Prądnica Amerykanka o średnicy 350mm (wydzielone)

[Waldemar Pachoł]

Na wykresie zaznaczono r=0.250 czyli Średnicę 500mm, chcąc policzyć dla średnicy 464mm trzeba przesunąć suwak na r=0.232m

[maciek19660714]

OK wyszło mi r=0,232m.

Znalazłem w sieci ciekawą stronę z teoretycznymi wyliczeniami mocy prądnicy http://maciejrz.republika.pl/amerykanka.html
Podstawiłem parametry mojej projektowanej prądnicy warstwowej do obliczeń z tej strony

i oto co mi wyszło:

01-Magnesy- 12 par----------------------40mm x 20mm x 10mm
02-Cewki----12 szt na fazę--------------80mm x(90mm/65mm)x 7mm
03-Śmigło-2,5m , Wiatr-6m/s , Moc śmigła-198W , Szczelina-10mm
04-Odbiornik- grzałka 24V/500W zasilana przez dwie takie prądnice.
05-Wew. średnica rotora------------------------------------------------------------270mm
06-Zew. średnica rotora-------------------------------------------------------------350mm
07-Prędkość obrotowa----------------------------------------------------------------210 obr/min
08-Prędkość obwodowa wew.części magnesów------------------------------------2,9m/s
09-Pow przekroju cewki-------------------10mm*7mm-----------------------------70mm2
10-Ilość zwojów drutu 1mm w cewce-----------------------------------------------70 szt
11-Długość drutu w polu magnetycznym----2*60mm*70zw------------------------8,4m
12-Gęstość prądu w uzwojeniu-------------------------------------------------------3,5A/mm2
13-Pobierany prąd----------------------------------------------------------------------2,7A
14-Indukcja bez obciążenia------------------------------------------------------------0,75T
15-Napięcie indukowane w cewce bez o.-----V=o,7*0,75T*2,9m/s*8,4m---------12V
16-Napięcie fazowe bez obciąż.--------------12*12----------------------------------144V
17-Moc prądnicy bez obciążenia------------P=3*144*2,7A-------------------------------------1166W
18-Indukcja z obciążeniem-------------------------------------------------------------0,5T
19-Napięcie indukowane w cewce z o.-------V=o,7*0,5T*2,9m/s*8,4m------------8V
20-Napięcie fazowe z obciąż.----------------12*8-------------------------------------96V
21-Moc prądnicy z obciążeniem-------------P=3*96*2,7A--------------------------------------777W

Wynikało by z tego, że byłaby za duża do takiego śmigła

[set]

Dzisiaj odebrałem rotory i robiłem próby cewek testowych
Cewka 24mm grubości około 56 zwojów
194 obr/min
napięcie bez obciążenia 5V
6A-4V
11,5A-3V
15A-2V
387 obr/min
Napięcie bez obciążenia 8V
20A-3V
15A-5V
13A-6V

Cewka o grubości 12mm około 34 zwojów
194 obr/min
napięcie bez obciążenia 3V
6A- 2 do 3V
10A-2V
15A-2V
20A-1V
387 obr?min
napięcie bez obciążenia 5V
10A-4V
15A-3 do 4 V
20A- 3V
24A- 2-3 V
Cewka 24mm pod obciążeniem wypada blado w porównaniu z cewką 12 mm. Wysokość mojej cewki przy grubości 24mm to około 12 cm natomiast przy grubości 12mm będzie to 10 cm więc mniej drutu i mniejsze straty
Drut przy obciążeniu 15A nie grzeje się prawie w ogóle natomiast przy 24A jest dosyć ciepły

[korkociąg]

A jakie masz rezystancje cewek?
387 obr/min to dużo. Zakładając, że masz przekładnie 1:2 (mam rację?) na śmigle masz ok 190 obr/min przy średnicy śmigła 5m prędkość obwodowa na poziomie 50m/s (180 km/h). Dla układu 3 łopat wskaźnik szybkobieżności 4,5-5 daje optimum dla wiatru 10-11m/s.
180km/h na końcach łopat już nieźle gwiżdże.

