Para algunas situaciones, se propone utilizar métodos efectivos, desde el punto de vista del autor, para convertir movimientos de traslación en rotacionales, para usarlos junto con dínamos convencionales.
Solenoide con imán
Los primeros convertidores de energía lineales se crearon a principios del siglo XIX (en los trabajos de Faraday y Lenz) y eran solenoides con imanes permanentes moviéndose en su interior. Pero estos dispositivos solo se usaban en laboratorios físicos para formular las leyes del electromagnetismo.
Posteriormente, solo los generadores que operan a partir de movimientos de rotación recibieron una aplicación seria. Pero ahora la humanidad "recuerda lo antiguo olvidado". Por lo tanto, recientemente se crearon las "linternas eternas" o "de inducción de Faraday", alimentadas por agitación y basadas en un "generador de traslación": este es el mismo solenoide, con un imán permanente que oscila en su interior, más un sistema rectificador, un elemento suavizante y almacenamiento (Cabe señalar que para la aparición de corriente en el solenoide, no es necesario empujar el imán hacia adentro y hacia afuera; es suficiente, y no menos efectivo, acercar y alejar el imán de la bobina eléctrica , si se le inserta un núcleo, preferiblemente de ferrita).
En Internet, puede encontrar una descripción de cómo hacer un generador que alimente los faros de una bicicleta, trabajando con el mismo principio: a partir del movimiento de un imán dentro del solenoide (el temblor aquí ya no es proporcionado por una mano humana, sino por el vehículo en sí - una bicicleta).
Han aparecido y se están diseñando generadores traslacionales que utilizan el "efecto piezoeléctrico", la capacidad de algunos cristales para producir cargas eléctricas durante la deformación.
Estos son, por ejemplo, los conocidos encendedores piezoeléctricos. Los científicos franceses (en particular, Jean-Jacques Shellot en Grenoble está haciendo esto) decidieron sustituir los módulos piezocristalinos bajo las gotas de lluvia y así recibir electricidad. En Israel, Innowatech está desarrollando una forma de generar electricidad a partir de la presión de los automóviles en la carretera: se colocarán cristales piezoeléctricos debajo de la carretera. Y en los Países Bajos, de manera similar, planean “recolectar” electricidad de debajo del piso del salón de baile.
Todos los ejemplos anteriores, excepto el uso de la energía de la lluvia, se relacionan con la "remoción" de energía de los resultados de la actividad humana. Aquí también se puede sugerir colocar generadores de traslación en los amortiguadores de automóviles y trenes, así como suministrar a estos vehículos copias ampliadas de los generadores de bicicleta descritos anteriormente que funcionan con sacudidas y, además, la ubicación de generadores de traslación debajo de los rieles. de ferrocarriles
Una nueva forma de usar el viento
Consideremos ahora cómo hacer un mejor uso de la energía eólica. Generadores de energía eólica conocidos, en los que el viento hace girar las hélices, y éstas, a su vez, son los ejes de las dínamos. Pero las hélices no siempre son fáciles de usar. Si se usan en áreas residenciales, requieren espacio adicional y deben encerrarse en redes por seguridad. pueden estropear apariencia, oscurecer el sol y dificultar la visibilidad. Los generadores rotativos son difíciles de fabricar: se requieren buenos rodamientos y balanceo de las partes rotatorias. Y las turbinas eólicas colocadas en vehículos eléctricos estacionados pueden ser robadas o dañadas.
El autor propone utilizar cuerpos de trabajo más convenientes, que se verán afectados por el viento: escudos, placas, velas, formas inflables. Y en lugar de las dínamos habituales, hay montajes especiales en forma de generadores de traslación, en los que se generará electricidad a partir de movimientos mecánicos y presiones producidas por cuerpos de trabajo. En tales accesorios, se pueden usar tanto piezocristales como solenoides con núcleos magnéticos móviles. Las corrientes creadas por estos montajes pasarán a través de rectificadores, elementos suavizantes y cargarán baterías para un mayor uso de la electricidad generada. Todas las partes de dichos generadores traslacionales son fáciles de fabricar.
Los escudos con cierres similares, colocados en las paredes de los edificios, balcones, etc., solo traerán beneficios en lugar de inconvenientes: aislamiento acústico y térmico, sombra. Prácticamente no requieren espacio adicional. Las vallas publicitarias, los toldos contra el sol o la lluvia, equipados con dichos soportes y módulos piezoeléctricos de "lluvia", además de su función principal, también generarán electricidad. Por el mismo principio, puede hacer que cualquier valla funcione.
Ventanas y postes que producen energía
Es posible usar vidrio duradero en las ventanas como "tomas de aire" y colocar los accesorios generadores de electricidad en el marco.
Si tomamos el caso de los vehículos eléctricos, entonces los soportes se pueden cambiar: en el estacionamiento, donde se permite la vibración de las ventanas del viento, se utilizarán soportes generadores de electricidad, y al conducir, para no violar el propiedades aerodinámicas del vehículo eléctrico, ordinarias. Aunque cuando se usan piezocristales, se puede lograr muy poca reacción y no se requiere conmutación.
En una versión más simple (versión no transparente de los escudos) en el estacionamiento, las ventanas ordinarias se bajan y en su lugar se insertan generadores de viento de escudo, que descansan sobre los marcos de las ventanas con sujetadores. Lo mismo se puede hacer en la casa por la noche, cuando las ventanas no deben dejar pasar la luz: en lugar de vidrios o persianas externas, instale turbinas eólicas similares.
Un soporte en forma de trípode para una farola o una antena celular generará electricidad si, en cada "pata", dividiéndolos en dos partes, colocamos el soporte generador de energía descrito anteriormente en la unión. Se puede colocar una linterna o un poste de antena en un cilindro hueco enterrado y reforzado con generadores eléctricos similares colocados alrededor del borde exterior; esta es otra opción.
Las linternas en postes equipados con dicho "soporte" pueden funcionar de forma independiente, sin suministrarles cables de alimentación; después de todo, siempre se balancean por el viento o por las vibraciones de la carretera. Dichas linternas deberían tener una gran demanda donde no haya plantas de energía o el área aún no esté "cubierta" por cableado.
Además, los generadores traslacionales nos permiten utilizar también "tomas de viento naturales" como los árboles, porque sus ramas se balancean con el viento. Con árboles, es mejor usar generadores de tipo solenoide y no en piezocristales. Los solenoides con imanes y resortes proporcionarán un "arnés" suave.
Aquí está uno de opciones usando el columpio de rama. Fijamos una cuerda que sale de la bobina de una bobina eléctrica en el tronco o la atamos a un "ancla" (como un ancla de mar) enterrada en el suelo, y fijamos la segunda, conectada a un imán, a una rama oscilante. . No puede arreglar la bobina, deje solo la conexión con la rama. Luego, el generador funcionará a partir de una sacudida, que le proporcionará el balanceo de la rama del viento (el resorte no dejará caer la bobina).
Electricidad "voladora"
En cuanto a los "cuerpos de trabajo" inflables para generadores de energía eólica traslacionales, muchos han visto figuras inflables publicitarias en estaciones de servicio que se balancean con el viento.
Tales formas inflables (se pueden hacer en forma de pelotas, elipsoides, colchones de aire, etc.) también pueden funcionar con electricidad ecológica. Su ventaja es que, habiéndose "desatado" y empujados por el viento, no hieren gravemente a ninguna de las personas.
Entonces, por ejemplo, puede usar un globo como fluido de trabajo para un generador de energía eólica traslacional de tipo solenoide. El imán está unido a la bola y la bobina está "anclada", y es mejor usar conexiones elásticas para no romper la bola y dañar la bobina y la electrónica (sistemas de rectificador, alisado y almacenamiento mencionados anteriormente).
La energía eólica también se puede utilizar para generar electricidad en los veleros en los lugares donde se unen las velas (los montajes de generación eléctrica en piezocristales son más adecuados aquí para no crear grandes movimientos). La electricidad generada se utilizará para cargar la batería como una oportunidad de energía adicional en caso de calma, para la conducción con motor eléctrico y para las necesidades internas de la nave, por ejemplo, para las unidades de iluminación y refrigeración.
Energía de olas
Ahora veamos cómo usar la energía de las olas del mar y del río. Es posible hacer tales generadores de acción progresiva, donde no son grandes escudos u otras formas geométricas grandes, sino pequeñas placas, que servirán como cuerpos de trabajo.
Los montajes generadores de energía seguirán siendo los mismos (en solenoides o en piezocristales), pero solo más pequeños. Instalaremos conjuntos de dichos generadores eléctricos laminares en instalaciones flotantes al nivel de sus líneas de flotación. Ellos (generadores), debido a su pequeño tamaño, no estropearán demasiado el contorno de la nave. También se debe tener cuidado de impermeabilizar los generadores colocándolos debajo de una cubierta elástica impermeable. Las olas que golpean la embarcación (en las placas) generarán electricidad para el motor (tren de aterrizaje) y para las necesidades internas de la embarcación, lo que permitirá deshacerse de la vela voluminosa y peligrosa (dar vuelta a la embarcación), que, además, es difícil ir contra el viento, y contaminando ambiente motores y generadores de combustión interna.
Usar la energía de las olas cerca de la costa es aún más fácil al conectar los solenoides al muelle, al embarcadero u otra estructura. Aquí tomamos más escudos y monturas: en este caso, la racionalización solo hará daño.
Generador de balsa
Para el mismo propósito (el aprovechamiento de la energía de las olas), se pretende un “generador eléctrico balsa”. Aquí, las olas proporcionarán el movimiento de los flotadores entre sí, lo que, con la ayuda de bastidores articulados, hará que los imanes se muevan en relación con los solenoides.
Recuerde que los imanes, los solenoides y los resortes forman generadores de traslación unidos a bastidores con bisagras. La batería y la unidad electrónica están encerradas en una carcasa rígida común suspendida por cuerdas de los bastidores.
El sistema de bastidores, bisagras y resortes, sin limitar por completo los movimientos mutuos de los flotadores, al mismo tiempo no permitirá que la balsa se deshaga. Y el movimiento relativo de los imanes y solenoides asegurará la generación de corriente en los devanados del solenoide, que se transmitirá a través de cables a la unidad electrónica. Allí pasará por un rectificador y un elemento alisador, tras lo cual entrará en la batería de la balsa o se trasladará mediante cables a la orilla o al barco que remolca la balsa para sus necesidades energéticas.
Para un uso más completo de todas las direcciones de la acción de las olas, es posible hacer un conglomerado de dichas balsas, colocándolas en un ángulo óptimo entre sí, o en una balsa para hacer un complejo (teniendo en cuenta todos los posibles desplazamientos relativos de los flotadores), sistema más complejo de cremalleras de bisagras y resortes.
Uso de diferencias de nivel de agua
Los generadores progresivos también son adecuados para aprovechar la energía de las diferencias de nivel del agua en ríos, cascadas, mareas y mareas. Trabajarán en lugar de turbinas hidráulicas. Su eficiencia, según estimaciones preliminares, es menor, pero los generadores de traslación, junto con los dispositivos relacionados, son más fáciles de construir aquí: después de todo, los generadores de turbina hidráulica, debido a su pertenencia a los rotativos, necesitan precisión de fabricación, equilibrio y buenos rodamientos.
El más simple de implementar es el siguiente esquema. El solenoide se fija en la orilla (muy bien al puente) de un río o cascada, y un flotador bajado al agua se une al imán. Si la corriente es turbulenta, como observamos en ríos rápidos y cascadas, entonces el flotador oscilará y transmitirá vibraciones al imán, que es lo que se requiere para generar electricidad. El imán junto con el flotador no flotarán debido a que el imán está fijado a la parte inferior de la bobina del solenoide mediante un resorte. Este esquema es muy similar al esquema flotante anterior para usar la energía de las olas.
Hay otro sistema bastante conocido. Desde arriba, una corriente continua de agua fluye hacia el recipiente de almacenamiento, por ejemplo, desde un canal de drenaje de un río. El cuenco se está llenando. Cuando la presión hidrostática en el extremo del tubo ubicado en este recipiente excede un cierto "umbral de cierre" (después de todo, todavía hay aire en el tubo), el agua comenzará a pasar a través de él y se derramará sobre el generador de traslación debajo. El nivel del agua en el recipiente caerá por debajo del extremo curvo del tubo y el aire lo "bloqueará" nuevamente.
