Krauser2. Ветряк из велосипедного мотор-колеса
 

Здравствуйте.
Сегодня установил ветряк
Диаметр 170 из трубы 160. Выкройки Миколы.
Генератор - мотор-колесо для велосипеда. 36В 750вт на 350 оборотах.

http://windpower-russia.ru/attachmen...1&d=1312736247

Пока мощность не замерял, Напряжение на одной фазе при небольшом ветре (может 3-5 м/с) доходило до 20В. При закорачивании одной фазы ветряк мгновенно останавливался.

Единственное, что пока настораживает в конструкции - крепление самого ветряка к примерно метру дюймовой трубы - т.е. это тот стержень вокруг которого все поворачивается. Опасаюсь,что при сильном ветре может поламать.

На сл. неделе думаю попробовать подключить к аккумулятору, потом буду делать умный контроллер, согласовывающий снимаемую мощность со скоростью ветра. Никто не имел опыт рботы с ШИМ на пиках? Пока думаю сделать Sepic DC/DC с пиком в качестве ШИМ контроллера, ну и контроллера мощности. К мачте дополнительно анемометр приделаю.

Сегодня был неплохой ветер. На глаз 5-8 м/с, могу ошибаться.
Подключил 3 фазы на аккумулятор 12В от авто. Ветряк не мог раскрутиться. С одной фазой тоже не особо раскручивался, но какой-то ток выдавал.
Ветер непостоянный, но когда дул выдавал 5-6А, Пару раз 10 видел.

В общем результатом доволен. Теперь дело за контроллером.

Сегодня усилил дюймовую трубу вокруг которой крутся ветряк, Наварил на нее полоски из такой жк дюймовой трубы. Жесткость сильно улучшилась, хотя при порывах ветряк все равно мотыляется немного. О грустном. Пока приваривал полоски, повело ось градусов на 5. Видимо с частью мощности и эстетическим видом прийдется навсегда распрощаться :(

Пока балластный регулятор сделал. Схема простейшая из операционника включенного как кампаратор и 2-х полевиков на 80 А. Настроил на 13.9 выключние, 13 включение. В сл субботу опробую если ветер будет. Сейчас закоротил выводы, чтоб аккум не закипятить.

Так чё? Если фсе три фазы на акум то на 5 м/сек не стартует? Какой же тогда ему винт нужен?

Винт нужен явно больше 1.7м чтоб без контроллера. Все-таки 750вт х 350 оборотов. 0.5 ома фаза.
Винт то стартует на 3-х фазах при 5-8 м/с. Но не раскручивается до необходимых для снятия максимальной мощности оборотов. Буду ставить анемометр и контроллер снятия мощности.

А что за мотор-колесо, где и по чём брал? Что-нибудь переделывать пришлось? Как генератор тестировали? Реально 750 ватт на 350 оборотах? Если да, то винт нужен 2,5 метра при быстроходности 5, или больше, но с большей быстроходностью.
Что-то мне говорит, что если он 36 вольт, то при винте 1,7 метра подключение к 12 вольтовому генератору равносильно закорачиванию. Ставьте три акумулятора последовательно и пойдёт зарядка.
Симпатичный трёхлопастничёк, я тоже о таком подумываю, только побольше.
И ещё, у мотор-колеса ось 12мм, не отломается вместе с пропеллером? Или это дело можно усилить?

А просто кусок нихрома последовательно и пусть себе раскручивается.
А напряжение ХХ при таких оборотах, не замерял случайно?
А ты разве не видишь на фото? krauser2, специально для этого закрепил ось на 2-х опорах. И винт там как колесо на велосипеле :)...

750 вт на 350 оборротах по спецификации двигателя. В режиме генератора не знаю, но по моим сегодняшним наблюдениям думаю не на порядок меньше. Почему 1.7 метра сделал при заведомо большей мощности генератора. Просто хочу довести до ума ветряк с существенной мощностью в качестве хобби. Наружное освещение на даче сделаю. Цели сэконоомить электричества на миллион нету.

