Муки выбора ветряка

Свой ветряк я выше описал - пропеллер и поворотное устройство от ветроустановки УВЭ-40 производства НПО Азимут, генератор с возбуждением от постоянных магнитов, с какого-то экспериментального ветряка для питания морских навигационных знаков. Генератор хороший, дает напряжение даже при слабом вращении. Вечной проблемы низкого напряжения у него нет вообще. А если выключить нагрузку и позволить винту раскрутиться до появления свистящего звука - то на выходе вообще около 60 вольт. Правда при подключении к аккумам обороты сразу падают до весьма небольших. Вот потому мне и показалось что можно винт побольше сделать. Генератор вообще практически не тормозит винт при старте, так что проблемы трогания с места тоже нет.

Израильский изобретатель лопастей из труб занимается этим давно и довольно серьезно - с продувкой в аэродинамической трубе. У него собственная ветростроительная фирма там.

Просмотр видео тут к сожалению невозможен - интернет медленный, по радиоканалу.

 

Нашел самые дешевые мачты, много разных. Создали проблему выбора, понимаешь!
Вот, размышляю как такую мачту устанавливать, как потом наверх затаскивать ветряк, и как самому залезать на три десятка метров вверх. Это же минут сорок только лезть придется.

 

Любой генератор на постоян. магнитах при любом смещении ротора относительно статора дает напряжение. 1,2,3 вольта.
Вы скажите на каких оборотах он набирает 12, 24 вольта?
Какое сопротивление фаз?
Как соединены обмотки?

Так всегда, это нормально. Нужно смотреть на сопротивление обмоток... индукцию еще не отменяли.

 

Это для антенн, слишком хлипкие.
Чтобы не тратить постоянно время и диз. топливо автокрана, лучше самому лазить вверх, на возобновляемой энергии солнца из яблок и топинамбура .
Спуск и подъём подобной массы - тоже энергозатратнее, чем 1-го человека с маслёнкой.

Тогда опора должна быть ферменной:
https://globalenergytransmission.com/index.php/ru/related-docs/52-calculation-of-the-loads-and-design-of-the-tower-s-framework-prototype-2

Доп. плюс подобной опоры с лестницей - смотровая площадка, хорошее место для фотографирования окрестностей.

 

Когда станет тепло - ветряк буду опускать для техобслуживания и по всей видимости установки лопастей из трубы - на попробовать. Мачта у меня сейчас телескопическая так что опускание и подъем не являются большой проблемой.
Вот тогда постараюсь найти чем покрутить генератор чтобы измерить его характеристики.
А пока могу сказать, что 12 вольт у генератора случается при совсем небольших оборотах, чуть подуло и уже какой-то маленький ток порядка пол-ампера в аккумы идет. Но вот чтобы получить хотябы пару ампер - дуть должно очень сильно, иначе у винта не хватает силы крутить генератор с нужными оборотами. Если цепь разомкнуть и дать винту раскрутиться "до свиста",то потом при подключении аккума сразу 5-6 ампер и тут же падает так как винт тормозит.
Вот пока стоял генератор от НПО Азимут - винт даже при умеренном ветре крутился быстро и свистел, и ток зарядки был около 4-5А. Но как только ветер чуть меньше - напряжение генератора падало ниже чем напряжение аккумов и тока небыло никакого вообще.
Вобщем понятно что надо как-то ухитриться измерить характеристики генератора и понять какой винт ему нужен.

А еще ведь и второй ветряк есть, не знаю от чего он, промышленный, еще и с регулятором положения лопастей в зависимости от оборотов. Лопастей у него должно быть две. Самих лопастей нет, они были деревянные, сгнили еще у прежнего хозяина. Но он тяжелый, килограммов сорок, и мачты под него у меня нет. Моя телескопическая даже 25кг с трудом поднимает. Но поднимает. И стоит уже лет десять, хотя она "для антенн".
А у тех что по ссылке - полезная нагрузка аж 130 кило заявлена. Это как раз я (100кг) + ветряк (25кг)
Но лазать на тридцать метров очень уж заморочно как мне кажется.
Трактор у меня свой есть (колесный ЮМЗ),если научиться с его помощью мачту поднимать то было бы удобно.

 

Электродрелью с регулировкой скорости снять токо-скоростную хар-ку можно, но тахометр как сделать "на коленке"?

 

Судя по этой симптоматике, у Вас генератор не на 12 Вольт, а на гораздо большее напряжение, и замена лопастей много не даст. Замерьте напряжение без нагрузки, при не сильном, но и не очень слабом ветре, и поделите напряжение на два с половиной. Это и будет, приблизительно, номинальным напряжением Вашего генератора.