Debido a la entrada de agua desde arriba, el tanque se llenará nuevamente hasta el nivel máximo. Y con ello, la presión hidrostática es capaz de "desbloquear" el tubo (y así sucesivamente). Esto asegura una gota de agua intermitente en el generador progresivo, que se requiere para generar electricidad. Después de que se complete el "trabajo", el agua fluirá hacia el colector de agua, desde donde fluirá de regreso al río a través del canal apropiado, pero a un nivel más bajo.
Los generadores traslacionales diseñados para usar gotas intermitentes de líquido sobre ellos se ven así. Tipo de solenoide: aquí, una cubeta inclinada para recolectar y drenar agua está rígidamente unida a un imán ubicado dentro de un solenoide fijo. Y el imán en sí está sostenido desde abajo por un resorte fijado en la parte inferior de la bobina del solenoide. Tipo piezoeléctrico: aquí la misma cubeta se basa en un cristal piezoeléctrico.
Hay un dispositivo del mismo propósito, pero de un tipo diferente: es un recipiente que gira (en un plano vertical) sobre una bisagra. Tiene diferentes centros de gravedad en los estados vacío y lleno. En estado vacío, el cuenco está en equilibrio estable: descansa sobre una bisagra y un soporte. La vertical, bajada de su centro de gravedad, pasa por la zona de apoyo. Pero a medida que el cuenco se llena de agua, por ejemplo, del canal de salida del río, su centro de gravedad se desplaza. Y cuando la vertical, bajada del nuevo centro de gravedad, sobrepase la zona de apoyo, el cuenco empezará a volcarse.
A medida que gira, la vertical desde el centro de gravedad irá más y más allá del área de apoyo. Al final, el líquido del recipiente se verterá en el generador delantero y luego en el colector de agua y en el canal que regresa al río. El recipiente vacío volverá a su posición original de equilibrio estable, comenzará a llenarse de agua nuevamente y el ciclo se repetirá.
Mejora del diseño
Puede pensar en muchas más posibilidades para el uso de generadores eléctricos progresivos, opciones para su diseño y dispositivos relacionados. El autor espera que estos generadores ocupen su "nicho" en el campo de la generación de electricidad ecológica.
Si, por alguna razón, los generadores eléctricos de traslación no se pueden construir y aplicar, o si ya hay generadores convencionales que funcionan a partir de movimientos de rotación, entonces algunos movimientos de traslación que tienen suficiente amplitud (por ejemplo, el balanceo de las ramas de los árboles por el viento, el movimiento de un flotador o un globo), todavía se puede utilizar, ya que existen transmisiones mecánicas que convierten los movimientos de traslación en rotacionales.
Puede nombrar, por ejemplo, engranajes de piñón y cremallera, tornillo (como un juguete para niños - yule) y cinturón con carrete: enrollamos una correa, hilo de pescar o cable en el carrete y le colocamos un resorte de retorno, por ejemplo, uno en espiral. Y para una eficiencia aún mayor en la generación de electricidad de esta manera, es necesario colocar una caja de cambios como multiplicador, como en un automóvil o una bicicleta, y cambiar las velocidades (relación de transmisión) según la fuerza del viento o las olas para el día actual. o hora.
Si estimamos qué parte de la superficie de aire "superficial" expuesta a los vientos aún no se "utiliza" para generar electricidad, qué superficie de agua con olas y cuántos ríos y cascadas aún no están "funcionando" (esto sin mencionar el sol rayos y fuentes geotérmicas), veremos que la energía limpia tiene un gran futuro.
Decidí mostrar al público mi generador ensamblado en un cubo de bicicleta desde la rueda trasera. Tengo una cabaña en la orilla del río. Muchas veces en el verano pasamos la noche con los niños en el campo y no hay electricidad, y me empujaron a armar este generador. De hecho, este generador ya es el segundo. El primero era más simple y más débil. Pero con el viento, el receptor funcionó. No hay foto de él, ya lo he desarmado. La estructura no era así.
Todos los detalles de mi generador se pueden encontrar si lo desea. Tomé imanes de altavoces quemados (campana). Estas campanas se cuelgan en estaciones y parques ferroviarios equipados con altavoces. Necesitaba 4 parlantes quemados. Pedí los quemados de las personas que sirven estos dispositivos. Sacó los imanes, los dividió en 16 partes con un molinillo. Los imanes están uno frente al otro con un polo.
Hay 4 cables en la bobina, porque enrollé 2 cables con un diámetro de 1 mm cada uno a la vez. Si están en paralelo, la corriente aumentará, y conectándolos en serie aumentará el voltaje, pero la corriente será correspondientemente menor. En general, logro el voltaje deseado por experimento. La bobina se enrolla en un trozo de tubo 50 roscado. Por un lado, la mejilla se aprieta con una tuerca, por el otro, la mejilla se suelda. Y pegado a una placa de aluminio y la placa ya está en la base. Si es necesario, puede desmontar y cambiar la bobina. Alambre de 1 mm de sección transversal, cuántas vueltas no contaron.
Dónde adaptar este generador todavía pienso, puedo hacer que el río funcione.
Los costos de fabricación son:
1 cubo de bicicleta 250 rub
2. un trozo de tubería con una tuerca 70 rublos
3. soldador 50 frotar.
4. El mismo soldador le dio alambre de transformadores viejos y una tira.
El generador tiene pegado magnético. Se necesita esfuerzo para moverse. 10 -12 kgf en un piñón de 70 mm. Unos 3,6 Nm. Hay una ligera vibración a bajas RPM. Traté de conectar un televisor pequeño y lo torcí con mis manos. Hubo una pequeña falta de velocidad para que el cinescopio girara. A 1 revolución por segundo, el generador produce 12 voltios 0,8 amperios.
Generador casero de baja velocidad para aerogeneradores
La vista del conjunto del generador se probó en un aerogenerador con rotor de tres palas de 2,5 m de diámetro, a una velocidad del viento de 12 m/s, el generador entregaba una corriente de carga de 30 amperios, para una corriente de 12 volts. batería.
También usado; Imanes NdFeB, 1,5 - 18 piezas, alambre de bobinado - AWG 16, madera contrachapada gruesa y resina epoxi.
El disco de freno se mecanizó en torno, es decir, se hizo una ranura con un ancho igual al diámetro del imán, para reducir la acción de las fuerzas centrífugas.
Para mantener la misma distancia entre los imanes, los fósforos de cocina eran ideales (después de que el pegamento se secara, se quitaban).
Luego, el estator estaba hecho de madera contrachapada, con una ranura para un juego de hierro. Por supuesto, el generador funcionará sin él, pero no de manera tan eficiente. La presencia de hierro ubicado detrás de los devanados casi duplica la densidad de flujo magnético.
Luego se enrollaron 18 bobinas y se colocaron estrictamente opuestas a los imanes.
Después de eso, las bobinas se prensaron con una prensa para obtener un espesor uniforme y se rellenaron con resina epoxi.
La conexión eléctrica de las bobinas es en serie, es decir generador monofásico.
Para la prueba, el generador se instaló en torno, velocidad máxima cuya rotación es de sólo 500 revoluciones por segundo.
generador de imanes permanentes casero
Tenía imanes de disco 25 * 8 en la cantidad de 12 piezas, la misma cantidad de bobinas. El material del imán es NdFeB. y cuál en concreto (N35, N40, N45) no tengo ni idea. Los espacios entre los imanes son de 5 mm.
El diámetro del estator es de 140 mm, el diámetro interior es de 90 mm, la altura del hierro del estator es de 20 mm. El blanco debajo de los imanes es de plástico. Se perforan agujeros para imanes, y debajo del plástico hay galvanización, y debajo hay madera contrachapada.
El número de vueltas parece ser 50, el diámetro del cable es de 1 mm. Todos están conectados en serie: el final de uno con el final del otro, el comienzo de uno con el comienzo del otro. Al principio no pensé en conectar el principio con el final. El voltaje en el estator es 0. Incluso es bueno: significa que las bobinas resultaron ser las mismas.
El grosor de la bobina es de 6 o 7 mm. Puedes aumentar hasta 10. Hice un hueco diferente. Hay una diferencia en el voltaje, pero no muy terrible. Y lo que más me falla es que debajo de los imanes se coloca una pieza de hierro para techos de unos 0,5 mm de espesor. Sería necesario diez veces más grueso, según entiendo ahora, para un cierre de flujo normal.
Como hierro para el estator utilicé una especie de cinta de acero de 2 centímetros de ancho, en mi opinión, la que se usa cuando se embalan equipos en grandes cajas de madera.
No es necesario que haga ningún esfuerzo para lograrlo. El generador resultó con las siguientes características: la resistencia de los devanados es de 1 ohm, el voltaje es de 1,5 voltios a 1 rpm.
El peso de todo el molino de viento es de 8 kilogramos, junto con la hélice, la cola y el giratorio. El generador en sí es de 4 kg. Los cojinetes del generador se presionan directamente en la madera contrachapada.
Lo puse en un molino de viento de 1,5 metros de diámetro con dos palas, es decir, a los 6 ms debería empezar a cargar la batería (intenté conseguir una velocidad de unos 6, el ángulo de giro de la pala es muy pequeño). No tan caliente qué velocidad de partida, pero pensé que el viento no es raro.
Lo puse por la tarde, no había viento, pero por la mañana apareció el viento y comenzó a girar, pero no vi más de 7 voltios. No logré verlo durante más de un día libre, pero cuando llegué una semana después, y luego dos, estaba convencido de que el viento en la región de Moscú es una rareza (no solo 12 m / s, como algunos fabricantes escriben calculado, pero en general al menos algunos).
Porque una batería alcalina de 110 A * h se cargó solo hasta 10 voltios (se descargó a 8, o tal vez completamente agria debido a largos años de estar descargada). Es necesario calcular el generador y todo el molino de viento para una velocidad inicial de metro 3.
Ahora traje el generador de la dacha. Realizaré experimentos más detallados. Hoy ya he quemado una bombilla de 12 voltios conectando un taladro. Conecté mi generador a un osciloscopio; parece que hay un seno, en mi opinión, tan parejo.
De mi experiencia de construir un molino de viento en miniatura de este tipo, saqué varias conclusiones (solo que no puedo decir nada sobre el poder y sobre la hélice también, lo reharé):
- El generador debe calcularse y luego multiplicarse por dos :-). Al menos, con mis cálculos, el generador se vendió casi el doble.
- En la fabricación del generador, las bobinas deben tener un agujero en todo el ancho del estator (o un poco más del ancho de los imanes si hay dos discos). Esto es obvio, pero para reducir la resistencia, sin saberlo, hice las bobinas más pequeñas.
- No es necesario introducir nada en las bobinas para aumentar el flujo magnético a través de ellas. Traté de aplicar restos de metal, nada cambió, pero se volvió imposible de quitar, tuve que sacar todo. Llené todo con epoxi.
- No se necesita un sistema de limitación de potencia en los suburbios. Tal vez esto sea relevante cerca del Golfo de Finlandia, pero no tenemos nada que limitar. Incluso en otherpower.com, hicieron los primeros molinos de viento sin cola plegable y nada se rompió. Y en las montañas el viento es más fuerte que nosotros.
- Sin contactos deslizantes. Bueno, no he visto a mi molino de viento hacer al menos un par de revoluciones alrededor de su eje. El viento en realidad rara vez cambia su dirección a la diametralmente opuesta. Bajó el cable trenzado al suelo y lo llevó a la clavija. Aunque lo hice con contactos deslizantes, y luego me di cuenta de que esto no es necesario. Incluso en Sapsan, en molinos de viento muy potentes, se esconde un cable retorcido en el mástil.
- Conjunto giratorio sobre rodamientos - abajo. Aumente el área de la cola de madera contrachapada para compensar el aumento de la fricción, y eso es todo.
Incluso una brisa ligera hizo girar mi molino de viento con una pequeña cola, aunque el mástil estaba inclinado desde la vertical. Tenía rumbos, y el mástil estaba hecho de un tronco de abeto mal fijado.
No he visto esto en ningún molino de viento importado de fabricación propia. Cojinetes adicionales para lubricar: en mi opinión, no es divertido. Y los buenos rodamientos son muy caros. ¿Por qué ir a la quiebra cuando realmente no es necesario?
Generador de bricolaje de baja velocidad en imanes
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GENERADOR DE IMÁN PERMANENTE (axial o de disco)
Generador síncrono trifásico corriente alterna sin pegado magnético con excitación por imanes permanentes de neodimio, 12 pares de polos.
Hace mucho tiempo, en la época soviética, se publicó un artículo en la revista "Modelist Constructor" dedicado a la construcción de un molino de viento de tipo rotativo. Desde entonces, tenía el deseo de construir algo similar en mi Area suburbana, pero el asunto nunca llegó a la acción real. Todo cambió con la llegada de los imanes de neodimio. Reuní un montón de información en Internet y esto es lo que sucedió.
Dispositivo generador: Dos discos de acero con bajo contenido de carbono con imanes pegados están rígidamente conectados entre sí a través de un manguito espaciador. En el espacio entre los discos se fijan bobinas planas sin núcleo. La FEM de inducción que surge en las mitades de la bobina es de dirección opuesta y se suma a la FEM total de la bobina. La fem de inducción que surge en un conductor que se mueve en un campo magnético uniforme constante está determinada por la fórmula E=B V L dónde: B-inducción magnética V- velocidad de movimiento L- la longitud activa del conductor. V=π D N/60 dónde: D-diámetro norte-Velocidad rotacional. La inducción magnética en el espacio entre dos polos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. El generador se monta sobre el soporte inferior del aerogenerador.
El esquema de un generador trifásico, por simplicidad, se despliega en un plano.
En la fig. 2 muestra la disposición de las bobinas cuando su número es el doble, aunque en este caso también aumenta el espacio entre los polos. Las bobinas se superponen en 1/3 del ancho del imán. Si el ancho de las bobinas se reduce en 1/6, se colocarán en una fila y el espacio entre los polos no cambiará. El espacio máximo entre los polos es igual a la altura de un imán.
GENERADOR MONOFASICO
Alternador síncrono monofásico y bobina de una onda.
La bobina contrabobinada reduce la reactancia inductiva del generador. El valor del contador EMF de autoinducción es directamente proporcional al valor de la inductancia de la bobina del generador y depende de la corriente en la carga. La inductancia de la bobina es directamente proporcional a las dimensiones lineales, el cuadrado del número de vueltas y depende del método de bobinado.
Diagrama de un generador monofásico fig. 1 está aplanado por simplicidad.
Para aumentar la eficiencia en la Fig. 2 muestra un circuito generador que consta de dos bobinas idénticas. Para evitar que aumente el espacio entre los polos, los devanados anulares deben insertarse entre sí.
Generador síncrono monofásico y bobinas distribuidas en bucle.
AEROGENERADOR (turbina eólica)
Aerogenerador con eje de giro vertical y seis palas.
Dispositivo de turbina: Consta de un estator, seis palas fijas (para proteger y forzar el viento entrante) y un rotor, seis palas giratorias. La fuerza del viento afecta a las palas del rotor tanto a la entrada como a la salida de la turbina. Para los cubos de soporte superior e inferior del automóvil se utilizan. No hace ruido, no se deshace con vientos fuertes, no requiere orientación al viento, no requiere un mástil alto. Gran relación de utilización del viento, gran par, la rotación comienza con viento muy ligero.
GENERADOR DE INDUCTORES
Alternador síncrono monofásico con devanado de excitación en el estator sin escobillas, 12 pares de polos.
Durante mucho tiempo pensé en cómo evitar la sobrecarga de la batería sin usar dispositivos mecánicos en el diseño para aumentar la confiabilidad. El generador inductor realiza la función de descargar el exceso de energía. Se utiliza un elemento calefactor como carga, es posible calentar agua o suelos de baldosas.
Dispositivo generador: El generador se monta sobre el soporte superior del aerogenerador. 24 núcleos de acero con bobinas están unidos a un anillo fijo de acero con bajo contenido de carbono; un devanado de excitación está enrollado en el anillo entre las bobinas. La excitación se suministra al generador a través de diagrama de cableado del generador inferior. El generador utiliza del 3% al 5% de la potencia generada para la excitación. Cualquier electroimán es un amplificador de potencia de una fuente de corriente. El generador también es un embrague deslizante electromagnético que reduce la carga en los cojinetes. En cada cojinete, se pierde el 5% del par, en el engranaje del 7 al 10%. La frecuencia de CA se calcula mediante la fórmula f=p n/60 dónde: pags-número de pares de polos norte-Velocidad rotacional. Por ejemplo: f=p n/60=12 250/60=50 Hz.
El circuito del generador inductor, por simplicidad, se despliega en un plano.
En la fig. 2 muestra un circuito de un generador de inductor que utiliza menos hierro, por lo tanto, las pérdidas de hierro serán menores. El devanado de excitación consta de 12 bobinas conectadas en serie.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
Eléctrico diagrama de circuito Dispositivos para conectar el devanado de excitación del generador.
La corriente de excitación comienza a fluir hacia el generador solo cuando la salida del rectificador trifásico alcanza los 14 voltios.
MOTOR MAGNÉTICO
El motor magnético hará girar el generador si no hay viento.
El campo electromagnético es creado por una corriente eléctrica, es decir, movimiento dirigido de cargas eléctricas (electrones libres). Experimentos físicos se confirmó que el campo magnético de un imán permanente también es creado por el movimiento dirigido de cargas eléctricas (electrones libres). Teniendo en cuenta las leyes electromagnéticas generales, es posible, por analogía con un motor eléctrico, crear un motor magnético para convertir la energía magnética en energía mecánica de rotación. La principal condición para los motores rotativos es la interacción de campos magnéticos a lo largo de trayectorias circulares cerradas. El imán compuesto “Siberian Kolya” cumple con estos requisitos.
GENERADOR DE IMANES PERMANENTES FIJOS
El generador estacionario es un amplificador de potencia electromagnético estático.
Desde hace mucho tiempo se sabe que un cambio en el campo magnético que pasa a través de un cable generará una fuerza electromotriz (fem) en él. El cambio en el flujo magnético de un imán permanente en el núcleo de un generador estacionario se crea usando control electrónico en lugar de un movimiento mecánico. El flujo magnético en el núcleo está controlado por un oscilador. El oscilador funciona en modo de resonancia y consume una potencia insignificante de la fuente de alimentación.
Las oscilaciones del oscilador desvían a su vez los flujos magnéticos de los imanes permanentes hacia los lados izquierdo y derecho del núcleo de hierro de composición o ferrita. La potencia del generador aumenta con un aumento en la frecuencia de oscilación del oscilador. El arranque se realiza aplicando un pulso de corta duración a la salida del generador. Es muy importante que el imán permanente no provoque que el material del núcleo entre en la región de saturación magnética. Los imanes de neodimio tienen una inducción magnética en el rango de 1,15-1,45 Tesla. El hierro del transformador tiene una inducción de saturación de 1,55-1,65 T. El núcleo de polvo de hierro tiene una inducción de saturación de 1,5-1,6 T y la pérdida es menor que la del hierro del transformador. Los núcleos hechos de ferritas magnéticamente blandas de manganeso-zinc tienen una inducción de saturación de 0,4-0,5 T, se requiere un espacio de aire para combatir la saturación.
Circuito generador con inversión de magnetización del núcleo de la bobina de potencia.
Esquema de un generador fijo en núcleos toroidales (anulares).
Tres anillos, ocho imanes, cuatro bobinas de control, ocho bobinas de potencia.
Parque eólico WPP
Generador de CA síncrono trifásico antiadherente con excitación permanente de neodimio y turbina eólica de eje vertical
Generadores de imanes permanentes de baja velocidad de bricolaje
Vivo en un pequeño pueblo en la región de Kharkov, una casa privada, pequeña parcela.
Yo mismo, como dice el vecino, soy un andante generador de ideas, ya que casi todo está en lo suyo.
au pair hecho hazlo tu mismo. El viento, aunque pequeño, sopla casi constantemente y, por lo tanto, tienta a usar su energía.
Después de unos cuantos intentos fallidos con tractor generador autoexcitado la idea de crear un aerogenerador se me quedó grabada aún más en el cerebro.
Empecé a buscar y después de dos meses de buscar en internet, muchos archivos descargados, leer foros y consejos, finalmente me decidí por la construcción del generador.
Se tomó como base diseño de aerogeneradores Burlak Viktor Afanasyevich http://rosinmn.ru/sam/burlaka con cambios menores de diseño.
La tarea principal era construir generador del material que sea, con un mínimo de costes. Por lo tanto, cualquiera que intente hacer un diseño de este tipo debe partir del material que tiene, el deseo principal y comprender el principio del trabajo.
Para la fabricación del rotor utilicé una pieza de chapa de 20 mm de espesor (que era) de la que, según mis dibujos, el padrino torneó y marcó en 12 partes dos discos de 150 mm de diámetro y otro disco para un tornillo que se marcó en 6 partes con un diámetro de 170 mm.
Compré 24 piezas en línea. Imanes de disco de neodimio de 25 × 8 mm de tamaño, que pegué a los discos (el marcado ayudó mucho). ¡Ten cuidado de no pincharte los dedos!
Antes de pegar los imanes al disco de acero, marca la polaridad de los imanes con un rotulador, esto te ayudará mucho a evitar errores. Después de colocar los imanes (12 uds. por disco y polaridad alterna), llenarlos hasta la mitad resina epoxica.
Haga clic en la imagen para ver en tamaño completo.
Para la fabricación del estator, utilicé alambre esmaltado PET-155 con un diámetro de 0,95 mm (comprado en una empresa privada Harmed). Enrollé 12 bobinas de 55 vueltas cada una, el grosor de los devanados resultó ser de 7 mm. Para enrollar, hice un marco plegable simple. Hice el bobinado de las bobinas en una bobinadora casera (lo hice en los días de estancamiento).
Luego coloqué 12 bobinas en un patrón y fijé su posición con cinta aislante a base de tela. Las conclusiones de las bobinas se sueldan secuencialmente comenzando por el principio y terminando por el final. Usé un circuito de conmutación monofásico.
Para hacer un molde para verter bobinas con epoxi, pegué dos espacios en blanco rectangulares de madera contrachapada de 4 mm. Después del secado, se obtuvo un blanco sólido de 8 mm. Mediante el uso taladro y los accesorios (bailarina) cortan un agujero con un diámetro de 200 mm en madera contrachapada y cortan un disco central con un diámetro de 60 mm del disco cortado. Cubrió los espacios en blanco de aglomerado previamente preparados con una forma rectangular con una película y los aseguró con una grapadora a lo largo de los bordes, luego colocó el centro recortado (cubierto con cinta adhesiva), así como el espacio en blanco recortado envuelto con cinta adhesiva a lo largo de las marcas.
Llené el molde hasta la mitad con epoxi, puse fibra de vidrio en la parte inferior, luego bobinas, fibra de vidrio en la parte superior, agregué epoxi, esperé un poco y apreté con una segunda pieza de aglomerado también cubierta con una película. Después del endurecimiento, quité el disco con bobinas, procesé, pinté, taladré agujeros.
El cubo, al igual que la base del conjunto rotatorio, se fabricó con un tubo de perforación tubular con un diámetro interior de 63 mm. Se fabricaron casquillos para cojinetes 204 y se soldaron a la tubería. Una tapa con una junta de goma resistente al aceite se atornilla en la parte trasera con tres pernos, una tapa con un sello de aceite se atornilla en la parte delantera. En el interior, entre los cojinetes, a través de un orificio especial, se vertió aceite semisintético automotriz. Puse un disco con imanes de neodimio en el eje, y como no era posible hacer una ranura para la llave, hice rebajes en el eje de la mitad del diámetro de la bola con rodamientos 202, es decir. 3,5 mm, y en los discos perforé una ranura de 7 mm con un taladro, girando previamente el cañón y presionándolo en el disco. Después de quitar el barril en el disco, resultó un surco hermoso y uniforme para la bola.
