Υπολογισμοί συστήματος κίνησης φωτοβολταϊκού tracker

[gbx]

Χαιρετώ το forum..Μου έχει ανατεθεί να κάνω τη μελέτη του μηχανισμού κίνησης ενος tracker μονού άξονα.Η περιστροφή ως προς τον κατακόρυφο άξονα θα γίνεται μέσω υδραυλικού κινητήρα.έχω υπολογίσει τα φορτία ανέμου,χιονιού,και το ωφέλιμο φορτίο της κατασκευής (ηλιακά πλαίσια και η βάση-δίκτυο που αυτά στηρίζονται.Τα ηλιακά στοιχεία θα είναι τοποθετημένα επί της βάσης-δικτύου σε μια γωνία 30 μοιρών σε σχέση με το έδαφος.Η βάση-δίκτυο θα είναι αλουμινένια.Το πρόβλημα μου είναι πως θα υπολογίσω τα βασικά μεγέθη όπως τν ισχύ του κινητηρίου συστήματος για την στροφή της βάσης με τα ηλιακά στοιχεία,τα χαρακτηριστικά μεγέθη του μειωτήρα κ.τλ.

 

Σας παραθέτω παρακάτω τα βήματα που (με πολύ γενικολογία) μου πρότεινε ο διδάσκων:

 

Για τον υπολογισμό του κινητήρα ακολουθείς την παρακάτω διαδικασία:

 

1. Υπολογίζεις φορτίο επιφάνειας

 

2. Υπολογίζεις ροπή

 

3. Μάλλον χρειάζεσαι μειωτήρα, άρα δαιλέγεις σχέση μείωσης και ξανά βήμα 2

 

4. Θέτεις ταχύτητα περιστροφής

 

5. Υπολογίζεις από σχέση την απαιτούμενη ισχύ χρησιμοποιώντας και συντελεστή απόδοσης

 

6. Ακολούθως υπολογίζεις διάμετρο ατράκτου (για είσοδο στον μειωτήρα).

[mechatr0n]

Το tracker θα παρακολουθεί προφανώς Ανατολή - Δύση?

Τι είναι αυτό που δεν μπορείς να υπολογίσεις?

[gbx]

Το tracker θα παρακολουθεί προφανώς Ανατολή - Δύση?

Τι είναι αυτό που δεν μπορείς να υπολογίσεις?

 

ναι..ανατολη-δυση.

δε μπορω να συσχετισω τα φορτια ανεμου,χιονιου και το ωφελιμο φορτιο με την ευρεση της απαραιτητης ροπης που πρεπει να δωσω στο tracker ουτως ωστε αυτο να κινηθει (λιγο προφανως π.χ. κατα 6 μοιρες ακολουθωντας την πορεια του ηλιου καθως κινειται απο ανατολη προς δυση).εν ολιγοις,εχω βρει το βαρος και τις δυναμεις που ασκουν ο ανεμος και το χιονι αλλα δε μπορω νακαταλαβω πως αυτα θα μου δωσουν την απαραιτητη ροπη για στρεψω το τη βαση οπου ειναι τοποθετημενα τα ηλιακα στοιχεια!

[mechatr0n]

Τι παραδοχές παίρνεις για τα φορτία ανέμου, χιονιού κτλ?Με διαγράμματα MQN γίνεται η δουλειά σου?Αν ξέρεις τα σημεία στήριξης των πάνελ και προσθέσεις βάρη δυνάμεις κτλ δεν μπορεί να βρεθεί η ροπή?

