|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Elektrownia wiatrowa oparta na asynchronicznym silniku elektrycznym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Problemy taniej energii niepokoją wielu. Mnie też nie oszczędzili. Ale, jak się okazało, kłopoty to początek. Problemy w projektowaniu i budowie stacji pojawiły się niemal natychmiast. Oto tylko niektóre z nich: „Jaki generator zastosować?”, „Jak osiągnąć stabilność napięcia wyjściowego podczas silnych zmian wiatru, którego prędkość waha się od 2 do 25, a nawet 30 m/s?” , „Co zrobić, gdy wiatr zupełnie ucichnie?”, Jak odciążyć elektrownię wiatrową podczas silnych burz i huraganów?”, „Co zrobić w przypadku, gdy jest wiatr, ale energia nie jest wykorzystywana lub odwrotnie, gdy energia jest potrzebna, ale nie ma wiatru?”, „Jak oszczędzać i efektywniej wykorzystywać nadmiar energii?” i wreszcie „Który projekt„ wiatraka ”jest lepszy?”. Jako generator zastosowano zarówno generatory samochodowe, jak i silniki synchroniczne. Ale obie opcje mają tę samą wadę: potrzebna jest zbyt duża prędkość wirnika turbiny wiatrowej, a to z kolei prowadzi do zwiększenia przełożenia skrzyni biegów, a co za tym idzie, do zwiększenia wymiarów skrzydła wiatraka. Do tego dochodzi duża niestabilność częstotliwości i trudność niezawodnej stabilizacji napięcia wyjściowego, aw przypadku zastosowania silnika synchronicznego także duże gabaryty i waga. Podczas długich poszukiwań preferowano generator oparty na silniku asynchronicznym z wirnikiem klatkowym. Zalety tego generatora są naprawdę imponujące: małe wymiary i waga przy odpowiednio dużej mocy; brak potrzeby napięcia wzbudzenia; jeśli używasz silnika o niskiej prędkości, moc wirnika można zmniejszyć; częstotliwość wyjściowa jest praktycznie niezależna od prędkości obrotowej wirnika generatora. Istnieje jednak istotna wada: tego generatora nie można przeciążać. Obwód załączania silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym pokazano na rys. 1.
Charakterystyka techniczna turbiny wiatrowej:
Gdy wirnik silnika obraca się, szczątkowe pole magnetyczne działa na jedno z uzwojeń stojana. W takim przypadku powstaje mały prąd elektryczny, który ładuje jeden z kondensatorów C1-C3. Ze względu na fakt, że faza napięcia na kondensatorze opóźnia się o 90 °, na wirniku powstaje pole magnetyczne o już większej wielkości, które działa na następne uzwojenie. W związku z tym następny kondensator zostanie naładowany do wyższego napięcia. Proces ten trwa do momentu nasycenia wirnika generatora (1...1,5 s). Następnie możesz włączyć maszynę B2 i wykorzystać energię generowaną przez generator. Ponadto, dla normalnej pracy silnika w trybie generatora, moc obciążenia nie powinna przekraczać 80% mocy silnika używanego jako generator. Pozostałe 20% służy do utrzymania napięcia na kondensatorach, tj. utrzymanie pracy generatora. Jeśli ten warunek zostanie przekroczony, napięcie na kondensatorach zniknie, co oznacza, że zniknie również pole magnetyczne na tworniku, co doprowadzi do zaniku napięcia na zaciskach maszyny B2. I dzieje się to niemal natychmiast. Ma to swoją wadę i swoją zaletę. Wadą jest to, że ponowne zasilenie jest możliwe tylko wtedy, gdy przyczyna przeciążenia zostanie usunięta, a bezpiecznik B2 wyłączony. Generator przejdzie ponownie do trybu pracy (po 1...1,5 s). Następnie możesz włączyć B2 i zużywać energię. Zaletą jest to, że generator jest prawie niemożliwy do spalenia, ponieważ napięcie na jego zaciskach znika natychmiast, w ciągu 0,1 ... 0,5 s. Napięcie wyjściowe ma kształt sinusoidy i w pełni nadaje się do dalszego użytku. Częstotliwość wyjściowa generatora wynosi 46...60 Hz, co w większości przypadków wystarcza do użytku domowego. Ze względu na niestabilność napięcia na wyjściu generatora konieczne było wykonanie stabilizator. Kilka słów o dodatkowych kondensatorach. Tabela pokazuje pojemność kondensatorów na kilowat zainstalowanej mocy silnika, a do pracy z obciążeniem - dodatkową pojemność na kilowat obciążenia. Na przykład jest silnik o mocy 3 kW. Ma on podłączyć do niego obciążenie bierne (silnik elektryczny, spawarkę...) o łącznej mocy ok. 2 kW. Jednocześnie między fazami chcemy 380 V. Oznacza to, że pojemność kondensatora C1 wyniesie (3x5) + (2x6) mikrofaradów. Ponieważ C1 \u2d C3 \u30d C450, potrzebujemy trzech kondensatorów o pojemności 630 mikrofaradów. Jeśli nie ma kondensatora o wymaganej pojemności, można połączyć równolegle kondensatory o mniejszej pojemności. Kondensatory powinny być papierowe lub metalowo-papierowe na napięcie co najmniej 220 V, a najlepiej 127 V. Z mojego doświadczenia mogę powiedzieć, że najlepiej włączać generator dla napięcia między fazami 45 V oraz między zerem a fazą XNUMX V. Wynika to z faktu, że dla normalnej pracy generatora asymetria faz nie powinna przekraczać XNUMX °. Okablowanie w tym przypadku można wykonać zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 2. Dzięki temu schematowi możliwe jest maksymalne rozładowanie generatora.
Ponadto lepiej jest zasilać żarówki żarowe i niektóre urządzenia grzewcze prądem stałym. Generator musi wykorzystywać wolnoobrotowy silnik klatkowy. Najlepszy jest silnik 360-720 obr./min, ale wystarczy silnik 910 obr./min. Wynika to z konieczności obracania wirnika z około dwukrotnie większą prędkością niż wskazano w paszporcie dla silnika oraz zmniejszenia przełożenia skrzyni biegów. Sama turbina wiatrowa może być wykonana według dowolnego dogodnego dla Ciebie schematu. Proponuję następującą konstrukcję. Turbina wiatrowa to połączenie wirników Dare i Savonius, które jest nieco uproszczone i dopracowane. Zasada działania jest pokazana na rys. 3 i nie wymaga wyjaśnienia.
Turbina wiatrowa (rys. 4) składa się ze skrzydła wiatrowego 1, podpory 2 oraz samego generatora 3. Podpora jest sztywno zabetonowana i wzmocniona trzema linkami napinającymi 4. Podpora może być wykonana z drewna, betonu, metalu.
Możesz użyć podpory, która służy do przesyłania energii elektrycznej lub stosu. Jako przedłużenia lepiej jest użyć linki stalowej o średnicy 6 ... 9 mm lub drutu stalowego o średnicy 10 ... 12 mm. Kule, do których przymocowane są rozstępy, również muszą być dobrze zabetonowane. Rama skrzydeł turbiny wiatrowej może być wykonana z rur o średnicy 1 cala, jej rysunek pokazano na ryc. 5.
Lotki mogą być wykonane z pręta stalowego o średnicy 6 mm. Jako wał napędowy zastosowano grubościenną rurę o średnicy 2...2,5 cala, w której dolny koniec wciśnięto wał o długości 300...400 mm. Rowek na koło pasowe jest wykonany na dolnym końcu wału. Łożyska są sferyczne za pomocą stożkowych zacisków marki 2000810 z odpowiednimi obudowami. Po złożeniu skrzydło należy wyważyć. Zmontowane skrzydło jest przymocowane do wspornika w dowolny dogodny sposób, ale najważniejsze jest to, aby mocowanie było wystarczająco sztywne i niezawodne. Eksperymentalnie stwierdzono, że najlepszym materiałem do owijania skrzydła jest folia polietylenowa o grubości 80…120 mikronów. Jest wystarczająco mocny, lekki i tani oraz pozwala zrezygnować z mechanizmu hamulca, co swoją drogą jest niedopuszczalne w tym urządzeniu, gdyż skrzydło ulegnie zniszczeniu przy silnym wietrze. Konieczne jest pokrycie folią w kilku warstwach, lutowanie w szwach lutownicą przez kawałek folii polipropylenowej. Polecam najpierw poćwiczyć lutowanie. Spoina lutowana musi być równa i mocna. Skrzydło można oczywiście pokryć innymi materiałami, takimi jak płótno, sklejka czy nawet metal, ale trzeba pomyśleć o urządzeniu, które pozwoli rozładować je przy silnym wietrze. Nie zaleca się oklejania blachą lub sklejką ze względu na zwiększoną masę skrzydła. Sama rama może być wykonana z duraluminium, co zmniejszy jej wagę, ale ten materiał jest droższy. Zbadano również skrzydło z listew sosnowych o przekroju 50x50 mm, ale wynik nie był zbyt dobry, gdyż został rozerwany na kawałki podczas pierwszego silnego wiatru. Skrzynia biegów służy do napędzania wału generatora. Możesz użyć skrzyni biegów dowolnego systemu, z wyjątkiem przekładni ślimakowej. Jak już wspomniano, wał generatora musi obracać się z około dwukrotnie większą prędkością, a wał turbiny wiatrowej obraca się z prędkością 500 obr./min przy prędkości wiatru 5 m / s. Stąd ograniczenie dotyczące silników używanych jako generator. Najlepszym rozwiązaniem może być silnik 360 obr./min, ale można również użyć silnika 720 obr./min. Używając silnika 910 obr./min, należy zwiększyć wysokość skrzydła o 500 mm. Nie zaleca się zwiększania szerokości skrzydła, ponieważ spowoduje to zmniejszenie prędkości obrotowej, nie należy go również zmniejszać, ponieważ wraz ze wzrostem prędkości obrotowej moc znacznie się zmniejszy, a prawo spadku nie działa liniowy. Przy doborze przekładni należy kierować się następującą zasadą: za nominalną prędkość skrzydła turbiny wiatrowej należy przyjąć wartość 500 obr/min, co odpowiada prędkości wiatru 5 m/s, prędkość wału silnika wzrasta o 2,3, to za pomocą prostych obliczeń otrzymujemy współczynnik transmisji Możliwości mocowania generatora do wspornika za pomocą reduktora pasowego pokazano na rys.6. Sam wspornik można łatwo przymocować do wspornika za pomocą sześciu kołków. Dzięki reduktorowi montaż jest znacznie łatwiejszy.
Nie polecam zbyt długiego wału turbiny wiatrowej, ponieważ można go po prostu przekręcić. Montaż turbiny wiatrowej należy przeprowadzić przy bezwietrznej pogodzie przy użyciu pasów bezpieczeństwa i pazurów montażowych. Cała konstrukcja musi być uziemiona. Rezystancja uziemienia nie powinna przekraczać 2 omów. U stóp należy zainstalować szafkę, w której należy umieścić kondensatory C1-C3, automaty B1-B2, diody V1-V6, stabilizator napięcia, maszynę sterującą, cztery akumulatory i potężną przetwornicę napięcia, aby zapewnić energię elektryczną podczas spokojne czasy. Automatyka zapewnia przełączanie obwodów zasilania w zależności od obciążenia i prędkości wiatru. Mocna przetwornica napięcia zapewnia ładowanie akumulatorów podczas pracy generatora na biegu jałowym, a także zasilanie z akumulatorów w przypadku braku wiatru lub bardzo niskiego napięcia na generatorze. Gdy nie ma wiatru i akumulatory są rozładowane, automatyka zapewnia zasilanie ze standardowej sieci. Niestety automatyka i potężna przetwornica napięcia nie są objęte zakresem tego artykułu. Kabel używany do połączenia generatora i szafy zasilającej musi być trójfazowy o przekroju żyły nie większym niż 4 mm2. Kable użyte do podłączenia szafy do odbiorników mogą być takie same. Szyna uziemiająca musi mieć przekrój co najmniej 12 mm2. Uwaga! Wszelkie prace przy montażu instalacji elektrycznych należy wykonywać przy wyłączonej maszynie B1 i rozładowanych kondensatorach C1-C3. Wielu problemów nadal nie udało się rozwiązać. Na przykład, jak magazynować niewykorzystaną energię, aby można ją było wykorzystać w czasach spokoju? Zwykłe baterie ołowiowe i alkaliczne nie wykazały najlepszych wyników. Mam nadzieję, że czytelnicy również zainteresują się tym problemem, a rozwiązanie jeszcze się znajdzie. Ten generator może być podłączony do silnika spalinowego i używany jako generator balastu. Jednak paliwo do takich silników nadal trzeba kupować, a to nie jest zbyt opłacalne. Pojemności kondensatorów wchodzących w skład faz, w mikrofaradach na 1 kW mocy, podano w tabeli:
Autor: V.V. Czirka
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Karta dźwiękowa Asus Xonar D-KARAX dla miłośników karaoke
▪ sekcja serwisu Stabilizatory napięcia. Wybór artykułu ▪ artykuł Temistoklesa. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Co to jest dźwięk muzyczny? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca w klasie biologii. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł 100-watowy wzmacniacz PA100GC. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Ładowarka do akumulatorów samochodowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony