Электрическая вихревая турбина "Торнадо"

[QULIBIN]

Факапы:

Очередная ошибка - выбор алюминия в качестве основы полого ротора. Вихревые токи существенно нагревают его на высоких частотах. Статор, теперь, работает идеально.

Отсутствие теплового зазора из-за бандажа приводит к трению, после теплового расширения ротора. При нагреве обороты снижаются процентов на 5-10, а ток на растёт с холостых 2-4А до 8-10А. После принудительного снижения оборотов скорость возрастает, ток снижается. После нескольких циклов холостых запусков на 4-6 тыс об/мин (чередованиями) произошла притирка, и ротор стал работать более стабильно. Ушли вибрации.

Что сделано:

1. Перепаяны холлы и температура, это позволило заново подключить мотоциклетный контроллер к водомету. Как же я был удивлён его работе)) «Новый» статор творит чудеса. Такое решение позволяет дать больше тока в обмотки и меньше оборотов на ротор, т.к. контр настраиваемый.

2. Подогнал и собрал корпус.

3. Залил компаундом нижнюю половину.

Планы:

Завтра планирую залить вторую половину компаундом и собрать корпус. После подготовка к покраске и окрас. После - первые тесты в ванне. 🛁

Всем хороших выходных 🙌

[Blik86]

Вихревые токи существенно нагревают его на высоких частотах.

Уверены что дело не сальниках/подшипниках?

[QULIBIN]

Уверены что дело не сальниках/подшипниках?

Да, уверен. Подшипники - 100% керамика (ZrO2), работают идеально, не нагреваются вообще. На всякий случай добавил им силиконовой смазки, но производитель заявляет, что при работе в воде они вообще не требуют никакой смазки. Сальники - это обычные резинометаллические манжеты под размер вала, которые не допускают грязь в подшипники.

UPD. Итоговый вес водомета составил 4,9 кг. Обмотки в воде держат до 300А без проблем. При питании 42-60V мотор с легкостью обеспечит свой номинал 12,6 кВ/ч. Немного, учитывая вес, но и без излишнего износа и напряга. Да и пропускная способность крыльчатки не обеспечит большую мощность.

[QULIBIN]

Всем, привет, кто в теме и кому интересен мой проект.

Итак, существенный результат:

1. Турбина полностью собрана

2. Окрашена

Выявленные проблемы:

1. Из-за отсутствия теплового зазора, при расширении алюминиевого ротора начинается его затирание о статор (на высоких частотах). Карбоновая пыль со статора скапливается в подшипниках (мда... детская ошибка)

План решения:

Буду точить ротор (срезать бандаж из капрона), делать новый бандаж из карбона и точить снова, в проектный размер с зазором 1 мм между ротором и статором.

[Blik86]

делать новый бандаж из карбона и точить снова, в проектный размер с зазором 1 мм между ротором и статором.

Для понимания. Бандаж высокооборотистого ротора должен сжимать ротор, тем самым компенсировать центробежные силы. Намотка с натяжением 5кг тысячи витков в сумме дает преднатяг 5 тонн.

[Alex75]

Согласен - мотать бандажную нить (капроновую, кевларовую, стеклянную, карбоновую) надо обязательно с преднатягом. Надо обязательно оставлять зазор, чтобы такой бандаж не тёрся о статор или частицы, попадающие в зазор, иначе будут последствия:

Спойлер

Лучше, если позволяет зазор поверх бандажа сделать защиту из полимерной термоусадки. Можно бандаж из немагнитной нержавейки изготовить: сделать гильзу из нержавейки 0,5-1 мм, напрессовать её на ротор с магнитами, прокатать по краям и обточить до толщины 0,25мм. У меня ротор с капроновой нитью, намотанной внатяг, и термоусадкой , держит 12-13 тыс. об/мин. Более не проверял. Покупал стеклонить для бандажа, её используют для армирования вертолётных лопастей, но она оказалась слабей на разрыв.

Спойлер

[QULIBIN]

Для понимания. Бандаж высокооборотистого ротора должен сжимать ротор, тем самым компенсировать центробежные силы. Намотка с натяжением 5кг тысячи витков в сумме дает преднатяг 5 тонн.

Благодарю за рекомендацию. В наличии у меня был только карбоновый пласт, который с преднатягом намотать не представилось возможным. Оклеил поверх, учитывая силу приклеивания компаунда. Последующие роторы буду полностью карбоновые.

[Blik86]

В наличии у меня был только карбоновый пласт, который с преднатягом намотать не представилось возможным.

Любите вы ходить по одним и тем же граблям...

Последующие роторы буду полностью карбоновые.

Идея что ротор распирает от разогрева токами в алюминии крайне сомнительна. Куда реалистичнее, что его распирает центробежными силами.

[QULIBIN]

Любите вы ходить по одним и тем же граблям...

М - мастер

Идея что ротор распирает от разогрева токами в алюминии крайне сомнительна. Куда реалистичнее, что его распирает центробежными силами.

Вне всяких сомнений. Поэтому, зазор увеличен, а ротор проточен с карбоном.

[QULIBIN]

Первый тест в ванне опытовом бассейне пройден. Удалось выжать 2,5 кВт, что составляет примерно 1/6 от номинала. Дальше не выдержал маленький 80А контроллер...

[QULIBIN]

Для понимания. Бандаж высокооборотистого ротора должен сжимать ротор, тем самым компенсировать центробежные силы. Намотка с натяжением 5кг тысячи витков в сумме дает преднатяг 5 тонн.

