В этой ветке хотелось бы обсудить ситуацию, когда местность, где потенциально можно бы установить ветряк, досталась безветренной.
Неужели в таких местах даже не стоит затевать чего либо ввиду безнадежности?
Попробуем рассчитать, а какой же минимум нужно, что бы хоть какая то польза, но всё же была.
Допустим, мы имеем АКБ ёмкостью 198 А*час. Какой минимум нам нужно, что бы её зарядить?
1) Обычно генератор нам даёт переменный ток. Значит, обязательно будет полупроводниковый выпрямитель, так как АКБ необходимо заряжать постоянным током. Следовательно, на выпрямителе мы неизбежно потеряем 1-2 вольта. Запомним это.
2) АКБ начинает заряжаться тогда, и только тогда, когда источник зарядного тока выдаёт напряжение чуть больше, чем на заряжаемой батарее. Обычно на разряженной батарее после её разряда всё же остаётся какое то напряжение, а по мере зарядки это напряжение увеличивается, по величине которого и определяют окончания заряда. Как правило, напряжение между разряженной и заряженной батареей составляет от 11 до 14 вольт. Следовательно, генератор ветряка должен давать 14+2= 16 вольт. (не менее).
3) Между выпрямителем и батареей необходимо поставить автоматическое устройство, которое поддерживало бы оптимальный ток во время всего периода зарядки, и отключало бы батарею, как только заряд достиг максимума. Только при этих условиях мы вправе рассчитывать, что АКБ будет работать достаточно долго. При зарядке большими токами, АКБ может закипеть, и разрушится гораздо раньше гарантийного времени работы.
Какова же минимальная мощность должна быть у генератора, что бы соблюсти эти условия? Оказывается, минимум ограничен лишь саморазрядом батареи. Если саморазряд батареи составляет 0,01А, то достаточно 16*0,01=0,16 ватт, что бы поддерживать батарею всё время заряженной.
Оптимальная же мощность будет равна произведению разницы напряжений (между разряженной батареей и напряжением генератора), и током зарядки.
Допустим, на батарее 11,5 вольта.
На генераторе - 16 вольт.
Оптимальный ток заряда для батареи 198 А*час как правило 10% от ёмкости, т.е. 19,8 А.
разница напряжений - 16-11,5= 4,5 вольта.
Следовательно мощность должна быть не менее 4,5*19,8=89,1 ватт.
И так, если наш ветряк будет выдавать до 100 ватт, то этого с лихвой хватит для полноценного заряда батареи.
Последний раз редактировалось: mikroton (08-12, 23:27), всего редактировалось 1 раз
Мы выяснили, что 100 ватт вполне достаточно для зарядки АКБ.
Естественно, раз ток зарядки у нас будет составлять 10% от ёмкости батареи, то что бы её зарядить до полной емкости, необходимо 10 часов зарядки. То есть, если появится ветер 00 часов, то к 10 утра батарея будет полностью заряжена и мы сможем каким то образом распорядится этой энергией, например, вечером для вполне удовлетворительного освещения нашего жилища. Наша нагрузка при этом не должна превышать некоторой величины. Автомобильная батарея может отдавать значительный ток, но на непродолжительное время. Если в автомобиле включая стартер мы потребляем 200 ампер, то несмотря на казалось бы достаточную ёмкость батареи, больше 5-8 минут стартер крутить мы не сможем, так как при таких токах стартер просто сгорит. Если бы стартер даже выдержал, то длительная работа АКБ при таких больших токах разрушит батарею. Она закипит, и сульфат свинца деформирует пластины. Самый щадящий режим для разрядки батареи составляет не более 50 ампер. То есть батарея может отдать в нагрузку без вреда для себя 50 ампер за 4(3,96) часа работы.
50А*12V=600 ватт на 4 часа. Следовательно мощность всех светильников не должна превышать 600 ватт. Если это будут лампочки накаливания по 100 ватт каждая, то их количество (одновременно горящих) не должно быть больше 6 штук.
Если же лампы будут включаться поочередно (одну выключили, другую включили) то время непрерывной работы можно будет существенно увеличить.
Вывод: даже на таком, казалось бы маломощном ветряке (всего 100 ватт) можно получить довольно ощутимую пользу.
Перейдем плавно к генератору...
Генератор... Генератор на 100 ватт - это минимум, на котором ещё целесообразно его использовать, заряжая батарею. Но нам ведь хочется, что бы генератор питал не только освещение, но и холодильник, телевизор, утюг... Увы, если ветра нет - то какой бы мощности не был генератор - не будет он нам ничего давать, если нет ветра. Ту уж на "нет" и суда нет.
Но если мы имеем хотя бы слабый ветер (1-3 м/сек), то целесообразно питать зарядку батареи только от такого ветряка, который и на слабом ветре давал бы такую мощность.
Как всем известно, мощность ветряка зависит от скорости ветра. А слабый ветер способен поймать только тот ветряк, лопасти которого имеют достаточную для этого площадь.
Но ветряки с большой площадью лопастей не могут крутиться быстро.
Они свою мощность набирают не быстроходностью, а моментом силы на валу. Очевидно, что генератор непосредственно на валу ветроколеса будет работать плохо. Необходим мультипликатор. Рассчитать и изготовить мультипликатор не так сложно, как это кажется. Передаточное число его должно быть таким, что бы согласовать генератор и ветроколесо. Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин. А генератору необходимо 1000 об/мин. Следовательно мультипликатор нужен 1000/200= 5, то есть 1:5. На ветроколесе должна быть большая шестерня, а на генераторе в пять раз меньше.