[kcher]

Με βάση τις δυνάμεις που έχεις υπολογίσει, πρέπει να υπολογίσεις τις ροπές στρέψης ως προς τον άξονα περιστροφής. Προφαανώς οι δυνάμεις ασκούνται σστον κεντροβαρικό άξονα του κάθε πανελ, άρα πρέπει να κάνεις παράλληλη μεταφορά δυνάμεων, που σημαίνει ότι εμφανίζονται και οι αντίστοιχες ροπές. Επίσης, πρέπει να λάβεις υπόψη σου και τις καμπτικές ροπές που εμφανίζονται στον άξονα περιστροφής. Έτσι, με βάση τις στρεπτικές ροπές και την ταχύτητα περιστροφής θα υπολογίσεις τα κινηματικά μεγέθη του μειωτήρα και μετά και την ισχύ που πρέπει να έχει ο κινητήρας, ενώ λαμβάνοντας υπόψη και τις καμπτικές ροπές θα διαστασιολογήσεις ατράκτους, έδρανα κύλισης κλπ. Φυσικά, σε όλες τις αατράκτους θα πρέπει να κάνεις διαγράμματα Ν,Q,M,T.

Όμως, αν θέλεις να κάνεις επαγγελματική δουλειά, θα πρέπει να λάβεις υπόψη σου τις ροπές αδρανείας που εμφανίζονται κατά την εκκίνηση περιστροφής (δηλαδή στο μεταβατικό στάδιο), γιατί μάλλον αυτή θα είναι η δυσμενέστερη συνθήκη λειτουργίας.

[gbx]

Με βάση τις δυνάμεις που έχεις υπολογίσει, πρέπει να υπολογίσεις τις ροπές στρέψης ως προς τον άξονα περιστροφής. Προφαανώς οι δυνάμεις ασκούνται σστον κεντροβαρικό άξονα του κάθε πανελ, άρα πρέπει να κάνεις παράλληλη μεταφορά δυνάμεων, που σημαίνει ότι εμφανίζονται και οι αντίστοιχες ροπές. Επίσης, πρέπει να λάβεις υπόψη σου και τις καμπτικές ροπές που εμφανίζονται στον άξονα περιστροφής. Έτσι, με βάση τις στρεπτικές ροπές και την ταχύτητα περιστροφής θα υπολογίσεις τα κινηματικά μεγέθη του μειωτήρα και μετά και την ισχύ που πρέπει να έχει ο κινητήρας, ενώ λαμβάνοντας υπόψη και τις καμπτικές ροπές θα διαστασιολογήσεις ατράκτους, έδρανα κύλισης κλπ. Φυσικά, σε όλες τις αατράκτους θα πρέπει να κάνεις διαγράμματα Ν,Q,M,T.

Όμως, αν θέλεις να κάνεις επαγγελματική δουλειά, θα πρέπει να λάβεις υπόψη σου τις ροπές αδρανείας που εμφανίζονται κατά την εκκίνηση περιστροφής (δηλαδή στο μεταβατικό στάδιο), γιατί μάλλον αυτή θα είναι η δυσμενέστερη συνθήκη λειτουργίας.

 

ευχαριστώ πολύ...

[CostasV]

Εάν ο άξονας περιστροφής διέρχεται από το βαρύκεντρο της επιφάνειας των πάνελ, τότε η ροπή από ανέμους, χιόνια, και ίδιο βάρος θα είναι μηδέν, ή πολύ κοντά στο μηδέν, αν θεωρήσουμε ότι το φορτίο (δύναμη ανέμου ή βάρος χιονιού ή ίδιο βάρος) στο ένα ήμισυ του πάνελ δε έχει το ίδιο μέγεθος με το φορτίο στο άλλο ήμισυ.

Η μόνη ροπή που αξίζει να υπολογιστεί είναι η ροπή από τριβές.

 

Η γωνιακή επιτάχυνση παρατηρείται κατά την αλλαγή θέσης, λίγο μετά την δύση του ήλιου μέχρι λίγο πριν την ανατολή του ήλιου, αλλά επειδή έχεις όλο το βράδυ για να γίνει η αλλαγή θέσης, η γωνιακή επιτάχυνση μπορεί να σχεδιαστεί ώστε να είναι αμελητέα. Κατόπιν η γωνιακή ταχύτητα είναι σχεδόν σταθερή. Η ροπή από αδράνεια, λόγω της αμελητέας επιτάχυνσης είναι επίσης αμελητέα.

 

Αυτό που θα πρέπει να προσεχθεί είναι η σωστή θέση του πάνελ. Δηλαδή το κύκλωμα ελέγχου θέσης να αντισταθμίζει θερμοκρασιακές διαφορές, και άλλες τυχόν "παρεμβολές", και να εξασφαλίζει συνεχώς την σωστή θέση.

