Karlo Boni - fizikalni dio, proračuni Tomislav Jukić – konverter,električna shema Dinko Lubina - 3d model, dokumentacija
Stvoriti generator pokretan ljudskom snagom Naći najbolju primjenu s najvećom iskoristivošću i najmanjom investicijom
Generator se pokreće ljudskom snagom
Praktična primjena npr. iskorištavanje pomoću trake za trčanje ili sobnog bicikla itd.
Napraviti konverterkoji se može primjeniti u napajanju istosmjernih uređaja (primjerice laptop,odnosno svi uređaji koji koriste elektroničke komponente) ukoliko izvor pruža zadovoljavajuću snagu
Prijenos energije preko zupčanika do generatora
konverter
Skladištenje energije pomoću akumulatora
Zupčanici
Generator
Konverter
Prednosti:
Visok stupanj djelovanja (više od 98 %)
Velika trajnost i izdržljivost
Male dimenzije
Nedostaci:
Najskuplji od mehaničkih prijenosnika
Zahtijevaju vrlo točnu obradu
Obodna brzina (sila) na prvom zupčaniku je jednaka obodnoj brzina (sili) na drugom zupčaniku odnosno
:
Prijenosni omjer
Iz ove formule vidljivo je da prijenosni prijenosni omjer je proporcionalan omjeru promjera i polumjera, te obrnuto proporcionalan omjeru brzina.
Generator je električni stroj koji mehaničku energiju pretvara u električnu. Električna energija se od mehničke dobiva na osnovu inducirane elektromotorne sile koja nastaje zbog kretanja magneta ili vodiča:
Postoje 2 vrste generatora, izmjenični i istosmjerni.
ď ˝
Ovisno o brzini vrtnje generatora se mijenja izlazni napon generatora. Konverter u stepdown naÄ?inu rada daje isti izlazni napon (ukoliko je zadovoljen uvjet da na ulazu ima veci napon nego na izlazu) na akumulator od 52 V za punjenje 48 V akumulatora.
Ljudsku snagu smo zamijenili izvorom od 280 W, što je ekvivalentno snazi 4 čovjeka. Pošto je snaga prosječnog čovjeka 70 W.
Za zupčanike smo uzeli čelničke zupčanike sa ravnim zubima.
Modelirali smo model zupčanika sa programom Gear simulator
Za model smo koristili 443902 Permanent Magnet DC Generator tvrtke windstream power.
Prema njegovoj karakteristici ovisnosti okretaja u minuti o naponu i struji, cilj nam je bio dobiti 2000 rpm-ova da bi dobili otprilike 100 V, u svrhu što veće iskoristivosti
Električni model
generatora je izrađen na osnovu podataka proizvođača koji
garantira da je otpor
R=2.5 Ω i induktivitet L=15 mH
Kako bi se prilagodila naponska razina koristi se svojstvo induktiviteta (nema skokovite promjene struje)
Pritom se u induktivitet pohranjuje energija
i2 W =L 2
koja će se predati “sekundarnom” krugu u drugoj polovici periode
Periodično ponavljanje se uspostavlja upotrebom oscilatora stoga je pružena snaga
i2 P =W ⋅ f = L ⋅ f 2
Ukoliko je snaga P veća nego je potrebna trošilu doći će do porasta napona sekundarnog kruga odnosno trošila, tada treba smanjiti broj okidanja koristeći komparator
Komparator uspoređuje trenutni napon sa referentnim naponom, ovisno o tome izlazni stupanj radi ili je ugašen
Zbog nemogućnosti da čip mc34063 radi na visokim naponima i sa većim strujama potrebno je izvršiti prilagođenje za te uvjete
Stabilna naponska razina je ostvarena preko Zener diode koja pruža stalan napon i tranzistora koji omogućuje efikasan prijenos stalne naponske razine na čip
Kako bi se pružila izlazna struja, postavljanje MOSFET tranzistora Q2 da radi kao prekidač, njegovo upravljanje je riješeno uz pomoćni tranzistor Q3
U svrhu strujne zaštite od kratkog spoja i popravljanja
iskoristivosti.
Otpornik R2 služi kao “senzor” struje
generatora, dok otpornici R9,R10 i R11 formiraju naponski dijelitelj na osnovu kojeg se pali
strujna zaštita, uz pomoć operacijskog pojačala Q4
V 95 10 2 10 9 11 6
88
81
74
67
60
53
46
39
32
25
18
% 100
90
80
70
60
50
40
30 3A 4A 5A 6A 7A
20
10
0
Dokaz ekonomske isplativosti se može dobiti jednostavnim računom koristeći navedene stupnjeve iskorištenja. Uz pretpostavku da 4 čovjeka stvaraju snagu od 280 W uzmemo li 3 A graničnu struju generatora dobivamo napon od 93.3 V za koji je teoretska iskoristivost 88%. Što u konačnici predaje snagu od 264.5 W na akumulator. Uz pretpostavku da se na stroju radi 8 sati dnevno 6 dana u tjednu, tjedno bi proizveli 11.8 kW/h energije koja u jednotarifnom modelu stoji oko 0.7 kn po kW/h dobivamo 8.3 kn tjedno. Investicija bi bila oko 2500-2600 kn te bi se sustav isplatio za 6 godina. Što uspoređeno sa solarnim ćelijama koje imaju rok otplate 6-10 godina nije loša investicija uzimajući u obzir da nema nikakve subvencije na računatu cijenu. Nadalje za vjetroturbinu od 350 W investicija je čak do 11 000 kn.
Hvala na pa탑nji