måndag 21 januari 2008

Rotor och generatorn

Här är lite värden som gäller för vår rotor och lite tankar om hur vi ska använda generatorn.

Rotorn:

Bladen ska vara vridna eftersom vinkeln ska bli lika stor mot den resulterande vinden.

Den resulterande vinden påverkas av två faktorer, den egentliga vinden och den vind som skapas då rotorbladen roterar.

 Den egentliga vinden är alltid lika stor medans den fartvind som skapas blir större ju längre ut på bladet man kommer, därför så måste man anpassa vinkeln så att det inte bildas för mycket motstånd längst ut på spetsen.



Hur många blad man ska ha beror mest på antalet rpm och hur mycket material man vill ha. Det bästa är att ha så många blad som möjligt. 3 blad ger 3 % mer energi än 2 blad men 2 blad snurrar snabbare. Ju högre löptal desto snabbare och en 2 bladig rotor ska ha löptalet 9. Vi använder 2 blad då löptalet 9 är det högsta.

Desto mindre rotor desto högre varvtal då radien minskar och löptalet ska fortfarande vara detsamma. Därför är det både av ekonomiska skäl så tar vi 0,5 m och eftersom vi inte är ute efter att få ut så stor effekt. Radien på vår rotor är 0,5 m.


 För att få fram en vinkeln mot det roterande planet så ska vi få fram två värden, ena värdet är värdet för anfallsvinkeln mot vinden och andra för bladvinkeln mot det roterande planet. För anfallsvinkeln så är vi ute efter att lyftkraften ska bli så stor som möjligt och att motståndskraften ska bli så liten som möjligt. Detta kan man få fram från data i vindtunnlar. Anfallsvinkeln är oberoende av vindens hastighet. Den ska inte heller vara för stor så att det skapas turbulens och då minskar effekten, men detta kan man utnyttja för att bromsa vindkraftverket. Vinkeln ska max vara 15 grader men för att vara på den säkra sidan så använder man 7 grader så att också motståndskraften blir så liten som möjligt. Anfallsvinkeln är 7 grader.


 Sedan ska vi få fram den andra vinkeln, bladvinkeln. Denna är olika för olika delar på bladet. Då vinkeln mot det roterande planet=anfallsvinkeln+bladvinkeln så kan man få fram vad vinkeln mot det roterande planet är i förhållande till radien med hjälp av trigonometri. Då får man att vinkeln är detsamma som tan^-1(2R/3r*löptalet). Då kan man räkna ut bladvinkeln från det då man tar -7 grader för anfallsvinkeln från det värde man får av vinkeln mot det roterande planet. Löptalet är 9 för 2 blad. Vi har räknat ut R som är radien, vilken är 0,5 m medan r är där man vill räkna ut just den punkt där man vill räkna ut vinkeln. Här är bladvinkeln för fem punkter på bladet:

r=0,2R, 13,323 grader

r=0,4R, 3,49 grader

r=0,6R, 0,038 grader

r=0,8R, -1,71 grader

r=R, -3,468 grader


Vinkeln mot det roterande planet är den relevanta vinkeln att få fram och det får vi fram av ovan givna värden + 7 grader. Här är dessa vinklar:

r=0,2R, 20,323 grader

r=0,4R, 10,49 grader

r=0,6R, 7,038 grader

r=0,8R, 5,29 grader

r=R, 4,2364 grader


Sedan ska vi räkna ut bredden. Bredden beror på betz lag då man ska bromsa 2/3 av vindens hastighet. Detta gör man genom att öka vält-kraften vilken är den motsatta kraft till den egentliga vindens kraft. Den beror på lyftkraften ...

 Till slut får man fram en generell formel, att bredden på bladen i de yttre delarna är C=(16piR(R/r))/(9*löptalet^2*blad). Vi vet R=0,5 m, löptalet=9 och bladen=2. Då blir det C=(4pi/r)/1458. Då får vi följande bredd:

r=0,2R, 4,3 cm

r=0,4R, 2,155 cm

r=0,6R, 1,436 cm

r=0,8R, 1,077 cm

r=R, 0,862 cm


 Bladet ska inte vara för tjockt för då blir det för mycket motstånd. För att få bäst flöde av luften så ska den vara tjockast 1/4 från den sida som möter vinden och max 12 % av bredden. Tjockleken blir då från mitten ca: 0,5-0,1 cm


Vi måste också veta vad för varvtal vi får ut då vi har en radie på 0,5 m. Funktionen för varvtalet är n=60v/pi. 

v=1 n=172 rpm

v=3 n=516 rpm

v=5 n=859 rpm

v=7 n=1203 rpm

v=9 n=1547 rpm


Generator:

En synkrongenerator arbetar med ett fast varvtal och används oftast i byggen av mindre vindkraftverk. 

Detta kräver att vi ska ha ett fast varvtal. Eller?

Då måste vi ha en motorbroms. 


Ovan får vi antalet rpm vi får ut vid vindhastigheter på under 10 m/s vilket mest sannolikt kommer att råda då vi testar vårt vindkraftverk. Med vår generator fick vi ut 2,3 V vid 1100 rpm. Så vi borde få följande spänningar ifall (2,3/1100)*rpm V.

v=1 n=172 rpm U=0,36 V

v=3 n=516 rpm U=1,032 V

v=5 n=859 rpm U=1,718 V

v=7 n=1203 rpm U=2,4 V

v=9 n=1547 rpm U=3,094 V


12-volts systemet, använder dem batterier?

Kan vi ladda ett (bil-)batteri med olika spänning?

Vi behöver ett batteri som laddas mellan 1-3 volt

söndag 20 januari 2008

Studiebesök bestämt

I fredags så bestämde vi med vår kontaktperson på Uppsala Universitet att vi ska dit på studiebesök för att se hur deras arbete går till och fråga lite frågor om det vi kört fast med.

 Studiebesöket är måndagen den 4 februari kl 14.00, samma dag som vi har hemstudiedag. 


Detta bör vi göra innan studiebesöket:

- Se hur vi ska åka dit och planera resan

- Göra en ritning över vindkraftverket

- Skriva ihop alla våra uträkningar och data

- Förbereda massor med frågor!!!