Jaký použít generátor?
Vyzkoušel jsem řadu různých generátorů. Autoalternátory,dynama,
autoalternátory u kterých jsem vymontoval buzení a nahradil jej permanentním
magnetem atd...
Aby však dodávali potřebný výkon, vyžadovali poměrně vysoké otáčky cca od 2000ot/min a více.
Upravený autoalternátor dokonce až 5000ot/min.Při jmenovitých otáčkách turbíny
okolo 300ot/min, téměř neřešitelný úkol. Jistě že lze použít převody, ale v
těchto převodech vzniká nenahraditelná ztráta výkonu. Praxe ukázala, že ta
ztráta dosáhne až 30W na jeden převod. Vzhledem ke konstrukčním rozměrům vodního
motoru, vychází rozměr hnané řemenice generátoru příliš malý a i kvalitní (a
drahý) drážkový, syntetický řemen se proto značně odírá. Rozměr hnací řemenice
na hřídeli turbíny je omezený velikostí turbíny. Pro názornost uvedu
zjednodušený příklad. Jestliže je vzdálenost osy hřídele turbíny od podlahy
180mm, větší řemenici jak 300mm tam nedáte. Aby měl řemen uspokojivou životnost,
při přenášeném výkonu okolo 600W, musel by být průměr řemenice alternátoru min
45mm a větší.Čím větší přenášený výkon tím větší řemenice alternátoru. Poměr
převodu by tedy byl cca 1:6,5. Při 300ot/min na turbíně by se alternátor otáčel
cca 1950ot/min. A to je pro autoalternátory a jím podobné málo. O ztrátách v
převodu jsem se již zmiňoval. Takže co s tím
Po dlouhém hledání na internetu a váhání jsem se rozhodl, že si alternátor
postavím dle svých možností, tak aby splňoval požadované parametry.
Zvolil jsem alternátor, který se staví pro vertikální větrné turbíny tzv. VAWT, kde je vinutí jako stator a rotory jsou osazeny permanentními magnety. Konstrukce těchto alternátorů z hlediska domácí výroby, je poměrně jednoduchá a realizovatelná za běžného dílenského vybavení. Vyčerpávající informace jak takový alternátor vypadá a jak si jej postavit naleznete na stránkách o větrných turbínách http://www.vawt.om2cm.sk/?q=node/480.
Na výše zmíněném odkazu je konstrukce a výroba těchto alternátorů dopodrobna popsána a tak se zde omezím jen na úskalí a poznatky ke kterým jsem došel při použití těchto generátorů u vodních turbín.
U pomaloběžných alternátorů musíme mít na paměti, že výkon je dán sílou magnetického pole, rychlostí změny magnetického pole (rychlost otáčení) a velikostí napětí, tedy počtem závitů cívky.
1.Vzhledem k tomu, že náš alternátor je připojen k turbíně bez převodů,tedy
přímo na hřídel oběžného kola a toto kolo je ve většině případů uloženo
horizontálně,máme omezený prostor pro výrobu. Omezená velikost statoru nám omezí
počet cívek i počet závitů těchto cívek.
2.Jako další úskalí je omezený počet otáček. Turbína musí mít jmenovité otáčky
jinak ztrácí na výkonu.Někoho by mohlo napadnout, že čím rychleji se bude
alternátor točit tím větší bude výkon. Pro samotný alternátor to je pravdou.
Turbína však bude pří přetáčení pracovat s malou účinností, bude výkonově měkká
a alternátor tuto ztrátu při vyšších otáčkách nedožene.
3.Síla magnetického pole je dána typem použitých magnetů a vzdáleností
protilehlých magnetů. I zde jsou konstrukční limity. Do prostoru mezi magnety se
musí vejít vinutí cívky a mezeru mezi magnetem rotoru a vinutím statoru můžeme
zmenšit pouze do jisté míry. Magnety jsou asi nejvhodnější neodymové označované
jako NdFeB. Jejich megnetizace se různí a značí se N38,N42 atd. Čím vyšší číslo
tím vyšší magnetizace a tím vyšší výkon. Bohužel se stoupajícím číslem stoupá i
cena těchto magnetů.
Po několika pokusech jsem zvolil konstrukci alternátoru pracovně nazývanou Q4. Tedy čtyři statory s devíti cívkami. Pět rotorů s celkem (12 x 8) 96 magnety. Jak takový alternátor vypadá se můžete podívat níže nebo ve fotogalerii. Ještě bych měl upřesnit počet závitů cívky. Na jeden stator připadá devět cívek, tedy 3 ks na jednu fázi a cívka je vinuta CU smaltovaným vodičem o průměru 1,23mm a má 80závitů. Otáčkově-napěťová charakteristika jednoho statoru viz obr. níže.
Vzhledem k tomu, že mám nějaké předchozí verze alternátorů volné, rozhodl jsem se je otestovat na krajní meze.Ale o tom až příště.
| Zapojení cívek statoru.
|
Chybička se vloudila.
|
|
|
|
|
|