Аксиальный 20-ти полюсной ветрогенератор
Ветрогенератор аксиального типа на основе готовой ступицы и трехфазного генератора, который содержит 15 катушек, намотанных проводом 0.7 мм по 70 витков. Ротор данного генератора имеет 20 пар магнитов размером 20 на 5 мм, а толщина статора равна 8 мм. В этой модели используется двухлопастной винт и система защиты от сильного ветра.
Материалы и агрегаты использованные для постройки данного ветрогенератора:
1) автомобильная ступица
2) эпоксидная смола
3) металлические уголки
4) магниты размером 20 на 5 мм в количестве 40 штук
5) труба 20
6) суперклей
7) вазелин
8) ступица от прицепа "зубренок"
9) фанера
10) ламинат 8 мм
11) провод толщиной 0.7 мм
Рассмотрим более подробно основные этапы постройки и особенности конструкции данной модели ветрогенератора.
Для его изготовления автор использовал трубу диаметром 20 мм, таким образом она как раз подходит под размеры магнитов. Автор решил изготовить катушки толщиной 7 мм.
Еще одно изображение самодельного станка для намотки катушек:
Автор отмечает, что благодаря данному станку, собранному из подручных материалов, намотка катушек прошла без особых трудностей. Главное мотать катушки виток к витку давая несильную натяжку для того, чтобы витки плотнее прижимались друг к другу.
Итак, автор приступил к изготовлению катушек для генератора. Для того, чтобы катушки не развалились после намотки автор промазывал их клеем для пластика, а так же дополнительно обернул оконным скотчем. Для намотки катушек автор использовал провод толщиной 0.7 мм по 70 витков на каждую катушку. Хотя после конечной сборки автор решил, что нужно было делать по 90 витков, это позволило бы выиграть по напряжению.
Далее была изготовлена форма для заливки статора. Автор решил сделать форму на подложке из фанеры. Для этого на фанеру была нанесена разметка, которая позволит более точно разместить катушки. Средняя часть формы сделана из ламината толщиной 8 мм. Для того, чтобы эпоксидная смола не приставала к форме, автор смазал ее вазелином, это позволит затем легко извлечь статор из заготовки после затвердевания эпоксидной смолы.
Для проводов были сделаны специальные канавки при помощи болгарки.
Катушки статора были соединены пофазно, все шесть проводов от фаз были выведены по канавкам наружу, после чего провода были замазаны пластилином для того, чтобы смола не вытекала. В последствии автор соединил фазы звездой.
На следующий день статор был извлечен из формы, и автор слегка обработал края для ровности. Магниты на дисках автор так же решил залить эпоксидной смолой для большей надежности.
На фотографиях ниже можно рассмотреть, как была выполнена поворотная ось ветрогенератора:
Основой для изготовления поворотной оси послужила автомобильная ступица. Для того, чтобы защитить будущий ветрогенератор от слишком сильного ветра автор использовал стандартную конструкцию увода от ветра путем складывания хвоста. Важно заметить, что ветроголовку необходимо вынести минимум на 100 мм, иначе защита от ветра не будет работать так как ось генератора будет расположена слишком близко к поворотной оси.
Так же к конструкции был приварен штырь под углом в 20 градусов и на 45 градусов относительно винта, на этот штырь одевается хвост ветрогенератора.
Рассмотрим конструкцию ступицы генератора.
За основу самого генератора была взята ступица от прицепа "Зубренок". Автор использовал неодимовые магниты размером 20х5 мм. На каждый диск ушло по 20 магнитов. Ступица была закручена через пластину, на которую прикреплены уголки. Статор генератора будет держаться на шпильках.
Далее автор приступил к изготовлению дисков с магнитами.
Магниты были прикреплены на диски при помощи суперклея. Для того, чтобы сделать все максимально точно автор изготовил шаблон из картона. Так же важно заметить, что магниты должны клеиться с чередованием полюсов, таким образом, чтобы на генераторе диски с магнитами притягивались.
Ниже можно рассмотреть, как именно был закреплен хвост ветрогенератора, который будет защищать его от сильного ветра:
На фотографии ветроголовка была размещена слишком близко к поворотной оси ветрогенератора, что в последующем было выявлено на испытаниях и устранено. Однако само крепление хвоста и углы наклона верные. После доведения конструкции до ума, она отлично себя проявила: при усилении ветра винт отворачивается, а хвост складывается и поднимается вверх.
Затем генератор был собран и покрашен. После покраски автор решил испытать работу генератора. От руки удалось раскрутить генератор до 30 вольт с силой тока кз 4.5 А.
Данный генератора работает на 3 светодиодные ленты по 25 ватт каждая, но в будущем автор планирует более серьезно подойти к расчету винта для генератора и подключить аккумулятор.
статья взята с сети интернет: http://usamodelkina.ru/
Следите за новостями!
Вот и я решил выложить фотографии своего небольшого ветрогенератора. Данный ветряк я построил не преследуя ни каких особых целей в плане обеспечения себя электроэнергией, а просто для проверки возможностей вообще ветрогенераторов и в частности генераторов таких конфигураций на постоянных магнитах. Для своего генератора я заказал маленькие необходимые магниты, так как они очень мощные и позволяют делать генераторы с безжелезными статорами. Фотографирова все этапы в обратном порядке при демонтаже ветряка.
Задумка о построении ветрогенератора мне уже долго не давала покоя, но до дела всё как-то не доходило, то не было времени, то переезды, то ещё что. Сейчас проживаю в частном доме, имею участок земли для сада и города. С востока и юга открытая местность, но с севера и запада ветровые потоки закрывают небольшие возвышенности. Хоть ветра и не балуют, но дуют постоянно, и я подумал — всё-таки надо отвести душу и наконец воплотить мечту в жизнь.
Но когда дело дошло до практики оказалось все не так просто, во первых было очень мало информации о ветрогенераторах, книги дали более глубокое представление в генераторах и ответы на некоторые вопросы, но появились новые вопросы и проблемы на практике. Самое главное в ветряке это генератор, вот с его выбором я никак не мог определиться, первое, что приходило в голову это использовать автогенератор, но он не рассчитан под низкие обороты и на него надо было придумывать редуктор, а это влекло за собой сильное увеличение веса и размеров ветроустановки.
Так-же нужно было из чего то сделать лопастя и рассчитать из профиль и размеры, чтобы они могли хорошо работать и при этом быть прочными и немного весить. Да и защита от сильного ветра тоже нужна. Но надо было начинать, начал самого лёгкого, с мачты, а по ней всё остальное.
Для экономии трубы на мачту набрал в местном пункте здаче чермета, а в замен отдавал свой ненужный металлолом.Подбирал небольшие куски труб, начиная с диаметра 325 мм длинной примерно по 1,5 м,чтобы помещалась в багажнике моей машины. Из этих труб сварил мачту длинной 12м.. Для фундамента раздобыл бракованный фундаментный блок от высоковольтной опоры. Для него выкопал двухметровую яму и опустил блок, блок длинной 3 мета, таким образом на поверхности остался один метр, который и будет основой мачты.Закопал опору и утрамбовал грунт. Для крепления мачты надо было как-то закрепить кранштейны, для них я сварил обрамление из уголков на блоке.