Luego fijé el estator con tres espárragos de latón, inserté un anillo intermedio para que el estator no rozase y puse el segundo disco con imanes de neodimio (los imanes en los discos deben tener la polaridad opuesta, es decir, atraerse) Aquí, tenga mucho cuidado con los dedos!
Tornillo fabricado con tuberia de drenaje diámetro 160mm
Por cierto, el tornillo resulta ser bastante bueno, por lo tanto, el último tornillo se hizo con un tubo de aluminio de 1,3 m (ver arriba)
Marqué la tubería, corté espacios en blanco con una amoladora, la junté con pernos en los extremos y procesé el paquete con una cepilladora eléctrica. Luego desenroscó el paquete y procesó cada hoja por separado, ajustando el peso en balanzas electrónicas.
La protección contra los vientos huracanados se realiza de acuerdo con el esquema exterior clásico, es decir, el eje de rotación está desplazado del centro.
Ajusté la cola de mi molino de viento aserrando.
Toda la estructura está montada sobre dos rodamientos 206, que van montados sobre un eje con orificio interno para el cable y soldados a un tubo de dos pulgadas.
Los cojinetes encajan perfectamente en la carcasa del aerogenerador, lo que permite que la estructura gire libremente sin esfuerzo ni contragolpe. El cable pasa por el interior del mástil hasta el puente de diodos.
la foto es la original
Tardé un mes y medio en hacer una cabeza de viento, sin tener en cuenta dos meses de búsqueda de soluciones, ahora tenemos el mes de febrero, la nieve y el frío parecen durar todo el invierno, así que no he hecho la principal. pruebas todavía, pero incluso a esta distancia del suelo, una bombilla de coche de 21 vatios se fundió. Estoy esperando la primavera, estoy preparando caños para el mástil. Este invierno se me ha pasado rápida e interesantemente.
Ha pasado un poco de tiempo desde que publiqué mi molino de viento en el sitio, pero la primavera aún no ha llegado, todavía es imposible cavar el suelo para tapar la mesa debajo del mástil: el suelo está congelado y hay barro por todas partes, así que hay tiempo para probando en un rack temporal de 1,5 m. Fue suficiente, y ahora con más detalle.
Después de las primeras pruebas, el tornillo enganchó accidentalmente la tubería, estaba tratando de arreglar la cola para que el molino de viento no se saliera por debajo del viento y ver cuál sería la potencia máxima. Como resultado, la potencia logró fijar unos 40 vatios, después de lo cual el tornillo se rompió de forma segura en astillas. Desagradable, pero probablemente bueno para el cerebro. Después de eso, decidí experimentar y enrollar un nuevo estator. Para esto hice nueva forma para el llenado de bobinas. La forma se lubrificó cuidadosamente con litol automotriz para que el exceso no se pegara. Las bobinas ahora tienen una longitud ligeramente reducida, por lo que ahora caben 60 vueltas de 0,95 mm en el sector. espesor de bobinado 8 mm. (al final, el estator resultó ser de 9 mm), y la longitud del cable permaneció igual.
El tornillo ahora está hecho con un tubo más fuerte de 160 mm. y tres hojas, longitud de la hoja 800 mm.
Nuevas pruebas mostraron inmediatamente el resultado, ahora GENA daba hasta 100 watts, una bombilla halógena de 100 watts para automóvil se quemaba a pleno calor, y para no quemarse con fuertes ráfagas de viento, la bombilla se apagaba.
Medidas sobre una batería de coche de 55 Ah.
Bueno, ya estamos a mediados de agosto, y como prometí, intentaré terminar esta página.
Primero lo que me perdí
El mástil es uno de los elementos estructurales críticos
Una de las uniones (un tubo de menor diámetro va dentro de uno mayor)
y giratorio
Tornillo de 3 palas (tubo de alcantarillado rojo con un diámetro de 160 mm.)
Para empezar cambié varias hélices y me decidí por una de 6 palas de un tubo de aluminio de 1,3 m de diámetro, aunque una hélice con tubos de PVC 1,7 metros
El problema principal era forzar la carga de la batería con la menor rotación del tornillo, y aquí vino al rescate el generador de bloqueo, que incluso con un voltaje de entrada de 2 v da una carga de batería, aunque con una pequeña corriente, pero mejor que una descarga, y en vientos normales toda la energía de la batería entra por VD2 (ver el diagrama), y hay una carga completa.
El diseño se monta directamente en el radiador mediante montaje semi-bisagra
El controlador de carga también usó uno casero, el circuito es simple, cegado como siempre de lo que tenía a mano, la carga es de dos vueltas de alambre de nicrom (cuando la batería está cargada y el viento se calienta al rojo) puse todo transistores en radiadores (con un margen), aunque VT1 y VT2 prácticamente no se calientan, ¡pero VT3 debe instalarse en el radiador! (con un funcionamiento prolongado del controlador, VT3 se calienta decentemente)
foto del controlador terminado
El diagrama de conexión del molino de viento a la carga se ve así:
foto de la unidad del sistema terminada
Mi carga, según lo planeado, es la luz en el baño y ducha de verano+ alumbrado público (4 Lámpara led las cuales se encienden automaticamente a traves de un fotorele e iluminan el patio toda la noche, con el amanecer se vuelve a activar el fotorele, el cual apaga la iluminacion y se carga la bateria.Y esto es con bateria muerta (el año pasado me la quite el coche)
fotografiado vidrio protector(en la parte superior del fotosensor)
Compré un fotorrelé listo para una red de 220 V y lo convertí a energía de 12 V (le salté el capacitor de entrada y soldé una resistencia de 1K al diodo zener en serie)
Ahora lo MAS IMPORTANTE!
Por mi propia experiencia te aconsejo que empieces por hacer un pequeño molino de viento, adquieras experiencia y conocimiento y observes que puedes sacar de los vientos de tu zona, porque te puedes gastar mucho dinero, hacer un molino de viento potente, y el viento la potencia no es suficiente para obtener los mismos 50 vatios y su molino de viento serán barcos submarinos en el garaje.
El anemómetro más simple. El lado cuadrado mide 12 cm por 12 cm Una pelota de tenis está atada a un hilo de 25 cm.
Nunca pensamos en lo fuerte que puede ser incluso una pequeña brisa, pero vale la pena ver qué tan rápido gira la turbina a veces e inmediatamente comprendes lo poderosa que es.
Viento, viento eres poderoso. (foto del patio)
Generador eólico de bricolaje con un generador axial sobre imanes de neodimio !
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Generadores de imanes permanentes de baja velocidad de bricolaje
Generadores de imanes permanentes de baja velocidad de bricolaje Vivo en un pequeño pueblo en la región de Kharkov, una casa privada, un área pequeña. Yo mismo, como dice el vecino, soy un generador andante.
El campo de actividad (tecnología) al que pertenece la invención descrita
El know-how del desarrollo, es decir, esta invención del autor pertenece al campo de la producción de energía y está destinado a convertir la energía de un imán permanente en energía mecánica para producir energía eléctrica.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE EL INVENTO
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Un generador eléctrico lineal con imanes permanentes contiene una carcasa hecha de un material no magnético, como el aluminio, dentro de la carcasa 1 están instalados los imanes permanentes 2 y 3, hechos en forma de cilindros dispuestos horizontalmente con protuberancias esféricas en los lados y montados. en los ejes 4 y 5 con posibilidad de giro desde los accionamientos 6 y 7, que son paso a paso, sin energía. Las guías 8 están instaladas en el cuerpo, hechas de titanio en forma de varillas, cuyos extremos están fijados en las paredes laterales del cuerpo 1. En las guías 8, un deslizador 10, un imán permanente móvil, está instalado entre dos imanes giratorios 2 y 3. La corredera móvil 10 tiene forma de rectángulo, cuyos polos están enfrentados a los polos de los imanes giratorios 2 y 3 con posibilidad de giro libre en el momento en que la corredera 10 se acerca a uno de ellos. La corredera 10 se mueve a lo largo de las guías de un imán giratorio a otro dentro de la bobina electromagnética (devanado del estator). Durante el movimiento alternativo de un imán giratorio a otro, surge una FEM dentro de la bobina electromagnética en los devanados del estator como resultado de la acción de las líneas de fuerza del imán permanente sobre el conductor. La energía eléctrica recibida ingresa al rectificador 39 y el voltaje industrial se elimina a la salida del rectificador 39.
Se conoce un dispositivo para mover objetos, principalmente elementos de juego de juguetes (EP 0627248, MKI 7 A 63 H 33/26, 1994).
Lo más parecido en esencia técnica a la invención propuesta es un dispositivo para mover objetos de juguete colocados dentro de la carcasa en sus extremos opuestos, y un elemento móvil: un deslizador de imán permanente instalado en la parte media de la carcasa entre imanes esféricos permanentes (Patente RF 212479 , MKI 7 A 63 N 33/26, 1988).
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La desventaja del dispositivo conocido es la incapacidad de convertir la energía de un imán permanente en energía eléctrica.
El objetivo de la invención es desarrollar un generador eléctrico lineal que permita convertir la energía de un imán permanente en energía mecánica para producir energía eléctrica.
Como resultado del uso de la invención propuesta, es posible convertir la energía de un imán permanente en energía eléctrica.
El resultado técnico anterior se logra por el hecho de que
Un generador eléctrico lineal con imanes permanentes contiene una carcasa hecha de un material no magnético, como el aluminio, dentro de la carcasa 1 están instalados los imanes permanentes 2 y 3, hechos en forma de cilindros dispuestos horizontalmente con protuberancias esféricas en los lados y montados. en los ejes 4 y 5 con posibilidad de giro desde los accionamientos 6 y 7, que son motores DC paso a paso, sin energía. Las guías 8 están instaladas en el cuerpo, hechas de titanio en forma de varillas, cuyos extremos están fijados en las paredes laterales del cuerpo 1. En las guías 8, un deslizador 10, un imán permanente móvil, está instalado entre dos imanes giratorios 2 y 3. La corredera móvil 10 tiene forma de rectángulo, cuyos polos están enfrentados a los polos de los imanes giratorios 2 y 3 con posibilidad de giro libre en el momento en que la corredera 10 se acerca a uno de ellos. La corredera 10 se mueve a lo largo de las guías de un imán giratorio a otro dentro de la bobina electromagnética (devanado del estator). Durante el movimiento alternativo de un imán giratorio a otro, surge una FEM dentro de la bobina electromagnética en los devanados del estator como resultado de la acción de las líneas de fuerza del imán permanente sobre el conductor. La energía eléctrica recibida ingresa al rectificador 39 y el voltaje industrial se elimina a la salida del rectificador 39.
Todos los elementos giratorios del generador están hechos sobre cojinetes de bolas de tipo cerrado y las guías se lubrican con grasa de grafito durante el mantenimiento de rutina. Los contactos móviles 14 y 15 están instalados en los lados del control deslizante 10, y los contactos fijos 16, 17 y 18, 19 están instalados en el lado interior del devanado del estator 9 para controlar el accionamiento 6 y 7 de los imanes giratorios 2 y 3 , dependiendo de la ubicación del control deslizante 10.
En el estado inactivo del generador, los imanes 2 y 3 están instalados en la posición neutra N/S a los lados del imán: el control deslizante 10, respectivamente, no ejerce sobre él fuerzas de atracción ni repulsión, todo está en reposo.
Un generador eléctrico lineal de imanes permanentes funciona de la siguiente manera
Se enciende el interruptor de palanca 36 en el panel de control del generador 34, se suministra voltaje desde una fuente de corriente independiente (batería) y al panel de control del generador 34. La automatización envía un comando a los accionamientos 6 y 7 para controlar la rotación de los imanes giratorios 2 y 3 y giran el imán 2 desde la posición neutral N / S lado S hacia el lado N del control deslizante 10, formando una fuerza de atracción, y el imán 3 gira desde la posición neutral N / S 3 lado S al lado S de la corredera 10, formando una fuerza repulsiva, bajo la acción de estas fuerzas, la corredera 10 comenzará a moverse desde el PMT (punto muerto derecho) al LMT (punto muerto izquierdo). Al no alcanzar una décima parte de la carrera total del control deslizante 10 al LMT, los contactos se encienden: 14 móvil en el control deslizante 10 y 17 fijo en el estator, se da una orden para encender el accionamiento 6, que gira el imán 2 desde la posición S hasta la posición neutra N/S hacia el lado N de la corredera 10, deja de actuar la fuerza de atracción, pero sigue actuando la fuerza de repulsión del imán 3, obligando a la corredera 10 a seguir moviéndose.
Al acercarse al LMT, el control deslizante 10 entra en contacto con los resortes amortiguadores 13, comprimiéndolos, ralentizando, se acerca al LMT, en este momento el contacto móvil 14 se cierra con el contacto fijo 16. Se da un comando para encender el accionamiento. 6, que gira el imán 2 desde la posición N/S con el lado N hacia el lado N de la corredera 10, generando una fuerza repulsiva. Al mismo tiempo, se da una orden al accionamiento 7, que gira el imán 3 desde la posición S con el lado N hacia el lado N de la corredera 10, formando una fuerza de atracción. Bajo la acción de dos fuerzas de repulsión y atracción, así como la expansión de los resortes amortiguadores 13, la corredera 10 cambia su dirección y se mueve desde el LMT al RMT. Al pasar dentro del devanado del estator 9, la corredera 10 con sus líneas de fuerza induce una FEM en los devanados del estator 9. Antes de llegar a la décima parte de la carrera total de la corredera 10 al PMT, el contacto móvil 15 y el contacto fijo 18 están encendido, se da un comando para encender el accionamiento 7, que gira el imán 3 desde la posición N a la posición neutra N/S hacia el lado S de la corredera 10, la fuerza de atracción deja de actuar, pero la fuerza de repulsión del imán 2 continúa actuando, haciendo que la corredera 10 continúe moviéndose. Al acercarse al PMT, la corredera 10 entra en contacto con los resortes amortiguadores 13, comprimiéndolos, desacelerando y acercándose al PMT. En este momento, el contacto móvil 15 se cierra con el contacto fijo 19. Se da una orden para encender el accionamiento 7, que gira el imán 3 desde la posición neutra del lado S N/S al lado S del deslizador 10, formando una fuerza repulsiva. Al mismo tiempo, se da una orden al accionamiento 6, que gira el imán 2 desde la posición N con el lado S al lado N de la corredera 10, formando una fuerza de atracción. Bajo la acción de dos fuerzas de repulsión y atracción, así como la expansión de los resortes amortiguadores 13, la corredera 10, cambiando su dirección, se mueve del PMT al LMT. Pasando de nuevo dentro del devanado del estator 9, la corredera 10 induce una FEM con sus líneas de fuerza en los devanados del estator 9. El voltaje así obtenido se alimenta al rectificador 39, que convierte el voltaje "pulsante" en voltaje industrial. El ciclo se completa, el generador ha comenzado a funcionar y continúa funcionando en la misma secuencia.
Reclamar
Generador eléctrico lineal que contiene una carcasa de material no magnético, dentro de la cual se instalan imanes permanentes que giran desde accionamientos en forma de motores paso a paso sobre ejes en forma de cilindros horizontales con protuberancias en los lados, dentro del devanado del estator entre dichos imanes permanentes giratorios, se instala un deslizador de imán permanente con posibilidad de moverse entre ellos en forma de rectángulo con protuberancias y con contactos móviles a los lados, se instalan contactos fijos en el interior del devanado del estator para controlar los motores paso a paso de los accionamientos de los imanes permanentes indicados, dependiendo de la ubicación del imán permanente-corredera, mientras que el sistema de control de los motores paso a paso de los accionamientos de los imanes permanentes giratorios asegura el cierre de los contactos móviles con contactos fijos cuando el imán permanente -el control deslizante se acerca a un punto muerto para transmitir una señal al sistema de control de las unidades indicadas de imanes permanentes, dependiendo desde la posición del deslizador de imanes permanentes para una rotación tal de los imanes permanentes que el deslizador de imanes permanentes se precipita a otro punto muerto, mientras que la fuerza electromotriz inducida en el devanado del estator ingresa al rectificador.
En caso de que el generador se apague, es necesario apagar el interruptor de palanca 36 en la unidad de control 34, se da un comando a las unidades de control 6 y 7 y colocan los imanes 2 y 3 en la posición neutral N / S a los lados N y S de la corredera 10. La fuerza de atracción y repulsión cesa, la corredera 10 se detiene en medio de su recorrido.
Reclamar
Generador eléctrico lineal que contiene una carcasa de material no magnético, dentro de la cual se instalan imanes permanentes que giran desde accionamientos en forma de motores paso a paso sobre ejes en forma de cilindros horizontales con protuberancias en los lados, dentro del devanado del estator entre dichos imanes permanentes giratorios, se instala un deslizador de imán permanente con posibilidad de moverse entre ellos en forma de rectángulo con protuberancias y con contactos móviles a los lados, se instalan contactos fijos en el interior del devanado del estator para controlar los motores paso a paso de los accionamientos de los imanes permanentes indicados, dependiendo de la ubicación del imán permanente-corredera, mientras que el sistema de control de los motores paso a paso de los accionamientos de los imanes permanentes giratorios asegura el cierre de los contactos móviles con contactos fijos cuando el imán permanente -el control deslizante se acerca a un punto muerto para transmitir una señal al sistema de control de las unidades indicadas de imanes permanentes, dependiendo desde la posición del deslizador de imanes permanentes para una rotación tal de los imanes permanentes que el deslizador de imanes permanentes se precipita a otro punto muerto, mientras que la fuerza electromotriz inducida en el devanado del estator ingresa al rectificador.
¡Muchas gracias por su contribución al desarrollo de la ciencia y la tecnología domésticas!
El modelo de utilidad se relaciona con la ingeniería eléctrica y se puede utilizar para convertir la energía del movimiento alternativo de piezas y mecanismos en energía de corriente eléctrica. Generador eléctrico lineal contiene un cuerpo cilíndrico, en su interior se coloca un marco con bobinas inductivas anulares, generando un núcleo magnético con imanes permanentes de disco con magnetización axial colocados dentro de un cilindro de paredes delgadas hecho de un diaimán con una disposición opuesta de las mismas políticas magnéticas y un espacio entre a ellos. El núcleo magnético generador se coloca dentro del marco con bobinas inductivas de anillo, con la posibilidad de movimiento alternativo a lo largo del eje del generador.
El modelo de utilidad se relaciona con la ingeniería eléctrica y se puede utilizar como convertidores del movimiento alternativo de las piezas del mecanismo en energía eléctrica.
Se conoce un dispositivo que contiene una caja hecha de hierro magnético dulce, un marco hecho de material no magnético con bobinas inductivas anulares dispuestas en fila, generando un núcleo magnético con imanes permanentes anulares (ver patente de RF para el modelo de utilidad 83373, publicado el 27 de mayo de 2009 Bol. 15), prototipo.
La desventaja del prototipo es la baja eficiencia asociada a la pérdida de energía del flujo magnético de los imanes permanentes anulares, cerrando por el orificio de los imanes anulares.
El resultado técnico es aumento de la eficiencia transformaciones mediante el uso de discos de imanes permanentes, lo que, si los flujos magnéticos de los imanes permanentes son iguales en el modelo de utilidad y prototipo propuesto, supondrá una reducción de las dimensiones y peso del generador.
El resultado técnico se logra por el hecho de que el generador eléctrico lineal contiene un cuerpo cilíndrico hecho de hierro suave magnéticamente, un marco hecho de material no magnético colocado en su interior, con bobinas inductivas anulares ubicadas en fila, separadas por mejillas, generar un núcleo magnético con al menos dos imanes permanentes con magnetización axial. Una característica especial es que los imanes permanentes que tienen forma de disco se colocan dentro de un cilindro diamagnético de paredes delgadas con un espacio entre sí, y la disposición opuesta de los flujos magnéticos del mismo nombre, se sujetan mediante concentradores de campo magnético de disco con puntas axiales. , prensados o pegados alrededor de la circunferencia de las paredes de un cilindro de paredes delgadas y tienen la posibilidad de movimiento alternativo libre dentro del marco con bobinas inductivas anulares. Las dimensiones relativas de dichos elementos constitutivos están dentro de los siguientes límites: la altura de los imanes permanentes del disco es (0,3 ÷ 0,4) de su diámetro; el espacio entre los imanes permanentes del disco está determinado por el grosor de los espaciadores no magnéticos y es (0,5 ÷ 1) desde la altura de los imanes permanentes del disco; el diámetro interior del cuerpo cilíndrico es mayor que el diámetro de los imanes permanentes del disco en no más de su altura; la longitud de cada una de las bobinas inductivas anulares es igual a la suma de la altura de los imanes permanentes del disco y el espacio entre ellos; la longitud de carrera del núcleo magnético generador no es mayor que el espacio entre los imanes permanentes del disco; el espacio entre el cilindro de pared delgada con imanes permanentes de disco y la superficie interna del marco con bobinas inductivas anulares debe ser mínimo y garantizar el libre movimiento alternativo del núcleo magnético generador.
La esencia del modelo de utilidad se ilustra con materiales gráficos que muestran: figura 1 - diseño de un generador eléctrico lineal con vista desde el final de la sección; figura 2: muestra esquemáticamente las líneas de fuerza magnéticas visualizadas, cerrando a través del núcleo magnético y las bobinas inductivas del anillo.
El generador eléctrico lineal contiene un cuerpo cilíndrico 1 hecho de hierro magnético dulce, un marco 2 hecho de material no magnético colocado en su interior con bobinas inductivas anulares 3 dispuestas en fila sobre él, separadas por mejillas 4, generando un núcleo magnético con al menos menos dos imanes permanentes 5 con magnetización axial. Los imanes permanentes 5, que tienen forma de disco, se colocan dentro de un cilindro de pared delgada 6 hecho de diamagnet con un espacio entre sí y una disposición opuesta de los mismos polos magnéticos, fijados por concentradores de disco 7 del campo magnético con puntas axiales 8, prensado o pegado alrededor de la circunferencia de las paredes del cilindro de pared delgada 6 y tiene la posibilidad de movimiento alternativo libre dentro del marco 2 con bobinas inductivas anulares 3. Las dimensiones relativas de los componentes mencionados están dentro de los siguientes límites : la altura h del disco imanes permanentes 5 es (0.3÷0.4) de sus diámetros D m, h= (0.3÷0.4) D m; el espacio entre los imanes permanentes del disco 5 está determinado por el grosor de los espaciadores no magnéticos 9, y es (0,5 ÷ 1) desde la altura h de los imanes permanentes del disco 5, = (0,5 ÷ 1) h; el diámetro interior Dk del cuerpo cilíndrico 1 es mayor que el diámetro Dm de los imanes permanentes de disco 5 en no más de la mitad de su altura h, (Dm +h) Dk; la longitud l k de cada una de sus bobinas inductivas anulares 3 es igual a la suma de la altura h de los imanes permanentes del disco 5, y el espacio entre ellos l k =h+; la longitud lx de la carrera del núcleo magnético generador no es mayor que el espacio entre los imanes permanentes del disco 5, lx; el espacio entre el cilindro de pared delgada 6 con imanes permanentes de disco 5 y la superficie interna del marco 2 con bobinas inductivas anulares 3 debe ser mínimo y garantizar el libre movimiento alternativo del núcleo magnético generador.
Las paredes finales 10 del cuerpo cilíndrico 1 están hechas de un diamagnet, y sobre ellas lados interiores se ubican los amortiguadores 11. El número de discos de imanes permanentes 5 determina la potencia del generador. La Figura 2 muestra esquemáticamente las líneas magnéticas visualizadas de los imanes permanentes del disco de fuerza 12 5, cerrándose en el circuito magnético y cruzando las vueltas de las bobinas inductivas anulares 3. Cuando el movimiento alternativo del núcleo magnético generador en las bobinas inductivas anulares 3, EMF es inducido.
