Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Parametry modeli bezrdzeniowych prądnic tarczowych

Konstrukcja drugiego modelu prądnicy z cewkami kołowymi
Konstrukcja drugiego modelu prądnicy z cewkami kołowymi
Bogusław Karolewski

Turbiny małych elektrowni wiatrowych – zwłaszcza w przypadku osi pionowej – pracują z niewielkimi prędkościami obrotowymi, więc ich połączenie z generatorem o tradycyjnej konstrukcji wymaga stosowania przekładni mechanicznej o dużym przełożeniu. Wiele zalet posiadają prądnice wolnobieżne. Ich zastosowanie pozwala wyeliminować lub zmniejszyć przełożenie przekładni mechanicznej. Obniża to poziom hałasu, zmniejsza koszt układu oraz powiększa jego sprawność.

Podejmowane są próby konstruowania prądnic wolnobieżnych w wykonaniu zarówno cylindrycznym, jak i tarczowym. Istnieje wiele różnych wykonań prądnic tarczowych, lecz brak pełnego rozeznania wad i zalet poszczególnych wariantów. Opis działania prądnic stosowanych w elektrowniach wiatrowych przedstawiono np. w artykułach [1], [2], [3], [4], [5], a wyniki badań modeli prądnic w [6], [7].

Ważną grupę prądnic tarczowych stanowią wykonania bezrdzeniowe. Mają one stosunkowo prostą budowę, nie występują w nich straty w rdzeniu stojana. Nie ma też kłopotów z momentem zaczepowym. Problemem jest uzyskanie z takiej prądnicy dostatecznie dużej mocy. Wykonując i badając kolejne modele starano się zebrać doświadczenia pozwalające na powiększenie mocy prądnicy.

modele z cewkami kołowymi

Do najbardziej rozpowszechnionych konstrukcji należą prądnice tarczowe bezrdzeniowe z kołowymi cewkami, o polu osiowym (rys. 1.).

Zobacz także: Badanie modeli prądnic tarczowych rdzeniowych

Parametry pierwszej wersji takiego modelu opisano w artykule [6]. Na każdej z 2 stalowych tarcz prądnicy (o średnicy 500 i grubości 10 mm) umieszczono po 16 magnesów walcowych. Pomiędzy tarczami zamocowano pierścień z 12 cewkami zawierającymi po 200 zwojów drutu o średnicy 1 mm. Znamionowa prędkość obrotowa, odpowiadająca częstotliwości indukowanego napięcia 50 Hz, wynosi 375 obr./min. Na biegu jałowym napięcie fazowe przy znamionowej prędkości osiągnęło 110 V. Maksymalny prąd obciążenia to około 2,5 A. Napięcie prądnicy przy maksymalnym dopuszczalnym obciążeniu wynosi 87 V (spadło o 20%), co daje maksymalną moc prądnicy rzędu 650 W.

Odmianę opisanego modelu (wersję drugą) uzyskano, wymieniając stojan prądnicy. Zastosowano taką samą liczbę cewek i podobny sposób ich nawinięcia. Średnicę drutu zwiększono z 1 mm do 2 mm. Jednak cewki zamiast 200 zwojów miały obecnie po 50 zwojów. Dzięki temu odległość pomiędzy magnesami na obu tarczach (szczelinę powietrzną) udało się zmniejszyć z 25 mm do 20 mm. Objętość miedzi uzwojeń była podobna jak w poprzednim wariancie. Zdjęcia prądnicy przedstawiono na fotografii 1.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Na początku wykonano próbę zwarcia, wymuszając prąd 20 A, w celu ustabilizowania parametrów prądnicy. Następnie badano bieg jałowy prądnicy, czyli mierzono napięcia w funkcji prędkości przy braku obciążenia. Napięcie fazowe przy prędkości znamionowej osiągnęło około 30 V (w poprzedniej wersji 110 V). Ponieważ cewki nowej prądnicy mają 4-krotnie mniej zwojów, z przekładni zwojowej wynika, że nowy model powinien dawać napięcie 110/4=27,5 V. A zatem pomniejszenie szczeliny powietrznej spowodowało wzrost napięcia z 27,5 do 30 V. Przy dużej odległości pomiędzy magnesami, ich przybliżanie dało stosunkowo niewielki efekt.

