Vetrenjaca MUS SWG 200

MUS SWG 200

                
  

MUS SWG 200-vetrogenerator
Početkom 2008 godine započeli smo razvoj novog proizvoda,

Vetrogenerator sa stalnim neodymijumskim magnetima 

Vetrogeneratori su namenjeni za punjenje baterija, napajanje električnih pumpi kao i priključivanje na električnu mrežu.
Vetrogenerator SWG-200 je uređaj, izrađen veoma robusno. T.j .12-polni generator radi pri relativno malom broju okretaja u minuti (o/min),
što zajedno sa samo 3 pokretna dela osigurava veoma dug vek trajanja uz minimalno održavanje.
Veliki radni raspon osigurava proizvodnju energije pri niskim brzinama vetra , uz postizanje dobrih rezultata i pri velikim brzinama vetra. 
Jednostavan sistem zaštite štiti uređaj zakretanjem rotora pri vetrovima bržim od 11m/s. Komplet sadrzi:
- Trofazni alternator sa stalnim magnetima neodymijum
- Krila od PVC precnika 1.5m trokraka
- Ploče za stezanje krila
- Rep sa sistemom zaštite od prevelikog vetra
Pozicioniranje vetrogeneratora:    
Za osiguranje dobrog učinka vetrogeneratora posebnu pažnju treba posvetiti pozicioniranju uređaja.
Građevine, stabla i stenovite strmine ometaju dobar protok vetra uzrokujući vertikalnu promenu smera vetra te smanjenje brzine na manjim visinama.    
Te prepreke takođe uzrokuju turbulencije. Turbulencije su štetne zato što kovitlanje vetra izaziva neprestano zakretanje vetrogeneratora oko vertikalne ose,
koje rezultira naprezanjem mehaničkih dielova uređaja i znatno povećava habanje.    
Iz tog razloga vetrogenerator treba postaviti barem 10m iznad svih prepreka u krugu od 100m od stuba vetrogeneratora. Snaga vetra proporcionalna je brzini vetra na kub, a brzina vetra  raste s povećanjem visine. Povećanje brzine vetra od 26% pomoću višeg stuba znači povećanje izlazne snage vetrogeneratora od 100%.Veća investicija u viši stub rezultirat će isporukom energije ekvivalentne snazi 2 vetrogeneratora.    
Prednost treba dati najčešćem smeru iz kog vetar duva, ali takođe treba uzeti u obzir da visoke prepreke iza vetrogeneratora
takođe mogu prouzrokovati smanjenje protoka vetra kroz vetrogenerator.
Vetrogenerator je namenjen za rad uz minimalno održavanje.   
Svakih 6 meseci treba proveriti jesu li se električni kablovi unutar stuba preterano umrsili i po potrebi ih odspojiti na dnu stuba i odmrsiti. Na područjima bez velikih turbulencija prosečno zakretanje udesno poništava se zakretanjem ulevo.    
Treba obratiti pažnju na neobične zvukove alternatora ili krila te dolazi li do povećanja vibracija. Bilo koja od ovih pojava zahteva detaljan pregled. Treba pregledati napadnu ivicu krila te podmazati ležaj alternatora. Za ove intervencije treba spustiti stub vetrogeneratora ili se popeti na njega.   
Treba podmazivati rep i nosač vetrogeneratora. 
Tehničke karakteristike   
 Nazivna snaga  150W   
 Max. snaga  200W
 Napon 12V   
 Početna brzina vetra  3m/s   
 Nazivna brzina vetra  10m/s   
 Broj krila rotora  3   
 Materijal izrade krila  PVC   
 Prečnik rotora 1.5m   
 Nazivni broj okretaja  300-600o/min   
 Preporučena visina stuba 9m   
 Prečnik stuba 80mm   
 Baterija 12V/55Ah   
 Zaštitni sistem automatski otklon rotora   
 Kontrola napona  automatski   
 Električna kontrola pri punim baterijama  preusmjeravanje na veštačko opterećenje.
Dimenzije:
-duzina:900mm
-širina: 150mm
-visina: 250mm
Težina ukupno: 12Kg

Americka Vetrenjača

Americka Vetrenjača

Američka Vetrenjača ili turbina je konstrukcijski i tehnološki vrlo doterana i kao takva maksimalno  upotrbljiva.


