אלטרנטור ודינמומטר מודפס בתלת -ממד מודפס בתלת -ממד: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

תפסיק!! קראו זאת לראשונה !!! זהו תיעוד של פרויקט שעדיין נמצא בפיתוח, אל תהסס להציע תמיכה.

המטרה שלי בסופו של דבר היא שמנוע/אלטרנטור מסוג זה יכול להפוך לעיצוב קוד פתוח פרמטרי. משתמש צריך להיות מסוגל להזין כמה פרמטרים, כמו מומנט, מהירות, זרם, וולט/סל ד, גדלי מגנטים נפוצים ואולי מקום פנוי, ויש ליצור סדרה של קבצי 3D.stl ו-.dxf להדפסה תלת -ממדית.

מה שעשיתי הוא ליצור פלטפורמה שיכולה לאמת עיצוב מדומה, שאחר כך יכולה להתפתח למכשיר אופטימלי יותר על ידי קהילה.

בין השאר, זו אחת הסיבות שהגדרתי את זה עם דינמומטר. דינמומטר מודד מומנט ומהירות כדי לאפשר מדידת כ ס, או פיר וואט. במקרה זה בניתי את האלטרנטור עם פיר מעבר, נייח, מה שהופך את הקמת מערכת הדינמומטר לפשוטה יותר, וכך ניתן להגדיר אותו להיות מונע כמנוע על ידי RC ESC (אני מקווה) ומומנט נמדד על הפלט, כמו גם על המהירות, V והאמפר, המאפשרים לקבוע את יעילות המנוע.

למטרותיי זה יכול להיות מונע על ידי מנוע במהירות משתנה (עודף ממקדח אלחוטי, עם הילוך הורדה), ונמדדת קלט מומנט פיר, כמו גם V ו- Amps החוצה, המאפשרים לייצר יעילות אמיתית ועומסי הטורבינה הצפויים. להיות מדומה.

במצב זה אני מקווה להשתמש ב- RC ESC המסוגל לבלום מחדש, ואולי בארדואינו לשליטה בעומס שה- VAWT שלי נושא כדי להשיג MPPT (Multi Power Point Tracking).

MPPT משמש בבקרת טורבינות רוח, כמו גם בשמש, אך זה שונה במקצת לרוח. עם כוח הרוח בעיה גדולה היא שככל שמהירות הרוח מכפילה 10 קמ"ש עד 20 קמ"ש, האנרגיה הזמינה מהרוח עולה בקובייה, כך פי 8. אם 10W היו זמינים במהירות של 10 קמ"ש, אז 80W זמינים במהירות של 20 קמ"ש. זה נהדר שיש יותר אנרגיה, אבל תפוקת האלטרנטורים רק מכפילה את עצמה כמהירות המהירות. אז אם יש לך את האלטרנטור המושלם לרוח של 20 קמ"ש, העומס שלו עשוי להיות כל כך חזק שב 10 קמ"ש הוא אפילו לא יתחיל.

מה MPPT עושה הוא להשתמש במתג מצב מוצק כבד, כדי לנתק ולאחר מכן לחבר מחדש את האלטרנטור במהירות רבה. זה מאפשר לך להתאים כמה עומס אלטרנטור נושא, והריבוי של ה- MPPT, אומר שאתה יכול להגדיר עומסים שונים למהירויות שונות.

זה שימושי מאוד, מכיוון שכל סוגי הטורבינות אוספות את האנרגיה המרבית שלהן כאשר העומס מותאם לאנרגיה הזמינה, או למהירות הרוח.

לכן

זה לא מתכון, אם כי אני מאמין שאפשר להעתיק אותו ממה שפרסמתי, ואשמח לספק מידע נוסף, אך אני מציע שהאפשרות הטובה ביותר תהיה להציע לי שיפורים, לפני שתסתיים תחרות המעגלים והחיישנים., כדי שאוכל לשקול, להגיב, ואולי לשפר את ההנחיה הזו.

אמשיך לעדכן, לתקן ולהוסיף מידע, כך שאם זה יהיה מעניין עכשיו, אולי תרצה להיכנס שוב בעוד קצת, אבל אני מקווה שיסתיימו לא מעט לפני שתחרות הסנסורים תסתיים ב -29/19 ביולי.

