Váení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, e na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, e ukázka má slouit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, e není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále íøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura
[email protected]
2.3
Výroba elektrického proudu
Pøi relativnì malé velikosti Savoniova rotoru je zajímavá pouze výroba stejnosmìrného proudu pro nabíjení baterií; výroba síového støídavého proudu by v tomto výkonovém pásmu byla pøíli nákladná. U velkých prùtaných rotorù pøipadá spíe v úvahu výroba proudu pro pøípravu teplé vody (viz kap. 3), jak je praktikována na Bachmeierovì statku v Holzenu. Obvyklé pokusy s automobilovým nebo vlakovým dynamem nedopadly pøíznivì. Tyto generátory jsou, jak známo, dimenzovány na vysoké otáèky pøes 1000 ot./min. Pøi pøevodu odpovídající velikosti je sice moné jich vìtrnou turbínou dosáhnout, ale pøi nízkých a støedních rychlostech vìtru pohltí pohon tolik energie, e výroba proudu je moná jen za bouøe. Pøi pouití generátoru s cizím buzením (proudem z baterie) se sice podaøí sníit otáèky na 500 a 600 ot./min., ale generátor spotøebuje mnohem více energie, ne kolik jí pak vyrobí. Jen za pøedpokladu pøevinutí statoru dynama tenèím a patøiènì delím drátem se podaøí u pøi otáèkách pod 500 ot./min. dosáhnout ádoucího nabíjecího napìtí. Pøitom samozøejmì klesá intenzita proudu a maximální výkon. Návod na pøestavbu dodávala firma Christian Kuhtz, Sternwartenweg 40, 2300 Kiel. Za cenu 70 a 100 DM také pøevíjela zaslané vhodné generátory (alespoò dosud tomu tak bylo!). Hotové automobilové generátory pro 12voltové baterie s maximálním výkonem cca 150 W pøi otáèkách 1200 ot./min., které vyrábìjí proud u pøi otáèkách 450 ot./min., nabízí firma A. Harbarth, Selbstbaubedarf für Windkraftanlagen, Hecheln 32, 7769 Mühlingen. Tato firma dodává také trojfázové generátory èínské výroby (viz dále a obr. 2.15) s buzením permanentním magnetem a mùstkovým usmìròovaèem, které jsou skuteènì levné a mají vynikající vlastnosti; bylo by tedy moné pøestat pouívat automobilová dynama. Technicky nejjistìjí cesta toti spoèívá v pouití mnohapólového generátoru konstruovaného na nízké otáèky, který je podstatnì vìtí, nákladnìjí a draí ne automobilové dynamo. Generátor tohoto typu vyvinula centrála pro vìtrnou energii (Windkraftzentrale) pro 12voltový stejnosmìrný proud se jmenovitým výkonem 300 W a stál cca 2200 DM. Je vybaven elektronickým pøepínaèem otáèek a regulátorem napìtí a je napojen na baterii. Pohon klínovým øemenem je kvùli nízkým otáèkám a vysokým toèivým momentùm problematický (prokluz). Lepí je èlánkový øetìz (z mopedu nebo jízdního kola). Provoz bez baterie není kvùli cizímu buzení moný. Jak je vidìt z obr. 1.8, zaèíná tento generátor vyrábìt proud u pøi nízkých otáèkách (pøi rychlosti vìtru od 4 m/s). Bohuel je zde jistá nevýhoda: právì u nízkých
26
Savoniùv rotor
Obr. 2.4
Alternátor Westinghouse, který vyrábí støídavý (tøífázový) proud. Vinutí kotvy je buzeno proudem vyrábìným pomocným generátorem buzeným permanentním magnetem vpravo na høídeli.
a støedních rychlostí vìtru lze pozorovat, e elektronika stále zapíná a vypíná buzení, co sniuje výkon, a navíc je citlivá na chlad. Kromì toho nelze zaèít vyrábìt proud pøi zcela vybité baterii, co v praxi zpùsobuje problémy. Pro milovníky experimentù hledající cenovì výhodné generátory stejnosmìrného proudu máme jetì tyto pøipomínky: n Z pomalubìného trojfázového asynchronního motoru s kotvou nakrátko lze postavit samobudicí generátor tak, e se zkratovací tyèe v rotoru nahradí permanentními magnety (viz obr. 2.5 a obr. 2.6). Blií informace podá: Albin Siegl, Seligerstr. 1, 8832 Weissenburg. Savoniùv rotor
27
Jeliko èas a náklady na takovou svépomocnou pøestavbu motoru na generátor je sotva moné spoèítat a také není jisté, jaký bude výsledek, lze její provedení doporuèit jen lidem, kteøí mají dostatek èasu a trpìlivosti a ovem i jistých odborných znalostí. n
eleznièní opravárenské dílny vyøazují nìkdy pouitá vlaková dynama starího typu, z nich nìkterá jsou vhodná i pro nízké otáèky. Jsou to samobudicí, klasické generátory stejnosmìrného proudu. Vyzkouen byl Bosch D 25, který pøi otáèkách 1500 ot./min. dává maximální výkon 600 W pøi nabíjecím napìtí 24 V.
n
Firma Elektro Artmann, 8304 Mallersdorf, Marktstr. 33, vede iroký sortiment generátorù rùzných velikostí a provedení ze zvlátních zásob a splní i zvlátní pøání zákazníkù, napøíklad pøevinutí generátorù na nií otáèky.
n
Mení chladicí agregáty nákladních automobilù firmy Thermo King jsou pohánìny alternátorem Westinghouse, s ním autor této knihy nasbíral velmi dobré zkuenosti pøi pouití u své vìtrné turbíny (obr. 2.4). Je to generátor tøífázového proudu bez sbìracích kroukù s buzením malými permanentním magnety, který za normálních podmínek pøi otáèkách 3000 ot./min. vyrábí tøífázový proud s maximálním výkonem 2 kW pøi napìtí 380 V. Na rozdíl od generátorù s kolektorem nebo velkými permanentními magnety nabíhá velmi snadno a ji pøi otáèkách 220 ot./min. vyrábí napìtí naprázdno 6 V, pøi otáèkách 300 ot./min. u 12 V a pøi 500 ot./min. pak 24 V. esti diodami v mùstkovém zapojení osázenými na desce vymontované z automobilového tøífázového alternátoru je tøífázový proud usmìròován. Tímto generátorem lze odebírat výkon vìtrné turbíny ve velmi irokém rozsahu otáèek, jestlie se nabíjecí baterie rozdìlí do nìkolika blokù, které budou v závislosti na rychlosti vìtru zapojovány pøi nízkém napìtí paralelnì a pøi vysokém napìtí do série. U prodejcù zastupujících firmu Thermo King stál nový generátor cca 1500 DM, pouitý cca 500 DM. V rámci diplomové práce J. Noea (viz seznam literatury) byla v ústavu Landtechnik Weihenstephan zøízena zkuebna pro zkoumání generátorù pro malé vìtrné elektrárny s jmenovitým výkonem do 2 kW. Pøitom bylo mono provádìt mìøení napìtí, intenzity proudu a úèinnosti pøi rùzných otáèkách a zatíení. Zde se ukázalo, e svépomocí postavené generátory Albina Siegla zaèínají vyrábìt proud ji pøi nízkých otáèkách a vykazují nejlepí úèinnost i v oblasti èásteèného zatíení, nebo není nutný ádný budicí proud (viz obr. 2.5, obr. 2.6 a obr. 2.7). Ovem napìtí a intenzita proudu jsou na otáèkách pøímo závislé a nelze je regulovat jako u generátorù s cizím buzením. Pøi nabíjení baterií nebo pro ohøev teplé vody odporovými topnými tyèemi to vak neznamená ádnou podstatnou nevýhodu.
28
Savoniùv rotor
Obr. 2.5
Kotva generátoru støídavého proudu osazená permanentními magnety, kterou si zhotovil Albin Siegl. Bìnì prodávané magnety jsou v mírnì spirálovitém uspoøádání nalepeny na hliníkovou trubku a pøebroueny na soustruhu.
Obr. 2.6
Z vyøazeného asynchronního motoru (s rotorem nakrátko) pocházejí kryt a pólové nástavce generátoru, jeho kotva je zobrazena nahoøe. Vinutí bylo provedeno novì. Takový projekt mohou realizovat jen lidé s dostatkem èasu, trpìlivosti a odborných znalostí, nebo pro toto provedení dosud chybìjí jakékoli písemné návody.
Savoniùv rotor
29
Fázové napìtí U jako funkce otáèek (parametr: zatíení)
Intenzita fázového proudu I jako funkce otáèek (parametr: zatíení)
Výkon P jako funkce otáèek (parametr: zatíení)
Úèinnost n jako funkce otáèek (parametr: zatíení)
Obr. 2.7 Charakteristiky tøífázového generátoru Albina Siegla. Fázové napìtí, intenzita fázového proudu, výkon a úèinnost 8pólového tøífázového generátoru s buzením permanentními magnety pøi rozdílných otáèkách a zatíení (zapojení do trojúhelníka).
30
Savoniùv rotor
