T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI 1

Transkript

1 T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI 1 DENEY 7: KÜÇÜK RÜZGAR SANTRALLARENİN DİZAYNI TEST EDİLMESİ TÜRBİN SİSTEMİ İLE ENERJİNİN DEPOLANMASI VE OPTİMİZASYONU Ad Soyad Grubu Numarası Deneyi Yapanlar RAPORU HAZIRLAYAN: Deneyin Yapılış Tarihi../../ 2017 Performans Notu Rapor Teslim Tarihi../../ 2017 Rapor Notu Ortalama Not: Raporu Değerlendiren: Arş. Grv. Dr. Başak KARAKURT ÇEVİK

2 DENEY-7 KÜÇÜK RÜZGAR SANTRALLARENİN DİZAYNI TEST EDİLMESİ TÜRBİN SİSTEMİ İLE ENERJİNİN DEPOLANMASI VE OPTİMİZASYONU 1. Deneyin Amacı Küçük rüzgar türbini, akümülatör ve rüzgar simülatörünün bağlantısının öğrenilmesi ve küçük rüzgar türbinlerinin işletim sistemlerinin incelenmesidir. 2. Deneyin Yapılışı Şekil-1:Deney düzeneğinin kurulumu. Not: Rotorun nominal hızı 1200 rpm dir, bu hızı kesinlikle aşmayınız!

3 Şekil-1 de gösterildiği gibi rüzgar türbini, rüzgar simülatörü voltmetre ve ampermetre ile birlikte deneyi kurunuz. Deney setinde bulunan Akü modülü üzerindeki Akü Açma-Kapama anahtarını açarak aküyü devreye alınız. Aksi takdirde şarj regülatörü çalışmayacaktır. Rüzgar simülatör modülünü, modül üzerindeki on-off anahtarını kullanarak devreye alınız. Rüzgar simülatörü üzerinde bulunan servo on/servo off anahtarı ile rüzgar türibini miline bağlı servoyu aktive ediniz. Motor hızı manuel olarak kontrol edilecekse modül üzerinde bulunan anahtarı panel yönünde aktive ediniz. Servonun dakikadaki devir sayısını kontrol etmek için şu adımlar izlenmelidir Mode butonuna basılarak display ekranda P0-00 görmelisiniz. P harfinin yanında bulunan 0, 4 olana kadar SHIFT butonuyla artırılır. P4 ekranda görüldükten sonra yukarı yönlü ok butonuyla ( ), 00 değeri artırılarak 05 değerine getirilir. Ekranda P4-05 görülünce SET butonuna basılarak devir değiştirebilme kodu aktif hale getirilir. Yön butonlarıyla devir sayısı istenilen değere getirilir ve set butonuna basılır. Display ekranda JOG yazısı görüldüğünde yön tuşlarıyla motor mili dönmeye ve bu sayede türbin enerji üretmeye başlayacaktır. Motorun her hız değeri için (sürücü ekranında gösterilen) şarj akım ve gerilim değerini ölçünüz ve kaydediniz.

4 3. Ölçülen Değerler Tablo-1: Farklı motor hızlarında V ve I değerleri. MOTOR HIZI (rpm) 300 V(V) I (A) P(W)=V.I Raporda İstenenler Tablo-1 ölçülen değerlerle doldurulmalıdır. Güç ve hız eğrisini çiziniz ve rüzgar türbininin en etkili şekilde çalıştığı hız değerini belirleyiniz. Rüzgar türbinlerinin üreteceği gücün rüzgar hızıyla nasıl değiştiği hakkında yorumlar yapınız ve bulmuş olduğunuz maksimum güçteki rpm değerinin yaklaşık rüzgar hızı değerini bulunuz. Farklı rpm değerlerine karşı gelen rüzgar hızı değerlerine ait bir tablo oluşturunuz.