[set]

Rezystancję zmierzę jutro.Moja przekładnia to 1:2,5.
Sprawdzę jeszcze raz obroty czy dobrze policzyłem
Rezystancja cewki 24mm to1,3 Ohma a cewki 12mm to 1 Ohm. Mierzone multimetrem za 25 zł

[Waldemar Pachoł]

Kopalnia danych - szkoda tylko, że tak mało.

Poniżej wykres z powyższych danych:

Natomiast wyniki są takie w odniesieniu do prądnicy Kolegi, że grubsza cewka bije na głowę cieńszą przy mniejszych obciążeniach. Niestety przy większych przewagę ma cieńsza.

[set]

Może zrobić cewkę pośrednią o grubości powiedzmy o grubości 18mm (niestety zmierzyć umiem ale zinterpretować to już nie bardzo )
Jakie dane byłyby jeszcze przydatne ?

[Waldemar Pachoł]

Twój pomiar jest nieoceniony. Jakby udało się wykonać np po 5 pomiarów dla zadanych parametrów. Np napięcie przy 5A, 10A, 15A, 20A, 25A to ja baaaaardzo chętnie to wrzucę do arkusza.

Przykładowo dla jednej fazy i obciążenia 15A miałbyś:
przy cewce 12mm - 3,5V x 14 cewek = 49V x 15A = 735W teraz trzeba jeszcze ująć straty
przy cewce 24mm - 5V x 14 cewek = 70V x 15A = 1050W (i tu jak wyżej - straty)

przy 20A wynik dla 12 i 24mm jest identyczny ale wliczając straty przewagę ma już cewka 12mm...

edit: oczywiście dla drutu fi 1mm obciążenia powyżej 20A to już hardcore.

[set]

Nie jest to problem kwestia ukręcenia dłuższego drutu oporowego
Zmierzę jak będzie chwila.
Waldku co radzisz ? śmigło wiadomo 5m przekładnia 1:2,5 napięcie 48V
Straty to spadek napięcia na mostku prostowniczym kablu itd. mój drut z cewek to 1,8mm

[maciek19660714]

Czyli jednak pójście w pogrubianie cewek jest fajne do momentu kiedy nie obciąży się prądnicy, a taki w końcu jest sens jej działania.
Maciek z http://maciejrz.republika.pl/amerykanka.html ,z którym koresponduję jednak miał rację, podkreślam, że wyliczył to teoretycznie.
Moja, być może nieudolna próba naśladowania jego wyliczeń jest kilka postów wyżej.

Set napisałeś:

Może zrobić cewkę pośrednią o grubości powiedzmy o grubości 18mm

jak mniemam to także jest pójście w stronę pogrubiania...

Zwróćcie też uwagę, że goście z Komelu w przytoczonym na początku tematu doświadczeniu:
http://www.komel.katowice.pl/ZRODLA/FULL/77/ref_32.pdf zrobili szczelinę 4mm, a chyba raczej idiotami nie są.

Oto co dowiedziałem z korespondencji z Maćkiem:
1- ZAWSZE priorytetem jest pójście w stronę jak najmniejszej szczeliny w celu osiągnięcia jak największej indukcji przy obciążeniu prądnicy.
2- Optymalna grubość cewek przy magnesach o grubości 10mm i szczelinie 10mm to 7mm. Oczywiście ujawnia się to dopiero pod obciążeniem.
3- Jeżeli chce się pójść w stronę "zwiększania ilości miedzi" to tylko poprzez zwiększanie szerokości cewek przy zachowaniu jak najmniejszej grubości.

Set, w Twoim przypadku, gdybyś chciał poprawić osiągi, w sytuacji kiedy masz już kupione magnesy o szerokości 25mm zwiększanie szerokości cewek jest ograniczone do 12,5mm.
Teraz więc chyba masz, moim zdaniem, podkreślam jako laika raczej największego z was wszystkich, dwa rozwiązania:
I - Zwiększenie ilości cewek i dokupienie 2, 4 par magnesów
II- Zastosowanie przekładni o większym przełożeniu co uważam jest chyba najkorzystniejsze, ponieważ masz duże śmigło, które spokojnie pociągnie przełożenie większe niż 1:2,5.

