiją, kai apkrova suderinama su turima energija arba vėjo greičiu.

TAIP

Tai nėra receptas, nors manau, kad jį būtų galima nukopijuoti iš to, ką paskelbiau, ir norėčiau pateikti daugiau informacijos, tačiau siūlau, kad geriausias variantas būtų pasiūlyti man patobulinimus prieš pasibaigiant „Grandinių ir jutiklių“konkursui, kad galėčiau apsvarstyti, atsakyti ir galbūt patobulinti šį pamokomą dalyką.

Aš ir toliau atnaujinsiu, peržiūrėsiu ir papildysiu informaciją, taigi, jei dabar tai įdomu, galbūt norėsite po kurio laiko vėl užsiregistruoti, bet tikiuosi, kad nemažai nuveiksite, kol liepos 29/19 d.

Be to, nesu ypatingai socialus žvėris, bet man kartais patinka paglostyti nugarą, ir tai yra viena iš priežasčių, kodėl esu čia:-) Pasakyk man, ar tau patinka matyti mano darbą ir nori pamatyti daugiau Prašau:-)

Šis projektas atsirado dėl to, kad norėjau kontroliuoti apkrovą, kad galėčiau išbandyti savo turbinų konstrukcijas, ir norėjau, kad ji būtų lengvai atkartojama, kad ir kiti galėtų ja naudotis. Šiuo tikslu aš apsiribojau projektuoti tai, ką būtų galima sukurti tik naudojant FDM spausdintuvą, nereikia jokių kitų staklių. Atrodo, kad nėra daug komercinių produktų, kurie patenkintų didelio sukimo momento, mažo greičio, neužsikimšusio generatoriaus poreikį, nors yra keletas iš Kinijos. Apskritai nėra daug paklausos, nes pavarų sistemos yra tokios nebrangios, o elektra yra tokia pigi.

Aš norėjau kažko, kas sukuria apie 12 V esant 40–120 aps./min. Ir apie 600–750 W esant 120–200 aps./min. Aš taip pat norėjau, kad jis būtų suderinamas su nebrangiais 3 fazių PMA valdikliais iš RC pasaulio (ESC elektroniniai greičio reguliatoriai). Galutinis reikalavimas buvo tas, kad jis turi būti išvestis (korpusas ar apvalkalas su magnetais sukasi, o velenas su statoriumi - nejudantis), su velenu, kuris eina per korpusą, ir statoriumi, kuris prispaudžiamas prie veleno.

Šis nurodymas yra nebaigtas darbas, ir aš jį skelbiu, kad žmonės galėtų pamatyti procesą, o ne tiek, nes manau, kad jie turėtų jį nukopijuoti. Pagrindinis dalykas, kurį norėčiau pakeisti, yra tai, kad mano pastatyta vielos atraminė plokštė nėra pakankamai stipri, kad galėtų tinkamai nukreipti magneto laukus aplink žiedą, todėl didžioji dalis magnetų srauto, sumokėto už tuos magnetus, yra iššvaistoma atgal. Kai pertvarkysiu dizainą, kurį netrukus atliksiu, greičiausiai padarysiu magnetines atramines plokštes kaip cnc supjaustytas plienines plokštes. Plienas būtų gana nebrangus, daug stipresnis ir supaprastintų didžiąją dalį šios konstrukcijos. Buvo įdomu daryti FDM/vielos/gipso kompozitus, kaip aš čia iliustravau, ir su geležimi pakrauta PLA viskas būtų buvę kitaip. Vis dėlto nusprendžiau, kad noriu kažko, kas tikrai tarnautų, taigi plieninės plokštės.