Брал двигатель на сайте http://www.goldenmotor.com/
обошелся с доставкой в Одессу около 210 баксов. Покупал такой потому что не нашел готового тихоходного генератора за вменяемые деньги. Колупаться с переделкой асинхронника по моим подсчетам не намного дешевле (если вобще дешевле) и уж точно намного сложнее банальнйо покупки в интернет магазине. Ну и электрические параметры у этого генератора меня полностью устравают. Тут проблемы с креплением самого генератора и лопастей, но это решаемо большим количеством сварных работ :)

С нихромом кандерами и т.д. не хочу связываться. Надеюсь хватит квалификации для умного контроллера. Об этом писал в первом посте. Одну фазу запустил, просто ради интереса.

Напряжение мерял, 12 вольт при 120 оборотох. С учетом очень малого сопротивления обмоток больше 120 (+ немного) оборотов раскрутиться он не может.

В общем план на следующей неделе поставить балластный регулятор, а там разбираться с ШИМ контроллером пика. Если получится, то будет выходить на четко заданное напряжение при определенной скорости ветра, а там через понижающий sepic преобразователь заряжать аккумулятор.

Всё правильно, спору нет. Просто сейчас у тебя мощность генератора намного превышает мощность винта. И по этому тем самым куском нихрома ты можешь регулировать нагрузку на винт на разных ветрах и снять характеристики винта. Вот у меня такой возможности нету. При сопротивлении гены 0,6 Ом на ветре 7-8м/с вот таким резистором в 0,7 Ом я его толком затормозить не могу.

Тут просто надо правильный винт! Зачем тратится на редуктор?

Добавлено через 2 минуты
Мачта ведь позволяет сделать хоть до трёх,хоть до четырёх метров...

Ну я тоже так считаю, но хозин барин.
А это как бы не редуктор а передача вращения на паралельный вал, что-бы и генератор нормально закрепить и ступицу без доп подпорки делать, твоя идея: krauser2, А как у этого колеса с залипаниями? И сечение провода обмоток не мерял?
Мне это колесо кажется очень интересным в плане замены автогенам и асинхронникам. Более того их можно ставить по 2-3 в ряд, для умножения мощности, плюс у заднего должно-быть стандартное крепление под велосипедную звёздочку, считай готовый мультипликатор (а у велосипедной односкоростной цепи и звёзд ресурс очень нехилый а цена никакая).
Потому очень интересует.

Залипания есть, но небольшие.
Сечение провода не мерял, да и имеет ли это значение? Нам - то надо сопротивление фазы. Разбирал, провод примерно 0.7-1 мм. Все варианы со шкивами и т.д. рассматривались, но это в любом случае сложнее моей конструкции. Посчитайте площадь тени от полуторадюймовой трубы, потом делайте заявление о ее негативном влиянии. Кроме того тень создает не только то, что перед винтом, но и то, что за винтом, Так что вопрос какая конструкция лучше в этом плане.

Еще раз пишу. Большие лопасти это более мощная мачта, больший аккумулятор, система бурезащиты, более сложная сисема "расходования электричества". В случае когда генератор гораздо мощнее винта им намного легче упралять. Банальная остновка не превращается в нерешаемую проблему. Да и система постоения всей конструкции под уже имеющийся генератор я считаю неправильная. Мне нужен был ветряк на 100-300 вт. Под такие параметры был куплен генератор.

По поводу схемы крепления. Тут проскальзывала тема насчет токопроводящих подшипников. Я тоже в свое время думал над этим. ТОлько надо внурть колеса впихнуть диоды, вывести плюс и землю на корпус кинуть. ТОгда можно будет вращать ось. Но! Во первых балансировка, естественно ость с катушами не отбалансирована, во вторых никто не знает как эта конструкция отреагирует на центробежные силы, ну и на последок, для 2-х с половиной метрового винта как тут некоторые предлагали ось тонковата.

