Как правильно делать дисковый генератор инструкция
Здравствуйте, мне часто пишут по поводу того как лучше делать аксиальный дисковый генератор, сколько магнитов должно быть и сколько катушек. Спрашивают каким проводом нужно мотать катушки, и по сколько витков. Спрашивают про соотношение магнитов к катушкам, и про то как соединять катушки между собой. Вот на эти вопросы я постараюсь ответить сопровождая их рисунками.
Общие правила построения аксиального генератора
1.Расстояние между магнитов по кругу на дисках должно быть равно их ширине, но чем плотнее тем лучше, идеально если магниты будут почти вплотную друг к другу. Ниже я более подробно описал, если не можете определится делайте расстояние равным ширине магнитов, работать будет как у всех.
2. Круглые магниты, квадратные, или прямоугольные, по сути не важно, это потом отразится на форме катушек. Для первого варианта проще круглые магниты и катушки.
3.Толщина дисков должна быть равна толщине магнитов, или немного тоньше.
4.Количество витков в катушках для 12V АКБ по 60 витков, для 24V ВКБ по 90 витков.
5.Толщина статора по толщине магнитов.
6.Соотношение катушек к магнитам 4:3, на 9 катушек 12 магнитов, на 12 катушек 16 магнитов.
Однофазные генераторы не делают потому что будет сильная вибрация генератора при работе.
Соотношение магнитов к катушкам должно быть таким: на каждые три катушки должно быть по четыре магнита, соотношение 3/4. То есть на 9 катушек должно быть по 12 магнитов на дисках. На 12 катушек должно быть 16 магнитов. На 18 катушек должно быть 24 магнита (по 24 магнита на каждом из двух дисков). Можно делать соотношение и 2/3, генератор тоже будет работать, но как показали некоторые опыты такой вариант немного проигрывает, более подробно здесь — Тестирование генераторов со статорами на 12 и 18 катушек, что оказалось лучше
Магниты должны быть толщиной не менее 10 мм, можно правда и тоньше, но тогда придётся делать тонкий статор, вообще статор должен быть примерно равен толщине магнитов. Форма магнитов, круглые они, квадратные, или прямоугольные, не особо важна, потом это повлияет на форму катушек, будут ли они ровно круглые, треугольной вытянутой формы. Для крупных и мощных генераторов от 1.5кВт магниты можно ставить толщиной 15-20 мм, и делать более толстый и прочный статор толщиной 15-20 мм.
Обычно расстояние между магнитов делают равным их ширине, но чем больше площадь заполнения магнитами дисков по кругу тем лучше. Расстояние между магнитов чем плотнее тем лучше. Но если делать расстояние между магнитов равным ширине самих магнитов, или в половину ширины магнитов то тоже будет работать нормально. Из-за увеличения диаметра дисков увеличивается скорость магнитов за оборот, и напряжение катушек увеличивается пропорционально росту скорости движения магнитов.
Но работают те витки катушек, которые попадают под магниты, поэтому чем реже магниты на диске тем меньше витков катушек принимают участие в работе, и здесь выигрыш только в диаметре, но большой чес получается и много меди уходит. если расположить магниты близко друг другу то диаметр дисков становится меньше, витков в работе больше, а меди меньше. Так в общем эффективнее.
Обычно делаю расстояние между магнитов равное их ширине, но те кто делал расположение магнитов плотнее, и даже вплотную при меньших диаметра и размеров генераторов получали тот же результат. Как делать тут уже решать вам.
Для схемы 9 катушек на 12 магнитов подойдут круглые магниты, и их лучше размещать на диске почти вплотную друг к другу. Внутренний диаметр круглых катушек можно делать меньше диаметра магнита.
Для 12 катушек на 16 магнитов также можно делать круглые катушки и ставить круглые или лучше квадратные магниты. Расстояние между магнитов чем плотнее тем лучше. А так в зависимости от размеров можно сделать расстояние около 5-10 мм между магнитами, если квадратные то в самом узком месте должно быть такое расстояние.