Проще всего в домашних условиях изготовить мультипликатор по типу велосипедного - мотоциклетного. Цепь, конечно нужно будет купить, если нет подходящей, а звёздочки (хоть одну, хоть обе) можно сделать самому из стальной пластины с помощью дрели.
Какой бы мультипликатор мы не применили, необходимо помнить, что любая пара шестерен снижает мощность ветроколеса приблизительно на 2%. То есть мультипликатор из двух звёздочек и цепи будет передавать приблизительно 96% мощности, а 4 % потеряется на трение в цепи и осях звёздочек.
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 09-12, 11:06 Тема:
Цитата:
Следовательно, на выпрямителе мы неизбежно потеряем 1-2 вольта...
Не пользуйтесь старыми советскими диодами: диод Шоттки имеет прямое напряжение в 0.3В, итого на диодном мосту падает 0.6В.
Аналогично, для создания высококачественного зарядника стоит отказаться от прямой "балластной" схемы в пользу импульсного преобразователя, что существенно расширит диапазон входного напряжения - в обе стороны.
Цитата:
Оптимальный ток заряда для батареи 198 А*час как правило 10% от ёмкости, т.е. 19,8 А.
разница напряжений - 16-11,5= 4,5 вольта.
Следовательно мощность должна быть не менее 4,5*19,8=89,1 ватт.
Не
Ветряк будет выдавать 16 В при 20 А - итого 320 Вт
Цитата:
если наш ветряк будет выдавать до 100 ватт, то этого с лихвой хватит для полноценного заряда батареи
Батарея 12В 200А*ч имеет емкость 2.4 кВт*ч, итого 100Вт будет ее заряжать 24ч (естественно при отсутствии других потребителей)...
Цитата:
То есть батарея может отдать в нагрузку без вреда для себя 50 ампер за 4(3,96) часа работы.
Не
Реально мы можем рассчитывать на половину емкости батареи... Запись 200А*ч на коробке больше определяет допустимые режимы работы, чем энергию, которую можем "безболезненно" получить... ибо есть еще кпд.
Цитата:
Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин.
Это при условии, что у него лопасти около метра, т.е. 100Вт он никак собрать не сможет.
Цитата:
Какой бы мультипликатор мы не применили...
Стоит помнить, что ременные, цепные, фрикционные и.т.п. передачи имеют кпд меньше чем у прямой передачи шестернями...
***********
Итого имеем яркую иллюстрацию, как пару процентов там, пару сям... чуть-чуть "шарообразной лошади в вакууме" и вроде все нормально, но реальность-то покажет, что зря потрачены время и ресурсы.
Какой же ветряк называют "парусным" и почему? Потому, что его лопасти похожи на парус и работают как парус.
Взгляните на фото:
Это типичный парусный ветряк, количество лопастей которого может быть разным, а сами лопасти представляют из себя парус, хотя и вращаются в вертикальной плоскости так же как и пропеллер.
От пропеллерного отличается тем, что не может набрать обороты более, чем скорость ветра потому, что как только это произойдет, парус превратится в тормоз, и обороты автоматически будут снижены.
По этой причине ветряки такого типа лишены основного недостатка пропеллера - "разноса" при сильном ветре.
Количество лопастей-парусов в таких ветряках может быть и не четыре, а больше вплоть до полного заполнения ометаемой площади.
Дальнейшее увеличение количества лопастей может быть осуществлено только за счет снижения площади каждого паруса.
В принципе, возможен ветряк, лопасти которого представляют из себя узкие полоски, например как лента от рулетки, закреплённые между внешним ободом, и ступицей. Такой ветряк будет одновременно похож и на турбину, и на парусник, и на многолопастной пропеллер.
Из этого становится очевидным, что все ветряки, вне зависимости от конструкции, так или иначе подчиняются одним и тем же законам, рассчитываются по одним и тем же формулам, в которых изменяются только некоторые коэффициенты. Так, например, коэффициент сопротивления ветру паруса с вогнутой поверхностью равно 1,33, круга равной площади - 1,11, а с выпуклой поверхностью - 0, 34.
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 09-12, 11:26 Тема:
Цитата:
Это типичный парусный ветряк,
Это нетипичный парусный ветряк: по сути он больше пропеллерный ибо ориентирован на ветер (есть хвост). Критический ветер его сломает, если нет увода. Изготовив лопасти из более твердого материала, мы увеличим КИЭВ как минимум процентов на пять при сохранении всех остальных х-к.
Безболезненно будут складываться подветренные ветряки.
Зарегистрирован: 13.06.2011 Сообщения: 608 Откуда: Украина ,Херсонская ,Г,Цюрупинск
: 09-12, 11:37 Тема:
Да,очень познавательно и интересно,Вот кокраз и ответ об использовании парусников на ветрах ниже двух метров.Ветряк шестиметровый Юриса на двухметровом ветре выдавал до 50 ватт что не достаточно для заряда батареи исходя из вышенаписанного.Если можна остановитесь подробнее на апликаторах и редукторах ,их различиях и расчетах.
Следовательно, на выпрямителе мы неизбежно потеряем 1-2 вольта...
Не пользуйтесь старыми советскими диодами: диод Шоттки имеет прямое напряжение в 0.3В, итого на диодном мосту падает 0.6В.