Если делать с передачей, естественно использовать звездочку и цепь от велосипеда. Но делалось все кустарным способом, а дополнительная вращающаяся ось превращается в серьезную проблему. Ну и потери + усложнение конструкции в целом. Да и при рабочих 350 оборотах связываться с передачей... Это удобно будет для более серьезных ветряков. Передача решит проблему прочности основной оси.

Вчера установил балластный регулятор
Поставил еще на всякий случай ограничитель максимального напряжения. При превышении 90 вольт на генераторе нагружает ветряк 1.6 омной нагрузкой. Эффективность этого блока правда сомнительная, потом переделаю с большим гестерезисом (вольт 60-70).

Поставил на зарядку, посмотрим зарядит ли 60Ач аккумулятор за неделю

Выглядит это сейчас примерно так
Вложение 4026

Кроме телефона под рукой ничего не было.
Когда доделаю, выложу полную схему.

Посчитал дроссель для sepic преобразователя. При частоте 70 кгц получается около 30 мкгн. На кольце 120х80х12 с промежутком 40мм получается 10 витков. Сделал 12 витков, максимальный ток 70А получился.

На этой неделе думаю сделать преобразователь с ручным контролем скважности. Если все заработает дальше буду анемометр цеплять.

Каждый вечер заглядываю в эту ветку форума. Очень интересно, как идёт работа в этом направлении :)

За это время, встретил ветряк, который в некоторй степени схож конструкцией. Вот его картинка. Как вариант исполнения ветряка в таком исполнении, по моему тоже не плохо будет.

Не писал 2 недели, не было о чем.
В прошлые выходные испытал ручной вариант контроллера. То ли транзистор попался бракованный, то ли я его удачно спалил обратным током. Результаты по контроллеру получил только сегодня. Ветра не было, поэтому эмулировал ветряк трансформатором с реастатом.

Результаты оказались положительные. Скважностью шим контроллера удалось регулировать входное напряжение в широком диапазоне (цифры на фото это скважность). КПД преобразователя больше 80 процентов, точнее ток клещами измерить не получилось. Ток проверял до 10 ампер, больше трансформатор не выдерживал. Для полного счастья надо дождаться ветра, порегулировать обороты при помощи скважности и проверить как от этого возростет ток заряда аккумулятора.

Сейчас тестовая версия контроллера выглядит так:
Вложение 4187

Теперь буду делать более совершенную плату контроллера с жк экранчиком и сд карточкой для сбора статистики. Кроме этого надо придумать оптимальную таблицу зависимости выходной мощности от входного напряжения генератора (фактически оборотов ветряка в моем случае ввиду малого сопротивления обмоток). Ну и надо придумать алгоритм регулирования снимаемой мощности в зависимости от оборотов. Походу надо еще разобраться как мерять ток датчиком холла.

to Владимир.
Я думаю ветряк на картинке передает вращение с помощью вала чему-то внизу. Хотя такая схема для моего генератора является интересной.

На днях был собран контролер по образу и подобию контроле krauser2 :)
Работать то он работает. Но не совсем так как нужно. При приближении значений на клемах АКБ к 14В, зарядный ток падает до жалкого 1А. Но стоит посадить АКБ до 6-7В, то он тут же увеличивается до нормальных 6-8А. Причём не зависимо, что выступает в качестве источника энергии, ветряк или обычная 35А зарядка. По мере поднятия напряжения на клемах АКБ, ток заряда постепенно падает, и при 10В, не превышает 1,5А. Тогда как без контролера, АКБ потребляет нормальные 4А, котороые тоже конечно понижаются, но помере набора плотности электролита.

так аккумулятор максимум месяц отработает.

хреновая работа и неправильная для ветряка не подходит.

Ну у кого хреново и неправильно получается, тот пусть и не обвиняет в этом других (даже если они Администраторы).

Так как меня удивил столь малый ток заряда на АКБ, я раздобыл старый АКБ, и посадил его до 6-7В. И пока напряжение было низким, сила тока, по мере поднятия напряжения, плавно уменьшалась, с ~7А, до 1А, когда напряжение на клемах стало приближаться к 14В.
По этой причине, прогуглил автомобильные реле регуляторы, сам принцип их работы. И в принципе, всё сошлось :) Они обеспечивают не заряд АКБ, а скорее поддерживают АКБ заряженными. И так как работой полевого транзистора управляет реле регулятор, то и принцип работы всего контроллера, тоже не особо меняется. Происходит просто быстрое переключение с нагрузки на АКБ и так циклически. По мере приближения к эталонному напряжению, частота переключений полевика всё больше увеличивается, уменьшая временной отрезок, в течение которого, ток течёт от генератора к АКБ.
Данная схема контролера, подкупает свое простотой... но вряд ли она обеспечит полноценный заряд АКБ, при интенсивном использовании. Да что там интенсивном, простая 40Вт лампочка, приведёт к его разряду :))

Не плохо бы схему в студию!

Владuмup, ваша зарядка не поддерживает значение тока постоянным до конца цикла заряда.
Я не обвинял, а сказал, лишь, что схема примитивно работает, не так, как нужно это для ветряка.

Выкладываю схему, правда не знаю есть ли в этом смысл. Схема без балластного регулятора и выпрямителя.
Просьба не поднимать крик насчет номиналов, были взяты компоненты с запасом те, что были.
Вложение 4231
С диодом на транзисторе я скорее всего погарячился, но один транзистор каким-то образом при тестировании спалил.

Тесты проводились таким образом:
Выставил скважность 0
На вход подключил трансформатор 25В 250вт. Начал замерять ток и поднимать скважность. Ток резко возрос при скважности больше 52, что соответствует расчетным данным. Аккумулятор был близок к максимальному заряду.
Так как трансформатор был небольшей мощности и я не уверен, что полностью правильно намотан, при увеличении скважности например до 70 процентов, входное напряжение просаживалось до выходного/0.7. Ток больше 12А я не проверял, боялся спалить транс.
Посмотрел осцилограммы сигналов, такие как в описании sepic преобразователя :).

to Владuмup

Эта схема не поддерживает напряжение на АКБ и не является в прямом смысле контроллером заряда АКБ. Это контроллер отбираемой мощности от источника. Точнее даже не контроллер мощности, схема поддерживает необходимое напряжение на Входе если напряжение на выходе не сильно меняется (случай с АКБ).

З.Ы. Пока делаю божеский контроллер, анемометр для снятия характеристики турбины и т.д. Что-то интересное появится скорее всего на сл. неделе или через неделю.

to Владuмup 2
Перечитал ваш пост и закрались сомнения что вы спаяли. Выложите плиз схему. Если вы собрали балластный регулятор. То у меня при достижении 13.9В отключается аккумулятор и включается кусок нихрома 1.5ома, таким образом останавлевается или почти останавливается турбина. Включается зарядка примерно при 12.5 В. Если вы спаяли sepic преобразователь, то у него должна регулироваться скважность иначе аккумулятор не будет заряжаться выше напряжения Входн*скважность

Спасибо krauser2 :) Кажется я понял, что я не правильно понял назначение схемы )) Но возникает следующий "вопрос", так как данная схема работает переключая с нагрузки на АКБ, с переменной частотой, то не будет ли она источником возникновения вибраций.

Я не совсем понял про какую схему вы спросили. В моей вибрация 70КГц наверное не самое страшное что может быть :)
Не знаю как устроено реле, что у вас на схеме. В балластном регуляторе должен быть определенный гистерезис. Т.е. порог между включением и выключением АКБ. У меня это 13.9 и 12.5. Это просто решается положительной обратной связью в операционном усилителе. Если в реле нет гистерезиса, то будет постоянный дребезг контактов. Вы говорили, что после 14.5 очень слабым током заряжается. Это напряжение уже больше максимального заряда. Напряжение на АКБ возрастает очень быстро. Так как отключение настроено на 14.7, по идет постоянное переключение нагрузки.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%...82%D0%BE%D1%80
100 процентный заряд 12.7 вольта.