 

Вместе с майтой ветряк поднимать и опускать. Вот тут описание есть, обратите внимание на масштабы мачты - труба Ф320, стенка 3 мм, 36 метров. Первыйя раз конечно потренироваться без ветряка.

 

После прочтения этого описания возникает два вопроса:
-чем мачта из трубы лучше чем вышеупомянутые мачтны из ферм? Особенно в моем случае - ветряк-то маленький, а не такой монстр как там.
-и как они поднимали дополнительную монтажную мачту высотой аж 11 метров для получения эффекта "падающей стрелы"?

Учитывая что обороты меняются в много раз - естественно при сильном ветре напряжение будет намного выше 12 вольт. У меня например при сильном ветре, когда ветряк уже собирается опрокидываться (защита у него такая) напряжение без нагрузки около 65 вольт. Зато при слабом ветре ток в аккумулятор сразу идти начинает.
Проблема в том, что при сильном ветре если аккумулятор подключен - винт не может набрать большие обороты. Если же дать ему раскрутиться без нагрузки, а потом на ходу аккум подсоединить - ток прыгает до 5-6 ампер. Но обороты винта тут же падают. Вот если бы у винта хватало сил крутиться с прежними большими оборотами - то ток так и был бы 5-6 ампер и я был бы доволен. А с этим винтом больше пары ампер не получается, и то только при очень сильном ветре. Интересно, что даже при сильном ветре при подключенном аккуме ветряк не пытается опрокидываться.
А у генератора от НПО Азимут было еще хуже - у него напряжение поднималось выше 12 вольт только при весьма значительном ветре. Поэтому ток в аккумуляторы шел вообще довольно редко. Зато если ветер сильный то сразу ампер 5 было. Учитывая что у нас тут с ветром довольно плохо - лучше пусть слабый ветер используется.

 

@WatchCat, насчет того что ветряк не для 12 вольт это точно сказал @Jabber,
Есть такой момент в ветряках это КПД.
Оно складывается из таких параметров как сопротивление обмотки, на каких оборотах начинается зарядка, какой КИЭВ при этом имеет винт и т. д. и. т. п.
При 12 вольтовой системе КПД у вас максимум 30% но зарядка почти сразу (предположим на 100 об/мин)
Если подключите 24 вольта, то КПД поднимется до 60%, но зарядка уже на среднем ветре (предположим на 200 об/мин) Но на 200 оборотах и КИЭВ у винта уже не 0,12 (на 100 оборотах в 12 вольтовой системе) а все 0,35 Плюс еще и ток заряда в 24 вольтовой системе меньше, так как напряжение больше. А значит меньшее индуктивное сопротивление в обмотках и меньшие потери в проводах снижения.

Большой винт Вам не сильно поможет, так как эффект прибавки будет всего 10%, а остальные 90 так же будут греть обмотки (сопротивление обмотки так работает)
Плюс если Вам нужно будет замкнуть обмотки что бы остановить ветряк в ураган, винт большой мощности (относительно генератора) просто подпалит Вам обмотки в гене...

 

Как вариант "золотой середины", это расчитать винт с с параметром быстроходности Z4 и что бы он имел уже на оборотах 100 (параметр нужно знать точно, на каких оборотах начинается зарядка) КИЭВ в районе 0,4 и с дальнейшим повышением этого КИЭВ.
p. s. Если сложно объясняю, то по другому нут не объяснить

 

Во первых - в ваших данных временная мешанина дат и часов. Наиболее вопиющая см. в рисунке 1.

Во вторых когда выкладываете данные, обозначая их как CSV- соблюдайте файловый стандарт. Чтобы пользователи не тратили время на корректуру ваших данных.

В третьих. представительство (временное) ваших данных слишком МАЛОЕ. Измерять параметры нужно с интервалом времени не менее 1-2 секунд (это рекомендация, а не претензия)

С вашим вертряком все нормально, вам следует лишь увеличить диаметр его лопастей и он будет работать на вас.

С учетом перечисленных недостатков ваших данных - вот вам роза ветров на вашей местности (в полярных координатах и линейно угловых). Выглядит она странновато. А именно - фиксированный рабор ЛУЧЕВЫХ максимумов наводит на мысль о том, что поворотный механизм индикатора направлений у датчика ветра имеет механические ЗАТИРАНИЯ, которые вызывают предпочтительность его фиксации в некоторых избранных направлениях (предположительно - во время вынужденных простоев). Либо у вас действительно столь селективная подборка дирекциональных углов задува ветра.







