Из асинхнонного двигателя можно своими руками собрать ветрогенератор мощностью до 1 кВт. При такой небольшой мощности возможно запитать дома или на даче некоторые бытовые приборы, уличное освещение в саду.
Изготовление самодельного ветряка может решить проблему получения основного или дополнительного бесплатного источника энергии для индивидуального использования. Ветрогенератор из асинхронного двигателя своими руками вполне можно сделать в домашних условиях. При выработке электроэнергии генератор мощностью до 1 кВт он вполне способен обеспечить электропитанием некоторые бытовые приборы, отопление или освещение.
Из чего состоит
- Ротор с лопастями и ветротурбиной, оснащенный специальным хвостом для ориентации против ветра или ветроколесо;
- Мачта с растяжками или без таковых, на которой закрепляется ротор. Обычно строят мачты высотой от 3 до 7 м;
- Аккумуляторные батареи (чаще всего используют свинцовые стартерные кислотные аккумуляторы);
- Электрогенератор переменного тока, для которого используется асинхронный двигатель;
- Устройство для контроля заряда аккумуляторов (контроллер);
- Преобразователь, подключенный к бытовой сети (инвертор), мощностью от 600 до 1500Вт;
- Молниеотводящая система (заземление).
Принцип работы
Домашние ветряки не имеют принципиальных отличий от ветрогенераторных установок, используемых в промышленных масштабах. Главное — получение переменного напряжения с помощью преобразования кинетической энергии в электрическую. Чистая энергия ветра через крутящий момент ветроколеса роторного типа передается на генератор, в качестве которого чаще всего используется асинхронный двигатель.
Генератор вырабатывает ток, поступающий в аккумуляторные батареи с модулем и контроллером заряда, и далее — в инвертор постоянного напряжения, подключенный к сети. На выходе получается переменное напряжение, используемое для бытовых нужд (220В 50Гц). Переменное напряжение от генератора с помощью контроллера преобразуется в постоянное для зарядки аккумуляторов (обычно на 12-24В). Инверторы могут работать в качестве источника бесперебойного питания, то есть переключать при необходимости питание бытовых приборов на аккумуляторы или на генератор.
Пример постройки
Материалы и инструменты
Для устройства самодельного ветрогенератора на базе асинхронного двигателя помимо электроники понадобятся:
- Труба металлическая диаметром не менее 7 см с соответствующей толщиной стенок для создания мачты;
- Стальная или поливинилхлоридная труба для лопастей. Также могут быть использованы деревянная доска, профиль из стеклоткани, пропитанный эпоксидной смолой или готовые лопасти;
- Бетон, дерево или металл для устройства опоры;
- Дрель с подходящими сверлами, ножовка, рулетка, разводной ключ, газовый ключ;
- Металлическая рама или станина для закрепления лопастей и генератора с поворотным узлом; металлический лист для изготовления хвоста; инструмент для резки металла;
- Костыли и хомуты для крепления растяжек.;
- Стальной трос (оцинкованный) сечением 12 мм для изготовления растяжек.
- Мощность от 1,32 кВ.
- Наличие неодимовых магнитов, обеспечивающих оптимальную электромагнитную электродвижущую силу (ЭДС), либо металлической гильзы для магнитов, надеваемой на ротор (магниты используются чаще).
- Правильное размещение магнитов на роторе, то есть полюсное чередование NS.
- Ротор перед размещением магнитов должен быть проточен на толщину используемых магнитов.
- Переделка обмотки статора не всегда требуется в случае использования неодимовых магнитов. Однако обмотка с использованием провода большей толщины улучшает рабочие показатели. Оптимальна перемотка статора на 6 полюсах проводом толщиной до 1,2 мм, до 24 витков на катушках.
Характеристики
В стремлении получить автономные источники электроэнергии специалисты нашли способ как своими руками переделать, трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока в генератор. Такой метод имеет ряд преимуществ и отдельные недостатки.
Внешний вид асинхронного электродвигателя
В разрезе показаны основные элементы:
- чугунный корпус с радиаторными рёбрами для эффективного охлаждения;
- корпус короткозамкнутого ротора с линиями сдвига магнитного поля относительно его оси;
- коммутационно контактная группа в коробке (борно), для коммутации обмоток статора в схемы звезда или треугольник и подключения проводов электропитания;
- плотные жгуты медных проводов обмотки статора;
- стальной вал ротора с канавкой для фиксации шкива клиновидной шпонкой.
Детальная разборка асинхронного электродвигателя с указанием всех деталей показана на рисунке ниже.
Детальная разборка асинхронного двигателя
Достоинства генераторов, переделанных из асинхронных двигателей:
- простота сборки схемы, возможность не разбирать электродвигатель, не перематывать обмотки;
- возможность вращения генератора электротока ветряной или гидротурбиной;
- генератор из асинхронного двигателя широко используется в системах мотор-генератор для преобразования однофазной сети 220В переменного тока в трёхфазную сеть с напряжением 380В.
- возможность использования генератора, в полевых условиях раскручивая его от двигателей внутреннего сгорания.
Как недостаток можно отметить сложность расчёта ёмкости конденсаторов, подключаемых к обмоткам, фактически это делается экспериментальным путём.
Поэтому трудно добиться максимальной мощности такого генератора, бывают сложности с электропитанием электроустановок, которые имеют большое значение пускового тока, на циркулярных электропилах с трёхфазными двигателями переменного тока, бетономешалках и других электроустановках.
