Енергогенеруюча плитка з електромашинним вузлом на базі крокових двигунів

Abstract

Розробка альтернативних малопотужних поновлюваних джерел електроенергії, які не впливають на навколишнє середовище (зелені джерела енергії) є актуальним науково-технічним завданням. Для його вирішення розглядаються і застосовуються цілі комплекси заходів. При цьому використовуються різноманітні методи і способи перетворення різних видів енергії в електричну. Актуальними є ті системи і пристрої, які можуть легко бути змонтовані і встановлені в будь-якому місці. Такі поновлювані джерела енергії повинні частково або повністю покрити потреби в електроенергії певного об'єкту. Метою роботи є дослідження процесу генерації електроенергії енергогенеруючою плиткою – альтернативним, поновлюваним джерелом електроенергії – в залежності від кількості крокових двигунів та схеми їх підключення в електромашинному вузлу. Використовувались методи проведення та обробки експериментальних досліджень, методи теорія електроприводу та методи розрахунку електричних кіл. Розроблено дослідний зразок енергогенеруючої плитки з електромашинним вузлом, який може працювати з одним або двома кроковими двигунами для генерації електроенергії. Представлено результати експериментальних досліджень у вигляді осцилограм залежності напруги від часу. За отриманими експериментальними даними проведено їх обробку та аналітичні обчислення, результати яких представлені у вигляді графіків залежності потужності від часу. Визначено, що підключення двох крокових двигунів до електромашинного вузла енергогенеруючої плитки дозволяє підвищити значення згенерованої електроенергії приблизно в 3,9 рази. Один крок на енергогенеруючу плитку генерує в середньому 1,16 Вт електроенергії. Визначено, що кількість згенерованої енергії в більшій мірі залежить не від ваги людини, а від того, як швидко (різко) виконується крок. Чим швидше темп ходьби і більш різко виконуються кроки, тим більше енергії генерується. З огляду на дані експериментальних досліджень енергогенеруючої плитки і знаючи щільність людського потоку, можна, оцінити її потенціал. Тобто, яку кількість електроенергії вона може згенерувати за певний час своєї роботи. Це допоможе визначити потрібну кількість плиток для забезпечення потреб в електричній енергії конкретного об'єкта.The development of alternative low-power renewable sources of energy that do not affect the environment (green energy sources) is a topical scientific and technical task. In order to solve it, the whole complex of measures are considered and applied. Various ways and methods for converting various types of energy into electricity are used. The systems and devices that can easily be assembled and installed anywhere are co nsidered to be the most relevant. Such renewable sources of energy must partially or fully cover the electricity needs of a particular facility. The aim of the work is to study the process of generating electricity by power generating plates - an alternative, renewable source of electricity - depending on the number of stepper motors and the scheme of their connection in the electric machine unit. The methods for conducting and processing experimental research, met hods of electric drive theory and methods for calculating electrical circuits were used. A prototype of an energy generating plate with an electric machine unit that can work with one or two engines to generate electricity has been developed. The results of experimental studies are presented in the form of oscillograms of the dependence of voltage on time. According to the obtained experimental data, their processing and analytical calculations were carried out, the results of which are presented in the form of graphs of power versus time. It was determined that the connection of two stepper motors to the electric machine unit of the power generating plate allows increasing the value of the generated electricity by about 3.9 times. One step on the power generating plate generates an average of 1.16 watts of electricity. It has been determined that the amount of generated energy to a greater extent depends not on the weight of the person, but on how quickly (abruptly) the step is performed. The faster the pace of walking and the sharper the steps, the more energy is generated. Considering the data of experimental studies of the power generating plate and knowing the density of the human flow, it is possible to evaluate its potential, i.e. the amount of electricity that it can generate for a certain time. This will help determine the right amount of plates to meet the electrical energy needs of a particular object.