Verkningsgrad

[fysik2009]

Hej
jag har byggt en liten vindkraftverk och nu vill jag beräkna denns verknings grad.
Följande saker har jag mätt.
Vindhastighet en rotordiameter framför
Vindhastighet en rotordiameter bakom
Ström och spänning genom en resistor som jag har kopplat in.
v(Vind framför)= 587 ft/m
v ( vind bakom)=218 ft/m
Ström I=450 mikro Amper
Spänning U=0,2325V

Hur gör jag nu för att beräkna den elektriska energi som verket leverer för att den behövs för att bestämma verkningsgrad.

[Martin]

P=U*I
0,2325*0,00045=0,0001 W

Det måste vara ett väldigt litet vindkraftverk som du har byggt. :wink

[fysik2009]

Men om man ska beräkna turbinens verkningsgrad då ska man väl använda vindhastighet framför och bakom?
Trubinens längd är 27 cm.

Hur beräknar man det?

[deepforest]

Vad är det för turbin? vilken diameter? 27cm? hur många blad, vertikal eller horisontal?
Många frågor... För att räkna ut verkningsgraden behöver man den svepta arean och på så sätt veta energin som finns i luften där vid en viss hastighet på luften och jämföra den med energin man får ut.
Max som går att få ut av luften är 59,3 % enligt Betz lag. http://sv.wikipedia.org/wiki/Betz_lag
Normal total verkningsgrad på hemmabyggen brukar ligga på ca 15-25%

[fysik2009]

Jag svarar på alla frågor.
Den är gjord av plast. varje blad har längd 27 cm dvs diameter för tubinen är 54 cm. Den har tre blad och är horisontal.
När jag fösökte räkna turbinen verkningsgrad jag fick 95% dvs jag har räknat fel därför frågar jag här.
Kan du hjälpa mig att räkna ut verkningsgrad??

[deepforest]

Vid 587f/m = 3,4 m/s och 54 cm i diameter ger energin i luften 5,5 watt.
Om du då får ut 0,2325x0,00045= 0,0001 W så har du en verkningsgrad på 0,018 promille!???
Mer normalt borde vara strax under 1 Watt. Har du rätt värden?

[Jonas L]

0,2345/450*10^-6 = 517 ohm. Kan det vara så att du belastar med 510 ohm? Om det inte är så bör du nog fundera på om du har mätt mikroampere (uA) eller milliampere (mA).

[fysik2009]

Den inställning på mikrometer som jag valde var 4000 mikro A AC.
Och värdena måste vara rätt för att jag kopplade in en multimeter parallelt med resistor för att mäta spänning och en annan multimeter kopplade jag in i serie med resistor för att mäta ström.
Mitt vindkraftverk är väldigt enkel jag har använt plast från plastflaskor för att göra turbin och en gammal cykel dynamo som generator.

Jag fick reda på att jag kunde beräna två olika verkningsgrad.
1 . tubinensverknignsgrad
2. elektriskavekrningsgrad

1 För att beräkna denna tänkte jag att man kunde jämföra vinden effekt framför turbinen och bakom och se hur mycket turbinen har tagit upp men då blir inte rätt med de värdena. Enligt betz lag kan man inte få mer än 59% men med de värdena får jag mer än 59% vad kan det beror på jag tror jag gör fel.

2. Denna har ni redan hjälpt mig att beräkna i denna tråd.

[PowerMizer]

Den inställning på mikrometer som jag valde var 4000 mikro A AC.

Sorry....

[fysik2009]

Vad är det för maskin. Går det inte att få fram verkninggrad?

[Martin]

Jag vet inte hur gammal du är, så jag ska inte vara lika elak mot dig

Jo, du kan räkna ut turbinens verkningsgrad genom att lägga ihop den nyttiga elektriska effekten med förlusteffekten i generatorn och sen dela det med effekten i vinden. Med tanke på den låga strömmen så tror jag att förlusteffekten är nära noll, så turbinverkningsgraden blir nog ungefär samma som deepforest räknade ut. Runt 0,018 promille.

Något är allvarligt fel med din snurra. Antagligen är varvtalet på turbinen alldeles för lågt för en cykeldynamo.

[fysik2009]

Tack men i normal fall hur får man fram förlusteffekten i generatorn ?

[Jonas L]

Jag skulle säga att de två verkningsgraderna som är aktuella är:

1. Turbinens verkningsgrad
2. Generatorns verkningsgrad

Jag inser inte hur du skulle ha kunnat beräkna någon av dem med det indata som finns i denna tråd. Däremot har den totala verkningsgraden (produkten av de båda) beräknats.

För att gå till din fråga så kan jag föreslå en mätmetod (men jag hoppas att du anger detta som en källa, så du visar läraren var du har fått informationen). För att beräkna verkningsgraden behöver du ha fram två utav tre av följande: Ineffekt, uteffekt, förlusteffekt.

Uteffekten är ju trivial att mäta, enligt tidigare råd.

Förlusteffekten är alltid knepig. Den enda vettiga metoden är att sänka ner konstruktionen i en vattenbalja, köra ett tag och mäta temperaturen. Det skulle inte fungera i det här fallet eftersom det skulle påverka allt möjligt. Alltså satsar vi på att strunta i förlusteffekten och mäta in- och uteffekt.

Ineffekten är inte helt enkel att mäta, men det går. Nu pratar vi ineffekten till generatorn, vilken kan beräknas som produkten av vridmomentet och rotationshastigheten på axeln. Hastigheten är relativt enkel att mäta, framförallt om du har tillgång till en varvtalsräknare som brukar finnas där fordonsfolk håller till. Momentet är knepigare. Om det inte finns en momentgivare att tillgå? I annat fall skulle jag göra något med två rör i varandra som kan glida, och en fjäder emellan. Ena röret ansluts till generatorn och andra till turbinen. Sedan en skala på lämpligt ställe så att man kan läsa ut momentet. Allt detta kommer ju att rotera, så man får nog fotografera med en kort exponeringstid och läsa av skalan där. Sedan kan du kalibrera skalan med ett känt moment (t.ex. hävarm med vikt).

....hmm, det blev mycket. Och ändå var det ingen fullständig förklaring. Men du ser ungefär vad det innebär att bryta upp kedjan mellan de två verkningsgraderna. Och om du gör detta måste du skriva en redogörelse för hur det gick...

[fysik2009]

en person förslog att om man tar hastigheten framför tubinen och bakom tubinen och beräknar skillnaden mellan dem. delta v.
sen om man stoppar in den i formlen P=1.25*A* v^3 då skulle man få den effekt som tubinen har och om man nu dividerar detta med den totala effekt så får man verkningraden för tubinen. Kan detta stämma?

[Martin]

Nej, det kan inte stämma. Det visar bara hur mycket av vindenergin som har bromsats upp av turbinen. Inte hur mycket av vindenergin som har omsatts till rörelseenergi. Tänk på att vingarna har ett visst motstånd mot vinden, kallas för drag, som bromsar turbinen.