Zakretni momenat joj je vrlo veliki, ali zbog mnogo krilaca broj obrtaja je veoma mali.
Stoga prenosni odnos broja obrtaja izmadju vetrenog kola i generatora mora biti veliki.
Za vreme jakih vetrova vetreno kolo treba isključiti, to jest rasteretiti ga da se slobodno vrti jer bi zbog velike aksijalne sile
nosivi stub bio jako opterećen.
Ove vetrenjače su se najviše koristile za podizanje vode, a kasnije i za proizvodnju struje.
One su i danas vrlo upotrebljive naročito za zalivanje, gde mogu da se koriste i za direktno zalivanje kap po kap, a da se ne grade bazeni.
Konstrukcija je dosta skupa u početnoj izradi, ali se sigurno isplati naročito u zalivanju voća i povrća.
Ovaj sistem zalivanja i izradu ovakve vetrenjače, u svom voćnjaku, veoma uspešno je uradio ing. Branislav Savić.

Mehanička zaštita od raspada rotora kod jakih udara vetra

Mehanička zaštita od raspada rotora

kod jakih udara vetra

Kod jakih udara vetra većim od 10-11m/sec mora da postoji
sistem zaštite kod vetrogeneratora,kako nebi došlo do raspada rotora.
To se radi na više načina,mehaničkim sistemima,kočenjem
elektro magnetima,i dr.mi ćemo ovom prlikom govoriti o jednostavnom
mehaničkom sistemu koji se pokazao delotvorno kod manjih
vetrogeneratora do 4-5 Kw.
Pogledajte vido kako izgleda konstrukcija

Kao što se na slici vidi zaštita je urađena tako što je vertikalna osa rotacije pomerena u odnosi na osu rotacije rotora za neki "Ofset" to je prvi uslov da bi mogla da se ostvari zaštita na ovaj način. Sledeća stvar je da se osovina oko koje se vrti rep postavi pod nekim uglom u odnosu na vertikalu (najčešće 20stp.vidi se na slici "pogled sa strane"). Sam rep sa svojim platnom postavi se takođe pod nekim uglom (najčešće 45ctep.) u odnosu na osu rotacije vetrenog kola.To se vidi sa donje slike "pogled odozgo".

I sada da pogledamo kako u stvari funkcioniše ova zaštita.Na sl.1.vidimo osnovni položaj rotora kada je vetar slab (ovako se ponaša sve dok zaštita ne pčne da funcioniše (do oko 10-11m/sec).

 slika 1.

na slici 2. regulacija počinje da funkcioniše.To se dešava pri srednje jakim vetrovima.

 slika 2.

na slici 3. rep se pomera još više na gore rotor se još više otklanja od pravca duvanja vetra ia na taj način smanjuje silu i brzinu rotacije.Kako vetar slabi zemljina teža vraća rep u osnovni položaj a ujedno i samo kolo upravlja frontalno na pravac duvabja vetra.

 slika 3.

Naravno da bi ovo funkcionisalo postoje proračuni kada i pri kojoj brzini vetra treba da proradi zaštita.
nije dobro da proradi rano zato što se onda gubi deo energije koju daje vetar, a takođe nije dobro da počne
da funkcioniše kasno zato što u tom slučaju može doći do raspada rotora usled velike obodne brzine. 

Ove proračune možete videti na našem CD-uputstvu za izradu male vetrene centrale.

Zatvarenje magnetnih mreža

Zatvarenje magnetnih mreža

 Slika.1
U principu, kod magneta, najvaznije je da sto bolje zatvorite magnetnu mrezu. Sta to znaci... Ako zamislite magnetne silnice koje povezuju severnu i juznu stranu magneta, kada se magnet postavi u sklop generatora, onda se silnice prilagode materijalima u tom sklopu. Naravno, sto materijal ima veci permeabilitet, tuda ce silnice ici. Da ne rastezem puno...

 Kada se pravi diskoidni generator, da su navoji zice u ptocepu kroz koji se krece magnetno polje (te se tako generise struja). Kako god da konstruisete rotor (magnete) treba da osigurate da se magnetne silnice krecu kroz vazduh samo tamo gde je to korisno, odnosno kroz procep (i zice), a sve ostalo kroz metal ('meki odnosno magnetni' metal, gvozdje).

 Slika.2

Tako, da ako imate. na primer, jedan disk sa magnetima, sa statorom na jednoj strani, onda se magneti mopraju postaviti na metalnu plocu. Isto tako ako imate dva diska sa magnetima sa statorom u sredini, oba diska su metalna. Medjutim ako hocete jos snage te 'uduplate celu konstrukciju tako da imate dva statora sa tri diska (disk sa magnetima, pa statorski navoji, pa opet disk sa magnetima, pa statorski navoji, pa opet disk sa magnetima) onda onaj disk u sredini treba da bude ili drveni ili aluminijumski.