[AlexisPap]

Εάν ο άξονας περιστροφής διέρχεται από το βαρύκεντρο της επιφάνειας των πάνελ, τότε η ροπή από ανέμους...

 

 

Μολονότι ο άξονας βρίσκεται στον άξονα συμμετρίας του φορείου, δεν είναι κεντροβαρικός άξονας διότι είναι μετατοπισμένος εκτός επιπέδου, πίσω από τον σκελετό. Υποθέτοντας έχουμε ισημερινή στήριξη (άξονας // στον άξονα της γης), οι ροπές λόγω κατακόρυφων φορτίων μηδενίζονται μόνο όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ...

 

Ειδικά για τα αεροδυναμικά φορτία η συμμετρία δεν βοηθάει. Η ανεμοπίσεση δεν είναι συμμετρική φόρτιση (λόγω τυρβώδους ή λόγω έκκεντρης εφαρμογής της άντωσης όταν δεν έχουμε αποκόλληση οριακής στιβάδας, τα ξέρουν οι αεροναυπηγοί αυτά φαντάζομαι). Μολονότι ο ΕΚ-1 δίνει την δυνατότητα υπολογισμού της ασυμμετρίας αυτής (για τον υπολογισμό των δομικών κατασκευών), νομίζω ότι θα υπάρχει κάτι καλύτερο για να υπολογιστεί η ροπή λόγω ανεμοπίεσης για τις μηχανολογικές απαιτήσεις, δοθέντος ότι υπεισέρχεται -πέρα από την ελαστική ταλάντωση- και η ταλάντωση λόγω ανοχών στον μηχανισμό περιστροφής που δεν καλύπτεται επαρκώς από τον ΕΚ-1.

 

Επομένως ο υπολογισμός των δράσεων σχεδιασμού είναι μία μάλλον απαιτητική εργασία, που απαιτεί -κυρίως- γνώση και εμπειρία σε θέματα αεροδυναμικής...

[CostasV]

Ουπς, σωστά. Αυτό που είπα στο #7, δεν ισχύει όταν έχουμε ισημερινή στήριξη, αλλά ισχύει μόνο όταν ο άξονας περιστροφής του φορείου είναι κατακόρυφος.

 

Με ισημερινή στήριξη, ο υπολογισμός της ροπής λόγω ανεμοπίεσης γίνεται πολύ δύσκολος. Αντί για πολύπλοκους υπολογισμούς κτλ, θα πρότεινα να υπολογίσουμε μία μέγιστη τιμή (π.χ. να υποθέσουμε ότι όλη η ανεμοπίεση ασκείται σε κατακόρυφη επιφάνεια, και το σημείο στήριξης βρίσκεται στο δεξί (ή αριστερό) άκρο του φορείου) και να θεωρήσουμε αυτή την μέγιστη τιμή.

[AlexisPap]

Αναγκαστικά θα γίνουν δύο ομάδες υπολογισμών, μία για το δομικό μέρος και μια για το μηχανολογικό. Αντοχή αξόνων, γραναζιών κλπ θα πάνε ούτως ή άλλως με την πρώτη ομάδα.

Η ισχύς του κινητήρα (ο οποίος φαντάζομαι δεν λειτουργεί συνέχεια αλλά περιοδικά), θα μπορούσε να ανταποκρίνεται σε πολύ μικρότερη ροπή από την ροπή δομικού σχεδιασμού. Αφενός επειδή είναι θέμα στοχαστικό το αν θα συμπέσει η στιγμή της εκκίνησης με την μέγιστη ροπή, αφετέρου επειδή η ροπή αυτή δεν είναι σταθερή (κατά το μέρος που οφείλεται στην ανεμοπίεση), αλλά έχει μεγάλες και γρήγορες διακυμάνσεις. Τέλος, φαντάζομαι ότι ο controller του μοτέρ μπορεί να ενσωματώνει προστασία για το ενδεχόμενο της "κακίας ώρας"...