Расчет генератора на неодимовых магнитах – Расчет катушек для ветрогенератора — Автономный дом

Расчет катушек для ветрогенератора — Автономный дом

 

Электромагнетизм

Расчет аксиального генератора.

Значения переменных в формуле W=2*F*n*N*М*T*S=U:Om

f – число оборотов в секунду ротора с магнитами (об/сек)

n – число магнитов

m -число катушек в одной фазе (если генератор однофазный, то просто число катушек)

N – число витков в катушке

B – магнитная индукция в зазоре( Тл )

S – площадь магнита с которой магнитный поток снимается в катушку ( м2 ) *

*Если магнит больше полюсного наконечника, то площадь наконечника- для катушек со стальным сердечником

Чтобы получить мощность нужно от напряжения генератора отнять напряжение заряжаемого аккумулятора, полученное значение разделить на сопротивление генератора Ug-Ua:Om=W.

Значения переменных Ug-Ua:Om=W

Пример расчета аксиального генератора.

Сопротивление фазы.

Переменные значения формулы R= p*L:S,

переменные формулы S=pd2 .

Теперь несколько моментов о правильности сборки аксиального генератора.

Рабочий участок 50 мм 286/50= 5,7мм. Толще можно, а вот тоньше нет, железо войдет в насыщение и перестанет пропускать магнитный поток!

Диск который использовал я 10 мм, он был готовый.

Электромагнетизм: По ветрякам из-за магнитов и катушек

Электромагнетизм понедельник, 11 ноября 2013 г. По ветрякам из-за магнитов и катушек Расчет аксиального генератора. Значения переменных в формуле W=2*F*n*N*М*T*S=U:Om f – число

Источник: electromagnetizm.blogspot.ru

 

Ветряк с дисковым аксиальным генератором

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.

Для статора, была изготовлена форма из фанеры.

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.

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.

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.

Ветряк с дисковым аксиальным генератором — Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Ветрогенератор на базе самодельного аксиального дискового генератора. Его я построил пару лет назад. Конструкция этого генератора – первое, что находишь в сети из практических моделей ветро

Источник: datagor.ru

 

Форум поддержки альтернативщиков, всмысле ЭНЕРГИИ!!

Расчет генератора для ветроустановки.

Как определить число магнитов.

Число магнитов ЧЕТНОЕ (кратное 4, для соотношения 4/3, или кратное 2, для соотношения 2/3.

Магниты устанавливаются с чередованием полюсов! Если генератор с двумя дисками, то магниты на разных дисках, стоящие напротив друг друга, должны притягиваться!

Расчет. (пример на магнитах d19 p)

Допустим у нас есть 20 штук . Делим 19 (диаметр магнита)/2= 9.5 мм (расстояние между магнитами). 19+9,5= 28,5 мм (размер сектора). 28,5х20(количество магнитов)=570 (длина окружности). 570/Пи=181,5 (диаметр по средней линии магнитов). 181,5+19 =200,5 (внешний диаметр ротора). 181,5-19=162,5 (внутренний диаметр ротора).

Рассчитываем количество катушек для трехфазного генератора. Число магнитов/4. 20/4*3=15 Для соотношения 4м/3к , (можно соотношение 2м/3к 20/2*3=30 катушек)

Рассчитаем допустимый размер катушки. Он равен = диаметр магнита *2 19*2=38 мм

Толщина статора рассчитывается так ( только для безжелезных статоров ): (толщина магнита*2)-2 (зазор)-4(на эдс) =(4*2)-2-4=2

Можно на эдс отнимать поменьше, например 2 мм, иначе для тонких магнитов толщина статора становиться минимальной. Чем больше остается на ЭДС, тем больше индукция в зазоре.

Теперь будем рассчитывать параметры катушек.

Берем провод, например 0.5 мм.

Находим количество витков в ширину . ШИРИНУ намотки делим на толщину провода = 9,5/0,5=19 витков. Находим количество витков по высоте = для примера 4 мм /диаметр провода = 4/0,5=8 витков. Теперь перемножим эти витки 19*8=152. Но, это опять в идеале. Нужно ввести коэф. упаковки =0,8. Тогда, 152*0,8=121 виток.

Дополнение от участника форума Garrekiv расчет с призмами

Опираясь на пост Николая по методике расчета с шайбами я напишу тоже самое но с призьмами.

Последний раз редактировалось tng 09 июн 2010, 11:44, всего редактировалось 5 раз(а).

Все свои работы я рассчитывал по этой формуле. Отклонение реальных величин от расчетных не более 10-15%.

Совет: если Вы не знаете индукцию в зазоре, ее лучше брать 0.6 или около того, так как, качество изготовления генератора сильно влияет на этот параметр.

f – число оборотов в секунду ротора с магнитами (об/сек)

n – число магнитов

m -число катушек в одной фазе (если генератор однофазный, то просто число катушек)

N – число витков в катушке

B – магнитная индукция в зазоре( Тл )

S – площадь магнита с которой магнитный поток снимается в катушку ( м2 ) *

*Если магнит больше полюсного наконечника, то площадь наконечника- для катушек со стальным сердечником

Последний раз редактировалось tng 16 янв 2010, 14:10, всего редактировалось 1 раз.

Это напряжение ХХ (холостого хода) одной фазы, при 3 оборотах в секунду (180 об/мин).

Далее, если фазы соединить “звездой”, то напряжение фазы умножаем на 1.72 19,4*1.72=33,4 В. Это и есть напряжение генератора на заданных оборотах.

Если соединять “треугольником (дельта)”, напряжение будет равно фазному, то есть 19.4 В.

Схемы включения и соединения обмоток смотрите здесь http://tng.flybb.ru/viewtopic.php?p=65#65

Последний раз редактировалось tng 16 янв 2010, 15:31, всего редактировалось 2 раз(а).

Магниты использовались дисковые 27х8 мм, по 16 штук на диске.

Площадь магнита 572 мм2. Поток делится пополам, = 286 мм2

Рабочий участок 50 мм 286/50= 5,7мм. Толще можно, а вот тоньше нет, железо войдет в насыщение и перестанет пропускать магнитный поток!

Диск который использовал я 10 мм, он был готовый.

Последний раз редактировалось tng 25 янв 2010, 11:43, всего редактировалось 1 раз.

Всегда рад помочь, для того и форум делал. Сам по первухе инфу кусками собирал.

Скачивайте таблицу и пользуйтесь!

Последний раз редактировалось tng 20 янв 2010, 18:43, всего редактировалось 2 раз(а).

После того как генератор рассчитан и вроде бы все хорошо, но хочется узнать- чего ж мы с него получим, хоть примерно?

Я написал небольшую табличку, которая даст представление о будущим генераторе. Данная методика мне попалась на каком то англоязычном сайте.

Скачивайте таблицу и пользуйтесь!

Последний раз редактировалось tng 25 янв 2010, 11:47, всего редактировалось 4 раз(а).

Магниты наклеены с чередованием полюсов. Диски при установке должны притягиваться, то есть, на первом диске север, на втором- напротив юг.

Прямоугольные магниты эффективней. А самые эффективные сегментные и секторные.

Последний раз редактировалось tng 09 июн 2010, 11:49, всего редактировалось 2 раз(а).

2. Металл в катушках как сильно влияет на магнитный поток и должен ли металл быть закольцован между катушками.

2. Металл в катушках как сильно влияет на магнитный поток и должен ли металл быть закольцован между катушками.

Секторные магниты используются в аксиальных генераторах.

В любом случае лучше чем просто клеить цилиндры. Но- как всегда есть Но. Сегменты выпускаются под определенный радиус. Думаю подобрать под них движок будет проблематично.

Статор при переделке асинхронника не обязательно перематывать, даже я бы сказал не нужно. А вот выбрать подходящий именно под свои нужды- тут да. Принцип прост. Оптимально 6-8 полюсов.

Дело в том, что с увеличением числа полюсов, в двигателе увеличивается количество меди и железа, что нам и нужно. Ну и соответственно, чем больше полюсов- тем ниже обороты, на которых генератор выдаст номинал.

Альтернативная энергия — Просмотр темы — Расчет генератора для ветроустановки

Форум поддержки альтернативщиков, всмысле ЭНЕРГИИ!! Расчет генератора для ветроустановки. Как определить число магнитов. Число магнитов ЧЕТНОЕ (кратное 4, для соотношения 4/3, или

Источник: tng-forum.ru

 

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ

Расчет размеров магнитной системы начинается с определения размеров магнита.

Количество магнитов на одном диске 24 шт. Ширина магнита 20 мм. Расстояние между магнитами 20 мм. Длина 24·20·2=960 мм. Диаметр 960/3,14=306 мм. Длина магнита 40 мм. Диаметр диска 306+40·2=386 мм.

Высота магнита 10 мм. Высота диска 10/2=5 мм. Магнитный зазор 10 мм.

РАСЧЕТ КАТУШКИ ОДНОФАЗНОГО ГЕНЕРАТОРА

Количество витков катушки зависит от диаметра медного провода.

Ширина магнита 20 мм. Диаметр провода 1 мм. Количество витков однослойной катушки 20/1·2=10 витков. Количество катушек 24 шт. Длина магнита 40 мм. Активная длина провода 10·24·40·2=19200 мм.

Величина ЭДС индукции зависит от скорости вращения и магнитного зазора.

Скорость вращения 60 обр./мин. Средний диаметр 386-40=346 мм. Скорость перемещения 3,14·346·60/60=1,086 м./с. Магнитная индукция в зазоре 1 Тл. Величина ЭДС индукции 1·1,086·19,2=20,851 вольт. Второй слой катушек включаем последовательно для увеличения напряжения или параллельно для увеличения тока и так же следующие слои катушек. Сопротивление 1 метра медного провода диаметром 1 мм. равно 0,0224 Ома.

Расчет генератора

Расчет размеров магнитной ситемы генератора и количества витков катушки

Источник: www.house063.narod.ru

 

Расчет катушек для ветрогенератора

Нами была разработана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по его изготовлению, внимательно прочтя которое, вы сможете сделать вертикальный ветрогенератор сами.

Используемые материалы и оборудование:

Список используемых деталей и материалов для ротора:

Предварительно вырезанный лист металла

Вырезан из стали толщиной 1/4″ при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке

Ступица от авто (Хаб)

Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов

2″ x 1″ x 1/2″ неодимовый магнит

Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно

1/2″-13tpi x 3′ шпилька

TPI – кол-во витков резьбы на дюйм

1/2″.-13tpi колпачковая гайка

Для того, чтобы выдержать зазор между роторами

Список используемых деталей и материалов для турбины:

3″ x 60″ Оцинкованная труба

ABS пластик 3/8″ (1.2×1.2м)

Магниты для балансировки

Если лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки

В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки

винты, гайки, шайбы и гроверы для 1″ уголка

Список используемых деталей и материалов для статора:

Эпоксидка с затвердителем

1/4″ кольцевой наконечник

Для эл. соединения

1/2″-13tpi x 3′ шпилька нерж.

Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет “тормозить” ротор

0.51мм эмал. провод

Список используемых деталей и материалов для монтажа:

1-1/4″ фланец трубы

Инструменты и оборудование:

1/2″-13tpi x 36′ шпилька

Используется для поддомкрачивания

1″ лист алюминия

Для изготовления проставок, если понадобятся

Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален

Голубая краска бал.

Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален

Паяльник и припой

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

1. Соединяющий элемент – предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.

2. Схема расположения лопастей – два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Последовательность действий изготовления турбины:

  1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
  2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
  3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
  4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
  5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
  6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
  7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Последовательность действий по изготовлению ротора:

  1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
  2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
  3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве тестера полярности можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
  4. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
  5. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
  6. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
  7. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
  8. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Изготовление статора очень трудоемкий процесс. Можно конечно купить готовый статор (попробуй еще найти их у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Статор ветрогенератора – электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:

Вручную наматывать катушки – это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки я бы вам посоветовал сделать простое приспособление – намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособа сделана из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, а может у вас уже имеется готовый.

