Random Images

Print

NagyFordulatuGenerator

GozTurbina -hoz olyan generátort érdemes készíteni, ami kihasználja a magas fordulatot.

Várhatóan 1-100kW lesz a legnépszerûbb méret, természetesen kisebbel érdemes kezdeni.

Tarcsankent kb. 1-2kW-os, állandómágneses gerjesztésû generátor (/dinamó) készíthetõ hihetetlen kis méretben (forgórész d=84mm, l=15mm, állórész d=115mm, l=47mm):

  • saválló, osztott tárcsába (d=kb. 84mm, l=15mm, ehhez 85mm-es pogácsákat vettünk - elég gagyin, kicsit ferdén vágta le az Italinox, de azért ki fogja adni, amit kell)
  • 8 db NdFeB korong mágnest helyezünk
    • igazából középre 12x5 mm-est, két szélre pedig 10x5 mm-est, vagyis 15mm összhosszú mágnest. Az osztott tárcsa közbeszorítja a nagyobb, d=12mm-es korongmágnest. A 10mm-eseket pedig nem fognak kiesni.
  • Az állórész 5-6db (ami 8 forgomagnessel 5 ill. 3 fazist ad) az EM Kft  U vasmagjai közül a 1031-1320, melynél az U szárai között > 16 mm-es rés van http://www.tali-transformers.com/
  • Vagy pedig a masik megoldashoz a ferrit rudak kozul a d=10mm (ez a legnagyobb) inkabb a 20mm vagy esetleg a 30mm hosszu (A 1051-4010 ill. 1051-4020)
  • de leginkább 2db 1041-1900-M2TNB (vagy C) -2 (no coating) toroid-ferrite (B-vezető) D/d=87.4 / 54 mm h=13.8 mm
    • és 5..6..7db 1051-4020-... ferrite-rúd kb 0.8mm-1mm huzallal megtekercselt tuskóval d=10, l=30mm
  • Végül ezeket választottuk (hihetetlen amit a tali-transformers művel: ígérgetnek, nem válaszolnak, hetek alatt húztuk ki belőlük, de még azóta sem bólintottak rá, hogy átutaljuk postaköltséggel, és utánakiküldik:
    • 2db 85x 62 x 20mm Ferrit toroid M2TNC 1650 Ft + AFA
    • 7db 10 x 30 mm rud ferrit M2TNC 92 Ft + AFA

Kiegyensúlyozás

A kiegyensúlyozáshoz 2 csatornás oszcilloszkóp kell. Az egyik csatornán a piezo jelét nézzük. A másikon az optikai jeladó jelét, amihez tudjuk viszonyítani az ütés helyét. A pontos kiegyensúlyozás nagyon fontos, mert fel sem pörög a turbina, ha üt (lefékezi magát).


SikloCsapagy

A tengely (kb 30cm) hossza miatt csak az egyik vegere rakunk axialis vezetocsapagyat. Kulonben a hotagulas miatt befeszulne. A tulso vegen sima radialis csapagy van. A lathatosag miatt az abrarol hianyzik a ferrit vasmagok tobbsege, a TeslaTurbina haza, es le van robbantva a csapagyhaz fele.

img src="http://www.ideje.hu/images/Energy/TeslaTurbine/TeslaTurbine.jpg"

Generator menesztese: poweredracing.hu turboszakertonk szerint nem kell kulon meneszteni (a tengelyhez), elég anyával odaszorítani - persze a ragasztás  is opció.

Ha a rotorban axiális a mágneses mezõ, és több rotort alkalmazunk, akkor triviális módon lehet a mágneses ellenállást csökkenteni: (ennél elengedhetetlen a menesztés):

img src="http://www.ideje.hu/images/Energy/TeslaTurbine/TeslaTurbine2.jpg"

Elõnye, hogy a mágneses ellenállás (a ferritek összhossza a mágnesekhez viszonyítva) lényegesen csökkenthetõ. (akár légmagosan is megvalósitható). 6 (vagy több) gerjesztõmágnesre csak 2 U ferrit jut, és 4 sokkal rövidebb es nagyobb keresztmetszetû pogácsa. A generátorokat elfordulás ellen biztositani (meneszteni) kell. Ha nem légmagos az állórész, akkor hátránya továbbá a nagyobb megmozdítási nyomaték: a fluxus abszolútértéke szempontjából igy nem sokfázisos lesz, csak (praktikusan) 3 fázis. Amikor indítómotorként használjuk, hogy frekvenciaváltóval a turbinát felpörgessük, akkor a 3 fazis nem hátrány hanem elõny.

Angolul ezek a kulcsszavak jellemzik ezt az elrendezést:

"Ultra-high speed permanent magnet axial gap alternator with multiple stators" United States Patent 4996457 (ez is egy "Seldom-patent", mint a szabadalmak többsége ?) 

img src="http://www.ideje.hu/images/Energy/NagyFordulatuGenerator/NagyFordulatuGenerator_m.jpg"

 

Az olajszivattyúk elég kicsik pl. 5/4" vagy akár 1" csõ vagy karmantyú méretû ( ha a generátor forgórésze d=84mm ). Alighanem legalább 4 generátor fog kelleni 1 tesla turbinához (ami CFC vagy vízgõz közeggel üzemel). Akár az egész készüléket egy (kb. d=140mm-es) köpenycsõbe lehet helyezni - pláne CFC üzem esetén ennek lehet létjogosultsága.

Több generátor jobb, mint ha az átmérõt növelném, mert így a maximális fordulatszám magas marad. A +-350V -ot (DC-t, 2db 1000uF 450V-os kondiba) elõ tudja majd állítani, ezért DC-DC konverzióra nem lesz szükség. A végén fázisonként 2 IGBT kell, és mehet is a hálózatra - a hálózati trafók elintézik a többit. így mûködik sok szünetmentes is, amelyikben csak 50-60Hz-es trafó van (ugyanazt a trafót használva az akkumulátor töltésére, mint amivel maga is elõállítja a 230V~ ot).

  • a legnagyobb elektromos veszteség (ha generátoronként 1kW feletti teljesítményt veszünk), akár 4..10% is lehet (végül is az itt leadott ho korlátozza a max teljesítményt) az állórész tekercsein a rézveszteség lesz: a tekercsekre sajnos elég kevés hely áll rendelkezésre az EM Kft-s U-vasmagnál.
  • A második legnagyobb veszteség pedig a 20A-es schottky egyenirányító diódákon lesz, kb 0.3V / 70V = 0.4%
  • a harmadik a kimeneti IGBT-k feszültségesése, kb 1.5V / 350V = 0.4%
  • a negyedik a disszipáció a vezetékekben itt-ott, összesen ez is 0.4% körüli

Meretezes

Ha ar / teljesitmenyre meretezunk (adott anyag eseten az ar a tomeggel kozelitheto, bar a megmunkalasi koltsegek nagyon kicsi vagy nagyon nagy meretek eseten novekednek), a kovetkezo megfigyeleseket tehetjuk:

  • A forgoresz ar/teljesitmenye az atmero novelesevel romlik. Ugyanis nagyobb merettel kisebb RPM erheto el, vagyis egy adott egyseg egy masodperc alatt kevesebbet dolgozik. Vagyis az atmero novelesevel a suly es a fluxus negyzetesen novekszik, de a fordulatszam kb 1/r szerint csokken. A tomegpontra hato centrifugalis ero m*w*w*r (=m*v*v/r)
  • Az alloresz ar/teljesitmenye az atmero novelesevel javul. Ugyanis a rezhuzal tekercs rezhuzal hossza az elso hatvannyal novekszik, mig a fluxus (keresztmetszet), es ezzel a feszultseg a masodik hatvannyal.

Erezheto, hogy van egy optimalis atmero. Elozetes becslesek szerint ez 84-180 mm kozott lehet. Lathato, hogy a hossz (tobb generatorelemmel) viszont aranyosan novelheto, tobb tarcsa eseten meg kicsit javul is a helyzet. Persze praktikus korlatok itt is vannak. Mindenesetre mindegy, hogy 1000db 100kW-os vagy 1db 100MW-os kell, az ar/teljesitmeny arany hasonlo lesz. Ez csak a generatorra vonatkozik. A kazan futese, karbantartasa nagyban olcsobb.

 


Jó lenne egy nagy fordulatú, de kicsi olajszivattyút is csinálni (centrifugálszivattyút), ami a turbina siklócsapágyának kenését is adja. Persze ez nehéz feladat. Tesla-turbina szivattyuuzemben, vagy centrifugalszivattyu johet szoba. Azért meg lehetne próbálni, még ha elsõre nem is várható siker. A dinamóval ellentétben ez nem kell savállóból legyen, valami közönséges szerkezeti acél is megteszi. 

Az egyik jó kérdés, hogy mekkora fordulatot bír adott készülék. Az U vasmag h1=25.5 mm-es mérete korlátozza a saválló korong erejét, ami tartja a mágneseket (kb 8mm kell a rézhuzalnak, mondjuk 1mm légrésnek, a mágnes 10mm, azaz 5-6mm húsnak marad hely).

Max 300N/mm2 -re lehet méretezni (a 1.4307  szakítószilárdsága 600 N/mm2 körül van, de jóval ezalatt már maradandó alakváltozást szenved "folyik").

Nagyon nehéz a számítás, olyasmi, mintha egy forgó nyomástartály lenne (a nyomás a savállót feszíti kifelé, a mágnesekre ható erõt reprezentálja), de annál is bonyolultabb. Nem hiszem, hogy 60000 RPM-nél gond lenne, de azért közelítõ számításokat és próbapörgetést kell végezni.

 


 Siklocsapagy

  • bronz
  • olajnyomas
  • http://autospeed.com/cms/A_2986/article.html
  •  

Merevlemez motor

A 3.5 GB-os (quantum) 3.5 hüvelykes (valójában d=95mm-es lemezei vannak) merevlemez 4 lemezesre kiegészítve, központnál kifúrva, kerületnél fúvókával ellátva kiváló  Tesla turbinát ad. A lemezeket tavtartoval kb. 0.4mm kozzel kell elhelyezni - lehetoleg jo sokat. A keruleten jo kialakitasu fuvoka kell (ez igen fontos a hatasfok szempontjabol). Suritett levegovel is ki lehet probalni, de mas a viszkozitasa mint tulhevitett gozzel - ezert mas lesz az optimalis fordulata.

A léptetõmotorja 4 kivezetéses, 3 tekercses, mindhárom tekercs ellenállása 2.4 Ohm. Kézzel megforgatva 440mV -ot mutat az AC állásban az MY-64-es multiméter, alighanem 629mV csúcsfeszt mért, és úgy jelzi ki, hogy szinusz esetén megfeleljen az RMS értéknek. Valszeg 10000 RPM körül ad 12V-ot (normál üzemben 5400 RPM-nél ennél kisebbet kell adjon, hogy 12V-ról meg lehessen hajtani a tekercseit).

Várható teljesítmény és hatásfok:

  • 1A/tekercs, 18V => 15.6V, 50% kitöltési tényezõ esetén:  23.1W / 27W = 85%
  • Ez elég kicsi, de ha egész nap megy, még mindig annyi energiát ad, mint ha egy ember 6 órán át tekeri a kerékpáros áramfejlesztot. A 4 lemezes d=95 mm-es turbina ennél azért többet tudna. Ha beválik,  érdemes lenne kicsit nagyobban (8 db 5 1/4" -es lemezzel ?) és NdFeB mágneses generátorral több száz  Wattos  turbinát készíteni.

 

  • http://www.instructables.com/id/Tesla-turbine-from-old-hard-drives-and-minimal-too/
  • http://www.instructables.com/id/Build-a-15,000-rpm-Tesla-Turbine-using-hard-drive-/
  • http://www.instructables.com/id/SEYR9XSF82EU6P9/
  • Az instructables használhatósága sokat romlott az elmúlt pár hónapban.

 


Turbina es generatorok

Elozetes szamitasokbol ugy tunik, hogy adott 10000..70000 RPM fordulatszam mellett egy jol kialakitott tesla turbina sokkal nagyobb teljesitmenyt lead, mint egy NdFeB magneses generator (porvasmagos alloresszel). Novelhetem az atmerot, hogy tobb magnest tudjak elhelyezni, de az a fordulatszamot korlatozza. Mivel az alloresz tekercsek szama is novekszik, azert az elso hatvannyal tud novekedni a teljesitmeny (mikozben a meret a 2. hatvannyal no, azaz a teljesitmenysuruseg csokken - de legalabbis nem igazan novekszik, meg ha tudunk szerezni optimalis U porvasmagot, akkor sem).

d=120mm-es turbinahoz legalabb 4..5 db d=84mm generator fog majd kelleni. Egyelore kevesebbel fogjuk megoldani, de nem art szamolni ezzel.

  • generator
  • siklocsapagy
  • generator
  • generator
  • tesla-turbina
  • generator
  • generator
  • siklocsapagy
  • generator

Az alloresz tekercs l=47 mm U-vasmagja igencsak hosszu tengelyt jelent. Ez osszesen kb 40cm.

 



Created by: cell. Last Modification: 2009-11-15 (Sun) 18:43:30 CET by cell.