Zamajac i njegova primena kod minihidro elektrane

tek sad... obzirom da tek ovih dana uspevam da prelistam pomalo stvari na forumu...

pošto nema drugih odgovora, reko' da se javim, ali bi poželno bilo saznati da li je pitanje još uvek aktuelno?

ok, ajde da počnemo... nemoj da se ljutiš ako pišem gomilu stvari koje već znaš..

pogledao sam video sa slike i sledeĆe pisanije je na osnovu njega. video zapravo pokazuje samo princip, pa ću se i ja zadržati na principu. za nešto konkretnije, potrebni su i konkretniji podaci.

uloga zamajca na ovoj centralici je da primi udarna opterećenje prilikom uključivanja i isključivanja potrošača koji opterećuju generator. obzirom da je prenosnik izmeću turbine i generatora multiplikacijski (remenica većeg prečnika na turbini, a manjeg na generatoru -> povećanje broja obrtaja vratila generatora u odnosu na vratilo turbine i ujedno smanjivanje obrtnog momenta) zaključak je da turbina raspolaže značajnim obrtnim momentom i snagom. 'kvaka' kod turbine je da daje velike obrtne momente kod velike razlike između brzine fluida (vode) i tangencijalne ili obodne brzine radnog kola, odnosno lopatica turbine. to praktično znači da najveće momente dobijaš kada turbina 'kreće iz mesta'. kako turbina ubrzava i kako lopatice 'stižu' vodu svojom brzinom, i obrtni momenat pada, dok se ne stabilizuje na momentu koji je dovoljan za savlađivanje otpora turbine (otpori ležajeva vratila turbine + sve ostalo što je zakačeno na turbinu). dopunske finese su tačne stujne slike fluida na lopatici, što dodatno komplikuje priču. međutim, za neku upotrebljivu samovsku priču, ti detalji su manje bitni... biće bitni kada napraviš prvu centralu, pa kreneš da praviš bolju.

na video klipu se ne vidi, ali pretpostavljam da postoji nekakav mehanizam koji prilagođava snagu turbine promeni snage opterećenja, kako se ne bi značajnije menjao broj obrtaja rotora generatora sa promenom oopterećenja. ovo je posebno bitno ako generator treba da napaja potrošače naizmeničnom strujom, jer broj obrtaja generatora diktira frekvenciju naizmenične struje. manje je bitno ako se igraš sa istosmernom strujom. bilo kako bilo, bitan je stabilan broj obrtaja generatora u nekim relativno uskim granicama.

sistem za adaptaciju snage turbine rešava problem promenjenog opterećenja, ali uvek ostaje 'rupa' u pokrivanju samog trenutka kada nastaje promena opterećenja. za 'peglanje' te 'rupe' ovde je predviđen zamajac.

matematika oko proračuna zamajca može da se postavi veoma egzaktno, ali mislim da nemaš posebno potrebu da se mučiš sa previše matematike. u većini inžinjerskih proračuna (ono: dovoljno tačna matematika izvedena iz iskustvom stečenih podataka) se oslanja na red veličine snage, momenta i broja obrtaja i tzv. koeficijenat udara, odnosno podatak koji uzima u obzir neravnomernost obrtanja bilo zbog osobina pogonskog dela, bilo zbog osobina radnog dela. pogonski deo u tvom slučaju je turbina i ima veoma nizak koeficijent udara. i radni deo - generator, takođe ima veoma nizak koeficijent udara za stacionarno (stalno) opterećenje. znači, problem uopšte nije posebno veliki u tvom slučaju. moj predlog je umesto previše matematike pokušaš da upotrebiš jedan ili paket od više gotovih zamajaca od starog automobilskog motora uzetih na nekom otpadu. imaju povelike momente inercije (to je ono što bi trebalo da izračunaš - koliko ti treba), već su balansirani, male šanse da su ozbiljnije oštećeni maltretiranjem po otpadu, itd... nećeš preterati ukoliko ti zamajna masa bude nešto veća od potrebne (osim što ćeš produžiti vreme od starta do postizanja potrebnog broja obrtaja), a pakovanjem viŠe zamajaca jednostavno rešavaš problem ako podbaciš.

za tačnije vrednosti, trebaju tačniji podaci o zahtevima, ali mislim da stvarno nemaš previše potrebe da lupaš glavu time.

nadam se da je bilo korisno?

uuuuuu... nešto ugrubo u glavi sračunah (možda pogreših), ali s tim protokom i potencijalom pričamo ugrubo o oko 14 - 20 kW snage protoka... ostatak priče mnogo zavisi od efikasnosti same turbine... naravno, ako se nisi prevario u procenama...

a, evo ti sada jedan primer koji ti pokazuje koliko je beznačajno da posmatraš koliko je težak koji komad tvoje konstrukcije, odnosno, koliko se menja efekat zamajca za istu masu, samo sa promenom oblika.

Dijagram je napravljen na osnovu podataka koje si dao za vratilo turbine (prečnik oko 55 mm, masa 50 kg). Zamisli da isti materijal koji je utroŠen za vratilo postepeno preoblikuješ iz oblika štapa u disk i na dijagramu ćeš videti koliko se povećao inercioni - zamajni efekat. Na kraju dijagrama je vrednost koja odgovara tvom vratilu kada bi se 'prekovalo' u disk prečnika 400 mm.

