Microwat, Вы человек опытный, просветите, я не понимаю одного: хорошо, если номинальные обороты турбины совпадают с номинальными оборотами генератора, а если нет? Предположим, при ветре 5м/сек ветряк выдаёт 1000 об/мин (цифры с потолка), а генератор ток, достаточный для зарядки - при 2000 об/мин. Просто другого нет. Выхода, по-моему, два: ставить мультипликатор или повышать напряжение генератора преобразователем, нет?

Характеристика любой ветровой турбины в координатах КПД/скорость имеет колоколообразный вид. Для разного количества лопастей пик КПД находится на разных относительных скоростях. Применяют в расчетах не скорость, а быстроходность - отношение линейной скорости кончика лопасти к скорости ветра.
трехлопастная имеет максимум КПД на 4-5, двухлопастная на - 7-8 скоростях ветра . Турбины с большим числом лопастей быстро устремляются к 1.1-1.3.
Этот параметр вообще-то косвенно дает рабочие обороты для получения максимальной мощности при заданной скорости ветра. Нужно только вычислить по диаметру турбины обороты, зная потребную линейную скорость.
На практике полное согласование бывает редко, в одной точке. Без нагрузки турбина разгоняется теоретически до бесконечности, но ее КПД падает и в конце-концов, момент уравновешивается трением в подшипниках и вентиляторными потерями генератора. На достаточно сильном ветре она раскрутит любой генератор до рабочих оборотов, но КПД может оказаться низким. Стоит только подгрузить генератор. как увидим резкое торможение и малый ток заряда.
Рабочая скорость генератора и скорость турбины в точке наибольшего КПД должны быть согласованы для среднегодового ветра в данной местности.
Положим, есть генератор с рабочей скоростью 1000 обмин и трехлоп. турбина диаметром 3м. округленно 10м в окружности. Вы хотите на 7м/c идеально согласовать ее с генератором. Быстроходность 4 (не имею точного графика под рукой), значит скорость конца лопасти оптимум 28м/c. это соответствует 2.8 об/с или 168 об, мин. Нужен мультипликатор 1000/168=6. Без него ничего толком не получится. Жужжания будет много, а мощности мало.
Далее, когда генератор вышел на режим, с ростом скорости ветра его обороты почти не увеличатся, увеличится ток, мощность, но КПД будет постепенно падать. Турбина начинает "отставать" от ветра, быстроходность падает Мощность полого растет и в какой-то момент нужно остановиться совсем, если не хотим разрушения конструкции или горелого генератора.
На малом ветру такая конструкция тоже будет что-то отдавать, но с плохим КПД. Турбина работает на правом скате характеристики, "опережает" ветер и, если трение преодолено, то разгонит генератор до 1000 об/мин автоматом. Только момент и ток заряда соответственно будут маленькими. С ростом скорости ветра характеристика перемещается ВЛЕВО , КПД растет и ток заряда увеличивается почти квадратично, потом все медленнее. Итоговая картинка крупно - лежачая парабола "корень из икс". или что-то вроде, точно не вспомню.
Если генератор и турбина имеют запас прочности , то можно ПОНИЖАТЬ напряжение генератора электроникой, увеличивая ток (степдаун).
Тогда генератор переходит в режим генерации постоянного по величине тока при растущем напряжении. Для генератора это - самый выгодный по КПД режим. В этом случае, при сильном ветре снимем очень большую мощность. но тут уже за моментом остановки нужно следить очень аккуратно. Прозевали шквальный порыв - все вдребезги.
ПОВЫШАТЬ электронно напряжение от генератора смысла не имеет . Я уже подробно об этом отписал.
P.S. да. и еще раз перечитав вопрос. Вы можете и для 5м/c турбина с учетом аэродинамического КПД (0.35-0.37 для самоделок) должна отдавать требуемую мощность. Она будет всего 12.5% от стандартной 10-метровой мощности. Что-то около 15 ватт с кв м.