На концы кронштейнов к анкерным болтам приварил пластинки из 16мм железа размером 50 х 50 см, соединенных между собой мощными петлями. Купил на рынке мягкие 10 мм тросы и талрепы, все анодированное, не ржавеет. Сварил и закопал анкер под съемную лебедку. Лебедку тоже пришлось делать самодельную, используя готовый червячный редуктор. Кроме того, установил П-образную подпорку высотой около 2м, на которую должна ложиться мачта. Так как спешить было некуда – мачта делалась без спешки и поэтому получилась, на мой взгляд, красивая и
И тут Бог, видя мои труды, благословил меня выйти на форум http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:4219-74#1829. Я его весь перечитал, зарегистрировался, и стал набираться опыта. Начал переделывать автогенератор, а когда перевел с английского «заморские» сайты (Хью Пигота и др.) по построению торцевых генераторов без железа в катушках, очень захотелось попробовать и самому это сделать, хотя бы в миниатюре. Решил построить действующую уменьшенную модель, чтобы выдавала до 1 ампера на 12-вольтовый аккумулятор.
Для изготовления ротора купил в Знаменке на предприятии «Акустика» http://akustika-ag.de/cgi-bin/p.cgi?a 24 шт. дисковых неодимовых магнита 20*5 мм. Нашел ступицу от колеса мотоблока, токарь по моим чертежам выточил два стальных диска диаметром по 105мм и толщиной 5мм, распорную втулку толщиной 15мм и вал. На диски наклеил и до половины залил эпоксидкой магниты по 12 шт на каждый, чередуя их полярность.
Ниже представлена фотосессия моего ветрячка.
Для изготовления статора намотал 12 катушек эмальпроволокой диаметром 0,5мм по 60 витков на катушку (взял проволоку с петли размагничивания старого негодного цветного кинескопа, там его достаточно). Распаял катушки последовательно конец с концом, начало с началом и т.д. Получилась одна фаза (боялся, что будет маловато напряжения). Выпилил из 4 мм фанеры форму, натер ее воском.
Жаль, вся форма в сборе не сохранилась. На нижнее основание положил вощеную бумагу (спер в жены на кухне, она выпечку на ней делает), на нее наложил форму с круглячком в центре. Потом вырезал со стеклоткани два кружка. Один постелил на вощеную бумагу нижнего основания формы. На него выложил распаянные между собой катушки. Выводы из многожильного изолированного провода проложил в выпиленные ножовкой неглубокие пазы.
Залил все это эпоксидкой. Подождал около часа, чтобы пузырьки воздуха все вышли, и эпоксидка разлилась равномерно по всей форме и пропитала катушки, долил, где надо, и накрыл вторым кружком стеклоткани. Сверху положил второй лист вощеной бумаги и прижал верхним основанием (куском ДСП). Главное, чтобы оба основания были строго плоскими. Утром разъединил форму и извлек красивый прозрачный статор толщиной 4мм.
Жаль, что для более мощного ветряка эпоксидка не годится, т.к. боится высокой температуры.
В ступицу вставил 2 подшипника, в них вал со шпонкой, на вал первый диск ротора с наклеенными и залитыми до половины эпоксидкой магнитами, потом распорную втулку толщиной 15мм. Толщина статора с залитыми катушками 4мм, толщина магнитов 5мм, итого 5+4+5=14мм. На дисках ротора оставлены бортики на краях по 0,5мм чтобы упирались магниты при центробежной силе (на всякий случай). Поэтому отнимем 1мм. Осталось 13мм. На зазоры остается по 1мм. Поэтому распорка 15мм.
Потом статор (прозрачный диск с катушками), который крепится к ступице тремя медными 5 мм болтами, их видно на фото. После ставится второй диск ротора, который упирается в распорную втулку. Нужно остерегаться, чтобы палец не попал под магниты – очень больно защемляют. (Противоположные магниты на дисках должны иметь разную полярность, т.е. притягиваться.)
Зазоры между магнитами и статором регулируются медными гайками, размещенными на медных болтах по обе стороны ступицы. На оставшуюся выступающую часть вала со шпонкой одевается пропеллер, который через шайбу (а если нужно то и втулку) и гровер прижимается гайкой к ротору. Гайку желательно закрыть обтекателем (я его так и не сделал). Зато сделал крышу-козырек над ротором и статором, распилив алюминиевую кастрюльку так, чтобы захватить часть донышка и часть боковой стенки.
Пропеллер изготовил из метрового куска дюралевой поливной трубы диаметром 220 мм с толщиной стенки 2,5мм. На ней нарисовал двухлопастный пропеллер и выпилил электролобзиком. (Из этого же куска я еще выпилил три лопасти длиной по 1м для ветряка на автогенераторе, и еще как видите осталось). Переднюю кромку лопастей я заокруглил «на глаз» радиусом, равным половине толщины дюрали, а зднюю заострил с фаской приблизительно 1см на концах и до 3см к центру.
В центре пропеллера сначала просверлил отверстие 1мм сверлом для балансировки. Балансировать можно прямо на сверле, положив дрель на стол, или подвесить на нить к потолку. Балансировать нужно очень тщательно. Я отдельно балансировал диски ротора и отдельно пропеллер. Ведь обороты доходят до 1500 об/мин.
Так как магнитное залипание отсутствует, пропеллер весело вращается от малейшего ветерка, которого на земле даже не ощущаешь. При рабочем ветре развивает высокие обороты, у меня амперметр на 2А прямого включения, так он часто зашкаливает на 12 вольтовый старый автомобильный аккумулятор. Правда при этом начинает складываться и подниматься вверх хвост, т.е. срабатывает автоматическая защита от сильного ветра и чрезмерных оборотов.
Защита выполнена на основе наклонной оси вращения хвоста.
Далее о окончательной сборке ветрогенератора и мачте продолжение статьи о ветряке
Дорогостоящая и не всегда полностью эффективная затея. Образцы ветряков, имеющиеся в продаже, имеют ограниченный срок службы, низкую ремонтопригодность и высокую цену. Покупка такого комплекта не по карману многим потенциальным пользователям. Выходом из положения становится , обходящееся гораздо дешевле и позволяющее получить устройство с высокой эффективностью и производительностью.
Имеет высокую ремонтопригодность и, как следствие, длительный срок службы. Зачастую конструкцию по ходу эксплуатации модернизируют, улучшают и доводят до максимально возможных параметров, чего нельзя сделать с заводскими комплектами.
Тихоходные ветрогенераторы
Наиболее привлекательными конструкциями ветряков для большинства регионов России являются образцы, дающие высокие показатели на слабых и средних ветрах — . Для них характерна возможность начинать вращение при низких скоростях потока, выдавая достаточное напряжение для питания приборов потребления.
Выработка энергии на таких устройствах производится генераторами, адаптированными к работе с ветряками. Специфика конструкции таких генераторов состоит в высокой чувствительности, поскольку устройство изначально рассчитывается на работу с низкими скоростями вращения.
Для того, чтобы обеспечить заданный режим работы, необходимо обмотку возбуждения исключить из конструкции, заменив ее постоянными магнитами. В результате отпадет необходимость подачи напряжения для образования электромагнитов, индукция станет более стабильной, независимой от источника питания на обмотке ротора. Кроме того, отпадет надобность в щеточном узле, подающем питание на обмотку возбуждения.
Изготовление ротора на постоянных магнитах
Конструкция генератора на постоянных магнитах в каком-то смысле проще, чем с электромагнитным возбуждением. Создание такого устройства может выполняться как на базе готового генератора, так и при помощи подручных материалов.
Модификация автомобильного генератора
Создание ротора на постоянных магнитах требует достаточно серьезного вмешательства в конструкцию. Необходимо уменьшить диаметр на толщину магнитов плюс толщину стальной гильзы, которая одевается на ротор для образования сплошного магнитного потока и одновременно служит посадочной площадкой под магниты. Некоторые специалисты обходятся без гильзы, устанавливая магниты прямо на ротор с уменьшенным диаметром и фиксируя на эпоксидку.
Процесс изготовления требует участия производственного оборудования. В токарный станок зажимается ротор и аккуратно снимается слой с таким расчетом, чтобы установленные магниты вращались с минимальным зазором, но вполне свободно. Установка магнитов производится на пластины ротора с чередованием полюсности.