Для 18 катушек на 12 магнитов лучше использовать прямоугольные магниты с расстоянием равным их ширине. При этом внутренняя дырка катушки должна быть почти равна размерам магнита. Если 24 магнита ставить на дисках то расстояние между магнитами будет вплотную.
Ниже рисунок для сравнения насколько перекрываются катушки магнитами если магниты ставить почти вплотную и с расстоянием между магнитами равным их ширине.
Так.же вариант перекрытия магнитами статора на 18 катушек и 12 катушек.
Какой вариант лучше на этот вопрос однозначного ответа нет, любой вариант будет работать. Проще наверное делать как большинство, с расстоянием между магнитов равным их ширине, так как медь дешевле и её можно не экономить.
Намотка катушек и соединение
Количество витков в катушках для зарядки АКБ 12 вольт обычно делается по 60 витков, если ветряк на 24 вольта то по 90 витков в катушке. Более подробно про расчёт напряжения генератора и его мощности я описал здесь — Расчёт генератора новая версия
Соединяются катушки фазы так: Начало первой катушки это начало фазы. Конец первой катушки соединяется с началом второй. Конец второй с началом третьей. Конец третьей на выход если у вас по три катушки на фазу это конец фазы. Вторая и третья фаза соединяется также как и первая. Всего на выходе должно быть шесть проводов, по два повода с каждой фазы. Далее уже можно соединить звездой, для этого три конца фаз или три начала фаз соединяются в одну точку, а три свободные конца уже на трёхфазный диодный мост. Ниже рисунок соединения одной фазы.
Лучше не соединять фазы генератора сразу звездой, а вывести из статора все концы фаз, чтобы потом можно было соединять по разному. Может быть так что с вашим винтом генератор будет лучше работать при параллельном соединении фаз.
По конструкции самого генератора есть два варианта
Первый вариант самый распространённый, диски здесь крутятся на валу, а статор больше по диаметру, и крепится шпильками с внешней стороны, тесть по внешнему диаметру. Обычно для изготовления за основу берут автомобильную ступицу и на её основе строят генератор. Второй вариант это когда статор крепится по внутреннему диаметру за неподвижный вал. А диск с подшипником надевается на этот вал, и с обратной стороны к нему притягивается второй диск.
Источник
Расчёт генератора для ветрогенератора
Расположение магнитов на дисках, расчёт диаметра
И так, весь расчёт генератора происходит от размеров и количества магнитов, именно от магнитов всё зависит. От магнитов строится диаметр будущего генератора, ротора и статора. Магниты на дисках должны располагаться с расстоянием в половину ширины магнитов, такое расстояние оптимально при классической схеме соотношения числа магнитов и катушек два к трём. При этом не важно какие у вас магниты, круглые, квадратные или прямоугольные. Когда магниты располагаются с расстоянием между сабой в пол-магнита, то размер (ширина) магнита и сектор катушки одинаковые по размерам, и магнит полностью перекрывает катушку не затрагивая соседние катушки. При этом происходит чёткая смена направления ЭДС в катушках фаз не затрагивая соседние фазы.
ЭДС — это электродвижущая сила, это собственно электричество, которое может протекать в одном направлении и это будет ПЛЮС или в другом и это будет МИНУС. Когда меняется магнитный полюс то и направление тока в катушке меняется, отсюда это называется переменным напряжением.
Но вообще генератор будет работать при любом варианте размещения магнитов, хоть вплотную, хоть с большим расстоянием, главное чтобы число катушек и магнитов соответствовало трёх-фазной системе. Но максимальная эффективность будет если магниты располагать на расстоянии в пол-магнита. Про однофазный вариант чуть дальше в статье.
Форма магнитов тоже имеет значение, лучше использовать прямоугольные магниты и делать вытянутые катушки. Дело в том что максимальная ЭДС витка катушки будет в том случае когда магнитное поле будет проходить максимально перпендикулярно витку катушки. А если виток катушки будет идти параллельно то ЭДС не будет возникать. По-этому самое правильное это прямые витки в том участке катушки который перекрывает магнит. Но прямые катушки по форме сектора намотать очень сложно, по-этому мотают вытянутые катушки в форме яйца или треугольника, хотя самое простое это круглые катушки, вот их в основном и делают повторяя конструкцию первых генераторов пришедших к нам из американского интернета, от Хью Пиготта.