Число оттяжек я бы увеличил, минимум на 2 яруса.

Но я бы не ставил ветряк выше данного в описании.
Разве что сменил бы точку установа, ориентируясь по розе ветров.

 

Избави боже. Достаточно лебедки на электротяге и рычажный механизм подьема. А телескоп вообще идеал.

 

Уважаемый al200014,премного благодарю за интересные графики.
Но насколько я понимаю, "роза ветров" там нарисована без учета силы ветра, только направление?
Надо бы как-то и силу ветра учесть.
К сожалению, как ни смотрел в свой файл глазами - не нашел там таких длинных чисел как на Вашем рисунке. Можете ли Вы более конкретно подсказать что в файле не так чтобы я мог улучшить собирающую программу?
У меня gnuplot рисует по этим данным график зависимости силы ветра от времени и выкладывает на мой домашний сайт http://5zou8.tk и на вид это выглядит нормально. И запятую в качестве разделителя он вполне понимает - потому файл и был обозван как csv.
К сожалению собирать данные с интервалом в секунды невозможно - метеостанция выдает их с интервалом в минуты.
По поводу обнаруженных Вами лучевых максимумов - напишу морякам-хозяевам метеостанции, может быть они скажут в чем там дело. Иногда у них что-то зависает и в течении нескольких часов, а то и дней выдается одинаковая информация - может быть причина появления максимумов в этом. Надо бы попробовать одинаковые строчки из файла удалить.

Телескопическую мачту покупал десять лет назад у людей, занимающихся техническим обеспечением вневедомственной охраны. Заплатил $100 наличными. Мачта удобна в пользовании, но для моего места установки недостаточна ее высота. Надобность во втором ярусе растяжек для меня более чем неочевидна так как даже при ветре 28м/с ни падать ни даже "ходить ходуном" мачта не пытается. А это если верить метеостанции - практически максимум того что у нас тут бывает. И стоит она в таком виде уже десять лет. Возможно виновато то, что точки крепления растяжек разнесены от основания мачты на расстояние, равное ее высоте - так мне когда-то посоветовали.
Раньше ветряк стоял еще на полтора метра выше, там было не складное колено, и на нем висела этажерка телевизионных и радиоантенн. Мачта на это не жаловалась.
С появлением спутникового вещания и интернета эти монстрообразные антенны стали не нужны и я их снял.
Мачту собираюсь переставить туда где нарисовал красный кружок на фото, спилив стоящие там мелкие березы на дрова. Сомневаюсь что такое перемещение сильно поможет ветряку, но тень от мачты хотябы перестанет падать на солнечные панели, лежащие на крыше сарая. Сейчас ветряк стоит там где маленькая синяя отметка. Поставлен он был давно, еще до приобретения солнечных панелей, поэтому вопрос тени не был учтен. Отодвигать ветряк еще дальше в сторону моря затруднительно потому что у меня нет толстого провода нужное длины. Да и если бы был, всё равно думаю что потери в проводе превысили бы полезный эффект от переноса ветряка.

Однако если сейчас дать винту раскрутиться без нагрузки, а потом подключить аккум - то ток в первые секунды 5-6А,а потом обороты винта падают. Если бы винт не тормозил то зарядка была бы около 5А и я был бы доволен как слонъ А от урагана ветряк защищает себя сам - у него предусмотрено опрокидывание винтом вверх (не совсем вверх, но и этого хватает). Вообще, так как винт у меня крутится плохо, мне важнее чтобы генератор давал хоть какие-то крохи энергии. Если же у него не будет достаточного напряжения то ток в аккумы просто не потечет. Так и было у старого генератора.

 

Так и бывает. Пример с молотком - если положить молоток весом в 1 кг на весы то весы покажут 1 кг.
Если ударить этим молотком по весам (оставив молоток на весах) то весы покажут вначале 10 кг, а потом так же будут показывать 1 кг. Это нормально.
Но поймите, в момент удара по весам, весы испытывают повышеную нагрузку. Так же и обмотки генератора имеют сечение, которое может пропускать ток безболезнено и болезнено.
Даже если вы на свой текущий ветряк подцепите винт в 10 метров, то не даст генератор заявленых для такой площади ометания 100 киловат на ветре 12 м/с. Генератор просто вспыхнет как лампочка.
Вариант первый я уже описывал - сделать тихоходный винт с высоким КИЭВ
Второй вариант перевести генератор на 24 вольтовую систему и сделать быстроходный винт...
Природу не обманите!