Что такое аксиальный генератор. Делаем ветрогенератор на неодимовых магнитах
Небольшие разъяснения и комментарии автора для тех, Если у желающего изготовить низкооборотный генератор есть финансовые средства, коллектив единомышленников, техническое оборудование, соответствующие знания и опыт, то это совсем не сложно. Однако в любом деле существует много тонкостей, которые необходимо будет знать в процессе изготовления данного генератора, так как без знаний основ конструирования и не имея соответствующего опыта, сразу изготовить хороший генератор может не получится. В данной статье я постараюсь выделить некоторые нюансы, чтобы у изготовителя было меньше ошибок. Здесь не будут затронуты генераторы или двигатели промышленного изготовления, из которых можно что-либо переделать, так как без соответствующих расчётов у вас получится только жалкое подобие низкооборотного генератора. |
В качестве примера возьмём один модуль низкооборотного генератора Белашова МГБ-300-144-2.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
– Электрическая машина
◄|| Фотографии электрических машин || | – Электрическая машина
◄|| Характеристики электрических машин || |
Модульный низкооборотный генератор Белашова МГБ-300-144-2, предназначен для технических устройств, которые преобразуют большой момент силы, при низких оборотах, в электрическую энергию и могут быть использованы для ветряных двигателей, ручных аварийных энергетических установок, бесплотинных гидроэлектростанций и так далее…
В данной конструкции однофазного низкооборотного генератора применено два ряда многовитковых обмоток, но внутри этого генератора можно разместить ещё два ряда многовитковых обмоток сделав его двухфазным, что увеличит мощность генератора в два раза. В зависимости от количества модулей потребитель может самостоятельно комплектовать из отдельных модулей любые параметры генератора, на необходимое напряжение, нужный ток и заданное количество оборотов.
Первый вопрос, который обычно задают покупатели, это КПД низкооборотных генераторов при этом они не знают, что данная величина является не определённой, которая зависит от многих параметров или величин и прежде всего от того как был сделан сам генератор. Приведу конкретный пример, как влияет КПД генератора, если не правильно или не качественно изготовлены многовитковые обмотки статора, так как данная деталь является очень важной и влияет на многие характеристики низкооборотного генератора.
При изготовлении многовитковых катушек статора для низкооборотного генератора необходимо учитывать, что существуют прямоугольные или круглые провода и множество типов намоток, но в данном случае мы рассмотрим только три вида намоток изображённых на Фиг.4:
Рядная намотка многовитковых обмоток поз.1
Намотка многовитковых обмоток в шахматном порядке поз.2
Намотка многовитковых обмоток в беспорядочном виде (в навал) поз.3.
Фиг. 4
Самой важной характеристикой катушки является коэффициент намотки (степень заполнения обмоточного пространства многовитковой катушки медью) - отношение площади меди катушки к площади обмоточного пространства:
Где:
W - число витков катушки,
Q - сечение провода с изоляцией, мм²
S - площадь поперечного сечения обмоточного окна, мм².
При этом необходимо учитывать, что толстым проводом произвести намотку многовитковых обмоток статора очень сложно и тем более создать её точный профиль для правильного вхождения в магнитную систему ротора. Более тонким проводом можно увеличить коэффициент намотки, а при помощи параллельного или последовательного соединения обмоток статора довести расчётное сечение провода до нужной величины. Например, в статоре однофазного низкооборотного генератора МГБ-300-144-2, расположено два ряда многовитковых обмоток, которые были намотаны в беспорядочном виде проводом имеющего диаметр 0,29 мм (так как у меня не было возможности изготовить рядную обмотку). Внешние многовитковые обмотки статора имеют по 580 витков. Внутренние обмотки статора состоят из 360 витков. В итоге получается, что статор генератора содержит 16920 витков. Значит если на каждой многовитковой обмотке (с учётом коэффициента намотки) мы не домотали хотя бы по 20 витков, то в итоге у нас получается, что мы не смогли домотать на наш статор ещё 720 витков. Если в каждом ряду статора низкооборотного генератора расположено две фазы по два ряда многовитковых обмоток, то у нас получится, что мы потеряли 1440 витков, фиг.5.
Фиг. 5
Обычно обмоточный коэффициент находится в пределах 0,5 - 0,8, но необходимо знать, что чем выше коэффициент намотки, тем будут лучше характеристики низкооборотного генератора. Он наиболее высок при шахматной намотке многовитковых обмоток самоспекаемыми эмалированными проводами. Преимущество данных эмалированных проводов является то, что они склеиваются при помощи лака под действием тепла или растворителей. После спекания образуется самонесущая намотка. Применение самоспекаемых эмалированных проводов имеет преимущество в цене и при изготовлении, так как намоточные каркасы, клейкая лента, компаунд и пропиточные материалы могут быть сэкономлены. Причём необходимо обратить особое внимание на то, что для лучшего охлаждения многовитковых обмоток самоспекающиеся эмалированные катушки статора должны плотно примыкать через теплопроводящий диэлектрик к алюминиевому корпусу низкооборотного генератора, так как для нормальной работы генератора отвод тепла от многовитковых обмоток является главной задачей, которая влияет на КПД генератора.
Производители низкооборотных генераторов для ветряных установок, мини ГЭС или переносных электростанций, должны сообщать своим покупателям все преимущества и недостатки этих машин. Покупатели должны знать некоторые важные технические характеристики генератора:
Внутреннее сопротивление многовитковых обмоток генератора не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С,
Ток короткого замыкания многовитковых обмоток генератора на заданных количествах оборотах, не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С, где участвует только r o ,
Рабочий ток генератора на заданных количествах оборотах, не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С, где участвует r o + r н ,
При изготовлении статора или ротора из стального магнитопровода, на котором установлены многовитковые обмотки, необходимо знать тормозной момент ротора генератора,
Рабочее напряжение генератора, на заданных количествах оборотах,
Напряжение холостого хода генератора (без какой-либо нагрузки),
Способ отвода тепла от многовитковых обмоток генератора.
Данные технические характеристики нужны для согласования внутреннего сопротивления многовитковых обмоток генератора с нагрузкой, так как для получения наибольшей мощности во внешней цепи сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению генератора. Например, если многовитковые обмотки генератора имеют большое внутреннее сопротивление, то данный тип генератора менее подвержен колебаниям выходного напряжения. У генератора имеющего маленькое внутреннее сопротивление, падение выходного напряжения может превышать 40%. Существуют и другие тонкости в выборе низкооборотных генераторов. Например, если измерение технических характеристик генератора производились при температуре 20°С, то при температуре 70°С вы можете недосчитаться больше половины от заявленной производителем мощности и так далее… Докажем это на конкретных примерах.
Изменение температуры статора низкооборотного генератора (как и других электрических машин) вызывает изменение сопротивления внутри многовитковых обмоток при его работе и даже в не рабочем положении тогда когда низкооборотный генератор был установлен на ветродвигателе, который расположен на Солнце.
Такое изменение сопротивления проводника от температуры, приходящееся на каждый Ом сопротивления данного проводника при изменении температуры его на 1°С, называют температурным коэффициентом «альфа» (a). Таким образом, температурный коэффициент характеризует чувствительность изменения сопротивления проводника к изменению температуры. В данном случае у нас медные обмотки, которые обладают температурным коэффициентом, а = 0,004041.
Например, зная температурный коэффициент меди, мы можем определить внутреннее сопротивление многовитковых обмоток статора, которое произошло при изменении температуры статора, который нагрелся на Солнце до 70°С.
Формула для определения температурного коэффициента выглядит так:
Где:
R 1 – сопротивление данного проводника при одной температуре – T 1 ,
R 2 – сопротивление того же проводника, но при другой температуре – T 2 ,
А – температурный коэффициент металла, из которого проводник сделан,
T 2 - конечная температура обмоток из которого проводник сделан проводник °С,
T 1 - начальная температура обмоток из которого проводник сделан проводник °С.
1.
R 2 = R 1 + R 1 ∙ a ∙ (T 2 - T 1)
R 2 = 6 Ом + 6 Ом ∙ 0,004041 ∙ (70 – 20) = 7,2738 Ом
Где:
R 1 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 20°С = 6 Ом,
T 2 - температура статора низкооборотного генератора нагретого на Солнце до 70°С.
Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре окружающей среды = 20°С.
Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре нагретого на Солнце до 70°С.
Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре окружающей среды = 20°С.
P = U ∙ I = 12 В ∙ 2 А = 24 Вт
Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре нагретого на Солнце до 70°С.
P = U ∙ I = 12 В ∙ 1,6497566608925183535428524292667 А = 19,797079930710220242514229151192 Вт
Определим падения КПД не работающего, а просто нагретого на Солнце низкооборотного генератора при повышении температуры с 20°С до 70°С. Это допустимая температура для работы электромеханических устройств и агрегатов. Если мы даже гипотетически представим себе, что КПД низкооборотного генератора при 20°С была = 100% (чего не может быть в природе), то мы можем узнать, какой будет потеря мощности при увеличении температуры любых электрических машин. Хотя многие производители электрических машин стараются обходить эти щекотливые вопросы, чтобы не распугать своих покупателей.
24 Вт = 100%
Из этого следует, что низкооборотный генератор, который даже ещё не приступил к работе, но уже потерял 17,52% КПД и это будет только в том случае, если внутреннее сопротивление статора будет маленьким при низком напряжении на обмотках статора. При увеличении напряжения на зажимах генератора соответственно увеличивается внутреннее сопротивление генератора, что соответственно повлечёт за собой ещё больше потерь КПД генератора. При этом мы говорим только об активном сопротивлении многовитковых обмоток статора, не включая в расчёт реактивное сопротивление многовитковых обмоток статора, которое во много раз превышает активное сопротивление проводников. Рассмотрим конкретный пример, когда будет увеличено напряжение на зажимах генератора, которое повлечёт за собой увеличение внутреннего сопротивления многовитковых обмоток статора.
2. Определим сопротивление многовитковых обмоток статора при изменении температуры:
R 2 = R 1 + R 1 ∙ a ∙ (T 2 - T 1)
R 2 = 12 Ом + 12 Ом ∙ 0,004041 ∙ (70 – 20) = 29,0952 Ом
Где:
R 1 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 20°С = 12 Ом,
R 2 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 70°С,
А – температурный коэффициент меди = 0,004041
T 1 - температура статора низкооборотного генератора при 20°С,
T 2 - температура статора низкооборотного генератора нагретого на Солнце до 70°С.
Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре окружающей среды = 20°С.
Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре нагретого на Солнце до 70°С.
Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре окружающей среды = 20°С.
P = U ∙ I = 24 В ∙ 2 А = 48 Вт
Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре нагретого на Солнце до 70°С.
P = U ∙ I = 24 В ∙ 0,А = 19,7970799307102202425142291512 Вт
Определим падения КПД не работающего, а просто нагретого на Солнце низкооборотного генератора при повышении температуры с 20°С до 70°С.
48 Вт = 100%
19,797079930710220242514229151192 Вт = Х%
Это наглядный пример, когда низкооборотный генератор при увеличении напряжения на зажимах генератора и увеличения внутреннего сопротивления в два раза который, даже не приступая к работе, уже потерял 58,76% КПД. Как говорилось ранее, здесь даже не упоминалось о реактивном сопротивлении многовитковых обмоток статора, которое во много раз превышает активное сопротивление проводников. Потому что при начале работы генератора начинает возрастать активное и индуктивное сопротивление многовитковых обмоток статора, которые зависят от числа магнитных систем, количества многовитковых обмоток, способа их соединения и скорости вращения магнитной системы ротора. Поэтому если вам будут предлагать низкооборотный генератор, мощность которого при 220 Вольтах превышает 1000 Вт на 200 об/мин, то делайте выводы сами…
Необходимо особо подчеркнуть, что в зависимости от конструкции статора или ротора многовитковые обмотки генератора Белашова можно соединить таким образом, чтобы амплитуда сигнала переменного тока была пульсирующей.
Пульсирующий переменный ток, изображённый на фиг. 6, обладает следующими преимуществами:
Уменьшение частоты переменного тока,
Уменьшение нагрева многовитковых обмоток,
Уменьшение индуктивного сопротивления многовитковых обмоток.
Фиг. 6
Причём если обычный однофазный генератор переменного тока, который рассчитан на 120 оборотов в минуту, будет выдавать напряжение 12 В и иметь частоту сигнала переменного тока 100 Гц, то при соединении многовитковых обмоток выдающих пульсирующий сигнал переменного тока напряжение и ток останутся как у обычного однофазного генератора, но частота переменного пульсирующего тока составит 50 Гц.
На этих небольших примерах я наглядно показал, как одна величина может сильно влиять на КПД низкооборотного генератора, но при разработке генераторов или электрических машин их множество. Например, при расчёте низкооборотного генератора можно вытянуть одну величину до нормальной характеристики, а две другие могут заметно ухудшить его параметры. Поэтому желательно к каждой ветряной установке или мини ГЭС подходить индивидуально и конкретно изготавливать низкооборотный генератор с учётом температуры окружающей среды, где он будет работать на расчётную нагрузку с учётом удалённости расстояния от первичных преобразователей и так далее…
Потребители низкооборотных генераторов должны знать и другие тонкости этого процесса. Печально вам сообщить, но в мире нет, и не может быть низкооборотных генераторов. В данном случае вы имеете очень мощную машину, которая используется на 5-30% от заложенной мощности. Например, если раскрутить генератор МГБ-300-144-2, до 2000 об/мин, то мы получим 13833 Вт. Данный казус потребители начинают понимать, когда происходит момент покупки, где цена генератора не соответствует заявленной мощности, по отношению к другим электрическим машинам. Если к определению названия отнестись философски, то для богатых это будет низкооборотный генератор, а для всех остальных мощная электрическая машина.
Для того чтобы изготовить низкооборотный генератор изображённый на фиг.4 имеющего:
Хорошее охлаждение,
Модульную конструкцию,
Высокую степень надежности,
Надежное сопротивление изоляции,
Небольшие габариты и небольшой вес,
Генератор, который может легко регулироваться по току и напряжению,
Генератор, который может быть изготовлен от нескольких Вт, до сотен кВт,
Диэлектрический статор, генератора который не имеет потерь на гистерезис,
Диэлектрический статор, генератора который не имеет потерь на вихревые токи,
Генератор, который может автоматически определять напряжение поступающего сигнала,
Генератор, диэлектрический статор которого не имеет потерь на реактивное сопротивление якоря,
Генератор, имеющий систему слежения и регулирования, которая способна автоматически изменять параметры машины,
Электрическую машину постоянного тока, которая способна работать от одного или нескольких независимых источников различного напряжения и тока, а в южных странах от энергии солнечных батарей.
При изготовлении низкооборотного генератора необходимо добиться того чтобы ветряная установка или мини ГЭС должна сама в процессе работы могла менять конструктивную величину генератора коммутируя многовитковые обмотки статора или отдельных модулей таким образом чтобы получить от установки максимальную мощность вырабатываемого сигнала.
Чтобы изготовить качественный низкооборотный генератор необходимо от заказчика получить техническое задание на его разработку, которое поможет определить для каких целей будет использован данный генератор. Например, нам нужен низкооборотный генератор для ветроэнергетической установки максимальной мощностью 800 Вт при 400 об/мин, а для этого необходимо знать.
Примерное техническое задание на разработку низкооборотного генератора МГБ-300-144-2.
1. Назначение. Низкооборотный генератор предназначен для ветроэнергетической установки в отдельном индивидуальном доме или отдаленном поселении, который расположен вдали от центральной электросети.
2. Область применения. Обеспечение местного электроосвещения, для питания электробытовой техники, радиостанций, телевизоров, радиоприемников, холодильников и других маломощных бытовых потребителей до (500 - 800) Вт.
3. Технические характеристики и требования к генератору.
3.1. Мощность генератора при 400 об/мин - 800 Вт.
3.2. Мощность генератора при 300 об/мин - 500 Вт.
3.7. Ток короткого замыкания при 50 об/мин - 1,46 А.
3.8. Частота переменного тока при 500 об/мин - 100 Гц.
3.9. Частота переменного тока при 300 об/мин - 60 Гц.
3.11. Число фаз генератора - одна.
3.12. Возбуждение - магнитоэлектрическое. Материал магнитов Нм30Ди5к8рт с остаточной магнитной индукцией Br - 1,25 Тл.
3.13. Температура окружающей среды от - 40°С до + 60°С.
3.14. Начальный момент вращения винта не более - 0,02 кг∙м.
3.15. Габаритные размеры генератора:
3.16. Наружный диаметр корпуса - 320 мм.
3.17. Длина корпуса без вала - 130 мм.
3.18. Длина генератора с валом - 220 мм.
3.19. Масса генератора не более (уточняется).
3.20. Отвод напряжения из генератора через разъем (тип разъема и место его установки уточняется).
3.21. Система автоматического слежения и регулирования за изменениями конструктивной величины генератора (тип системы уточняется).
3.22. Конструктивное исполнение генератора:
3.23. Генератор сборно-разборный. Состоит генератор из корпуса, в котором размещены четыре идентичных съёмных модуля и один съёмный вал.
3.24. Конструкция идентичных модулей допускает использование их, как для первой, так и для второй фазы.
3.25. Корпус генератора выполнен в закрытом исполнении.
3.26. Количество многовитковых катушек статора - 36 шт.
3.27. Максимальное напряжение на одной катушке статора при 600 об/мин. - 13 В.
3.28. Естественный способ охлаждения - IC 0041 ГОСТ 20459-87.
3.29. Исполнение морское - тропическое, по степени защиты - IR 44 ГОСТ 17494 - 87.
3.30. Изоляция проводящих ток частей генератора - класса "В".
3.31. Режим работы генератора - длительный (S1).
3.32. По всем требованиям генератор должен соответствовать ГОСТ 183 - 74.
3.33. При расчете и конструировании генератора все технические характеристики и параметры машины могут отличаться от технического задания на 5 - 10%.
3.34. Отдельные пункты ТЗ могут уточняться и дополняться при взаимном соглашении сторон.
Однако для того чтобы составить техническое задание на разработку низкооборотного генератора необходимо прежде всего выбрать тип ветряного двигателя, сделать его предварительный расчёт и определить:
Тип ветряного двигателя,
Диаметр колеса ветряного двигателя,
Среднюю годовую скорость воздушного потока,
На какую мощность рассчитан ветряной двигатель,
Коэффициент использования энергии ветра ветряным двигателем,
Вращающие моменты различных типов ветряных двигателей и так далее…
Для того чтобы использовать воздушный поток ветряного двигателя в полной мере необходимо исходить из того что материальная точка основания винта каждой лопасти, в зависимости от длины окружности винтов ветряного двигателя должна проходить расстояние равное скорости ветряного потока.
Например, вычислим количество оборотов низкооборотного генератора при использовании ветряного двигателя имеющего:
Диаметр винта 2 м,
Скорость воздушного потока = 6 м/с.
Из таблицы, размещённой в Патенте Российской Федерации № определим максимальную мощность воздушного потока при 6 м/с, которая = 836,54 Вт.
Фиг. 7
Определим длину окружности вокруг винтов ветряного двигателя, которая вычисляется по формуле:
L = П ∙ D
L = 2 м ∙ 3,1415926535897932384626433832795 = 6,283185307179586476925286766559 м
Где:
L – длина окружности,
D – диаметр круга = 2 м,
П – отношение длины окружности к диметру круга = 3,1415926535897932384626433832795.
Определим время, за которое проходит каждая лопасть ветряного двигателя вокруг своей оси при скорости ветра 6 м/с.
6 м/с: 6,283185307179586476925286766559 м = 0,с
Определим максимальное количество оборотов ветряного двигателя за одну минуту, при скорости ветра 6 м/с зная, что 1 мин содержит 60 сек.
0,954929658551372014613302580235 об/с = 1 сек
Х об = 60 сек
Определим мощность ветряной установки, если при помощи низкооборотного генератора установить нагрузку на лопасти ветряного двигателя 30% от максимальной мощности воздушного потока.
836,54 Вт = 100%
Х Вт = 30%
Определим количество оборотов низкооборотного генератора, которое изменится при нагрузке ветряного двигателя на 30% от максимальной мощности ветряного потока.
836,54 Вт = 57,295779513082320876798154814 об/мин
250,962 Вт = Х об/мин
Для того чтобы на скорости 17,18873 об/мин получить мощность 250,962 Вт необходимо установить в низкооборотном генераторе Белашова необходимое количество модулей.
Из технических характеристик видно, что при 50 об/мин один модуль низкооборотного генератора выдаёт 17 Вт мощности.
Определим мощность низкооборотного генератора при 17,188733853924696263038846444 об/мин.
50 об/мин = 17 Вт
17,188733853924696263038846 об/мин = Х Вт
Определим количество модулей, которые при 17,18873385 об/мин могут обеспечить мощность от низкооборотного генератора = 17 Вт.
5,84416951 Вт = 1 модуль
17 Вт = Х модулей
Из предварительных расчётов видно, что для выработки мощности 17 Вт при 17,18873385 об/мин нам необходимо 3 модуля.
В данном примере предварительного расчёта ветряного двигателя не указан:
Тип ветряного двигателя,
Количество лопастей ветряного двигателя,
Масса лопастей ветряного двигателя и их форма,
Коэффициент использования винта на заявленной скорости вращения ветряного колеса,
Потери ветряного двигателя и многое другое…
Полный расчёт ветряных двигателей смотрите в Патенте Российской Федерации №
В настоящее время нет производителей, выпускающих своими силами полный комплект оборудования к ветряным установкам или мини ГЭС, которые будут привязаны к реальной местности и конкретным условиям. Эти компании покупают готовые комплектующие у разных производителей, комплектуют готовый продукт и продают потребителям. Даже если ветряной двигатель будет очень хорошим, но он может не подходить для конкретной местности или данных климатических условий. С низкооборотными генераторами Белашова дело обстоит лучше, так как из отдельных модулей можно комплектовать любые параметры генератора на любое напряжение, ток и количество оборотов, где в процессе работы можно изменять конструктивную величину генератора. В производстве они гораздо экономичнее, так как из набора одинаковых модулей можно предложить потребителям различные параметры низкооборотного генератора.
После этого с учётом полученного технического задания необходимо произвести тщательный расчёт и разработку каждой детали низкооборотного генератора:
Статор с многовитковыми обмотками (с учётом изменения температуры многовитковых обмоток),
Количество многовитковых обмоток статора и электрическую схему их соединения,
Форму многовитковых обмоток статора и способ отвода от них тепла,
Форму магнитов и магнитопроводов магнитной системы ротора,
Устройство сведения магнитных систем ротора,
Корпус генератора,
Вал генератора,
К большому сожалению, у меня не было единомышленников и кроме изобретений все расчёты, разработки, конструирование, изготовление генераторов и других электрических машин мне приходилось делать самому.
По моему мнению, вся малая энергетика развивается не в том направлении. Основным стратегическим заблуждением является, то, что любые ветряные установки или мини ГЭС не должны на месте производить готовый продукт, а именно то напряжение и ту мощность, которую заявляет потребитель. Сама альтернативная энергетика должна на первичных пунктах получать как можно больше энергии любого типа и далее без лишних потерь передаваться потребителю, где электрический сигнал должен быть на месте преобразован в готовый продукт, который будет использован потребителем. Сейчас на месте получают готовый продукт и с большими потерями гонят его к потребителю.
Как видим из предыдущих примеров это не правильный подход к разработке низкооборотных генераторов, ветряных установок и мини ГЭС. Для того чтобы грамотно поставить ветряную установку или мини ГЭС необходимо начать с тщательного обследования места установки, а далее сделать капитальный расчёт всех узлов и комплектующих, тогда и получится, то о чём вы думали.
В заключении можно сказать, что малая ветроэнергетика и малая гидроэнергетика во многом дискредитирована в глазах потребителей на фоне не добросовестных производителей и слабо разбирающихся в технике менеджеров. Многие производители обещают большие прибыли, которые могут исходить от альтернативной энергетики, но забывают сказать о тех проблемах, которые могут ожидать потребителей этих генерирующих установок.
Видеофильм демонстрирующий работу кассетно-модульного низкооборотного генератора МГБ-205-72-1.
В этом видеофильме в качестве нагрузки использована лампа накаливания мощностью 40 Ватт при напряжении 12 Вольт.
Кассетно-модульный низкооборотного генератор МГБ-205-72-1 был продемонстрирован на шестой международной выставке электротехнических изделий и новых технологий «Электро - 96» проходившей с 2 по 6 июля 1996 года в «Экспоцентре» Российской Федерации города Москвы.
Необходимо особо подчеркнуть, что после истечения определённого количества времени или длительной непрерывной работы магнитная система низкооборотного генератора, состоящая из постоянных магнитов, начинает ослабевать и крошиться. Если при вращении 45 об/мин кассетно-модульный низкооборотный генератор Белашова МГБ-205-72-1 в 1996 году показывал яркое горение лампы накаливания мощностью 60 Ватт при напряжении 12 Вольт, то в 2019 году он с трудом осиливает лампочку 40 Вт. Некоторые производители магнитов давали гарантии на выпускаемые ими постоянные магниты 20 лет, что практически подтверждает их обязательства.
Видеофильм демонстрирующий работу одного модуля низкооборотного генератора Белашова МГБ-300-84-2.
Видеофильм демонстрирующий работу одного модуля низкооборотного генератора Белашова МГБ-340-84-1.
В этом видеофильме в качестве нагрузки использована лампа накаливания мощностью 60 Ватт при напряжении 12 Вольт.
Видеофильм демонстрирующий зарядку аккумулятора от низкооборотного генератора Белашова МГБ-340-84.
В качестве нагрузки использован 12 Вольтовый аккумулятор. Низкооборотный генератор Белашова МГБ-340-84-1 при 30-40 об/мин даёт зарядный ток не менее одного Ампера.
Видеофильм о механизме образования магнита и магнитной системы из атомов магнитного материала.
Видеофильм посвящён механизму образования магнита и магнитной системы из атомов магнитного материала.
Видеофильм о первой в мире дисковой электрической машине Белашова МДЭМБ-01.
Первая в мире дисковая электрическая машина Белашова МДЭМБ-01 у которой одна или множество многовитковых обмоток дискового диэлектрического ротора, не меняя направление тока в проводниках, проходят сквозь один или множество постоянных подковообразных магнитов. Магниты полюсов системы возбуждения статора, которые расположены в одном ряду, могут иметь разное направление движения магнитных потоков. Дисковая диэлектрическая машина Белашова МДЭМБ-01 была показана на первом канале центрального телевидения в 1993 году.
Прислал:
Самодельный ветряк с генератором. Интерес представляет в основном тип генератора. Эта конструкция является весьма распространённой и простой, однако, на нашем сайте она до сих пор не была представлена.
Автор Бурлака Виктор Афанасьевич.
Я сделал фотосессию моего маленького ветрячка или, как я называю, действующей модели. Так как я его построил неожиданно для себя, просто решил потренироваться и узнать что получится, то сначала ничего не фотографировал, не думал, что им могут заинтересоваться, фотосессия получилась в обратном порядке, т.е. дедукцией – от целого к частям.
А теперь немного истории, и все по порядку:
Построить ветряк – моя давнишняя мечта, но было много препятствий. То жил в городской квартире, а дачи не было. То переезды из одного города в другой, потом в третий. В Светловодске я живу последние 18 лет. Здесь есть все условия – частный коттедж на две семьи, 5 соток огорода и столько же сада. С востока и юга открытая местность, с севера и запада рельеф выше моего. Ветры не балуют, т.е. не очень сильные. Ну, думаю, здесь я построю ветряк для души.
Но когда занялся вплотную, оказалось все не так просто. Литературы подходящей не нашел. Долго не мог определиться с генератором, не знал, как правильно изготовить лопасти, какой редуктор применить, как защитить от урагана и т.п. Как говорится, варился в собственном соку. Но знал, что если очень хочется, то все получится.
Неспеша делал мачту. На чермете подбирал подходящие куски труб, начиная с диаметра 325 мм по 1,5 м длиною (чтобы помещалась в багажнике моей машины). Взамен сдавал металлолом. Получилась мачта длиной 12м. Для фундамента привез бракованный фундаментный блок от высоковольтной опоры. Закопал его на 2метра в землю и 1м остался над землей. Затем обварил его двумя поясами из уголка, к ним приварил кронштейны. 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 надежная.
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.
Общий вид ветряка
Генератор
Генератор, вид сбоку.
Выход проводов.
Лопасти, корпус и разобранный генератор.
Решил построить действующую уменьшенную модель, чтобы выдавала до 1 ампера на 12-вольтовый аккумулятор.
Для изготовления ротора купил в Знаменке на предприятии "Акустика" 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.
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. (Вот здесь "не понял", если можно ли соединять все последовательно, чтобы получилась одна фаза? Желательно проверить при изготовлении. Прим.ред. ) Получилась одна фаза (боялся, что будет маловато напряжения). Выпилил из 4 мм фанеры форму, натёр её воском.
Жаль, вся форма в сборе не сохранилась. На нижнее основание положил вощеную бумагу (спёр в жены на кухне, она выпечку на ней делает), на неё 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.)
Эскиз ветряка.
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.
Просто 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.
Отклонение оси составляет 18-20 градусов от вертикали. Извиняюсь за чертеж, я его пытался срисовать с заморского сайта http://www.otherpower.com/otherpower_wind.html
Отработал этот ветрячок у меня 3 месяца. Снял, разобрал – подшипники в порядке, статор тоже цел. Немного приржавели магниты в тех местах, где не попала краска. Кабель идёт напрямую без токосъёмника. Он у меня есть сделанный, но я передумал его ставить. Когда демонтировал малый ветрячек - он не был перекручен. Так что я убедился - он не нужен, только лишние хлопоты. Выдавал он до 30 Ватт мощности. Шум от пропеллера при закрытых окнах не слышен. А при открытых не сильно слышно, если здоровый сон, то не разбудит, тем более на фоне шумов самого ветра.
Есть желание сделать большой по такой же схеме, правда статор нужно делать по-другому, не на эпоксидке. Над этим сейчас думаю. А пока за эти три месяца соорудил ветряк на автогенераторе трехлопастной диаметром 2,2м, мощностью около 400 ватт. О нём в следующей статье.
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
Аксиальный ветрогенератор, который работает на неодимовых магнитах, впервые начали массово изготавливать в странах Запада. И это были вовсе не заводские изделия, а плод труда местных гаражных мастеров, поставивших себе на службу явление левитации. Серьезной популярности именно такие модели ветряка обязаны массовому распространению и дешевизне неодимовых магнитов. Постепенно комплектующие и схемы изготовления стали распространятся по всему миру и в настоящее время магнитный аксиальный ветрогенератор завоевывает признание на просторах Российской Федерации. Ниже описана последовательность создания одной из самых удачных моделей такого ветряка.
Процесс создания ротора
Основой генератора автор разработки решил сделать ступицу автомобиля с дисками тормоза, поскольку она мощная, надежная и идеально сбалансированная. Начав делать ветряк своими руками, в первую очередь следует подготовить основу для ротора — ступицу, — почистить ее от грязи, краски и смазки. После чего приступить к наклейке постоянных магнитов. Для создания данного ветрогенератора, их было использовано по двадцать штук на диске. Размер неодимовых магнитов составил 25х8 миллиметров. Однако, и их количество, и их размер могут варьировать в зависимости от целей и задач человека, своими собственными руками создающего ветрогенератор. Однако всегда будет правильным, для получения одной фазы, равенство количества полюсов числу неодимовых магнитов, а для трех фаз — выдержка соотношений полюсов и катушек — два к трем или три к четырем.
Магниты следует располагать учитывая чередование полюсов, к тому же максимально точно, но прежде, чем приступить к их наклейке, нужно либо создать бумажный шаблон, либо прочертить линии, делящие диск на сектора. Чтобы не перепутать полюса, делаем отметки на магнитах. Главное — выполняем следующее требование — те магниты, которые стоят напротив друг друга, должны быть повернуты разными полюсами, то есть притягиваться.
Магниты приклеиваются к дискам при помощи супер-клея и заливаются. Также нужно сделать бордюрчики по краям дисков и в их центре, либо намотав скотча, либо вылепив из пластилина для недопущения растекания.
Фазы — что лучше — три или одна?
Многие любители электрической техники идут по пути наименьшего сопротивления и, чтобы не заморачиваться, останавливают свой выбор на однофазном статоре для ветряка. Однако у него имеется одна неприятная особенность, нивелирующая простоту сборки, — это вибрация в нагруженном состоянии, по причине непостоянства отдачи тока. Ведь амплитуда такого статора скачкообразна, — достигая максимума, когда неодимовые магниты располагаются над катушками, а после падая до минимума.
А вот, когда генератор сделан по трехфазной системе, то вибрации отсутствуют, и показатель мощности ветряка имеет постоянное значение. Причина такого отличия заключается в том, что ток, падая в одной фазе, в то же время нарастает в другой. И в итоге, ветрогенератор, работающий в трехфазной системе, может быть более эффективным до 50 %, чем точно такой же, но использующий однофазную систему. И главное, — нагруженный трехфазный генератор не дает вибрации, следовательно, мачта не дает повода для жалоб на ветрогенератор в надзирающие органы недоброжелателям из числа соседей, поскольку не создает надоедливого гула.
Способ намотки катушки статора ветряка
Для того, чтобы сделанный своими руками ветрогенератор на неодимовых магнитах работал с максимальной отдачей, статорные катушки следует рассчитывать. Однако большинство мастеров предпочитают делать их на глаз. К примеру, тихоходный генератор, способный заряжать 12 В аккумулятор, начиная со 100 — 150 оборотов за минуту, должен иметь во всех катушках от 1000 до 1200 витков, поровну разделенное между всеми катушками. Увеличение количества полюсов ведет к росту частоты тока в катушках, благодаря чему генератор, даже при малых оборотах, дает большую мощность.
Намотка катушек должна производиться по возможности более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них. Делать это можно на оправке, либо на самодельном станке.
Для того чтобы разобраться, какой потенциал мощности имеет генератор, покрутите его с одной катушкой, поскольку, в зависимости от того, в каком количестве будут установлены неодимовые магниты и какова их толщина, данный показатель может существенно отличаться. Измерение проводятся без нагрузки при необходимом числе оборотов. Например, если генератор при 200 оборотах за минуту обеспечивает напряжение в 30 В, имея сопротивление в 3 Ом, то следует из 30 В вычесть 12 В (напряжение питания аккумулятора) и полученный результат — 18 делим на 3 (сопротивление в омах) получаем 6 (сила тока в амперах), которые и пойдут от ветрогенератора на зарядку АКБ. Однако, как показывает практика, по причине потерь в проводах и диодном мосту, реальный показатель, который будет производить магнитный аксиальный генератор, будет поменьше.
Магниты для создания ветрогенератора лучше брать в форме прямоугольника, поскольку их поле распространяется по длине, в отличие от круглых, поле которых сосредотачивается в центре. Катушки, как правило, мотают круглыми, хотя лучше делать их несколько вытянутыми, что обеспечивает больший объем меди в секторе, а также более прямые витки. Отверстие внутри катушек должно быть равно или превышать ширину магнитов.
Толщина статора должна быть такой же что и магниты. Форма для него обычно фанерная, для прочности под катушки и поверх них кладут стеклоткань, и все это заливается эпоксидной смолой. Для того, что бы не допустить прилипания смолы к форме, последнюю смазывают любым жиром либо применяют скотч. Провода предварительно выводят наружу и скрепляют между собой, концы каждой фазы после этого соединяют треугольником либо звездочкой.
Мачта для ветрогенератора
Мачту на которой будет расположен данный генератор, можно делать высотой от 6 и выше метров, чем выше, тем больше скорость ветра. Под нее следует вырыть яму и залить основание из бетона, а трубу укрепить таким образом, чтобы магнитный аксиальный ветрогенератор, сделанный своими руками, можно было опускать и поднимать. Делать это можно при помощи механической тали.
Винт ветряка
Его делают из поливинилхлоридных труб, чей оптимальный для этого диаметр — 160 мм. К примеру, ветрогенератор, работающий на принципе магнитной левитации, с диаметром в два метра и шестью лопастями, при скорости ветра в 8 метров за секунду, способен обеспечить мощность до 300 Вт.
Как повысить мощность ветряка?
Для подъема можно использовать магниты. Попросту на магниты, которые уже установлены наклеить еще по одному такому же или более тонкому. Другой способ основан на установке в катушки металлических сердечников, — пластин трансформатора. Это обеспечит усиление магнитопотока в катушке, однако вызывает небольшое залипание, которое, впрочем, совершенно не ощущается шестилопастным винтом. Стартует такой ветрогенератор при ветре в 2 м/с. Благодаря применению сердечников генератор получил увеличение мощности с 300 до 500 Вт/ч при ветре в 8 м/с. Также следует уделять внимание форме лопастей, — малейшие неточности снижают мощность.
Эта статья посвящена созданию аксиального ветрогенератора на неодимовых магнитах со статорами без металла. Ветряки подобной конструкции стали особенно популярны из-за растущей доступности неодимовых магнитов.
Материалы и инструменты использованные для постройки ветряка этой модели:
1) ступица от автомобиля с тормозными дисками.
2) дрель с металлической щеткой.
3) 20 неодимовых магнитов размером 25 на 8 мм.
4) эпоксидная смола
5) мастика
6) труба ПВХ 160 мм диаметром
7) ручная лебедка
8) труба металлическая длинной 6 метров
Рассмотрим основные этапы постройки ветряка.
За основу генератора была взята ступица автомобиля с тормозным диском. Так как основная деталь заводского производства, то это послужит гарантом качества и надежности. Ступица была полностью разобрана, подшипники находящиеся в ней были проверены на целостность и смазаны. Так как ступица была снята со старого автомобиля, то ржавчину пришлось зачистить с помощью щетки, которую автор насадил на дрель.
Ниже предоставлена фотография ступицы.
Затем автор приступил к установке магнитов на диски ротора. Было использовано 20 магнитов. Причем важно заметить, что для однофазного генератора количество задействованных магнитов равно количеству полюсов, для двухфазного соотношение будет три к двум или четыре полюса к трем катушкам. Магниты следует крепить на диски с чередованием полюсов. Для соблюдения точности необходимо сделать шаблон размещения на бумаге, либо начертить линии секторов прямо на самом диске.
Так же следует разметить магниты по полюсам маркером. Определить полюса можно поднося поочередно магниты к одной стороне проверяющего магнита, если притягивается - плюс, отталкивается- минус, главное, чтобы полюса при установке на диск чередовались. Это необходимо потому что магниты на дисках должны притягиваться друг к другу, а это будет происходить, только если магниты стоящие напротив друг друга будут разной полярности.
Магниты были приклеены на диски при помощи эпоксидной смолы. Чтобы смола не растекалась за границы диска автор сделал бордюры по краям при помощи мастики, то же самое можно сделать при помощи скотча, просто обмотав колесо по кругу.
Рассмотрим основные отличия конструкции однофазного и трехфазного генераторов.
Однофазный генератор будет давать вибрацию при нагрузках, что будет отражаться на мощности самого генератора. Трехфазная конструкция лишена подобного недостатка благодаря чему, мощность постоянна в любой момент времени. Это происходит потому, что фазы компенсируют потерю тока друг в друге. По скромным расчетам автора трехфазная конструкция превосходит однофазную на целых 50 процентов. К тому же из-за отсутствия вибраций мачта не будет дополнительно раскачиваться,следовательно не будет дополнительного шума при работе ротора.
При расчете зарядки 12-ого аккумулятора, которая будет начинаться на 100-150 оборотах в минуту, автор сделал по 1000-1200 витков в катушках. При намотке катушек автор использовал максимально допустимую толщину проволоки, чтобы избежать сопротивления.
Для наматывания проволоки на катушки автор соорудил самодельный станок, фотографии которого представлены ниже.
Лучше использовать катушки эллипсоидной формы, что позволит большей плотности магнитных полей их пересекать. Внутреннее отверстие катушки стоит делать по диаметру магнита либо больше него. В случае, если делать их меньше, то лобовые части практически не участвуют в выработке электроэнергии, а служат проводниками.
Толщина самого статора должна равняться толщине магнитов, которые задействованы в установке.
Форму для статора можно сделать из фанеры, хотя автор решил этот вопрос иначе. Был нарисован шаблон на бумаге, а затем сделаны борта при помощи мастики. Так же для прочности была использована стеклоткань. Для того, чтобы эпоксидная смола не прилипла к форме, ее необходимо смазать воском или вазелином, или можно использовать скотч, пленку, которую в последствии можно будет отодрать от готовой формы.
Перед заливкой катушки необходимо точно закрепить, а их концы вывести за пределы формы, чтобы затем соединить провода звездой или треугольником.
После того, как основная часть генератора была собрана, автор измерил протестировал его работу. При ручном вращении генератор вырабатывает напряжение в 40 вольт и силу тока в 10 ампер.
Затем автор изготовил мачту для генератора высотой в 6 метров. В будущем планируется увеличить высоту мачты за счет использования более толстой трубы минимум вдвое. Чтобы мачта была неподвижна основание было залито бетоном. Для опускания и поднимания мачты было сделано металлическое крепление. Это необходимо, чтобы иметь доступ к винту на земле, так как заниматься ремонтными работами на высоте не особенно удобно.
