Alacsony fordulatú generátor HaziSzelKerek -hez (Pontosabban mondva általában dinamó, ami állandómágneses gerjesztést jelent.)
Ez az oldal összefoglalja, hogyan kell csinálni.
Eleinte generátorból próbálták, aztán végül sokkal jobban bevált a "Volvo disc brake alternator" persze bármilyen autónak a tárcsafékje megfelel. A hajtott tengely nagyon strapabíró, csak rá kell tenni 16-18 mágnest. Ezzel többeknek nagyon szép teljesítményt sikerült kihozni, 12V-os aksi töltésekor 20-25A teljesen szokásos, és 60A is volt már (kicsit erõsebb szélben). Pedig ....
Az energiakivételt elég bénán csinálták: flyback ill. DC/DC nélkül, és nagy légréssel.
Érdemes lenne elõször kerékpárhoz használható 100W-os dinamóval kipróbálni a koncepciót. A kerékpár kerekével (kis sugarú hengert meghajtva) könnyedén el lehet érni 100Hz-et is, ezért ehhez kevés mágnes és kevés tekercs kell.
A fluxus maximalizálása - légrés csökkentése - vigyázat, örvényáram !
A http://www.otherpower.com/wardalt.html forgórész zseniális, de az állórészt (fluxusvezetést) elég bénán csinálták. A gond az, hogy tömör anyagban örvényáram indukálódik a fluxusváltozás hatására (vasveszteség). Vigyázni kell, mert hiába van az állórész transzformátorlemezbõl, az alakjától függõen tud a fluxusváltozást okozni a forgórészben is !!! Csökkenti a fluxusváltozást (ezzel a vasveszteséget), ha az állórész trafóvasai közötti rész kicsi, azaz majdnem egymást érik. Ilyenkor amint az egyik álló-szegmensben csökken a fluxus, a másikban már növekszik is, tehát a forgórész alig lát fluxusváltozást.
Akárhogyis, a maximális fluxushoz nem ideális a féktárcsára (vagy más tömör anyagra) ragasztott mágnes. Az UI trafót szét kell szedni, az U lesz (a tekerccsel) az állórészen, az I pedig a mágnesek mögött, hogy zárja a fluxuskört. Más, tömör magas permeabilitású anyag nem lehet a rendszerben (közel), mert vasveszteséget okoz.
- "axial gap" (=axial flux) állandómágneses generátor
- Siemens video a kerékbe a féken kívül beteszik a motort (és a generátort is). A felfüggesztésbe meg a kormánymûvet.
- elektromos kerékpárok HUB-motorja kb. 250-300 W-os (25km/h - nál kb 220 RPM-en). 4 ugyanekkora kerék 100km/h -nál (4x-es fordulat, 4 db) 4kW lenne. 10..20x akkora nyomatékot könnyen be tudnak tenni egy autókerékbe. A kerékpárnál középen, kb 13cm-es átmérõn belül van a hubmotor.
- a siemens video radial-flux motort mutat. Logikus, pláne, hogy itt a forgórész van kívül.
- ha egy generátornál a forgórész a tengelynél van, és az állórész van kívül, akkor a mágnesek rögzítése problémásabb, pláne házilag.
- (axial) "Flux generator" video
- lemezelt anyagból kell csinálni
- érdemes hátsó álló (légrés nélküli) korongot használni. És egy forgórészre, ugyanennyi légrésre akár kétszerannyi tekercs juthat.
- kétségtelen, hogy generátorként mûködik. Viszont kell hozzá tengelyteljesítmény
- érdekessége, hogy a comment-ek között szabadenergia háború alakult ki. A fizikakönyv szerint a mágneses F*s = dEmágneses. Ebbõl kiinduló bármilyen számítás természetesen 0=sum(dE). Kizárólag mérésekkel állapítható meg,hogy a valóságban ez van vagy sem. Mi mértünk egy tucat generátort (igaz, radial flux-ot, mert az axiál-fluxnál az axiális erõk problémásan nagyok), és számos esetben mérési hibát meghaladóan 0<>dEe + dEmozgasi + dEmagneses. Az utóbbi tagot legnehezebb mérni, pl. kondenzátorba áttöltéssel.
- G.M (cell) vett:
- kerékagyat, a tárcsafék rajta van. A tárcsafék sík része 51mm széles, vagyis a 3x16mm korongmágnes felhelyezhetõ
- d1=260-60mm, d2=260mm, h=10mm (vagyis 5mm-es horony a középsõ mágnesnek még éppen elmegy, mechanikailag ill. mágnesesen)
- 54db 16x5mm NdFeB korongmágnest (d=18mm-es nem volt). A 15x15x3 mm-es hasáb lehet, hogy a jövőben jobb választás lesz
- 27db 19VA-es trafót (ez akciós volt, szinte ingyen). A vasmag I részét sikerült eltávolítani: kis fúrószárból kialakított vésõvel kocogtatva (2 embernek kb 10 perc/db). Az E-rész közepe az állórészen állva a forgórész elhaladó mágneseit látja.
- 28db mágnessel 14 E-vasmaggal kialakítható elég nagy feszültség (a 30V-os tekercsen pláne, de akár a 6V-os tekercsen is, egész kis fordulat mellett is. Ne felejtsük el, hogy a 28 db mágnes (minden második fordított polaritású) 14x-es frekvenciát jelent, vagyis 214 RPM-en éri el az 50 Hz-et. A trafó névleges feszültségét viszont magasabb fordulaton éri el, mert a nyitott mágneskör alighanem alacsonyabb, mint az ilyen hálózati trafóknál szokásos 1T indukció.
- Sajnos 14db 19VA-es trafó összteljesítménye túl pici. Szobakerékpárba éppen elmegy, de szélkereket nagyobbat érdemes csinálni.
- Még egy 40cm-es átmérõjû teherautó féktárcsával és 26 trafóval, 52 mágnessel sem tudnánk elég jól kihasználni (ill. biztonságosan fékezni) a lámpa-szélkereket (viszont vízszintes tengelyû szélkerékhez jó lenne, mert az magasabb fordulatú, 700W-ot le is szedtek már ilyen módszerrel).
- A lámpa-szélkerékhez 214 RPM-ren 800W-1400W-os generátor lenne a legjobb, ami magasabb fordulaton akár 3kW-ot is le tudna adni (igaz, gyengébb hatásfokkal). Vagyis a 26db trafó majdnem kétszerese kellene, vagy még inkább kicsivel nagyobb trafó.
- porvasmagot csévetesttel a flyback induktivitáshoz
- schottky dióda, FET, FETdriver, processoros áramkör van otthon
- hamarosan: 200mm-es PVC csövet (lapátoknak). 4m elég a 24 db 1m-es lapáthoz, ugyanis a lapát 70fok ill. 50fok a két végén (átlagosan 60fok).
- ....
Fázisok száma és az indítási nyomaték ("beragadás") összefüggése:
Ha két tekercsben a fluxus (abszolút értéke) egyszerre növekszik (azaz eltolásuk 0 vagy 180 fok) akkor akár az összeset sorba lehetne kötni (hiszen a menetirány megfordítható), ezzel lehet a legnagyobb feszültséget (és legkisebb diódaveszteséget) kihozni, kétutas egyenirányítással. Csakhogy ez nem jó. Ugyanis az indítási nyomatéka hatalmas lenne, a mágnesek beszívják az állórész vasmagjait. A kis indítási nyomatékhoz olyan elrendezés kell, ahol az egyik fluxus növekszik, a másik csökken. Ez megoldható pl.
- 2 fázis: 90 vagy 270 fokos eltolással (a 90 ill 270 lényegében ugyanaz, hiszen 180 fokkal arrébb a tekercspolaritás fordításával jutunk)
- 3 fázis: 120 fokos eltolással
- akár többel, de nem biztos, hogy indokolt
A 3 fázis pl. 24 mágnes van a forgórészen, és 18 trafó az állórészen, akkor az 4:3 arányt jelent, vagyis pont 120 fok eltolást.
A fluxus abszolútértékének számítása (ami az indítási nyomatékkal van kapcsolatban), feltételezve, hogy egy fázis szinuszos. octave (matlab számítások):
x=0:10:110 .* (pi/180)
x2=x .+ (120*pi/180)
x3=x .+ (240*pi/180)
abs(sin(x)) + abs(sin(x2)) + abs(sin(x3))
- 3 fázisnál az eredményvektor elemei 1.73 .. 2.0 közé esnek (13.5%). Vagyis nem tökéletesen lapos, mint a sin(x) + sin(x2) + sin(x3) ami mindenhol ugyanannyi (0)
- 2 fázisnál az eredményvektor elemei 1.0 és 1.41 közé esnek (szóba nem jöhet)
- 4 fázis esetén 2.41 és 2.61 közé esnek (7.66%) ami még mindig sokkal jobb, mind a 3 fázis !
- 6 fázis esetén 3.73 és 3.85 közé esik (3%)
A 4 és 6 fázishoz tartozó számítások (45 ill. 30 fokos eltolással látják a tekercsek a mágneseket):
z1=x .+ (45*pi/180)
z2=x .+ (90*pi/180)
z3=x .+ (135*pi/180)
abs(sin(x)) + abs(sin(z1)) + abs(sin(z2)) + abs(sin(z3))
h1=x .+ (30*pi/180)
h2=x .+ (60*pi/180)
h3=x .+ (90*pi/180)
h4=x .+ (120*pi/180)
h5=x .+ (150*pi/180)
abs(sin(x)) + abs(sin(h1)) + abs(sin(h2)) + abs(sin(h3)) + abs(sin(h4)) + abs(sin(h5))
A valóságban egy fázis fluxusváltozása nem szinuszos. Téglatest mágnesekkel inkább háromszöghöz közeli (ami páros számú fázissal még jobb is lehet, páratlan számúval, pláne 1-el vagy 3-al katasztrófa !), hengeres mágnesekkel közel szinuszos. De elég nehéz pontosan modellezni.
Gyakorlatban 4 fázis esetén 12 vagy 16 álló tekercs, 6 fázis esetén 12 vagy 18 álló tekercs indokolt.
- Le lehet a toronyról hozni külön vezetéken a fázisokat (csillagkapcsolással), 4+1 ill 6+1 vezeték
- vagy pedig le lehet hozni a diódás kétutas egyenirányítás után +-60V -ot (2+1 vezeték)
Alighanem a védő reléket (6x40A vagy még több is) feltesszük a toronyba, hogy nagyon kis ellenállással le tudják terhelni a dinamót, a karbantartás vagy viharos szél idejére.
- Továbbá 2 ér RS232 is szükséges az SD-log letöltése vagy egyéb kommunikáció miatt.
- ill. indokolt lehet még egy +DC tápvezeték, hogy lentről akkor is meg lehessen táplálni a fenti mikrokontrollert, ha a kis aksija tönkrement és a dinamó le van fékezve a kimenet rövidre zárásával (védőrelékkel).
A mágnesek és a tekercsek (egyenletes elosztása esetén) a következőképpen számítható a fázisok száma:
24 mágnes és 18 tekercsnél: f=24/18 ; 180* (f-floor(f)) = 60 fok eltérés ill. 1 / (f-floor(f))=3 fázis.
- f=24:2:50 ./ 18 ; 180 .* (f .- floor(f))
- vagyis 18 tekercs esetén 9 fázist lehet csinálni 26, 32, 34, 38, 40 vagy 44 mágnessel
- f=24:2:50 ./ 12 ; 180 .* (f .- floor(f))
- vagyis 12 tekercs esetén 6 fázist lehet csinálni 26, 34, 38, vagy 46 mágnessel
Mágnesek. Jó lenne legalább 800mT, de ezt csak a NdFeB tudja. A Stroncium-ferrit 0.41T (esetleg) a Barium-ferrit viszont 0.22T felejtõs.
- Ha 3mm vastag, akkor elég 18db. Ekkor az esztergálással kialakított horonyba tesszük a 18 mágnest az E vasmag közepe alatti sugárra.
- ha 5-6mm, akkor 18x3 db kell, és 3 sugáron (az E 4 szárának megfelelõen) feltesszük a sík felületre.
NdFeB hasáb:
15x15x3mm : 275 Ft (talán ez az egyik legjobb választás ?)
|
EURONEO-1
|
Hasáb
|
NdFeB
|
N35
|
20
|
8
|
3
|
330,-
|
NdFeB korong:
|
EURONEO-2
|
Korong
|
NdFeB
|
N35
|
20
|
3
|
355,-
|
18x3 mm is van, és 16x5 mm ami raktáron is volt.
Fontos: http://www.euromagnet.hu/Contactmagnet.htm -nél van egy különleges vállas korong mágnes: Ha jól értem telefonon, 19x 18.2 (vagyis csak 0.4mm-es a pereme, ami a semminél sokkal több), és 3x3 (azaz összesen 6mm vastag):
|
Korong,vállas
|
NdFeB
|
N35
|
19
|
3,0x3,0
|
640,-
|
Ez a vállas korong ideális lehet GozTurbina nagy fordulatú (60000 RPM) dinamójához, ahol a saválló mágnestartó elkészítése nem kis feladat.
E-vasmag ("hiperszil lemez" ?)
Sajna a 100VA körüli trafók 5eFt + AFA körül vannak. Ebből 5..10 db/ szélkerék elég húzós (de még mindig jobb, mint a karbantartásigényes nagyáttételes ékszíjhajtással hajtott autó-generátor). Nem is szükséges a 2 tekercs (elég 1). Gondolom 2..3 eFt-ből kijön 100VA-s "trafó", ha maga tekercseli az ember. (pláne, ha az I-elemeket nem is kell megvenni: ugyanis csak az E-elemekre van szükség)
- Fastron Hungária Kft. Tolna 7130 Gém u.1 tel: 74/440133
- http://www.123profit.hu/tudakozas/6c8666d1053c027e/ajanlatkeres-100-kg-transzformator-ei84-lemezre/
- a 100Ft / kg kicsit alacsonynak tűnik, de alighanem 200..400 Ft /kg -ért könnyen lehet E-trafólemezt találni
- csak az ár végett: digikey.com 175VA-es trafó 20 USD-től (Q=100) szállítása nehézkes
- Vas-lónál tonnaszámra lehet szerezni 100Ft/kg-ért.