Mislim da ti je dijagram dovoljno ilustrativan i da govori sam za sebe o tome koliko je bitnije kako je masa raspoređena, nego koliko je ukupno ima. Bojim se da je zamajni efekat delova koji će se pojaviti u konstrukciji jednostavno nedovoljan i da ćeš morati da upotrebiš neki zamajac na kraju.

Što se tiče procene snage i stepena iskorištenja, takođe obrati pažnju: ležajevi imaju svoj stepen iskorištenja, zatim kaišni prenos... neka je efikasnost tvoje turbine 0.8, a efikasnost kaišnog prenosa isto toliko i zanemari sve ostalo, dobićeš umanjenje snage za 36 % dok stigne do vratila generatora (0.8x0.8=0.64)... Za čas se napravi lanac gubitaka po sistemu "pojela dara meru".

ognjeni, pitanje ili konstatacija?

aham, tačno tako...

E, sad već počinjem da kuvam...

Ovako, iz podataka koje si do sada dao, mogu samo da ti kažem da treba prenosni odnos 1/6 između turbine i generatora, odnosno da generator treba da se vrti 6 puta brže od vratila turbine... takođe, mogu da ti kažem da ćeš imati na vratilu generatora značajno manje od 1/6 obrtnog momenta koji ćeš dobiti na vratilu turbine... i to je sve što konkretno može da se kaže.

Dalje, da probamo da 'preslikamo' nešto od toga na naslov teme: biće veoma-vrlo-jako-strašno-užasno-jebeno-zajebano-svašta-još-nešto... zadržati stabilnost broja obrtaja generatora (frekvencije, napona) u relaciji sa promenom električnog opterećenja... čim ovako omašuješ sa 'podpitanjima' oko prilično precizno postavljenog pitanja (a na to pitanje si već dobio odgovor), znači da si mnogo što šta zasnovao na prilično slobodnim procenama... recimo, da li si našao grešku u onoj mojoj proceni snage vodenog toka koji dovodiš na turbinu? Da, napravio sam je, skontao sam to praktično sekunda nakon klika na 'pošalji', ali namerno nisam dodao post u kom bih se ispravio, ostavio sam to tebi da uradiš. Ti si samo brže-bolje potvrdio ono što sam napisao. Iz toga sam skapirao da nisi baš načisto oko toga u šta se upuštaš, pa sam pokušao malo obazrivije da te povučem da kreneš da sebi praviš neku predstavu o tome sa čim barataš, a sve zato što mi nije namera da te obeshrabrim za tvoj projekat, naprotiv, iskreno ti želim da ostvariš nešto što bih i sam voleo da napravim, kada bih raspolagao onim čime ti raspolažeš (plac sa vodotokom pogodnim za ovakvo sokoćalo). Da li si se upitao zašto niko osim mene nije pokušao da ti da neki odgovor i zašto je diskusija ovde prilično mrtva? Sigurno nije zato što niko drugi osim mene ne zna ništa o ovoj problematici.

Evo sad nečega konkretnijeg: ne postoji proračun zamajca za tvoju turbinu (tačnije, za hidrocentralicu), jer nema na osnovu čega da se napravi! 'Ajmo sada o tome šta je potrebno.
- Kakav je sistem za regulaciju (prilagođavanje) snage turbine promeni opterećenja na generatoru?
- Kako deluje tvoj zamišljeni sistem regulacije snage turbine? Da li je automatski?
- Koje je vreme reagovanja, odnosno koje je vreme Δt mereno od trenutka t1 kada je nastao poremećaj (uključen neki potrošač, npr. sijalica, grejač...) do trenutka t2 kada je sistem konačno povratio zadati broj obrtaja generatora?
- Koliko je snaga poremećaja ΔP (da li je poremećaj uključena sijalica od 100 W, štap kvarcne grejalice od 1000 W...). Ovo je bitno, jer praviš malu hidrocentralicu za vlastite potrebe, gde jedan deo problema možeš da rešiš načinom korišćenja električne energije. U prevodu, to je deo priče na osnovu koje ti EDB naplaćuje određeni iznos kroz stavku 'obračunska snaga'
- Kolika je tolerancija promene broja obrtaja generatora?

To bi bio otprilike neki minimum potrebnih podataka za nekakvo izračunavanje potrebnog momenta inercije zamajca... a tek posle toga ti ostaje priča na koji ćeš način ostvariti zamajac sa potrebnim momentom inercije.

Što se tiče gore pomenutih grešaka u pogledu procena, proračuna i slično, i dalje ostavljam tebi da malo prekopaš i nađeš gde su te greške, ili nekome od ostalih forumaša, tek da se vidi da je ovde prisutna povelika gomila ljudi sa obiljem znanja, iskustva i volje da pomognu drugima... samo ako znaš šta uopšte hoćeš, tako da njihova pomoć ne bude na kraju uzaludan napor... svi smo ovde zato što neke stvari radimo iz zadovoljstva i za nagradu u vidu osećaja da smo uradili nešto korisno... nešto moraš prvo sam da uradiš, kao recimo informisanje o nekim principima funkcionisanja, prirodnim (fizičkim) zakonima, tehničkim rešenjima... Onda ćeš moći da postaviš konkretnije definisana pitanja, pa ćeš dobivati i daleko konkretnije odgovore. Ovako, na pitanje 'kako izračunati zamajac za mini hidrocentralu?' ne možeš da dobiješ bolji odgovor od 'digitronom!'