Альтернативная энергетика формата дачи

[SMILE1]

Постойте, но если для страгивания нужно 25Нм, это ведь вроде бы и есть залипание...

[TOM]

Том, все что я знаю о "залипаниях", так это то, что они встречаются в кустарно изготовленных генераторах, и почти отсутствуют в грамотно изготовленных и промышленных. При использовании магнитных полей токов фуко для передачи момента вращения необходимо учитывать что кпд такой передачи будет ограничен нагревом системы.  В условиях постоянного "проскальзывания" привода (  а только так можно обеспечить работу подобной системы) теряем скорость вращения генератора, а скорость, например, ветра не безгранична. Для такой системы нужен очень тихоходный генератор, размеры и стоимость подобных машин растет в квадрате от скорости вращения.  Овчинка, как видишь, не айс. Рад, что тема интересна, не дайте ей засохнуть.

Я бы не был столь категоричным. По этому принципу работают асинхронные двигатели. У них тоже есть скольжение ротора, от этого никуда не денешься. Но оно составляет единицы процентов и работе никак не мешает. И мощности могут быть от долей ватта до сотен киловатт. Так что не всё так плохо. IMHO.

[vlad2174]

Постойте, но если для страгивания нужно 25Нм, это ведь вроде бы и есть залипание...
[user]SMILE1[/user], Совсем не так. Залипание это когда магнитные поля ротора на постоянных магнитах замыкаются между собой через магнитопровод статора. При расчете статора стараются этот эфффект "размазать" скосом пазов, их  шириной, шагом, распределенной и обратной намоткой, сдвигом магнитов на роторе. Грубо говоря это ничем неоправданные потери.
В моем случае происходит сжатие магнитной "пружины" и эта потенциальная энергия далее преобразуется в кинетическую потом в электрическую. Согласен 25 н/м это дофига, но нужно учитывать, что после старта имеем 12.5н/м и при любых оборотах на входе, на выходе мы сразу имеем напряжение нужного нам стандарта. В случае с классической схемой нам нужно контроллером поддерживать обороты на входе и  преобразовывать стабилизатором или инвертором в нужный стандарт и всю эту кухню нужно кормить, при переменной нагрузке.
Для полноты картины надо, наверное, разобрать алгоритм работы ветряка с двумя этими генераторами, но многабукаф получится.

[SMILE1]

А, понял.
Здесь термин залипание часто используется и в другом смысле, по отношению к БДЛС.
Как раз в том что эти двигатели имеют ненулевой момент на выбеге.
Для двигателей транспорта это определяет ухудшение наката, для вело транспорта - повышенный расход сил велосипедиста, для ветрогенераторов - невозможность работы на слабых ветрах.
[user]TOM[/user], скорее всего это и имел ввиду, когда писал о залипании двигателей с магнитами.

Давайте попробуем просчитать при какой силе ветра мы получим 25м???

[vlad2174]

Рабочий диапазон нормальной ветроустановки, по моему убеждению, должен находиться в диапазоне ветров 4-8 м/с.
До 4 метров это ананизм, после 8 вредный самообман.
Для  расчета усилия 25н, удобно пользоваться стандартной формулой:
F= 0.61x S x V x V
где F- ветровая нагрузка в ньютонах.
0,61 - коэффициент сопротивления, справочная величина равна половине значения плотности воздуха -1.22.
S - площадь поверхности.
V - скорость ветра.
0,61х 2,6 х 4 х4 = 25,375 н
Искомая площадь рабочих  плоскостей должна быть примерно 2,6 метра, на плече 1 метр.

[vlad2174]

На самом деле при страгивании рабочая площадь  может быть чуть меньше, часто встречается коэффициент 0,75- вроде как учитывается запреградное разряжение.

[SMILE1]

Рабочий диапазон нормальной ветроустановки, по моему убеждению, должен находиться в диапазоне ветров 4-8 м/с.
До 4 метров это ананизм, после 8 вредный самообман...

Это было бы хорошо, но бОльшую часть времени ветряку придется работать на 2-4м/с.
Во всяком случае карты ботанов

Спойлер

на это усиленно намекают.
И получается именно под эту скорость нужно рассчитывать гену. Потому что ветер под запросы гены точно подстраиваться не станет.

[vlad2174]

Среднегодовая карта не годится, там безветренные периоды вычтены из более менее рабочих.  для определения рабочего диапазона необходимо порыться в статистике метеосводок. Когда то я этим занимался по Москве, Калининграду, Н. Челнам, южному побережью португалии (не считая Сагреш), так вот даже по последнему около 25% времени бесполезные ветра до 4м/с,  60%  до 5-7м/с, 10% до 7-9м/с и  до 5 % шквалистые с порывами 12 -17 м/с и выше, с которыми лучше не заигрывать. То есть если считаь среднегодовые ветра, вряд ли будет  больше шести. Если выделить ветер рабочего диапазона получим что в 70% (0.7) всего времени мы можем использовать его   энергию. В московском регионе этот коэффициент примерно 0,4.

[vlad2174]

Ветер 4 м/с считаю абсолютно нерентабельным, и вот почему. Для того, что бы вычислить максимальное теоретически возможное количество механической энергии при такой скорости ветра, нужно представить себе "идеальную" ветроустановку без потерь.  Это плоскость 1кв.м. находящаяся в пространстве ровно поперёк ветрового потока, перемещаемая этим потоком со скоростью в 3.33 ( примерное значение) раза меньше скорости самого потока. 
4/3.33=1.2 м/с
2,8 м/с скорость потока действующего на плоскость
Ветровая нагрузка на перемещающуюся  плоскость  составит
0.61 нет (поддадимся тлетворному влиянию халявы),  пусть будет 0,75х2.8х2.8х1=5.88 ньютон.
Ватты, это ньютоны помноженные на метры, т.е.  5.88х 1.2= 7 ватт. ( Семь, Карл! ).
При ветре 5 м/с будет вдвое больше, и даже это вряд ли позволит надежно запитать регулирующую электронику, поэтому и лепят трёхметровых монстров которые на малых ветрах, в основном, обеспечивают работу собственной электроники (а это ананизм).