5 RAPOR-7 KÜÇÜK RÜZGAR SANTRALLARENİN DİZAYNI TEST EDİLMESİ TÜRBİN SİSTEMİ İLE ENERJİNİN DEPOLANMASI VE OPTİMİZASYONU Deneyin Amacı: Rüzgar türbini, akümülatör ve rüzgar simülatörü kullanılarak rüzgar türbinlerinin işletim sistemlerinin öğrenilmesi. Deneyin Yapılışı: Rüzgar türbini, rüzgar simülatörü voltmetre ve ampermetre ile birlikte deney düzeneği kuruldu. Akü modülü üzerindeki akü açma-kapama anahtarını açarak aküyü devreye alındı. Rüzgar simülatör modülünü, modül üzerindeki on-off anahtarını kullanarak devreye alındı. Rüzgar simülatörü üzerinde bulunan servo on/servo off anahtarı ile rüzgar türibini miline bağlı servo aktif hale getirildi. Servonun dakikadaki devir sayısı P4-05 kodu girilerek ayarlandı. Ekrand a SET butonuna basarak devir değiştirebilme kodu aktif hale getirildi. Daha sonra set butonuna basıldı ve JOG yazısı görüldüğünde yön tuşlarıyla motor mili dönmeye ve bu sayede türbin enerji üretmeye başladı. Motorun her hız değeri için (sürücü ekranında gösterilen) şarj akım ve gerilim değerini kaydedildi.

6 Ölçülen Değerler ve Hesaplamalar: Tablo-1: Deneyde elde edilen sonuçlar MOTOR HIZI (rpm) V(V) I (A) P(W)=V.I Yorumlar: Güç ve hız eğrisini çiziniz ve rüzgar türbininin en etkili şekilde çalıştığı hız değerini belirleyiniz. Deneyden elde ettiğimiz sonuçlar neticesinde rüzgar türbinin ürettiği maksimum güç (Q) Watt tır ve bu değere 1100 rpm hızda ulaşılmıştır. Üretilen güç göz önüne alındığında rüzgar türbininden aynı enerjiyi alabilmek için gerekli olan rüzgar hızını hesaplamamız gerekmektedir. Ve bu hesaplamalar aşağıda yer almaktadır. Rüzgar türbinleri rüzgarın sahip olduğu kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Rüzgar türbininden üretilecek enerji aşağıdaki formülle hesaplanmaktadır. P = 1 2 pv3 πr 2 P= rüzgardaki enerji (Watt) p= havanın yoğunluğu (1.225 kg/m 3 )

7 V= rüzgar hızı (m/s) r = kanat yarıçapı (0.575 m) Formülden anlaşılacağı üzere rüzgarın taşıdığı enerji, rüzgarın hızının küpü ile doğru orantılı olarak değişmektedir. Ancak bu artış sonsuza kadar gitmeyecektir, türbinden jeneratöre hareket ileten hızlı ve yavaş mil üzerine rüzgar hızı 25 m/s üzerine çıkınca milin dönüş hızını yavaşlatacak fren sistemleri konulmuştur. Yukarıdaki formülden de faydalanarak yapmış olduğumuz deneyde rüzgar türbininin ürettiği enerjiyi bize verebilecek olan rüzgar hızını hesaplayabiliriz. 3 V = 2xP pxπxr 2 Görüldüğü üzere, laboratuvar ortamında gerçekleştirmiş olduğumuz deneyi eğer dış ortamda yapacak olsaydık yukarıda bulmuş olduğumuz gibi rüzgarın hızı (V) m/s olması gerekirdi. Deney esnasında elde ettiğimiz güç değerlerine karşı gelen devir sayılarını rüzgar hızı cinsinden hesaplayarak aşağıdaki tablo dolduruldu.

8 Tablo-2: Devir sayısına karşı gelen rüzgar hızı değer tablosu MOTOR HIZI (rpm) P(W)=V.I Rüzgar hızı (m/s) Not: Hız için yapılan hesaplamalar türbin verimi %100 ise geçerlidir.