Наибольшего эффекта удается добиться при установке относительно небольших по размерам магнитов, расположенных рядами в продольном направлении. Достигается ровный и мощный магнитный поток, воздействующий на силовые обмотки статора с равномерной плотностью во всех точках.
Изготовление ротора из ступицы и тормозного диска
Рассмотренный способ относится к готовым генераторам, нуждающимся в небольших изменениях конструкции. К таким устройствам относятся автомобильные генераторы, часто применяющиеся самодеятельными конструкторами в качестве базового устройства. Зачастую генераторы собирают полностью самостоятельно, не имея готового устройства.
В таких случаях действуют несколько иначе. За основу берется автомобильная ступица с тормозным диском. Она качественно отбалансирована, прочна и приспособлена к нагрузкам определенного рода. Кроме того, размер ступицы позволяет разместить по окружности большое число магнитов, позволяя получить трехфазное напряжение.
Магниты с чередованием полюсности размещают на равноудаленном от центра расстоянии. Очевидно, что наибольшее число можно установить, если приклеивать их как можно ближе к наружному краю. Наиболее точным показателем станет размер магнитов, который определит возможность размещения на определенном расстоянии. Число магнитов должно быть четным, чтобы не сбивался ритм чередования полюсов при вращении.
Наклейка магнитов на ступицу производится при помощи любого клея, оптимальным вариантом считается эпоксидная смола, которой заливают магниты полностью. Это защищает их от воздействия влаги или от механических воздействий. Перед заливкой по краю ступицы рекомендуется сделать бортик из пластилина, не позволяющий эпоксидке стекать со ступицы вниз.
Конструкция генератора на автомобильной ступице наиболее удобна при изготовлении вертикального ветряка. Примечательно, что подобную схему можно использовать и без ступицы, на диске, вырезанном из обычной фанеры. Такая конструкция намного легче, позволяет выбирать удобный размер, что делает возможным создание чувствительного и производительного устройства.
Ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах
Наиболее сильными магнитами, обладающими оптимальными параметрами для использования в конструкции генератора, являются неодимовые магниты . Они несколько дороже обычных, но превосходят их многократно и дают возможность создать мощное устройство при относительно компактном размере.
Принципиального отличия в конструкции не имеется. Неодимовые магниты изготавливаются в различных формфакторах, позволяющих выбрать наиболее удобный для себя вариант - тонкие продолговатые брусочки, форма таблетки, цилиндры и т.д. если используется металлический ротор, то приклеивать магниты необязательно, они сами по себе с усилием прикрепляются к основанию. Остается лишь залить их эпоксидкой для защиты от коррозии.
Приобрести такие магниты проще всего через Интернет, заодно можно сразу же выбрать самую удобную форму.
Изготовление статора
Статор - это неподвижная часть генератора, несущая силовую обмотку, индуцирующую электрический ток. В зависимости от типа конструкции, статор может быть использован от готового устройства (например, от автомобильного генератора), или изготовлен с нуля самостоятельно. Техника изготовления в каждом случае своя, но принцип остается общий - по окружности, охватывающей вращающийся ротор, располагаются катушки, вырабатывающие переменный ток.
При модификации автомобильного генератора иногда силовые обмотки не трогают, предпочитая изменить конструкцию ротора и на этом остановиться. Чаще всего причиной тому является слабая техническая или теоретическая подготовка, когда мастер имеет весьма смутное представление, как именно подобные вещи делаются. Рассмотрим вопрос внимательнее:
Выбор количества фаз
Многие мастера пытаются облегчить себе задачу, делая генератор на одну фазу. В данном случае простота весьма сомнительная, так как экономия усилий получается только на стадии намотки катушек. Зато при эксплуатации получается неприятный эффект - амплитуда напряжения имеет классический вид, отчего выпрямленный ток имеет пульсирующую структуру.