[SMILE1]

Если расчеты верны, то получается что для 1кВт индивидуальных установок вокруг Москвы нужны ветряки с площадью ометания от 100м (это не так уж дофига, длина лопасти 5-6м.).
Но скорость вращения 5-10об.мин. настолько низка что генераторов на нее просто нет.

[TOM]

Нашел в сети интересную конструкцию ветрогенератора Уфимцева с маховиком-накопителем энергии
http://neftregion.ru/chistaya-energiya/vetrogenerator-kurskogo-inzhenera--ufimceva
http://platka.ru/rus/instrymenti-i-ras4eti/inercionnyy-akkumul.htm

[vlad2174]

[user]SMILE1[/user], я очень тебе благодарен за такие термины как "ометаемая площадь", такие вещи нужно разжевывать. Термин первоначально применялся в упрощённых формулах расчета ветроколес, но всегда с коэффициентом заполнения  этой площади лопастями. Так как ветроколёса всегда разные и коэффициент не имеет твердого числового значения, то на него сначала ссылались, после, при недобросовестных перепечатках он затерялся то ли нарочно, то ли специально, теперь принято оперировать этим понятием в отрыве от реальности. Так вот ометаемая площадь и площадь проекции рабочих лопастей вещи разные.
Считай заново давай. (поцкаска: умнож тупо на 3- 5)

[vlad2174]

[user]TOM[/user], 320 кг в подшипниках + кинематика,  мощность по слухам, до одного киловат часа.... для сравнения -камазовский околематор 190 а/ч (от слова околеть). в нормальном цикле при 55% разрядке выдаст 12,6х 100 =1260 ватт. Я правда не хочу возражать 

[SMILE1]

[user]vlad2174[/user],  странно. а нас вроде бы даже учили что мощность доступная для получения не зависит от кол-ва лопастей. Только от площади как раз таки ометания и скорости потока, точнее то ли квадрата, то ли куба скорости, сейчас уже не помню.
Но допустим вы правы и к вашим формулам применимы ваши требования 500м площади будет на 12м лопастях.
Это не 5-6 конечно. Но учитывая то что гену надо ставить на мачту 20-30м. (чтоб поднять над деревьями и домами) возможно.

[user]TOM[/user],  про ветрогенератор интересно, спасибо.
А про маховик:

Спойлер

В 1920 г. он изготовил инерционный аккумулятор с маховиком массой 30 кг и давлением в камере вращения 2,5—3,0 мм рт. ст. После 50-минутной зарядки инерционного аккумулятора маховик вращался с частотой 12 тыс. об/мин. Затем зарядный двигатель отключался, включался генератор, и к нему подключалась электрическая пятисвечовая лампочка, которая горела в течение 3 ч.
В 1924 г. Уфимцевым была построена более крупная модель инерционного аккумулятора с маховиком массой 320 кг. После зарядки он обеспечивал равномерное горение группы электрических ламп в 1000 свечей в течение часа.

Запасти 15Втч в 30кг. или 1кВтч в 320кг... согласитесь не очень хороший показатель для аккумулятора.

ЗЫ: УПС, моя опаздала, однака 

[vlad2174]

[user]SMILE1[/user], для формулы мощности всего ветрового потока в ометаемой площади это справедливо , для конкретного ветроколеса внутри этой ометаемой площади - искреннее заблуждение.

[SMILE1]

для конкретного ветроколеса внутри этой ометаемой площади - искреннее заблуждение.

Хм... однака обоснуй

[vlad2174]

Просто представь себе два ветроколеса одного диаметра, например, от китайского вентилятора, второе от детского китайского вертолёта. Площадь ометания одинакова, количество лопастей поровну - три. Если приложить ветровую нагрузку момент на валу будет разный потому как площадь использования ветрового потока у вентилятора в разы больше.

[TOM]

Запасти 15Втч в 30кг. или 1кВтч в 320кг... согласитесь не очень хороший показатель для аккумулятора.

ЗЫ: УПС, моя опаздала, однака 

[user]TOM[/user], 320 кг в подшипниках + кинематика,  мощность по слухам, до одного киловат часа.... для сравнения -камазовский околематор 190 а/ч (от слова околеть). в нормальном цикле при 55% разрядке выдаст 12,6х 100 =1260 ватт. Я правда не хочу возражать 

Давайте не будем забывать, что проектирование и постройка ветрогенератора началась почти 100 лет назад. Были применены весьма прогрессивные технологии для того времени - изменяемый угол атаки лопастей, центробежный регулятор оборотов, маховик в вакуумной камере. Возможно, мощность покажется маленькой по нынешним меркам. К тому же в системе не было электрического аккумулятора.
Но вот заключение авторитетной комиссии:

«Была зафиксирована мощность ветросиловой установки — 2 л.с. при силе ветра 4 м/с, отмеченная в протоколе испытаний...  С 29 марта по 2 апреля 1931 года представительная межведомственная комиссия работала при свете электрических лампочек от ветростанции, не имеющей никакого аккумулятора, кроме инерционного... Свет отличался отсутствием пульсации, несмотря на то, что ветер был порывистый... Таким образом, инерционный аккумулятор защищает рабочие машины от перегрузок порывами ветра.»