Совершенно верно. Но речь у нас идет о самодельных ветряках, а следовательно и о цене. Часто в распоряжении самодельщика имеются только "старые советские диоды" выдранные из хлама. Но это совсем не означает, что их категорически нельзя использовать. Конечно, диоды Шоттки использовать лучше, но за неимением таковых, можно использовать и то,что есть.
Elm писал(а):
Аналогично, для создания высококачественного зарядника стоит отказаться от прямой "балластной" схемы в пользу импульсного преобразователя, что существенно расширит диапазон входного напряжения - в обе стороны.
А в этом полностью с Вами согласен. Прямая "балластная" схема только увеличит потери, бесполезно разогревая атмосферу нагреванием балласта.
Elm писал(а):
Цитата:
Оптимальный ток заряда для батареи 198 А*час как правило 10% от ёмкости, т.е. 19,8 А.
разница напряжений - 16-11,5= 4,5 вольта.
Следовательно мощность должна быть не менее 4,5*19,8=89,1 ватт.
Не
Ветряк будет выдавать 16 В при 20 А - итого 320 Вт
А вот здесь не согласен с Вами. Это было бы справедливо для обычной пассивной нагрузки. Например, если греть сопротивление.
При зарядке аккумулятора, мы имеем динамическую нагрузку.
Рассмотрим подробнее:
Допустим, разряженная батарея имеет 11 вольт.
Допустим, генератор даёт 2 вольта... Выпрямитель, даже выполненный на диодах Шоттки, будет закрыт напряжением батареи, и ток заряда будет равен нулю. Таким образом, потребляемая мощность заряда будет равна 2*0=0 ватт.
И даже если генератор будет давать 10 вольт, ток заряда батареи не изменится по той же причине и будет равен нулю.
И только тогда, когда напряжение с генератора превысит 11 вольт, (плюс напряжение падения на диодах) - возникнет ток заряда. И чем больше будет напряжение с генератора превышать напряжение на батарее, тем больший ток будет течь в цепи заряда. Таким образом, при подсчете мощности следует учитывать только разность напряжений, а не полное напряжение генератора.
В принципе, батарею можно заряжать любым напряжением, хоть от 220 вольт. Надо только позаботиться, что бы ток не превышал номинальный. Всё сказанное относится к "прямой" зарядке от генератора, где ток ограничивается балластным резистором.
Ежели поставить промежуточное устройство, например импульсный регулятор заряда, то преобразованием низкого входного напряжения, например двух вольт с выпрямителя, выходное можно поднять и до 14, необходимых для заряда. При этом действительно, подсчитывая мощность зарядного тока мы будем умножать 2 вольта на ток заряда учитывая при этом и потери в преобразователе.
Elm писал(а):
Батарея 12В 200А*ч имеет емкость 2.4 кВт*ч, итого 100Вт будет ее заряжать 24ч (естественно при отсутствии других потребителей)...
Действительно, полностью "убитую" с нуля будет заряжать 24 часа, но такое бывает не часто, если вообще бывает. Обычно батарея разряжена наполовину, следовательно и время заряда будет меньше вдвое. Т.е. 10-12 часов.
Elm писал(а):
Реально мы можем рассчитывать на половину емкости батареи... Запись 200А*ч на коробке больше определяет допустимые режимы работы, чем энергию, которую можем "безболезненно" получить... ибо есть еще кпд.
Согласен, батарею до нуля реально никто и не разряжает.
Elm писал(а):
Цитата:
Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин.
Это при условии, что у него лопасти около метра, т.е. 100Вт он никак собрать не сможет.
О необходимой площади я не упоминал ещё, может оказаться, что 1 кв. метра на лопасть не хватит (или Вы о чем?)
Elm писал(а):
Итого имеем яркую иллюстрацию, как пару процентов там, пару сям... чуть-чуть "шарообразной лошади в вакууме" и вроде все нормально, но реальность-то покажет, что зря потрачены время и ресурсы.
Я и хотел показать без прикрас, где именно возникают потери в "пару процентов там, пару сям", что бы любой начинающий видел реальную картину, с которой может столкнуться, а не радужно-рекламные восторги "абсолютно халявного энергетического Эльдорадо".
У большинства начинающих (судя по вопросам и высказыванием на разных форумах) четко прослеживается общая для всех мысль: "Как сделать 10 КВт ветростанцию?"
Сделать то можно, не вопрос...Вопрос в том, можно ли получить реально 10Квт, если ветра нет.
Поэтому я уже несколько раз говорил, что для постройки хоть чего либо, необходимо собрать ветровую статистику на конкретном месте, не полагаясь на данные гидрометео.
Это нетипичный парусный ветряк: по сути он больше пропеллерный ибо ориентирован на ветер (есть хвост).
Хвост - не показатель. Показатель - конструкция лопастей. В данном примере - в качестве лопасти использован именно парус.
Elm писал(а):
Критический ветер его сломает, если нет увода.
Не сломает.
По двум причинам:
1) Отсутствие критического ветра. Есть места, где критического ветра просто не бывает.
2) Если даже и случится такой критический ветер, достаточно снять нагрузку, то есть отпустить ветряк "на волю". Тогда скорость лопастей сравняется со скоростью ветра и сопротивление ветру упадет до минимально возможной.
Elm писал(а):
Изготовив лопасти из более твердого материала
Изготовление лопастей из более твёрдого материала превратит ветряк из парусного в лопастной, со всеми присущими лопастным минусами:
1)удорожание (так как "дешевле тряпки зверя нет"),
2)Увеличение веса, что автоматически приведет к проблеме разноса ветряка центробежными силами.