Las bobinas inductivas anulares 3 se pueden conectar eléctricamente en paralelo-opuesto o en serie-opuesto. En ausencia de agujeros en los imanes permanentes del disco 5, la energía del campo magnético se utiliza completamente en la conversión, lo que conduce a un aumento en la eficiencia de la conversión.
1. Un generador eléctrico lineal que contiene un cuerpo cilíndrico hecho de hierro magnético suave, un marco hecho de material no magnético colocado en su interior con bobinas inductivas anulares ubicadas en fila, separadas por carrillos, generando un núcleo magnético con al menos dos imanes permanentes con magnetización axial, caracterizados porque los imanes permanentes en forma de disco se colocan dentro de un cilindro diamagnético de paredes delgadas con una separación entre sí y polos magnéticos opuestos del mismo nombre, fijados por concentradores de campo magnético de disco con puntas axiales, prensados o pegados a lo largo de la circunferencia de las paredes del cilindro de paredes delgadas y tienen la capacidad de devolver libremente el movimiento de traslación dentro del marco con bobinas inductivas de anillo.
2. El generador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las dimensiones relativas de los componentes mencionados están dentro de los siguientes límites: la altura de los imanes permanentes del disco es (0.3÷0.4) de su diámetro; el espacio entre los imanes permanentes del disco está determinado por el grosor de los espaciadores no magnéticos y es (0,5 ÷ 1) de la altura de los imanes permanentes del disco; el diámetro interior del cuerpo cilíndrico es mayor que el diámetro de los imanes permanentes del disco en no más de su altura; la longitud de cada una de las bobinas inductivas anulares es igual a la suma de la altura de los imanes permanentes del disco y el espacio entre ellos; la longitud de carrera del núcleo magnético generador no es mayor que el espacio entre los imanes permanentes del disco; el espacio entre el cilindro de pared delgada con imanes permanentes de disco y la superficie interna del marco con bobinas inductivas anulares debe ser mínimo y garantizar el libre movimiento alternativo del núcleo magnético generador.
Patentes similares:
Un modelo útil de un generador eléctrico de corriente alterna está relacionado con la ingeniería eléctrica, es decir, con los sistemas de motor-generador, y se puede utilizar en el diseño y la producción de fuentes de corriente alterna, incluido el transporte.
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yuri skoromets
En los motores de combustión interna que nos son familiares, el eslabón inicial, los pistones, realizan un movimiento alternativo. Luego, este movimiento, con la ayuda de un mecanismo de manivela, se convierte en rotacional. En algunos dispositivos, el primer y el último eslabón realizan el mismo tipo de movimiento.
Por ejemplo, en un motor-generador, no hay necesidad de convertir primero el movimiento alternativo en rotacional, y luego, en el generador, extraer la componente rectilínea de este movimiento rotacional, es decir, hacer dos transformaciones opuestas.
El desarrollo moderno de la tecnología de conversión electrónica permite adaptar el voltaje de salida de un generador eléctrico lineal para el consumidor, esto permite crear un dispositivo en el que parte de un circuito eléctrico cerrado no realiza movimiento de rotación en un campo magnético, pero se mueve alternativamente junto con la biela de un motor de combustión interna. Los diagramas que explican el principio de funcionamiento de un generador tradicional y lineal se muestran en la fig. una.
Arroz. 1. Esquema de un generador eléctrico lineal y convencional.
En un generador convencional, se utiliza una estructura de alambre para obtener voltaje, que gira en un campo magnético y es impulsada por un dispositivo de propulsión externo. En el generador propuesto, el bucle de alambre se mueve linealmente en un campo magnético. Esta diferencia pequeña y sin principios hace posible simplificar significativamente y reducir el costo del motor si se usa un motor de combustión interna como tal.
Además, en un compresor alternativo impulsado por un motor alternativo, los enlaces de entrada y salida se alternan, fig. 2.
Arroz. 2. Esquema de un compresor lineal y convencional.
Ventajas del motor lineal
- Pequeñas dimensiones y peso, debido a la falta de mecanismo de manivela.
- MTBF alto, debido a la ausencia de un mecanismo de manivela y debido a la presencia de cargas solo longitudinales.
- Precio bajo, debido a la falta de un mecanismo de manivela.
- Manufacturabilidad: para la fabricación de piezas, solo se necesitan operaciones intensivas en mano de obra, torneado y fresado.
Carrera de compresión. El pistón se mueve desde el punto muerto inferior del pistón hasta el punto muerto superior del pistón, bloqueando primero las ventanas de purga. Después de que el pistón cierra las ventanas de purga, se inyecta combustible en el cilindro y la mezcla combustible comienza a comprimirse.
2. Carrera carrera. Cuando el pistón está cerca del punto muerto superior, la mezcla de trabajo comprimida se enciende mediante una chispa eléctrica de una vela, como resultado de lo cual la temperatura y la presión de los gases aumentan bruscamente. Bajo la acción de la expansión térmica de los gases, el pistón se mueve hacia el punto muerto inferior, mientras que los gases en expansión hacen trabajo útil. Al mismo tiempo, el pistón crea una alta presión en la cámara de prepresión. Bajo presión, la válvula se cierra, impidiendo así que entre aire en el colector de admisión.
Sistema de ventilación
Durante la carrera de trabajo en el cilindro, fig. 6 carrera de trabajo, el pistón bajo la acción de la presión en la cámara de combustión se mueve en la dirección indicada por la flecha. Bajo la acción de un exceso de presión en la cámara de prepresión, la válvula se cierra y aquí se comprime el aire para ventilar el cilindro. Cuando el pistón (anillos de compresión) llega a las ventanas de purga, fig. 6 ventilación, la presión en la cámara de combustión cae bruscamente, y luego el pistón con la biela se mueve por inercia, es decir, la masa de la parte móvil del generador juega el papel de un volante en un motor convencional. Al mismo tiempo, las ventanas de purga se abren completamente y el aire comprimido en la cámara de preentrada, bajo la influencia de la diferencia de presión (presión en la cámara de preentrada y presión atmosférica), purga el cilindro. Además, durante el ciclo de trabajo en el cilindro opuesto, se lleva a cabo un ciclo de compresión.
Cuando el pistón se mueve en el modo de compresión, fig. 6 compresión, las ventanas de purga son cerradas por el pistón, se inyecta combustible líquido, en este momento el aire en la cámara de combustión está bajo una ligera sobrepresión al comienzo del ciclo de compresión. Con mayor compresión, tan pronto como la presión de la mezcla combustible comprimible sea igual a la de referencia (establecida para un tipo de combustible dado), se aplicará un voltaje eléctrico a los electrodos de la bujía, la mezcla se encenderá, el ciclo de trabajo comenzará y el proceso se repetirá. En este caso, el motor de combustión interna consta de solo dos cilindros y pistones coaxiales y opuestos, conectados mecánicamente entre sí.
Arroz. 6. Sistema de ventilación de motor lineal.
Bomba de combustible
El accionamiento de la bomba de combustible de un generador eléctrico lineal es una superficie de leva intercalada entre el rodillo del pistón de la bomba y el rodillo de la carcasa de la bomba, fig. 7. La superficie de la leva se mueve alternativamente con la biela del motor de combustión interna y separa el pistón y los rodillos de la bomba con cada carrera, mientras que el pistón de la bomba se mueve en relación con el cilindro de la bomba y una parte del combustible es empujada hacia la boquilla de inyección de combustible. al comienzo del ciclo de compresión. Si es necesario cambiar la cantidad de combustible expulsado por ciclo, la superficie de la leva se gira con respecto al eje longitudinal. Cuando la superficie de la leva se gira en relación con el eje longitudinal, los rodillos del pistón de la bomba y los rodillos de la carcasa de la bomba se separarán o cambiarán (dependiendo de la dirección de rotación) a diferentes distancias, la carrera del pistón de la bomba de combustible cambiará y la parte de la el combustible expulsado cambiará. La rotación de la leva alternativa alrededor de su eje se realiza mediante un eje fijo, que se acopla con la leva a través de un cojinete lineal. Por lo tanto, la leva se mueve hacia adelante y hacia atrás, mientras que el eje permanece estacionario. Cuando el eje gira alrededor de su eje, la superficie de la leva gira alrededor de su eje y cambia la carrera de la bomba de combustible. Eje para cambio de porción de inyección de combustible, accionado por motor paso a paso o manualmente.
Arroz. 7. Bomba de combustible del generador eléctrico lineal.
El accionamiento de la bomba de combustible del compresor lineal también es una superficie de leva intercalada entre el plano del pistón de la bomba y el plano de la carcasa de la bomba, fig. 8. La superficie de la leva realiza un movimiento de rotación alternativo junto con el eje del engranaje de sincronización del motor de combustión interna y separa los planos del pistón y la bomba en cada carrera, mientras que el pistón de la bomba se mueve en relación con el cilindro de la bomba y una parte del combustible se expulsa a la boquilla de inyección de combustible, al comienzo del ciclo de compresión. Al operar un compresor lineal, no hay necesidad de cambiar la cantidad de combustible expulsado. El funcionamiento de un compresor lineal solo se entiende en conjunto con un receptor, un dispositivo de almacenamiento de energía que puede suavizar los picos de carga máxima. Por lo tanto, es recomendable hacer salir el motor del compresor lineal a solo dos modos: el modo de carga óptima y el modo inactivo. El cambio entre estos dos modos se realiza mediante válvulas electromagnéticas, un sistema de control.
Arroz. 8. Bomba de combustible del compresor lineal.
Sistema de lanzamiento
El sistema de arranque de un motor lineal se realiza, como en un motor convencional, mediante un accionamiento eléctrico y un dispositivo de almacenamiento de energía. Un motor convencional se pone en marcha mediante un motor de arranque (accionamiento eléctrico) y un volante (almacenamiento de energía). El motor lineal se pone en marcha mediante un compresor eléctrico lineal y un receptor de arranque, fig. 9.
Arroz. 9. Sistema de arranque.
Al arrancar, el pistón del compresor de arranque, cuando se aplica potencia, se mueve progresivamente debido al campo electromagnético del devanado, y luego vuelve a su estado original por un resorte. Después de bombear el receptor hasta 8 ... 12 atmósferas, se retira la energía de los terminales del compresor de arranque y el motor está listo para arrancar. El arranque se produce suministrando aire comprimido a las cámaras de preadmisión del motor lineal. El suministro de aire se realiza mediante electroválvulas, cuyo funcionamiento es controlado por el sistema de control.
Dado que el sistema de control no tiene información sobre la posición de las bielas del motor antes de arrancar, al suministrar alta presión de aire a las cámaras de prearranque, por ejemplo, los cilindros exteriores, se garantiza que los pistones se moverán a su estado original antes. arrancar el motor.
Luego, se suministra aire a alta presión a las cámaras de preadmisión de los cilindros intermedios, por lo que los cilindros se ventilan antes de arrancar.
Después de eso, se vuelve a suministrar aire a alta presión a las cámaras de prearranque de los cilindros exteriores para arrancar el motor. Tan pronto como comience el ciclo de trabajo (el sensor de presión mostrará una alta presión en la cámara de combustión correspondiente al ciclo de trabajo), el sistema de control, mediante válvulas de solenoide, detendrá el suministro de aire desde el receptor de arranque.
Sistema de sincronización
La sincronización del funcionamiento de un motor lineal de biela se realiza mediante un engranaje de sincronización y un par de cremalleras, fig. 10, unido a la parte móvil del circuito magnético de los pistones del generador o compresor.. El engranaje dentado es al mismo tiempo el accionamiento de la bomba de aceite, con la ayuda de la lubricación forzada de los nodos de las partes de fricción del lineal. se lleva a cabo el motor.
Arroz. 10. Sincronización del funcionamiento de las bielas del generador eléctrico.
Reducción de la masa del circuito magnético y del circuito para encender los devanados del generador eléctrico.