Ekvivalentna magnetna mreza se moze napraviti sa elektro-analogijom gde je magnet izvor struje, a svaka materija kroz koju magnetne silnice prolaze je 'otpornik'. Sto manji otpor, to vise struje :) ... Vazduh, drvo, aluminijum, sve metrije koje nisu podlozne magnetnom polju imaju slicnu (veliku) 'otpornost' (a u magnetnom zargonu, mali permeabilitet)...

Naravno, uz koristenje NdFeB magneta, Vi zelite da iskoristite maksimum raspolozive magnetne sile, a to ce biti sa umanjivenjem 'otpora' u magnetnoj mrezi.

Auror: Zvonko

TROFAZNI ALTERNATOR - Osnove 3 faze

TROFAZNI ALTERNATOR

Osnove 3 faze

Tri faze nije ništa drugo nego jedna faza sa ekstra 2 namotaja koji su izvan faze sa prvom. U principu, “Faza” je u direktnom odnosu sa prelazom magneta preko namota u odredjenom vremenu. Sa jendom fazom, magneti i namotaji se podudaraju jedni sa drugim, obično sa kaze da su “u fazi”. Slika ispod predstavlja jednofazno ožičavanje.

U jednofaznim uređajima, navoji su namotani nasuprot jadan drugom. Znači, jedan namot je namotan u smeru kazaljke na satu, sledeći suprotno i tako dalje. Razlog za to je što i magneti moraju biti naizmenični, jedan Sever, sledeci Jug i tako dalje. Ako vaš uredjaj ima 8 magneta onda bi imao i 8 namotaja. Sa 3 faze, imali bi 3 namotja za svaki par magneta. Par magneta znači jedan Sever i jedan Jug. Postoje puno kombinacija za svaku različitu postavku. Na primer, moglo bi se napraviti da za 8 magneta imate samo 6 namotaja bez preslaganja, ili 3 grupe od 4 namotaja u seriji. Za sada nećemo brinuti o raznim kombinacijama, držaćemo se osnova. Slike ispod predstavljaju 4 magneta sa postavljanjem svake pojedinačne faze.

Kao što možete videti. Prva faza pokriva samo Severni pol magneta, I svi namoti su namotani u jednom smeru. Sledeće dve faze su iste, sa izuzetkom da su pomerene jednako (“offset”).

Sledeća slike prikazuje sve tri faze za 4-polni alternator. Završićete sa 3 početne žice označene sa A, B i C; i 3 završne žice obeležene D, E i F. Izlazne žice u ovakvom sklopu su A, C i E . Razlog što je E izlas, ili “start” žica je zato što kada magnet predje preko druge faze, je ‘pomeren’ između 1 i 3 tako da su krajevi izmenjeni umesto da se druga faza mota u kontra smeru…

Sada, kako da se poveže i ispravi naizmenična struja u jednosmernu za punjenje baterija. Slike ispod pokazuju zvezdu i trougao simbole, i dva načina ispravljanja. Oba ispravljača se mogu koristiti bilo za trougao ili za zvezdu. Možete nabaviti diode i sami napraviti ispravljač, ili kupiti gotv ispravljač. Primetićete da na standardnim ispravljačima jedna žica naizmenične struje se ne koristi. Kao i diode, ispravljač koji je već napravljen i dostupan, moja lična preporuka je ispravljač iz GM alternatora. Ovi ispravljači daju najbolji izlaz. Nisam siguran zašto ali daju. Skupi su da se kupe novi, ali se često mogu kupiti na otpadu prilično jeftino. Ponekad ceo alternator se može kupiti za 15$.

U principu, postoje dva načina da se spoje 3 faze alternatora. Zvezda i trougao. Sa trouglom, dobićete manji napon ali veću struju. Sa zvezdom, dobićete veći napon ali manju struju. Možete proračunati to koristeći kvadratni koren od 3 (ili 1.732). Svaka grupa namota je “faza” alternatora, tako kada merite napon, otpor ili struju  i merite jednu fazu alternatora, merili biste “fazu”. Kada znate izlaz jedne faze, možete proracunati “mrežni” izlaz trougao ili zvezde. Mrežni napon se može meriti od bilo koja 2 od 3 izlaza. Ako jedna faza mereno ima 22 Volti i 10 Ampera, zvezda će dati 38 V i 10A (22 x 1.732). Struja ostaje ista zato što su faze u zvezdi povezane u seriju. U Trouglu, dobili biste 22V i 17.32A (10 x 1.73). Ako ovo proračunate 22V x 17.32 = 381W i 38 x 10 = 380W, pa šta je prednost? U principu, otpor u Trouglu je 1/3 otpora zvezde. Ako je otpor zvezde 1.5 Oma, mogli bi  izračunati izlaz . Pretpostavimo da je test bio na 600o/min, dobili smo 38V u zvezdi (oko 16 o/min/V) znači na1000 o/min dobili bi 62.5 V, minus napon baterije od 12.6 = 49.9V/1.5Om = 33.26A*12.6=419W … Nije tako loše.   U trouglu imamo 22V pri istoj brzini (oko 28o/min/V). Znači za istih 1000 o/min dobicemo 38V-12.6baterije=24.4V/0.5 Oma = 48.8A * 12.6 = 614W. Skoro 200W dobitka!!! Prednost zvezde je višem naponu pri manjem broju obrtaja. Sto znači naš sklop bi morao da ima 201 o/min. da počne da puni 12.6V beteriju, a trouglu bi trebalo 340 o/min da se počne puniti.

…

Osnovni principi oko 3 faze…. Većina elektro-uređaja u svetu su 3-fazni. Prvi koncept je zamislio Nikola Tesla i on je dokazao da je 3 faze puno efikasniji i bolji izvor snage nego mono-fazni.. 3-fazni izvor snage je oko 150% efikasniji od monofaznog izvora u istom rangu snage. U jednofaznom sklopu, snaga pada na nulu tri puta u ciklusu, u 3-faznom sistemu snaga nikada ne pada na nulu. Dostava snage je ista u bilo kojem momentu. Takođe, u 3 faznom sistemu, provodnici treba da budu samo 75% veličine provodnika monofaznog sistema za istu izlaznu snagu.

I tako, nije puno teži od monofaznog sistema ali je mnogo efikasniji !!!

Sila,obrtni momenat,TSR

Sila,obrtni momenat,TSR

Imamo nekoliko pojmova ovde:

SILA (N) koja deluje na krilo stvara obrtni moment oko centra, tj. na vratilu. Ta sila je raspodeljena po razmaku (dužini) na složen način, i najveća je na kraju krila koje se okreće, naravno zbog obodne brzine. Ako se turbina ne okreće, raspodela sile je drugačija, onaj deo koji stvara obrtni moment bliži je korenu krila. Zato, veliki konstruktivni napadni ugao pri korenu olakšava pokretanje krila ali kada turbina vetrenjače počne da se okreće, taj značaj se gubi.



OBRTNI MOMENT (Nm) je proizvod komponente sile koja je u ravni obrtanja i kraka te sile odnosno rastojanja od centra. Ustvari, i tu silu, koja je nejednako raspodeljena duž razmaha, razložićemo, da bismo dočarali sliku na nekoliko sila koje deluju na segmentima krila, pa je ukupni obrni moment jednak zbiru svih proizvoda sila i odgovarajućih rastojanja od centra, što znači da je uticaj na obrtni moment grubo rečeno iz dva razloga najjači na obimu krila koje se okreće. Dakle, jedan razlog je veličina te tzv. jedinične sile na kraju krila, zbog brzine, a drugi je udaljenje od centra obrtanja. Konstruktivni napadni ugao na kraju krila je mali u odnosu na obrtnu ravan, jer stvarni napadni ugao koji opstrujava kraj krila zavisi od odnosa brzine vetra i obodne brzine krila, što se predstavlja kao TSR (Tip Speed Ratio). Grubo rečeno, napadni ugao strujanja oko krila jednak je zbiru konstruktivnog napadnog ugla i arccotangensa TSR.

I na kraju Nj. V. SNAGA: (W) je proizvod obrtnog momenta i obrtne brzine, dakle o snazi vredi pričati samo za slučaj okretanja, pri mirovanju, snaga je =0. Šta je, dakle, snaga vetra i kako se izražava snaga vetrenjače? Po čemu se naš osećaj (subjektivni) razlikuje od merenja i koje sve greške možemo da napravimo ako se oslonimo samo na intuiciju? Zašto je bitno da prvi sklop koji prima tu snagu (krila) bude optimalan i kako da to sprovedemo?

Merenje brzine vetra anemometrima i savremeno iskazivanje brojevima i jedinicama, datira od pre sto pedeset godina. Pre toga brzina vetra izražavana je opisno, Boforima, što znači da ni pojam o snazi vetra nije bio sličan današnjem, već više iskustven.

Par reči o energetskom protoku između komponenata male vetrenjače, od krila do alternatora. Efikasnost se iskazuje procentom, ali sa prećutanim objašnjenjima koji su parametri uzeti u obzir, pa se takvi rezultati, van standarda, ne mogu upoređivati. I energija koju alternator dalje predaje, a koja zagreva tanane kablove i ispravljač i kalira vremenom u olovnom akumulatoru pa se nudi raznim potrošačima na dalje korišćenje, nestaje volšebno kao u EPS-ovoj elektrodistributivnoj mreži, pa je i u tom delu efikasnost diskutabilna.

Kakve preobražaje trpi energija vetra prolaskom kroz površinu vetrenjače, sa horizontalnom osom kao najefikasnije, direktno spojenom sa alternatorom. Od ukupne količine te energije najveći deo nastavlja niz vetar, oslabljen za energiju vrtloga i toplote, a deo koji nama ostaje, korisnu mehaničku energiju, preko vratila, sa svojim gubicima na ležajima, predaje alternatoru. Krila, vratilo i rotor alternatora čine jedan mehanički sklop koji vrši dvostruku konverziju energije: iz energije strujanja u mehaničku a iz ove u električnu. Svaka od ovih konverzija ima svoju efikasnost koju, u amaterskim uslovima, ne možemo razlučiti. Možemo npr. pretpostaviti da je efikasnost turbine u nekom režimu 30%, a alternatora 70%. Tada bi efikasnost ovog sklopa bila 21%. Promenom režima menjaju se i koeficijenti.

Ovakav sklop funckioniše u nekakvoj povratnoj sprezi tj. možemo samo potrošnjom (mislim na alternatore sa PERmanentnim MAGnetima, bez pobude) smanjiti broj obrtaja. Proizvodnja struje odnosno potrošnja energije u alternatoru i jeste krajnji cilj, ali velikim povećanjem potrošnje, menja se i slika opstrujavanja krila, stvaraju se vrtlozi i smanjuje se ovaj tako bitan koeficijent korisnosti turbine. Nazivna snaga vetrenjače i snaga generatora treba da budu u skladu. Alternator mora imati snage da uspori vetrenjaču, ali ne sme da je opterećuje, naročito dok ne dobije optimalan broj obrtaja. Dakle, potrebna je fina regulacija potrošnje ne prema potrebama alternatora već prema mogućnostima turbine. Nešto kao odnos grubog mladića prema nežnoj devojci. Ako grubost dominira, onda je tu priči kraj. Prosto, da se zapitam kako su Nemci među liderima u ovoj oblasti. I naravno, pošto su krenuli naopačke, od svojih potreba, pa iako imaju dovoljnu ponudu vetra, monstrumima od 5MW su toliko vizuelno i zvučno zagadili prostor da imaju kontraefekat. Broj protivnika u odnosu na pristalice raste baš zbog trpanja nasilnika i u ovu lepu oblast koja nije za biznismene, političare i megalomane svih vrsta.

Ima i kod nas uvoznika kineskih vetrenjača, krila su im kao od duvane plastike, a snaga (instalisana, nazivna, maximalna?), prema nalepnici koju je kontrolor proizvodnje imao pri ruci. I svi proizvođači imaju istu lepezu proizvoda po veličini, ali različite performanse za istu veličinu. Neusaglašeni. Jedini pouzdan podatak je: koliko vetrenjača staje u jedan kontejner.

  Ovi pojmovi sila, obrtni moment, snaga i broj obrtaja se prepliću, ukratko: snaga neka koju vetrenjača pri nekom recimo konstantnom vetru apsorbuje i prenosi do alternatora zavisi od broja obrtaja i opterećenja koje izaziva alternator. Ako opterećenje od alternatora uspori turbinu toliko da tzv TSR padne ispod određenog stepena npr 4, treba reagovati rasterećenjem da bi se vratila u optimalni režim. Ako imamo mogućnosti da posebno sve parametre (brzinu vetra, ob/sec, snagu...), onda možemo da optimizujemo sistem i ugradimo još jednu komponentu kontrolera. Ovako, sve se svodi na malo razuma i puno osećaja, recimo kao vožnja automobila pri 40km/h, pa možeš da voziš u svim stepenima prenosa, samo je pitenje šta želiš.

Autor: Miodrag Peric