генератор на асинхронном двигателе для ветрогенератора Опции

[enshtein]

Привет, всем!
Хочу воскресить тему про асинхронные генераторы с векторным управлением для ветряков и небольших гидротурбин.

Зачем все это?

По экономическим подсчетам и опыту эксплуатации доказано, что асинхронные двигатели более экономичны.
Очевидно, что ветрогенераторы на базе асинхронных двигателей будут более доступны для конечного пользователя,
что немаловажно в современных экономических условиях.
Основная идея: взять асинхронный двигатель + редуктор + контроллер и установить на ветряк.
В результате получаем 310в постоянного напряжения, мощность генератора зависит от мощности асинхронного двигателя.
Получилась интересная цифра. Ветряк 6кВт (220в RMS) с асинхронным двигателем будет стоить порядка 200т.р.
Этого вполне хватит для зарядки электромобиля например Tesla
Хотелось бы услышать мнение всех желающих по этому поводу.

Еще есть следующая информация.
Как один из вариантов редуктор!

Как из вариантов электромотор!


Сообщение отредактировал enshtein - Jul 17 2016, 10:26

[Егоров]

А не пробовали никогда вращать червячный редуктор со стороны выходного вала?
Попробуйте, сильно продвинет в понимании задачи.

[Den64]

Существуют червячные передачи с самоторможением. Они практически все такие. Мы такие использовали для открывания двери вверх на сушильной камере. Если даже отсоеденить мотор от редуктора, то всё равно такой червячный редуктор не провернуть со стороны выходного вала, какое усилие не приложи. Редуктор скорее сломается чем провернётся.
Хотя есть червячные редукторы с малыми передаточными числами которые можно провернуть с выхода.
Кстати у любой червячной передачи низкий КПД. В около 10-20 %.
Если и использовать редуктор для ветряка то лучше ременную передачу или шестерёнки в масле. У шестерёнок КПД выше 95% бывает.
Ещё вопрос в том как асинхронный двигатель заставить вырабатывать электричество.
Только что специально пытался получить напряжение на выходе со 100 ватного 220V асинхронного двигателя раскручивая его от руки. Максимум что получил эдс 0.4В при 5 об/сек или это 300 об/мин. Номинальные обороты 3000 в минуту. То есть при 10% от номинальных оборотов, эдс всего 0.1% от номинального рабочего напряжения.
По идее асинхнонный двигатель плохо работает как генератор, да он и не должен. Внутри двигателя без постоянного магнита или возбуждения практически нет магнитного поля.

[Den64]

Еще раз проверьте ваш червяк на дверях, если это не поделка местных мастеровых.
На всех промышленных воротах червяки спокойно прокручиваются.

Это редуктор покупался специально такой конструкции, чтобы не в каком случае дверь под своим весом не закрылась. Дверь тяжёлая и открывается вверх. И если пропадёт электричество или ещё что, то дверью может придавить.
Червячный механизм это как спуск с ледяной горки. Если спуск крутой то тормозить не будет, а если пологий то будет тормозить.
Вспомните гитару, там для натягивания струн червячный механизм. Он с самоторможением.

Асинхронные двигатели на ура идут как генераторы.
Я участвовал в запуске нескольких малых гидроэлектростанций сделанных на старых советских асинхронниках.
Разрабатывал даже контроллеры управления их запуском.
На 100 кВт движок хватало вот таких конденсаторов:

я не исключаю, попробовал ради интереса покрутить двигатель что был под рукой.

[enshtein]

Коллеги, к редуктору нет смысла придираться, я предложил один из многих вариантов!
Основная идея - показать, что ветряк на 6-10кВт это не автомобиль и цена его может быть вполне доступной в районе 100-200т.р.
Особенно, мне нарвятся тихоходные с вертикальной осью.

Касательно конденсаторов, хочется отметить, что это самый простой, но и самый неэффективный способ
управления асинхронником в генератором режиме по следующим причинам:

1) Не контролируется ток в обмотках двигателя со всеми вытекающими последствиями
2) Не контроллируется скорость вала двигателя со всеми вытекающими последствиями
3) Проблема с равномерным распределением нагрузки
4) Может возникнуть проблема с автогенерацией из-за малой намагниченности ротора

Мне удалось собрать контроллер с векторным управлением! Использую асинхронный двигатель 150Вт
Сейчас я тестирую контроллер при этом вал вращаю дрелью 1000об/мин. Проблем с генерацией вообще нет. В качестве нагрузки
лампа 75Вт работает без проблем.
Постараюсь записать и выложить видео.

[Den64]

Хотелось бы услышать мнение всех желающих по этому поводу.

Где я живу ветер слабый, среднегодовая скорость примерно 4.5 м/с. С другой стороны это и хорошо, ветер не самая приятная стихия.

[enshtein]

Где я живу ветер слабый, среднегодовая скорость примерно 4.5 м/с. С другой стороны это и хорошо, ветер не самая приятная стихия.

Так 4.5 м/с это даже много Тихоходный ветряк от 1 м/с должен начинать работать.

[enshtein]

Тогда где тут экономия?
К мотору надо покупать еще дорогущий инвертер с бустером, еще небось энкодер нужен.

Контроллер АС генератора на 10кВт -35т.р. + мотор 11кВт-14т.р + энкодер-7т.р. + редуктор -15т.р. + ветряк 90т.р. + инвертор синус со встроенным бустером-30 т.р.
итого 191т.р.
19.1т.руб/кВт вполне неплохой показатель!

