Небольшой аксиальный генератор для ветряка. Тихоходный генератор на постоянных магнитах своими руками Сборка ветрогенератора трехфазный аксиальный 24 неод
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.
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.
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.
То, что генератор на неодимовых магнитах, например ветрогенератор, является полезным, уже ни у кого не вызывает сомнений. Если даже все приборы в доме и не удастся обеспечить энергией таким способом, то все-таки при длительном использовании он покажет себя с выигрышной стороны. Изготовление прибора своими руками сделает эксплуатацию еще экономичнее и приятнее.
Характеристики неодимовых магнитов
Но давайте сначала выясним, что собой представляют магниты. Они появились не так давно. Приобрести в магазине магниты можно было с девяностых годов прошлого века. Изготовлены они из неодима, бора и железа. Основным элементом, конечно, является неодим. Это металл лантоноидной группы, с помощью которого магниты приобретают огромную силу сцепления. Если взять две штуки большого размера и притянуть друг к другу, то расцепить их будет почти невозможно.
В продаже в основном, конечно, встречаются миниатюрные виды. В любом сувенирном магазине можно найти шарики (или другую форму) из этого металла. Высокая цена неодимовых магнитов объясняется сложностью добычи сырья и технологии его производства. Если шарик диаметром 3-5 миллиметров обойдется всего в несколько рублей, то за магнитик диаметром от 20 миллиметров и выше придется выложить 500 рублей и более.
Неодимовые магниты получают в специальных печах, где процесс происходит без доступа кислорода, в вакууме или атмосфере с инертным газом. Самые распространенные — это магниты с аксиальным намагничиванием, в которых вектор поля направлен вдоль одной из плоскостей, где измеряется толщина.
Характеристики неодимовых магнитов очень ценны, но их легко можно испортить без возможности восстановления. Так, сильный удар способен лишить их всех свойств. Поэтому нужно стараться избегать падений. Также у разных видов имеется свой температурный предел, который варьируется от восьмидесяти до двухсот пятидесяти градусов. При температуре выше предельной магнит теряет свои свойства.
Правильное и аккуратное использование служит залогом сохранения качеств в течение тридцати лет и более. Естественное размагничивание составляет всего один процент в год.
Применение неодимовых магнитов
Их часто используют в опытах в области физики и электротехники. Но и на практике эти магниты нашли уже широкое применение, например, в промышленности. Нередко их можно найти и в составе сувенирной продукции.
Высокая степень сцепления делает их очень полезными при поиске предметов из металла, находящихся под землей. Поэтому многие поисковики используют оборудование с применением неодимовых магнитов, чтобы находить технику, оставшуюся с военных времен.
Если старые акустические колонки еле работают, то иногда стоит к ферритовым магнитам приложить неодимовые, и аппаратура снова отлично зазвучит.
Так и на двигателе или генераторе можно попробовать заменить старые магниты. Тогда есть шанс, что техника заработает намного лучше. Потребление при этом даже снизится.
Человечество уже давно ищет На неодимовых магнитах, как некоторые считают, технология вполне может обрести реальные очертания.
Вертикально ориентированный ветрогенератор в готовом виде
К ветрогенераторам, особенно в последние годы, снова возобновился интерес. Появились новые модели, более удобные и практичные.
Еще недавно главным образом использовались горизонтальные ветрогенераторы, имеющие три лопасти. А вертикальные виды не распространялись из-за сильной нагрузки на подшипники ветроколеса, вследствие чего возникало увеличенное трение, поглощающее энергию.
Но благодаря использованию принципов ветрогенератор на неодимовых магнитах стал применяться именно вертикально-ориентированный, с выраженным свободным инерционным вращением. В настоящее время он доказал свою более высокую эффективность по сравнению с горизонтальным.
Легкий старт достигается благодаря принципу магнитной левитации. А благодаря многополюсности, которая дает номинальное напряжение на малых оборотах, удается отказаться от редукторов полностью.
Некоторые приборы способны начать работу, когда скорость ветра составляет всего полтора сантиметра в секунду, а при достижении всего трех—четырех метров в секунду, она может уже равняться вырабатываемой мощности прибора.
Область применения
Таким образом, ветрогенератор, в зависимости от своей мощности, способен обеспечить энергией разные строения.
Городские квартиры.
Частные дома, дачи, магазины, мойки.
Детские сады, больницы, порты и другие городские учреждения.
Преимущества
Приборы приобретают в готовом виде или изготавливают самостоятельно. Купив ветрогенератор, его остается только установить. Все регулировки и центровки уже пройдены, проведены испытания при различных климатических условиях.
Неодимовые магниты, которые используются вместо редуктора и подшипников, позволяют достичь следующих результатов:
сокращается трение, и повышается срок эксплуатации всех деталей;
исчезает вибрация и шум прибора при работе;
себестоимость уменьшается;
экономится электроэнергия;
исчезает необходимость регулярно обслуживать прибор.
Ветрогенератор можно приобрести со встроенным инвертором, который заряжает батарею, а также с контроллером.
Наиболее распространенные модели
Генератор на неодимовых магнитах может быть изготовлен на одинарном или двойном креплении. Помимо основных неодимовых, в конструкции могут быть предусмотрены дополнительные ферритовые магниты. Высоту крыла делают разную, в основном от одного до трех метров.
Более мощные модели имеют двойное крепление. В них также устанавливаются дополнительные генераторы на ферритовых магнитах и имеется различная высота крыла и диаметр.
Самодельные конструкции
Учитывая то, что приобрести генератор на неодимовых магнитах, работающий от ветра, далеко не всем по карману, часто решаются на сооружение конструкции своими руками. Рассмотрим различные варианты устройств, которые без труда можно сделать самостоятельно.
Ветрогенератор своими руками
Имеющая вертикальную ось вращения, имеет обычно от трех до шести лопастей. В конструкцию входят статор, лопасти (неподвижные и вращающиеся) и ротор. Ветер влияет на лопасти, вход в турбину и выход из нее. В качестве опоры иногда используют автомобильные ступицы. Такой генератор на неодимовых магнитах является бесшумным, остается стабильным даже при сильном ветре. Ему не нужна высокая мачта. Движение начинается даже при очень слабом ветре.
Каким может быть устройство неподвижного генератора
Известно, что электродвижущая сила через провод генерируется посредством изменения магнитного поля. В сердечнике неподвижного генератора создается путем электронного управления, не механически. Генератор управляет потоком автоматически, действуя резонансно и потребляя очень малую мощность. Его колебания отклоняют в стороны магнитные потоки железных или ферритовых сердечников. Чем больше частота колебаний, тем сильнее мощность генератора. Запуск реализуется путем кратковременного импульса на генератор.
Как сделать вечный двигатель
На неодимовых магнитах в основном однотипны по принципу действия. Стандартным уже вариантом является аксиальный тип.
За его основу берется ступица из автомобиля с тормозными дисками. Такая база станет надежной и мощной.
При решении ее использовать ступицу следует полностью разобрать и проверить, достаточно ли там смазки, а при необходимости очистить ржавчину. Тогда готовый прибор будет приятно покрасить, и он приобретет «домашний», ухоженный вид.
В однофазном приборе полюсы должны иметь равное количество с количеством магнитов. В трехфазном должно соблюдаться соотношение двух к трем или четырех к трем. Магниты размещают с чередованием полюсов. Они должны быть точно расположены. Для этого можно начертить на бумаге шаблон, вырезать его и точно перенести на диск.
Чтобы полюсы не перепутать, маркером делают пометки. Для этого магниты подносят одной стороной: ту, что притягивает, обозначают знаком «+», а ту, что отталкивает, - «-». Магниты должны притягиваться, то есть те, что расположены друг напротив друга, должны иметь разные полюсы.
Обычно используется суперклей или подобный ему, а после наклейки заливают еще эпоксидной смолой для увеличения прочности, предварительно сделав «бордюрчики», чтобы она не вытекла.
Трех- или однофазный
Генератор на неодимовых магнитах обычно делают конструкция при нагрузке будет работать с вибрацией, так как не обеспечится постоянная отдача тока, из-за чего получится скачкообразная амплитуда.
Зато при трехфазной системе в любое время гарантируется постоянная мощность благодаря компенсации фаз. Поэтому ни вибрации не будет возникать, ни гудения. А эффективность работы станет на пятьдесят процентов выше, чем с одной фазой.
Намотка катушки и остальная сборка
Расчет генератора на неодимовых магнитах в основном делается на глаз. Но лучше, конечно, добиваться точности. Например, для тихоходного устройства, где зарядка аккумулятора начинала бы функционировать при 100—150 оборотах в минуту, потребуется от 1000 до 1200 витков. Общее количество делится на количество катушек. Столько потребуется витков в каждую из них. Катушки наматывают по возможности наиболее толстым проводом, так как при меньшем сопротивлении ток будет больше (при большом напряжении сопротивлением весь ток заберется).
Обычно используют круглые, но лучше мотать катушки вытянутой формы. Внутреннее отверстие должно равняться диаметру магнита или быть больше него. Кроме того, оптимальный магнит получится в виде прямоугольника, а не шайбы, так как у первых магнитное поле растянуто по длине, а у последних — сосредоточено в центре.
Толщину статора делают равной толщине магнитов. Для формы можно использовать фанеру. На ее дне и поверх катушек размещают стеклоткань для прочности. Катушки соединяют между собой, и каждую фазу выводят наружу для соединения затем треугольником или звездой.
Остается сделать мачту и надежное основание.
Конечно, это не вечный двигатель на неодимовых магнитах. Однако экономия при использовании ветрогенератора будет обеспечена.
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.
Неодимовый магнит – это редкоземельный металл, обладающий стойкостью к размагничиванию и способностью намагничивать некоторые материалы. Используется при изготовлении электронных устройств (жесткие диски компьютеров, металлодетекторы и т.д.), медицине и энергетике.
Неодимовые магниты используются при изготовлении генераторов, работающих в различных видах установках, вырабатывающих электрический ток.
В настоящее время генераторы, изготовленные с использованием неодимовых магнитов, широко используются при изготовлении ветровых установок.
Основные характеристики
Для того, чтобы определиться в целесообразности изготовления генератора на неодимовых магнитах, нужно рассмотреть основные характеристики данного материала, которыми являются:
- Магнитная индукция В — силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тесла.
- Остаточная магнитная индукция Br — намагниченность, которой обладает магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю, измеряется в Тесла.
- Коэрцитивная магнитная сила Hc — определяет сопротивляемость магнита к размагничиванию, измеряется в Ампер/метр.
- Магнитная энергия (BH)max -характеризует, насколько сильным является магнит.
- Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br – определяет зависимость магнитной индукции от температуры окружающего воздуха, измеряется в процентах на градус Цельсия.
- Максимальная рабочая температура Tmax — определяет предел температуры, при которой магнит временно теряет свои магнитные свойства, измеряется в градусах Цельсия.
- Температура Кюри Tcur — определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается, измеряется в градусах Цельсия.
В состав неодимовых магнитов, кроме неодима входит железо и бор и зависимости от и их процентного соотношения, получаемое изделие, готовый магнит, различается по классам, отличающимся по своим характеристикам, приведенным выше. Всего выпускается 42 класса неодимовых магнитов.
Достоинствами неодимовых магнитов, определяющими их востребованность, являются:
- Неодимовые магниты обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм, ВН.
- Подобные магниты имеют более низкую стоимость в сравнении с подобными металлами, имеющими в своем составе кобальт.
- Обладают способностью работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне от – 60 до + 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.
- Из данного материала возможно изготовить магниты из любой формы и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.).
Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт
В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:
Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.
Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.
Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.
Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.
Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.
Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:
- Номинальная мощность – 5,0 кВт;
- Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
- Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
- Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
- КПД – не ниже 94,0 %;
- Охлаждение – воздушное;
- Масса – 240,0 кг.
Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).
Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:
где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.
Плюсы и минусы
К достоинствам ветрогенераторов, изготовленных с использование неодимовых магнитов можно отнести следующие характеристики:
- Высокий КПД устройств, достигаемый за счет минимизации потерь на трение;
- Продолжительные сроки эксплуатации;
- Отсутствие шума и вибрации при работе;
- Снижение затрат на установку и монтаж оборудования;
- Автономность работы, позволяющая осуществлять эксплуатацию без постоянного обслуживания установки;
- Возможность самостоятельного изготовления.
К недостаткам подобных устройств можно отнести:
- Относительно высокая стоимость;
- Хрупкость. При сильном внешнем воздействии (ударе), неодимовый магнит способен лишиться своих свойств;
- Низкая коррозийная стойкость, требующая специального покрытия неодимовых магнитов;
- Зависимость от температурного режима работы – при воздействии высоких температур, неодимовые магниты теряют свои свойства.
Как сделать своим руками
Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.
Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.
При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.
Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.
Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:
- Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
- Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
- В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
- Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:
- Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
- Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм 2 , наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
- На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.
Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция
- Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
- Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:
- Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
- Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
- На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:
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.