כמו כן, אני לא חיה חברתית במיוחד, אבל אני אוהב טפיחה על השכם מדי פעם, וזו אחת הסיבות שאני כאן:-) תגיד לי אם אתה נהנה לראות את העבודה שלי ורוצה לראות עוד בבקשה:-)

פרויקט זה בא מכיוון שרציתי עומס הניתן לשליטה לבדיקת עיצובים הטורבינות שלי, ורציתי שהוא יהיה ניתן לשחזור בקלות, כך שגם אחרים יוכלו להשתמש בו. לשם כך, הגבלתי את עצמי לעצב משהו שאפשר לבנות רק עם מדפסת FDM, ללא צורך בכלי מכונה אחרים. לא נראה שיש הרבה מוצרים מסחריים שממלאים את הצורך במומנטור גבוה, אלטרנטור במהירות נמוכה, ללא שיניים, אם כי יש כמה מסין. באופן כללי אין הרבה ביקוש כי מערכות ההילוכים כל כך זולות והחשמל כל כך זול.

מה שרציתי היה משהו שהפיק בסביבות 12V ב-40-120 סל"ד, ובסביבות 600-750W ב -120-200 סל"ד. רציתי שזה יהיה תואם גם לבקרי 3 שלבים מסוג PMA מעולם ה- RC (בקרי המהירות האלקטרוניים של ESC). דרישה אחרונה הייתה שמדובר ברץ החוצה (מארז או מעטפת עם מגנטים מסתובבים, בעוד פיר עם סטאטור נייח), עם פיר שעובר לאורך כל המקרה, וסטאטור שדוחק לפיר.

ההנחיה הזו היא עבודה בתהליך, ואני מפרסם אותה כך שאנשים יוכלו לראות את התהליך, לא כל כך כי אני חושב שהם צריכים להעתיק אותו. דבר מרכזי שהייתי משנה הוא שפלטת גיבוי החוט שבניתי לא מספיק חזקה מספיק כדי לתעל את שדות המגנטים סביב הטבעת, כך שהרבה מהשטף המגנטי ששולם עבור המגנטים האלה מתבזבז מהגב. כשאעשה מחדש את העיצוב, מה שאעשה בקרוב, סביר להניח שאעשה זאת בלוחות הגיבוי המגנטיים כפלטות פלדה חתוכות cnc. הפלדה תהיה זולה למדי, הרבה יותר חזקה ותפשט את רוב המבנה הזה. היה מעניין לעשות את חומרי ה- FDM/תיל/טיח כמו שאיירתי כאן, ועם PLA טעון ברזל, גם הדברים היו נראים אחרת. בכל זאת החלטתי שאני רוצה משהו שיחזיק באמת מעמד, אז לוחות פלדה.

התקדמתי היטב בגרסה זו, בה אשתמש לבדיקת ה- VAWT הזה. אני עדיין לא ממש שם מבחינת ביצועי מתח נמוך. אני חושב שההספק/מומנט שלי נמצא במגרש הנכון, אעדכן ככל שהעניינים יתקדמו, אך בשלב זה יש לי סיכוי טוב להיות העומס הניתן לשליטה. כאשר הוא מת קצר נראה שהוא מסוגל לספק לא מעט עמידות בפני מומנט, יותר ממספיק כדי לבדוק את הטורבינה. אני רק צריך להקים בנק התנגדות מבוקר, ויש לי חבר שעוזר לי בזה.

דבר אחד שאתייחס אליו בקצרה הוא שכמו הרבה אנשים עכשיו, יש לי מדפסת תלת מימד (באמצעות FDM באמצעות PLA) במשך כמה שנים, ממנה נהניתה 20-30 ק ג. לעתים קרובות אני מוצא את זה מתסכל, כיוון שחלקים בכל גודל/חוזק הם יקרים ואיטיים מאוד להדפסה, או שהם זולים, מהירים ודקים.

אני יודע כמה אלפי מדפסות תלת מימד אלה נמצאות בחוץ, ולעתים קרובות אינן עושות דבר מכיוון שלוקח זמן רב או עולה יותר מדי לייצר חלקים שימושיים. מצאתי פתרון מעניין לחלקים מהירים יותר מאותה מדפסת ו- PLA.

אני קורא לזה "מבנה שפוך", שבו החפץ המודפס (המורכב מחלק מודפס אחד או יותר, ולפעמים מסבים ופירים), עשוי מחללים שנועדו להימזג במילוי נוזלים מתקשה. כמובן שחלק מהאפשרויות הברורות למילוי שפוך יהיו משהו כמו אפוקסי טעון בסיבי זכוכית קצוצים קצרים, שיכולים לשמש עבור מכלולים בעלי חוזק גבוה וקל משקל. אני מנסה גם עלות נמוכה יותר, וגם רעיונות יותר ידידותיים לסביבה. הצד השני של מכלול "מבנה שפוך" זה, הוא שהחלל או החלל שאתה עומד למלא, יכולים להיות בעלי אלמנטים בעלי מתיחה גבוהה בקוטר קטן, המתוחים מראש על "תבנית/תקע" המודפסת, מה שהופך את המבנה המתקבל מורכב מחומרים, ובמבנה, חלקו עור מודחק (מעטפת PLA), אך עם ליבת קצה דחיסה גבוהה הכוללת גם אלמנטים בעלי חוזק מתיחה גבוה. אני אעשה הוראה שנייה שתציג את זה, אז אדבר על זה כאן, רק כדי לכסות את האופן שבו זה קשור למבנה הזה.

שלב 1: רשימת חומרים ותהליך

ה- PMA מורכב מ -3 מכלולים, שכל מכלול מכיל או משתמש במגוון חלקים וחומרים.

מלמעלה (צד הנושא) למטה (צד הסטאטור), 1. מנשא נושאת ומערך מיסב עליון

2. סטאטור

3. מערך מגנטים תחתון

1. נושא הנושא ומערך מגנטים עליון

לשם כך השתמשתי בחלקים מודפסים בתלת מימד המפורטים למעלה

1. 150 מ"מ 8 קוטב עליון ותמיכה נושאת CV5.stl,
2. צלחת פנימית נושאת צד
3. צלחת חיצונית צד נושאת
4. 1 "מיסב יישור עצמי של מזהה (כמו בשימוש בלוקי כרית סטנדרטיים ++ הוספת קישור לאינטרנט),
5. 25 'של חוט פלדה מגולוון 24 גרם
6. 15 'של חוט פלדה מגולוון בגודל 10 גרם
7. 2 גלילים צמר פלדה גס

לחלופין ניתן להחליף את חוט הפלדה הכבד ואת צמר הפלדה בלוחות גיבוי מפלדה, חיתוך בלייזר / סילון מים או לוחית גיבוי מגנטית מודפסת בתלת -ממד (אך ייתכן שחבל פלדה כבד עדיין הוא רעיון טוב שכן הוא יתנגד לעיוות פלסטי מעל זְמַן). ניסיתי לצקת צלחת גיבוי עם אפוקסי עמוס באבקת תחמוצת ברזל והצלחתי מעט. שיפור צימוד השטף בין מגנטים במערך לרוחב באמצעות צלחת גיבוי יעילה יותר אמור להגדיל את הוולט החוצה בסל ד נמוך יותר. כמו כן, כדאי לזכור כי זהו המרכיב המבני העיקרי, והתבנית האחורית מעבירה את הכוחות מהמגנטים אל עמודי הג'ק. הכוחות המגנטיים המושכים את הלוחות זה לזה יכולים להיות מאות קילוגרמים, והכוחות גדלים באופן אקספוננציאלי (קוביות, לעוצמה השלישית) כשהצלחות מתקרבות זו לזו. זה יכול להיות מסוכן מאוד, ויש להיזהר בכלים וכל חפץ אחר אשר עלול להימשך לצלחת המורכבת או שהיא חזרה!

השתמשתי בערך 300 רגל של חוט מגנט מצופה בגודל 24 גרם בפיתולים אותם אכסה בפירוט מאוחר יותר.

שלב 2: ייצור צלחות המגנט

באלטרנטור השטף הצירי הזה, כדי למזער שיניים, ולמקסם את התפוקה, אני משתמש בשני מערכי מגנטים, אחד בכל צד של סלילי הסטאטור. המשמעות היא שאין צורך בליבה מגנטית כדי לצייר את השדה המגנטי דרך פיתולי הנחושת, כפי שעושים רוב הגיאומטריות המנועיות/אלטריות. ישנם כמה עיצובים של שטף צירי המשתמשים בליבות ענק, ואולי אנסה כמה ניסויים כך בעתיד. אני רוצה לנסות חומר עמוס ברזל להדפסה תלת מימדית.

