La construcció d una maqueta per veure els diferents elements i entendre el funcionament de la posició de pala (el pitch) per al control.

Transcripción

1 A EROGENERADOR:BANC DE PROVES Objectiu La construcció d una maqueta per veure els diferents elements i entendre el funcionament de la posició de pala (el pitch) per al control. Banc de proves Material DM3 1 DM10 fusta 20 x 27 cm 1 llistó de fusta 3 x 15 cm Tub de coure de 16 mm de diàmetre 1 broqueta de 5 mm 2 plaques perforades 2 xip PICAXE 08 M 2 bases per a integrats de 8 pins 1 resistència de 220 ohms 2 resistències de 22 K 2 resistències de 10 K 2 resistències de 330 ohms 1 resistència de 100 K 1 potenciòmetre de 100 K 4 servomotors 1 emissor d infrarojos de 5mm 1 fototransistor receptor d infrarojos de 5mm Font d alimentació de 5V 1 connector estèreo adaptat per placa perforada Ordinador 1 cable connexió AXE027 ordinador USB a estèreo per programar el PICAXE Cola blanca 1 llistó de diàmetre 14 mm Claus Cinta adhesiva Serra Trepant 1

2 Plànol (ANNEX III: 1 aerogenerador gran base.pdf ; 1 aerogenerador gran suport inicial.pdf; 1 contactes.pdf; 1 enllaç servo broqueta.pdf; 1 pales.pdf; 1 pales brotxeta.pdf; 1 servo amb acoblaments.pdf; 1 suport servo.pdf; 1 suport infrarojos.pdf; 1 control servos de la pala.pdf; 1 control rpm electronic.pdf; 1 velocitat rpm.pdf) Suport de la bancada de l aerogenerador (acotació en cm) 2

3 Sistema de transmissió de la senyal als servomotors en un element mòbil (acotació en mm) Forma de les pales 3

4 Acoblament pala amb broqueta (acotació en mm) Peça enllaç dels tres servomotors (acotació en mm) Servomotor (acotació en mm) 4

5 Acoblament del servomotor amb la pala (acotació en mm) Suport pel sensor infrarojos (acotació en mm) Detecció sensor infrarojos una posició per volta (acotació en mm) 5

6 Placa d indicació de les revolucions per minut a les que gira l aerogenerador Circuit de control de les revolucions per minut que gira l aerogenerador 6

7 Circuit de control dels tres servomotors Construcció banc de proves Es retallen les pales impreses. S enganxen les pales amb cinta adhesiva 7

8 transparent en un DM3. Es tallen les pales seguint el model. Es llimen les irregularitats de la pala. Es retalla el paper del suport del servomotor. S enganxen els suports del servo amb cinta adhesiva transparent en un DM3. Amb la serra de calar retallar el suport. Fer un forat al centre amb la broca de diàmetre 5 mm. 8

9 Marcar llistó d 1 cm x 2 cm cada 2 cm. Fer-ne 6. Tallar llistó amb la serra. Polir amb la llima llistons i suport. Marcar on s ha de fer forat al llistó. Fer dos forats de diàmetre 1,5 mm a cada llistó. Enganxar llistó al suport amb cola blanca. 9

10 Deixar assecar. Col locar servomotor segons la figura. Fixar el servo al suport amb cargols. Fer la mateixa operació als tres servomotors. Al llistó de diàmetre 14 mm fer un forat de diàmetre 5 mm amb un trepant. Tallar 4 trossos d 1cm de tub de coure de diàmetre 16 mm amb la serra. 10

11 Amb una broca de corona de 32 mm fer les volanderes. Llimar les imperfeccions. Polir imperfeccions de totes les peces. Amb una broca de diàmetre 14 fer el forat més ample a la volandera. Mirar que les volanderes quedin ajustades. Tallar la vareta de diàmetre 14 mm a 5,5 cm. Tal i com interessa que quedi el mecanisme. Es llima la vareta fent hi una ranura per poder-hi fer passar cables. 11

12 Estanyar tub de coure per la part interior amb un soldador elèctric. Soldar fil de coure amb el tub de coure. Introduir el tub de coure de manera que el fil passi per l interior de la ranura. Realitzar el muntatge segons la imatge. Marcar i tallar DM10mm de mida 20 cm x 27 cm. Buscar el centre del lateral de 27 cm i a 5 cm d aquest marcar rectangle de 3cm x 1,1 cm. 12

13 Tallar 2 llistons de 1,1 cm x 3 cm una llargària de 36 mm. 1 llistó de 1,1 cm x 3 cm una llargària de 15 cm. Material obtingut. Foradar amb una broca de 10 mm la ranura. Amb la serra ajustar a les mides del llistó. Llimar amb la llima la ranura. Col locar llistó a la ranura. 13