Aš padariau gerą pažangą kurdamas šią versiją, kurią naudosiu išbandydamas šį VAWT. Aš dar nesu ten, kur yra žemos įtampos veikimas. Manau, kad mano galia/sukimo momentas yra tinkamoje aikštelėje, atnaujinsiu, kai viskas progresuos, tačiau šiuo metu tai, ką turiu, turi gerą šansą būti valdomai apkrovai, kurios man reikia. Atrodo, kad kai jis yra trumpas, jis gali suteikti gana didelį sukimo momento pasipriešinimą, daugiau nei pakankamai, kad būtų galima išbandyti turbiną. Man tiesiog reikia įsteigti kontroliuojamą pasipriešinimo banką, ir aš turiu draugą, kuris man padeda.

Trumpai aptarsiu tai, kad kaip ir daugelis žmonių, keletą metų turėjau 3D (FDM naudojančią PLA) spausdintuvą, kuriuo džiaugiausi 20–30 kg. Man dažnai tai kelia nerimą, nors bet kokio dydžio ir stiprumo dalys yra brangios ir labai lėtai spausdinamos, arba pigios, greitos ir silpnos.

Žinau, kiek yra tūkstančių šių 3D spausdintuvų, kurie dažnai nieko nedaro, nes užtrunka ilgai arba kainuoja per daug naudingų dalių. Aš sugalvojau įdomų sprendimą stipresnėms, greitesnėms to paties spausdintuvo ir PLA dalims.

Aš tai vadinu „išlieta konstrukcija“, kai atspausdintas objektas (sudarytas iš 1 ar daugiau atspausdintų dalių, o kartais ir guolių bei velenų) yra pagamintas iš tuštumų, skirtų pilti kietėjančio skysčio užpildo. Žinoma, kai kurie akivaizdūs pilamo užpildo pasirinkimai būtų panašūs į epoksidą, užpildytą trumpo pluošto smulkintu stiklo pluoštu, kuris galėtų būti naudojamas didelio stiprumo ir lengvo svorio mazgams. Aš taip pat išbandau mažesnę kainą, ekologiškesnę idėją. Kita šio „išlietos konstrukcijos“sąrankos pusė yra ta, kad ertmė ar tuštuma, kurią ketinate užpildyti, gali turėti mažo skersmens didelio tempimo elementus, iš anksto įtemptus ant atspausdintos „formos/kištuko“, todėl susidaro konstrukcija sudėtis iš medžiagų ir struktūros, dalis įtempta oda (PLA apvalkalas), tačiau su dideliu suspaudimo stiprumo šerdimi, apimančia ir didelio tempimo stiprumo elementus. Padarysiu antrą pamokomą pamoką apie tai, todėl čia apie tai pakalbėsiu, tik norėdamas aptarti, kaip tai susiję su šia konstrukcija.

1 žingsnis: medžiagų sąrašas ir procesas

PMA susideda iš 3 mazgų, kurių kiekvienoje yra arba naudojamos įvairios dalys ir medžiagos.

Nuo viršaus (guolio pusės) iki apačios (statoriaus pusės), 1. Guolių laikiklis ir viršutinio guolio atrama

2. Statorius

3. Apatinis magnetas

1. Guolių nešiklis ir viršutinis magnetas

Tam naudoju aukščiau išvardytas 3D spausdintas dalis

1. 150 mm8 polių viršutinė mag ir guolių atrama CV5.stl,
2. guolio pusės vidinė plokštė
3. guolio pusės išorinė plokštė
4. 1 "ID savaime išsilyginantis guolis (kaip naudojamas standartiniuose pagalvių blokuose ++ pridėkite interneto nuorodą),
5. 25 'iš 24 g cinkuotos plieninės vielos
6. 15 'iš 10 g cinkuotos plieninės vielos
7. 2 ritinėliai šiurkščiavilnių plieno vilnos