Принцип работы генератора
В основу работы такого генератора заложен принцип обратимости: «любая электроустановка преобразующая электрическую энергию в механическую, может сделать обратный процесс». Используется принцип работы генераторов, вращение ротора вызывает ЭДС и появление электрического тока в обмотках статора.
Исходя из этой теории, очевидно, что асинхронный электродвигатель можно переделать в электрогенератор. Чтобы осознано провести реконструкцию необходимо понять, как происходит процесс генерации и что для этого требуется. Все двигатели, которые приводит в движение сила переменного тока, считаются асинхронными. Поле статора движется с небольшим опережением относительно магнитного поля ротора, подтягивая его за собой в сторону вращения.
Чтобы получить обратный процесс, генерацию, поле ротора должно опережать движение магнитного поля статора, в идеальном случае вращаться в противоположном направлении. Добиваются этого включением в сеть питания, конденсатора большой ёмкости, для увеличения ёмкости используют группы конденсаторов. Конденсаторная установка заряжается, накапливая магнитную энергию (элемент реактивной составляющей переменного тока). Заряд конденсатора по фазе противоположный источнику тока электродвигателя, поэтому вращение ротора начинает замедляться, обмотка статора генерирует ток.
Преобразование
Как практически своими руками преобразовать асинхронный электродвигатель в генератор?
Для подключения конденсаторов надо открутить верхнюю крышку борно (коробка), где расположена контактная группа, коммутирующая контакты обмоток статора и подключены провода питания асинхронного двигателя.
Открытое борно с контактной группой
Обмотки статора могут быть соединены в схему «Звезда» или «Треугольник».
Схемы включения «Звезда» и «Треугольник»
На шильдике или в паспорте на изделие показаны возможные схемы подключения и параметры двигателя при различных подключениях. Указывается:
- максимальные токи;
- напряжение питания;
- потребляемая мощность;
- количество оборотов в минуту;
- КПД и другие параметры.
Параметры двигателя, которые указаны на шильдике
В трёхфазный генератор из асинхронного электродвигателя, который делают своими руками, конденсаторы подключаются по аналогичной схеме «Треугольником» или «Звездой».
Вариант включения со «Звездой» обеспечивает пусковой процесс генерации тока на более низких оборотах, чем при соединении схемы в «Треугольник». При этом напряжение на выходе генератора будет немного ниже. Подключение по схеме «Треугольника» предоставляет незначительное увеличение выходного напряжения, но требует более высоких оборотов при запуске генератора. В однофазном асинхронном электродвигателе подключается один фазосдвигающий конденсатор.
Схема подключения конденсаторов на генераторе в «Треугольник»
Используются конденсаторы модели КБГ-МН, или другие марки не менее 400 В бесполярные, двухполюсные электролитические модели в этом случае не подходят.
Как выглядит бесполюсный конденсатор марки КБГ-МН
Расчёт ёмкости конденсаторов для используемого двигателя
| Номинальная выходная мощность генератора, в кВт | Предположительная ёмкость в, мкФ |
|---|---|
| 2 | 60 |
| 3,5 | 100 |
| 5 | 138 |
| 7 | 182 |
| 10 | 245 |
| 15 | 342 |
В синхронных генераторах возбуждение процесса генерации происходит на обмотках якоря от источника тока. 90% асинхронных двигателей имеют короткозамкнутые роторы, без обмотки, возбуждение создаётся остаточным в роторе статическим зарядом. Его достаточно чтобы на первоначальном этапе вращения создать ЭДС, которое наводит ток, и подзаряжает конденсаторы, через обмотки статора. Дальнейшая подзарядка уже поступает от генерируемого тока, процесс генерации будет непрерывным, пока вращается ротор.
Автомат подключения нагрузки к генератору, розетки и конденсаторы рекомендуется установить в отдельный закрытый щит. Соединительные провода от борно генератора до щита проложить в отдельном изолированном кабеле.
Даже при неработающем генераторе необходимо избегать прикосновения к клемам конденсаторов контактов розеток. Накопленный конденсатором заряд остаётся длительное время и может ударить током. Заземляйте корпуса всех агрегатов, мотора, генератора, щита управления.
Монтаж системы мотор-генератор
При монтаже генератора с мотором своими руками надо учитывать, что указанное количество номинальных оборотов используемого асинхронного электродвигателя на холостом ходу больше.
Схема мотор-генератора на ременной передаче
На двигателе в 900 об/м при холостом ходе будет 1230 об/м, чтобы получить на выходе генератора, переделанного из этого двигателя достаточную мощность, надо иметь количество оборотов на 10% больше холостого хода:
1230 + 10% =1353 об/м.
Ременная передача рассчитывается по формуле:
Vг = Vм x Dм\Dг
Vг – необходимая скорость вращения генератора 1353 об/м;
Vм – скорость вращения мотора 1200 об/м;
Dм – диаметр шкива на моторе 15 см;
Dг – диаметр шкива на генераторе.
Имея мотор на 1200 об/м где шкив Ø 15 см, остаётся рассчитать только Dг – диаметр шкива на генераторе.
Dг = Vм x Dм/ Vг = 1200об/м х 15см/1353об/м = 13,3 см.
Генератор на ниодимовых магнитах
Как сделать генератор из асинхронного электродвигателя?
Этот самодельный генератор исключает применение конденсаторных установок. Источник магнитного поля, которое наводит ЭДС и создаёт ток в обмотке статора, построен на постоянных ниодимовых магнитах. Для того чтобы это сделать своими руками необходимо последовательно выполнить следующие действия:
- Снять переднюю и заднюю крышки асинхронного электродвигателя.
- Извлечь ротор из статора.
Как выглядит ротор асинхронного двигателя
- Ротор протачивается, снимается верхний слой на 2 мм больше толщины магнитов. В бытовых условиях сделать расточку ротора своими руками не всегда представляется возможным, при отсутствии токарного оборудования и навыков. Нужно обратиться к специалистам в токарные мастерские.
- На листе обычной бумаги готовится шаблон для размещения круглых магнитов, Ø 10-20мм, толщиной до 10 мм, с силой притяжения 5-9 кг, на кв/см, размер зависит от величины ротора. Шаблон наклеивается на поверхность ротора, магниты размещаются полосами под углом 15 – 20 градусов относительно оси ротора, по 8 штук в полосе. На рисунке ниже видно, что на некоторых роторах отмечены тёмно-светлые полосы смещения линий магнитного поля относительно его оси.
Установка магнитов на ротор
- Ротор на магнитах рассчитывается так, чтобы получилось четыре группы полос, в группе по 5 полосок, расстояние между группами 2Ø магнита. Промежутки в группе 0.5-1Ø магнита, такое расположение снижает силу залипания ротора к статору, он должен проворачиваться усилиями двух пальцев;
- Ротор на магнитах, сделанный по рассчитанному шаблону, заливается эпоксидной смолой. После того как она немного подсохнет цилиндрическая часть ротора покрывается слоем стекловолокна и опять пропитывается эпоксидной смолой. Это исключит вылет магнитов при вращении ротора. Верхний слой на магнитах не должен превышать первоначального диаметра ротора, который был до проточки. В противном случае ротор не встанет на своё место или при вращении будет тереться об обмотку статора.
- После просушки, ротор можно поставить на место и закрыть крышки;
- Испытывать, электрогенератор необходимо – проворачивать ротор электродрелью, измеряя напряжение на выходе. Количество оборотов при достижении нужного напряжения измеряется тахометром.
- Зная необходимое количество оборотов генератора, ременная передача рассчитывается по методике описанной выше.
Интересный вариант применения, когда электрогенератор на основе асинхронного электродвигателя, используется в схеме электрический мотор-генератор с самоподпиткой. Когда часть мощности вырабатываемой генератором поступает на электродвигатель, который его раскручивает. Остальная энергия расходуется на полезную нагрузку. Осуществив принцип самоподпитки практически можно на долгое время обеспечить дом автономным электропитанием.
Видео. Генератор из асинхронного двигателя.
Для широкого круга потребителей электроэнергии покупать мощные дизельные электростанции как TEKSAN TJ 303 DW5C с мощностью на выходе 303 кВА или 242 кВт не имеет смысла. Маломощные бензиновые генераторы дорогие, оптимальный вариант сделать своими руками ветровые генераторы или устройство мотор-генератор с самопдпиткой.
Используя эту информацию можно собрать генератор своими руками, на постоянных магнитах или конденсаторах. Такое оборудование очень полезно на загородных домах, в полевых условиях, как аварийный источник питания, когда отсутствует напряжение в промышленных сетях. Полноценный дом с кондиционерами, электрическими плитами и нагревательными бойлерами, мощный мотор циркулярной пилы они не потянут. Временно обеспечить электроэнергией бытовые приборы первой необходимости могут, освещение, холодильник, телевизор и другие, которые не требуют больших мощностей.
Verification: 72146f0e872f9296
<div><img src="http://mc.yandex.ru/watch/12333712" style="position:absolute; left:-9999px;" alt="" /></div>
Продам ветрогенератор мощностью 300 ватт, с пластиковыми лопастями, поворотным устройством, с контролёром заряда. Без проблем подойдет для освещения небольшого дома. Возможность подключения инвертора и получение полноценных 220в для подключения телевизора, компа и др. приборов, для освещения фасада дома, для альтернативной запитки видео камер и охранной сигнализации, для рыбаков и пчеловодов, для отдаленных от госэнергии дач и фермерских хозяйств.
Диск содержит много программ, также много литературы, в общем, смотрим презентацию.
Появилась третья версия этого диска, теперь Диск имеет еще более мощное содержание,(более 20-ти программ, 37 фильмов,22 книги, одна интерактивная,подробное описание 3-х ветрогенераторов, а также содержит подробное описание для изготовление солнечных батарей). И это еще далеко не все, Диск имеет доступ к бесплатной интернет библиотеке, к форуму по альтернативной энергетике, и к моему сайту. Порадует удобный интерфейс). Для тех, у кого есть доступ к интернету, и нет ограничений на скачивание, Вы можете приобрести файлы этого диска,- эквивалент 10$. Для этого свяжитесь со мной через Email- [email protected] Как только я получаю деньги, сразу отсылаю на Ваш адрес файл, и пароли к нему. Диск содержит информацию о расчетах и постройке ветрогенераторов. Очень много фото,видео, есть видео в 3-D деталировке генератора,много книг, и программного обеспечения. Всё по честному. Мой сайт http://сайт/
Мой email yalovenkoval @i .ua
<div><img src="http://mc.yandex.ru/watch/12333712" style="position:absolute; left:-9999px;" alt="" /></div>
и вот теперь, как я и обещал, выкладываю полное описание, чертежи, а также возможность самому полностью понять и изготовить реально работающую конструкцию ветрогенератора на базе АСИНХРОННОГО двигателя. В этой статье я попробую описать без утайки все нюансы постройки ветряка, с которыми столкнулся я при изготовлении, и думаю, многие из Вас смогут не только повторить, но и сделать лучше и мощнее, главное иметь большое желание и во всём разобраться.
Наверное, не стоит рассказывать, что ИНТЕРНЕТ завален информацией о постройках ветряков, но многое это просто Флуд, либо, эта информация платная. Я не прошу денег, но и не отказываюсь, любой труд должен облагораживаться, и если я Вам помог, и если Вы не равнодушный, и у Вас есть желание и возможность, хотя бы чуть-чуть помочь, можете перечислить любую возможную суму, (возможные варианты через Email), и Вы получите еще и возможность общения по SKYPE , либо по телефону.
С уважением Валерий.
ВЕТРОГЕНЕРАТОР С АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от Валерия.
Пожалуй начнём с того что есть как минимум три пути создания ветрогенератора с асинхронного двигателя.
ПЕРВЫЙ - самый простой, но и самый неэффективный для ветрогенератора, суть такова, необходимо отыскать рабочий асинхронный электродвигатель, желательно до 1000 ОБ/мин., т. е.самый оптимальный вариант это двигатель который имеет 6 или 8 полюсов, можно почитать http://model.exponenta.ru/electro/0080.htm и здесь http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0 в двигателе ничего не переделывается. Цепляем конденсаторы, приделываем мультипликатор (повышающий редуктор), с таким расчетом, чтобы электродвигатель выходил на номинальные обороты при минимальном ветре который сможет обеспечить работу генератора в номинальном режиме. Такая конструкция может быть реализована в парусных ветрогенераторах, где очень большой крутящий момент. Как правило, этот вариант больше используется для получения электроэнергии при принудительном раскручивании генератора двигателем внутреннего сгорания-ДВС. http://rove.biz/index.php/sdelai-sam/220-380
ВТОРОЙ - вариант более сложный, но и намного эффективнее. Этот вариант довольно подробно описан Николаем http://tng-forum.ru/topic55.html , поэтому здесь как бы в двух словах; Необходимо отыскать рабочий низкооборотный электродвигатель на 6 или 8 полюсов (до 1000 ОБ/МИН). Статор не перематывается, переделке подвергается только сам якорь. Поскольку цены на НЕОДИМОВЫЕ магниты очень сильно кусаются, необходимо как-то на них экономить, а чтобы сэкономить на магнитах и не потерять в мощности, обязательно необходимо ставить металлическую гильзу под магниты (чтобы магнитные поля замыкались через метал, а не по воздуху). Поэтому якорь необходимо проточить на глубину гильза+магнит+зазор между статором и якорем, запрессовать гильзу, затем наклеить правильно магниты (предварительно сделав шубу под магниты). Еще лучший вариант, если есть возможность выточить полностью новый якорь под магниты. В результате получается неплохой генератор, который при номинальных оборотах выдает на выходе три фазы по 220V .
Здесь есть немного подводных камней за которые многие молчат,- толщина гильзы должна быть не меньше толщины магнита (в идеале равна примерно ширине магнита) Чтобы не сомневаться в толщине гильзы всё легко можно проверить,- прикладываем два магнита разными полюсами на гильзу, при этом отвёртка с внутренней стороны гильзы не должна примагничиваться, если всё так, значит толщина гильзы правильная. Оптимальную толщину магнита рассчитываем по формуле:
S /8+Z =M S высота паза+ярмо
M -Z =S /8 Z зазор между статором и якорем
M -Z *8=S M высота магнита
И еще одно основное условие,- обязательно необходимо делать скос магнитных полюсов, в противном случае провернуть якорь будет довольно сложно, будут сильные залипания, которые нам не нужны.
Самый простой способ избавится от залипаний, это сделать скос на магнитах, обычно все пишут на форумах что скос делается на уявный магнит, но наверное правильнее будет сказать:- скос на зубец + паз (на статоре), при этом залипания минимальные.
Соотношение катушек к магнитам должно быть 3 к 2, т.е. на каждые три катушки должно приходить два полюса (S и N ), например, если на статоре 54 паза и на каждый зубец намотана катушка, генератор трёхфазный, (в одной фазе получаем 54/3= 18 катушек на фазу) , то на эти 54 катушки должно прийти 54/3*2=36 магнитных полюсов (18S и 18N ). Магнитов в идеале всегда должно быть в 1,5 раза меньше чем катушек (для трёхфазного генератора).
Ну и наконец, ТРЕТИЙ вариант- он самый сложный, очень много токарных работ, но этот вариант самый эффективный. Вся сложность в том, что генератор делается с *нуля*, т.е. с электродвигателя используется только железо статора, всё остальное это Ваша творческая работа! Этот вариант хорош тем, что Вы сами можете намотать генератор на любое нужное Вам выходное напряжение, и тем самым подогнать работу ветряка под свои запросы.
Для того чтобы сделать хороший генератор Вам необходимо, скажем на металлоломе, найти статор низкооборотного двигателя. Подойдет тот, у которого количество пазов равно 36,48,54 или 72, причем, чем больше пазов, тем более тихоходным получится генератор, а чем больше диаметр статора, тем большую мощность с него можно снять. Но в этом случае увеличивается вес НЕОДИМОВЫХ магнитов, а это уже приличные расходы, здесь именно тот момент, где нужно выбирать между расходами и выходной мощностью генератора. Чтобы не напрягать мозги всякими там формулами по вычислению выходной мощности генератора достаточно усвоить, что вес магнитов это примерно и есть выходная мощность генератора, например, общий вес магнитов 1 кг, то и мощность генератора примерно будет 1 КВт.
Это были общие аспекты по изготовлению ветряков с асинхронного двигателя, а теперь описание моего ветряка.
НА ЧУЖИХ ОШИБКАХ УЧИМСЯ, А СВОИ ОШИБКИ ДЕЛАЕМ…
- первая аксиома от Валерия
После изготовления аксиального генератора http://valerayalovencko.narod2.ru ,захотелось попробовать сделать генератор мощнее, вот здесь и началось изучение теории по изготовлению генераторов с асинхронных двигателей.
Основной рывок в знаниях о генераторах я получил после знакомства с САВЧЕНКО СЕРГЕЕМ он жеSERGEY VETROV http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru . Вот тогда то всё и сдвинулось с мёртвой точки. Как говорил Сергей с его опыта для идеального генератора нужно искать статор электродвигателя по таким параметрам:
Внутренний диаметр статора количество зубцов
240-330мм 54-72
Генератор мотать трёхфазный
Прежде всего, нужно было отыскать железо статора для будущего гены. Несколько раз посетил пункты приёма металлолома и там отыскал сгоревший 4 КВт двигатель, и хотя статор не совсем подходил по нужным параметрам (на статоре 54 паза, ширина зубза5мм, ширина паза 3мм, внутренний диаметр статора 130мм), тем не менее решил попробовать сделать гену с того что есть.
Корпус мотора был чугунный, использовать его я не собирался, поэтому с двух сторон подрезал болгаркой, вставил зубило и молотком расколол чугунный корпус. После этого без проблем вытащил статор двигателя и спилил с него все обмотки.
Затем тонким зубилом срубил фиксирующие скобы (на статоре у меня их было 6 шт.) , отмерял и отрубил нужные мне 40мм железа, по размеру магнитов.
Магниты я использовал НЕОДИМОВЫЕ N 38 с размерами 40*10*5.
Магниты покупал через интернет http://neodim.if.ua/ , услугами этого сайта я остался доволен, прислали быстро и без проблем по новой почте, даже к моему удивлению немного уступили в цене. Размеры этих магнитов хорошо подходили под мой статор (напомню на три зубца-два магнита).
Скос магнитных полей решил делать на железе.
Чтобы железо не распадалось в пазы вставил электроды без обмазки (как раз подошли). Острым ножом разделил каждую пластину, причём всё это постоянно оставалось на двух противоположно вставленных электродах (чтобы не нарушать заводскую последовательность пластин).
Когда все пластины были рассоединены, на электродах провернул железо на скос равный зубец + паз, всё это зафиксировал струбцинами, на ровной поверхности с помощью уголка выставил соосность всех пластин, и по месту где стояли фиксирующие скобы проварил железо электросваркой. У меня получился готовый бублик с нужным мне скосом.
Поскольку нужной трубы под наружный диаметр статора не отыскал, я принял решение использовать трубу большего диаметра, внутри этой трубы приварил направляющие сегменты и проточил их под нужный мне наружный диаметр статора.
Был нарисован чертёж,
по которому мой кум ВИТАЛИЙ ЗАВГОРОДНИЙ исполняя все мои токарные запросы, выточил корпус, а затем и все остальные детали генератора. Здесь отдельной строкой:-
ОГРОМНАЯ БЛАГОДАРНОСТЬ , поскольку как минимум 50% генератора это заслуга кума.
Подшипниковый узел был взят готовый,- это передняя ступица автомобиля Ваз.
Всю конструкцию постарался сделать по возможности компактной, тем самым уменьшая вес без ущерба для генератора. Была изготовлена несущая плоскость, к которой крепятся все силовые элементы конструкции.
Якорь также был изготовлен с трубы только меньшего диаметра, якорь одновременно является и элементом крепления махов лопастей. Толщину якоря, именно то место где вклеиваются магниты, для уверенного замыкания магнитных полей, увеличил. Для этого с внутренней стороны гильзы были запрессованы три толстых шайбы выточенных с метала и заварены, (поскольку целого куска такой болванки метала у меня не было). На гильзе были профрезерованы три отверстия под махи лопастей диаметром 35мм под углом в 120 градусов. В этом мне помог Сергей Ветров http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru , он же профрезеровал и пазы в стаканах под махи лопастей, и эти стаканы приварил к гильзе якоря.
Ось якоря также с передней ступицы ВАЗ, только на ней были обрезаны на токарном станке уши под шаровые опоры. Ось запрессована в гильзу якоря и прикручена болтами.
На якорь было наклеено 36 магнитов. Перед оклейкой якорь был розчерчен на станке, но поскольку розчертить на 36 частей не получалось, пришлось розчертить на 12 частей, т.е. в один сектор ставало три магнита.
Сначала были наклеены все магниты, скажем полюсом S ,
а затем без проблем между ними были наклеены все магниты полюсом N (через один).
Клей использовал двухкомпонентный, выдавливал прямо на магнит S по капле и прямо на магните смешивал, а когда клеил полюса N , то клей смешивал прямо на якоре между магнитами.
Перед тем как мотать статор, необходимо определится, каким проводом мотать, и сколько витков мотать. Для этого мотаем как минимум три катушки разным проводом, собираем всю конструкцию и тестируем на постоянных оборотах. Я тестировал на токарном станке на 400 ОБ/Мин. При этом измеряем напряжение и ток, как на ХХ (холостом ходу) , так и с нагрузкой. Все данные записываем, определяемся на какое напряжение нам нужен генератор, и мотаем то, что нам нужно.
Ток в цепи не изменится, а вот напряжение необходимо умножить на количество катушек в фазе, а затем на коэффициент 1,73 – это по переменке, а по постоянке полученный результат еще умножить на коэффициент 1,4. При этом (на примере моего гены), имеем: 2*18*1,73*1,4=87,2V постоянки на 400 ОБ/Мин. Поскольку зависимость от оборотов линейная, то на 200 ОБ/Мин получим 44V постоянки, минус потери на провода и имеем прекрасный результат для зарядки двух-трёх АКБ.
ЧЕМ БОЛЬШЕ ПРАКТИКИ,- ТЕМ БОЛЬШЕ ВОПРОСОВ В ТЕОРИИ.
-вторая аксиома от Валерия.
И так, определившись с количеством витков и толщиной провода, мотаем все катушки. Для намотки я изготовил несложное приспособление, наматывал катушки на самодельном станке.http://youtu.be/8jmUUkRW11k Провод покупал в Харькове, на предприятии ООО*ХАРЭЛЕКТРОМЕТ*.
Также были изготовлены несколько приспособлений для формовки и укладки катушек, а также изоляционного материала (электрокартон).
Затем все катушки укладываем в пазы статора,
правильно распаиваем, для трёхфазного генератора – начало первой катушки с концом четвёртой, начало четвёртой с концом седьмой, начало седьмой концом десятой и т.д. Вторую и третью фазы распаиваем аналогично.
Затем обматываем обмотки киперной лентой, у меня её не было, я скреплял обмотки обычной толстой нитью.
Пропитываем все обмотки лаком (я использовал обычный паркетный), и весь этот блин запекаем. Я запекал в старой газовой духовке два часа, при температуре больше 100 градусов (датчик не работал). В итоге получается довольно неплохой пропитанный лаком статор.
Осталось сделать защитный пыльник спереди гены, покрасить все элементы и собрать конструкцию в один узел, при этом не забыть смазать подшипники.
Самые первые испытания, прогон генератора на токарном станке, результат на видео
С самого начала я планировал изготовить какой-то несложный поворотный узел для лопастей ВРШ (винт регулируемого шага). Идею ВРШ подсказал Сергей Ветров.Были изготовлены три упорных стакана (в которых Сергей профрезеровал косый паз),
выточены три поворотных оси с фланцами. Чтобы легко можно было выставлять угол заклинения лопасти, были изготовлены еще три стакана, в которые вклеиваются лопасти. Стакан на лопасти имеет грибок, который прижимается вторым фланцем и фиксирует любой угол заклинения лопасти.
Опорный подшипник на оси маха взят со шкворня авто * ВОЛГА*, пружины с клапанного механизма неизвестного авто.
Принцип работы ВРШ очень прост,- при увеличении скорости вращения, лопасть под действием центробежной силы начинает перемещаться по пазу, и одновременно прокручивается до флюгерного положения. Тем самым поддерживаются стабильные обороты при любом порыве ветра. Все трущиеся детали смазываются, ось внутри стакана фиксируется штопорным болтом. Все это устройство закрыто пыльником (пыльник идеально подошел от рулевой рейки авто *ТАВРИЯ*)
Когда весь механизм собран,
необходимо отрегулировать одинаковые усилия на пружинах, самый простой способ с помощью весов. Гайкой на оси маха регулируем усилие пружины, выставляем одинаковый момент отрыва на всех махах лопастей. Вес отрыва выставляем экспериментально, все зависит от веса лопасти и скорости вращения. Механизм ВРШ закрываем заранее выточенным колпаком. Защитный колпак выливал с эпоксидки+древесная пыль в подходящей форме с последующей проточкой на токарном станке. На генераторе закрепил контактную колодку, на которой легко можно коммутировать соединения обмоток, и трёхфазный мост с которого к земле уже спускаются два провода.
Поворотный узел сделан так же как и в предыдущей конструкции, т.е. на мачте насажены на оси с отверстием два подшипника 206,
а на подшипники запрессована гильза с приваренными элементами крепления генератора.
Для крепления генератора к мачте использовал элементы деталей с бурячного комбайна. Хвост сделан с текстолита и закреплён соосно с генератором. Для уверенной защиты от ураганного ветра генератор закрепил на амортизаторе.
Вся конструкция получилась прочной и компактной,
Теперь у меня предстоит небольшая переделка мачты и изготовление контролёра.
Всё подробно думаю описать ближе к зиме, так как сейчас уже лето, а это время труда и отдыха, на всё не хватает средств и время.
Продолжение следует…
Ну вот, как и обещал, решил дописать статейку, еще не совсем уверен насколько интересно у меня это всё получится, но я постараюсь.
Начну с того что мачту я немного переделал. Теперь добавил еще один фланец. А также сделал еще один ряд растяжек. Высота мачты в данный момент 10 метров, хотя в дальнейшем планирую её поднять на 12 метров, это та минимальная высота, на которой начинаются более равномерные ветра.
Изначально Контролёр был сделал по проверенной схеме,
с одной лишь разницей, что вместо реле я поставил мощный полевой транзистор, который напрямую включает балласт после полной зарядки АКБ. .Настройка схемы не сложная, нужно всего лишь выставить верхний и нижний порог срабатывания.
Но. затем был изготовлен более простый и более надёжный контролер с возможностью независимого заряда разных АКБ, и возможностью переключения в 12-ти и 24-х вольтовый режим.
Так он выглядит внутри
Работоспособность этого контролера, а заодно и ветрогенератора, можно посмотреть здесь
Для экстренного торможения ветряка, скажем на случай урагана, предусмотрено принудительное включение балласта через реле. Оптимальная нагрузка генератора при торможении должна быть 50 процентов КПД генератора. Более понятным языком, Сопротивление нагрузки должно быть равным сопротивлению генератора, только в этом случае происходит эффективное торможение генератора.
Пластиковые лопасти,диаметром 2,6 метра, изготовил sergey vetrov вот его сайт http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru , за что ему огромное спасибо.
%0A%20 %0A%20
| Форма входа |
| Поиск |
Эти работы между собой не имеют практически ничего общего, так как надо сделать разные по сути и назначению узлы системы. Для изготовления того и другого элемента используются подручные механизмы и приспособления, которые можно использовать или переделать в необходимый узел. Один из вариантов создания генератора, часто используемый при изготовлении ветрогенератора - изготовление из асинхронного электродвигателя, которое наиболее удачно и качественно позволяет решить проблему. Рассмотрим вопрос подробнее:
Изготовление генератора из асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель является наилучшей «заготовкой» для изготовления генератора. Он имеет для этого наилучшие показатели по устойчивости к короткому замыканию, менее требователен к попаданию пыли или грязи. Кроме того, асинхронные генераторы вырабатывают более «чистую» энергию, клирфактор (наличие высших гармоник) у этих устройств всего 2% против 15% у синхронных генераторов. Высшие гармоники способствуют нагреву двигателя и сбивают режим вращения, поэтому их малое количество является большим плюсом конструкции.
Асинхронные устройства не имеют вращающихся обмоток, что в значительной степени снимает возможность выхода их из строя или повреждения от трения или замыкания.
Также важным фактором является наличие на выходных обмотках напряжения в 220В или 380 В, что позволяет подключать приборы потребления прямо к генератору, минуя систему стабилизации тока. То есть, пока есть ветер, приборы будут работать точно так же, как от сети.
Единственное отличие от работы полного комплекса в прекращении работы сразу же после стихания ветра, тогда как аккумуляторы, входящие в комплект, какое-то время питают потребляющие устройства используя свою емкость.
Как переделать ротор
Единственным изменением, которое вносится в конструкцию асинхронного двигателя при переделывании его в генератор, является установка на ротор постоянных магнитов. Для получения большей силы тока иногда перематывают обмотки более толстым проводом, имеющим меньшее сопротивление и дающим лучшие результаты, но эта процедура не критична, можно обойтись и без нее - генератор будет работать.
Ротор асинхронного двигателя не имеет никаких обмоток или иных элементов, являясь, по сути, обычным маховиком. Обработка ротора производится в токарном станке по металлу, обойтись без этого никак нельзя. Поэтому при создании проекта надо сразу решить вопрос с техническим обеспечением работ, найти знакомого токаря или организацию, занимающуюся такими работами. Ротор надо уменьшить в диаметре на толщину магнитов, которые будут на него установлены.
Существует два способа монтажа магнитов:
- изготовление и установка стальной гильзы, которая одевается на предварительно уменьшенный в диаметре ротор, после чего на гильзу крепятся магниты. Этот способ дает возможность увеличить силу магнитов, плотность поля, способствующую более активному образованию ЭДС
- уменьшение диаметра только на толщину магнитов плюс необходимый рабочий зазор. Этот способ проще, но потребует установки более сильных магнитов, лучше всего - неодимовых, которые имеют намного большее усилие и создают мощное поле.
Установка магнитов производится по линиям конструкции ротора, т.е. не воль оси, а несколько смещенными по направлению вращения (на роторе эти линии хорошо видны). Магниты расставляются по чередованию полюсов и фиксируются на роторе с помощью клея (рекомендуется эпоксидная смола). После ее высыхания можно производить сборку генератора, в который отныне превратился наш двигатель, и переходить к испытательным процедурам.
Испытания вновь созданного генератора
Эта процедура позволяет выяснить степень работоспособность генератора, опытным путем определить скорость вращения ротора, необходимую для получения нужного напряжения. Обычно прибегают к помощи другого двигателя, например, электродрели с регулируемой частотой вращения патрона. Вращая ротор генератора с подключенным к нему вольтметром или лампочкой, проверяют, какие скорости необходимы для минимума и каков максимальный предел мощности генератора, чтобы получить данные, на основе которых будет создаваться ветряк.
Можно в испытательных целях подключить какой-либо прибор потребления (например, нагреватель или осветительное устройство) и убедиться в его работоспособности. Это поможет снять все возникающие вопросы и внести какие-либо изменения, если возникнет такая необходимость. Например, иногда возникают ситуации с «залипанием» ротора, не стартующего при слабых ветрах. Это происходит при неравномерном распределении магнитов и устраняется разборкой генератора, отсоединением магнитов и повторным их укреплением в более равномерной конфигурации.
По завершении всех работ в распоряжении появляется полностью рабочий генератор, который отныне нуждается в источнике вращения.