במקרה זה, בחרתי במערך מגנטים בעל 8 קוטבים במעגל של כ -150 מ"מ, באמצעות מגנטים של כדור הארץ הנדיר בגודל 1 "x1.25". גודל זה נועד להבטיח שכל החלקים יתאימו על מיטת הדפסה של 210 מ"מ על 210 מ"מ. באופן כללי מימדתי את האלטרנטור הזה תחילה מתוך הבנה כי הקוטר הגדול יותר, כך הוא טוב יותר מבחינת וולט לסל"ד, כך שהגודל שלו היה גדול ככל שיתאים למיטת ההדפסה שלי בנוחות. לידיעתך, יש יותר מסיבה אחת גדולה יותר היא טובה יותר: יותר מקום מגנטים, ככל שהמגנטים רחוקים יותר מהמרכז, כך הם נוסעים מהר יותר, וגם יש יותר מקום לנחושת! כל הדברים האלה יכולים להצטבר מהר! אולם מסקנה שהגעתי אליה היא שבטווח גודל זה, מקובל מערכת השטף עשויה להיות בנייה טובה יותר לבית. לרוטורים קטנים אין הרבה מקום, והדברים יכולים להיות די הדוקים, במיוחד אם אתה עושה פיר דרך כמו שעשיתי בעיצוב זה. גם אם המגנט שלך (אורך רדיאלי) הוא קטן יחסית לקוטר הרוטור שלך, כמו במגנט זה (בערך 6 "קוטר עד 1" מגנט), ואז הרוח ng נהיה קצת מוזר כשהקצה הפנימי מתפתל רק כ 1/2 מאורך החיצוני.

בחזרה להדרכה! הדרך שבה הרכבתי את לוחות המגנטים של האלטרנטור הזה היא להדביק תחילה את לוח המגנט (ירוק) לצלחת האדום/לוחית הגב. לאחר מכן הנחתי את צלחת המגנט על כמה שכבות דיקט דקות (בעובי של כ -75 אינץ '), והנחתי את שתיהן על לוח פלדה כבד, כדי לאפשר למגנטים להדק את המכלול במקומו. לאחר מכן פצעתי חוט פלדה על גבי החלק האחורי של לוחות המגנט. זה לא הלך בדיוק כפי שקיוויתי. השדה המגנטי החזק משך את החוט לכיוון מרכז המגנטים, ולא הצלחתי לכופף כל שורה, של חוט כך שיתאים באופן מושלם למקום הבא בלי לקפוץ את העטיפה הראשונה. קיוויתי שאוכל פשוט לספוג את החוט, והשטף המגנטי ינעול אותו. לאחר מכן ניסיתי לחתוך טבעות חוט, וזה היה טוב יותר, אך עדיין רחוק ממה שהייתי קיוויתי במונחים של קבלת צלחת גיבוי אחידה ונעימה מחוט. דרכים מורכבות יותר לביצוע זה אפשריות ואולי כדאיות להתנסות בעתיד. ניסיתי גם להשתמש בצמר פלדה דחוס בשדה המגנטי, כפלטת גיבוי או שטף. נראה שזה עבד, אך נראה כי צפיפות הברזל בפועל לא הייתה גבוהה במיוחד, אז אני די לא בדקתי את יעילותו, בין היתר מכיוון שהאמנתי שמבנה החוט הוא חשוב לעומסים המכניים על לוחות המגנט. צמר הפלדה עשוי גם להיות שווה בדיקה עתידית, אולם סביר להניח שפלטות פלדה חתוכות בסילון מים הן האפשרות הבאה שאנסה.

לאחר מכן, לקחתי את החלק הכתום בתלת מימד תלת מימדי, ושטתי חוט דרכו וסביבו, לאורך מה שנראה לי ככיווני העומס הגבוה ביותר, בריח לבריח, ובורג למרכז כמה פעמים בכל פינה. כמו כן, סיבבתי אותו מסביב לחורי הבריח שבהם מוט החוט עובר כל עמודי ג 'יקט כדי לשמור ולהתאים את המרווח בין הלוחות.

לאחר שהסתפקתי בכך שצלחת המגנט והאוגן היו מספיק טובים, ולוח הגיבוי הכתום הושחל באופן משביע רצון בחוט חיזוק, חיברתי את השניים בעזרת דבק. יש להקפיד שכן מפרק הדבק הזה יצטרך להיות צמוד למים או לסגור אותו. היו לי נזילות בפעמיים הראשונות, וזה בלגן, מבזבז הרבה טיח, וזה יותר מתח ממה שאתה צריך. אני ממליץ להשאיר קצת דבק כחול או מסטיק אחר כמו דבק שאינו קבוע כדי לסלק דליפות במהירות. לאחר חיבור החלקים, מלאו בחומר החיזוק לבחירתכם. השתמשתי בטיח קשיח, ששונה עם דבק PVA. הטיח אמור להגיע לדחיסה של 10, 000 psi, אך לא במתח רב (ולכן החוט). אני רוצה לנסות אפוקסי עם זכוכית קצוצה, וקבוסיל, או בטון ותערובות.