Pasirinktinai sunkią plieninę vielą ir plieninę vatą galima pakeisti plieninėmis atraminėmis plokštėmis, pjaustyti lazeriu / vandens srove arba gali būti įmanoma 3D spausdinta magnetinė atraminė plokštė (tačiau sunki plieninė viela vis dar yra gera idėja, nes ji bus atspari plastinei deformacijai) laikas). Aš bandžiau užpilti atraminę plokštę su epoksidine medžiaga, užpildyta geležies oksido milteliais, ir man pavyko. Pagerinus srauto jungtį tarp magnetų masyvo šone, naudojant efektyvesnę atraminę plokštę, turėtų padidėti įtampa esant mažesniems apsisukimams. Taip pat verta nepamiršti, kad tai yra pagrindinis konstrukcinis komponentas, o galinė plokštė perduoda jėgas iš magnetų į kėlimo stulpus. Magnetinės jėgos, traukiančios plokštes viena kitos link, gali siekti šimtus svarų, o jėgos didėja eksponentiškai (kubinės, iki trečiosios galios), kai plokštės artėja viena prie kitos. Tai gali būti labai pavojinga, todėl reikia būti atsargiems su įrankiais ir bet kokiais kitais daiktais, kurie gali patraukti prie surinktos plokštės ar jos atgal!

Apvijose naudojau apie 300 pėdų 24 g dengtos magnetinės vielos, kurią vėliau išsamiai aptarsiu.

2 žingsnis: magnetinių plokščių gamyba

Šiame ašinio srauto generatoriuje, norėdamas sumažinti užsikimšimą ir padidinti išvestį, naudoju du magnetų matricas, po vieną kiekvienoje statoriaus ritės pusėje. Tai reiškia, kad magnetiniam laukui traukti per varines apvijas nereikia jokios magnetinės šerdies, kaip tai daro dauguma variklio/alt geometrijos. Yra keletas ašinio srauto konstrukcijų, kuriose naudojamos panoraminės šerdys, ir ateityje galiu išbandyti kai kuriuos eksperimentus. Norėčiau išbandyti kokią nors 3D spausdinamą geležies pakrautą medžiagą.

Šiuo atveju aš pasirinkau 8 polių magnetų masyvą maždaug 150 mm apskritime, naudodamas 1 x 1 x 0,25 colio retųjų žemių magnetus. Šis dydis buvo skirtas užtikrinti, kad visos dalys tilptų ant 210 mm x 210 mm spausdinimo lovos. Apskritai aš pirmiausia nustatiau šio generatoriaus dydį suprasdamas, kad kuo didesnis skersmuo, tuo geriau voltai per apsisukimų per minutę, todėl jis buvo toks didelis, kad patogiai tilptų mano spausdinimo lovoje. magnetai, kuo toliau magnetai nuo centro, tuo greičiau jie keliauja, taip pat yra daugiau vietos variui! Visi šie dalykai gali greitai susikaupti! Tačiau padariau išvadą, kad šiame dydžių diapazone įprastas srauto sistema gali būti geresnė namų konstrukcija. Maži rotoriai neturi daug vietos, ir viskas gali būti gana įtempta, ypač jei jūs darote skersinį veleną, kaip aš padariau šioje konstrukcijoje. Taip pat, jei jūsų magnetas (radialinis ilgis) yra mažas, palyginti su jūsų rotoriaus skersmeniu, kaip ir šis (maždaug nuo 6 colių iki 1 colio magneto), tada vėjo ng tampa šiek tiek keista, kai vidinė galinė apvija yra tik maždaug 1/2 išorinio ilgio.