Изготовление ветряка
Для создания ветряка потребуется выбрать какой-либо из вариантов конструкции, которых имеется немало. Так, существуют горизонтальные или вертикальные конструкции ротора (в данном случае термин «ротор» обозначает вращающуюся часть ветрогенератора - вал с лопастями, приводимый в движение силой ветра). имеют более высокую эффективность и устойчивость в производстве энергии, но нуждаются в системе наведения на поток, которая, в свою очередь, нуждается в легкости вращения на валу.
Чем мощнее генератор, тем труднее его вращать и тем большее усилие должен развивать ветряк, что требует его больших размеров. При этом, чем крупнее ветряк, тем он тяжелее и обладает большей инерцией покоя, что образует замкнутый круг. Обычно используют средние значения и величины, дающие возможность образовать компромисс между размерами и легкостью вращения.
Проще в изготовлении и не требовательны к направлению ветра. При этом, они имеют меньшую эффективность, так как ветер с одинаковой силой воздействует на обе стороны лопасти, затрудняя вращение. Для того, чтобы избежать этого недостатка, создано множество различных конструкций ротора, таких как:
- ротор Савониуса
- ротор Дарье
- ротор Ленца
Известны ортогональные конструкции (разнесенные относительно оси вращения) или геликоидные (лопасти, имеющие сложную форму, напоминающую витки спирали). Все эти конструкции имеют свои достоинства и недостатки, основным из которых является отсутствие математической модели вращения того или иного вида лопастей, делающего расчет крайне сложным и приблизительным. Поэтому действуют методом проб и ошибок - создается экспериментальная модель, выясняются ее недостатки, с учетом которых изготавливается рабочий ротор.
Наиболее простая и распространенная конструкция - ротор , но в последнее время в сети появляется множество описаний других ветрогенераторов, созданных на базе других видов.
Устройство ротора несложно - вал на подшипниках, на верхней части которого укреплены лопасти, которые под действием ветра вращаются и передают крутящий момент на генератор. Изготовление ротора осуществляется из доступных материалов, монтаж не требует чрезмерной высоты (обычно поднимают на 3-7 м), это зависит от силы ветров в регионе. Вертикальные конструкции почти не требуют ухода или обслуживания, что облегчает эксплуатацию ветрогенератора.
Ветрогенератор асинхронного типа - прекрасный способ извлечь энергию из частого спутника погодных условий - ветра. Такое устройство можно не только приобрести, но и сделать своими руками. Какими достоинствами обладает асинхронный двигатель и как его соорудить? Об этом пойдет речь в данной статье.
Преимущества
Асинхронный генератор обладает рядом преимуществ.
- Нет электрощеток, которые быстро изнашиваются, и вращающихся обмоток, что говорит о простоте оборудования. Также не нужен дополнительный источник напряжения возбуждения обмоток, что отличает этот тип устройства от синхронного генератора.
- Даже при большой мощности ветрогенератор не будет обладать большими габаритами и массой. Это же свойство распространяется на цену, которая доступна многим людям.
- Выходная частота находится в пределах от 46 до 60 Гц, что практически не зависит от того, с какой скоростью вращается ротор генератора.
Ветрогенератор своими руками
Переделать асинхронный двигатель в качестве генератора довольно просто, поэтому такой способ приобретения энергии является довольно распространенным. Такая переделка включает в себя следующие моменты:
- проточка ротора под магниты;
- приклеивание магнита к ротору;
- заливка магнитов эпоксидной краской для того, чтоб они не отлетели;
- перематывание статора толстым проводом для поднятия силы тока и уменьшения большого напряжения, хотя это делается не всегда.
Перед тем, как наклеить магниты, ротор можно разметить на четыре полюса, после чего расположить со скосом магниты. Каждый полюс магнита чередуется. Такие магнитные полюса сделаны с промежутками. После того, как магниты расположились на роторе, их нужно замотать скотчем и залить эпоксидной смолой.
Однако при сборке устройства может ощущаться залипание ротора. Чтобы исправить это, нужно переделать ротор. Этот процесс подразумевает сбивание магнитов вместе со смолой, после чего их нужно снова установить, однако теперь сделать это нужно более равномерно по всему ротору. После повторной заливки залипание должно снизиться. Это также скажется на напряжении при вращении, которое немного упадет, а также на токе, который вырастет.
После сборки генератор можно покрутить дрелью и подключить к нему что-нибудь в качестве нагрузки. Для этого можно подключить лампу на определенное количество ватт и смотреть, как она горит, в полный накал или нет. Кроме того, можно подключить кипятильник и понаблюдать, когда и в какой степени нагреется вода. Если все эти испытания пройдут успешно, асинхронный двигатель годен для работы, но нужно сделать кое-что еще.
Подошла очередь к сборке винта. Лопасти можно вырезать из ПВХ. Затем нужно сварить стойку для генератора, которая имеет поворотную ось для крепления хвоста и самого генератора. Также следует собрать контролер для ветрогенератора и подключить аккумулятор на зарядку.
Чтобы уменьшить сопротивление генератора, статор лучше перемотать толстым проводом. Чем выше сопротивление обмотки, тем сила тока будет меньше, а напряжение выше.
Эффективность, надежность и простота ветрогенераторов на асинхронном двигателе не может оставить равнодушным человека, который хочет максимально правильно использовать ветровую энергию. Особенно привлекает то, что можно сделать такую конструкцию самостоятельно, так что ее работа будет привлекать еще больше.