דבר שימושי בטיח הוא שברגע שהוא בועט יש לך לא מעט זמן בו הוא קשה, אבל שביר וניתן בקלות לגרד או לדפוק דליפות או כתמים.

בעיצוב זה, יש שתי לוחות מגנט. לאחד יש מיסב, יחידת כרית סטנדרטית בגודל 1 אינץ 'לכיוון עצמי. לחצתי את שלי לתוך מערך המגנטים בשלב מוקדם. עבור היישום שעיצבתי אותו, מיסב שני ימוקם בטורבינה מעל האלטרנטור, אז אני השתמש רק במיסב המיישר את עצמו. זה היה קצת כאב בסופו של דבר. ניתן היה להרכיב חלקים אלה גם כאשר לכל לוח מגנט יש מיסב, אם חוטי הפלט מהסטאטור היו מובלים פנימית דרך הפיר המותקן. לאפשר הרכבה של מדחפים מסתובבים לפיר/צינור משותף שאינו מסתובב.

שלב 3: יצירת הסטאטור

בהתאם לנושא שלי בניסיון להסביר מה עשיתי, ולמה שזה נראה כמו רעיון טוב באותו זמן, הסטאטור ידרוש קצת יותר מקום.

ב- PMA, בדרך כלל הפיתולים נייחים, בעוד המכלולים המגנטיים מסתובבים. לא תמיד זה המצב, אבל כמעט תמיד. במכלול שטף צירי, מתוך הבנת "חוק יד ימין" הבסיסית, מובן כי לכל מוליך שיתקל בשדה מגנטי מסתובב, ייווצר זרם ומתח בין קצות החוט, כאשר כמות הזרם השימושי תהיה פרופורציונלית. לכיוון השדה. אם השדה נע במקביל לחוט (למשל, במעגל סביב ציר הסיבוב), לא ייווצר זרם שימושי, אך ייווצרו זרמי מערבולת משמעותיים, שיתנגדו לתנועת המגנטים. אם החוט פועל בניצב, יגיעו אל הפלט והזרם הגבוהים ביותר.

הכללה נוספת היא כי החלל בתוך הסטאטור, שדרכו עובר השטף המגנטי בסיבובו, לקבלת תפוקת וואט מרבית, צריך להתמלא בכמות גדולה של נחושת, הכל מונח ברדיאלי, ככל האפשר. זוהי בעיה עבור מערכות שטף ציריות בקוטר קטן, כמו במקרה זה, השטח הזמין לנחושת ליד הפיר הוא חלק מהשטח בקצה החיצוני. אפשר להשיג 100% נחושת באזור הפנימי ביותר שהשדה המגנטי נתקל בו, אבל בתוך הגיאומטריה הזו שמקבלת אותך אולי רק 50% בקצה החיצוני. זו אחת הסיבות החזקות ביותר להתרחקות מעיצובי שטף צירי קטנים מדי.

כפי שאמרתי בעבר, ההנחיה הזו לא עוסקת כיצד אוכל לעשות זאת שוב, אלא להצביע על כמה כיוונים שנראים מבטיחים ולהראות כמה מהבורות אליהם ניתן להגיע בדרך זו.

בעיצוב הסטאטור רציתי להפוך אותו לגמיש ככל האפשר מבחינת תפוקת וולט לסל"ד, ורציתי שהוא יהיה 3 פאזי. ליעילות מירבית, באמצעות מזעור זרמי מערבולת שנוצרים, כל "רגל" (כל צד של סליל צריך להיחשב "רגל") צריכה להיתקל במגנט אחד בלבד בכל פעם. אם המגנטים קרובים זה לזה, או נוגעים לנעשה כפי שקורה במנועי rc בעלי תפוקה גבוהה, במהלך הזמן בו "הרגל" עוברת בהיפוך השטף המגנטי, יפתחו זרמי מערבולת משמעותיים. ביישומים מוטוריים זה לא משנה כל כך, מכיוון שהסליל מופעל על ידי הבקר כאשר הוא נמצא במיקומים הנכונים.

הגדלתי את מערך המגנטים מתוך מחשבה על מושגים אלה. שמונה המגנטים במערך הם כל אחד מהם לרוחב 1 ", והמרווח ביניהם הוא 1/2". המשמעות היא שאורך קטע מגנטי באורך 1.5 אינץ ', ויש לו מקום ל -3 x 1/2 "רגליים". כל "רגל" היא שלב, כך שבכל שלב, רגל אחת רואה שטף נייטרלי, ואילו השניים האחרים רואים שטף מתגבר וירידה בשטף. פלט תלת פאזי מושלם, אם כי על ידי מתן נקודה נייטרלית למרחב כה רב (כדי למזער זרמי מערבולת), ושימוש במגנטים מרובעים (או בצורת עוגה), השטף כמעט מגיע לשיאים מוקדם, נשאר גבוה ואז יורד במהירות לאפס. לדעתי סוג זה של פלט נקרא טרפז ויכול להיות קשה עבור כמה בקרים שאני מבין. מגנטים עגולים בגודל 1 אינץ 'באותו מכשיר יתנו יותר גל סינוס אמיתי.

באופן כללי אלטרנטורים ביתיים אלה נבנו באמצעות "סלילים", צרורות חוטי בצורת סופגנייה, כאשר כל צד של הסופגנייה הוא "רגל" וניתן לחבר מספר סלילים יחדיו, בסדרה או במקביל. הסופגניות מסודרות במעגל, כאשר מרכזן מיושרים למרכז שביל המגנט. זה עובד, אבל יש כמה בעיות. סוגיה אחת היא שמכיוון שהמוליכים אינם רדיאליים, הרבה מהמוליך אינו עובר ב -90 מעלות לשדה המגנטי, כך שנוצרים זרמי מערבולת, המופיעים כחום בסליל, והתנגדות לסיבוב במערך המגנטים.. סוגיה נוספת היא שמכיוון שהמוליכים אינם רדיאליים, הם אינם מתאחדים יפה כל כך. התפוקה היא ביחס ישר לכמות החוט שתוכל להכניס לחלל זה, כך שהפלט מצטמצם ב"רגליים "לא רדיאליות. אמנם זה אפשרי ולעיתים מתבצע בעיצובים מסחריים, אך כדי לסובב סליל עם רגליים "רדיאליות, המחוברות מלמעלה ולמטה, נדרש פיתול קצה פי 2 כמו פיתול נחש שבו החלק העליון של רגל אחת מחובר לחלקו העליון של הרגל המתאימה הבאה, ואז החלק התחתון של אותה רגל מחובר לרגל המתאימה הבאה, ועוד ועוד.

הגורם הגדול הנוסף באלטרנטורי השטף הציריים מסוג זה (מגנטים מסתובבים מעל הסטטור ומתחתו), הוא הפער בין הלוחות. זהו קשר חוקי קוביות, מכיוון שאתה מצמצם את המרחק בין הלוחות ב -1/2, וצפיפות השטף המגנטי עולה פי 8. ככל שאתה יכול להפוך את הסטאטור שלך לדק יותר, כך ייטב!

עם זאת, הכנתי ג'יג מתפתל בעל 4 אונות, הקמתי מערכת למדידת חוטי תיל בגובה 50 רגל ועטפתי את הג'יג 6 פעמים ויצרתי צרורות חוט בקוטר של 6 מ"מ. את אלה אני מחבר על טבעת המרווח הכחולה, וקושר אותם דרך החורים כך שקצות החוט יצאו מאחור. זה לא היה פשוט. זה עזר מעט בכך שהדבקתי את החבילות בזהירות כך שלא היו רופפות, ולוקח את הזמן והשתמש בכלי חלק לעיצוב עץ כדי לדחוף חוטים למקומם. לאחר שכולם נקשרו למקומם, טבעת המרווח הכחולה הונחה בגדולה באמבטיות היוצרות בצבע ירוק בהיר, ובעזרת הכלי ליצירת סופגניות בצבע ירוק כהה, בצד השני של האמבט הירוק הבהיר, נלחץ בזהירות עם סגן ספסל. לאמבט היוצר הזה יש חריץ למפותלי חוטי העניבה לשבת. זה לוקח זמן וסבלנות כשאתה מסובב בזהירות בערך 1/5 סיבוב, לוחץ, מסתובב וממשיך. זה יוצר את הדיסק שטוח ודק, תוך מתן אפשרות לערימת פיתולי הקצה. אתה עשוי להבחין שלי 4 האונות המפותלות בעלות "רגליים" ישרות אך החיבורים הפנימיים והחיצוניים אינם עגולים. זה היה אמור להקל עליהם את הערימה. זה לא הסתדר כל כך טוב. אם הייתי עושה את זה שוב הייתי גורם לפתיחת הקצה הפנימי והחיצוני לעקוב אחר שבילים מעגליים.