Grįžkime prie instrukcijų! Aš surinkau šio generatoriaus magnetines plokštes: pirmiausia priklijuokite magnetinę plokštę (žalią) prie raudono flanšo/atraminės plokštės. Tada aš uždėjau magneto plokštę ant kelių plonų faneros sluoksnių (apie 0,75 colio storio) ir padėjau abu ant sunkios plieno plokštės, kad magnetai galėtų prispausti agregatą. Tada aš suvyniojau plieninę vielą ant magnetų plokščių gale. Tai įvyko ne taip, kaip tikėjausi. Stiprus magnetinis laukas traukė laidą link magnetų centro, ir man nepavyko sulenkti kiekvienos vielos eilės, kad ji puikiai tiktų kitai vietai, nejudindama pirmojo įvyniojimo. Tikėjausi, kad galiu tiesiog suvynioti vielą ir magnetinis srautas ją užfiksuos. Toliau bandžiau pjauti vielos žiedus, ir tai buvo geriau, bet vis tiek toli nuo to, ką norėjau tikėjausi iš vielos gauti gražią nuoseklią atraminę plokštę. Galimi sudėtingesni būdai tai padaryti ir galbūt verta ateityje eksperimentuoti. Aš taip pat bandžiau naudoti plieninę vatą, sutankintą magnetiniame lauke, kaip pagrindą arba srautą Atrodė, kad tai veikia, tačiau tikrasis geležies tankis neatrodė labai didelis, todėl aš di neišbandykite jo efektyvumo, iš dalies todėl, kad maniau, kad vielos struktūra yra svarbi magnetinėms plokštėms tenkančioms mechaninėms apkrovoms. Plieno vata taip pat gali būti verta ateityje ištirti, tačiau tikėtina, kad kitas variantas, kurį išbandysiu, yra vandens srove supjaustytos plieno plokštės.

Tada aš paėmiau oranžinę 3D spausdintą dalį ir pyniau vielą per ją ir aplink ją, man atrodant, didžiausios apkrovos kryptimis, varžtais prie varžtų ir varžtais į centrą kelis kartus kiekviename kampe. Aš taip pat apvyniojau aplink varžtų skyles, kur visas sriegio strypas eina kaip kėlimo stulpai, kad būtų išlaikytas ir reguliuojamas atstumas tarp plokščių.

Įsitikinęs, kad magneto plokštė ir flanšas yra pakankamai geri, o oranžinė pagrindo plokštė patenkinamai sriegiuota sutvirtinančia viela, sujungiau abu klijais. Reikia būti atsargiems, nes ši klijų jungtis turi būti hermetiška arba uždaryta. Pirmuosius du kartus turėjau nutekėjimų, ir tai yra netvarka, eikvojama daug gipso ir yra daugiau streso nei jums reikia. Rekomenduočiau nešioti mėlyną lipnią medžiagą ar kitą guminuką, pavyzdžiui, nenuolatinio klijų, kad greitai patektų nuotėkis. Kai dalys yra sujungtos, užpildykite pasirinkta armatūros medžiaga. Naudojau kietą tinką, modifikuotą PVA klijais. Manoma, kad tinkas turi pasiekti 10 000 psi spaudimą, tačiau nėra labai įtemptas (taigi viela). Norėčiau išbandyti epoksidą su smulkintu stiklu ir kabosiliu arba betonu ir priedais.

Patogus dalykas, susijęs su tinku, yra tas, kad kai jis pradės smūgį, turėsite gana daug laiko ten, kur jis yra sunkus, tačiau trapus ir nesandarus ar dėmės gali būti lengvai nubraukiamos ar nuimamos.

Šioje konstrukcijoje yra dvi magnetinės plokštės. Vienas iš jų turi guolį, standartinį 1 colio pagalvių bloko savaime besireguliuojantį bloką. Aš anksti įspaudžiau manąjį į magnetų masyvą. Taikymui, kuriam aš jį sukūriau, antras guolis bus įrengtas turbinoje virš generatoriaus, todėl aš naudojo tik vieną savaime besireguliuojantį guolį. Galų gale tai buvo šiek tiek skausmo. Šios dalys taip pat gali būti surinktos su kiekviena magnetine plokšte su guoliu, jei išėjimo laidai iš statoriaus būtų vedami viduje per sumontuotą veleną. Tai būtų leisti besisukančius sraigtus montuoti prie bendro, nesisukančio veleno/vamzdžio.