Согласен - мотать бандажную нить (капроновую, кевларовую, стеклянную, карбоновую) надо обязательно с преднатягом. Можно бандаж из немагнитной нержавейки изготовить: сделать гильзу из нержавейки 0,5-1 мм, напрессовать её на ротор с магнитами, прокатать по краям и обточить до толщины 0,25мм. У меня ротор с капроновой нитью, намотанной внатяг, и термоусадкой , держит 12-13 тыс. об/мин. Более не проверял. Покупал стеклонить для бандажа, её используют для армирования вертолётных лопастей, но она оказалась слабей на разрыв.

Мужики, мотать хренову тучу витков арамидной нити с преднатягом это задача не самая простая. Реализуемая, конечно, тем более в пром.варианте, но всё же непростая.

Вопрос:

Почему не использовать готовую карбоновую трубку 0,5 мм, которая имеет прочность на растяжение 1800 МПа? Такой вариант выглядит гораздо (более чем в 3 раза) более прочным. 

[Falkon]

Мужики, мотать хренову тучу витков арамидной нити с преднатягом это задача не самая простая. Реализуемая, конечно, тем более в пром.варианте, но всё же непростая.
Вопрос: "Почему не использовать карбоновую трубку 0,5 мм, которая имеет прочность на растяжение 1800 МПа?" Такой вариант выглядит гораздо (более чем в 3 раза) более прочным. 

ну уж тогда можно просто углеровингом мотать. Он пошире, витков меньше, адгезия к смоле лучше, по сравнению с тканью волокна правильнее распределены, вдоль нагрузки.

[Alex75]

Мужики, мотать хренову тучу витков арамидной нити с преднатягом это задача не самая простая. Реализуемая, конечно, тем более в пром.варианте, но всё же непростая.

Из подручных средств делается вертел, на него нанизывается ротор, позади вертела устанавливается бобина с армирующей нитью. Указательный и большой пальцы руки, которые будут направлять и натягивать нить при намотке обматываются синей изолентой(обязательно синей))), иначе не получится): это защита пальцев от порезов. За полчаса можно обмотать весь ротор. Я так, когда-то, наматывал высоковольтные катушки на 8-10 тыс. витков проводом 0,08 - 0,1мм. Очень хорошая тренировка на концентрацию внимания.

[Blik86]

Мужики, мотать хренову тучу витков арамидной нити с преднатягом это задача не самая простая

Глядя на ваши технологические возможности и несгибаемую упертость - это включить мозг и потратить день два на приспособы, а дальше хоть пачками мотай.
Делаете держатель катушки позволяющий останавливать размотку. Крепите под потолком пару направляющих для нити. Делаете приспособу вращающую ротор и укладывающую нить. Хоть просто зажать ротор в токарник с автоподачей, а на резцедержатель установить направляющую нити... если шаг автоподачи велик просто мотаете в несколько проходов или несколько нитей.  Нить пропускаем через направляющие и крепим к ротору. Между направляющими под потолком на нить вешаем блок с грузом создающим требуемый натяг. Включаем намотку, контролируя размотку катушки удерживаем груз в воздухе.

Такой вариант выглядит гораздо (более чем в 3 раза) более прочным.

Во первых, в требуемом направлении оно будет в разы менее прочным так как 50% нитей перпендикулярны растяжению, а из-за плетения 100% нитей есть куда удлиняться. Во вторых, до достижения предела растяжения идет упругая деформация, грубо говоря ротор и бандаж независимо друг от друга увеличивается в диаметре за счет сокращения длины. Магниты под действием центробежных сил могут рассыпаться еще до того, как надетый бандаж начнет хоть как то работать. Что бы бандаж работал сразу он должен быть предварительно натянутым. Для монолитного бандажа (из нержавейки) это обеспечивается  горячей посадкой. При выравнивании температур ротор обожмется бандажом, но получить требуемый натяг  таким способом очень тонкое искусство.

[QULIBIN]

Пришла арамидная нить. Пришёл новый контроллер FSESC 84V 350A. Жду дуговые магниты, которые изготавливаются под заказ по моим чертежам. Надеюсь, это финал прототипирования))

[Blik86]

Надеюсь, это финал прототипирования))

Сколько денег в это вбухали не секрет?

[Blik86]

Пришла арамидная нить.

Как поживает предыдущая итерация бандажа?

Жду дуговые магниты, которые изготавливаются под заказ по моим чертежам.

Для отработки технологии стоит потренироваться и помотать обычную нить на палки. Понять как лучшее пропитывать. Мотать нить на эпоксидку или мазать потом. Мотать  поверх какую то ленту или натягивать "проезерватив" и вакуумировать...
Натягиватель "презервативов" https://yandex.ru/video/preview/17914502475800070028

[QULIBIN]

Сколько денег в это вбухали не секрет?

За 3 года - много. ОЧЕНЬ много))
Публично озвучивать не буду, конечно, но на неплохой немецкий авто, а то и на пол квартиры хватило бы 😅 Основные средства ушли не на ошибки, а на поиск истины с 3D- проектировщиком, патентными поверенными, токарями (разными, поиски...), материалы, опыты, АКБ, контроллеры, с десяток различных итераций и закупку китайских комплектующих (в объёме), так как, к примеру - керамические подшипники достаточной точности изготовления (тоже оказалось непростой задачей). Равно, как и изготовление редкоземельных магнитов под заказ, так, чтобы встали, как надо.