Небольшой двигатель постоянного тока обычно * работает напрямую или может работать, но может быть не лучшим выбором. Устройство, которое непосредственно вырабатывает постоянный ток, обычно называется «генератором», а устройство, которое вырабатывает непосредственно переменный ток, называется генератором переменного тока.
Генератор, по сути, является генератором переменного тока, в котором произведенный внутри страны переменный ток выпрямляется до постоянного тока, обычно с помощью механического «коммутатора» - расположения «медных» «сегментов» на одном конце с несущими щетками. каждый сегмент соединен с концом обмотки или обмоток, чтобы можно было получить доступ к произведенному напряжению. Щетки расположены так, что данная «кисть» всегда находится в контакте со спиралью одинаковой полярности. При изменении полярности обмотки при вращении ротора контактирует другая щетка таким образом, что выходная полярность остается постоянной. Коммутатор выполняет ту же роль, что и диодный выпрямительный мост.
Существует класс двигателей постоянного тока, называемых «Бесщеточные двигатели постоянного тока» (BLDCM, BLDC, ...), в которых переключение осуществляется электронными устройствами (обычно транзисторами). В некоторых случаях их можно использовать в качестве генераторов путем правильного управления коммутационной электроникой, но обычный подход при использовании BLDCM в качестве источника энергии заключается в обходе коммутаторов и непосредственном подключении к обмоткам и их использовании в качестве генератора переменного тока. ,
Итак, генераторы переменного тока - это то, что вы обычно будете использовать в качестве источника энергии - либо специально намотанные *, либо на основе BLDCM (или в очень особых случаях на основе щеточного двигателя, который был логически вывернут наизнанку), пока игнорируйте его: -)). * При условии, что BLDCM будет оптимизирован для использования с двигателем.
В некоторых случаях дизайн, который лучше соответствует потребностям генератора, может быть выполнен путем перемотки. Больше витков более тонкой проволоки, чем первоначально, будет производить больше вольт на об / мин. Не применимо здесь, но в качестве примера, сообщество моделей RC перемотает CD-двигатели с далеко МЕНЬШИМИ витками провода большего диаметра, чтобы сделать высокоточные компактные двигатели большой мощности.
В зависимости от того, что присутствует изначально, перегруппировка от звезды к дельте даст меньше вольт на об / мин, но больший ток и перестановка дельты на звезду даст противоположное
Если максимальное напряжение на оборот или мощность на размер генератора является достаточной проблемой, замена существующих кольцевых магнитов, которые обычно используются высокопроизводительными редкоземельными магнитами, обеспечит существенный выигрыш в производительности.
Первоначально, дать хорошее описание того, что действительно нужно, и того, какие ресурсы доступны, будет гораздо полезнее, чем попытка детального анализа того, что было написано здесь до сих пор.
Если это одна или несколько непродолжительных работ, вам, вероятно, лучше всего найти подходящий BLDCM и удалить электронику коммутатора. Обычно это очень легко сделать. В зависимости от уровня мощности, вы можете обнаружить, что CD-мотор работает для вас. Они общедоступны (обычно бесплатны в неработающем CD-приводе. Их можно использовать как есть или перематывать, чтобы лучше соответствовать потребностям. Перемотка не особенно сложна. При необходимости комментируйте это в свое время.
Более сложной задачей может стать получение энергии от вашего доступного «ветра». Сколько энергии вам нужно? Какова ваша среда? У вас есть свобода монтажа? В помещении или снаружи, то есть, что является источником ветра? Это подвергается воздействию солнечного света на открытом воздухе?
Следующее может быть получено из 1-ых принципов, если необходимо. Мощность, получаемая от воздуха, проходящего через единицу площади А на скорости V, равна
- Мощность = 0,6 x A x V ^ 3 x Z / 100 Вт
Z - эффективность% <= Z <= 100 (фактически <~ = 59) A = площадь в метрах ^ 2 V = скорость в метрах / с
В неизведанной системе можно показать, что Zmax составляет около 59% (предел Бетца). Это может быть выше в воздуховодной системе.
Мощность увеличивается со скоростью куба. Большинство ветровых турбин (WT) оптимизированы для пиковой производительности на скорости около 10 м / с по различным причинам, которые могут быть обсуждены при необходимости. Это означает, что при 1 м / с они условно производят только 1/1000 тыс. От номинальной мощности, при 2 м / с только 1/125-ю от номинальной мощности и даже при 5 м / с только 1/8 от номинальной мощности. [[Редакторы: пожалуйста, оставьте дробь, как показано]].
Включение цифр покажет, что площадь ветровых турбин 2 "x 2" будет обеспечивать чрезвычайно низкий уровень мощности по большинству стандартов. Достаточно ли этого для вас, зависит от вашего применения и доступной скорости ветра.
2 "х 2" = 0,00258 м ^ 2 !!! Около 1/400 квадратного метра.
Таким образом, мощность = 0,6 х 0,00258 х В ^ 3 х Z Вт = ~ 1,55 х ЗВ ^ 3 милливатт
Примечание * милли * Вт.
На практике эффективность в 10% несложная, 20% достижима с осторожностью, 30% выполнима и 40% героична. Использование 20% эффективности - это, пожалуй, хороший старт.
Так достижимая мощность = ~ ~ 0,3 милливатт х V ^ 3
Приемлемость любого из вышеперечисленного зависит от имеющейся скорости ветра и необходимых уровней энергии. Обратите внимание, что при очень низких скоростях WT может не запуститься из-за «значимости» / зубчатости и статического трения. Системы, которые должны запускаться при очень низкой скорости ветра, требуют особого внимания при проектировании.
Если это место под открытым небом с хорошим ветром, вы можете рассчитывать на несколько метров в секунду. Это очень очень очень сильно зависит от места и обстоятельств. В реальных ситуациях средние, типичные,% времени, превышающие x% и т. Д. Скорости, описываются распределением Вейбулла, и можно решить, что подходит для ваших обстоятельств, и доставить им много удовольствия.
Если вам нужна мощность и гибкость при монтаже, вам нужна высота, отсутствие турбулентности и зазора от других объектов. Об этом в Интернете есть огромное количество материалов. Если у вас нет гибкости монтажного положения, вам нужно посмотреть на уровни мощности выше и распределение скоростей для вашего местоположения и решить, будет ли это работать для вас.
Если это открытый сайт, то солнечная панель может удовлетворить ваши потребности лучше. Современная высокоэффективная панель размером 2 x 2 дюйма будет излучать около 300 мВт на солнце.
Я мог бы написать об этом неделю или около того :-) - давайте посмотрим, какое направление будет наиболее полезным. Вы можете поговорить со мной в автономном режиме о практических реализациях, когда этот вопрос и ответы будут завершены. Гораздо больше, если / как нужно.
WINDBELT
Я бы обратил внимание на ремень безопасности, если бы он казался полезным дополнением. Это может быть, но, к сожалению, вероятно, не на этом этапе. Я бы хотел использовать технологию Windbelt, если бы она выглядела полезной и конкурентоспособной по стоимости. До сих пор, кажется , не было ни за исключением , возможно , в некоторых очень очень нишевых приложений.
Как будет видно, реальная производительность доступных демонстрационных модулей составляет менее 5% от производительности системы со скромными размерами, о которой я говорил выше - то есть то, что вы действительно можете купить, настолько ниже производительности альтернативных систем, насколько она заявляет, что она выше них. ,
Windbelt [tm] имеет свое место и является умной идеей, НО, к сожалению, огромное количество мусора и много ложных утверждений были сделаны и продолжают поступать. Заявления об эффективности по сравнению с другими системами либо «просто неверны», либо, возможно, основаны на особых обстоятельствах, которые никогда не объясняются и которые в любом случае являются подозрительными.
Рекламная литература Windbelt утверждает, что их эффективность в 10–30 раз выше, чем у микротурбинных систем. Учитывая ~ = 60% максимально возможной эффективности (предел Бетца), заявка в 10–30 раз более эффективная, чем у микротурбин, говорит о том, что эффективность UT возрастает на 1–3%, ЕСЛИ ветрозащитный пояс составляет 30%.
Вот реальный микропоясок Хьюддера
с площадью, очень похожей на описанную выше, но выходной энергии переменного тока (не постоянного тока) в 20 или 30 раз меньше, чем в консервативном примере, который я привел выше)
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 м / с ..... 0,3 / -
2 м / с ..... 2,5 / -
3 м / с ..... 8 / 0,1
4 м / с ..... 20 / 0,5
5 м / с ..... 40 / 1,5
10 м / с ..... 300/8
Если вы допустите, что мои расчетные показатели будут высокими в 10 раз (КПД 2%, а не 20%), то ветротурбина (вентилятор небольшого размера) будет более чем выгодно отличаться от опубликованных результатов, полученных с помощью ремня безопасности.
Прошло достаточно много времени с момента первоначального объявления, что можно ожидать появления каких-то существенных продуктов реального мира. Вы действительно можете купить несколько небольших демонстрационных устройств, таких как 8 мВт при 10 м / с, перечисленных выше. Но стоимость ближе к 20 000 долларов США / ватт, чем 2 доллара США / ватт. Посмотрите на обещания "Скоро" на веб-сайтах видно, что даты истекли. Больше позора. Прорыв этой точки был бы очень кстати. Но, похоже, эта технология не скоро появится, увы. Смотри это место :-).
Википедия
Шон Фрэйн разъясняет свое изобретение - с видео
Работает самодельный светодиод, приводящий в действие windbelt - но посмотрите на размер апертуры.
Попытки увеличения - отмечает комментарии по диапазону скорости ветра