Сегодня был ветер около 5м/с и то время от времени.
Ручное управление скважностью преобразователя действительно заставляет ветряк работать на требуемых оборотах. На глаз выставил для 5 м/с скважность 80%, что соответствует 16-17В на выходе генератора. На неделю оставил в таком положении.
Разобрался как мерять датчиком холла ток. Кому интересно могу скинуть схему. Помогла эта статья http://forum.rcdesign.ru/f8/thread166703.html Разве что программно прийдется ноль датчика выставлять. На неделе думаю доделать частотомер и анемометр.

За неделю спаял логгер.
Пока все не доделано. Сейчас умеет мерять ток и напряжение и скидывать в 24LC память. После подключения анемометра и частотомера думаю снять таким образом характеристику ветряка.

Был сегодня небольшой ветер.

Пофиксил частотомер. Бесился он из-за шума от импульсного преобразователя. Помог конденсатор 0.22 мкф на ноге таймера пика.
По всей видимости нужно тоже самое сделать с измерением напряжения.

Если кому-то сильно интересно, прикрепляю лог.
Первая колока-номер, вторая - ток, третья - напряжение, третья - мощность, четвертая - частота, поделенная на 10. Время между измерениями - полсекунды, измерения с током менше 0.15А отброшены.

http://windpower-russia.ru/attachmen...1&d=1318095796

у меня вложение неоткрывается.:(

А что конкретно не открывается? Файл не скачивается, архив, ексель файл?
Проверьте плиз кто-то.

сама ексель ероглифами

То же текстом, без графиков.

недавно лазал по по сети, и наткнулся на один китайский ветряк. генератор по моему у них тоже типа велосипедного мотор-колеса. если брать в качестве примера крепления гены к ветряку, то получится гораздо проще :)

В моем генераторе вал всего 15мм еще и с отверстием. Так что консольно крепить его не получится. В том, что на рисунке вал толще.

krauser2, Вся беда решается действительно простым подбором конденсаторов, чтобы винт мог разогнаться, либо контроллером но более сложным. Тогда система будет согласована.

Сегодня впервые погонял контроллер в автоматическом режиме. Т,Е, в зависимости от скорости ветра контроллер устанавливал нужное входное напряжение. Анемометра нет, поэтому трудно оценить эффективность в абсолютных величинах. Получилось нормально сравнить только с вариантом, когда входное напряжение жестко задано, тут действительно явно заметен выиграш. Зарядка АКБ начинается на небольших оборотах при слабом ветре. При усилении ветра контроллер отпускает турбину.
Алгоритм пока применен элементарный, скорее всего сильно неоптимальный.

long long GetDuty() {
float p = _i_input * _u_input;
if (p > 70) return TranslateDuty(50);
if (p > 55) return TranslateDuty(55);
if (p > 40) return TranslateDuty(60);
if (p > 30) return TranslateDuty(65);
if (p > 21) return TranslateDuty(73);
if (p > 12) return TranslateDuty(80);
if (p > 6) return TranslateDuty(88);
if (p > 3)return TranslateDuty(95);
return TranslateDuty(98);
}

Это в общем кусок кода, который отвечает за выставление входного напряжения
Сейчас входное напряжение увеличивается в зависимости от вырабатываемой мощности. Аргумент, который передается в TranslateDuty - скважность импульсного пробразователя. Входное напряжение расчитывается как Uакб / (duty/100)

Если кому-то интересно, вот небольшая статистика.
Синяя линяя - первая колонка - ток.
Красная линия - вторая колонка - напряжение.
Зеленая линия - третья колонка - мощность.
Фиолетовая линия - четвертая колонка - частота, поделенная на 10
Голубая линия - пятая колонка - скважность. В общем ради этого и делался контроллер. На графике видно, что при увеличении мощности уменьшается скважность, соответственно увеличивается рабочее напряжение и увеличиваются обороты. Т.Е. плюс минус 2 слона нагрузка автоматически согласуется.

Осталось в общем 3 незакрытых вопроса. Сделать анемометр, чтоб оценить эффективность в абсолютных показателях. Довести алгоритм изменения рабочего напряжения. И последний - разобраться с помехами от импульсного преобразователя. На графике видно, что мощность пилой идет. Думаю это как раз следствие наводок от импульсного преобразователя.

http://windpower-russia.ru/attachmen...1&d=1319390129

krauser2, ШИМ-ключ развязан через оптрон?

пробовал, 70кгц не пролазит, правда оптрон за полторы гривны. Бывает что-то подходящее?

krauser2, Естественно, бывает. Их вовсю Sercat применяет. http://alter-energo.ru/viewtopic.php?p=29394#29394 Марку не скажу, на схеме она не указана, когда Sercat появится на связи - постараюсь не забыть спросить.

Ну чесно говоря развязка через оптрон транзистора не самая большая проблема. Как - то надо напряжение и ток мерять, там я уже не могу придумать как избавиться от шумящих проводов. Тут скорее я не понимаю как это все работает. Беру щуп осцилографа, закорачиваю + с - прикасаюсь к шумящей земле, вижу кучу помех, хотя провода осцилографа закорочены.
Программно я постарался побороть влияние помех, но хотелось бы разобраться как без этого сделать.

Подумал, что пила на токовом датчике может быть связана вовсе не с высокочастотной помехой. На входе стоит конденсатор 0.22 мкф. Сейчас период измерений 0.25С. Думаю уменьшить раз в 10 и посмотреть что на самом деле происходит.

krauser2,
Тут будет над чем поломать голову. Все земли должны сводиться в одну точку. Вот от этой точки и меряем. А если земля - это проводник, пусть даже короткий, и пусть даже очень толстый, но земли от разных узлов подключены не в одной точке, а в разных точках по длине этого проводника, то от помех не избавиться будет.
Вы на PIC-ах работаете?
Какой конденсатор применяется? Керамика, надеюсь? Хотя и с керамикой... Был у меня много лет назад смешной случай. Никак не удавалось избавиться от шума на питании линейки динамической ОЗУ. Всё перерыл! Стал искать с пристрастием, - думаю, может какая-то из микрух так себя ведёт? Стал подключать осциллограф прямо к выводам каждой из восьми микросхем и смотреть, где будет больше всего. Нашёл, что на одной из них шумит на несколько милливольт сильнее. Вытащил микруху из панельки. Шумит ещё сильнее. Стал тогда отрезать их от питания по одной. Все отрезал - осталась пустая панелька и параллельно ей керамический конденсатор. А шум - запредельный! Вынул конденсатор - шум пропал. Подключил все микросхемы назад - всё тихо. Поставил новый конденсатор - всё тихо. Взял вынутый конденсатор, подал на него через резистор питание и подключил параллельно щуп осциллографа. И увидел шикарный шум. После чего это конденсатор был помещён в стеклянный пузырёк и приклеена надпись "Компьютерный вирус! Не открывать!"

На аналоговых входах пика поставил керамику 0.22 через 1К резистор, так что не представляю что там может быть. Проблема, что все осталось на даче и смогу что-то сделать только через неделю. Попробую снять более детальный лог. Может там не высокочастотная помеха, а что-то другое. Попробую действительно керамику на входе перепаять, как - то уж очень это подозрительно. Ну или емкости добавлю чтоб еще сильнее отфильтровать высокие частоты.

З,Ы, проблема с измерением тока вдвойне странна потому что с измерением напруги все ок.