Сообщение отредактировал Microwatt - Nov 11 2009, 23:51

Вот это уже более грамотное ТЗ.
И люди прошли все эти кочки уже давно, и пользуются правильными ветряками.
Вот такие ромашки дают до 10 квт, худо-бедно маленькую лесопилку энергией обеспечивают

А вообще как мне видится эта проблемма- ветряк должен давать стандартный промышленный ток.
Для дома 220/50 Тут решение непростое в отсутствии чубайса, вернее в наличии его сверхжадности.
Это и буферная батарея должна быть и инвертор на 220.





Вот тут у ромашек еще одно достоинство- забыл его упомянуть.
Лучи у нее подпружинены, и складываются на сильном ветру.
Во первых это автоматом регулирует эффективный диаметр и
соответственно мощность, и защита от ураганов.
И материал недорогой в сравнении с лопастями- ткань от рекламных растяжек.

Точно. Сейчас, на сколько я знаю, используют для малых ветряков (до 10 кВт) системы без аэродинамического регулирования, а рабочий режим устанавливается электроникой. При этом требуется информация о скорости на валу генератора, мощности, а также скорости ветра (для вычисления коэффициента быстроходности, чтобы установить точку максимального отбора мощности). Есть еще системы с нечетким управлением, но они более сложные.

Это хорошо, но не всегда возможно. У меня при КЗ генератора ветровое колесо может продолжать вращаться. Видимо, слабая магнитная связь - нужно увеличивать.

Именно это я и имел ввиду- про раскручивание ветряка от двигателя.
Из подробного объяснения Microwatt понятно, что если появился ветер с мощностью 15 вт,
а лопасти еще пока стоят, их кпд при этом мал , и не хватает энергии чтобы раскрутить их.
Но как только их принудительно раскручивают, кпд вырастает, и уже они начинают отдавать
энергию этих 15 вт генератору.



Не, он не про торможение, а именно про раскрутку говорил.
В тормозить надо механически, тормозным барабаном.
Это защита при сильном ветре.
Стоячие лопасти имеют меньший кпд, и стало быть поток на них
оказывает меньше воздействие.

В идеале должны быть сняты характеристики ветряка, а потом в систему управления заложена характеристика мощности(момента) от скорости на валу при разной скорости ветра

Увеличение ничего не даст.
Любой генератор при нуле оборотов имеет и мощность ноль.
Это значит и на лопасти его тормозящий момент ноль.

торможение генератором действительно основано на срыве потока с лопасти. Тогда КПД турбины очень мал и она делает пару вольт для тока КЗ. Полной остановки нет, но на сильном ветру вразнос система не пойдет.
Многолопастные "ромашки" вообще проблем с разносом практически не имеют до 35-40м/с. У них быстроходность чуть более 1. выдержал бы генератор высокие обороты. Если нет - там действительно автомобильные тормоза нужны.
А маденькие 2-3 лопастники генератором тормозятся отлично. Перепад меж рабочей скоростью и торможением там очень велик и турбина имеет в режиме тормоза (КЗ генератора) ничтожный момент

Сообщение отредактировал Microwatt - Nov 12 2009, 12:12

Здесь кто-то уже вспоминал. Напомню мощность пропорциональна кубу (третьей степени!) от скорости. Т.е, если скорости уменьшилась в 2 раза, мощность уменьшилась в 8 раз. Что-либо отбирать и регулировать уже становится бессмысленно

Как говорят - копейка рубль бережет и не было ни гроша да вдруг алтын.

Значит такой алгоритм управления получается-
анемометр измеряет скорость ветра, по этой скорости высчитываются оптимальные
обороты - измеряются реальные обороты -
если меньше- снижается нагрузка на генератор переводом инвертора в степдаун
если больше - увеличивается нагрузка степапом
если вообще стоит ветряк- раскручиваем в режиме движка.
Инвертор между генератором и аккумуляторами должен быть ситемы ап-даун.
Небольшой контроллер справится с этим.