Магниты тоже по форме желательно прямоугольные, так-как в отличие от круглых катушек магнитное поле здесь сосредоточено не в центре, а тоже вытянуто, от этого тоже возрастает эффективность генератора. Чем прямее витки в рабочей зоне катушки и чем распределённой по рабочей зоне магнитное поле тем лучше — эффективней.
Лобовые части катушки как правило выносят за пределы магнита, то-есть катушку делают с внутренним отверстием по высоте равным высоте магнита, а когда наматывают катушку то получается что снизу и сверху катушка становится больше на толщину намотки, и выходящие части называются лобовыми. В железных статорах лобовые части это медь выходящая за пределы пазов статора. Лобовые части это по сути соединители витков катушки, и так-как они сильно искривляются и становятся в своей верхушке параллельны движению магнитов то и ЭДС они вырабатывают минимальную.
И круглые катушки в дисковом аксиальном генераторе тоже мотают с внутренним отверстием равным высоте магнита, или если магнит круглый то равным его диаметру. Но как вы поняли максимальная ЭДС катушки сосредоточена в середине, а по мере закругления витков ЭДС и эффективность падает. По-этому участок попадающий под магнит должен быть максимально перпендикулярен движению магнитного поля. То-есть вытянутые треугольной формы катушки.
Пример расчёта диаметра дисков
Возьмём к примеру классический пример когда у нас имеется 24 магнита размером 50*30*10 мм, и мы исходя из этих магнитов будем строить генератор. Так-как магниты у нас должны располагаться по кругу с расстоянием в пол-магнита, а ширина магнитов у нас 30 мм, то добавляем по 15 мм и 12*45=540 мм. Значит длинна окружности у нас по внутреннему радиусу магнитов будет 540 мм. Теперь 540:π=171 мм. Внутренний диаметр по магнитам получился 171 мм, теперь прибавим к диаметру по 50мм (высота магнитов) и получим 171+50+50=271мм. Диаметр дисков получился 271 мм, или 27 см.
Теперь когда известен диаметр дисков то вырезаем диски и делим их на 12 секторов, клеим магниты в секторах и у нас получается расстояние между магнитами равное половине ширины магнитов. Если к примеру магниты шириной 20мм, то расстояние между магнитами должно быть равным 10 мм.
Чтобы рассчитать статор и размеры катушек сначала рисуем на бумаге круг диаметром 27 см, и делим его на 18 секторов. Генератор у нас трёх,фазный и значит при 12-ти полюсах на дисках должно быть 18 катушек в статоре, соотношение 2:3. От края круга отступаем 50 мм и это будет нижняя граница катушки (171 мм), за которую будут выходить лобовые витки. И по верхней границе по диаметру в 27 см будут выходить лобовые витки катушки, а магнитами будет перекрываться диаметр от 17 до 27 см.
Это и есть рабочая часть катушки, и если всё нарисовать то вы увидите что ширина сектора катушки по диаметру 171 мм будет равна 30 мм, равна ширине магнита. Значит в этом месте ширина катушки не должна превышать 30 мм, иначе все 18 катушек не поместятся по кругу. А по диаметру 271 мм ширина катушки будет 47 мм. Так-как нижняя ширина сектора 30 мм то намотка витков может быть максимальной в 15 мм, и соответственно оправка, на которую вы будете наматывать катушки должна быть или плоской или треугольной формы.
Но саму оправку трудно сделать такую тонкую и такой формы, по-этому борт катушки получится где-то 10-12 мм, если оправку начинать делать в нижней части 5-10 мм и на расширение, треугольной формы. И во время намотки витки катушки лягут не идеально натянуто и в середине будут немного выпирать, а это значит что борт катушки нужно мотать немного тоньше, чтобы она не вышла за пределы сектора. В итоге борт катушки будет шириной около 10мм.
Толщину катушки определяют по толщине магнитов, если магниты толщиной 10 мм, то и статор должен быть толщиной 10 мм. Можно делать статор и толще, но чем дальше магниты друг от друга тем меньше сила магнитного поля в зазоре, а значит и ЭДС. Можно и тоньше, но тонкий статор слишком хрупкий при таких диаметрах — это тоже надо учитывать. Вообще оптимально толщина магнитов от 10 мм и выше чтобы статор тоже получился толстый и прочный. Внешний диаметр статора должен быть естественно больше чем диаметр дисков так-как за пределы диаметра выходят лобовые части катушек. Диаметр тут на ваше усмотрение , его можно сделать больше сантиментов на пять чтобы остался запас для крепления статора.
Кстати многие спрашивают почему используют именно железные диски, они ведь тяжёлые, можно ведь и стеклопластик и пластмассу использовать. Дело в том что диски это магнитопровод, через который замыкается магнитное поле магнитов, и они как-бы подпитывают друг друга. От этого усиливается магнитное поле в зазоре между магнитами на противоположных дисках, которое пронизывает катушки статора. Рекомендуемая толщина дисков тоже должна равняться толщине магнитов, можно и тоньше, но толщина дисков должна быть такой чтобы с обратной стороны к железу нечего не притягивалось. Если притягивается значит магнитное поле выходит наружу за пределы железа и не участвует в выработке энергии.
Магниты на дисках должны чередоваться полюсами чтобы в катушках при вращении изменялось магнитное поле, при однородном магнитном поле энергия тоже не вырабатываться, магнитное поле должно изменяться, и чем быстрее оно изменяется тем выше ЭДС генератора, по-этому напряжение генератора чётко зависит от скорости движения магнитов, от оборотов в общем. Диски должны притягиваться друг к другу, по-этому когда ставятся диски магниты становятся друг на против друга противоположными полюсами.
Вроде нечего не забыл, если не понятно то попробуйте порисовать и ещё раз прочитать вышеописанное. Основное это то что генератор строится от размеров магнитов и соотношении числа магнитов к катушкам 2:3. Некоторые кстати делают и однофазные генераторы, но потом сталкиваются с проблемой сильной вибрации генератора при работе и его гудением. Это связано с тем что когда в статоре одна фаза, то пик нагрузки происходит когда магниты становятся напротив катушек, а когда проходят между то сопротивление магнитному полю катушек резко подает. Получается что во время вращения происходит ослабление и усиление сопротивления и от этого появляется сильная вибрация и гул генератора.
В трёх-фазном такой эффект почти незаметен так-как там три фазы, и когда магниты сходят с катушек одной фазы, то они набегают на следующую фазу, и получается что сопротивление первой фазы падает, а второй нарастает пропорционально падению первой, а далее третья и снова первая фаза. И так по кругу фазы компенсируют друг друга, при этом и напряжение генератора получается большей частоты. И за счёт создания эффекта вращающегося электрического поля мощность генератора возрастает в сравнении с однофазным, но сам я этого не проверял.
Расчёт напряжения генератора
Теперь когда размеры катушек и самого генератора известны исходя из имеющихся магнитов можно рассчитать напряжение генератора, которое зависит от количества витков в катушках. Для начала надо понимать что напряжение, то есть ЭДС зависит от магнитной индукции магнитов и от скорости изменения магнитного поля, то-есть от скорости движения магнитов. Скорость движения магнитов зависит от оборотов и от диаметра ротора, так-как при разном диаметре магниты проходят разное расстояние за один оборот, соответственно чем больше диаметр тем выше скорость движения магнитов при тех-же оборотах генератора и выше ЭДС.
Магнитную силу в зазоре между магнитами можно измерить специальным прибором, но гдеж его взять, а если его нет то при условии соблюдения зазора между магнитами равным или чуть больше толщины магнитов то магнитная индукция в зазоре будет равняться примерно 0,8 Тл если магниты N35, и около 1-1.2 если магниты N50 и сильнее.
Магнитная индукция это главный показатель от которого ведется весь расчёт, и если он не известен то берется в расчёт цифра 0,8 или 1 Тл если магниты N50. Как показывает практика такие цифры в итоге получается очень приближенными к реальным показателям генератора. Но всё будет зависеть от конкретного генератора и качества и точности изготовления, и соблюдения рекомендуемых размеров. Сама формула и метод расчёта расписаны у меня в других статьях Расчёт аксиального генератора, но попробую снова всё рассказать в этой статье.
И так чтобы узнать напряжение генератора сначала нам нужно высчитать напряжение одного витка катушки при определённых оборотах. Для этого сначала находим средний диаметр по магнитам, он у нас будет 22 см, так-как нижний 17 см, а верхний 27 см. По диаметру находим длину окружности, которая в нашем примере равняется 22*π=69 см, или 0.69 метра.
А так-же нам нужно узнать рабочую длину витков в катушке. Так-как магниты у нас по высоте 50 мм, то и рабочая активная часть катушки будет 50 мм, это 0.05 метра. Теперь 0.8Тл*0.69м*0.05м=0.0276 вольта. Вот эта цифра это и есть напряжение одного витка при 60об/м или 5об/с.
Теперь давайте посчитаем какое напряжение нам выдаст фаза генератора при 60об/м. У нас борт катушки получился шириной 10 мм, и толщина статора 10мм, это значит что объём под витки у нас 10*10 мм. Но провод начала катушки выходит из-под катушки, по-этому или статор делать толще на толщину этого провода, то-есть добавлять к общей толщине, или уменьшать толщину катушки на толщину сечения провода намотки. И так для примера возьмём провод диаметром 1 мм. По идее это значит что в 10мм по толщине войдёт десять рядов намотки, статор у нас толщиной 10мм, значит надо мотать 9 рядов, а 1 мм останется для выхода провода из-под катушки в статоре. Борт катушки у нас 10 мм, это значит что получается 10 витков по борту и 9 витков по толщине, всего войдет 10*9=90 витков. В общем получается по 90 витков в катушке если мотать проводом 1 мм.
Катушек в фазе 6 штук, это значит витков всего в фазе 450, а ЭДС одного витка 0.0276 вольта, это значит 450*0.0276=12.42 вольта. В итоге напряжение фазы при 60 об/м составит 12.42 вольта, округлим до 12 вольт. И так-как напряжение зависит от оборотов линейно то при увеличении оборотов в два раза, до 120об/м напряжение поднимется до 24 вольта, а при 600об/м оно будет 120 вольт. Катушки в фазах соединяются последовательно, то-есть конец первой с началом второй, а конец второй катушки фазы с началом третьей, при этом направление намотки всех катушек должно быть в одну сторону, или по часовой или против. Катушки фаз идут по порядку, катушки первой фазы это катушки 1-4-7-10-13-16, второй фазы 2-5-8-11-14-17, а третьей 3-6-9-12-15-18.
Трёх-фазный генератор обычно соединяется звездой или треугольником, так вот если фазы соединить звездой то напряжение уже всего генератора после диодного моста поднимется в 1,7 раза от напряжения одной фазы. И уже при 60об/м получится 20 вольт, а при 600 об/м будет 200 вольт. При соединении звездой возрастает сопротивление генератора в два раза в сравнении с сопротивлением одной фазы, по-этому повышая напряжение соединением в звезду повышается и сопротивление, и как следствие падение тока и КПД генератора на высоких оборотах, но зато зарядка АКБ будет начинаться раньше.
А соединяя треугольником напряжение и сопротивление генератора будет равное фазному. Про соединение фаз посмотрите в других статьях на сайте. Если кратко то соединение фаз звездой выглядит так, все начала трёх фаз или их концы соединяются в одну точку и изолируются, а три другие конца подаются на трёх-фазный диодный мост. Треугольником соединение немного сложнее, надо конец первой фазы соединить с началом второй фазы, а конец второй фазы соединить с началом третьей, а конец третьей соединить с началом первой. В итоге получатся три точки соединения, которые подаются на трёх-фазный диодный мост.
