设计、开发和测试的垂直轴直线感应风力涡轮机

t . Nandana Jyothi1和Madusudan Naidu2 P.Sudheer3

KL大学助理教授,部门的EEE尔,印度安得拉邦
B。产业技术,部门的EEE,维萨卡帕特南,印度安得拉邦
B。产业技术,部门的EEE,维萨卡帕特南,印度安得拉邦

文摘

本文提出了一种新的创新理念设计、开发和测试的垂直轴直线感应风力涡轮机(VALI)。在这个原型模型的机械部分瓦里Savonius转子垂直轴风力涡轮机用于风的力量转化为转轴和曲柄扭矩是附加在直角旋转往复运动的轴的轴或接收。机械部分和电气部分连接曲柄机构。电气部分由线性感应发电机产生的电能可以转换为直流通过整流器在LED灯发光。这个原型模型被开发和测试实验

关键字

Savonious转子、曲柄机构、线性感应发电机,整流器。

介绍

纵轴直线感应风力涡轮机(VALI)是一种新型的发电机是垂直轴的组合系统和线性感应系统。这是一个新的创意最近正在开发的国家美国和中国。系统最初由中国科学家的名字Savonius。叶片在这个系统命名他的他的名字命名的savonius叶片。

Savonius风叶片是由芬兰工程师发明的西格德约翰Savonius 1922年[1]。然而,欧洲人一直在尝试弯叶片VAWT类型风力涡轮机几十年来在这之前。1551年Sebenico Italy-born Czanad主教,他是一个工程师,1616年写这本书机新星,包含几个VAWT-type风力涡轮机与弯曲或v型托盘。没有他的或任何其他例子早些时候到达的状态发展由西格德Savonius [2]。

有三种方法可以产生一个电压。第一种方法是改变磁场。轴向磁通发生器,我们正在设计,利用磁铁产生的磁场变化来产生一个电压。旋转磁铁经过每个生产他们自己的电压线圈的数量。第二种方法是改变该地区单个线圈的磁场。的第三个和最后一个方法是改变线圈和磁场之间的角度。今天许多发电机使用最后的方法来产生一个电压。其中一些发电机旋转线圈在一个字段和其他旋转固定线圈周围的领域。

在这个系统里的第一种方法诱导电压通过改变磁场。在该系统中使用的电磁原理很简单。它指出,当载流导体线圈放置在变化的磁场在线圈产生电磁力将磁通的变化。这里使用两种发电系统电压的发展。一个由线性系统和其他驱动器由圆柱形磁系统。两个系统使用相同的原则生成emf的电路。唯一不同的是现在的两个系统,但这些系统的操作类似于对方。大多数发电机紧凑,运动运动的一部分,称为转子,设在一个圆柱形室。衬这个缸的周长是定子。

定子基本上是一场磁铁,通过电磁感应,将转子。大多数静发电机符合一个圆柱形状。但有发电机直述。这些类型的发电机被称为线性感应发电机。一个线性感应发电机基本上是一个电动马达的定子展开和在一条线。相反实现转矩的旋转,它会导致一个线性力沿定子的长度。直线感应电动机是一个电动机,其定子和转子“展开”,而不是产生转矩(旋转)产生一个线性力沿着它的长度。最常见的操作方式是Lorentz-type致动器,外加力的线性正比于电流和磁场的。

二世。组件的设计和施工(系统

答:建设机械系统:

机械部分是最重要的在这个风系统。这包括savonius叶片的设计和施工。这些叶片最重要的发电的数量取决于革命由风叶片[3]。因此最大限度应该注意在设计和施工的机械部分。

机械部件由1。支持屋顶:

风的外墙系统称为支撑屋顶。这是一个矩形框架由铁组成的。框架是由三块组成的。第一个块包括风系统,第二块包括配重块和第三块由线性系统。这应该是不锈的。

矩形框的尺寸是身高:80厘米,横截面尺寸:25 * 25毫米。

2。风叶片的设计与施工:

风叶片可以通过使用不同的材料如木材、纸板、PVC、铝等所需的标准选择材料的弹性弯曲材料、材料的重量、厚度。耐用性大气变化的材料成本。这里我们使用PVC材料的弹性性质使它容易弯曲到所需的角(45°)。叶片是芬兰科学家Aurther爵士命名的Savonius [4]。drag-based旋动Savonius垂直轴风力涡轮机(VAWT)显示有前途的应用程序使用在建筑物的顶部,使清洁能源生产现场使用,几乎消除运输损失。不幸的是,涡轮„形状非常复杂和三维因为它的扭转,需要复杂的机械构造。我们能够模型几何形状的符号几何规划几何表达式,开发视觉模型,描述涡轮在操作和显示的外观扭叶片的影响[5]。椭圆、位点和痕迹组成的视觉模型。最重要的发现是,涡轮压缩为涡轮的半径是扭曲的,这是因为叶片的几何原理,不仅在材料上的缺陷。

更大的扭转角会导致更大的潜在的经营效率。利用定积分的计算原则允许创建一个近似的形状,unrolledA¢成平面使用三角形。这可以用于构建涡轮更简单,精致,可以允许广泛使用扭曲Savonius涡轮机在屋顶上以小的成本相对于其他替代能源的选择[6]。

3所示。轴承座和轴承:

轴承的轴承座由出现在这一块。这是两个分区,一个分区放在顶部,另一部分被放置在底部的中央长钉。是一个标准的轴承使用的轴承型号6201。

4所示。三臂框架:

三臂框架也由铁组成的。这个3臂框架包含3矩形条床单的铁放置在恒星的形状。这些都是用来保存Savonius叶片。每个部门都是相隔120度的角。有两个树臂框架的建设所需VALI系统。这些武器都是连接到顶部和底部的边缘风力叶片,这样他们在前进方向和距离彼此是静止的或不„t与位移变化

5。长螺栓:

这只不过是一个中心轴。这变成了旋转轴垂直叶片。这行为离心叶片的运动的支持。腋连接机械系统电气部分的一部分,因此表现出本身的重要性。这也是用铁做的。

这个长螺栓的尺寸

圆柱的高度:800毫米

横截面半径:7.5毫米

b .建设电气部分:

机械部分将风能进一步的机械能转化为电能的电气设备。电气部分主要由两种不同类型的发电机系统中存在。

1。计数器开车。

2。线性系统

这些驱动器将机械能转换为电能,通过整流系统在负载和脉动直流输出了。

电气部分的组件

1。建设柜台的驱动:

柜台驱动器之间的机械部分和线性发电机。是圆柱形状的内径145毫米和150毫米外径。墙的厚度是5毫米。气缸内壁的id限制由4个磁铁的分段标准类型。这是一个正常的标准磁铁的形状是圆柱形的。柜台驱动由一个圆柱形的外墙由铁、4标准分段磁铁放在自己内心的墙。一个受伤的铜盘管也出现在柜台开与32缠绕哀叹核心标准线规铜丝。这3500把缠绕哀叹轭。这个线圈放置在一个金属框架ehich包含磁铁旋转的圆柱形壁由于轴的旋转。这作为一个生成源代码。

2。线性系统的结构:由线性系统

一个滑动单元:

滑动单元包括2铜杆平行磁铁的幻灯片中产生磁通的变化。的外壁滑动单元是hylum材料做的。滑动单元的尺寸由100毫米的长度,宽40毫米,高度60毫米。

b。U型段:

这段称为枷锁,这是纯铁素体组成。所以这个系统的涡流损失可以忽略不计。铜绕组是u型的伤口在一只胳膊。36标准线规的铜绕组用于线性系统和1000把缠绕铁氧体磁轭。

曲柄机构连接之间的机械部分和电气部分。曲柄连接在直角的转轴反复或往复运动的。它适用于将圆周运动转换成来回运动,有时来回运动成圆形。手臂弯曲部分的轴,或者一个单独的手臂。附加

手臂弯曲部分的轴,或者一个单独的手臂。附加到曲柄的结束由一个主杆,通常称为连接。杆连接到曲柄移动的结束在一个圆周运动,而另一端通常是限制在一个线性运动,运动。结束的附加杆的位移近似正比于曲柄的旋转角的余弦值;从上死点测量(TDC)。所以反复或往复运动由一个不断旋转的曲柄和连杆大约是简谐运动:x = l + rcosα

在哪里距离结束的连杆曲柄轴,连杆的长度l, r是曲柄的长度,α测量曲柄的角度从上死点(TDC)。实际上,连杆的运动要离开略有正弦运动由于连杆在角的变化周期。机械利用曲柄,连杆上的力之间的比例和轴上的扭矩,在曲柄的周期变化。

之间的关系两个大约是:τ= Frsinα

扭矩Γ和F是附加杆上的力。对于一个给定的力曲臂,在曲柄扭矩最大角度α= 90°和270°TDC。曲柄是由连接杆时,曲柄时出现问题在上死点(0°)或底部死点(180°)。在曲柄的周期,这些点的力在曲柄连杆没有造成转矩。因此如果曲柄是静止的,恰好在这两个点之一,由连杆不能开始。

三世。工作的瓦里

当风流动均匀,叶片旋转。如果有两个叶片呈现180¦分开,只徒有一个力由于叶片即之一。F1,直到有0到180个¦旋转形式。但是我们使用三个叶片120¦除了彼此,在1号叶片旋转一个角度,然后第二叶片也采取行动。产生的两种力量,叶片1日F1和F2 2叶片行为,这有助于提高rpm。

所以当固定长螺栓的叶片旋转,导致圆周运动,曲轴,螺旋桨振荡线性的底部。

我们可以生成一个连续的电压12 v的交流,如果风叶片旋转的风力时速5公里。

答:主要驱动:

有一个标准的条形磁铁附着在滑块。削减磁铁的磁场绕组核心Usegment下面放置。这后一个emf感应线圈的输出。

b .二级驱动:

螺旋桨之间的环形磁芯放在螺栓和曲柄。也是一个绕组核心放在空心差距出现在底部磁芯。当它旋转磁场变化所以emf感应线圈

c .整流系统:

整流系统使用两个二极管背靠背连接到对方。正极的二极管和负极给另一端的电容器在系列背对背连接。整流系统框图如下所示,输出电容器。IN508和电容器使用二极管规格是25微法拉。

瓦里得到的输出与恒定气流沿12 v的叶片在鼓风机的帮助下进行测试。

V.CONCLUSION

摘要纵轴直线感应风力发电机被开发和测试实验和线性感应系统,我们使用两个核心,通量是对立的。所以,减少电压诱导。为了克服这种影响,我们需要保持24片隔核的磁铁是线性振荡。获得最终的输出(12 v。

VI。未来的范围和发展

作为一个未来的工作范围是考虑一个先进的一步是模拟机械和电气系统。改进可以做的设计结构,例如通过增加叶片数量和改进设计,使其防水。除此之外的风力涡轮机可以由另一个禁止和鳍基地为了证明水平运动。这将提高风力涡轮机的效率随着风向的变化,它可以相应地移动。叶片是长和宽度增加,以确保空气最大推力放在风叶片。革命的数量将减少叶片的厚度增加,通过使用轻质材料。

引用

小川,T。,Yoshida, H., and Yokota, Y., “Development of Rotational Speed Control Systems for a Savonius-Type Wind Turbine”,. ASME Journal of Fluids Engineering, Vol. 111, pp.53-58, 1989.
J.-L。Menet。,“A double-step Savonius rotor for local production of electricity: A design study” Renewable Energy, Vol 29 (11), pp. 1843–1862, 2004.
m . Kamoji s Kedare s .您正在。,“Experimental investigations on single stage, two stage and three stage conventional Savonius rotor”, International Journal of Energy Research, Vol 32 (10) ,pp. 877–895, 2008.
英国萨哈M.J.拉库马。,” On the performance analysis of Savonius rotor with twisted blades”, Renewable Energy, Vol 31 (11), pp. 1776– 1788, 2006.
萨哈,英国,Thotla, S.and Maity, D.,” Optimum Design Configuration of Savonius Rotor Through Wind tunnel Experiments”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol.96, pp.1359-1375, 2008.
尼克•哈尔”扭曲Savonius风力涡轮机几何建模和简化其建设”,俄勒冈主教学校,2011年。