Hmmmm...
EEĆao, ne radi mi ENTER (pitanje za moderatore - Win 8 i IE10 ) pa moram da pišem u jednom redu. Elem, trofazni asinhroni motor zaboravi! Za proizvodnju struje se koriste sinhroni generatori (motori) jer može lepo da im se reguliše pobuda a samim tim i održava predviđeni napon i frekvencija. Dakle: ili razmisli o jeftinom kineskom dizel ili benzinskom agregatu jer u nekom trenutku pravljenje ovoga što hoćeš može da bude skupje. Ali, da bi imao predstavu šta te čeka, evo jedno od rešenja. Sistem bi mogao da izgleda ovako: vodna turbina -> kamionski alternatori -> baterija litijumskih akumulatora (ili "deep cycle stationery" olovni) -> pretvarač sa 24V jednosmernog napona na 220-230V naizmeničnog, sinhronizovanog na kućnu (javnu) frekvenciju 50Hz. Zašto alternatori? Relativno jeftini (polovni sa otpada), dugoročno nikakvo ili jednostavno održavanje, imaju na sebi regler koji reguliše konstantan napon za punjenje akumulatora nezavisno od brzine obrtanja pa nema opasnosti da oni stradaju. Lepo se povežu paralelno pa na akumulatore. Najmanja brzina obrtanja zavisi na čemu su radili: ako su radili na dizelašu onda je to (valjda) 300-400o/min a ako su na benzincu onda je to oko 900-1000o/min (ispravite me ako grešim). Akumulatori - najbolje litijumski jer imaju veliki kapacitet, mogu da se pune-prazne bez memorijskog efekta, dugo traju, ne treba im nikakvo održavanje. Skupi? Da. Ali, na očekivani vek trajanja od 10 i više godina koliko bi koštala struja koju sistem proizvede. Pretvarač: nije neki problem. Ima gotovih jeftinih kineskih a možeš i da se patiš pa sam da praviš. Vodna turbina. Najjednostavnija je vodenična. Trebalo bi da je parkiraš na sredinu reke jer je tu najveća brzina vode i obavezno na pontonima (zbog menjanja vodostaja). Koliki prečnik i broj lopatica? Eee, ako ne barataš mehanikom, imaš problem. Zašto? Zato što proračun ide unazad. Evo, pokušaću da ti dam iole upotrebljiv primer da sagledaš problem i da dobiješ sliku kako stvari rade i kako bi se to rešilo. Počeću od toga da treba da pretpostaviš potrebnu snagu koju ćeš da imaš na izlazu iz pretvarača. Recimo da je to 5kW. Na ulazu u pretvarač moraš da daješ malo više snage zbog stepena iskorišćenja. Taj podatak je poznat za svaki pretvarač. Recimo da je gubitak 30% znači iz akumulatora ćeš da vučeš oko 6.5kW. Toliko treba da daju alternatori uvećano za neki stepen sigurnosti koji bi mogao da bude 20%. Znači oko 7.8kW pa ćemo da zaokružimo na 8kW. Ako jedan kamionski alternator daje, recimo 28V i oko 100A
http://rapidex.co.rs/images/katalog2010/79.pdf njegova snaga je oko 2.8kW pa nam trebaju 3.5 komada. Pa, gde ide sve neka ide i to: 4 komada alternatora (opet malo sigurnosti - da ne budu maksimalno opterećeni). Oni bi trebalo da se povežu na vratilo turbine nečim što trpi kišu, sneg, prašinu itd. a za to je najbolji lanac. Normalno, sve treba staviti u neko kućište. Odluka: da li pretvarač na pontonu ili na obali? Dobro bi bilo na pontonu jer onda se na kuću vodi naizmenična struja (bez gubitaka). Ali treba da bude dobro zaštićen a pogotovu kablovi jer je ovaj napon OPASAN! Ako je na obali, do njega se vodi jednosmerna struja pa treba proveriti