3 žingsnis: statoriaus kūrimas

Laikydamasis mano temos - bandyti paaiškinti, ką padariau ir kodėl tuo metu tai atrodė gera idėja, statorui reikės šiek tiek daugiau vietos.

PMA atveju apvijos paprastai yra nejudančios, o magnetiniai mazgai sukasi. Taip būna ne visada, bet beveik visada. Ašinio srauto mazge, suprantant pagrindinę „dešinės rankos taisyklę“, suprantama, kad bet kuris laidininkas, susidūręs su besisukančiu magnetiniu lauku, tarp laido galų sukuria srovę ir įtampą, o naudingos srovės kiekis yra proporcingas lauko kryptimi. Jei laukas juda lygiagrečiai vielai (pvz., Apskritime aplink sukimosi ašį), nebus sukurta naudinga srovė, tačiau bus sukurtos reikšmingos sūkurinės srovės, kurios priešinasi magnetų judėjimui. Jei viela eina statmenai, tada bus pasiekta didžiausia įtampa ir srovės išėjimas.

Kitas apibendrinimas yra tas, kad statoriaus viduje esanti erdvė, per kurią sukimosi metu praeina magnetinis srautas, kad būtų pasiekta maksimali galia, turėtų būti užpildyta kuo daugiau vario, padengto radialiai. Tai yra problema mažo skersmens ašinio srauto sistemoms, nes šiuo atveju variui prie veleno esanti sritis yra tik dalis išorinio krašto. 100% vario galima gauti didžiausioje vidinėje magnetinio lauko vietoje, tačiau pagal šią geometriją išorinis kraštas gali pasiekti tik 50%. Tai yra viena iš stipriausių priežasčių, kodėl reikia vengti per mažų ašinio srauto konstrukcijų.

Kaip jau sakiau anksčiau, šis pamokomas dalykas nėra susijęs su tuo, kaip aš tai padarysiu dar kartą, o labiau nurodydamas kelias kryptis, kurios atrodo perspektyvios, ir parodyti kai kurias duobes, kurias galima pasiekti šiuo keliu.

Projektuodamas statorių norėjau, kad jis būtų kuo lankstesnis, kalbant apie išvestį voltais per aps / min, ir norėjau, kad jis būtų 3 fazių. Siekiant maksimalaus efektyvumo, sumažinant sukuriamas sūkurines sroves, bet kuri „koja“(kiekviena ritės pusė turėtų būti laikoma „koja“) vienu metu turi susidurti tik su vienu magnetu. Jei magnetai yra arti vienas kito arba liečiasi, kaip tai daroma daugelyje didelės galios nuolatinės srovės variklių, tuo metu, kai „koja“praeina per magnetinio srauto pasikeitimą, bus sukurtos didelės sūkurinės srovės. Varikliuose tai nesvarbu, nes ritė įjungiama į valdiklį, kai ji yra tinkamose vietose.

Aš apskaičiavau magneto masyvą atsižvelgdamas į šias sąvokas. Aštuoni masyvo magnetai yra 1 colio skersmens, o tarpas tarp jų yra 1/2 colio. Tai reiškia, kad magnetinis segmentas yra 1,5 colio ilgio ir jame yra vietos 3 x 1/2 colio „kojoms“. Kiekviena „koja“yra fazė, todėl bet kurioje vietoje viena koja mato neutralų srautą, o kitos dvi - didėjantį ir mažėjantį srautą. Puikus 3 fazių išėjimas, nors neutraliajam taškui suteikiant tiek daug vietos (siekiant sumažinti sūkurines sroves) ir naudojant kvadratinius (arba pyrago formos) magnetus, srautas beveik pasiekia aukščiausią tašką, išlieka didelis ir greitai nukrenta iki nulio. Manau, kad tokio tipo išvestis vadinama trapecijos formos ir kai kuriems valdikliams, kuriuos suprantu, gali būti sunku. 1 apvalūs magnetai tame pačiame aparate suteiktų daugiau tikrosios sinusinės bangos.