Мощность генератора
Мощность генератора зависит от напряжения и сопротивления обмотки статора, чем меньше сопротивление катушек тем больше ток генератора. Но чем больше витков в катушках тем больше напряжение, а вот сопротивление из-за этого увеличивается так-как увеличивается длинна провода и приходится катушки наматывать проводом тоньше, чтобы поместились все витки в катушку. По-этому нужно искать баланс между сопротивлением и напряжением, а так-же подбирать правильный винт под генератор, чтобы и зарядка начиналась на слабом ветре 3-4м/с, и обороты были как можно выше чтобы не завышать напряжение генератора и не проигрывать в сопротивлении и КПД генератора.
Сопротивление одного метра провода сечением 1 мм равно 0,0224 Ом, у нас в фазе 450 витков, средняя длинна витка около 0,15 метра, а это значит 450*0,15*0,0224=1,5 Ом.Значит сопротивление фазы 1,5Ом, при соединении фаз звездой сопротивление станет 3 Ом. Если провод будет толще то понятно что сопротивление будет ниже, или если уменьшить количество витков, но при этом и напряжение станет ниже так-как витков станет меньше. Но напряжение и так высокое и в данном случае, которое больше подойдёт для АКБ 24 и 48 вольт нежели для АКБ 12в.
Теперь можно посчитать какую мощность может выдать генератор на зарядку АКБ. У нас при 60об/м получилось 20 вольт, если подключить аккумулятор то напряжение просядет до напряжения АКБ, примерно станет 13 вольт, и появится ток зарядки. А ток зарядки рассчитывается так, от напряжения в холостую (20в) нужно вычесть напряжение АКБ (30в-13в=7в) и полученную цифру разделить на сопротивление генератора (3 Ом), в итоге получится 7:3= 2,3 ампера. Вот ток зарядки при 60об/м составит 2,3 А, а мощность 2,3*13=29.9 ватт. При 180об/м получается 60в-13в=47:3=15,6А*13в=203 ватта. При 600об/м мощность генератора будет (200-13:3=62А*13=810ватт)
Если АКБ на 24 вольта будет то зарядка начнётся примерно при 80 об/м, а мощность при 180об/м составит (60-26:3=11.3А*26в=294ватт), а при тех-же 600об/м мощность будет (200-26:3=58А*26=1508ватт). Понятно что если на 48вольт АКБ то мощность будет ещё выше, но при этом начало зарядки будет позже, примерно при 150об/м. Всё это из-за сопротивления, которое определяет ток зарядки и КПД.
Вообще чем больше падение напряжения на аккумуляторе тем хуже КПД генератора, и при большом падении, когда напряжение падает в 3-4 раза КПД падает до 50% и даже ниже. Собственно по этому генератор может выдавать меньшую мощность так-как винт он будет грузить с учётом КПД и если винт не потянет то генератор не выйдет на расчётные обороты и не отдаст расчётную мощность. Данный генератор при работе на 12в АКБ будет иметь самый плохой КПД и реально генератор при отдаче мощности в 0.8кВт будет грузить винт более чем 1,5кВт.
Из этого следует что данные генератор если его наматывать проводом 1мм по 90 витков в катушках, больше подходит для АКБ на 24 или 48 вольт. Для 12 вольт АКБ зарядка начинается слишком рано и придётся ставить тихоходный винт, который будет мало-оборотистый и максимальные обороты составят не более 300-400 при ветре 10-12м/с, а диаметр винта будет около 2.7-3 метра. Сейчас есть программы для расчета винтов описание которых есть на сайте. Трехлопастной винт для зарядки АКБ 12в не подойдёт так-как не сможет раскрутится из-за ранней нагрузки, а с тихоходным винтом зарядка будет примерно с 3м/с, но максимальная мощность будет не более 300-400 ватт. Для 12 вольт нужно уменьшать количество витков и мотать более толстым проводом чтобы зарядка начиналась при 100-150об/м и был большой ток зарядки.
Если ветрогенератор будет работать на АКБ 24 вольта то можно ставить более скоростной винт, подобранный в программе под обороты и мощность ветрогенератора, и тогда можно ожидать так-же зарядку с 3м/с и максимальную мощность при ветре 10-12м/с около 1кВт. Винт при этом тоже будет не слишком быстроходный так-как зарядка будет начинаться уже при 80об/м.
А вот если ветрогенератор будет работать на систему 48 вольт, то применив скоростной трёх-лопастной винт с быстроходностью 5-6 можно получить и зарядку с 3м/с и номинальную мощность при ветре 10-12м/с и 600 об/м около 2кВт. Именно при работе на АКБ 48 вольт данный генератор с правильным винтом будет максимально эффективным, то-есть с максимальной отдачей от вложенных денег.
Если делать на 12 вольт такой генератор чтобы он смог выдавать до 1.5-2кВт, то количество витков надо уменьшать в четыре раза, а сечение провода увеличивать в два раза, и получится в катушках по 20 витков проводом 2мм. И винт должен быть с высокой быстроходностью, не менее 6.
Но многие просто повторяют конструкции увиденные на ютюбе, и делают одни и теже ошибки мотая большое количество витков и получая раннюю зарядку, при которой винты не могут раскрутится до своей номинальной быстроходности и соответственно не могут тянуть генератор. Или ставят винты с перебором по мощности и теряют в оборотах винта и соответственно в мощности генератора. Да и сам генератор из-за высокого сопротивления отдаёт небольшой ток с низким КПД и в итоге мощность маленькая по сравнению с дорогими магнитами, медным проводом и трудом, а отдача низкая. В итоге хорошие винты генератор не могут раскрутить, а тихоходные много-лопастные кое-как работают на слабом ветру и не раскручиваются до приличных оборотов.
При изготовлении и расчёте нужно учитывать не только напряжение чтобы зарядка АКБ начиналась при низких оборотах, но и сопротивление обмотки генератора, чтобы был хороший КПД, и ток зарядки. А так-же нужно представлять под какой винт делается генератор, так-как винт тоже должен делаться из чего-то, и бывает так что слишком большой сделать проблематично, по-этому можно сознательно уменьшать мощность генератора и делать тихоходный винт. Или наоборот делать хороший быстроходный винт и затачивать генератор на максимальную отдачу энергии в широком диапазоне ветров.
Расчёт генератора описанный выше так-же применим и к генераторам с железными статорами, так-как ЭДС так-же зависит от диаметра ротора и активной длинны проводника. Главное вычислить напряжение одного витка, а далее уже без проблем зная количество витков можно вычислить напряжение генератора. А вычислив сопротивление фазы можно рассчитать мощность генератора.
Ещё хочу ответить на такой вопрос — «А не повредит-ли высокое напряжение аккумулятор при зарядке от ветрогенератора». Дело в том что напряжение генератора высокое только когда он работает в холостую, но когда мы подключаем генератор к аккумулятору то он принимает заряд на себя. При этом напряжение падает до напряжения аккумулятора и появляется ток зарядки. Напряжение растёт по мере заряда аккумулятора. Во время заряда в зависимости от степени заряда напряжение аккумулятора повышается и при достижении 14 вольт аккумулятор считается условно заряжен. Если напряжение продолжит расти то будет пере-заряд аккумулятора, он начнёт активно кипеть и нагреваться, а это негативно сказывается на нём. По-этому чтобы напряжение не превышало 14 вольт нужно или отключать ветрогенератор или подключать дополнительную нагрузку, которая просадит напряжение и сожжёт лишнюю энергию.
14 вольт это условная цифра полного заряда АКБ, он будет заряжен полностью когда на нём будет 14 вольт при минимальном токе заряда, а если ток зарядки скажем 1:10 от ёмкости АКБ, то он ещё не заряжен. Вообще за зарядом аккумулятора должен следить контроллер, который сам будет управлять зарядом и ветрогенератором.
Источник