elektro.info

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

news Skuter elektryczny od Seata

Skuter elektryczny od Seata

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej...

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej mobilności.

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

Koncepcja budowy małej elektrowni wiatrowej

The concept of building a small wind power plant

W artykule o tym jak wykonać małą elektrownię wiatrową o mocy rzędu 150 W przeznaczoną dla pojedynczego gospodarstwa domowego.

W artykule przedstawiono koncepcję wykonania małej elektrowni wiatrowej, przeznaczonej dla pojedynczego gospodarstwa domowego, o mocy rzędu 150 W. W celu ułatwienia wykonania prądnicy wykorzystano silnik Direct Drive (napęd bezpośredni) z pralki automatycznej. Aby poznać zachowanie maszyny przy pracy generatorowej, wykonano fizyczny model generatora. Po wykonaniu badań laboratoryjnych model udoskonalono tak, aby zwiększyć moc prądnicy. Następnie wyznaczono parametry turbiny dostosowanej do współpracy z badaną prądnicą.

Zobacz także

Elektrownie systemowe, OZE, prosumenci i spółdzielnie energetyczne - najbliższa perspektywa krajowej struktury wytwarzania energii elektrycznej

Elektrownie systemowe, OZE, prosumenci i spółdzielnie energetyczne - najbliższa perspektywa krajowej struktury wytwarzania energii elektrycznej

Artykuł kreśli koncepcje odnoszące się do przyszłości struktury sektora wytwarzania krajowej energetyki, sygnalizuje przy tym potrzebę popularyzacji tworzenia spółdzielni energetycznych w kontekście wyzwań...

Artykuł kreśli koncepcje odnoszące się do przyszłości struktury sektora wytwarzania krajowej energetyki, sygnalizuje przy tym potrzebę popularyzacji tworzenia spółdzielni energetycznych w kontekście wyzwań europejskiej polityki klimatyczno-energetycznej.

Zastosowanie wentylatorów z silnikiem dwubiegowym do wentylacji pomieszczeń

Zastosowanie wentylatorów z silnikiem dwubiegowym do wentylacji pomieszczeń

Silniki indukcyjne zwarte (klatkowe) mają najprostszą budowę spośród wszystkich silników elektrycznych. Prosta jest również ich eksploatacja, co z pewnością przyczyniło się do tego, że są one powszechnie...

Silniki indukcyjne zwarte (klatkowe) mają najprostszą budowę spośród wszystkich silników elektrycznych. Prosta jest również ich eksploatacja, co z pewnością przyczyniło się do tego, że są one powszechnie stosowane w różnych układach napędowych.

Regulowany napęd elektryczny pompy wody zasilającej o podwyższonej pewności zasilania

Regulowany napęd elektryczny pompy wody zasilającej o podwyższonej pewności zasilania

Pompy wody zasilającej należą do tego rodzaju urządzeń pracujących w ciepłowniach i elektrociepłowniach, których awaria prowadzi do wyłączenia obiektu. Napęd elektryczny tych pomp (przy czym zawsze istnieje...

Pompy wody zasilającej należą do tego rodzaju urządzeń pracujących w ciepłowniach i elektrociepłowniach, których awaria prowadzi do wyłączenia obiektu. Napęd elektryczny tych pomp (przy czym zawsze istnieje jeden agregat pompowy jako rezerwa) musi spełniać wysokie wymagania co do niezawodności. Współczesna technika napędu elektrycznego umożliwia ekonomiczną regulację ciśnienia i wydajności tych pomp. Jednak w praktyce nadal większość układów napędowych pomp zasilających stanowią sprzęgła hydrokinetyczne...

Budowa modelu laboratoryjnego prądnicy

Do budowy modelu prądnicy wykorzystano stojan i wirnik 

W artykule:

• Budowa modelu laboratoryjnego prądnicy oraz wyniki i wnioski z jej badań
• Dobór parametrów turbiny
• Prognozowana roczna produkcja energii
• Koncepcja wykonania elektrowni

streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję wykonania małej elektrowni wiatrowej, przeznaczonej dla pojedynczego gospodarstwa domowego, o mocy rzędu 150 W. W celu ułatwienia wykonania prądnicy wykorzystano silnik Direct Drive (napęd bezpośredni) z pralki automatycznej. Aby poznać zachowanie maszyny przy pracy generatorowej, wykonano fizyczny model generatora. Po wykonaniu badań laboratoryjnych model udoskonalono tak, aby zwiększyć moc prądnicy. Następnie wyznaczono parametry turbiny dostosowanej do współpracy z badaną prądnicą.


abstract

Presents a concept of realization a small wind power plant, dedicated for a single household, with power about 150 W. In order to facilitate the implementation of the generator was used Direct Drive motor of automatic washing machine. In order to know the behavior of the machine while its work as a generator, was performed investigations of physical model of the generator. After the laboratory tests model was improved in order to increase the power of the generator. Then parameters of the turbine adapted to cooperate with tested generator were proposed.

Budowa modelu laboratoryjnego prądnicy

Do budowy modelu prądnicy wykorzystano stojan i wirnik silnika typu Direct Drive stosowanego w pralkach automatycznych, których wygląd przedstawiono na rys. 1. Jest to bezszczotkowy silnik prądu stałego typu BLDC.

b koncepcja budowy elektrowni rys1
Rys. 1. Silnik Direct Drive: a) rotor, b) stator; fot. B. Karolewski, K. Kasperek

Budowa silnika przypomina napęd twardego dysku w komputerze. Wirnik ma kształt pierścienia otaczającego cewki stojana. Do wewnętrznej powierzchni pierścienia rotora zamocowano dwanaście magnesów ferrytowych. Każdy magnes posiada cztery bieguny magnetyczne, czyli wirnik ma 48 biegunów.

b koncepcja budowy elektrowni rys2
Rys. 2. Model prądnicy uzyskanej z silnika Direct Drive, wraz z silnikiem napędowym, widok z boku; fot. B. Karolewski, K. Kasperek

Stojan zbudowany jest z odpowiednio ukształtowanego pakietu blach transformatorowych, na których osadzono 36 plastikowych karkasów z cewkami. Cewka ma 100 zwojów drutu aluminiowego o średnicy 0,9 mm. Każdą z trzech faz stanowi 12 szeregowo połączonych cewek. Fazy połączone są w gwiazdę.

b koncepcja budowy elektrowni rys3
Rys. 3. Model prądnicy uzyskanej z silnika Direct Drive, widok z drugiego boku; fot. B. Karolewski, K. Kasperek

W pralce wirnik zamocowany jest bezpośrednio na wale bębna. Przerabiając silnik na prądnicę, oryginalny wał skrócono. Dobrano piastę, do której zamocowano stojan, a wewnątrz niej umieszczono łożyska, w których osadzono wał wirnika. Całość zamontowano na podstawie i sprzężono z silnikiem napędowym – zastępującym w badaniach turbinę – za pomocą przekładni pasowej o przełożeniu 4:1 (rys. 2. i rys. 3.).

b koncepcja budowy elektrowni rys4
Rys. 4. Wirnik z magnesami neodymowymi; fot. B. Karolewski, K. Kasperek

W pierwszej kolejności zbadano parametry oryginalnej maszyny. Następnie podjęto dwie próby zwiększenia uzyskiwanej mocy. Wariant drugi uzyskano wymieniając magnesy ferrytowe na magnesy neodymowe (rys. 4.).Użyto 48 magnesów o wymiarach 30x10x5, wykonanych z materiału N-42.Pomiędzy magnesami pozostawiono 5-milimetrowe przerwy.

W trzecim wariancie poza wymianą magnesów dodatkowo przezwojono stojan.Drut aluminiowy zastąpiono miedzianym o średnicy 1 mm.Nie udało się zachować oryginalnej liczby zwojów cewek, zmniejszono ją do 77.

Wyniki badań modelu prądnicy

b koncepcja budowy elektrowni rys5
Rys. 5. Schemat układu zasilania silnika napędzającego prądnicę; rys. B. Karolewski, K. Kasperek

Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rys. 5. i rys. 6. Prędkość silnika napędowego regulowano wykorzystując przemiennik częstotliwości. Napięcie z trójfazowej prądnicy prostowano mostkiem 6-pulsowym. Prądnicę obciążano rezystorem.

b koncepcja budowy elektrowni rys6
Rys. 6. Schemat układu pomiarowego na wyjściu prądnicy; rys. B. Karolewski, K. Kasperek

Dla trzech wariantów wykonania prądnicy wyznaczano zależność napięcia stałego nieobciążonej prądnicy od prędkości, czyli tzw. charakterystykę biegu jałowego (rys. 7.), a następnie zależność napięcia fazowego prądnicy od prądu obciążenia przy stałej prędkości obrotowej – charakterystykę zewnętrzną.

b koncepcja budowy elektrowni rys7
Rys. 7. Charakterystyki biegu jałowego; rys. B. Karolewski, K. Kasperek

Po analizie uzyskiwanych wartości przyjęto, że prędkość znamionowa prądnicy wynosi 250 obr./min. Przy tej prędkości napięcie trójfazowe maszyny ma już częstotliwość 100 Hz. Znamionowe napięcie stałe będzie dzięki temu miało mniejsze tętnienia niż przy 50 Hz. Dla tej prędkości wykreślono przykładowe charakterystyki zewnętrzne (rys. 8.).

b koncepcja budowy elektrowni rys8
Rys. 8. Charakterystyki zewnętrzne przy prędkości 250 obr./min; rys. B. Karolewski, K. Kasperek

W przypadku maszyny bez przeróbek dziesięcioprocentowy spadek napięcia (od 96 V do 86 V) odpowiada obciążeniu prądnicy prądem 0,4 A. Uzyskana moc wynosi 86 V · 0,4 A ≅ 34 W.

Dla wariantu z magnesami neodymowymi ΔU = 10% odpowiada obniżeniu napięcia od 180 do 162 V. Taki spadek występuje dla prądu 0,75 A, czyli znamionowa moc prądnicy wynosi 162 V · 0,75 A = 121W.

W trzecim wariancie dziesięcioprocentowy spadek napięcia odpowiada zmianie napięcia od 138 do 124 V, która powodowana jest prądem obciążenia 1,2 A. Daje to moc 124 V · 1,2 A = 148 W.Jak widać przyrost mocy między wariantem 2 i 3 jest stosunkowo niewielki, a wymiana uzwojeń – pracochłonna. W związku z tym jako optymalny przyjęto wariant 2.

Przy założeniu, że prądnica będzie zasilała grzałki z wykorzystaniem regulatora obciążenia, można dopuścić większą zmianę napięcia niż 10%. A zatem, dla prądnicy z magnesami neodymowymi przyjęto dopuszczalne zmiany napięcia w zakresie od 180 do 156 V. To ostatnie napięcie odpowiada prądowi 1 A. Jest to prąd o wartości dopuszczalnej ze względów cieplnych. Mierzono pirometrem temperaturę uzwojeń po długotrwałym przepływie prądu 1 A. Temperatura nie przekraczała 80° Celsjusza (przy temperaturze otoczenia 24°).

Po zatrzymaniu prądnicy – w związku z pogorszeniem chłodzenia – temperatura cewek początkowo wzrastała o około 4°, a dopiero później cewki zaczynały stygnąć.

Temperatura na powierzchni magnesów nie przekroczyła 65°. A zatem uzyskana maksymalna moc wybranego wariantu wykonania prądnicy wynosi 156 V · 1 A ≅ 156 W.

W celu wstępnego określenia sprawności prądnicy wykonano pomiar mocy pobieranej przez silnik napędowy i oddawanej przez prądnicę.

Aby uniknąć odkształceń przebiegów, silnik zasilono bezpośrednio z sieci. Przy napięciu znamionowym pobierał on moc 975 W. Silnik był obciążony w 44% swojej mocy znamionowej (wynoszącej 2,2 kW).

Sprawność silnika przy podanym obciążeniu oszacowano na 0,65. Wobec tego moc na wejściu prądnicy wynosiła około 634 W.

Prądnica, obciążona rezystorem, wirowała z prędkością 685 obr./min. Przy napięciu 440 V oddawała prąd 1 A, czyli moc wyjściowa wynosiła 440 W. Szacunkowa wartość sprawności prądnicy wynosiła zatem 440/634 ≈ 0,7.

Sprawność prądnicy jest obniżona przez wykorzystanie przekładni pasowej. Naciąg paska klinowego wywierał dość znaczną boczną siłę na wał prądnicy i powodował znaczny wzrost mechanicznych oporów ruchu prądnicy. Przy umieszczeniu turbiny wprost na wale prądnicy, jej sprawność powinna znacząco wzrosnąć.

Literatura

1. W. Jagodziński, Silniki wiatrowe. PWN, Warszawa 1959.
2. B. Karolewski, Obliczanie parametrów małej elektrowni wiatrowej, „elektro.info” 6/2014.
3. Soliński, Energetyczne i ekonomiczne aspekty wykorzystania energii wiatrowej, Wyd. Inst. Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków 1999.

Aby zobaczyć pełną treść artykułu, wykup abonament

Powiązane

Regulator obciążenia elektrowni wiatrowej o małej mocy

Regulator obciążenia elektrowni wiatrowej o małej mocy

Wielu użytkowników urządzeń elektrycznych chce pomniejszyć koszty zakupu energii przez budowę małej elektrowni wiatrowej. Prądnica wiatrowa może być uzupełniającym źródłem zasilania wybranych odbiorników....

Wielu użytkowników urządzeń elektrycznych chce pomniejszyć koszty zakupu energii przez budowę małej elektrowni wiatrowej. Prądnica wiatrowa może być uzupełniającym źródłem zasilania wybranych odbiorników. Najprostszym rozwiązaniem jest wykorzystanie prądnicy wolnobieżnej, napędzanej przez turbinę o zmiennej prędkości obrotowej. Obliczanie parametrów generatora wolnobieżnego tarczowego przedstawiono w [1], a opis sposobu wykonania przykładowej elektrowni z prądnicą o wirniku zewnętrznym kubkowym w...

Badanie modeli generatora synchronicznego

Badanie modeli generatora synchronicznego

Generator synchroniczny, jego modelowanie przy korzystaniu z takich narzędzi jak: program ATP, EMTP-ATP oraz programu EMTP-RV stanowią przedmiot rozważań niniejszego artykułu. Jego autor przedstawia obszary...

Generator synchroniczny, jego modelowanie przy korzystaniu z takich narzędzi jak: program ATP, EMTP-ATP oraz programu EMTP-RV stanowią przedmiot rozważań niniejszego artykułu. Jego autor przedstawia obszary ich praktycznych zastosowań w modelowaniu układów zasilających, np. umożliwianie analizowania ustalonych stanów pracy układu, obliczania napięć w węzłach, rozpływów mocy i prądów, czy symulowania przebiegów nieustalonych towarzyszących różnego typu awariom, takim jak zwarcia, zmiany napięcia,...

Obliczanie parametrów prądnicy tarczowej bez rdzenia w stojanie

Obliczanie parametrów prądnicy tarczowej bez rdzenia w stojanie

W artykule przedstawiono proste zależności pozwalające wyliczyć przybliżone wartości parametrów projektowanej prądnicy tarczowej bez rdzenia w stojanie. Zależności zilustrowano przykładem obliczeniowym,...

W artykule przedstawiono proste zależności pozwalające wyliczyć przybliżone wartości parametrów projektowanej prądnicy tarczowej bez rdzenia w stojanie. Zależności zilustrowano przykładem obliczeniowym, wykonanym dla prądnicy o mocy ponad 3 kW i prędkości 200 obr./min. Wyniki obliczeń zweryfikowano pomiarami na wykonanym fizycznym modelu prądnicy. Artykuł m. in. nawiązuje do następujących zakresów tematycznych: napędy i sterowanie, prądnica tarczowa bez rdzenia, projektowanie prądnicy tarczowej,...

Komentarze

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.