Скачки противопоказаны аккумуляторам, создают отрицательное воздействие на все узлы комплекса и способствуют быстрому выходу из строя. Появляется вибрация, которая может стать причиной жалоб соседей, источником неприятных ощущений для людей или животных.
Трехфазная конструкция, напротив, имеет более мягкую огибающую, в выпрямленном состоянии ток практически не имеет каких-либо отклонений. Мощность устройства имеет стабильное значение, сохраняется в рабочем состоянии механическая и электрическая часть агрегата.
Выбор между трех- и однофазным устройством однозначно следует делать в сторону трехфазной конструкции. Количество намотанных катушек возрастает, но число витков не настолько велико, чтобы отказываться от более качественного результата из-за призрачной экономии времени.
Модификация статора автогенератора
Имеет готовые силовые катушки, плотно уложенные в каналах статора. Для получения качественного результата требуется изменить чувствительность статора, поскольку номинальная частота вращения автомобильного двигателя находится в пределах 2000-3000 об/мин, а на пике может подниматься до 5000-6000 об/мин. Таких параметров ветряк выдать не в состоянии, а использование повышающей передачи значительно снизит мощность крыльчатки.
Решением вопроса становится увеличение количества витков, для чего старые обмотки демонтируются, а на их место наматываются новые, с большим числом витков из более тонкого провода. При этом, нельзя использовать слишком тонкий провод, так как с возрастанием числа витков растет и сопротивление, делающее генератор менее производительным. Необходимо соблюдать «золотую середину», увеличивая количество аккуратно, без излишнего рвения.
Важно! Подобная операция требует расчета, но на практике чаще всего поступают проще - наматывают столько витков, сколько способна вместить конструкция статора. Результат обычно достигается положительный, поскольку слишком большое число витков вместить не получится.
Изготовление статора аксиального типа
Такая конструкция подойдет для генератора аксиального типа, ротор которого создан из ступицы и тормозного диска от автомобильного колеса. Статор имеет форму плоского диска, по окружности которого расположены силовые обмотки. Они должны быть намотаны из достаточно толстого провода, чтобы число витков было достаточным, но и сопротивление не снижало эффективность конструкции. Количество катушек кратно трем, чтобы на каждую фазу приходилось одинаковое количество.
Соединяются они между собой звездой, для каждой фазы соединяются 1, 4, 7, 10 и т.д. При намотке однофазного статора каждая катушка мотается в противоположном направлении - первая по часовой стрелке, вторая - против, затем опять по часовой и т.д. соединяются они последовательно.
Готовый статор устанавливается соосно с ротором. Зазор между катушками и неодимовыми магнитами должен быть минимальным, но ход ротора свободный, без соприкосновения с катушками.
Для защиты от влаги, пыли или прочих воздействий катушки обычно заливают эпоксидной смолой. Для этого предварительно делается по внешнему краю диска статора бортик из пластилина высотой, немного превышающей слой заливки.
Сборка крыльчатки
Крыльчатка должна обеспечивать максимальную чувствительность. Перед тем, как начать создание ветряка, следует подробно изучить метеорологическую обстановку в регионе, направление и скорость преобладающих ветров, частоту и силу шквалистых порывов, возможность ураганов. Эта информация поможет выбрать наиболее подходящую конструкцию ветряка (вертикальный или горизонтальный, размер, количество лопастей и т.п.).
Создание крыльчатки производится из подручного материала на основании параметров генератора. Размер лопастей должен обеспечивать начало вращения при невысоких скоростях потока, но не создавать чрезмерно большой преграды. Это снизит риск падения мачты при сильном порыве или шквале.
Регионы с нестабильными и часто меняющимися ветрами (каких большинство в России) больше подходят для эксплуатации вертикальных конструкций. Горизонтальные ветряки считаются более эффективными, но нуждаются в установке на высокие мачты, что создает проблемы при обслуживании.
Рабочее колесо ветрогенератора должно быть качественно отбалансировано и прочно соединено. Установка комплекта на крышу дома запрещается, особенно, если в нем проживает несколько семей. Рекомендуется выбирать открытое место на возвышении неподалеку от дома, чтобы длина кабеля не создавала большого сопротивления. Поблизости не должно быть преград, высоких деревьев или зданий, заслоняющих прямой поток ветра.
Ветрогенератор на базе самодельного аксиального дискового генератора. Его я построил пару лет назад.
Конструкция этого генератора – первое, что находишь в сети из практических моделей ветротурбин. В узком кругу мы их называем – буржуйскими. Именно они начали использовать такую компоновку генератора, в связи с доступностью редкоземельных магнитов. Сейчас и у нас эта модель повторяется достаточно часто.
На первый взгляд это самая доступная конструкция. Отчасти это так, но эффективность безжелезных статоров много ниже аналогичных с железом. Для таких генераторов, магниты нужны толще, и количество в два раза больше.
Итак, подробнее о сути проекта.
Генератор имеет 16 пар полюсов. Магниты использовались неодимовые, диск. Диаметр 27 мм, высота 8 мм. Очень серьезные штучки. При неаккуратном обращении можно получить серьезную травму! Катушек использовалось 12. Генератор трехфазный. Соединение «звезда».
Для намотки катушек использовался провод 0.9 мм, хотя расчет делал под провод 1.06 мм. Но его не оказалось на тот момент. По этой причине, между катушками есть пустое пространство, а генератор не вышел на расчетные параметры. Катушки мотал на самодельном станочке. Ни чего особенного.
Конструкция может быть абсолютно любая.
Для статора, была изготовлена форма из фанеры. 
После обработки формы вазелином (необходимо для того, что бы отлитый статор легко извлечь из формы), расположил катушки.
Распаял соответствующим образом.
Развел эпоксидную смолу с добавкой 30 % талька (детская присыпка). На дно формы и поверх катушек я положил стеклосетку, так как с ней мне удобней работать, чем со стеклотканью. Залил статор, постепенно доливая смолу, чтобы выходили пузырьки воздуха.
Для того чтобы притянуть крышку, я разметил так, что бы саморезы проходили сквозь отверстие катушки (дабы не повредить). Отверстие катушки замазал пластилином (после высыхания удалил его), для лучшего охлаждения.
На следующий день без проблем извлек готовый статор из формы. Получился он ровный и красивый.
Для изготовления ротора, я взял заднюю ступицу от Ваз 2108 в сборе. Стоит не дорого и достаточно мощная. На автосервисе мне дали тормозных дисков, опять же от восьмерки (девятки). Диски диаметр 240 мм. толщина 10 мм. Отшлифовав рабочую поверхность, наклеил магниты. Клеил суперклеем, потом залил эпоксидной смолой.
Сварил ветроголовку и закрепил на ней генератор. Хвост жестко закреплен, то есть бурезащита не выполнена.
Лопасти из ПВХ трубы диаметром 160 мм. Делал и трехлопастной вариант и пятилопастник. Оба варианта нормально работали.
Некоторые выводы.
Зарядка АКБ начинается почти сразу, как только он начинает вращаться (а вращается он от любого дуновения). 1-2 ампера от легкого ветерка, при небольших порывах 4-5 Ампер. При нормальном ветре в районе 10 А.
Вывод: цель достигнута (зарядка АКБ при слабых ветрах).
При сильном ветре фиксировал 20 А, больше прибор не показывает.
Сейчас эта модель демонтирована. При осмотре, ни каких повреждений не обнаружилось, хоть и было все даже не покрашено.
Планирую провести с ним некоторые эксперименты.
Ну а вот собственно и те издевательства о которых я говорил.
Я хочу проверить еще один вариант. Использовать вместо этс в статоре генератора отожженные железные опилки.
Опилки не мелкие и не крупные.
Так как все делалось в очень ограниченных по времени условиях, да и температура - 10, ни как ни способствовала трудовому подвигу, результаты соответствующие. Опять же использовался готовый статор, не предназначенный для этого. Тем не менее, все по порядку. На фото виден весь процесс. Опилки я смешивал не с эпоксидкой, а с силиконовым герметиком.
Получилась такая пластичная масса, с которой было легко работать.
И таблица испытаний этого варианта.
Думаю такой вариант, выполненный по всем правилам, даст вполне рабочий вариант.
Неодимовый магнит – это редкоземельный металл, обладающий стойкостью к размагничиванию и способностью намагничивать некоторые материалы. Используется при изготовлении электронных устройств (жесткие диски компьютеров, металлодетекторы и т.д.), медицине и энергетике.
Неодимовые магниты используются при изготовлении генераторов, работающих в различных видах установках, вырабатывающих электрический ток.
В настоящее время генераторы, изготовленные с использованием неодимовых магнитов, широко используются при изготовлении ветровых установок.
Основные характеристики
Для того, чтобы определиться в целесообразности изготовления генератора на неодимовых магнитах, нужно рассмотреть основные характеристики данного материала, которыми являются:
- Магнитная индукция В — силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тесла.
- Остаточная магнитная индукция Br — намагниченность, которой обладает магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю, измеряется в Тесла.
- Коэрцитивная магнитная сила Hc — определяет сопротивляемость магнита к размагничиванию, измеряется в Ампер/метр.
- Магнитная энергия (BH)max -характеризует, насколько сильным является магнит.
- Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br – определяет зависимость магнитной индукции от температуры окружающего воздуха, измеряется в процентах на градус Цельсия.
- Максимальная рабочая температура Tmax — определяет предел температуры, при которой магнит временно теряет свои магнитные свойства, измеряется в градусах Цельсия.
- Температура Кюри Tcur — определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается, измеряется в градусах Цельсия.
В состав неодимовых магнитов, кроме неодима входит железо и бор и зависимости от и их процентного соотношения, получаемое изделие, готовый магнит, различается по классам, отличающимся по своим характеристикам, приведенным выше. Всего выпускается 42 класса неодимовых магнитов.
Достоинствами неодимовых магнитов, определяющими их востребованность, являются:
- Неодимовые магниты обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм, ВН.
- Подобные магниты имеют более низкую стоимость в сравнении с подобными металлами, имеющими в своем составе кобальт.
- Обладают способностью работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне от – 60 до + 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.
- Из данного материала возможно изготовить магниты из любой формы и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.).
Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт
В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:
Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.
Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.
Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.
Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.
Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.
Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:
- Номинальная мощность – 5,0 кВт;
- Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
- Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
- Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
- КПД – не ниже 94,0 %;
- Охлаждение – воздушное;
- Масса – 240,0 кг.
Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).
Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:
где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.
Плюсы и минусы
К достоинствам ветрогенераторов, изготовленных с использование неодимовых магнитов можно отнести следующие характеристики:
- Высокий КПД устройств, достигаемый за счет минимизации потерь на трение;
- Продолжительные сроки эксплуатации;
- Отсутствие шума и вибрации при работе;
- Снижение затрат на установку и монтаж оборудования;
- Автономность работы, позволяющая осуществлять эксплуатацию без постоянного обслуживания установки;
- Возможность самостоятельного изготовления.
К недостаткам подобных устройств можно отнести:
- Относительно высокая стоимость;
- Хрупкость. При сильном внешнем воздействии (ударе), неодимовый магнит способен лишиться своих свойств;
- Низкая коррозийная стойкость, требующая специального покрытия неодимовых магнитов;
- Зависимость от температурного режима работы – при воздействии высоких температур, неодимовые магниты теряют свои свойства.
Как сделать своим руками
Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.
Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.
При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.
Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.
Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:
- Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
- Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
- В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
- Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:
- Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
- Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм 2 , наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
- На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.
Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция
- Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
- Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:
- Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
- Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
- На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:
