Windforce - Bilder och fakta

[KennethE]

Bilden nederst illustrerar faktiskt lite grand vad jag menar, fast det antagligen beror på att kameran ljuger på grund av för lång slutartid. Möjligen skulle bilden bli mer korrekt med blixt.

Men skulle den faktiskt böja sig så som bilden visar åt ena hållet, men vara styvare åt andra hållet, så skulle anfallsvinkeln öka i medvind och minska i motvind.

Ett möjligt problem med det skulle kunna vara materialutmattning, men gör man det rätt och väljer rätt material skulle det i stället minska risken jämfört med att försöka styva upp mer. Moderna flygplan låter ju vingarna flexa i stället för att vara helt styva av just det skälet. Var det inte Viggen som hade en tendens att tappa vingarna ibland på grund av för styva vingar? Till pilotens stora förtret.

[Göran]

Vi har nått så goda resultat med fasta vingar att vi inte har någon ambition att göra dem rörliga. Det går att höja verkningsgraden några procent, men det är inte värt kostnaden och dessutom försvagas konstruktionen. Nu försöker vi trimma in detaljerna. Styrelektroniken till generatorn får jag nästa vecka och då ska det bli intressant att se resultatet av det.

[Martin]

Hej Göran

Jag vet att du har blivit mer försiktig med att lämna ut detaljer pga spionerande kineser och annat men det skulle vara mycket intressant om du kunde berätta i grova drag hur styrelektroniken till generatorn är tänkt att fungera.

[Göran]

Jag har inte testat apparaterna ännu, men jag tror på det här som en billig och effektiv lösning för effektivare generatorer hos mindre vindkraftverk. Det kommer att investeras en hel del framöver och olika finansiella lösningar diskuteras just nu. Själv ser jag gärna att aktieägandet sprids, men vad vi kommer fram till beslutas om några veckor och fram till dess vill jag helst inte säga något. Vi måste ha en stabil organisation och folk som kompletterar oss inom andra områden än de vi själva jobbar med. Fabrikslokalen står i princip klar, så produktionen kan vi köra igång under hösten, eller när vi är mogna för det.

De senaste testerna har också varit positiva och den lilla 2,3-metersprototypen (helt i komposit) har levererat över 1 kW. I och för sig brinner den mesta av den effekten upp i statorns lindningar eftersom vi pressat verket till en "cut in" redan vid 1,4 m/s, vilket straffar sig vid kraftigare vind. Det orsakar också att H-rotorn tappar i löptal och att den får sega sig upp till ca: 7 m/s. Att den ändå orkar det tyder ändå på bra vridmoment, trots att vi fått upp löptalet. Vid 1,4 m/s kan vi köra med löptal ända upp till 6,5 och det är snabbt, men vid lite belastning sjunker det till mer normala 4,5. Löptalet är inte så kritiskt för oss och drygt 1 kW går att ta ut även vid löptal under 3. Allt fungerar som sagt väldigt bra och vi justerar vidare.

Med den "svarta lådan" på bilden får vi nya möjligheter att testa allt på ett helt annat sätt, med variabel belastning o.s.v. Lådan har för övrigt processor, den är programmeringsbar och kan även fungera som shuntregulator, överspänningsskydd, eller regulator till vad man vill, solpaneler, vattenturbiner, m.m. Fler intelligenta funktioner är också på gång.
Jag skulle gärna vilja berätta mer, men jag kan inte just nu, vi måste vänta lite. Vi har för avsikt att bygga världens bästa och modernaste grejor och då måste man vakta sin tunga.

box1.jpg (50.82 KB) Visad 5328 gånger

[Göran]

Jag kanske bör tillägga att de problem som uppstår med vanliga permanentmagnetgeneratorer, med stora värmeförluster vid starkt vind, stallningstendens, o.s.v. inte kommer att finnas kvar med den nya typen av generatorer. Generatorn kommer att kunna leverera vid strax över 1 m/s och den kommer att blåsa på med rejäl effekt även vid kraftig vind.

[jan]

Göran det var länge sedan man hörde nå spänande om Windforce händer det inge nytt som är värt att skriva om eller har du bara så mycket att göra så du inte hinner med

[Göran]

Jag har varit nere hos Dr. Bolumlid sedan förra onsdagen och det blev ohälsosamt mycket jobb och kritiskt lite sömn. Den nya generatorn skulle på plats och trots full rulle med bara 3-5 timmars sömn per natt blev tiden för knapp. Sent en kväll gjorde jag en "Lucas", en kortslutning så att delar av styrelektroniken brann upp och hade jag fortsatt hade jag bränt sönder det övriga också. Vad som rimligtvis bör ta ett par månader försökte jag få ihop på 1,5 vecka och det gick inte. Gjutningen av statorn misslyckades också. Vi hade för bråttom. När locket på gjutformen skulle dit fanns inget lock att lägga över och lösa bitar plywood fungerade inte så statorn blev 5 mm tjockare än planerat, vilket gav ett alltför stort magnetgap. Jag pressade in 6 kg koppartråd i spolar som var 9,5 mm tjocka och det funkade, men i brådskan klippte jag vissa trådar för korta så totalt blev det uppemot 110 trådar som skulle lödas ihop. Ut ur generaton går det 24 stycken 2,5-kvadratskablar och allt gick att få dit, men utan lock på gjutformen sprack idén.

Det här kanske låter som ett misslyckande, men själv ser jag generatorn som en framgång och den fungerar, om än först vid 3 m/s och då med för låg effekt i förhållande till vindhastigheten. Allt fick plats och och generatorn går att koppla utifrån i alla tänkbara varianter för olika effekt och vindhastighet. I sitt "svagaste läge" ger den inte mycket, men den tillåter vindkraftverket att leverera redan från 1,5-2 m/s, utan negativa konsekvenser vid starkare vind. Resistansen för just denna generator går att sänka till 7% av den ursprungliga och Emk:n till 28%, så att plocka ut höga effekter med relativt små förluster även vid anslutning till batterisystem är möjligt, men jag vet ännu inte alla värden, det kräver fler tester och mer beräkningar. Dessa extremvärden behöver inte användas, men de finns där som ett resultat av alla kombinationsmöjligheter.

[KennethE]

Borde det inte kunna gå att rädda statorn genom att svarva ner den?

[Martin]

Göran, kopplar du om de oilka varven med reläer eller är den mystiska svarta lådan helt elektronisk?

Borde det inte kunna gå att rädda statorn genom att svarva ner den?

Risken finns ju att man svarvar av en tråd som ligger ytligt.

[Göran]

Två nya vindkraftverk ska upp nu, ett i Degerfors och ett här uppe hos mig. Det ena lackerar Ulf i skrivande stund och det andra ska jag svetsa ihop för att kunna bromsa vridmoment, beräkna effekt och testa generatorer.

Ulf rapporterade just nu att 700 watt levererades in till batterierna från hans båda vindkraftverk. Det är inte så upphetsande, men det stora verket går hela tiden med generatorn i sitt svagaste läge och "3-meters-tefatet" har en generator dimensionerad för en diameter på 1,6 meter (helt annat vartal och effekt). Vindhastigheten känner jag inte till men den rapporteras vara svåravsläst p.g.a. mycket turbulens (fel vindriktning idag). Vid 107 rpm levererade den stora maskinen 270 watt och vid det varvtalet går den i princip ljudlöst, mycket fint och vibrationsfritt.

Detta är den första rapporten med den än så här långt största H-rotorn, 3 x 3 meter, och den nya generatorn på plats. Det kommer fler rapporter och Ulf kommer snart att få se 1 kW och mer till sina batterier, men först måste vi kunna dumpa flera kW innan jag vågar släppa på mer ström. Hans Xantrex är en 40A-version och trots att generatorerna går på sparlåga är strömmen uppe i 25 ampere vid lite mer vind så det behövs rejälare grejor för att ta hand om strömmen. En enkel lösning är att gå upp på 48 volt och vi kommer dit senare.

Efter ytterligare ett samtal kommer nya rapporter om att verket går fint även vid 150 rpm. På den här maskinen kör vi med hög soliditet och lågt löptal på vingarna för att få fram en självstartande arbetshäst med högt vridmoment och tolerant Cp för turbulent miljö och måttlig vind, som det oftast handlar om och det fungerar fint.

