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.

Ovisno o brzini vrtnje generatora se mijenja izlazni napon generatora. Konverter u step-down načinu 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

koja će se predati “sekundarnom” krugu u drugoj polovici periode

2

2iLW

Periodično ponavljanje se uspostavlja upotrebom oscilatora stoga je pružena snaga

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

fiLfWP 2

2

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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

18 25 32 39 46 53 60 67 74 81 88 95 102109116

V

%

3A4A5A6A7A

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 pažnji