Заодно на него можно возложить задачу по определению рабочей точки- калибровку.
Для каждой скорости ветра он должен проводить измерения на разных оборотах
ветряка , вычислять получаемую мощность , и максимальную записывать в память
калибровки.

Плюс к этому нужен генератор с большим диапазоном регулировки.
Чтобы и большие мощности отдавал и на маленьких мощностях подшипники чтоб не тормозили.
Из того что я в руках держал - автомобильные генераторы от иномарок лучше всего подходят.
Расчитаны для работы в самых крайних условиях. И подшипники у них приятные.

В режим движка правда их непросто перевести.
Но в принципе все решаемо.

Лосев, все эти рассуждения похожи на эмбеддерский гениальный алгоритм работы гидроусилителя руля к велосипеду. В реальном мире часто не так, как кажется умозрительно. Нужно повозиться с реальной турбиной, чтобы это прочувствовать.
Вовсе не обязательно сооружать сразу сарай на курьих ножках с мечтою о 10 киловаттах.
Постройте полметровую - метровую турбину и все прочувствуете. Дальше - масштаб.
Сгоряча я тоже городил автомат изменения шага винта. куча деталей, рычагов, шестеренок. А потом оказалось, что пока сервопривод почухается переуставновить угол, порыв ветра давно или кончился или усилился. Непрерывное жужжание автоматики и топтание ветроколеса на месте. Это когда у Вас башня 70-100м и поток устойчивый, ламинарный, можно в 800-киловаттнике заниматься такими глупостями.
Турбина во многом - саморегулируемое устройство, с хорошей приемистостью. она стронется, разгонится до нужной скорости сама и отдаст, все, что может. надо только понимать, что когда она НЕ МОЖЕТ, то никакими ухищрениями Вы работы от нее не получите.
Если у Вас местность со слабыми ветрами (менее 4-5мс), то разоритесь на доски, оцинкованное железо и граааамадный мультипликатор. Не обязательно, кстати его делать на шестеренках. но это другой разговор.
Карусельный Савониус или более рациональный Бенеш будут потихоньку пыхтеть и с 1.5-2 мс. Никакой автоматики и прочих заморочек. Правда, размером это действительно с сарай.

У Николы должен быть выбор- либо возится с программированием контроллеров и инверторов,
либо тот же парусник, который все сам делает в силу своих изменяемых аэродинамических
свойств.
Но это примитивно по сравнению с достижениями микроэлектроники.
Берутся списанные лыжи их пункта проката, веревки, старые рекламные растяжки,
мост от жигуленка из темного угла в гараже и вот 5ти метровая ромашка.
20 кв м потока охватываем пусть даже по 15 вт с метра считай лампочка и комп запитаны.
Цивилизация однако....

В том то и дело, что даже на сильном ветру, 10-15м/с, торможение на КЗ может 5..10%%.

Кто знает, где бы взять неодимового порошка ?

Ну а при чем тут порошок?
Если ветряк на скорости 10 имеет мощность 1киловатт и генератор на 1киловатт,
это хорошо, но при скорости 15 ветряк даст 3,5 киловатта, и киловатным генератором
его никак не остановишь. Тем более на скорости 20 метров.

Это все предрассудки самодельщиков с магнитами.
Возьми лучше генератор от автобуса или грузовика на 10 квт.
В нем обмотку возбуждения запитывать надо, но эта энергия не пропадает,
она в нагрузку возвращается как через трансформатор.
Зато регулирование упрощается кардинально- никаких инверторов ап-даун
Бери пример с солидных фирм- тойота мерседес - никаких магнитов.
Понимают люди. А уж попробовали наверное все что можно.

Кстати неодим на воздухе окисляется быстро, а в порошке даже загорется может.

Сообщение отредактировал лосев - Nov 12 2009, 18:35