Bilder kommer under kvällen när jag packat ur bilen, så sitt ned i bussen för det kommer mera.

[Göran]

Kenneth, trådarna har rest sig så den går inte att svarva ned.

Martin, jag använder reläer på den här prototypen, men det ska bli helt elektroniskt. Innan vi vet att allt fungerar som det ska lägger vi inte ned för mycket jobb på elektroniken.

[jan]

just när jag var helt säker på att du satt å slöa på en strand å hadde semester så komer det mer spänande att läsa
härligt att se att ni sliter på fast det e sommar

[KennethE]

Reläer är nog bra för sådan omkoppling, det är svårt att hitta någon variant med halvledare som ger lika litet spänningsfall.

Fast kan man kombinera det med likriktningen så att man slipper ifrån en extra halvledares spänningsfall, och helst då med tillräckligt kraftiga MOSFET som ju är nästan rent resistiva, ju kraftigare desto mindre spänningsfall.

Jag har använt små effekt-MOSFET som "elektronisk volymkontroll" även vid mycket små signalnivåer med mycket liten distorsion, byggde bl.a. en kompressor till gitarren enligt den principen. Så länge man hanterar styrspänningen (gate-souce) flytande i förhållande till signalen är den till och med helt bipolär mellan drain och source med mycket god linjäritet ifall den inte har inbyggd skyddsdiod.

[Michael]

Det är värt att notera att de båda svenska tillverkarna av vertikalaxlade turbiner, Vertical Wind
och Windforce båda visar intressanta resultat, (taget ur sammanhanget)
http://www.svensk-vindkraft.org/downloa ... sikt09.pdf
Ett bra betyg att vara en av två tillverkare i sverige, kul och se att ditt hårda arbetande uppmärksammas

[Göran]

Ja, det är trevligt med ett sådant omnämnande, Michael.

Här är några nya bilder där den första visar den senaste H-rotorn avsedd för montering på mast. Kvadraten i botten har sidorna 60 cm och just det här verket kommer att stå i Degerfors.

3x2mast.jpg (72.88 KB) Visad 4504 gånger

Här förbereder doktor Bolumlid för lackering.

lackering.jpg (70.63 KB) Visad 4505 gånger

Statorn med ett 60-tal lödningar på minimalt utrymme.

generator1.jpg (67.79 KB) Visad 4506 gånger

Lackerad och monterad, men fortfarande utan industridesign. Vid beräkningar i efterhand visar sig all kabel som som går ut ur generatorn ge en resistans på hela 0,17 ohm, vilket inte är önskvärt och därför kommer generatorn att se helt annorlunda ut nästa gång.

generator2.jpg (78.53 KB) Visad 4504 gånger

Sista dagens avslutande tester visade 7,7 volt efter likriktning vid 18 rpm, vilket är för lågt i ett 24-voltssystem, men i 12-voltsläge har den levererat 10-15 watt i vindar strax under 2 m/s. Den som är insatt förstår säkert att vi kör med lågt löptal för just den här maskinen, men vi gör det med framgång vilket en axeleffekt på drygt 3 kW bevisar.

Trots att gjutningen av statorn misslyckades och att all den kabel som går ut ur denna testgenerator orsakar mycket onödig resistans har vindkraftverket levererat 1 kW användbar effekt till batterierna. Med tanke på att generatorn hela tiden går i sitt högresistiva läge blir värmeförlusterna mycket stora och det krävs 3 kW för att leverera denna kilowatt. Vindkraftverket levererar alltså minst 3 kW i vindbyar över 12 m/s och nu gäller det att få ut mesta möjliga av vindkraftverkets effekt från 2 m/s och uppåt, men först ska axeleffekten bromsas och allt mätas upp exakt.

Även om maskinen än så länge bara går med halv effekt och knappt det har vi trots allt passerat 1 kW användbar effekt till batterisystem. Vid omkoppling av generatorn skulle den istället leverera 1,6 kW, men vi bryr oss inte om det och vi går istället på +2 kW inför nästa förbättring.