Pamiętajcie Panowie,że te moje przemyślenia są czysto teoretyczne i polegają jedynie na analizie przeczytanych informacji.

[set]

załóżmy że przy wietrze 12m/s będę miał 20A z jednej fazy, takich wiatrów jest mało w roku, bardziej liczę na wiatry 4-8 m/s czyli do 15A maksymalnie
Zwiększenie ilości cewek wiąże się ze zwiększeniem średnicy rotorów więc takiej opcji nie ma.
Przekładnię już mam więc jej wymiana to dodatkowe koszta więc to raczej odpada
zawsze można nawinąć nieco cieńszym drutem i to trochę podniesie napięcie
Chociaż przy gr 24mm i obr 194 (według wiatraka dla mojego śmigła to 4m/s 76 obr/min śmigła) przy obciążeniu 6A mam dostępne 4Vx14=56V-straty więc zaczyna się ładowanie akumulatorów

[maciek19660714]

Set wytłumacz mi jeszcze jedną sprawę, jak laikowi. Napisałeś:

Cewka 24mm grubości około 56 zwojów
194 obr/min
napięcie bez obciążenia 5V
6A-4V
11,5A-3V
15A-2V

Czy dobrze to rozumiem:
6A to jest obciążenie cewki,
a 4V to napięcie, które masz przy tym obciążeniu?
czyli 6A * 4V = 24W mocy z jednej cewki?

[set]

dokładnie tak, 24W z jednej cewkix42 szt=1008 W

[maciek19660714]

OK.
Czyli, idąc dalej jeżeli zmniejszy się fi drutu,na przykład do 1mm tak jak ja planuję, a pozostawi taką samą szerokość i grubość cewki to:
- spadnie amperaż
- wzrośnie ilość volt
ale moc pozostanie ta sama?

[maciek19660714]

A tak przy okazji, narysowałem Twoją prądnicę

[Waldemar Pachoł]

Maćku, przewaga grubszej cewki, w wydaniu testowym z kilku postów wyżej jest do natężenia 20A. Przy 14 cewkach zysk jest naprawdę duży.
cały myk polega na znalezieniu "złotego środka".
Natomiast odnośnie prądnicy Komelu - w tekście jest informacja o magnesach jakie użyli...

[set]

Właśnie cały czas chodzi o złoty środek, do 20A wygrywa grubsza cewka dopiero powyżej cewki idą właściwie łeb w łeb z przewagą cieńszej bo jest tańsza w wykonaniu.
Dla jakiej grubości cewki zrobiłeś rysunek

[maciek19660714]

Dla jakiej grubości cewki zrobiłeś rysunek

Dla grubości 12mm

Natomiast odnośnie prądnicy Komelu - w tekście jest informacja o magnesach jakie użyli...

Waldku ze Sposobu w jaki skonstruowałeś to zdanie wnoszę, że znudziło Cię to iż upieram się przy tej szczelinie.
I nie dziwię się, że Cię znudziło bo ja się myliłem. Grubość magnesów i cewek jest tam taka sama.

[set]

Maciek możesz zrobić dla 24mm

[Waldemar Pachoł]

Maćku, niee...
Otóż dlatego upieram się przy tym by robić testowe cewki przy każdej prądnicy, gdyż wrzucając dane do arkusza kalkulacyjnego można odpowiedzieć sobie na wiele pytań, między innymi jedno z najważniejszych: ile się z tego uda wyrwać.
Odnośnie prądnic Komelu - ich badania są nieocenioną kopalnią wiedzy, szkoda tylko, że mając możliwości nie dokonano innych pomiarów (lub też dokonano a wyniki zachowano dla siebie).
I oczywiście wcale mi się nie znudziło w świetle powyższego - bo przecież konstruując prądnicę mamy jakieś założenia.

Będę się powtarzał, test nie kosztuje wiele a sporo z niego wynika.