Elm писал(а):
, мы увеличим КИЭВ как минимум процентов на пять при сохранении всех остальных х-к.
Характеристики вряд ли сохранятся, а два, выше приведенных, пункта совершенно обесценят те 5 % , если даже и удастся их получить.
Если можна остановитесь подробнее на апликаторах и редукторах ,их различиях и расчетах.
Можно, но лучше бы Вы задали конкретный вопрос, что именно Вас интересует, а то о мультипликаторах, редукторах и трансмиссиях можно исписать 1000 страниц форума.
Ветряк шестиметровый Юриса на двухметровом ветре выдавал до 50 ватт что не достаточно для заряда батареи исходя из вышенаписанного
А вот здесь Вы не правы. И 50 и даже 10 ватт достаточно для заряда батареи, только время заряда пропорционально увеличится. Если 100 ватт будет заряжать наполовину заряженную батарею 10 часов, то 50-ти ваттник будет заряжать батарею, но для полного заряда потребуется 20 часов. В этом только и разница.
Если в течении этих 20 часов вы потратите 40 ватт, включив 1 энергосберегающую лампочку на пару часов, то время заряда батареи просто несколько увеличится. Скажем с 20 часов увеличится на 21 час. Вполне может случится так, что и этого вполне будет достаточно.
Все зависит от наличия ветра, и аппетитов на эл.энергию.
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 09-12, 13:03 Тема:
Цитата:
А вот здесь не согласен с Вами. Это было бы справедливо для обычной пассивной нагрузки. Например, если греть сопротивление.
Лукавите, сударь!
Если ветряк при напряжении 20В выдает ток в 15 А, то на вал должна быть приложена мощность больше 300Вт и никак не иначе.
Да и АБ при зарядке греется...
Цитата:
Обычно батарея разряжена наполовину, следовательно и время заряда будет меньше вдвое.
КПД зарядки в лучшем случае 60%... часто меньше.
Цитата:
О необходимой площади я не упоминал ещё (или Вы о чем?)
О быстроходности: чем больше площадь (радиус) ветряка тем медленнее он крутится, тем большее потребуется передаточное число, кпд от него тоже зависит.
Цитата:
Не сломает.
Шо два пальца... Штормовые стакселя сносит, а тут какая-то дешевая ткань - 20 м/с и парус лопнет, дальше обрывки начнут хлестать по мачте, заклинит поворотный узел и.т.д., и.т.п.
И отпустить ветряк на волю не поможет - силы лобового сопротивления никто не отменял... у Гравио - теоретически его ветряк прячется за коком генератора, вытягиваясь в струнку, но там именно подветренный ветряк со всеми его недостатками.
Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин
Быстоходность любого многокрыла, а парусного - в особенности, не превысит значения единицы. Будьте внимательнее при оценке скорости вращения, иначе ошибка может быть катастрофически большой.
Жека писал(а):
Ветряк шестиметровый Юриса
У него ветряк имел диаметр четыре метра. Знаю это из первых рук, поскольку активно ему помогал. Кстати, из-за громадного крутящего момента на валу постоянно происходили разного рода поломки. То шпонки на валу срежет, то сам вал согнёт, то сломает что-нибудь ещё. Последняя версия мультипликатора было на основе двухступенчатой цепной передачи.
Были аварии с парусами при буревых порывах, результатом чего и явился согнутый вал ветроколеса.
С парусниками тоже не всё так безоблачно, просто и гладко.
Зарегистрирован: 13.06.2011 Сообщения: 608 Откуда: Украина ,Херсонская ,Г,Цюрупинск
: 09-12, 14:16 Тема:
Извеняюсь это я наверно перепутал диаметр Ветряка Юриса с Ветряком Виктора они очень похожи а замеры взял из таблицы замеров Юриса.Просто он везде все поудалял и данные приходится брать из памяти.Вот ссылка извените бока больше показать не могу без разрешения автора
А вот здесь не согласен с Вами. Это было бы справедливо для обычной пассивной нагрузки. Например, если греть сопротивление.
Лукавите, сударь!
Если ветряк при напряжении 20В выдает ток в 15 А, то на вал должна быть приложена мощность больше 300Вт и никак не иначе.
Я спорить не буду. Ещё раз повторю: это верно только для пассивной нагрузки, если бы генератор был нагружен на балластный резистор.
Посчитайте сами: Допустим, генератор выдает нам не 20 вольт, а 200.
Ограничительным резистором мы ограничим ток заряда батареи до 15А. Тогда по Вашим представлениям ветряк должен выдавать мощность 200*15=3000 ватт, т.е. 3Квт. Но батарея столько не "съест".
Более того, снимая эл.энергию с генератора на трансформатор, преобразуем её до 13,8 вольта, а уж потом на выпрямитель и после него на АКБ. (то есть так, как если бы мы зарядку брали бы из розетки). Тогда при 10 А батарея на зарядку забирала бы 138 ватт. И ни ватта больше. При этом непосредственно с генератора мы забирали бы на зарядку не 15А, а 0,69 А. То есть соответственно мощность составляла бы не 3Квт, а 200*0,69= 138 ватт. Закон Ампера, он и в Африке закон.
Elm писал(а):
Да и АБ при зарядке греется...
Естественно, что греется. Именно поэтому и нельзя батарею заряжать током, превышающим номинальный. Иначе так разогреется, что закипит. Об этом я выше уже писал. А ещё есть у АКБ и саморазряд. Это тоже потери. И чем "старее" батарея, тем больше её саморазряд, и меньше ёмкость.
Elm писал(а):
Цитата:
Обычно батарея разряжена наполовину, следовательно и время заряда будет меньше вдвое.
КПД зарядки в лучшем случае 60%... часто меньше.
Если ничего нет лучше, чем кислотная батарея, то с этим приходится либо мириться, либо искать накопитель лучший, чем химический.
Elm писал(а):
Цитата:
О необходимой площади я не упоминал ещё (или Вы о чем?)
О быстроходности: чем больше площадь (радиус) ветряка тем медленнее он крутится, тем большее потребуется передаточное число, кпд от него тоже зависит.
О быстроходности парусного ветряка обычно не говорят, так как у ветряков такого типа мощность исчисляется не быстроходностью, а моментом силы на валу.
(См. Е.М. Фатеев, "Ветродвигатели и ветроустановки",стр 82):
Цитата:
"Секундная работа, или мощность Т , определяется произведением силы Р на скорость V.
Т=Р*V.
Одну и ту же работу можно получить либо за счет большой силы, при малой скорости перемещения рабочей поверхности, либо, наоборот, за счет малой силы, а следовательно и малой поверхности, но при соответственно увеличенной скорости её перемещения"
Таким образом, в парусном ветряке как раз тот случай, когда не "быстроходность", а "большая сила" при малой скорости перемещения рабочей поверхности, то бишь паруса.
Elm писал(а):
Цитата:
Не сломает.
Шо два пальца... Штормовые стакселя сносит, а тут какая-то дешевая ткань - 20 м/с и парус лопнет, дальше обрывки начнут хлестать по мачте, заклинит поворотный узел и.т.д., и.т.п.
И отпустить ветряк на волю не поможет - силы лобового сопротивления никто не отменял...
Ветер на море отличается скоростями от тех, которые дуют на суше. У Вас опыт мореплавателя, а не ветростроителя парусных ветряков. Для лодки в море под парусом - всё сказанное справедливо, а для паруса на валу - нет. Ибо сопротивление воды (для лодки) в сотни раз больше сопротивления подшипников на валу (для ветроколеса). По этой причине лодка никогда не ходит по морю со скоростью ветра, а вот парус на колесе - достичь скорости ветра может запросто.
По этому поводу вот что пишет Фатеев(см. стр.84):
Цитата:
Если скорость перемещения поверхности равна нулю, U=0, то работа ветра тоже равна нулю. Если U=V, то есть поверхность перемещается со скоростью ветра, работа так же будет равна нулю, так как нет силы сопротивления , за счет которой совершается работа.
Лобовое сопротивление конечно останется, ветер будет давить на внешний обруч, если он есть, на ступицу, на мачту...Но лобовое сопротивление самих парусов будет снижено до минимума.
Elm писал(а):
у Гравио..
Каким боком здесь Гравио? Обсуждение его ветряка в другой ветке.[/img]
Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин
Быстоходность любого многокрыла, а парусного - в особенности, не превысит значения единицы. Будьте внимательнее при оценке скорости вращения, иначе ошибка может быть катастрофически большой.
В данном, конкретном месте не велась речь о быстроходности. Речь велась только о принципе расчета передаточного числа мультипликатора.
Александр писал(а):
Кстати, из-за громадного крутящего момента на валу постоянно происходили разного рода поломки.
О том и речь. О "громадном крутящем моменте", а не о быстроходности.
Александр писал(а):
Были аварии с парусами при буревых порывах, результатом чего и явился согнутый вал ветроколеса.
С парусниками тоже не всё так безоблачно, просто и гладко.
Поэтому и нужно показывать все потенциально возможные сложности.
Если бы в установках, у которых случались аварии, было бы устройство, отключающее нагрузку от ветроколеса, то и вал бы не погнуло.
Быстоходность любого многокрыла, а парусного - в особенности, не превысит значения единицы.
Кстати, не любого многокрыла.
Если мы изготовим ветроколесо из множества суперлегких крыльев-лопастей, суммарная площадь которых будет больше половины ометаемой площади, то такое ветроколесо будет похоже на газовую турбину. А на турбинах добиваются очень больших скоростей вращения. Куда больших, чем может выдать любой трёх-четырёх лопастной ветряк, не развалившись от центробежных сил.
Принцип взаимодействия между лопаткой турбины и струёй газа при этом не отличается ничем.
Лопастные ветряки, в теории, так же могли бы не боятся больших оборотов, не будь у них лопасти такими тяжелыми.
Решение этого противоречия возможно в том, что бы делать многолопастные, но очень легкими и прочными лопастями.
Возьмите в руки рулетку. Представьте, что лента рулетки - это лопасть ветряка...
Сколько таких полосок мы можем закрепить на ветроколесе, если ширина ленты равна 15мм, а диаметр внешнего обода 2 метра? И лента легко изгибается, следовательно, если один конец лопасти у нас будет закреплён в плоскости вращения (тот, что закрепим на внешнем ободе), А второй конец (тот, который закрепим на ступице) развернем на 40-90 градусов, то получим пропеллер, быстроходность которого будет выше, любого другой конструкции, несмотря на большую суммарную площадь всех лопастей и явную "многолопастность". Здесь ограничение у нас будет только по прочности внешнего обода. Но и его можно сделать очень легким, а ленты-лопасти будут выполнять функцию спиц в велосипедном колесе, если их хорошо натянуть.
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 09-12, 16:01 Тема:
Цитата:
Посчитайте сами: Допустим, генератор выдает нам не 20 вольт, а 200.
Ограничительным резистором мы ограничим ток заряда батареи до 15А. Тогда по Вашим представлениям ветряк должен выдавать мощность 200*15=3000 ватт, т.е. 3Квт. Но батарея столько не "съест".
Про то, что на резисторе будет выделяться остальная мощность Вы как-то не подумали?
Ветряк именно должен выдавать столько, чтобы ток в цепи был равен указанному )))) Будет меньше мощность - ток упадет и.т.д.
Цитата:
Тогда при 10 А батарея на зарядку забирала бы 138 ватт. И ни ватта больше.
Мне нравится Ваша непосредственность... Сначала мы говорим о АБ в 200А*ч... потом плавно переходим к 100 А*ч... но оно все равно никак не получается 100 Вт
А ведь если взять самые первые тезисы, то как раз и получится, что 20А да 16В = 320Вт... ровно точно также, как при АБ 100 А*ч и 14В имеем 140 Вт ))) и получить эту мощность откуда-то иначе кроме ветряка неоткуда... Меньше мощность -> меньшее напряжение -> меньший ток заряда -> больше времени заряжать...
Или иными словами, если ветряк будет выдавать 100Вт, то максимальный ток при напряжении 14В составит всего 7А и то при КЗ и никак не 20 А, разве что включите АБ в обратной полярности )))).
****
Возможно Вы просто перепутали где лошадь, а где телега (которая, как известно, тоже тянет лошадь).
Если у нас есть обычный зарядник для АБ, то он на ХХ выдает около 20-30В, и ток заряда будет вычисляться как разница вежду выходом зарядника и напряжением АБ разделенное на сумму внутренних сопротивлений источника и АБ плюс сопротивление проводов.
Независимо от того, каким током мы заряжаем АБ, омическое тепло будет выделяться на всех трех слагаемых знаменателя - именно этот факт определяет кпд зарядника и АБ, как хранилища энергии.
Общая же мощность будет складываться как потери и запасенное, кпд в 50% означает, что половину поступившей энергии АБ рассеет теплом.
****
Также хочу обратить Ваше внимание, что по мере заряда, растет и внутреннее сопротивление АБ, корпус не успевает рассеивать возросшее количество теплоты и АБ может закипеть, хотя все параметры в норме - это относится ко всем типам АБ: в мобилке, машине, ноуте и.т.п.
mikroton
Вы можете не говорить о быстроходности, но помнить об ограничениях на неё просто обязаны, если хотите получить правдивые результаты расчётов.
Газовая турбина работает при огромных скоростях потока. Да ещё в специально для неё сделанном канале. Не нужно её сравнивать с ветряком.
В условиях же обычного ветра быстроходность многокрылов близка к единице. Это уже достаточно давно и строго доказано и не нам здесь это ставить под сомнение. И вес лопастей тут ни при чём. Ограничение скорости вращения происходит из-за того, что воздушный поток не успевает убраться из плоскости ветроколеса и лопасти натыкаются на него. В литературе по ветрякам это всё очень подробно расписано.
Я не собираюсь тут спорить, просто сделайте практически многокрыл, который сможет раскрутиться до 200 об/мин при ветре 1 м/с.
mikroton
Вы можете не говорить о быстроходности, но помнить об ограничениях на неё просто обязаны, если хотите получить правдивые результаты расчётов.
Спасибо. Об этом я хорошо помню.
Александр писал(а):
Газовая турбина работает при огромных скоростях потока.
Да,да. Я и говорил как раз про огромные скорости, которые не может себе позволить ни один лопастной ветряк.
Александр писал(а):
Да ещё в специально для неё сделанном канале.
А вот это уже не имеет значения. Значение имеет только площадь лопаток, плотность и скорость газа (рабочего тела).
Александр писал(а):
Не нужно её сравнивать с ветряком.
Почему же? Потому, что скорости "ветра" не сопоставимы? Или потому, что турбина вполне выдерживает такие обороты, а лопастной ветряк приходиться тормозить, что бы не разнесло?
Александр писал(а):
В условиях же обычного ветра быстроходность многокрылов близка к единице.
Вот обычный, очень слабый ветер (судя по неподвижной листве, в непосредственной близости от ветряка). Как бы Вы оценили быстроходность этого "прототипа"?
Александр писал(а):
Это уже достаточно давно и строго доказано и не нам здесь это ставить под сомнение.
Доказано давно и строго, только вот правильно ли понимается? Обратимся к классикам, которые доказали давно и строго. Фатеев в упоминавшейся уже книге на странице 127 пишет следующее:
Цитата:
"Так как для крыльчатого ветряка ометаемая поверхность F (рис 58) равна F= (Пи*D^2)/4= 0,785*D^2, то можем выразить мощность крыльчатого ветряка в зависимости от его диаметра D.
N= 0.000833*0,785*D^2*V^3 = 0,000654*D^2*V^3 л.сил.
Мощность ветродвигателя в киловаттах напишется так:
N=0,000481*D^2*V^3."
Как Вы думаете, где именно в этой формуле подсчета МОЩНОСТИ таится "быстроходность"?
Александр писал(а):
И вес лопастей тут ни при чём. Ограничение скорости вращения происходит из-за того, что воздушный поток не успевает убраться из плоскости ветроколеса и лопасти натыкаются на него. В литературе по ветрякам это всё очень подробно расписано.
Да, в частности у Фатеева подробно и расписано. Покажите на какой странице написано, что лопастные ветряки уходят в разнос именно потому, что натыкаются на на воздушный поток, и именно в силу этого лопасти отрываются и улетают на сотню метров от ветряка. А то я что то как ни искал, этого момента не нашел.
Александр писал(а):
Я не собираюсь тут спорить, просто сделайте практически многокрыл, который сможет раскрутиться до 200 об/мин при ветре 1 м/с.
А почему именно до 200 об/мин ? И именно при ветре 1 м/сек?
И именно "многокрыл" - это сколько? Ясно, что лопастей должно быть больше 1, но что уже будет считаться многокрылом? 3? 4? 10? 100 лопастей?
Про то, что на резисторе будет выделяться остальная мощность Вы как-то не подумали?
Почему же не подумал? Подумал. Но предлагаю Вам посчитать самому какая именно мощность будет выделятся. С конкретными цифрами.
Elm писал(а):
Ветряк именно должен выдавать столько, чтобы ток в цепи был равен указанному
Да, да. Возьмите ток 10 или 20 А. При напряжении 200 вольт. И посмотрим, какая будет выделятся мощность, в частности, будет ли она равна 4КВт.
И не забудьте потом объяснить, почему напрямую от 200 вольт при указанном токе будет такая мощность, а при преобразовании через трансформатор вполне хватает для зарядки 13,8 вольт при тех же 20 амперах. И куда при применении трансформатора денется "неиспользованная" мощность.
Elm писал(а):
Мне нравится Ваша непосредственность... Сначала мы говорим о АБ в 200А*ч... потом плавно переходим к 100 А*ч... но оно все равно никак не получается 100 Вт
Мне Ваша тоже нравится. Не важно, какая ёмкость у заряжаемой батареи и каким током её заряжать. Если ток заряда превышает ток саморазряда, то будет только меняться время заряда. А заряжать можно и 10 ваттным источником, только гораздо дольше.
Для тех, кого загрызли сомнения по эксплуатации АКБ , об особенностях её заряда и разряда рекомендую ссылку :
Или вот ещё одна.
Тоже весьма информативная.
А почему именно до 200 об/мин ? И именно при ветре 1 м/сек?
А Вы забыли собственный текст?
mikroton писал(а):
Допустим, ветроколесо при ветре в 1 м/сек у нас вращается со скоростью 200 об/мин.
Это Ваши слова. Вы же не будете это отрицать? А теперь прикиньте. Ветроколесо микроскопического размера, как я понимаю, никого не интересует. Ведь так? Тогда для какого диаметра были предложены такие суперпараметры? Для двух метров? Давайте прикинем. Два метра в диаметре - это 6,28 метра по окружности. 200 об/мин - это 3,333 оборота в секунду. Умножаем длину окружности на количество оборотов в секунду и получаем, что в Вашем варианте окружная скорость составит 20,93 метра в секунду. А ветер, как Вы же сами и говорили, 1 метр в секунду. Что это означает? Что быстроходность ветроколеса равна 20,93. И ветроколеса парусного, ведь мы здесь о нём собрались говорить? Не многовато? Такими значениями не могут похвастаться даже самые шустрые ветряки! И речь даже не о мощности. Как она вычисляется и что на неё влияет я знаю достаточно давно и хорошо. Речь о том, что когда прикидываем на пальцах, что мы можем получить и что нам для этого нужно, то необходимо называть реальные и обоснованные цифры. И от них уже вести прикидку дальше. От парусного ветряка Вы никоим образом не получите таких скоростей. Максимум, что может дать такое ветроколесо при одном метре в секунду, это 9,55 об/мин. Вот теперь и считайте, какой мультипликатор нужен.
mikroton писал(а):
Покажите на какой странице написано, что лопастные ветряки уходят в разнос именно потому, что натыкаются на на воздушный поток
А я разве про разнос говорил? Речь как раз не о разносе, а о том, что ограничивает скорость вращения ветроколеса.
mikroton писал(а):
"многокрыл" - это сколько?
Это общее определение ветроколеса с коэффициентом заполнения ометаемой поверхности, близким к единице.
Вот здесь обычный, очень слабый ветер (судя по неподвижной листве, в непосредственной близости от ветряка). Как бы Вы оценили быстроходность этого "прототипа"?
Скорость вращения - около 1/4 оборота в секунду, то есть - 15 оборотов в минуту. Z=1. И не больше.
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 09-12, 21:32 Тема:
Цитата:
Почему же не подумал? Подумал. Но предлагаю Вам посчитать самому какая именно мощность будет выделятся. С конкретными цифрами.
Итак, у нас есть источник питания 200В и АБ, который нужно заряжать 14 В и 15 А.
Итого, понадобится балластный резистор (200-14)/15=12.4 Ом.
На нем выделиться мощность 15*15*12.4=2790 Вт
Ес-но для реального случая надо учесть еще внутренние сопротивления, но сейчас и так сойдет.
КПД же такого "зарядника" будет 7%
***
При преобразование же балластного резистора нет (вернее его значение очень маленькое) и ес-но требуется мощность только на зарядку АБ.
При этом сам зарядник лучше делать как "источник тока" с обратной связью на датчике Холла - можно получить устройство с кпд больше 95%.
Вот теперь и считайте, какой мультипликатор нужен.
Ок. Можно мультипликатор и от этих цифр посчитать.
1000/9,55=104,712. Следовательно передаточное число мультипликатора должно быть не менее 1:105. Всего и делов...
Цитата:
А я разве про разнос говорил? Речь как раз не о разносе, а о том, что ограничивает скорость вращения ветроколеса.