El generador de un generador de gas lineal es una máquina eléctrica síncrona. En un generador convencional, el rotor gira y la masa de la parte móvil del circuito magnético no es crítica. En un generador lineal, la parte móvil del circuito magnético se mueve en vaivén junto con la biela del motor de combustión interna, y la gran masa de la parte móvil del circuito magnético imposibilita el funcionamiento del generador. Es necesario encontrar una forma de reducir la masa de la parte móvil del circuito magnético del generador.
Arroz. 11. Generador.
Para reducir la masa de la parte móvil del circuito magnético, es necesario reducir sus dimensiones geométricas, respectivamente, el volumen y la masa disminuirán, Fig. 11. Pero entonces el flujo magnético cruza solo el devanado en un par de ventanas. de cinco, esto es equivalente al flujo magnético que cruza el conductor cinco veces más corto, respectivamente, y el voltaje de salida (potencia) disminuirá 5 veces.
Para compensar la disminución en el voltaje del generador, es necesario agregar el número de vueltas en una ventana, de modo que la longitud del conductor del devanado de potencia sea la misma que en la versión original del generador, Fig. 11.
Pero para que haya una mayor cantidad de vueltas en una ventana con dimensiones geométricas sin cambios, es necesario reducir la sección transversal del conductor.
Con una carga y un voltaje de salida constantes, la carga térmica, para dicho conductor, en este caso aumentará y será más que óptima (la corriente se mantuvo igual y la sección transversal del conductor disminuyó casi 5 veces). Este sería el caso si los devanados de las ventanas están conectados en serie, es decir, cuando la corriente de carga fluye a través de todos los devanados simultáneamente, como en un generador convencional, pero si solo el devanado de un par de ventanas que el flujo magnético es actualmente el cruce está conectado a la carga alternativamente, entonces este devanado en un período de tiempo tan corto no tendrá tiempo de sobrecalentarse, ya que los procesos térmicos son inerciales. Es decir, es necesario conectar alternativamente a la carga solo la parte del devanado del generador (un par de polos) que cruza el flujo magnético, el resto del tiempo debería enfriarse. Por lo tanto, la carga siempre está conectada en serie con un solo devanado del generador.
Donde valor efectivo la corriente que fluye a través del devanado del generador no excederá el valor óptimo en términos de calentamiento del conductor. Por lo tanto, es posible reducir significativamente, más de 10 veces, la masa no solo de la parte móvil del circuito magnético del generador, sino también la masa de la parte fija del circuito magnético.
La conmutación de los devanados se realiza mediante llaves electrónicas.
Como claves, para conectar alternativamente los devanados del generador a la carga, se utilizan dispositivos semiconductores: tiristores (triacs).
El generador lineal es un generador convencional expandido, fig. once.
Por ejemplo, con una frecuencia correspondiente a 3000 ciclos / min y una carrera de biela de 6 cm, cada devanado se calentará durante 0,00083 segundos, con una corriente 12 veces mayor que la corriente nominal, el resto del tiempo - casi 0,01 segundos , este devanado se enfriará. al disminuir frecuencia de operación, el tiempo de calentamiento aumentará, pero, en consecuencia, la corriente que fluye a través del devanado y la carga disminuirá.
Un triac es un interruptor (puede cerrar o abrir un circuito eléctrico). El cierre y la apertura se producen automáticamente. Durante el funcionamiento, tan pronto como el flujo magnético comienza a cruzar las espiras del devanado, aparece una tensión eléctrica inducida en los extremos del devanado, lo que provoca el cierre del circuito eléctrico (apertura del triac). Luego, cuando el flujo magnético cruza las vueltas del siguiente devanado, la caída de voltaje en los electrodos del triac conduce a la apertura del circuito eléctrico. Así, en cualquier momento, la carga está encendida todo el tiempo, en serie, con un solo devanado del generador.
En la fig. 12 muestra un dibujo de montaje de un generador sin devanado de campo.
La mayoría de las partes de los motores lineales están formadas por una superficie de revolución, es decir, tienen formas cilíndricas. Esto hace posible fabricarlos utilizando las operaciones de torneado más baratas y automatizadas.
Arroz. 12. Plano de montaje del generador.
Modelo matemático de un motor lineal
El modelo matemático de un generador lineal se basa en la ley de conservación de la energía y las leyes de Newton: en cada momento del tiempo, en t 0 y t 1, las fuerzas que actúan sobre el pistón deben ser iguales. Después de un corto período de tiempo, bajo la acción de la fuerza resultante, el pistón se moverá una cierta distancia. En esta breve sección, suponemos que el pistón se movió uniformemente. El valor de todas las fuerzas cambiará de acuerdo con las leyes de la física y se calculan utilizando fórmulas bien conocidas.
Todos los datos se ingresan automáticamente en una tabla, por ejemplo en Excel. Después de eso, a t 0 se le asignan los valores de t 1 y el ciclo se repite. Es decir, realizamos la operación del logaritmo.
El modelo matemático es una tabla, por ejemplo, en el programa Excel, y un dibujo de ensamblaje (boceto) del generador. El boceto no contiene dimensiones lineales, sino las coordenadas de las celdas de la tabla en Excel. Las dimensiones lineales estimadas correspondientes se ingresan en la tabla y el programa calcula y traza el gráfico de movimiento del pistón en un generador virtual. Es decir, sustituyendo las dimensiones: diámetro del pistón, volumen de la cámara de preentrada, carrera del pistón a las ventanas de purga, etc., obtendremos gráficas de distancia recorrida, velocidad y aceleración del movimiento del pistón frente al tiempo. Esto hace posible calcular virtualmente cientos de opciones y elegir la mejor.
La forma de los cables de bobinado del generador.
La capa de cables de una ventana de un generador lineal, a diferencia de un generador convencional, se encuentra en un plano retorcido en espiral, por lo tanto, es más fácil enrollar el devanado con cables que no tienen una sección transversal circular, sino rectangular, que es decir, el devanado es una placa de cobre retorcida en espiral. Esto permite aumentar el factor de llenado de la ventana, así como aumentar significativamente la resistencia mecánica de los devanados. Hay que tener en cuenta que la velocidad de la biela, y por tanto la parte móvil del circuito magnético, no es la misma. Esto significa que las líneas de inducción magnética cruzan el devanado de diferentes ventanas a diferentes velocidades. Para aprovechar al máximo los cables de bobinado, el número de vueltas de cada ventana debe corresponder a la velocidad del flujo magnético cerca de esta ventana (la velocidad de la biela). El número de vueltas de los devanados de cada ventana se selecciona teniendo en cuenta la dependencia de la velocidad de la biela de la distancia recorrida por la biela.
Además, para un voltaje más uniforme de la corriente generada, es posible enrollar el devanado de cada ventana con una placa de cobre de diferentes espesores. En el área donde la velocidad de la biela no es alta, el bobinado se realiza con una placa de menor espesor. En la ventana cabrá un mayor número de vueltas del devanado y, a menor velocidad de la biela en este tramo, el generador producirá una tensión acorde con la tensión actual en los tramos más “rápidos”, aunque la la corriente generada será mucho menor.
El uso de un generador eléctrico lineal.
La aplicación principal del generador descrito es una fuente de alimentación ininterrumpida en pequeñas empresas de energía, lo que permite que los equipos conectados funcionen durante mucho tiempo cuando falla el voltaje de la red o cuando sus parámetros superan los estándares aceptables.
Los generadores eléctricos se pueden utilizar para proporcionar energía eléctrica a equipos eléctricos industriales y domésticos, en lugares donde no hay redes eléctricas, y también como unidad de potencia para un vehículo (automóvil híbrido), en como generador de energía móvil.
Por ejemplo, un generador de energía eléctrica en forma de diplomático (maleta, bolso). El usuario se lleva a lugares donde no hay redes eléctricas (construcción, senderismo, Casa de vacaciones, etc.) Si es necesario, al presionar el botón "start", el generador arranca y suministra energía eléctrica a los dispositivos eléctricos conectados a él: herramientas eléctricas, Accesorios. Esta es una fuente común de energía eléctrica, solo que mucho más barata y liviana que los análogos.
El uso de motores lineales hace posible crear un automóvil liviano, económico, fácil de operar y administrar.
Vehículo con generador eléctrico lineal
Un vehículo con un generador eléctrico lineal es coche ligero de dos plazas (250 kg), fig. 13
Figura 13. Un automóvil con un generador de gas lineal.
Al conducir, no es necesario cambiar de velocidad (dos pedales). Debido a que el generador puede desarrollar la máxima potencia, incluso cuando “arranca” desde parado (a diferencia de un automóvil convencional), las características de aceleración, incluso con potencias de motor de tracción bajas, son mejores que las de los automóviles convencionales. El efecto de fortalecer el volante y el sistema ABS se logra mediante programación, ya que todo el hardware necesario ya está allí (el accionamiento de cada rueda le permite controlar el par o el momento de frenado de la rueda, por ejemplo, cuando gira la dirección rueda, el par se redistribuye entre las ruedas de control derecha e izquierda, y las ruedas giran solas, el conductor solo les permite girar, es decir, controlar sin esfuerzo). El diseño del bloque le permite organizar el automóvil a pedido del consumidor (puede reemplazar fácilmente el generador por uno más potente en unos minutos).
Este es un automóvil ordinario, solo que mucho más barato y liviano que sus contrapartes.
Características: facilidad de control, bajo costo, ajuste rápido de velocidades, potencia de hasta 12 kW, tracción total (vehículo todoterreno).
El vehículo con el generador propuesto, debido a la forma específica del generador, tiene un centro de gravedad muy bajo, por lo que tendrá una alta estabilidad de conducción.
Además, dicho vehículo tendrá características de aceleración muy altas. El vehículo propuesto puede utilizar la potencia máxima de la unidad de potencia en todo el rango de velocidad.
La masa distribuida de la unidad de potencia no carga la carrocería del automóvil, por lo que puede fabricarse de manera económica, liviana y simple.
El motor de tracción de un vehículo, en el que se utilice un generador eléctrico lineal como unidad de potencia, deberá cumplir las siguientes condiciones:
Los devanados de potencia del motor deben conectarse directamente, sin convertidor, a los terminales del generador (para aumentar la eficiencia de la transmisión eléctrica y reducir el precio del convertidor de corriente);
La velocidad de rotación del eje de salida del motor eléctrico debe regularse en amplia gama, y no debe depender de la frecuencia del generador;
El motor debe tener un alto tiempo entre fallas, es decir, ser confiable en operación (no tener colector);
El motor debe ser económico (simple);
El motor debe tener un alto par a baja velocidad de salida;
El motor debe tener una masa pequeña.
El circuito para encender los devanados de dicho motor se muestra en la fig. 14. Al cambiar la polaridad de la fuente de alimentación del devanado del rotor, obtenemos el par del rotor.
Además, al cambiar la magnitud y la polaridad de la fuente de alimentación del devanado del rotor, se introduce la rotación deslizante del rotor con respecto al campo magnético del estator. Al controlar la corriente de suministro del devanado del rotor, se controla el deslizamiento en el rango de 0 ... 100%. La fuente de alimentación del devanado del rotor es aproximadamente el 5% de la potencia del motor, por lo que el convertidor de corriente debe realizarse no para toda la corriente de los motores de tracción, sino solo para su corriente de excitación. La potencia del convertidor de corriente, por ejemplo, para un generador eléctrico embarcado de 12 kW, es de solo 600 W, y esta potencia se divide en cuatro canales (cada motor de tracción de la rueda tiene su propio canal), es decir, la potencia de cada canal del convertidor es de 150 W. Por lo tanto, la baja eficiencia del convertidor no tendrá un impacto significativo en la eficiencia del sistema. El convertidor se puede construir utilizando elementos semiconductores baratos y de baja potencia.
La corriente de las salidas del generador eléctrico sin ninguna transformación se suministra a los devanados de potencia de los motores de tracción. Solo la corriente de excitación se convierte para que siempre esté en contrafase con la corriente de los devanados de potencia. Dado que la corriente de excitación es solo el 5 ... 6% de la corriente total consumida por el motor de tracción, se necesita un convertidor para una potencia del 5 ... 6% de la potencia total del generador, lo que reducirá significativamente el precio y el peso. del convertidor y aumentar la eficiencia del sistema. En este caso, el convertidor de corriente de excitación de los motores de tracción necesita "saber" en qué posición se encuentra el eje del motor para suministrar corriente a los devanados de excitación en cualquier momento para crear el par máximo. El sensor de posición del eje de salida del motor de tracción es un encoder absoluto.
Figura 14. Esquema de encendido de los devanados del motor de tracción.
El uso de un generador eléctrico lineal como unidad de potencia de un vehículo le permite crear un automóvil con un diseño de bloque. Si es necesario, es posible cambiar componentes y conjuntos grandes en pocos minutos, fig. 15, y también aplique una carrocería con el mejor flujo, ya que un automóvil de baja potencia no tiene una reserva de energía para vencer la resistencia del aire debido a formas aerodinámicas imperfectas (debido a un alto coeficiente de arrastre).
Figura 15. Posibilidad de disposición en bloque.
Vehículo de compresor lineal
El vehículo con el compresor lineal es un coche ligero de dos plazas (200 kg), fig. 16. Es más simple y analógico barato un automóvil con un generador lineal, pero con una menor eficiencia de transmisión.
Figura 16. Accionamiento neumático de coche.
Figura 17. Mando de tracción a las ruedas.
Se utiliza un codificador incremental como sensor de velocidad de la rueda. Un codificador incremental tiene una salida de pulso, cuando se gira en un cierto ángulo, se genera un pulso de voltaje en la salida.El circuito electrónico del sensor "cuenta" el número de pulsos por unidad de tiempo y escribe este código en el registro de salida. . Cuando el sistema de control "alimenta" el código (dirección) de este sensor, el circuito electrónico del codificador, en forma de serie, envía el código desde el registro de salida al conductor de información. El sistema de control lee el código del sensor (información sobre la velocidad de la rueda) y, de acuerdo con un algoritmo dado, genera un código para controlar el motor paso a paso del actuador.
Conclusión
El costo de un vehículo, para la mayoría de las personas, es de 20 a 50 ingresos mensuales. La gente no puede permitirse comprar carro nuevo por 8...12 mil dólares, y no hay ningún coche en el mercado en el rango de precio de 1...2 mil dólares. El uso de un generador eléctrico lineal o compresor como unidad de potencia de un automóvil hace posible crear un vehículo económico y fácil de operar.
Las tecnologías modernas para la producción de placas de circuito impreso y la gama de productos electrónicos fabricados permiten realizar casi todas las conexiones eléctricas utilizando dos cables: alimentación e información. Es decir, no instalar la conexión de cada individuo aparato eléctrico: sensores, actuadores y dispositivos de señalización, y conecte cada dispositivo a un cable común de alimentación e información. El sistema de control, a su vez, muestra los códigos (direcciones) de los dispositivos, en un código de serie, en el cable de datos, después de lo cual espera información sobre el estado del dispositivo, también en un código de serie, y en la misma línea. . En base a estas señales, el sistema de control genera códigos de control para dispositivos de activación y señalización y los transmite para transferir los dispositivos de activación o señalización a un nuevo estado (si es necesario). Así, durante la instalación o reparación, cada aparato debe estar conectado a dos hilos (estos dos hilos son comunes a todos los aparatos eléctricos de a bordo) y a una masa eléctrica.
Para reducir el costo y, en consecuencia, el precio de los productos para el consumidor,
es necesario simplificar la instalación y las conexiones eléctricas de los dispositivos de a bordo. Por ejemplo, en una instalación tradicional, para encender la luz de posición trasera, es necesario cerrar, mediante un interruptor, el circuito eléctrico de alimentación del dispositivo de iluminación. El circuito consta de: una fuente de energía eléctrica, un cable de conexión, un interruptor relativamente potente, una carga eléctrica. Cada elemento del circuito, a excepción de la fuente de alimentación, requiere una instalación individual, un interruptor mecánico económico, tiene un bajo número de ciclos de "encendido y apagado". Con una gran cantidad de aparatos eléctricos a bordo, el costo de instalación y conexión de cables aumenta en proporción a la cantidad de dispositivos, y aumenta la probabilidad de error debido al factor humano. En la producción a gran escala, es más fácil controlar los dispositivos y leer la información de los sensores en una línea, en lugar de individualmente para cada dispositivo. Por ejemplo, para encender la luz trasera, en este caso, debe tocar el sensor táctil, el circuito de control generará un código de control para encender la luz trasera. La dirección del dispositivo de encendido de la luz de posición trasera y la señal para encender se enviarán al cable de datos, después de lo cual se cerrará el circuito de alimentación interno de la luz de posición trasera. Es decir, los circuitos eléctricos se forman de manera compleja: automáticamente durante la producción de placas de circuito impreso (por ejemplo, al montar placas en líneas SMD) y conectando eléctricamente todos los dispositivos con dos cables comunes y una "masa" eléctrica.
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Posibilidad de cambiar a otro tipo de combustible sin parar el motor.
Control de encendido mediante presión al comprimir la mezcla de trabajo.
Para que un motor convencional suministre tensión eléctrica (corriente) a la bujía, se deben cumplir dos condiciones:
La primera condición está determinada por la cinemática del mecanismo de manivela: el pistón debe estar en el punto muerto superior (ignorando el tiempo de encendido);
La segunda condición está determinada por el ciclo termodinámico: la presión en la cámara de combustión, antes del ciclo de trabajo, debe corresponder al combustible utilizado.
Es muy difícil cumplir ambas condiciones al mismo tiempo. Cuando se comprime aire o una mezcla de trabajo, el gas comprimible se filtra en la cámara de combustión a través de los anillos del pistón, etc. Cuanto más lenta ocurre la compresión (cuanto más lento gira el eje del motor), mayor es la fuga. En este caso, la presión en la cámara de combustión, antes del ciclo de trabajo, se vuelve inferior a la óptima y el ciclo de trabajo se produce en condiciones no óptimas. Coeficiente acción útil caídas del motor. Es decir, es posible garantizar una alta eficiencia del motor solo en un rango estrecho de velocidades de rotación del eje de salida.
Por lo tanto, por ejemplo, la eficiencia del motor en el stand es de aproximadamente 40%, y en condiciones reales, en un automóvil, en diferentes modos de conducción, este valor cae a 10 ... 12%.
En un motor lineal no hay mecanismo de manivela, por lo que no es necesario que se cumpla la primera condición, no importa dónde se encuentre el pistón antes del ciclo de operación, solo importa la presión del gas en la cámara de combustión antes del ciclo de operación. Por lo tanto, si el suministro de voltaje eléctrico (corriente) a la bujía no está controlado por la posición del pistón, sino por la presión en la cámara de combustión, entonces el ciclo de trabajo (encendido) siempre comenzará a la presión óptima, independientemente de la velocidad del motor, fig. 3.
Arroz. 3. Control de encendido por presión del cilindro, en el ciclo de "compresión".
Así, en cualquier modo de funcionamiento de un motor lineal, tendremos la máxima área de bucle del ciclo termodinámico de Carnot, respectivamente, y una alta eficiencia bajo diferentes modos de funcionamiento del motor.
Controlar el encendido con la ayuda de la presión en la cámara de combustión también permite cambiar "sin dolor" a otros tipos de combustible. Por ejemplo, cuando se cambia de un combustible de alto octanaje a uno de bajo octanaje, en un motor lineal, solo es necesario ordenar al sistema de encendido que suministre voltaje eléctrico (corriente) a la bujía a una presión más baja. En un motor convencional, para ello sería necesario cambiar las dimensiones geométricas del pistón o cilindro.
El control de encendido por presión del cilindro se puede implementar utilizando
método de medición de presión piezoeléctrico o capacitivo.
El sensor de presión tiene forma de arandela, que se coloca debajo de la tuerca del espárrago de la culata, fig. 3. La fuerza de la presión del gas en la cámara de compresión actúa sobre el sensor de presión, que se encuentra debajo de la tuerca de la culata. Y la información sobre la presión en la cámara de compresión se transmite a la unidad de control de tiempo de encendido. Con una presión en la cámara correspondiente a la presión de encendido de un combustible dado, el sistema de encendido suministra un voltaje eléctrico (corriente) a la bujía. Con un fuerte aumento de la presión, que corresponde al comienzo del ciclo de trabajo, el sistema de encendido elimina la tensión eléctrica (corriente) de la bujía. Si no hay aumento de presión después de un tiempo predeterminado, que corresponde a la ausencia del inicio del ciclo de trabajo, el sistema de encendido da una señal de control para arrancar el motor. Además, la señal de salida del sensor de presión del cilindro se utiliza para determinar la frecuencia del motor y su diagnóstico (detección de compresión, etc.).
La fuerza de compresión es directamente proporcional a la presión en la cámara de combustión. Después de que la presión en cada uno de los cilindros opuestos no sea inferior a la especificada (según el tipo de combustible utilizado), el sistema de control da una orden para encender la mezcla combustible. Si es necesario cambiar a otro tipo de combustible, el valor de la presión establecida (de referencia) cambia.
Además, el tiempo de encendido de la mezcla combustible se puede ajustar automáticamente, como en un motor convencional. Se coloca un micrófono en el cilindro, un sensor de detonación. El micrófono convierte las vibraciones sonoras mecánicas del cuerpo del cilindro en señal eléctrica. El filtro digital extrae el armónico (onda sinusoidal) correspondiente al modo de detonación de este conjunto de la suma de sinusoides de tensión eléctrica. Cuando aparece una señal a la salida del filtro correspondiente a la aparición de detonación en el motor, el sistema de control reduce el valor de la señal de referencia, que corresponde a la presión de encendido de la mezcla combustible. Si no hay señal correspondiente a la detonación, el sistema de control, después de un tiempo, aumenta el valor de la señal de referencia, que corresponde a la presión de ignición de la mezcla combustible, hasta que aparecen las frecuencias que preceden a la detonación. Nuevamente, a medida que ocurren las frecuencias de detonación previa, el sistema reduce la referencia, correspondiente a una disminución en la presión de encendido, a un encendido sin detonación. Así, el sistema de encendido se adapta al tipo de combustible utilizado.
El principio de funcionamiento de un motor lineal.
El principio de funcionamiento de un motor de combustión interna lineal, así como convencional, se basa en el efecto de la expansión térmica de los gases que se produce durante la combustión de la mezcla de aire y combustible y asegura el movimiento del pistón en el cilindro. La biela transmite el movimiento alternativo rectilíneo del pistón a un generador eléctrico lineal o un compresor alternativo.
Generador lineal, fig. 4, consta de dos pares de pistones que funcionan en contrafase, lo que permite equilibrar el motor. Cada par de pistones está conectado por una biela. La biela está suspendida sobre cojinetes lineales y puede oscilar libremente, junto con los pistones, en la carcasa del generador. Los pistones se colocan en los cilindros del motor de combustión interna. Los cilindros se purgan a través de las ventanas de purga, bajo la acción de un pequeño exceso de presión creado en la cámara de preentrada. En la biela se encuentra la parte móvil del circuito magnético del generador. El devanado de excitación crea el flujo magnético necesario para generar corriente eléctrica. Con el movimiento alternativo de la biela, y con ella la parte del circuito magnético, las líneas de inducción magnética creadas por el devanado de excitación cruzan el devanado de potencia estacionario del generador, induciendo un voltaje y una corriente eléctrica en él (con un circuito cerrado). circuito eléctrico).
Arroz. 4. Generador de gas lineal.
Compresor lineal, fig. 5, consta de dos pares de pistones que funcionan en contrafase, lo que permite equilibrar el motor. Cada par de pistones está conectado por una biela. La biela está suspendida sobre cojinetes lineales y puede oscilar libremente con los pistones en la carcasa. Los pistones se colocan en los cilindros del motor de combustión interna. Los cilindros se purgan a través de las ventanas de purga, bajo la acción de un pequeño exceso de presión creado en la cámara de preentrada. Con el movimiento alternativo de la biela, y con ella los pistones del compresor, se suministra aire a presión al receptor del compresor.
Arroz. 5. Compresor lineal.
El ciclo de trabajo en el motor se realiza en dos ciclos.