[Den64]

Я так и понял. Ваши слесаря проектировали привод глядя на гитару.

Проектировали опытные и талантливые инженеры. Один из них самый талантливый инженер с которым я сталкивался.

Срок службы таких ворот будет никакой.
В червяках для подъема опускания всегда есть отдельные тормоза!

И отдельные дополнительные тормоза для безопасности тоже были. Редуктор рассчитан был на весь срок службы.

Тогда где тут экономия?
К мотору надо покупать еще дорогущий инвертер с бустером, еще небось энкодер нужен.

Электроника думаю не самая дорогая деталь ветряка. На 6 КВт мощности думаю должна быть достаточно мощная механика и вышка. Она думаю будет стоить подороже.

[enshtein]

Электроника думаю не самая дорогая деталь ветряка. На 6 КВт мощности думаю должна быть достаточно мощная механика и вышка. Она думаю будет стоить подороже.

Касательно мачты и лопастей я ориентировочно указал 90т.р.
Но даже если 10кВт качественно работающий ветряк обойдется в 300т.р. это очень круто.

[Den64]

Из википедии: мощность воздушного потока = (1.2kg/m^3 * площадь * скорость ветра ^ 3) / 2.
Для скорости ветра в области которой я живу(~5м/с), площадь лопостей будет:
s = (2 * 6000W)/((5m/sec)^3 * 1.2 kg/m^3) = 76 m^2.
Огромный парус 76 квадратных метров это ну просто жесть как много....
И это только 6 кВт мощности воздушного потока. Если учесть кпд всех преобразований (кпд пропеллера, генераторов, редукторов, электрики) то получается ещё более огромный парус.
Если строить громадину для моего климата то только листового алюминия для лопастей пол тонны получается.
Для моего климата ветряк не подойдёт. Это для тех кто живёт на побережье или в зонах разгула ветров.
Около дома стоит Ветроэлектростанция Уфимцева, бандурина здоровая. Жаль не работает.

[enshtein]

Из википедии: мощность воздушного потока = (1.2kg/m^3 * площадь * скорость ветра ^ 3) / 2.
Для скорости ветра в области которой я живу(~5м/с), площадь лопостей будет:
s = (2 * 6000W)/((5m/sec)^3 * 1.2 kg/m^3) = 76 m^2.
Огромный парус 76 квадратных метров это ну просто жесть как много....

Можно и по другому произвести рассчет Например из СНиПа ветровая нагрузка для зоны 6 (Краснодар) составляет 73кг/м2 понятно, что
это для рассчета строительных конструкций, но если мы возьмем 73/3=24.3кг/м2 будет похоже на реальность (можно и экспериментально измерить) .
Имеем 10кВт ветряк с вертикальной осью. При вращении вала двигателя 1000об/мин момент на валу генератора составит ~10000/100 = 100Нм
Момент на валу ветряка 100*50 =5000Нм где 50-коэффициент редукции.
Возьмем трехлопастной ветряк. Тогда на одну лопасть приходится 5000/3=1667Нм
Разнесем лопасти от оси вращения на 2.5м результирующая сила составит 1667/2.5=667Н или 66.7кг на одну лопасть.
При условии, что сила ветра 24.3кг/м2 имеем площадь лопасти 66.7/24.3=2.7м2
Ну и естественно увеличим ее раза в 3 для надежности, КПД и т.д. и т.п. и получим 8.1м2 на одну лопасть!

[Den64]

Можно и по другому произвести рассчет Например из СНиПа ветровая нагрузка для зоны 6 (Краснодар) составляет 73кг/м2 понятно, что

это для рассчета строительных конструкций, но если мы возьмем 73/3=24.3кг/м2 будет похоже на реальность (можно и экспериментально измерить) .

Такая сила будет при скорости ветра 34 м/с или 120 км/ч. Сильный ураган. Это чтобы строительная конструкция выдержала. Такой ураган не каждый день даже в Краснодарской области. А у нас в Курске и в Москве тоже чаще штиль, ветер молчит...
КПД пропеллера не может быть выше 59.3% по закону Беца. И то 59.3% это в идеале. В реальности меньше

[enshtein]

Такая сила будет при скорости ветра 34 м/с или 120 км/ч. Сильный ураган. Это чтобы строительная конструкция выдержала. Такой ураган не каждый день даже в Краснодарской области. А у нас в Курске и в Москве тоже чаще штиль, ветер молчит...
КПД пропеллера не может быть выше 59.3% по закону Беца. И то 59.3% это в идеале. В реальности меньше

Понятно, что ветряк и солнечные батареи это дополнение к традиционным источникам энергии.
У нас на черном море Новороссийск, Анапа, Сочи ветра постоянные и сильные, нужно устанавливать ветряки! Но цены заоблачные вот над этим надо работать.
Давление ветра от скорости можно определить по простой формуле


Парусность ветряков с вертикальной осью можно делать большой главное конструктивные особенности. Например как крыло самолета профиль+ каркас обтянутый армированной пленкой ПВХ. Легко и надежно.

Сообщение отредактировал Herz - Jul 18 2016, 07:48

[Herz]

Еще раз проверьте ваш червяк на дверях, если это не поделка местных мастеровых.
На всех промышленных воротах червяки спокойно прокручиваются.

Так-таки и на всех? Неужели Вы успели проверить все? Дополнительные тормоза (причём тут это?) никак не отменяет того факта, что червячная передача, как правило, - однонаправленная.

enshtein, если мне ещё раз придётся править Ваши посты, сокращая их вдвое путём удаления пустых строк, будете забанены.