Paprastai šie namuose pagaminti generatoriai buvo pagaminti naudojant „ritinius“, spurgos formos vielos ryšulius, kur kiekviena spurgos pusė yra „kojelė“, o ritinių skaičius gali būti sujungtas iš eilės arba lygiagrečiai. Spurgos išdėstytos apskritime, o jų centrai sulygiuoti su magneto kelio centru. Tai veikia, tačiau yra keletas problemų. Viena problema yra ta, kad kadangi laidininkai nėra radialiniai, didžioji dalis laidininko neina 90 laipsnių kampu į magnetinį lauką, todėl susidaro sūkurinės srovės, kurios atrodo kaip šiluma ritėje ir atsparumas sukimui magnetų masyvo. Kita problema yra ta, kad dėl to, kad laidininkai nėra radialiniai, jie nėra taip gražiai supakuoti. Išėjimas yra tiesiogiai proporcingas vielos kiekiui, kurį galite sutalpinti šioje erdvėje, todėl išvestį sumažina neradialinės „kojos“. Nors tai būtų įmanoma ir kartais daroma komerciniais tikslais, norint suvynioti ritę su radialinėmis „kojelėmis“, sujungtomis viršuje ir apačioje, reikia dvigubai daugiau galinės apvijos, nei serpantininės apvijos, kai vienos kojos viršus sujungtas su viršuje. kitą atitinkamą koją, tada tos kojos apačia sujungiama su kita tinkama koja ir toliau.

Kitas svarbus šio tipo ašinių srauto generatorių veiksnys (besisukantys magnetai virš ir žemiau statoriaus) yra tarpas tarp plokščių. Tai yra kubo teisės santykis, nes sumažindami atstumą tarp plokščių 1/2, magnetinio srauto tankis padidėja 8 kartus. Kuo plonesnis statorius, tuo geriau!

Turėdamas tai omenyje, sukūriau 4 skilčių vyniojimo įrenginį, sukūriau sistemą, skirtą išmatuoti apie 50 pėdų vielos sruogas, ir 6 kartus apvyniojau strypą, sukurdamas maždaug 6 mm skersmens vielos ryšulius. Jie tinka ant mėlyno tarpinio žiedo, susiejant juos per skyles, kad vielos galai išeitų iš galo. Tai nebuvo lengva. Šiek tiek padėjo tai, kad kruopščiai priklijavote ryšulius, kad jie nebūtų laisvi, ir neskubėdami, naudodamiesi sklandžiu mediniu formavimo įrankiu stumkite laidus į vietą. Kai jie visi buvo surišti į vietą, mėlynas tarpinis žiedas buvo įdėtas į didžiausią šviesiai žalios spalvos formavimo vonelę, o tamsiai žalios spurgos formavimo įrankio pagalba kitoje šviesiai žalios vonios pusėje atsargiai prispaudžiama suolo viceprezidentas. Ši formavimo vonia turi griovelį, skirtą tvirtinimo vielos posūkiams įsitvirtinti. Tam reikia laiko ir kantrybės, kai atsargiai sukate apie 1/5 apsisukimo, spaudžiate, sukate ir tęsiate. Dėl to diskas yra plokščias ir plonas, o galinės apvijos gali būti sukrautos. Galite pastebėti, kad mano 4 skilties apvija turi tiesias „kojas“, tačiau vidinės ir išorinės jungtys nėra apvalios. Tai turėjo palengvinti jų krūvą. Ne taip sekėsi. Jei tai daryčiau dar kartą, vidinės ir išorinės galinės apvijos leistų sukti apskritimus.

