Vågkraft!

[Mucklan]

Hej!
Jag och några kompisar ska göra att projektarbete, och det har vi bestämt ska bli ett vågkraftverk.
Vågornas lodräta rörelser ska vi försöka göra om till elektricitet.

Det blir antagligen någon form av permanentmagnet-konstruktion.

Har skissat lite grovt på två olika konstruktioner:

Generator nr1:
Magneterna går upp och ner inuti den runda spolen och således inducerar en spänning


Generator nr2:
Magneterna går upp och ner fast på utsidan av spolen (som eventuellt blir lindad runt en järnkärna)


Jag inbillar mej att magnetfältet blir starkare om man har en magneter på båda sidorna om spolen, vilket borde ge högre spänning (alltså generator nr2)

Vi har en budget på 5000kr, vi går en el-linje, 3:e året på gymnasiet och vi har läst bland annat ellära A och B, Elkompetens, växelström trefas, elektronisk grundkurs mm. vi har tillgång till svets, svarv, fräs samt cnc-maskiner.  Övriga erfarenheter är väl att jag byggt ett litet  vindkraftverk med permanentmagneter (har en annan tråd om den här)

Kom gärna med förslag!
Mvh

[torbjorn]

Tänk på att det måste finnas någon återledare av järn för magnetfältet, så att det inte behöver gå genom luft längre sträcka än absolut nödvändigt. Det var precis det misstaget som många av pionjärerna inom elmaskinbygge i mitten av 1800-talet gjorde.

Lösningen med magnet inuti spolen (och återledare/polskor utanför den) tror jag nog mest på, det blir ju ganska precis samma konstruktion som den vanliga i en elektrodynamisk högtalare eller mikrofon.
Men räkna igenom allting mycket grundligt - beräkna magnetflöden, hur hög spänning som i bästa fall induceras per varv, läckinduktanser, lindningsresistans osv, och bedöm om det hela verkar rimligt - INNAN ni försöker bygga någon prototyp. Läs också på om andra vågkraftverksprojekt.
Det är bra att studera böcker som går in lite grundligare på elmaskinläran än de vanliga gymnasieläroböckerna.

Det jag spontant tror kommer att bli ett problem är den låga hastigheten hos magneter relativt spole, som gör att det blir en långsam flödesändring genom spolen och därmed behövs det många varv för att få någon vidare spänning inducerad. I och med att det blir många varv och stor trådlängd så får man också hög resistans i spolen, så om man försöker ta ut ström ur den går den mesta energin förlorad i form av värme i spolen.

[M8e]

En annan sak ni kan fundera på är om ni ska ha en eller flera faser. Om man har fler faser kan man få ut mer spänning eller ström för samma material. Man skulle även få lite finare likspänning.

När det gäller magnetens hastighet så skulle man kunna använda en hävstång för att få den lagom hög.

[Skytten]

Raka generatorer har man gjort försök med på tekniska högskolor här i Sverige.
Jag tycker att det borde bli ganska dyrt att underhålla en massa små kraftverk liggandes i plurret.

Den upp och ner gående rörelsen i vattnet, som man här vill ta kraft ifrån, kan göras enklare, med en central roterande generator.

Man låter det guppande flötet fungera som pumpar, som man ändrar vattnets lägesenergi med till en damm som mycket väl kan finnas på landbacken, och sedan leder tillbaks vattnet till lägre nivå genom en turbin. Man skulle nog få både billigare och mer lättskötta anläggningar på detta sätt, samt att uttaget skulle kunna göras mer efter behov än väder över tid.

Detta är inte häftig  "högteknik"  men enligt min uppfattning lättare och förmodligen billigare i byggnation och drift.

[Mucklan]

Då har vi kommit igång!
Det första som har hänt är att vi köpte en Neodymmagnet modell större:
http://www.magnetportal.de/_py-Scheiben-max-D60mm-NEODYM-MAGNET-SCHEIBE-N45-D60-H50mm/a-47-8-11-0-0-0/

Och när vi fått den ska det börja mätas och laboreras. Vi får väl börja att mäta flödestäteten vid magnetens ytan och gå utåt, läste någonstans att magnetfältet minskar med 1/r.

Från http://www.isn.se/magnetfalt.htm
Magnetfälten avtar snabbt med avståndet från källan, från en enkelledare med 1/r...

Efter det så är det väl dags att börja räkna på spolar, göra lite olika test på olika typer.

Har ni några ideer angående former på spolar?

[torbjorn]

Ta en titt på hur det är arrangerat med talspole och magnet i en vanlig högtalare, och försök göra något liknande. Alltså en enkellagrig spole med runt tvärsnitt, lindad på en mycket tunn spolstomme.
Det viktiga är ju, som sagt, att se till att magnetflödet är slutet genom järn till så stor del som möjligt, det luftgap som flödet passerar genom får inte vara större än absolut nödvändigt för att spoltråden ska få plats och allt ska gå fritt mekaniskt.

[fredrik_Ca]

Vad ska ni ha spänningen till? Den kommer inte att bli  sinusformad som i väggutaget om ni inte kommer sätta den på ett svänghjul. alltså ha ett hjul som snurrar på botten.. sen att hastigheten skulle bli låg beror bara på hur många spolar magneterna hinner gå förbi så små spolar fast flera .. detta kommer göra att frekvensen ökar antar ni vill ha någorlunda i närheten av 50 hz. linjärmotorer finns de massa att läsa om på wikepedia kanske ni kan få nån bra ide där. kanske kan använda en boj som flyter någon meter under vattenytan för att få mer jämna vågformer . eller något som akumelerar energin innan den går in i gengeratorn nån luftkudde eller likande för att få någorlunda lika rörelser varje gång.

[Mucklan]

Detta bygge ska egentligen bara bli en slags demostration/prototyp för vågkraftverk. Och med tanke på att vi bara tänkt använda en enda magnet så tror jag att våran generator inte kommer att generera mer än 10w ( vilket jag funderar på om det är litet högt ställt).
Generatorn är tänkt att bli linjär, och med lite tur kunna driva några lysdioder och eventuellt något annat som inte kräver så mycket effekt.

torbjorn: Med en enkellagrig spole menar du att det bara finns ett enda lager med koppartråd; kommer inte det bli en väldigt låg spänning som kommer att induceras?

Hittade en formel som gav inducerad spänning: U = B*v*l
Rent praktiskt är ju det lättast att ändra ledarens längd, som dock kommer ta plats och således komma längre bort från magnetfältet som avtar. Flödes tätheten B går ju inte att ändra om man bortser från att användningen av återledare och minska luftgapet.
Sedan är ju hastigheten v som ju kan ändras men med detta fodras komplicerade anordningar (läs komplicerade relativt med ett snöre som går upp och ner)

Vi kommer att tillverka generatorn för en standardvåg vi har hittat på, med amplituden 0.25m och frekvensen 1 Hz.
På ritbordet ligger också en konstruktion som kan omvandla vågens långsamma 1Hz till kanske 5-10Hz
samt även är utväxlad så att hastigheten kan ökas.

Vi kommer att låna en mätutrustning som kan mäta flödestäthet, så vi får lite kött på benen om hur magnetfältets styrka minskar i förhållande till avståndet samt inverkan av en återledare av järn.

[torbjorn]

torbjorn: Med en enkellagrig spole menar du att det bara finns ett enda lager med koppartråd; kommer inte det bli en väldigt låg spänning som kommer att induceras?

 

Man kan ju ha många varv fastän det är ett enda lager. Och om inte spänningen duger kan man ju transformera upp (eller ner) den till önskat värde.

[johole]

Hej!
En våg som er 0.25 m hög og har en period på 1 sekund innehåller
31 Watt per meter kustlinje......
Hva blir den mekaniska verkningsgraden ?
Hva blir den elektriska verkningsgraden ?
Hva blir den totala verkningsgraden ?
Hur stor måste konstruksjonen vara för at få 10 w med elektrisitet?

Akta fingrar och annet när ni  har den stora magneten i närheten av
magnetisk material.

Hur kan man utnytja vågrörelsen bättre ?
   Vågorna har også en vågrätt rörelse .
   Hur kan man konsentrera vågrörelsen på något sätt ?

[jaktbeagle]

vågkraft...


 för att göra det enklare varför inte använda en horisontal pressening istället? samma krafter upp och ner... den fladdrar ju också upp och ner..


            lättare att prova ut och underhålla..

[thunen]

Jag har funderat på om det inte borde gå att bygga ett vågkraftverk som bara består av ett flytande skovelhjul, blir ju mycket enklare om man kan använde en vanlig generator.
Här finns en liten bild på hur jag tänkt mig. http://thunen.blogg.se/

[eka]

Jag har funderat på om det inte borde gå att bygga ett vågkraftverk som bara består av ett flytande skovelhjul, blir ju mycket enklare om man kan använde en vanlig generator.
Här finns en liten bild på hur jag tänkt mig. http://thunen.blogg.se/

Vill inte förstöra din kreativitet men jag tror du blandat korten lite.

En våg är just en vågrörelse och inte en transport i sidled. En synvilla kan man säga.
Tittar man i detalj på själva vågen så består den av en roterande rörelse, vattnet rör sig bara runt i en cirkel.
Det som sedan rör sig på ytan följer själva vågen åt sidan som ett surfingbräde.

Om man blir teoretisk så borde den mest efektiva vågkraftverket ta all energi från vågen och lämna totalt stiltje efter sig. Alltså en effektiv vågbrytare. Såg en sådan konstruktion på 70talet men vet inte varför det inte blev något mer. Enegripriserna var kanske för låga då.

[thunen]

Du är helt korekt i hur en vågrörelse fungerar, och jag är helt medveten om det. Men om du placerar någonting flytande i vatten med vågor, så kommer de förflyyta sig i vågens riktning, det beror på att mera kraft överförs från vågen när föremålet befinner sig i en vågtopp, än i en dal. Eftersom större yta är exponerad mot vattnet pågrund av föremålets tröghet. Därför kommer föremålet att förflytta sig i den riktning våg topparna rör sig, trotts att dalarna rör sig i den andra riktningen.

[Pjöllerberg]

Rent intuitivt så tror jag att det är en mycket liten del av vågenergin som kan användas för sidförflyttning.
Dessutom måste man ställa om för vindriktningen.