14 Amb una broca fer un forat de diàmetre 6 mm a 2 cm d un dels extrems del llistó. Posar una broqueta de fusta i mirar que giri de manera correcta. Encolar els llistons. Posar un serjant mentre s asseca. Deixar assecar la cola. Col locar a la vareta de 5 mm de diàmetre el col lector amb els tres contactes i el sistema dels tres servomotors. Enganxar la pala amb una broqueta de 5mm. Col locar la broqueta de la pala per veure si encaixa en un tac (tac de 3 cm x 3 cm de llargària 2 cm amb un forat de 5mm al centre). 14

15 A l altra cara del tac clavar-hi l acoblament del servo amb quatre claus. Fer-ho amb els tres tacs. Tallar els tres cables a la mateixa mida deixant 20 cm de distància. Acoblar els tacs al servomotor i amb un tornavís cargolar els visos de subjecció del servomotor. Col locar les pales en els tacs. Tallar placa perforada de 2,5 cm x 5 cm. Soldar connexions del servomotor. 15

16 Soldar els fils deixant a la part superior uns 12 mm per poder connectar els servomotors. Soldadura de les tres fileres. Soldar els fils dels tres col lectors amb la placa del servomotor. Connectar els servomotors a la placa. Comprovar que el sistema giri. Al llistó d 1,1 cm x 3 cm amb una llargària de 15 cm realitzar tres forats amb una broca de diàmetre 2 mm a una distància de 13 mm entre ells, de manera que s ajusti al centre de cadascun dels contactes del col lector. 16

17 Posar cola. Fixar amb serjants el llistó. Col locar un fil que servirà de contacte amb el col lector i fixar-lo amb un clau a la fusta (fer-ho amb els tres contactes). Estanyar els claus i soldar-hi tres fils. Circuit electrònic de control de la pala. Comprovar el funcionament amb un ventilador. Regular la posició de la pala amb un potenciòmetre. 17

18 En una de les posicions intermèdies. En una de les posicions extremes. Tallar peça sensor d infrarojos (prova fallida!). Tallar peça sensor d infrarojos (prova fallida!). Polir peça sensor d infrarojos (prova fallida!). Col locar peça sensor. 18

19 Tallar pel suport del sensor d infrarojos: 1 DM3 de 3cm x 8 cm 1 Llistó d 1 cm x 3 cm de llargària de 5 cm Encolar les dues peces en un dels extrems. Soldar placa electrònica del sensor d infrarojos. Placa del sensor d infrarojos. Fer adaptador pel servomotor que indicarà les revolucions per minut amb Llistó d 1 cm x 3 cm de llargària de 8 mm. Fase de proves (amb el sensor de 6 posicions dóna problemes!). Fase de proves (amb el sensor de 6 posicions dóna problemes!). 19

20 Fase de proves (amb el sensor de 6 posicions dóna problemes!). Es canvia sensor de manera que doni un únic senyal per volta. Peça de radi 25mm amb un tall a la part exterior a 10 mm del centre. Ara sí que el sistema llegeix correctament el senyal. Detall del sensor. Tallar marcador de revolucions per minut (rpm). Enganxar marcador de revolucions al DM3 amb la mateixa forma. 20

21 Programar variant els paràmetres inicials tenint en compte que dóna una senyal cada volta. Es compta els senyals durant 12 segons. Comprovació de que tot funciona correctament. Indicador de la velocitat en rpm. Tallar boles de porexpan de diverses mides per la meitat amb una serra. Bola partida per la meitat. Amb aquesta forma mirar si millora l aerodinàmica. 21

22 Mirar a quina velocitat gira amb la semiesfera. Canviar per una altra semiesfera de mida diferent. S observa que amb una semiesfera de diàmetre 8 cm. Gira més ràpid que sense posar la semiesfera. I l arrencada és més ràpida. Vista general. 22

23 Realitzar amb un microprocessador PICAXE la programació d un aerogenerador de manera que ens marqui 19 posicions de 0º a 180º de 10º en 10º en un sistema de llaç tancat controlat amb un potenciòmetre que indica l angle en què s ha de posicionar. Prenent mesures amb un voltímetre entre la massa (-) i l input s obtenen les tensions següents: Posició (º) Tensió (V) Coversió Analògica Digital 0 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , Per convertir el valor analògic a digital: 0V és el valor 0 i 5V el valor analògic és 256. Fent una regla de tres s obtenen els valors intermitjos. 23

24 Programació un cop ja fet els ajustaments: principal: readadc 4,b1 if b1 > 195 then pos_0 if b1 > 166 then pos_10 if b1 > 97 then pos_20 if b1 > 77 then pos_30 if b1 > 66 then pos_40 if b1 > 54 then pos_50 if b1 > 47 then pos_60 if b1 > 45 then pos_70 if b1 > 40 then pos_80 if b1 > 38 then pos_90 if b1 > 36 then pos_100 if b1 > 34 then pos_110 if b1 > 32 then pos_120 if b1 > 30 then pos_130 if b1 > 28 then pos_140 if b1 > 26 then pos_150 if b1 > 25 then pos_160 if b1 > 23 then pos_170 if b1 > 22 then pos_180 pos_0: servo 2, 45 pos_10: servo 2, 54 24

25 pos_20: servo 2, 63 pos_30: servo 2, 72 pos_40: servo 2, 81 pos_50: servo 2, 90 pos_60: servo 2, 99 pos_70: servo 2, 108 pos_80: servo 2, 117 pos_90: servo 2,126 pos_100: servo 2, 135 pos_110: servo 2,

26 pos_120: servo 2, 153 pos_130: servo 2, 162 pos_140: servo 2, 171 pos_150: servo 2, 180 pos_160: servo 2, 189 pos_170: servo 2, 198 pos_180: servo 2,

27 Realitzar amb un microprocessador PICAXE la programació d un compta revolucions a partir de la informació que li dóna un sensor d infrarojos prenent mesures durant 12 segons i refrescant la informació al marcador. main: count 3, 12000, w1 debug w1 if w1 = 0 then posicio_0 if w1 = 1 then posicio_5 if w1 = 2 then posicio_10 if w1 = 3 then posicio_15 if w1 = 4 then posicio_20 if w1 = 5 then posicio_25 if w1 = 6 then posicio_30 if w1 = 7 then posicio_35 if w1 = 8 then posicio_40 if w1 = 9 then posicio_45 if w1 = 10 then posicio_50 if w1 = 11 then posicio_55 if w1 = 12 then posicio_60 if w1 = 13 then posicio_65 if w1 = 14 then posicio_70 if w1 = 15 then posicio_75 if w1 = 16 then posicio_80 if w1 = 17 then posicio_85 if w1 > 17 then posicio_90 posicio_0: servo 2,75 posicio_5: servo 2,83 27

28 posicio_10: servo 2,92 posicio_15: servo 2,100 posicio_20: servo 2,108 posicio_25: servo 2,117 posicio_30: servo 2,125 posicio_35: servo 2,133 posicio_40: servo 2,142 posicio_45: servo 2,150 posicio_50: servo 2,158 posicio_55: servo 2,167 posicio_60: servo 2,175 posicio_65: servo 2,183 posicio_70: servo 2,192 posicio_75: servo 2,200 posicio_80: servo 2,208 posicio_85: servo 2,217 posicio_90: servo 2,225 28

29 ACTIVITATS Aquesta activitat consisteix a conèixer més profundament el funcionament del control del pas de la pala en un aerogenerador. 1. Què és el control de pas de la pala? Aerogenerador Alstom ecotècnia 3MW Parc eòlic de la Collada (El Perelló) 2. Quina creus que és la raó per la qual s han de moure les pales? Font: Catàleg Alstom ecotècnia ECO Quins dos tipus de control de pala hi ha? 4. El control de pala permet frenar? 29

30 SOLUCIONARI ACTIVITATS Aquesta activitat consisteix a conèixer més profundament el funcionament del control del pas de la pala en un aerogenerador. 1. Què és el control de pas de la pala? Les pales poden girar des dels 2º (màxima captació de vent) fins als 86º (captació de vent nul la). L angle de gir de cada pala és independent. Aquest control en l angle de gir es coneix en anglès amb el nom de pitch control. Aerogenerador Alstom ecotècnia 3MW Parc eòlic de la Collada (El Perelló) 2. Quina creus que és la raó per la qual s han de moure les pales? A velocitats de vent baixes situarem les pales a angles baixos, per obtenir una captació màxima. En canvi, quan el vent assoleix uns 13 m/s l aerogenerador produeix la màxima potència, i s ha de controlar que no augmenti el nombre de revolucions per sobre de les 19 rpm (Cas de l ECO-74). Si se superen els 25 m/s de vent s ha d aturar l aerogenerador. Font: Catàleg Alstom ecotècnia ECO Quins dos tipus de control de pala hi ha? 30

31 Control elèctric (servomotor) i control hidràulic. 4. El control de pala permet frenar? Sí, és el que s anomena fre aerodinàmic. 31