gubitke i grejanje provodnika. Sve ovo treba da da jednu veličinu koja se zove Obrtni moment - M. Znamo da je minimalna brzina obrtanja alternatora (sa dizela) oko (neka bude) 350o/min. To nam daje jednu veličinu koja se zove Ugaona brzina alternatora i obeležava se (uglavnom) malim grčkim slovom omega. Ona se izračunava iz formule: omega=Pi x Broj obrtaja u minuti/30. U našem slučaju to je omega=3.14 x 350/30=36.63 radijana/sekundi. Snaga obrtnog kretanja je Snaga=Obrtni moment x Ugaona brzina. Odavde sledi da je potreban obrtni moment koji vrti alternatore: Obrtni moment= Snaga/Ugaona brzina a to je M=8000/36.63=218.4 Nm. Sada se traže dve veličine: minimalni poluprečnik kola i površina lopatica. Za zadati broj obrtaja alternatora i najmanju brzinu reke (leti kada ima najmanje vode) dobija se prenosni odnos multiplikatora koji će minimalno sporo obrtanje turbine - ugaonu brzinu kola da ubrza na minimalnu brzinu obrtanja alternatora. Taj prenosni odnos se dobija prostim delejenjem ugaonih brzina: Prenosni odnos=Ugaona brzina alternatora/Ugaona brzina kola. A ugaona brzina kola? Kako? Paaa, brzina reke predstavlja obimnu brzinu kola turbine odn. lopatica. Po definiciji Obimna brzina=Poluprečnik kola x Ugaona brzina kola. Sada USVAJAMO jednu konstruktivnu veličinu a to je Poluprečnik kola. Zavisno od uslova na reci (širina korita i najmanja dubina u koju možemo da zaronimo lopatice itd. - brzina vode je uglavnom najveća na sredini reke i na površini. Zato ne treba potapati lopatice duboko u vodu). BIRAMO dakle neki poluprečnik, recimo 1m. Odatle, znajući minimalnu brzinu reke u m/sec računamo: Ugaona brzina kola=Obimna brzina/Poluprečnik kola. Na tebi je da saznaš prosečnu najmanju brzinu reke (na period od, recimo, 10 godina). Sada računamo Prenosni odnos=Ugaona brzina alternatora/Ugaona brzina kola. Dalje. Pošto se između kola i alternatora postavlja multiplikator, na njegovom ulazu treba da bude VEĆI obrtni moment nego na njegovom izlazu. Taj obrtni moment je uvećan za veličinu Prenosni odnos koji inače znamo. Znači obrtni moment na "osovini" kola treba da bude Obrtni moment kola=Obrtni moment x Prenosni odnos. Eeee, sad, sa druge strane obrtni moment kola je: Obrtni moment kola=Ukupna sila na lopaticama x normalno rastojanje od centra lopatice do centra obrtanja vratila ("osovine") turbine a to je Poluprečnik kola. Odavde možemo da izračunamo UKUPNU potrebnu silu na OKVAŠENIM lopaticama. One koje nisu u vodi ne stvaraju ništa već samo teret koji ćemo sada da zanemarimo. Ne mogu da nađem moj priručnik ali bi sila trebala da bude: Ukupna sila na lopaticama=Dinamički pritisak vode x Zbir projekcija površina svih trenutno okvašenih površina lopatica normalnih na pravac strujanja x Koeficijent oblika. (Da se razumemo: pošto je u pitanju kretanje, tačne veličine se dobijaju primenom diferencijalnog i integralnog računa, ali mi sa dovoljno tačnosti možemo da dobijemo predstavu o čemu se radi posmatranjem statične slike i da dobijemo odnose veličina što će dovesti do neke približne konstrukcije koja otprilike radi ono što smo zamislili). Mislim da koeficijent oblika za ravnu ploču treba da bude 1 (jedan) jer posmatramo najjednostavnije vodenične lopatice napravljene od ravne pravougaone ploče (daske ili slično). Dinamički pritisak se računa prema formuli: Dinamički pritisak=1/2 x Gustina fluida (grčko slovo "ro") x Brzina strujanja fluida (reke) na kvadrat. Gustina vode je 1000kg/m3. Sada je Ukupna sila na lopaticama=Obrtni moment kola/Poluprečnik kola. Sa druge strane Ukupna sila na lopaticama=Dinamički pritisak vode x Zbir projekcija površina svih trenutno okvašenih površina lopatica normalnih na pravac strujanja. Odatle je Zbir projekcija površina...= Ukupna sila na lopaticama/Dinamički pritisak. Jednostavno, zar ne? yes3
Sada znamo zbir projekcija okvašenih površina lopatica. A svake posebno? Paa, moramo malo da crtamo. Opet usvajamo dve veličine: BROJ LOPATICA i VISINA LOPATICE. Dalje, u nekoj razmeri na papiru nacrtamo krug i rasporedimo lopatice po krugu ali tako da najdonja bude u strogo vertikalnom položaju. Povučemo horizontalu koja bi predstavljala nivo reke ali tako da je ona najdonja lopatica malo ispod te linije. Sada iz preseka lopatice sa nivoom vode povućemo vertikalnu liniju. Iz dna lopatice povučemo horizontalnu liniju do preseka sa ovom vertikalom. U tom preseku nacrtamo jednu tačku. Izmerimo vertikalno rastojanje od tačke (preseka) do nivoa vode jer to predstavlja VISINU PROJEKCIJE OKVAŠENE POVRŠINE LOPATICE. To ponovimo za sve lopatice koje su trenutno okvašene. Sada saberemo sve te visine i taj rezultat nazovemo Ukupna okvašena visina. Pošto smo uzeli da razmatramo slučaj pravougaone ravne lopatice (daske) možemo slobodno da zamislimo da sve okvašene lopatice zamenimo jednom čija je visina okvašene projekcije upravo jednaka veličini Ukupna okvašena visina. Naravno, površina pravougaonika svih okvašenih lopatica je, ustvari, Zbir projekcija površina...=Ukupna okvašena visina x Dužina lopatice. Odavde izračunamo dužinu lopatice. Najbolji rezultati se dobijaju variranjem broja lopatica na kolu i raznih okvašenih položaja lopatica (kada se kolo okreće) tražeći kada je (za konkretan broj lopatica na kolu) najmanji broj lopatica okvašen pa za taj položaj računati dužinu lopatice. Tako je u svim drugim slučajevima okvašena površina veća pa samim tim i moment a to znači i veća snaga. Eto, toliko za početak. Prouči malo ovo, olovku i digitron u ruke, lenjire i trouglove pa - nek ti Bog pomogne. I još nešto. Vrrrlooo vaaažnoo! Sve ćeš da rešiš kad rešiš da radiš. Ali (uvek jedno ali...) pazi se najmanje dve stvari! Prva. Jedan, i najmanje jedan komšija-genijalac ili ljubomorni komšija ("... šta on misli, da zarađuje pare? E, pa neće dok sam ja živ...). Druga. Jedan, i najmanje jedan trećerazredni opštinski ćata ili inspektor ("... ma taj će da ugrozi životnu sredinu i da promeni ekologiju celog regiona! Ne može! Šta on misli? Kako kome padne na pamet on tako pregradi reku... Ma kakvi...") Sa državom ćeš (možda) nekako da se izboriš ali sa ovom dvojicom - NIKADA!!! Zato, prvo, onako izokola, ispitaj komšije šta oni misle ("... ne može komšo, ostaću bez vode, nema gde stoka da mi pije, kako ću da zalivam baštu..." - reći će najmanje jedan od njih) a moraš da saznaš šta misli i onaj trećerazredni ćata...
Pozdrav.
