Как сделать аксиальный ветрогенератор
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.
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.
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.
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.
Для поднятия мачты используется ручная лебедка.
Сам винт для генератора был сделан из трубы ПВХ диаметром 160 мм.
Дальше автор приступил к совершенствованию конструкции в целях увеличения мощности генератора. Были набраны магнитопроводы из пластин, которые в последствии были установлены в конструкцию. Из-за их установки появился эффект залипания, но не очень сильный. Старт работы винта происходит при скорости ветра около двух метров в секунду.
Таким образом установка металлических сердечников увеличила мощность генератора до 500 ватт при ветре в 8 метров в секунду.
В среднем генератор способен вырабатывать до 150 ватт энергии в час, которая идет на зарядку аккумуляторов.
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.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.
Камрад, смотри полезняхи!
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.
Cамодельный генератор для ветряка | Сам Себе Строитель
Как сделать низкооборотный генератор для ветряка из неодимовых магнитов. Самодельный генератор для ветряка, схемы, фото, видео.
Для изготовления самодельного ветряка в первую очередь требуется генератор, при чём, предпочтительней низкооборотный. В этом и заключается основная проблема, найти такой генератор достаточно сложно. Первое что приходит в голову, взять стандартный автомобильный генератор, но все автомобильные генераторы рассчитаны на высокие обороты, зарядка аккумулятора начинается от 1000 об/мин. Если установить автогенератор на ветряк, то достичь таких оборотов будет сложно, понадобится делать дополнительный шкив с ременной или цепной передачей, всё это усложняет и утяжеляет конструкцию.
Для ветряка нужен низкооборотный генератор, оптимальный вариант генератор аксиального типа на неодимовых магнитах. Поскольку таких генераторов по доступной цене в продаже практически нет, аксиальный генератор можно изготовить самостоятельно.
Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов.
Для изготовления генератора аксиального типа понадобятся:
- Ступица от авто, тормозные диски.
- Неодимовые магниты.
- Медная проволока (0,7мм).
- Эпоксидная смола.
- Крепёжные элементы.
Генератор аксиального типа для ветряка представлен на схеме.
В данном случае в роли статора будет диск с катушками, ротором будут два диска с постоянными магнитами. При вращении ротора в катушках статора будет генерироваться ток, который нужен нам для зарядки аккумуляторов.
Самодельный генератор: изготовление статора.
Статор – неподвижная часть генератора состоит из катушек, которые размещаются напротив магнитов ротора. Внутренний размер катушек обычно равен внешнему размеру магнитов, которые используются в роторе.
Для намотки катушек можно изготовить простое приспособление.
Толщина медной проволоки для катушек примерно 0,7 мм, количество витков в катушках нужно подсчитывать индивидуально, общее количество витков во всех катушках должно быть не менее 1200.
Катушки размещаются на статоре, выводы катушек можно подключить двумя способами, в зависимости от того на сколько фаз будет генератор.
Трёхфазный генератор будет более эффективным для ветрогенератора, поэтому рекомендуется соединить катушки по типу звезда.
Чтобы катушки зафиксировать на статоре их заливают эпоксидной смолой. Для этого нужно сделать форму для заливки из куска фанеры, чтобы жидкая смола не растеклась, нужно сделать борта из пластилина или аналогичного материала. На этом этапе нужно предусмотреть проушины для крепления статора.
Важно чтобы получилась идеально ровная плоскость, поэтому перед заливкой матрицу с катушками нужно установить на ровную поверхность. Катушки перед заливкой нужно тщательно проверить мультиметром и выложить на матрицу по кругу с таким расчётом, чтобы потом магниты ротора находились напротив катушек.
В матрицу заливается жидкая эпоксидная смола по уровень края катушек, перед заливкой форму нужно смазать вазелином.
Когда смола полностью застынет, матрицу разбираем и извлекаем готовый статор с катушками.
Статор фиксируется на корпусе генератора с помощью болтов или шпилек с гайками.
Самодельный генератор: изготовление ротора.
В этой конструкции ротор будет двусторонним, статор с катушками будет посредине между вращающимися дисками с магнитами.
На каждом диске ступицы нужно по кругу расположить магниты, в последовательности поочерёдно меняя полюса.
Когда диски ротора будут установлены, магниты должны быть направлены друг к другу разными полюсами.
Магниты нужно приклеить к дискам суперклеем и залить эпоксидной смолой, верхняя часть магнитов должна остаться непокрытой.
Изготовление ротора для самодельного генератора видео.
Чтобы закрепить статор на ветрогенераторе нужно изготовить металлическое основание, статор крепится к нему с помощью болтов или шпилек.
Собираем всю конструкцию, при этом нужно оставить минимальный зазор между статором ротором, чем меньше зазор, тем эффективней генератор будет вырабатывать энергию. На выход из катушек нужно подключить диодный мост.
В итоге у вас получится аксиальный генератор на неодимовых магнитах. Самодельный генератор может работать на низких оборотах и при этом вырабатывать достаточно энергии для зарядки аккумуляторных батарей, что немаловажно при установке ветогенератора в районах, где преобладают слабые ветра.
Генератор для ветряка видео.
Самодельный генератор для ветряка на 2,5 кВт видео.
сборка статора, крыльчатки и выбор количества фаз генератора
Самодельный ветряк
Приобретение ветрогенератора — дорогостоящая и не всегда полностью эффективная затея. Образцы ветряков, имеющиеся в продаже, имеют ограниченный срок службы, низкую ремонтопригодность и высокую цену. Покупка такого комплекта не по карману многим потенциальным пользователям. Выходом из положения становится самостоятельное изготовление ветрогенератора, обходящееся гораздо дешевле и позволяющее получить устройство с высокой эффективностью и производительностью.
Самодельный ветряк имеет высокую ремонтопригодность и, как следствие, длительный срок службы. Зачастую конструкцию по ходу эксплуатации модернизируют, улучшают и доводят до максимально возможных параметров, чего нельзя сделать с заводскими комплектами.
Тихоходные ветрогенераторы
Наиболее привлекательными конструкциями ветряков для большинства регионов России являются образцы, дающие высокие показатели на слабых и средних ветрах — тихоходные ветряки. Для них характерна возможность начинать вращение при низких скоростях потока, выдавая достаточное напряжение для питания приборов потребления.
Выработка энергии на таких устройствах производится генераторами, адаптированными к работе с ветряками. Специфика конструкции таких генераторов состоит в высокой чувствительности, поскольку устройство изначально рассчитывается на работу с низкими скоростями вращения.
Для того, чтобы обеспечить заданный режим работы, необходимо обмотку возбуждения исключить из конструкции, заменив ее постоянными магнитами. В результате отпадет необходимость подачи напряжения для образования электромагнитов, индукция станет более стабильной, независимой от источника питания на обмотке ротора. Кроме того, отпадет надобность в щеточном узле, подающем питание на обмотку возбуждения.
Изготовление ротора на постоянных магнитах
Конструкция генератора на постоянных магнитах в каком-то смысле проще, чем с электромагнитным возбуждением. Создание такого устройства может выполняться как на базе готового генератора, так и при помощи подручных материалов.
Модификация автомобильного генератора
Создание ротора на постоянных магнитах требует достаточно серьезного вмешательства в конструкцию. Необходимо уменьшить диаметр на толщину магнитов плюс толщину стальной гильзы, которая одевается на ротор для образования сплошного магнитного потока и одновременно служит посадочной площадкой под магниты. Некоторые специалисты обходятся без гильзы, устанавливая магниты прямо на ротор с уменьшенным диаметром и фиксируя на эпоксидку.
Процесс изготовления требует участия производственного оборудования. В токарный станок зажимается ротор и аккуратно снимается слой с таким расчетом, чтобы установленные магниты вращались с минимальным зазором, но вполне свободно. Установка магнитов производится на пластины ротора с чередованием полюсности.
Наибольшего эффекта удается добиться при установке относительно небольших по размерам магнитов, расположенных рядами в продольном направлении. Достигается ровный и мощный магнитный поток, воздействующий на силовые обмотки статора с равномерной плотностью во всех точках.
Изготовление ротора из ступицы и тормозного диска
Рассмотренный способ относится к готовым генераторам, нуждающимся в небольших изменениях конструкции. К таким устройствам относятся автомобильные генераторы, часто применяющиеся самодеятельными конструкторами в качестве базового устройства. Зачастую генераторы собирают полностью самостоятельно, не имея готового устройства.
В таких случаях действуют несколько иначе. За основу берется автомобильная ступица с тормозным диском. Она качественно отбалансирована, прочна и приспособлена к нагрузкам определенного рода. Кроме того, размер ступицы позволяет разместить по окружности большое число магнитов, позволяя получить трехфазное напряжение.
Магниты с чередованием полюсности размещают на равноудаленном от центра расстоянии. Очевидно, что наибольшее число можно установить, если приклеивать их как можно ближе к наружному краю. Наиболее точным показателем станет размер магнитов, который определит возможность размещения на определенном расстоянии. Число магнитов должно быть четным, чтобы не сбивался ритм чередования полюсов при вращении.
Наклейка магнитов на ступицу производится при помощи любого клея, оптимальным вариантом считается эпоксидная смола, которой заливают магниты полностью. Это защищает их от воздействия влаги или от механических воздействий. Перед заливкой по краю ступицы рекомендуется сделать бортик из пластилина, не позволяющий эпоксидке стекать со ступицы вниз.
Конструкция генератора на автомобильной ступице наиболее удобна при изготовлении вертикального ветряка. Примечательно, что подобную схему можно использовать и без ступицы, на диске, вырезанном из обычной фанеры. Такая конструкция намного легче, позволяет выбирать удобный размер, что делает возможным создание чувствительного и производительного устройства.
Ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах
Наиболее сильными магнитами, обладающими оптимальными параметрами для использования в конструкции генератора, являются неодимовые магниты. Они несколько дороже обычных, но превосходят их многократно и дают возможность создать мощное устройство при относительно компактном размере.
Принципиального отличия в конструкции не имеется. Неодимовые магниты изготавливаются в различных формфакторах, позволяющих выбрать наиболее удобный для себя вариант — тонкие продолговатые брусочки, форма таблетки, цилиндры и т.д. если используется металлический ротор, то приклеивать магниты необязательно, они сами по себе с усилием прикрепляются к основанию. Остается лишь залить их эпоксидкой для защиты от коррозии.
Приобрести такие магниты проще всего через Интернет, заодно можно сразу же выбрать самую удобную форму.
Изготовление статора
Статор — это неподвижная часть генератора, несущая силовую обмотку, индуцирующую электрический ток. В зависимости от типа конструкции, статор может быть использован от готового устройства (например, от автомобильного генератора), или изготовлен с нуля самостоятельно. Техника изготовления в каждом случае своя, но принцип остается общий — по окружности, охватывающей вращающийся ротор, располагаются катушки, вырабатывающие переменный ток.
При модификации автомобильного генератора иногда силовые обмотки не трогают, предпочитая изменить конструкцию ротора и на этом остановиться. Чаще всего причиной тому является слабая техническая или теоретическая подготовка, когда мастер имеет весьма смутное представление, как именно подобные вещи делаются. Рассмотрим вопрос внимательнее:
Выбор количества фаз
Многие мастера пытаются облегчить себе задачу, делая генератор на одну фазу. В данном случае простота весьма сомнительная, так как экономия усилий получается только на стадии намотки катушек. Зато при эксплуатации получается неприятный эффект — амплитуда напряжения имеет классический вид, отчего выпрямленный ток имеет пульсирующую структуру.
Скачки противопоказаны аккумуляторам, создают отрицательное воздействие на все узлы комплекса и способствуют быстрому выходу из строя. Появляется вибрация, которая может стать причиной жалоб соседей, источником неприятных ощущений для людей или животных.
Трехфазная конструкция, напротив, имеет более мягкую огибающую, в выпрямленном состоянии ток практически не имеет каких-либо отклонений. Мощность устройства имеет стабильное значение, сохраняется в рабочем состоянии механическая и электрическая часть агрегата.
Выбор между трех- и однофазным устройством однозначно следует делать в сторону трехфазной конструкции. Количество намотанных катушек возрастает, но число витков не настолько велико, чтобы отказываться от более качественного результата из-за призрачной экономии времени.
Модификация статора автогенератора
Автомобильный генератор имеет готовые силовые катушки, плотно уложенные в каналах статора. Для получения качественного результата требуется изменить чувствительность статора, поскольку номинальная частота вращения автомобильного двигателя находится в пределах 2000-3000 об/мин, а на пике может подниматься до 5000-6000 об/мин. Таких параметров ветряк выдать не в состоянии, а использование повышающей передачи значительно снизит мощность крыльчатки.
Решением вопроса становится увеличение количества витков, для чего старые обмотки демонтируются, а на их место наматываются новые, с большим числом витков из более тонкого провода. При этом, нельзя использовать слишком тонкий провод, так как с возрастанием числа витков растет и сопротивление, делающее генератор менее производительным. Необходимо соблюдать «золотую середину», увеличивая количество аккуратно, без излишнего рвения.
Важно! Подобная операция требует расчета, но на практике чаще всего поступают проще — наматывают столько витков, сколько способна вместить конструкция статора. Результат обычно достигается положительный, поскольку слишком большое число витков вместить не получится.
Изготовление статора аксиального типа
Такая конструкция подойдет для генератора аксиального типа, ротор которого создан из ступицы и тормозного диска от автомобильного колеса. Статор имеет форму плоского диска, по окружности которого расположены силовые обмотки. Они должны быть намотаны из достаточно толстого провода, чтобы число витков было достаточным, но и сопротивление не снижало эффективность конструкции. Количество катушек кратно трем, чтобы на каждую фазу приходилось одинаковое количество.
Соединяются они между собой звездой, для каждой фазы соединяются 1, 4, 7, 10 и т.д. При намотке однофазного статора каждая катушка мотается в противоположном направлении — первая по часовой стрелке, вторая — против, затем опять по часовой и т.д. соединяются они последовательно.
Готовый статор устанавливается соосно с ротором. Зазор между катушками и неодимовыми магнитами должен быть минимальным, но ход ротора свободный, без соприкосновения с катушками.
Для защиты от влаги, пыли или прочих воздействий катушки обычно заливают эпоксидной смолой. Для этого предварительно делается по внешнему краю диска статора бортик из пластилина высотой, немного превышающей слой заливки.
Сборка крыльчатки
Крыльчатка должна обеспечивать максимальную чувствительность. Перед тем, как начать создание ветряка, следует подробно изучить метеорологическую обстановку в регионе, направление и скорость преобладающих ветров, частоту и силу шквалистых порывов, возможность ураганов. Эта информация поможет выбрать наиболее подходящую конструкцию ветряка (вертикальный или горизонтальный, размер, количество лопастей и т.п.).
Создание крыльчатки производится из подручного материала на основании параметров генератора. Размер лопастей должен обеспечивать начало вращения при невысоких скоростях потока, но не создавать чрезмерно большой преграды. Это снизит риск падения мачты при сильном порыве или шквале.
Регионы с нестабильными и часто меняющимися ветрами (каких большинство в России) больше подходят для эксплуатации вертикальных конструкций. Горизонтальные ветряки считаются более эффективными, но нуждаются в установке на высокие мачты, что создает проблемы при обслуживании.
Рабочее колесо ветрогенератора должно быть качественно отбалансировано и прочно соединено. Установка комплекта на крышу дома запрещается, особенно, если в нем проживает несколько семей. Рекомендуется выбирать открытое место на возвышении неподалеку от дома, чтобы длина кабеля не создавала большого сопротивления. Поблизости не должно быть преград, высоких деревьев или зданий, заслоняющих прямой поток ветра.
Рекомендуемые товары
Ветрогенератор на постоянных магнитах своими руками.
Аксиальный 20-ти полюсной ветрогенератор
Ветрогенератор аксиального типа на основе готовой ступицы и трехфазного генератора, который содержит 15 катушек, намотанных проводом 0.7 мм по 70 витков. Ротор данного генератора имеет 20 пар магнитов размером 20 на 5 мм, а толщина статора равна 8 мм. В этой модели используется двухлопастной винт и система защиты от сильного ветра.
Материалы и агрегаты использованные для постройки данного ветрогенератора:
1) автомобильная ступица
2) эпоксидная смола
3) металлические уголки
4) магниты размером 20 на 5 мм в количестве 40 штук
5) труба 20
6) суперклей
7) вазелин
8) ступица от прицепа «зубренок»
9) фанера
10) ламинат 8 мм
11) провод толщиной 0.7 мм
Рассмотрим более подробно основные этапы постройки и особенности конструкции данной модели ветрогенератора.
Для начала автор занялся намоткой катушек для статора. Чтобы облегчить данный процесс автор изготовил специальное приспособление:
Для его изготовления автор использовал трубу диаметром 20 мм, таким образом она как раз подходит под размеры магнитов. Автор решил изготовить катушки толщиной 7 мм.
Еще одно изображение самодельного станка для намотки катушек:
Автор отмечает, что благодаря данному станку, собранному из подручных материалов, намотка катушек прошла без особых трудностей. Главное мотать катушки виток к витку давая несильную натяжку для того, чтобы витки плотнее прижимались друг к другу.
Итак, автор приступил к изготовлению катушек для генератора. Для того, чтобы катушки не развалились после намотки автор промазывал их клеем для пластика, а так же дополнительно обернул оконным скотчем. Для намотки катушек автор использовал провод толщиной 0.7 мм по 70 витков на каждую катушку. Хотя после конечной сборки автор решил, что нужно было делать по 90 витков, это позволило бы выиграть по напряжению.
Далее была изготовлена форма для заливки статора. Автор решил сделать форму на подложке из фанеры. Для этого на фанеру была нанесена разметка, которая позволит более точно разместить катушки. Средняя часть формы сделана из ламината толщиной 8 мм. Для того, чтобы эпоксидная смола не приставала к форме, автор смазал ее вазелином, это позволит затем легко извлечь статор из заготовки после затвердевания эпоксидной смолы.
Для проводов были сделаны специальные канавки при помощи болгарки.
При заливке статора автор использовал стеклосетку, чтобы увеличить прочность статора. Уложив стеклосетку с каждой стороны статора, автор через заранее просверленные отверстия притянул крышку и оставил статор остывать.
Катушки статора были соединены пофазно, все шесть проводов от фаз были выведены по канавкам наружу, после чего провода были замазаны пластилином для того, чтобы смола не вытекала. В последствии автор соединил фазы звездой.
На следующий день статор был извлечен из формы, и автор слегка обработал края для ровности. Магниты на дисках автор так же решил залить эпоксидной смолой для большей надежности.
На фотографиях ниже можно рассмотреть, как была выполнена поворотная ось ветрогенератора:
Основой для изготовления поворотной оси послужила автомобильная ступица. Для того, чтобы защитить будущий ветрогенератор от слишком сильного ветра автор использовал стандартную конструкцию увода от ветра путем складывания хвоста. Важно заметить, что ветроголовку необходимо вынести минимум на 100 мм, иначе защита от ветра не будет работать так как ось генератора будет расположена слишком близко к поворотной оси.
Так же к конструкции был приварен штырь под углом в 20 градусов и на 45 градусов относительно винта, на этот штырь одевается хвост ветрогенератора.
Рассмотрим конструкцию ступицы генератора.
За основу самого генератора была взята ступица от прицепа «Зубренок». Автор использовал неодимовые магниты размером 20х5 мм. На каждый диск ушло по 20 магнитов. Ступица была закручена через пластину, на которую прикреплены уголки. Статор генератора будет держаться на шпильках.
Далее автор приступил к изготовлению дисков с магнитами.
Магниты были прикреплены на диски при помощи суперклея. Для того, чтобы сделать все максимально точно автор изготовил шаблон из картона. Так же важно заметить, что магниты должны клеиться с чередованием полюсов, таким образом, чтобы на генераторе диски с магнитами притягивались.
Ниже можно рассмотреть, как именно был закреплен хвост ветрогенератора, который будет защищать его от сильного ветра:
На фотографии ветроголовка была размещена слишком близко к поворотной оси ветрогенератора, что в последующем было выявлено на испытаниях и устранено. Однако само крепление хвоста и углы наклона верные. После доведения конструкции до ума, она отлично себя проявила: при усилении ветра винт отворачивается, а хвост складывается и поднимается вверх.
Автор решил сделать для начала двухлопастной вариант винта для своего генератора. Лопасти были изготовлены из ПВХ трубы. Так же был сооружен кожух, который будет закрывать генератор от дождя.
Затем генератор был собран и покрашен. После покраски автор решил испытать работу генератора. От руки удалось раскрутить генератор до 30 вольт с силой тока кз 4.5 А.
Данный генератора работает на 3 светодиодные ленты по 25 ватт каждая, но в будущем автор планирует более серьезно подойти к расчету винта для генератора и подключить аккумулятор.
статья взята с сети интернет: http://usamodelkina.ru/
Следите за новостями!
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.
Использование постоянных магнитов в генераторах энергии.
Вы когда-нибудь держали в руках неодимовые магниты? Тогда представляете с какой неимоверной силой они притягиваются и отталкиваются друг от друга. Ну и естественно, наш пытливый ум начинает искать способы использования этой силищи. Каких только не придумано механизмов и конструкций, двигателей и альтернаторов.
В процессе творческого пути изобретатели сталкивались порой с новыми необычными эффектами и открытиями. Что бы вы понимали масштабность этой темы мы предлагаем краткий экскурс по наиболее нашумевшим проектам.
Начнем эту обширную тему с истории развития электромагнитного генератора Джона Серла (John Roy Robert Searl). В детстве Сёрл много болел и находился наедине с собой, что, как он считает, и послужило возникновению у него неординарного типа мышления, позволившего не попасть под догмы образовательной системы. С детства он видел вещие сны, которые в будущем послужили необходимыми ключами для создания его изобретений. Особенно его притягивали «магические квадраты». Джон Сёрл обнаружил, что его «обыкновенные» магические квадраты обладают необыкновенными свойствами. Для пытливого взора изобретателя и естествоиспытателя они стали, как говорит он сам, «окном в природу». Все в природе построено на строжайших закономерностях, убежден профессор, но мы их не видим. Мы не можем их увидеть, потому что получили стандартное образование, из-за чего просто ослепли. Или надели шоры. Заполнив свое сознание стереотипами, мы утратили саму способность удивляться, искать не предвзято, перестали видеть. И воспринимаем реальность не такой, какая она есть, а такой, какой нас научили ее воспринимать.
Джон в возрасте 14 лет поступил учеником электромонтера на завод в английском городе Бирмингеме. Работая с постоянными магнитами для электросчетчиков, он в 1946 году открыл новый эффект электромеханики, о котором в школе не рассказывают. В быстро вращающемся диске появлялась радиальная электродвижущая сила с вертикальным вектором. Для увеличения эффекта, Джон сначала намагничивал диски, а затем стал использовать постоянные магниты. Однажды его модель, состоящую из нескольких соединённых вместе колец, испытывали во дворе. При малых оборотах, в кольцах появилась большая радиальная разность потенциалов, что проявилось по характерному треску электрических разрядов и запаху озона. Затем произошло совсем необычное: блок колец оторвался от раскручивающего их мотора и завис на высоте 1,5 метра, постоянно увеличивая обороты вращения. Вокруг вращающегося объекта появилось розовое свечение – показатель активизации воздуха при падении давления. Объект начал подниматься. Наконец, вращение достигло такой скорости, что объект быстро исчез из виду в вышине. Вдохновлённый своими результатами, Джон, в период с 1950 по 1952 год создал и испытал свыше десятка моделей левитирующих дисков. В дальнейшем он научился управлять «разгоном» этих дисков. Уверенный в том, что общество будет с благодарностью принимать его открытия, он в 1963 году разослал приглашения на презентацию своей модели «летающей тарелки» в Королевский Дом и высшим министерским чинам. Но никто на приглашения не откликнулся. Обескураженный Джон на некоторое время перестал работать, потом, в 1967 году обратился к английским учёным, но те лишь высмеяли «неуча-электрика».
Как обычно, признание к изобретателю пришло из-за рубежа. Сначала от японцев, а значительно позже и от ученых других стран. В 1968 году произошло событие, которое, задержало развитие этих научных исследований. 30 июля 1968 года Джон испытывал аппарат «Р-11» весом почти 500 кг. При демонстрации аппарат опять перестал управляться, а затем взлетел и скрылся из виду на большой высоте в небе. Власти оперативно «отреагировали» на это событие. Местные электрики предъявили изобретателю счет за использование электроэнергии в течении прошлых 30 лет, хотя Джон имел собственную электростанцию. Он не имел возможности уплатить огромную сумму, поэтому его арестовали, судили, и посадили в тюрьму на 15 месяцев. Все оборудование и приборы уничтожили, а дом сожгли. В 1980-е годы о нем было много шума в прессе, как об «отце летающих тарелок». Потом все разговоры об этом талантливом изобретателе прекратились, как будто кто-то дал такую команду.
В настоящее время, Джон Серл открыт для контактов, о нем снимают фильмы и пишут книги. Он действительно заслуживает того, чтобы изучить его теорию и технологию. Необходимо отметить, что Джон Серл сделал фундаментальное открытие природы магнетизма, которое заключается в том, что добавление небольшой составляющей слабого переменного тока (примерно 100 милиампер) высокой частоты (около 10 MГц) в процессе изготовления постоянных магнитов придает им новые и неожиданные свойства. На основе этих магнитов Джон создал свои генераторы. Полагаю, что суть данной технологии состоит в создании магнитного материала, имеющего прецессию магнитных моментов. Основной интерес разработчика был в создании «летающих дисков», и это у него получалось с большим успехом, так как в его генераторах, кроме эффекта самовращения, создается эффект осевой активной силы. К продаже генераторов энергии, Серл и его коллеги готовы давно, иногда они давали рекламу, но до серийного выпуска развитие их проекта не дошло. Возможно, отсутствие серийного производства – это компромисс за то, что они сейчас еще имеют возможность продолжать исследования. На фото показана фотография небольшой экспериментальной установки в современной лаборатории Джона Серла. Слева на фото ролики не вращаются, а справа на фото показаны вращающиеся ролики. Фото публикуется с разрешения Джона Серла. Он прислал письмо в январе 2011 года, с пожеланиями успехов в исследованиях.
Один из современных генераторов Серла.
В интернете есть много фильмов с его презентациями и пояснениями о том, «как это работает». Официально, проектами занимается компания DISC Direct International Science Consortium Inc. Они ставят задачи коммерческого освоения космоса, в том числе. Технические подробности данного изобретения имеют аналогии с другими проектами. Эффект Серла, обнаруженный в магнитных взаимодействиях, проявляется в необычном поведении роликов, находящихся в области постоянного поля кольцевого магнита с осевой намагниченностью. Ролик, установленный на свое место «на орбите», после небольшого толчка влево или вправо, начинает движение по орбите с вращением вокруг своей оси, причем с постоянным увеличением орбитальной скорости. Этот эффект может быть объяснен явлением «запаздывания взаимодействия», которое, при перемагничивании, в особых материалах, возникает даже на небольших скоростях взаимного движения магнитов. Команда последователей Джона Серла продолжает его проекты, создавая новые конструкции и применяя современные материалы.
Для более детального обсуждения конструкции, можно обратиться к схеме Рощина и Година, которые в 1992 году в Институте Высоких Температур, Москва, построили и успешно испытали аналогичный генератор. Проект назывался «Астра». Схема экспериментальной установки показана на рисунке.
Установка «Астра», авторы Годин и Рощин, 1992 год
В данной конструкции, периферийные магниты (ролики с осевой намагниченностью) вращаются вокруг центрального магнита, имеющего форму кольца с осевой намагниченностью. Вращение создает электродвигатель с внешним питанием. Некоторые отличия от проектов Серла состоят в том, что магниты, в данном случае, не являются свободными, а установлены на общем роторе (элемент 3), хотя ролики также имеют свободу вращения вокруг своей оси. Диаметр магнитной системы рабочего тела конвертора Година и Рощина в проекте «Астра» был около 1 метра. При оборотах более 500 оборотов в минуту, начиналось самовращение, и машина переключалась от первичного привода на генератор с нагрузкой до 7 киловатт. Интересно, что в процессе работы также отмечалось наличие осевой вертикальной силы, и создается радиальное электрическое поле. В затемненном помещении, вокруг работающего генератора наблюдается коронный разряд в виде голубовато-розового свечения и характерный запах озона. При этом, облако ионизации охватывает статор и ротор, и имеет тороидальную форму. Вокруг установки отмечаются концентрические «магнитные стены», то есть области изменения величины магнитного поля и температуры среды. Расстояние между данными «магнитными стенами» было около 50–60 см, толщина «стен» примерно 5–8 см. Температура внутри «стен» была ниже окружающей примерно на 6–8 градусов. Концентрические «магнитные стены» и сопутствующие тепловые эффекты начинали проявляться, заметным образом, примерно с 200 об/мин, и линейно нарастали по мере увеличения числа оборотов.
Подробнее, читайте о данном проекте в стат