Po to, kai jis buvo plokščias ir plonas, o kraštai supakuoti, aš apvyniojau plokščią juostelę aplink kraštą, kad sutankinčiau, o kitą - aukštyn, žemyn ir aplink kiekvieną koją, o tada - ir šalia. Kai tai bus padaryta, galite nuimti pririšimo laidus ir pereiti prie mažesnės presavimo kubilo, grįžti prie ydos ir paspausti kuo plonesnį ir lygesnį. Kai jis bus plokščias, išimkite jį iš presavimo vonios. Vietoj sudėtingo proceso, kai kruopščiai vaškuojama ir padengiamos tokios formos liejimo junginiais, paprastai naudoju tik porą sluoksnių elastinės plėvelės (iš virtuvės). Įdėkite porą sluoksnių į formos dugną ir padėkite stiklo pluoštą ant elastingos plėvelės. Toliau pridėkite statoriaus tvirtinimo vamzdelį, kuris tinka šviesiai žalios formavimo kubilo viršuje, tačiau tarp kurių yra įtempimo plėvelės ir stiklo pluošto sluoksnis. Tada įdėkite statoriaus apviją atgal į vietą, kad nuspaustumėte įtempimo plėvelę ir stiklo pluoštą, ir užfiksuokite statoriaus tvirtinimo vamzdį. Tada grįžkite į ydą ir dar kartą paspauskite plokščią. Kai jis gerai tilps į vonią, su įtempta plėvele ir stiklo pluoštu, tada pridedamas stiklo pluošto audinys (su skylute centre statoriaus tvirtinimo vamzdžiui).

Dabar paruoštas klijavimo medžiaga, dažniausiai naudojama epoksidinė arba poliesterio derva. Prieš tai atliekant reikia kruopščiai pasiruošti, nes kai tik pradėsite šį procesą, tikrai negalėsite sustoti. Naudojau 3D spausdintą pagrindo plokštę, kurią anksčiau padariau, su 1 colio skylute centre ir plokščia plokštele aplink ją. Aš panaudojau 16 colių 1 colio aliuminio vamzdelį, kad statoriaus tvirtinimo vamzdis tilptų ir būtų laikoma statmenai plokščiajai plokštei. Žalia formavimo vonelė, statoriaus apvija ir statoriaus tvirtinimo vamzdis buvo nuleisti žemyn, kad atsisėstų ant plokščios plokštės. Prieš maišant epoksidą, pirmiausia paruošiau 4 susitraukiančios plėvelės gabalus ir atsargiai uždėjau 5 tamsiai žalia formuojanti spurga, todėl ant statoriaus apvijos veidas turėtų kuo mažiau raukšlių. Sumaišius epoksidą ir užpylus jį ant stiklo pluošto audinio, atsargiai padėjau įtempimo plėvelę aplink 1 colio vamzdelį ir uždėjau žalią formuojantis žiedą ant jo. Aš taip pat paruošiau porą senų stabdžių rotorių, kurie suteikė šiek tiek svorio ir gražiai sėdėjo ant žalios formuojančios spurgos. Po to ant stabdžių rotorių uždėjau apverstą puodą, o ant puodo viršaus sudėjau apie 100 svarų. Aš palikau tai 12 valandų, ir jis pasirodė maždaug 4-6 mm storio.

4 žingsnis: bandymai ir jutikliai

Yra daug išmatuojamų generatoriaus įėjimų ir išėjimų, o juos visus išmatuoti tuo pačiu metu nėra lengva. Man labai pasisekė, kad turiu keletą „Vernier“įrankių, kurie tai labai palengvina. Vernier gamina edukacinio lygio produktus, kurie nėra sertifikuoti pramoniniam naudojimui, bet labai naudingi tokiems eksperimentatoriams kaip aš. Aš naudoju „Vernier“duomenų kaupiklį su įvairiais „plug and play“jutikliais. Šiame projekte aš naudoju salės srovės ir įtampos zondus, kad galėčiau matuoti generatoriaus išėjimą, optinį jutiklį, skirtą generatoriaus greičiui, ir apkrovos elementą, skirtą sukimo momentui matuoti. Visų šių instrumentų mėginiai imami maždaug 1000 kartų per sekundę ir įrašomi į mano nešiojamąjį kompiuterį, naudojant „Vernier“registravimo įrenginį kaip AD praėjimo įrenginį. Mano nešiojamajame kompiuteryje susijusi programinė įranga gali atlikti skaičiavimus realiuoju laiku pagal įvestis, sujungdama sukimo momento ir greičio duomenis, kad gautų įvesties veleno galią realiuoju laiku vatais, o realaus laiko išvesties duomenis elektros vatais. Aš nesu baigęs šio bandymo, ir būtų naudinga geriau supratusio žmogaus nuomonė.

Turiu problemą, kad šis generatorius iš tikrųjų yra šalutinis projektas, todėl nenoriu tam skirti daug daugiau laiko. Manau, kad galiu jį naudoti kontroliuojamai apkrovai atlikti savo VAWT tyrimus, tačiau galiausiai norėčiau dirbti su žmonėmis, kad tai patobulintų, kad tai būtų veiksminga mano turbinos atitiktis.

Kai maždaug prieš 15 metų pradėjau tyrinėti VAWT, supratau, kad VAWT ir kitų svarbiausių variklių bandymas yra sudėtingesnis, nei daugelis supranta.

Pagrindinė problema yra ta, kad judančio skysčio energija yra eksponentinė jo judėjimo greičiui. Tai reiškia, kad padvigubinus srauto greitį, sraute esanti energija padidėja 8 kartus (ji kubeliais). Tai yra problema, nes kintamosios srovės generatoriai yra linijiškesni ir apskritai, jei dvigubai padidinsite generatoriaus apsisukimų dažnį, gausite apie 2x vatų.

Dėl esminio turbinos (energijos surinkimo įtaiso) ir kintamosios srovės generatoriaus (veleno galios ir naudingos elektros energijos) neatitikimo sunku pasirinkti vėjo turbinos generatorių. Jei savo vėjo turbinai pasirinksite generatorių, kuris sukurs didžiausią galimą energiją nuo 20 km/val. Vėjo, greičiausiai jis net nepradės suktis iki 20–25 km/val., Nes generatoriaus apkrova bus per didelė. Su šiuo generatoriaus atitikimu, kai vėjas bus didesnis nei 20 km, turbina ne tik užfiksuos tik dalį didesnio greičio vėjo energijos, turbina gali viršyti greitį ir būti pažeista, nes generatoriaus teikiama apkrova nėra didelė pakankamai.

Per pastarąjį dešimtmetį sprendimas tapo ekonomiškesnis, nes sumažėjo valdymo elektronikos kaina. Vietoj to, kad bandytų suderinti įvairius greičius, dizaineris apskaičiuoja maksimalų greitį, kuriuo įrenginys turi veikti, ir pasirenka generatorių, atsižvelgdamas į energijos kiekį ir idealų turbinos greitį tokiu greičiu arba šiek tiek aukščiau. Šis generatorius, prijungtas prie apkrovos, paprastai sukuria per daug sukimo momento esant mažam apsisukimų dažniui, o perkrauta turbina neužims visos energijos, kurią galėtų turėti, jei būtų tinkamai pakrauta. Norint sukurti tinkamą apkrovą, pridedamas valdiklis, kuris akimirksniu atjungia generatorių nuo elektros apkrovos, todėl turbina gali pagreitėti iki reikiamo greičio, o generatorius ir apkrova vėl prijungiami. Tai vadinama MPPT (Multi Power Point Tracking). Valdiklis yra užprogramuotas taip, kad keičiantis turbinos greičiui (arba kylant generatoriaus įtampai), generatorius būtų prijungtas arba atjungtas tūkstantį kartų per sekundę, kad atitiktų tam greičiui ar įtampai užprogramuotą apkrovą.