לאחר שהורכתי אותו שטוח ודק, והקצוות ארוזים, פצעתי סרט שטוח מסביב לקצה כדי לדחוס אותו, ועוד למעלה, למטה ולסביב כל רגל ואז גם לזה שלידו. לאחר שתעשה זאת תוכל להסיר את חוטי העניבה ולעבור לאמבט הלחיצה הקטן יותר, ולחזור לספוג וללחוץ עליו דק ושטוח ככל האפשר. ברגע שהוא שטוח, הסר אותו מאמבט העיתונות. במקום התהליך המורכב של שעווה וציפוי תבניות כמו זה עם תרכובות שחרור, בדרך כלל אני פשוט משתמש בכמה שכבות של עטיפה נמתחת (מהמטבח). הניחו כמה שכבות בתחתית התבנית והניחו את הפיברגלס על עטיפת המתיחה. לאחר מכן הוסף את צינור ההרכבה של הסטטור, המתאים לחלק העליון של האמבט היוצר בירוק הבהיר, אך יש לו שכבת עטיפת מתיחה ופיברגלס ביניהם. לאחר מכן הוסף את הסטאטור המתפתל חזרה למקומו כדי לדחוף כלפי מטה את עטיפת המתיחה ואת הפיברגלס ולנעול את צינור ההרכבה של הסטאטור למקומו. לאחר מכן חזור לסגן ולחץ שוב על שטוח. ברגע שהוא מתאים היטב לאמבטיה, עם מעטפת המתיחה ופיברגלס דחוס פנימה, ואז בד פיברגלס מתווסף (עם חור במרכז לצינור ההרכבה של הסטאטור).

עכשיו הוא מוכן לשפוך את חומר ההדבקה, שרף אפוקסי או פוליאסטר משמשים בדרך כלל. לפני זה נעשה הכנה מוקפדת חשובה שכן ברגע שאתה מתחיל את התהליך הזה אתה לא באמת יכול להפסיק. השתמשתי בלוח בסיס מודפס בתלת מימד שהכנתי בעבר, עם חור בגודל 1 אינץ 'ובצלחת שטוחה סביבו. השתמשתי בצינור אלומיניום בגודל 16 אינץ' שצינור ההרכבה של הסטאטור יתאים ויהיה מוחזק בניצב לצלחת השטוחה. האמבט הירוק, התפתלות הסטאטור וצינור ההרכבה של הסטאטור הוחלקו למטה כדי לשבת על הצלחת השטוחה. לפני ערבוב האפוקסי, הכנתי לראשונה 4 חתיכות עטיפה מתכווצת, והנחתי בזהירות חתיכה חמישית על סופגנייה בצורת ירוק כהה, כך שיהיו לה הקמטים המינימליים על הפנים כנגד סלילה של הסטאטור. לאחר ערבוב האפוקסי ושפכתי על בד הפיברגלס, הנחתי בזהירות את עטיפת המתיחה סביב הצינור בגודל 1 "והנחתי את הירוק יוצרים טבעת מעליו. הכנתי גם כמה רוטורי בלמים ישנים, שנתנו משקל, וישבו יפה על הסופגנייה הירוקה. אחרי זה הנחתי סיר הפוך על גבי רוטורי הבלמים, ומעל הסיר ערמתי בערך 100 ק"ג של דברים. השארתי את זה למשך 12 שעות, ויצא בעובי של 4-6 מ"מ בערך.

שלב 4: בדיקות וחיישנים

ישנם מספר כניסות ויציאות ניתנות למדידה מהאלטרנטור, ומדידת כולן בו זמנית אינה קלה. יש לי מזל שיש לי כמה כלים של ורנייה שהופכים את זה להרבה יותר קל. ורנייה מייצרת מוצרים ברמה חינוכית, לא מוסמכים לשימוש תעשייתי, אך מועילים מאוד לנסיינים כמוני. אני משתמש בלוגר נתונים של Vernier, עם מגוון חיישני plug and play. בפרויקט זה אני משתמש בבדיקות זרם ומתח המבוססות על אולם, למדידת תפוקת האלטרנטור, חיישן אופטי לתת מהירות אלטרנטור ותא עומס למדידת קלט מומנט. כל המכשירים האלה נדגמים כ -1000 פעמים בשנייה ומתועדים למחשב הנייד שלי, באמצעות כורת ורניה כמכשיר מעבר לדרישה. במחשב הנייד שלי התוכנה המשויכת יכולה להריץ חישובי זמן אמת המבוססים על הכניסות, שילוב נתוני מומנט ומהירות בכדי לתת כוח פיר כניסה בזמן אמת בוואט, ונתוני פלט בזמן אמת בוואטים חשמליים. לא סיימתי עם הבדיקה הזו, וקלט ממישהו שיש לו הבנה טובה יותר יהיה מועיל.

בעיה שיש לי היא שהאלטרנטור הזה הוא באמת פרויקט צדדי, ולכן אני לא רוצה להשקיע בזה יותר מדי זמן. כפי שהוא, אני חושב שאני יכול להשתמש בו לעומס הניתן לשליטה במחקר ה- VAWT שלי, אך בסופו של דבר הייתי רוצה לעבוד עם אנשים כדי לחדד אותו, כך שיהיה התאמה יעילה לטורבינה שלי.

כשהתחלתי לעסוק במחקר VAWT לפני כ -15 שנים, הבנתי שבדיקת VAWT ואחרים מובילים היא מורכבת יותר ממה שרוב האנשים מבינים.

סוגיה ראשית היא שהאנרגיה המיוצגת בנוזל נע היא מעריכה לקצב התנועה שלו. המשמעות היא שככל שאתה מכפיל את מהירות הזרימה, האנרגיה הכלולה בזרימה גדלה פי 8 (היא קובית). זוהי בעיה, מכיוון שאלטרנטורים לינאריים יותר ובכלל, אם מכפילים את סל ד של אלטרנטור, אתה מקבל בערך פי 2 וואט.

חוסר התאמה עקרוני זה בין הטורבינה (מכשיר איסוף אנרגיה), לבין האלטרנטור (הספק פיר לכוח חשמלי שימושי) מקשה על בחירת אלטרנטור לטורבינת רוח. אם תבחר התאמת אלטרנטור לטורבינת הרוח שלך שתייצר את הכוח הרב ביותר הזמין מ -20 קמ"ש רוחות, סביר להניח שאפילו לא יתחיל להסתובב עד 20-25 קמ"ש מכיוון שהעומס על הטורבינה מהאלטרנטור יהיה גבוה מדי. עם התאמת אלטרנטור זו, לאחר שהרוח תהיה מעל 20 ק"מ, הטורבינה לא רק תתפוס חלק קטן מהאנרגיה הזמינה ברוח המהירה יותר, הטורבינה עלולה לזרז במהירות ולהיפגע מכיוון שהעומס המסופק על ידי האלטרנטור אינו גבוה מספיק.

בעשור האחרון הפך הפתרון החסכוני יותר בגלל ירידת המחיר של מוצרי האלקטרוניקה. במקום לנסות להתאים טווח מהירויות, המעצב מחשב את המהירות המרבית שאליה המכשיר אמור לפעול, ובוחר באלטרנטור על סמך כמות האנרגיה והמהירות האידיאלית לטורבינה במהירות זו, או מעט מעל. אלטרנטור זה, אם הוא מחובר לעומס שלו, בדרך כלל יספק יותר מדי מומנט בטווח המהירות הנמוכה, והטורבינה העמוסה יתר על המידה לא תתפוס את כל האנרגיה שיכולה להיות לו אם היא טעונה כראוי. כדי ליצור את העומס המתאים, נוסף בקר אשר מנתק לרגע את האלטרנטור מהעומס החשמלי, ומאפשר לטורבינה להאיץ למהירות הנכונה, והאלטרנטור והעומס מחוברים מחדש. זה נקרא MPPT (Multi Power Point Tracking). הבקר מתוכנת כך שככל שמהירות הטורבינה משתנה (או מתח האלטרנטור עולה), האלטרנטור מחובר או מנותק, אלף פעמים בשנייה בערך, כך שיתאים לעומס המתוכנת עבור אותה מהירות או מתח.