Generaattori
Windesol - Tuuli- & aurinkovoima tietosanakirja
|
Aakkosellinen hakemisto sekä kaikki Windesolin luokat |
Sisällysluettelo |
Yleistä
Generaattori tuottaa sähköä tuuliturbiinin pyörittäessä itse generaattoria. Generaattori voi olla yksi- tai useampivaiheinen. Yleisin on 3-vaihegeneraattori, joka on aksiaalivuomagnetoitu NdFeB -kestomagneettipareilla. Generaattorissa on liikkumaton staattori ja liikkuva roottori-osa. Generaattorin ja akuston välillä on tasasuuntauskytkentä.
Generaattorimallin valinta
Generaattorin valintaan on kaksi eri vaihtoehtoa - aksiaalivuomallinen tai radiaalivuomallinen generaattori. Yleisin generaattorimalli kotitekoisissa tuulivoimalaitoksissa on aksiaalivuomalli, jossa ei ole rautasydäntä. Rautasydämellä varustetut generaattorit ovat tehokkaampia ja/tai pienempiä mutta momenttirippelin (cogging [1]) saaminen pieneksi on harrastajalle vaikeaa josta saattaa aiheutua käynnistysongelmia heikolla tuulella.
Radiaalivuomalli
Kuvassa sininen on roottori, vihreä on staattori, punaiset osat ovat kierretankoa ja musta on runkoa johon staattori tulee kiinni. Harmaat alueet ovat akselia, jossa on kartiolaakeri. Hitausmomentti on suurempi radiaalivuomallisella ja se on myös vaikeampaa ja kalliimpaa valmistaa. Staattorin tekeminen olisi työlästä. Muottina pitäisi olla kaksi putkea joiden väliin käämit voisi puristaa muottiin ja kestomagneeteille pitäisi tehdä sopivat kolot ympyräkehälle.
Eräs toteutustapa radiaaligeneraattoriksi on 'jarrurumpugeneraattori'. Tässä mallissa roottorina on auton jarrurumpu jonka sisäpintaan on kiinnitetty kestomagneetit. Staattorina on sopivan kokoisesta vanhasta oikosulkumoottorista otetut staattorilevyt (n 3..5cm nippu) joihin on käämitty uudestaan sopiva käämitys. Esimerkkejä toteutuksesta löytyy haku sanoilla 'brake drum generator'.
Aksiaalivuomalli
Aksiaalivuomalli on helpompi rakentaa ja se on myös halvempi.
Kuvassa siniset ovat roottoreita, vihreä on staattori, punaiset osat ovat kierretankoa ja musta on runkoa johon staattori tulee kiinni. Harmaat alueet ovat akselia, jossa on kartiolaakeri. Kierretangossa olevilla pulteilla voidaan säätää haluttu ilmaväli roottoreille. Kestomagneettien kulmanopeus suhteutettuna generaattorin tilavuuteen on aksiaalimallisessa generaattorissa parempi. Radiaalimallisesta generaattorista tulisi painavampi ja hitausmomentti lisääntyisi, jos halutaan generaattorin olevan teholtaan samaa luokkaa.
Itse tehdyt generaattorit
Itserakennetut aksiaalivuogeneraattorit
Kuvassa esimerkki auton napa-akselin ympärille rakennetusta generaattorista, jossa näkyy myös tasasuuntausdiodit ja varistorit.
Itse tuuliturbiini kiinnitetään generaattorin päällä oleviin neljään kierretankoon. Painoa tällä generaattorilla on 36 kg.
Toisen kuvan generaattorissa on 6 napaparia, (12 magneettia per roottorilevy, 2 roottoria). Staattorissa on 10 käämiä, jotka ovat 5 eri vaiheessa. 5-vaihekytkentä antaa hieman tasaisemman käynnin kuin yleisin 3-vaihekytkentä, mutta haittapuolena on huomattavasti lisääntynyt kytkennän monimutkaisuus.
Sähkömoottorista generaattori
Normaaleista sähkömoottoreista voidaan myös tehdä generaattoreita. Tämä kuitenkin vaatii jo jonkin verran sähköopin tietämystä muunmuassa siksi että jännitteet nousevat sähkömoottorigeneraattoreissa korkeiksi.
Induktiogeneraattori
Induktiogeneraattorilla tarkoitetaan oikosulkumoottoria, joka on magnetoitu joko erillisillä kondensaattoreilla tai suoraan sähköverkosta saadulla loisteholla. Huonona puolena on, että kuorman on oltava poiskytkettynä jotta generaattori alkaa alussa tuottaa jännitettä.
Tasavirtageneraattori
Kestomagnetoitu tasavirtamoottori käy suoraan generaattoriksi ilman mitään muutoksia. Jos hiilien asentoa on mahdollista muuttaa voidaan saavuttaa parempi hyötysuhde generaattorikäytössä. Tasavirtamoottori ei tarvitse generaattorina ylimäärästä tasasuuntaajaa, vaan se tuottaa kuten nimikin antaa olettaa suoraan tasavirtaa. Huonona puolena ovat hiilet, jotka saattavat kulua nopeastikin loppuun, etenkin jos niitä ylikuormitetaan.
Askelmoottorista generaattori (harjaton kestomagneettimoottori)
Askelmoottori toimii myöskin suoraan generaattorina. Sen huonona puolena on tökkimisilmiö, roottori haluaisi liikkua askeleissa. Jos sillä halutaan ladata akkua, tarvitaan lisäksi erillinen tasasuuntaaja, sillä askelmoottori generaattorina tuottaa vaihtovirtaa.
Muuta
Ohjeita aksiaalivuogeneraattorin valmistamiseen.
Aiheesta muualla
Linkit
| Tämä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Windesolia laajentamalla artikkelia. |