А я как раз о разносе и говорил, так как лопастные ветряки разрушаются именно от "разноса" задолго до того, как наступит ограничение скорости вращения о воздух. Значит, мы просто не поняли друг друга.
Цитата:
Скорость вращения - около 1/4 оборота в секунду, то есть - 15 оборотов в минуту. Z=1. И не больше.
А вот смотрите сами, что написано у Фатеева, на странице 158 о 18-ти лопастном ветроколесе, с похожим аэродинамическим сечением лопасти:
В таблице для такого колеса значения быстроходности указаны как 2,60; 2,40;2,10... И кто же прав? Классик Фатеев или Вы?
Или знаком Z могут быть указаны какие то разные быстроходности?
Почему же не подумал? Подумал. Но предлагаю Вам посчитать самому какая именно мощность будет выделятся. С конкретными цифрами.
Итак, у нас есть источник питания 200В и АБ, который нужно заряжать 14 В и 15 А.
Итого, понадобится балластный резистор (200-14)/15=12.4 Ом.
На нем выделиться мощность 15*15*12.4=2790 Вт
Замечательно!
А где же цифры показывающие какая мощность пойдет, собственно на заряд АКБ? Нагрев балласта - это потери, а где нужная намполезная мощность?
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 10-12, 10:16 Тема:
Цитата:
А где же цифры показывающие какая мощность пойдет, собственно на заряд АКБ?
Ну Вы не спрашивали... но мне не жалко: заряд АБ будет пополняться мощностью 14В*15А*60% (суть кпд процесса)=126Вт, остальные 40% будут греть содержимое
***
На всякий случай, замечу, что кпд 60% есть неким средним: в начале процесса, когда АБ полностью разряжен оно будет и 90%, а дальше понижается (по экспоненте, вроде).
Цитата:
А я как раз о разносе и говорил, так как лопастные ветряки разрушаются именно от "разноса"
Это откуда такие данные?
Последняя авария, известная мне, произошла из-за деградации подшипника - ветряк загорелся от банального трения.
Даже если лопасти из канализационной трубы их прочность на разрыв позволяет выдерживать ураганный ветер... другое дело, что их загибает назад и ломает. На Онзеповере, показывают разболтанные узлы крепления, пробой генератора, а разломанные лопасти куда реже.
Цитата:
Следовательно передаточное число мультипликатора должно быть не менее 1:105. Всего и делов...
Зарегистрирован: 30.06.2010 Сообщения: 1077 Откуда: Украина
: 10-12, 10:34 Тема:
Цитата:
А вот смотрите сами, что написано у Фатеева, на странице 158 о 18-ти лопастном ветроколесе, с похожим аэродинамическим сечением лопасти:
Как говориться, дьявол кроется в мелочах ))))
Сперва Вы дали пример "типичного"парусного колеса у которого быстроходность больше единицы - просто потому что оно такое есть.
Потом начали говорить о ветряке, где много маленьких и тонких лопастей, т.е. коэф заполнения, а, значит, и момент на валу соразмерен с пропеллерными ВЭС, ес-но оно крутится быстрее да и не парусное оно.
Теперь же начали все сравнивать с многолопастными ВЭС с жесткими лопастями, где тоже коэф. заполнения совсем не единица и удивляетесь почему оно крутится в два раза быстрее скорости ветра
*****
Выберите что-то одно, а главное прочитайте выводы на стр 161.
В таблице для такого колеса значения быстроходности указаны как 2,60; 2,40;2,10... И кто же прав? Классик Фатеев или Вы?
Или знаком Z могут быть указаны какие то разные быстроходности?
Вот теперь давайте и разберёмся в этих вопросах.
На графике изображены параболы мощностей и кривые моментов вращения для трёх опытов. Далее, в таблице указаны для трёх опытов Zn - это число модулей, иначе - быстроходность в точке максимума параболы, то есть там, где снимается максимальная мощность. И какие же их значения? А вот какие: 1,3; 1,2; 1,05. Вот эти значения и являются как раз теми, которые мы должны использовать в расчётах. Теперь далее. А далее указаны три значения Zo - это синхронная быстроходность. Что такое синхронная быстроходность? Это такое значение быстроходности, которое развивает данное ветроколесо при отсутствии нагрузки. В режиме синхронной быстроходности ветроколесо абсолютно бесполезно - это хорошо видно из приведённого графика. Обратите внимание, что кривая крутящего момента в этой точке равна нулю. Эти значения для трёх опытов составили 2,6; 2,4; 2,1. Теперь смотрите: значения синхронной быстроходности (то есть, без нагрузки) ровно вдвое выше значения рабочей, соответствующей максимальной мощности.
Это было 18-ти лопастное ветроколесо с жёсткими крыльями. Теперь сделайте парусное ветроколесо. И снимите с него аналогичные кривые. И Вы увидите, что точка максимальной мощности окажется на Zn примерно равной единице.
Я не противоречу Фатееву, как видите.
При обсуждениях различных ветродвигателей принято под быстроходностью понимать именно быстроходность, соответствующую точке на вершинке параболы, то есть, соответствующую максимальной мощности ветроколеса. Синхронную для расчётов мощности не используют.
Надеюсь, понятно объяснил?
Последний раз редактировалось: Александр (10-12, 23:04), всего редактировалось 2 раз(а)
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах
FAQ
Поиск
Пользователи
Группы
Регистрация
Профиль
Личные сообщения
Вход
Репутация: 0
Репутация: +1
Репутация: +2
