|
Дисковая микро турбина Николы Тесла.
Свою модельку микро турбины решил сделать будучи под впечатлением вот этой работы: Автор этой модельки с диаметром ротора всего 20 мм, поистине создал маленькое чудо. Вот ссылка на YouTube-канал автора - Johnnyq90 Для моей модели турбины использовал ротор, который изготавливал для дискового вентилятора. В качестве генератора использовал 3х фазный авиамодельный моторчик от того же вентилятора. 
Остальные детали, корпус, сопло и крышки изготавливались под заказ. Ротор турбины смонтирован на валу генератора, имеет диаметр 66 мм, толщина дисков 0,5 мм, ширина зазоров между дисками 0,5 мм, количество дисков 21 шт, диаметр выхлопного отверстия 30 мм, выход отработанного воздуха происходит в одну сторону в осевом направлении. В конце следующего ролика произвел первое испытание, но результаты оказались не самые впечатляющие, так как объема ресивера не хватало для обеспечения более менее постоянных параметров давления перед турбиной. Тем не менее, в этом неудачном испытании микро турбогенератор показал 54 ватта электрической мощности(прошу прощения за английский язык в титрах видео): В следующем испытании к штатному ресиверу компрессора была подсоединена дополнительная емкость объемом 60 литров. Импровизированный испытательный стенд для турбины состоит из следующих компонентов: собственно - микро турбогенератора, манометра, тахометра, вольтметра, амперметра и нагрузки. Нагрузка подсоединена к генератору через амперметр и 3х фазный выпрямитель. В качестве нагрузки использовались четыре галогенных лампы накаливания на 12 вольт, две лампы мощностью 20 Вт, и две мощностью 50 Вт. Лучшие результаты оказались следующими: Обороты ротора - 39500 об./мин.; Среднее давление перед соплом - 2,5 бар; Массовый расход воздуха - 50 кг/час; Критическое сечение дозвукового сопла - 20 мм2 (0,8х25 мм); Напряжение - 15 В; Ток - 14 А; Электрическая мощность - 210 Вт; КПД генератора - 70%; Мех. мощность на валу турбины - 300 Вт; Мех. мощность струи воздуха - 630 Вт; Мех. КПД турбины - ~48%; Развитие данного проекта заключается в установке мощного генератора марки KDS, модель BL 4725-540KV мощностью 4,5 кВт: Как я уже сказал на видео, долгое время не мог найти подходящий генератор, и как только увидел эту модель, незамедлительно приобрел ее! Генератор подходит как по номинальной мощности, так и по рабочим оборотам. Многие мощные бесколлекторные авиамодельные моторы достаточно низкооборотные, именно поэтому подбор подходящего мотора оказался проблемой. Параметры мотор-генератора BL 4725-540KV были показаны на видео, так же их можно узнать на сайте производителя - www.kdsmodel.com. Далее были произведены небольшие доработки деталей турбины и ее сборка. Однако возникла другая проблема - измерение мощности. Когда использовался маленький генератор на 200 Вт - это не оказалось проблемой, так как токи были достаточно низкими. Поэтому использовался стандартный 3х фазный диодный выпрямитель. Признаюсь честно, о частоте тока я тогда не подумал, поэтому результаты тех испытаний не совсем корректны. Но обо все по порядку. Новый генератор в 22 раза мощнее! Рабочий ток - 100 ампер, частота 2500-3000 Гц, и его нужно как-то выпрямлять. Конечно, можно было бы обойтись без выпрямителя, но в этом случае понадобился бы мультиметр, способный измерять высокочастотный переменный ток, такие приборы есть в продаже, но их стоимость очень высока. Обычные измерительные клещи рассчитаны на измерение тока частотой 50-60 Гц. Частота тока, генерируемого высокоскоростными генераторами значительно выше 1000 Гц. Именно по этому я решил использовать выпрямитель, который преобразует переменный ВЧ ток в постоянный, измерять который значительно проще. Силовые диоды на большие токи - не проблема. Проблема - высокочастотные силовые диоды, а именно такие необходимы для выпрямления ВЧ тока. Конечно, можно использовать и низкочастотные диоды, то тогда эффективность такого выпрямителя будет очень низкой, так как с повышением частоты резко возрастают потери в диодах, а на очень высоких частотах диоды просто не будут успевать срабатывать. Пришлось тщательно проработать этот вопрос. В итоге я нашел быстро восстанавливающиеся диоды "ДЧ" производства СССР. Мне удалось купить комплект из шести диодов ДЧ261-320 с максимальной рабочей частотой 6,6 кГц. На их основе собрал простейший 3х фазный выпрямитель: После завершения работы над выпрямителем провел первое испытание: Первые несколько испытаний провел только для того, что бы было, с чем сравнивать. Менял сопротивление нагрузки, проходное сечение сопла и т.д. Эта информация достаточно важна для дальнейших шагов. На предварительных тестах удалось получить 1,3 кВт электрической мощности, но это лишь предварительный результат. Ниже привожу несколько видео: |