После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Схема соединения катушек статора

Не подключайте домашних потребителей напрямую от ветрогенератора! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Процесс соединения катушек:

  1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
  2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
  3. Выберите одну из следующих конфигураций:

А. Конфигурация звезда. Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.

B. Конфигурация треугольник. Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.

C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.

  • На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
  • Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
  • Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

 

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше – места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Генератор. Окончательная сборка

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).

На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.

Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.

2-4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.

5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.

6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так (см. рис. выше)

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соедин. платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.

Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Расчет катушек для ветрогенератора

Расчет катушек для ветрогенератора Нами была разработана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по его изготовлению, внимательно прочтя

Источник: vitanar.narod.ru

 

avtonomny-dom.ru

уточняем тип конструкции и рассказываем как они производятся

Изготовление ветряка

Изготовление ветрогенератора своими руками состоит из двух этапов. Первый — создание вращающейся турбины (крыльчатки), работа слесарная, с материалами и инструментами. Вторым этапом становится создание генератора, процедура не менее ответственная и требующая тщательности и наличия определенного опыта и знаний. При этом, изготовление генератора «на глазок» никаких полезных результатов не принесет.

Необходим расчет, позволяющий совместить характеристики крыльчатки и генератора, дающий возможность получить представление о характеристиках создаваемого устройства. Рассмотрим порядок расчета и величины, которые необходимы для его выполнения.

Уточняем тип конструкции

Прежде, чем начать расчет, следует определиться с количеством фаз генератора. Однофазные устройства выдают неравномерное напряжение, имеющее скачки амплитуды.

Если ветряк планируется использовать для питания несложных и нетребовательных механизмов или освещения, то можно обойтись однофазным генератором, но для полного комплекса оборудования — аккумуляторные батареи, инвертор — понадобится трехфазное устройство. Иначе оборудование будет получать неравномерное напряжение, что скажется на его работе и состоянии весьма отрицательно.

Кроме того, однофазные генераторы имеют одинаковое количество катушек и магнитов, из-за чего при работе постоянно гудят. При набегании магнита катушка начинает активно сопротивляться, что вызывает заметную вибрацию, опасную для конструкции генератора и всего ветряка. Затем надо уточнить особенности конструкции.

Наиболее эффективным и достаточно простым типом является генератор на неодимовых магнитах. Они обладают значительной магнитной индукцией, имеют удобные размеры. Генераторы на неодимовых магнитах достаточно просты в изготовлении и хорошо показывают себя в работе.

Заодно надо решить, как будет создан генератор — путем модернизации готового устройства (например, автомобильного генератора), или создан дисковый генератор «с нуля». Преимуществом готовых устройств является наличие качественного корпуса, ротора и всех необходимых элементов. Но понадобится переточить ротор под магниты, для чего понадобится обращаться к токарю.

Кроме того, размер обмоток, способных поместиться в пазы корпуса, ограничен, поэтому каких-то глобальных изменений в конструкцию внести не удастся. Дисковые самодельные генераторы могут иметь любые размеры, что позволяет изготовить наиболее приспособленный для имеющихся замыслов образец.

Как производится расчет генератора?

Основная формула расчета ЭДС генератора выглядит следующим образом:

E = V × B × L, где

E — ЭДС.

V — Линейная скорость движения магнитов (М/с).

B — Магнитная индукция магнитов (Тл).

L — Активная длина проводника (м)

Используя формулу можно получить значение ЭДС генератора для определенной скорости движения (вращения) ротора. Некоторую сложность представляет собой определение величины магнитной индукции. Точного значения найти вряд ли удастся, поэтому обычно принимают значение, равное 0,8 Тл. Или, как вариант, измеряют величину зазора между магнитами и катушками статора. Считается, что зазор размером в толщину магнита обеспечивает магнитную индукцию в 1 Тл. Если зазор увеличивается, то величина индукции падает.

Активная длина проводника — это длина провода обмоток, накрытая магнитами. То есть, та часть обмоток, которая попадает в магнитное поле. Поэтому изготовление слишком больших катушек нецелесообразно, их размер должен максимально коррелировать с величинами магнитов. Для круглых магнитов на немагнитном основании активная длина принимается равной диаметру магнита, а при использовании железного статора активная длина принимается равной ширине статора, так как он весь становится сплошным магнитом.

Следует учитывать, что на аксиальных генераторах общая длина провода, использованного при намотке катушек, примерно в 2 раза больше активной длины проводника, используемой при расчетах. В этом кроется распространенная ошибка, когда при расчетах в формулу подставляется полная длина провода, что дает неверный, увеличенный результат.

Исходя из приведенной формулы можно сделать вывод — при прочих равных условиях можно увеличить ЭДС, изготавливая дисковые генераторы с большим диаметром диска. Линейная скорость магнитов увеличится, и устройство даже на низких скоростях будет вырабатывать неплохое напряжение. Однако, генератор с высоким напряжением — не самоцель, устройство должно вырабатывать именно то количество тока, какое подойдет для качественной зарядки аккумуляторов.

Нерационально создавать ветряк, если большая часть выработанного тока будет сбрасываться на балластную нагрузку. Кроме того, необходимо заранее выяснить преобладающую скорость ветра в регионе и вычислить оптимальную скорость вращения крыльчатки. В противном случае можно получить генератор, дающий слишком высокое напряжение, чреватое закипанием аккумуляторов.

Расчеты для катушек

Количество катушек должно быть кратным количеству фаз и соответствовать периодичности изменения полюсности магнитов. Для однофазных генераторов оно должно быть кратно 2 или 4, для трехфазных — кратно 3. Обычно трехфазные генераторы оборудуются 18, 24, 30 и т.д. катушками. Обычно используют соотношение числа полюсов и катушек 2:3, т.е. при 12 полюсах делают 18 катушек. Также используется обратное соотношение 4:3, когда размер магнитов невелик и их больше, чем катушек.

Для генераторов, переделанных из автомобильных устройств, можно обойтись и без расчета, поскольку пазы, созданные для укладки обмоток, имеют ограниченный размер. Обычно удаляют старые обмотки и наматывают новые, более тонким проводом для увеличения числа витков, причем, имеющиеся пазы заполняют проводом полностью. в таких условиях расчет не имеет принципиального смысла, так как в существующие гнезда войдет только определенное количество витков.

Для дисковых (аксиальных) генераторов, которые имеют широкое распространение в самодельных комплектах из-за своей простоты и надежности, количество витков катушек ограничивается только целесообразностью и необходимостью. Следует учесть, что количество витков можно уменьшить, увеличивая площадь витка.

Результат будет примерно одинаковым, но количество провода уменьшится. При этом, чем больше площадь, тем меньше полезная (активная) длина проводника, поэтому следует искать оптимальное соотношение между размерами, числом витков и толщиной провода в катушках. Обычно делается около 80-100 витков, более точное соотношение следует рассчитать исходя из собственных параметров и данных.

Намотка генератора

По классической схеме намотка катушек генератора производится в одну сторону. Это необходимо для того, чтобы ток протекал в одну сторону, иначе получится короткое замыкание и перегрев генератора. При этом, на аксиальных генераторах используется чередование направления намотки катушек, когда одна мотается по часовой стрелке, другая — против, затем снова по часовой стрелке и т.д.

Размер катушек должен соответствовать размеру магнитов — центральное отверстие примерно соответствует величине магнита. Оптимальная форма катушки слегка вытянута по направлению к центру диска, хотя многие используют круглые формы. Намотка трехфазных катушек ведется по принципу «одна через две», т.е. каждая катушка одной фазы имеет по две катушки других фаз по соседству. Производится соединение «звездой», позволяющее стабилизировать отдачу и получить более ровные показатели тока по амплитуде.

Рекомендуемые товары

energo.house

Конструкция и рассчёт самодельного аксиального ветрогенератора на постоянных магнитах

Читать придётся долго, но это стоит того для общего понимания принципов работы аксиального, да и других генераторов в общем.

Многие люди планируя создать ветрогенератор в поисках нужной информации бороздят просторы интернета, вот и я несколько месяцев делал тоже самое. Изучил множество конструкций самодельных и заводских ветряков и пришел к определённым выводам более эффективном построении аксиальных генераторов для ветряков.

Первые вопросы при построении возникают по поводу количества катушек индуктивности,количества витков и сечения эмальпровода,числа магнитов, и соотношения числа магнитных полюсов к числу катушек статора. Многие здесь советуют использовать не чётное соотношение катушек к числу полюсов. Например если катушек на статоре 9, то число магнитов должно быть 12 пар, а если катушек 12, то магнитов 16 пар.

Ниже расположен рисунок подобного ветрогенератора. Рисунок вид сверху для лучшего понимания крепления элементов хвоста и смещения втроголовки относительно поворотной оси, далее будут представлены ориентировочные размеры элементов.

Сначала опишу про соотношение катушек индуктивности к числу магнитных пар на дисках генератора.

Во-первых я считаю что такое соотношение не оправданно и снижает общую мощность генератора.Почему так?, -сам процесс генерации электроэнергии происходит при прохождении магнитного поля от магнита через медную катушку, при этом в проводе катушки начинает течь ток. Направление тока меняется в зависимости от полярности магнита.

То есть, у магнита две полярности,отрицательная и положительная (север-юг).Когда магнит ориентированный положительным полюсом проходит мимо катушки в катушке происходит индукция и начинает течь ток в определённом направлении. При этом на одном конце катушки появляется плюсовое напряжение, а на другом минусовое, то есть постоянное, но циклично меняющееся.

Когда мимо катушки проходит следующий магнит с противоположной полюсацией, то направление течения тока в катушке тоже изменяется на противоположное, и на выводах катушки минус меняется с плюсом. Эта смена постоянного напряжения происходит каждый раз когда мимо проходит очередной магнит, в связи с частой сменой тока в катушке такое напряжение и называют переменным, потому, что оно постоянно меняется. Одна смена тока в катушке индуктивности с плюса на минус и обратно называется один Герц. Если в генераторе 16 полюсов, то один оборот = 16Герц.

Каждая из катушек статора генератора это отдельный источник тока, который взаимодействует с други такими-же источниками тока,и они вместе образуют напряжение, которое складывается из параметров каждой катушки. Когда-же число катушек меньше по отношению к числу магнитов, то в процессе индуктивности одни магниты проходят катушки в определённом месте, а другие магниты немного в другом.

В следствии чего когда в одних катушках смена импульса тока произошла, то в других она только происходит, и получается что в каких -то катушках напряжение течёт в одну сторону, а в других ещё в обратную, и по отдельности какие-то катушки имеют плюс и минус в одном положении,а некоторые в другом и между собой они неправильно взаимодействуют. А так -как они соединены последовательно, то где-то в определённые моменты происходит неправильная полюсация и часть электроэнергии расходуется на замыкание, в следствии чего генератор легче крутится и происходит недобор мощности.

Ниже представлено расположение магнитов и катушек генератора в виде ленты. На рисунке А число пар магнитов равно числу катушек и смена тока происходит синхронно, а на рис.Б количество магнитных пар больше количества катушек. Из рисунка видна как на рис.Б магниты в разных частях попадают на катушки по разному, где то два на одну, а где то полтора, а где то один. В следствии чего ток в катушках разный и разное его направление , из-за этого нестабильного возбуждения катушки нагреваются и теряют часть мощности.

Для большего понимания рассмотрим пример

Представим что наши катушки это батарейки, которые соединены последовательно, и их очень быстро меняют местами, то-есть переворачивают меняя минус на плюс и обратно. И так каждый раз когда мимо проходят магниты. И если например число этих батареек 9 а магнитов 12 то получается, что какие-то магниты в какой-то момент проходят катушку-батарейку и в ней происходит смена напряжения.

А где-то магниты только заходят на катушки и сходят с предыдущих, в результате получается что часть батареек уже перекинули плюс с минусом, а часть нет, и третья часть в процессе смены. В результате часть батареек соединенных последовательно имеют последовательную полюсацию, а часть ещё другую, и пока они меняют, то те уже сменили и меняют на противоположную.

Так в определённые моменты происходит замыкание, так как в шести катушках ток уже в другом направлении, а в трех еще в предыдущем, в результате чего 6 катушек в определённый момент имеют правильную полярность по отношению друг к другу , а три неправильную по отношению к другим 6-ти.В следствии чего из-за неправильной полюсации в цепи происходит нагреви потеря мощности из за наведения на катушки нестабильного магнитного поля, и как следствие более легкое кручение генератора.

Обычно так советуют делать для ухода от залипания и легкого старта при малом ветре, но ведь статор с катушками не имеет железа, и магниты не примагничивают его создавая залипания, а значит и о залипаниях не может быть и речи. Сопротивление кручению генератор создаёт когда подключен к нагрузке и сила сопротивления зависит от мощности генератора и нагрузки,которая забирает ток, и естественно чем генератор слабее тем его легче крутить под нагрузкой.

Для большей эффективности надо чтобы во всех катушках генератора происходила синхронная смена тока минуса на плюс и обратно,тогда не будет потерь на нагрев и замыкание. Для этого надо чтобы количество магнитных пар соответствовало количеству катушек индуктивности статора.При этом магниты на всём участке цепи будут проходить одинаково по отношению к катушкам и смена импульсов будет чёткой во всех катушках, словно в одной.

Теперь о количестве витков и толщины эмаль провода для намотки. Параметры напряжения в катушке зависят от количества витков,а сила тока от толщины, то есть чем больше витков тем выше вольты, а чем толще провод тем выше амперы-сила тока. Обычно для последовательного соединения в одну фазу катушки мотают по 60 витков, а толщина провода подбирается с тем учётом, чтобы катушки уместились на статоре.

Если катушки наматываются круглые, то круглые магниты должны быть не больше внутреннего диаметра катушек, так как верхние и нижние части катушек в индукции не участвуют, а ток возбуждается в параллельных витках хода магнита. Или наматывают вытянутые катушки треугольной и конусной формы, это позволяет использовать более толстый провод и уместить их на статоре, или при соединении в звезду наматывать большее количество витков для увеличения напряжения.

Ну чтож, про соотношение катушек к числу магнитных пар я думаю понятно, теперь про число самих полюсов.Магниты на дисках располагаются с чередованием полюсов,и каждая пара магнитов на дисках должна притягиваться, то есть —++—++ и т.д. Понятно, что чем больше магнитных полюсов тем на более меньших оборотах генератор начинает давать приемлемый для зарядки ток. Но очень большое число магнитов часто трудно воплотить в конструкции, так как размеры катушек становятся очень маленькими из-за ограниченных размеров статора.

Обычно делают начиная с 12-ти полюсов, то-есть 12 магнитных пар и катушек. Такие генераторы хорошо работают с двумя — тремя лопастями. Но у 2-3-х лопастей есть один минус, они плохо стартуют на малом ветру и нестабильно работают на среднем, а плюс в том что на хорошем ветру они набирают достаточно большие обороты, до 500-800.

otchelniki.ru

Ветряк с дисковым аксиальным генератором

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.
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.

Думаю такой вариант, выполненный по всем правилам, даст вполне рабочий вариант.

Николай (507)

Россия, Московская область, Солнечногорск.

Просто человек. Мне сорок один год. Работаю. Люблю рыбалку. Живу в подмосковье. Делаю на досуге ветряки, поэтому и паяльник приходится держать. Возможно мой опыт в этом направлении может кому то пригодиться.

 

datagor.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о