Następne pomiary dotyczyły próby obciążania. Utrzymując prędkość znamionową 375 obr./min, wszystkie fazy prądnicy obciążano symetrycznie rezystorami. Maksymalny prąd obciążenia prądnicy wynosi 10 A. Przy tym prądzie napięcie na zaciskach obniżyło się do 25,2 V. W związku z mniejszą liczbą zwojów cewek i wykorzystaniem grubszego drutu, impedancja uzwojeń zmalała i charakterystyka prądnicy jest stosunkowo sztywna. Moc odpowiadająca maksymalnemu obciążeniu wynosi około 750 W. Moc wersji II prądnicy jest zatem nieco większa niż wersji I. Wzrost mocy przy tej samej objętości miedzi uzwojeń uzyskano dzięki przybliżeniu tarcz oraz obniżeniu impedancji uzwojenia.

Zobacz także: Zestawienie przemienników częstotliwości

Kolejne badania (model trzeci) dotyczyły prądnicy z kołowymi cewkami, zakupionej w serwisie internetowym (fot. 2.). Wyniki badań przedstawiono w artykule [7]. Maksymalna moc prądnicy przy prędkości 250 obr./min wynosi rzędu 600 W. Jest to znacznie mniej niż deklarował producent.

modele z uzwojeniami typu SEMA

W czwartym modelu zamiast cewek kołowych wykonano uzwojenia typu SEMA. Schemat tych uzwojeń przedstawia rysunek 2., a ich zdjęcia – fotografia 3. Na zdjęciach pokazano kolejne etapy konstruowania uzwojeń stojana – najpierw umieszczono tylko cewki pierwszej fazy, potem drugiej i wreszcie całe uzwojenie trójfazowe. Połączenia czołowe cewek od strony wewnętrznej średnicy pierścienia stojana przed zalaniem żywicą przedstawiono na fotografii 4. Dzięki zastosowanemu wykonaniu cewek (wg [1], [2]), uzyskano lepsze wypełnienie miedzią szczeliny pomiędzy magnesami wirnika – co pozwoliło uzyskać odległość pomiędzy czołowymi płaszczyznami magnesów 15 mm.

Zobacz także: Przegląd przekształtników do zasilania silników reluktancyjnych

Każde z uzwojeń fazowych składa się z 30 cewek po 5 zwojów drutu o średnicy 1,8 mm. Jako wirnik wykorzystano te same tarcze co poprzednio, ale na każdej z tarcz umieszczono po 30 magnesów o kształcie trapezów. Wymiary magnesów: podstawy trapezu 35 i 21 mm, wysokość trapezu 70 mm, a grubość (w kierunku magnesowania) 10 mm. Prędkość znamionową prądnicy obniżono do 200 obr./min. Przy tej prędkości napięcie fazowe o częstotliwości 50 Hz ma na biegu jałowym wartość 44 V.

Charakterystykę zewnętrzną prądnicy przedstawiono na rysunku 3. Jako prąd znamionowy przyjęto wartość 8 A (gęstość prądu w uzwojeniu podobna jak w poprzednich wariantach). Przy tym obciążeniu napięcie spadło do 40 V, a uzyskana maksymalna moc prądnicy wynosi 960 W. Moc prądnicy znacznie wzrosła w stosunku do poprzednich wariantów, pomimo obniżenia prędkości znamionowej z 375 do 200 obr./min. Oczywiście, jeśli prądnica będzie współpracowała z prostownikiem, można ją wykorzystywać również przy niższych prędkościach – choć indukowane napięcie będzie miało częstotliwość mniejszą niż 50 Hz, a moc będzie mniejsza proporcjonalnie do prędkości. Z pomiarów mocy wynika, że znamionowa sprawność prądnicy jest rzędu 80%. Biorąc pod uwagę dość prymitywną konstrukcję mechaniczną modelu prądnicy, jest to wartość zadowalająca. Przy precyzyjniejszym wykonaniu prądnicy powinna ona znacząco wzrosnąć. Na rysunku 4. pokazano, jak odległość pomiędzy magnesami na obu tarczach wpływa na zmiany średniego napięcia z trzech faz prądnicy.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 6/2011

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl