Тихоходный генератор на постоянных магнитах своими руками - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Тихоходный генератор на постоянных магнитах своими руками

Как правильно делать дисковый генератор инструкция

Здравствуйте, мне часто пишут по поводу того как лучше делать аксиальный дисковый генератор, сколько магнитов должно быть и сколько катушек. Спрашивают каким проводом нужно мотать катушки, и по сколько витков. Спрашивают про соотношение магнитов к катушкам, и про то как соединять катушки между собой. Вот на эти вопросы я постараюсь ответить сопровождая их рисунками.

Общие правила построения аксиального генератора

1.Расстояние между магнитов по кругу на дисках должно быть равно их ширине, но чем плотнее тем лучше, идеально если магниты будут почти вплотную друг к другу. Ниже я более подробно описал, если не можете определится делайте расстояние равным ширине магнитов, работать будет как у всех.
2. Круглые магниты, квадратные, или прямоугольные, по сути не важно, это потом отразится на форме катушек. Для первого варианта проще круглые магниты и катушки.
3.Толщина дисков должна быть равна толщине магнитов, или немного тоньше.
4.Количество витков в катушках для 12V АКБ по 60 витков, для 24V ВКБ по 90 витков.
5.Толщина статора по толщине магнитов.
6.Соотношение катушек к магнитам 4:3, на 9 катушек 12 магнитов, на 12 катушек 16 магнитов.
Однофазные генераторы не делают потому что будет сильная вибрация генератора при работе.

Соотношение магнитов к катушкам должно быть таким: на каждые три катушки должно быть по четыре магнита, соотношение 3/4. То есть на 9 катушек должно быть по 12 магнитов на дисках. На 12 катушек должно быть 16 магнитов. На 18 катушек должно быть 24 магнита (по 24 магнита на каждом из двух дисков). Можно делать соотношение и 2/3, генератор тоже будет работать, но как показали некоторые опыты такой вариант немного проигрывает, более подробно здесь – Тестирование генераторов со статорами на 12 и 18 катушек, что оказалось лучше

Магниты должны быть толщиной не менее 10 мм, можно правда и тоньше, но тогда придётся делать тонкий статор, вообще статор должен быть примерно равен толщине магнитов. Форма магнитов, круглые они, квадратные, или прямоугольные, не особо важна, потом это повлияет на форму катушек, будут ли они ровно круглые, треугольной вытянутой формы. Для крупных и мощных генераторов от 1.5кВт магниты можно ставить толщиной 15-20 мм, и делать более толстый и прочный статор толщиной 15-20 мм.

Обычно расстояние между магнитов делают равным их ширине, но чем больше площадь заполнения магнитами дисков по кругу тем лучше. Расстояние между магнитов чем плотнее тем лучше. Но если делать расстояние между магнитов равным ширине самих магнитов, или в половину ширины магнитов то тоже будет работать нормально. Из-за увеличения диаметра дисков увеличивается скорость магнитов за оборот, и напряжение катушек увеличивается пропорционально росту скорости движения магнитов.

Но работают те витки катушек, которые попадают под магниты, поэтому чем реже магниты на диске тем меньше витков катушек принимают участие в работе, и здесь выигрыш только в диаметре, но большой чес получается и много меди уходит. если расположить магниты близко друг другу то диаметр дисков становится меньше, витков в работе больше, а меди меньше. Так в общем эффективнее.

Обычно делаю расстояние между магнитов равное их ширине, но те кто делал расположение магнитов плотнее, и даже вплотную при меньших диаметра и размеров генераторов получали тот же результат. Как делать тут уже решать вам.

Для схемы 9 катушек на 12 магнитов подойдут круглые магниты, и их лучше размещать на диске почти вплотную друг к другу. Внутренний диаметр круглых катушек можно делать меньше диаметра магнита.

Для 12 катушек на 16 магнитов также можно делать круглые катушки и ставить круглые или лучше квадратные магниты. Расстояние между магнитов чем плотнее тем лучше. А так в зависимости от размеров можно сделать расстояние около 5-10 мм между магнитами, если квадратные то в самом узком месте должно быть такое расстояние.

Для 18 катушек на 12 магнитов лучше использовать прямоугольные магниты с расстоянием равным их ширине. При этом внутренняя дырка катушки должна быть почти равна размерам магнита. Если 24 магнита ставить на дисках то расстояние между магнитами будет вплотную.

Ниже рисунок для сравнения насколько перекрываются катушки магнитами если магниты ставить почти вплотную и с расстоянием между магнитами равным их ширине.

Так.же вариант перекрытия магнитами статора на 18 катушек и 12 катушек.

Какой вариант лучше на этот вопрос однозначного ответа нет, любой вариант будет работать. Проще наверное делать как большинство, с расстоянием между магнитов равным их ширине, так как медь дешевле и её можно не экономить.

Намотка катушек и соединение

Количество витков в катушках для зарядки АКБ 12 вольт обычно делается по 60 витков, если ветряк на 24 вольта то по 90 витков в катушке. Более подробно про расчёт напряжения генератора и его мощности я описал здесь – Расчёт генератора новая версия

Соединяются катушки фазы так: Начало первой катушки это начало фазы. Конец первой катушки соединяется с началом второй. Конец второй с началом третьей. Конец третьей на выход если у вас по три катушки на фазу это конец фазы. Вторая и третья фаза соединяется также как и первая. Всего на выходе должно быть шесть проводов, по два повода с каждой фазы. Далее уже можно соединить звездой, для этого три конца фаз или три начала фаз соединяются в одну точку, а три свободные конца уже на трёхфазный диодный мост. Ниже рисунок соединения одной фазы.

Лучше не соединять фазы генератора сразу звездой, а вывести из статора все концы фаз, чтобы потом можно было соединять по разному. Может быть так что с вашим винтом генератор будет лучше работать при параллельном соединении фаз.

По конструкции самого генератора есть два варианта

Первый вариант самый распространённый, диски здесь крутятся на валу, а статор больше по диаметру, и крепится шпильками с внешней стороны, тесть по внешнему диаметру. Обычно для изготовления за основу берут автомобильную ступицу и на её основе строят генератор. Второй вариант это когда статор крепится по внутреннему диаметру за неподвижный вал. А диск с подшипником надевается на этот вал, и с обратной стороны к нему притягивается второй диск.

Ветрогенератор на неодимовых магнитах

Неодимовый магнит – это редкоземельный металл, обладающий стойкостью к размагничиванию и способностью намагничивать некоторые материалы. Используется при изготовлении электронных устройств (жесткие диски компьютеров, металлодетекторы и т.д.), медицине и энергетике.

Неодимовые магниты используются при изготовлении генераторов, работающих в различных видах установках, вырабатывающих электрический ток.

В настоящее время генераторы, изготовленные с использованием неодимовых магнитов, широко используются при изготовлении ветровых установок.

Основные характеристики

Для того, чтобы определиться в целесообразности изготовления генератора на неодимовых магнитах, нужно рассмотреть основные характеристики данного материала, которыми являются:

  • Магнитная индукция В — силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тесла.
  • Остаточная магнитная индукция Br — намагниченность, которой обладает магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю, измеряется в Тесла.
  • Коэрцитивная магнитная сила Hc — определяет сопротивляемость магнита к размагничиванию, измеряется в Ампер/метр.
  • Магнитная энергия (BH)max -характеризует, насколько сильным является магнит.
  • Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br – определяет зависимость магнитной индукции от температуры окружающего воздуха, измеряется в процентах на градус Цельсия.
  • Максимальная рабочая температура Tmax — определяет предел температуры, при которой магнит временно теряет свои магнитные свойства, измеряется в градусах Цельсия.
  • Температура Кюри Tcur — определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается, измеряется в градусах Цельсия.

В состав неодимовых магнитов, кроме неодима входит железо и бор и зависимости от и их процентного соотношения, получаемое изделие, готовый магнит, различается по классам, отличающимся по своим характеристикам, приведенным выше. Всего выпускается 42 класса неодимовых магнитов.

Достоинствами неодимовых магнитов, определяющими их востребованность, являются:

  • Неодимовые магниты обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм , ВН.
  • Подобные магниты имеют более низкую стоимость в сравнении с подобными металлами, имеющими в своем составе кобальт.
  • Обладают способностью работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне от – 60 до + 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.
  • Из данного материала возможно изготовить магниты из любой формы и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.).

Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт

В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:

Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.

Читайте также:  Принцип работы генератора переменного тока автомобиля

Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.

Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.

Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.

Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.

Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:

  • Номинальная мощность – 5,0 кВт;
  • Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
  • Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
  • Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
  • КПД – не ниже 94,0 %;
  • Охлаждение – воздушное;
  • Масса – 240,0 кг.

Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).

Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:

где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.

Плюсы и минусы

К достоинствам ветрогенераторов, изготовленных с использование неодимовых магнитов можно отнести следующие характеристики:

  • Высокий КПД устройств, достигаемый за счет минимизации потерь на трение;
  • Продолжительные сроки эксплуатации;
  • Отсутствие шума и вибрации при работе;
  • Снижение затрат на установку и монтаж оборудования;
  • Автономность работы, позволяющая осуществлять эксплуатацию без постоянного обслуживания установки;
  • Возможность самостоятельного изготовления.

К недостаткам подобных устройств можно отнести:

  • Относительно высокая стоимость;
  • Хрупкость. При сильном внешнем воздействии (ударе), неодимовый магнит способен лишиться своих свойств;
  • Низкая коррозийная стойкость, требующая специального покрытия неодимовых магнитов;
  • Зависимость от температурного режима работы – при воздействии высоких температур, неодимовые магниты теряют свои свойства.

Как сделать своим руками

Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.

Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.

При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.

Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.

Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:

  1. Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
  2. Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
  3. В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
  4. Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:

  1. Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
  2. Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм 2 , наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
  3. На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.

Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция

  1. Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
  2. Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:

  1. Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
  2. Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
  3. На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:

  1. Конструкция должна жестко крепить статор (заготовка с обмотками, залитыми эпоксидной смолой), с одной стороны, и не затруднять вращение ротора (диски с недимовыми магнитами).
  2. Из трубы (полиэтилен, пропилеи и т.д.), используемой для прокладки сетей водопровода или канализации, изготавливаются лопасти ветрового генератора. Для этого труба нарезается нужной длины, после чего разрезается и заготовкам придается соответствующая форма.
  3. Изготавливается хвостовок ветровой установки. Для этого может быть использован любой листовой материал (фанера, металл, пластик), после чего хвостовик крепится к собираемой конструкции, со стороны противоположной креплению лопастей. В результате получается следующая конструкция:
    • Собранная установка монтируется в предусмотренном для этого месте.
    • К выводам генератора подключается нагрузка.

Конструкция ветрового генератора на неодимовых магнитах может быть различной, все зависит от имеющихся запасных частей и технический возможностей человека, решившего изготовить подобное устройство самостоятельно.

Генераторы на магнитах, работающие без топлива

Всё большую популярность набирают генераторы, которые способны вырабатывать электричество без использования бензина или дизельного топлива, так как они гораздо экономичнее. Также эти устройства не выделяют токсичных веществ и не загрязняют окружающий мир. Генераторы на магнитах, работающие без топлива, применяют не только в домашнем хозяйстве, но и в некоторых отраслях промышленности.

Бестопливные генераторы

Многие государства сейчас делают упор на разработку альтернативных источников энергии, а также на экономию полезных ископаемых. Достигается это благодаря использованию магнитных электрогенераторов. Принцип их работы заключается в элементарных законах физики. Наиболее успешными видами устройств считаются такие:

  1. Бестопливный генератор на магнитах Адамса. На сегодняшний день является наиболее популярным магнитным двигателем. У него довольно простая конструкция, но при этом очень высокий коэффициент полезного действия.
  2. Мотор Дудышева. В основе его работы применяется магнитный ток, который видоизменяется в электрический импульс.
  3. Соленоидальный мотор Дудышева. В его конструкцию включён магнитный ротор. Наибольшую эффективность показывает на малых мощностях.
  4. Двигатель Минато. КПД устройства составляет 100%. Это достигается благодаря использованию усилителей мощности.
  5. Мотор Джонсона. Это довольно популярный тип устройств, но в промышленности его не применяют из-за малой мощности.

Большинство видов агрегатов можно успешно применять в разных отраслях промышленности. Это позволит не только экономить на топливе, но и снизить уровень загрязнения окружающей среды.

Прибор Вега и его особенности

Бтг работают по схеме захвата свободной энергии, после чего идёт её преобразование в индукционный ток. Адамс и Бедини посвятили свою жизнь изучению этого физического явления. Приборы можно применять как автономное обеспечение электроснабжением для:

  • частных домов;
  • фермерских или же лесных угодий;
  • судоходства;
  • автомобилестроения;
  • самолётостроения и космонавтики.

Эффективность бестопливных генераторов на магнитах зачастую проявляется в местах, которые не получается обеспечить топливом, а силы природной энергии недостаточно для полного обеспечения электричеством. Следует понимать, что устройство Адамса не является вечным генератором электричества. При эксплуатации ему необходим периодический ремонт. Также агрегат требует постоянного обслуживания.

Бестопливный генератор на магнитах от производителя «Вега» имеет ряд преимуществ:

  1. Прибор можно использовать в любых погодных условиях, а также вдали от сетей электроснабжения.
  2. Топливом является кинетическая энергия.
  3. Ограничения по производству электричества отсутствуют.
  4. Полностью безопасен для организма человека и природы.
  5. Сделать бестопливный генератор можно своими руками.
  6. Агрегат очень компактный.
  7. Минимальный срок эксплуатации составляет 20 лет.

Основное преимущество заключается в том, что не нужно самостоятельно придавать движение валу. Весь процесс автоматизирован, благодаря преобразованию кинетической энергии в электрический импульс.

Принцип работы

Работа генератора заключается в гибридной в системе. Переменный ток получается после преобразования кинетической энергии. Ротор вращается благодаря силе магнитного поля, которое исходит от торцов электромагнитов. Таким образом, магнитные колебания позволяют создать электрический импульс. Самая простая конструкция содержит в себе:

  1. Генератор. Это цилиндрическая ёмкость, которая обязательно должна герметично закрываться. Внутри возникает электромагнитное поле, благодаря направленному воздействию катушек.
  2. Конвектор-преобразователь. Продуцирует электроэнергию из магнитных импульсов. На выходе получается переменный ток.
  3. Аккумуляторы. Необходимы для накапливания заряда. Благодаря им можно пользоваться электричеством в любое время.

Главным элементом в конструкции является многополюсный генератор прямого вращения. Снаружи располагаются магниты. Их количество зависит от необходимой мощности. Минимальный коэффициент полезного действия такого устройства составляет 90%. Из генераторов можно создать электрические сети, соединяя несколько устройств между собой. Это выгодно, если мощность аппарата составляет, например, 5 киловатт, а требуется мощность в 10 киловатт.

Создание аппарата своими руками

Получение электрической энергии в огромных количествах без затрат топлива — идея заманчивая и вполне выполнимая. Создание такого устройства можно рассмотреть на примере генератора Адамса. Для самостоятельной сборки понадобятся:

  1. Магниты. Чем больше магнит, тем сильнее он воздействует на индукционное поле, а также на количество вырабатываемой энергии. Для генератора небольшой мощности подойдут маленькие куски. Желательно, чтобы размеры были одинаковыми. Для нормальной работы достаточно 15 штук. Плюсовой полюс одного магнита должен устанавливаться напротив плюса другого. Если не соблюсти это условие, то индукционного поля не будет.
  2. Медные провода.
  3. Две катушки. Их можно достать из старых двигателей или же намотать проволоку самостоятельно.
  4. Листовая сталь для изготовления корпуса.
  5. Болты, шайбы, шурупы и гвозди. Они необходимы для крепежа небольших элементов.

Сначала магнит нужно закрепить на основании катушки. Сделать это можно, если высверлить в нём отверстие, а затем закрепить болтами. Провода на катушках должны быть толщиной в 1,25 мм и иметь слой изоляции. Катушки следует крепить на металлической раме так, чтобы между торцами были небольшие зазоры. Это требуется для свободного вращения основного элемента.

На этом этапе аппарат уже можно использовать. Проверить правильность сборки довольно просто: следует вручную прокрутить магниты. Если конструкция собрана правильно, то на концах обмотки возникнет напряжение.

Это наиболее примитивный генератор, работающий от магнитов. Но на основе такой схемы можно создать устройство, которое будет способно обеспечить электроэнергией весь дом. Также можно приобрести уже готовые аппараты от проверенных производителей.

Наиболее популярные модели

На текущий момент наиболее популярными генераторами являются модели от производителей «Энерджистем», «U-Polemag», «Вега», а также «Верано-Ко». Они занимают обширную часть рынка устройств.

«Вега» производит аппараты, которые работают исходя из принципа магнитной индукции. Эту идею смог воплотить знаменитый физик Адамс. Цена зачастую зависит от мощности и размеров аппарата. Минимальная стоимость составляет 45 тыс. руб. У этого производителя есть ряд преимуществ:

  1. Продукция от компании «Вега» очень экологична.
  2. Генераторы полностью бесшумны, что позволяет их устанавливать в любом месте.
  3. Аппараты сравнительно компактные.
  4. У производителя довольно много моделей, мощность которых начинается от 1,5 кВт и достигает до 10 кВт.

Минимальный эксплуатационный срок составляет 20 лет. Аккумуляторы необходимо заменять через каждые 3−4 года.

«Верано-Ко» — это украинский производитель, использующий для своей продукции только качественные комплектующие. Производит генераторы как для бытовых нужд, так и для промышленных целей. Принцип работы альтернативного источника энергии такой же, как и у других магнитных агрегатов. Самая дешёвая модель стоит 50 тыс. руб. Цены на устройства достигают 200 тыс. руб.

«U-Polemag» является китайским производителем. Представляет наибольшее разнообразие моделей генераторов. Стандартное КПД устройств составляет 93%. Максимальные потери энергии — 1%. Зачастую приобретается для бытового использования. Имеет компактные габариты, низкий уровень шума и небольшой вес. В комплектацию входят системы охлаждение. Максимальная длительность использования достигает 15 лет. Цены на модельный ряд начинаются от 30 тыс. руб. и достигают 90 тыс. руб.

«Энерджисистем» производит устройства вертикального типа. Однозначного мнения о качестве и мощности аппаратов у потребителей нет. Цены на генераторы немного завышены и начинаются от 50 тыс. руб.

Рекомендации по выбору

Любые подобные устройства (особенно магнитные генераторы) стоят довольно много. Зачастую потребители хотят купить качественную модель, но при этом потратить минимальное количество денег. В последнее время люди начали приобретать товары из Китая. Это обусловлено тем, что продукция стоит дешёво и имеет вполне терпимое качество. Генераторы или же элементы конструкции можно купить за границей, но есть определённые риски, которые следует учитывать:

  1. Приходится платить за товар до его получения.
  2. Часто случается, что продукция не соответствует описанию на сайте.
  3. Иногда посылка не доходит до адресата, а деньги при этом никто не вернёт.

Часто такая экономия оказывается ложной. Есть возможность покупки генератора напрямую от производителя. Но при таком варианте необходимо знать все тонкости конструкции аппарата, чтобы опытный продавец не смог «втюхать» генератор, не соответствующий требованиям, поэтому перед покупкой следует:

  1. Досконально изучить рынок таких устройств. Это позволит обнаружить лидеров среди производителей.
  2. Правильно рассчитать мощность. Так можно сэкономить, не переплачивая за ненужные характеристики.

Желательно убедиться, что к товару выписывается гарантийный талон. У каждой модели должен быть лист испытаний, который может подтвердить качество.

Аксиальный генератор на ферритовых магнитах

Наверное многих интересует возможность использования альтернативной энергии. Автор данного устройства как раз является одним из таких, он так же читал различные статьи в интернете посвященные возобновляемых источникам энергии. Особенно его заинтересовало использование энергии ветра, так как в его местности ветра довольно сильные и он сразу понял, что должная конструкция ветрового генератора будет выдавать довольно большое количество энергии.

Ознакомившись с основными типами ветряков и используемых в них генераторах, автор остановился на аксиальном генераторе с ферритовыми магнитами.

Материалы, которые были задействованы автором для создания данного генератора:

1) металлическая труба
2) подшипники
3) шпилька
4) алмазные диски диаметром 22 см
5) 40 ферритовых магнитов
6) эпоксидная смола
7) провод толщиной 0.5 мм
8) уголок металлический
9) шуруповерт
10) фанера
11) лобзик

Рассмотрим более подробно конструкцию данной модели генератора, а так же основные этапы его сборки.

Данный генератор был построен полностью с нуля. Его основой послужила ступица, которую автор собрал самостоятельно из отрезка трубы. В данную трубу были установлены подшипники и шпилька. Приварив к данной трубе несколько отрезков уголка, автор получил готовую основу для крепления статора будущего генератора своего ветряка.

Ступица, и уголки для крепления статора, разметка перед сваркой

В качестве роторов генератора автор решил использовать алмазные диски с диаметром около 220 мм. Для того, чтобы точно закрепить на них все ферритовые магниты, автор расчертил их таким образом, чтобы получилось двадцать одинаковых секторов, на стыках которых и были размещены магниты. Для того, чтобы магниты были надежно закреплены на дисках, автор использовал супер клей и эпоксидную смолу: для начала магниты были зафиксированы каплей супер клея, а затем залиты эпоксидной смолой.

Установка магнитов на диски ротора:

Так примерно будут стоять диски ротора:

Данная оправа понадобилась автору для того, чтобы более легко и удобнее намотать 15 катушек проводов. Именно такое количество катушек решил использовать автор для создания статора. Приспособление для намотки одевалось на шуруповерт, после чего он включался и автор наматывал 325 витков провода толщиной 0.5 мм. Такое большое количество витков провода для катушек автор обуславливает тем, что ферритовые магниты, использованные для создания генератора, довольно слабые. Итоговая толщина катушек составила 9 мм. Поэтому замеры сопротивления одной фазы показали значение в 18.5 Ом, что понятное дело не является лучшим показателем для постройки генератора, но благодаря такой конструкции катушек, напряжение будет в пределах нормы и подойдет для зарядки аккумуляторов.

Готовые катушки статора, провод 0,5 мм по 325 витков, толщина 9 мм:

После того как катушки были полностью готовы, автор решил приступить к изготовлению статора на их основе. Для начала автор взял лист фанеры и вырезал необходимую форму для статора. В эту форму автор планирует поместить катушки и залить их эпоксидной смолой. Чтобы затем было проще отделить статор от формы, автор обтянул фанерную заготовку скотчем. После чего все шесть проводов от фаз были соединены вместе и все залито эпоксидной смолой.

Катушки статора перед заливкой эпоксидной смолой:

Форма для отливки статора, под низом шаблон с пленкой, края формы обклеены скотчем:

Когда форма затвердела, автор отделил ее от заготовки и получил готовый статор. Следующим шагом автор собрал все части генератора воедино и протестировал его вручную. Таким образом, при соединении в треугольник и раскрутке генератора от руки, ток короткого замыкания получился около 1.5 ампер и напряжение в 15 вольт. Так же автор протестировал генератора при помощи шуруповерта. Для этого шуруповерт был специально соединен с генератором и автору удалось раскрутить до 700 оборотов в минуту и получить напряжение в 47 вольт.

Готовый статор аксиального генератора:

Общий вид готового генератора для ветряка

Затем автор приступил к сборке выбору подходящего винта для данной модели генератора. Было изготовлено несколько винтов из ПВХ трубы диаметром 110 мм. Однако подобные винты не давали необходимых результатов, так как были слишком тихоходными и не развивали нужных скоростей для полноценной работы генератора.

Генератор с винтом перед установкой на мачту:

Изготовление ветрогенератора на неодимовых магнитах своими руками: конструкция ротора ветряка с аксиальным генератором

Обновлено: 4 мая 2019

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector