Ветрогенератор своими руками магнит

Как сделать трёхфазный ветрогенератор своими руками?

Главная страница » Как сделать трёхфазный ветрогенератор своими руками?

Конструкции ветряных генераторов для применения в домашних условиях представлены обширным набором вариаций. Между тем большая часть рассматриваемых схем ветрогенераторов, как правило, основана на использовании стандартных электродвигателей. Моторы подбирают, исходя из оптимальных параметров работы в режиме генератора, либо модернизируют – добавляют магниты, перематывают и т.д. Эффективность таких установок крайне низка. Между тем существует интересный вариант конструкции своими руками – трёхфазный ветрогенератор мощностью около 1000 Вт, где готовый электродвигатель не применяется.

Ветрогенератор 1000 Вт на три фазы своими руками

Основное отличие такой конструкции от типичных существующих вариантов – изготовление «с нуля» генератора – главного компонента трёхфазной ветрогенераторной установки, а также механической части — узла подшипников вала винта. Всё остальное:

• винт,
• лопасти,
• опорная штанга,
• система автоматики,

выполняются согласно классическим конструкциям ветряных генераторов, подходящих под условия домашнего хозяйства. Поэтому рассмотрим основу темы – изготовление своими руками трёхфазного генератора ветряка на неодимовых магнитах.

Конструкция трёхфазного ветрогенератора содержит:

1. Диски магнитные (2 шт.).
2. Неодимовые магниты (12 шт.).
3. Диск индуктивности (1 шт.).

В собранном виде рабочий диск индуктивности закреплён и остаётся неподвижным, тогда как диски, оснащённые неодимовыми магнитами, закреплённые на валу винта, вращаются силой ветра. В результате наводимым магнитным полем в теле проводников катушек индуктивности формируется ЭДС (электродвижущая сила).

Изготовление магнитных дисков своими руками

Магнитные диски диаметром 500 мм, под установку неодимовых магнитов ветрогенератора своими руками, вырезаются из материала, подобного листовым облицовочным строительным панелям. Вырезанную заготовку нужно разметить, а именно определить:

• внешний край дисковой области под равномерное размещение дюжины прямоугольных магнитных элементов,
• центральную область под изготовление отверстия для посадки на вал винта трёхфазного ветрогенератора.

Далее под каждый отдельно взятый неодимовый магнит размечается и вырезается инсталляционное поле – по форме соответствующее форме магнита. Эту работу удобно проделать с помощью электро-лобзика, используя подходящую опору для рабочего листа материала.

Подготовка дисковой основы под размещение неодимовых магнитов. Размеченные места посадки удобно вырезаются электрическим инструментом — электролобзиком

На следующем этапе производства трёхфазного ветрогенератора своими руками, изготовленные диски, оснащённые неодимовыми магнитами, необходимо залить эпоксидной смолой. Для этого из пластиковой плёнки делают большеразмерные заливные «стаканы», как показано на картинке ниже.

Пример сооружения большого стакана под заливку эпоксидной смолой уложенных по вырезам неодимовых магнитов. В центре основы просверлено отверстие под крепление

Оснастив детали трёхфазного ветрогенератора пластиковыми стаканами, полученные заготовки под заливку эпоксидной смолой следует разместить на поверхности, установленной строго горизонтально относительно земли.

В области центральной части монтажного диска устанавливается малый «стакан», — устройство, склеенное из листов толстой бумаги. Размер диаметра такого стакана — 50 мм. Благодаря такого рода технической вставки, удаётся сформировать посадочный круг для узла подшипников самодельного ветрогенератора.

Процедура заливки магнитной дисковой основы ветрогенератора эпоксидной смолой. Для лучшей текучести смолу можно немного подогреть выше комнатной температуры

Далее останется только аккуратно залить внутрь полученного «стакана» предварительно разведённую жидкую эпоксидную смолу. Заливка выполняется до уровня несколько ниже (на 1 – 2 мм) уровня верхней рабочей плоскости неодимовых магнитов.

Необходимо дождаться полного затвердения структуры залитой эпоксидной смолы. Конечным результатом получаются две технические детали самодельного трёхфазного ветрогенератора, подобные такой, что изображена на картинке ниже.

Так выглядит готовый магнитный диск ветрогенератора, после полного застывания эпоксидной смолы. В общей сложности требуется изготовить два экземпляра

Изготовление диска индуктивностей трёхфазного ветрогенератора

Прежде чем делать дисковое плато под катушки индуктивности, логично изготовить необходимое число непосредственно катушек. В общей сложности для трёхфазного ветрогенератора потребуется девять элементов индуктивности.

Под изготовление индуктивностей генератора ветряка используется медный провод диаметром 1,4 мм. Намотка индуктивностей выполняется проводом в две жилы. Такой вариант намотки обеспечивает прохождение токов высокого уровня без риска повреждения проводника.

Количество витков каждой катушки индуктивности для данной конструкции – 35. Этого числа вполне достаточно при условии применения в составе трёхфазной ветрогенераторной установки 12-вольтных накопительных аккумуляторных батарей.

Если вместо 12-вольтовых аккумуляторов предполагается применять 24-вольные АКБ, соответственно, число витков катушек увеличивают вдвое – до 70. Под намотку катушек индуктивности удобным видится использование нехитрого приспособления, конструкция которого показана на картинке ниже:

Несложное приспособление, состоящее из двух деревянных пластин круглой формы и шпильки с резьбой под гайки, помогает быстро намотать нужное число катушек

После приготовления требуемого числа катушек индуктивности (9 шт.), изготавливается дисковое плато под размещение этих элементов конструкции. Плато следует изготовить с учётом всех требований, предъявляемых к установкам генерации электричества.

Для производства дискового плато индуктивностей самодельного ветрогенератора, в частности, потребуется изготовить форму под заливку эпоксидной смолой. Форма делается на основе фанерного листа или подобного материала, обладающего диэлектрическими свойствами.

Приготовление формы под заливку эпоксидной смолой и равномерное распределение катушек по кругу

Катушки индуктивности статора самодельного ветрогенератора размещают равномерно по всей окружности изготовленной формы. Предварительно место укладки индуктивностей покрывается диэлектрической антистатической тканью, чем исключается риск электрического пробоя.

Поверх катушек индуктивности также настилают слой диэлектрической антистатической ткани. После выполнения изоляционных работ заливают форму эпоксидной смолой до верхнего уровня установленных катушек индуктивностей. Получившиеся неровности заливки аккуратно сглаживают кистью.

Процедура заливки, до начала которой необходимо все элементы закрыть специальным материалом, исключающим появление статического электричества

Схема соединений индуктивностей трёхфазного ветрогенератора

Выводы катушек, залитых смолой на плато индуктивностей, потребуется спаять в соответствии с трёхфазной конфигурацией. На приведённой ниже схеме наглядно показаны пути соединений. Получается конфигурация спайки: 1-4-7; 2-5-8; 3-6-9; соответственно.

Схема соединения всех девяти катушек индуктивности, размещённых на дисковом плато. Так получают трёхфазный выход ветрогенератора

Для того чтобы полученное на трёхфазном генераторе своими руками напряжение выпрямить и получить однофазное постоянное напряжение, используются схемы выпрямительных устройств. Такие схемы достаточно просты, широко распространены и собираются без особых проблем.

Выпрямленное напряжение перенаправляется через модуль автоматики на зарядное устройство. Далее полученная трёхфазным ветрогенератором энергия аккумулируется в батареях. Можно использовать любой классический вариант контроллера заряда, к примеру, такой как здесь.

Принципиальная схема для сборки трёхфазного выпрямителя. На выходе получают однофазное постоянное напряжение, пригодное для подачи на зарядный модуль

Подшипниковый узел на трёхфазный ветрогенератор

Учитывая чувствительность дисковой схемы трёхфазного ветрогенератора по отношению к возможным перекосам и вибрациям конструкции, особого внимания для производства заслуживает подшипниковый узел.

Вариантов разработки подшипникового узла самодельного ветрогенератора существует множество. Но в любом из выбранных вариантов потребуется применять надёжные, точные, высокооборотные подшипники.

Разработчиками этой конструкции применялись роликовые подшипники (2 шт.), которые устанавливались внутри узла, выполненного по принципу «труба в трубе». Внутренняя труба исполняет роль промежуточного звена между отдельными подшипниками.

Вариант сборки подшипникового узла для трёхфазного ветрогенератора. Этот узел должен выполняться особо тщательно с применением надёжных подшипников

После сборки в единое целое всех описанных деталей конструкции трёхфазного ветрогенератора, получается достаточно мощная энергетическая установка, созданная своими руками.

По результатам испытаний такой трёхфазный ветрогенератор способен в среднем выдавать до 1000 Вт мощности.

Винт ветрогенератора на три фазы выполняется классическим трёхлопастным вариантом. Размах лопастей конструкции предпочтительно выполнить как минимум на 1,8 метра. Получается конструкция, примерно такого же исполнения, как показано на картинке ниже.

Конечный результат – домашняя трёхфазная ветряная генераторная установка мощностью до 1000 Вт. Это уже более серьёзное технологическое оборудование по сравнению с ветряками на основе различных электродвигателей.

Вот, примерно так, посредством представленных выше примеров домашней технологии, вполне доступным видится исполнение конструкции — трёхфазный ветрогенератор. Самодельная электрическая система, действующая от силы ветра, позволит если не полностью, но частично экономить электричество. То есть налицо экономичная сторона дела, в частности, имеющая прямое отношение к бытовому хозяйству.

При помощи информации: Instructables

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Источник

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

Обновлено: 6 января 2021

Самодельный ветряк

Приобретение ветрогенератора — дорогостоящая и не всегда полностью эффективная затея. Образцы ветряков, имеющиеся в продаже, имеют ограниченный срок службы, низкую ремонтопригодность и высокую цену. Покупка такого комплекта не по карману многим потенциальным пользователям. Выходом из положения становится самостоятельное изготовление ветрогенератора, обходящееся гораздо дешевле и позволяющее получить устройство с высокой эффективностью и производительностью.

Самодельный ветряк имеет высокую ремонтопригодность и, как следствие, длительный срок службы. Зачастую конструкцию по ходу эксплуатации модернизируют, улучшают и доводят до максимально возможных параметров, чего нельзя сделать с заводскими комплектами.

Тихоходные ветрогенераторы

Наиболее привлекательными конструкциями ветряков для большинства регионов России являются образцы, дающие высокие показатели на слабых и средних ветрах — тихоходные ветряки. Для них характерна возможность начинать вращение при низких скоростях потока, выдавая достаточное напряжение для питания приборов потребления.

Выработка энергии на таких устройствах производится генераторами, адаптированными к работе с ветряками. Специфика конструкции таких генераторов состоит в высокой чувствительности, поскольку устройство изначально рассчитывается на работу с низкими скоростями вращения.

Для того, чтобы обеспечить заданный режим работы, необходимо обмотку возбуждения исключить из конструкции, заменив ее постоянными магнитами. В результате отпадет необходимость подачи напряжения для образования электромагнитов, индукция станет более стабильной, независимой от источника питания на обмотке ротора. Кроме того, отпадет надобность в щеточном узле, подающем питание на обмотку возбуждения.

Изготовление ротора на постоянных магнитах

Конструкция генератора на постоянных магнитах в каком-то смысле проще, чем с электромагнитным возбуждением. Создание такого устройства может выполняться как на базе готового генератора, так и при помощи подручных материалов.

Модификация автомобильного генератора

Создание ротора на постоянных магнитах требует достаточно серьезного вмешательства в конструкцию. Необходимо уменьшить диаметр на толщину магнитов плюс толщину стальной гильзы, которая одевается на ротор для образования сплошного магнитного потока и одновременно служит посадочной площадкой под магниты. Некоторые специалисты обходятся без гильзы, устанавливая магниты прямо на ротор с уменьшенным диаметром и фиксируя на эпоксидку.

Процесс изготовления требует участия производственного оборудования. В токарный станок зажимается ротор и аккуратно снимается слой с таким расчетом, чтобы установленные магниты вращались с минимальным зазором, но вполне свободно. Установка магнитов производится на пластины ротора с чередованием полюсности.

Наибольшего эффекта удается добиться при установке относительно небольших по размерам магнитов, расположенных рядами в продольном направлении. Достигается ровный и мощный магнитный поток, воздействующий на силовые обмотки статора с равномерной плотностью во всех точках.

Изготовление ротора из ступицы и тормозного диска

Рассмотренный способ относится к готовым генераторам, нуждающимся в небольших изменениях конструкции. К таким устройствам относятся автомобильные генераторы, часто применяющиеся самодеятельными конструкторами в качестве базового устройства. Зачастую генераторы собирают полностью самостоятельно, не имея готового устройства.

В таких случаях действуют несколько иначе. За основу берется автомобильная ступица с тормозным диском. Она качественно отбалансирована, прочна и приспособлена к нагрузкам определенного рода. Кроме того, размер ступицы позволяет разместить по окружности большое число магнитов, позволяя получить трехфазное напряжение.

Магниты с чередованием полюсности размещают на равноудаленном от центра расстоянии. Очевидно, что наибольшее число можно установить, если приклеивать их как можно ближе к наружному краю. Наиболее точным показателем станет размер магнитов, который определит возможность размещения на определенном расстоянии. Число магнитов должно быть четным, чтобы не сбивался ритм чередования полюсов при вращении.

Наклейка магнитов на ступицу производится при помощи любого клея, оптимальным вариантом считается эпоксидная смола, которой заливают магниты полностью. Это защищает их от воздействия влаги или от механических воздействий. Перед заливкой по краю ступицы рекомендуется сделать бортик из пластилина, не позволяющий эпоксидке стекать со ступицы вниз.

Конструкция генератора на автомобильной ступице наиболее удобна при изготовлении вертикального ветряка. Примечательно, что подобную схему можно использовать и без ступицы, на диске, вырезанном из обычной фанеры. Такая конструкция намного легче, позволяет выбирать удобный размер, что делает возможным создание чувствительного и производительного устройства.

Ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах

Наиболее сильными магнитами, обладающими оптимальными параметрами для использования в конструкции генератора, являются неодимовые магниты. Они несколько дороже обычных, но превосходят их многократно и дают возможность создать мощное устройство при относительно компактном размере.

Принципиального отличия в конструкции не имеется. Неодимовые магниты изготавливаются в различных формфакторах, позволяющих выбрать наиболее удобный для себя вариант — тонкие продолговатые брусочки, форма таблетки, цилиндры и т.д. если используется металлический ротор, то приклеивать магниты необязательно, они сами по себе с усилием прикрепляются к основанию. Остается лишь залить их эпоксидкой для защиты от коррозии.

Приобрести такие магниты проще всего через Интернет, заодно можно сразу же выбрать самую удобную форму.

Изготовление статора

Статор — это неподвижная часть генератора, несущая силовую обмотку, индуцирующую электрический ток. В зависимости от типа конструкции, статор может быть использован от готового устройства (например, от автомобильного генератора), или изготовлен с нуля самостоятельно. Техника изготовления в каждом случае своя, но принцип остается общий — по окружности, охватывающей вращающийся ротор, располагаются катушки, вырабатывающие переменный ток.

При модификации автомобильного генератора иногда силовые обмотки не трогают, предпочитая изменить конструкцию ротора и на этом остановиться. Чаще всего причиной тому является слабая техническая или теоретическая подготовка, когда мастер имеет весьма смутное представление, как именно подобные вещи делаются. Рассмотрим вопрос внимательнее:

Выбор количества фаз

Многие мастера пытаются облегчить себе задачу, делая генератор на одну фазу. В данном случае простота весьма сомнительная, так как экономия усилий получается только на стадии намотки катушек. Зато при эксплуатации получается неприятный эффект — амплитуда напряжения имеет классический вид, отчего выпрямленный ток имеет пульсирующую структуру.

Скачки противопоказаны аккумуляторам, создают отрицательное воздействие на все узлы комплекса и способствуют быстрому выходу из строя. Появляется вибрация, которая может стать причиной жалоб соседей, источником неприятных ощущений для людей или животных.

Трехфазная конструкция, напротив, имеет более мягкую огибающую, в выпрямленном состоянии ток практически не имеет каких-либо отклонений. Мощность устройства имеет стабильное значение, сохраняется в рабочем состоянии механическая и электрическая часть агрегата.

Выбор между трех- и однофазным устройством однозначно следует делать в сторону трехфазной конструкции. Количество намотанных катушек возрастает, но число витков не настолько велико, чтобы отказываться от более качественного результата из-за призрачной экономии времени.

Модификация статора автогенератора

Автомобильный генератор имеет готовые силовые катушки, плотно уложенные в каналах статора. Для получения качественного результата требуется изменить чувствительность статора, поскольку номинальная частота вращения автомобильного двигателя находится в пределах 2000-3000 об/мин, а на пике может подниматься до 5000-6000 об/мин. Таких параметров ветряк выдать не в состоянии, а использование повышающей передачи значительно снизит мощность крыльчатки.

Решением вопроса становится увеличение количества витков, для чего старые обмотки демонтируются, а на их место наматываются новые, с большим числом витков из более тонкого провода. При этом, нельзя использовать слишком тонкий провод, так как с возрастанием числа витков растет и сопротивление, делающее генератор менее производительным. Необходимо соблюдать «золотую середину», увеличивая количество аккуратно, без излишнего рвения.

Важно! Подобная операция требует расчета, но на практике чаще всего поступают проще — наматывают столько витков, сколько способна вместить конструкция статора. Результат обычно достигается положительный, поскольку слишком большое число витков вместить не получится.

Изготовление статора аксиального типа

Такая конструкция подойдет для генератора аксиального типа, ротор которого создан из ступицы и тормозного диска от автомобильного колеса. Статор имеет форму плоского диска, по окружности которого расположены силовые обмотки. Они должны быть намотаны из достаточно толстого провода, чтобы число витков было достаточным, но и сопротивление не снижало эффективность конструкции. Количество катушек кратно трем, чтобы на каждую фазу приходилось одинаковое количество.

Соединяются они между собой звездой, для каждой фазы соединяются 1, 4, 7, 10 и т.д. При намотке однофазного статора каждая катушка мотается в противоположном направлении — первая по часовой стрелке, вторая — против, затем опять по часовой и т.д. соединяются они последовательно.

Готовый статор устанавливается соосно с ротором. Зазор между катушками и неодимовыми магнитами должен быть минимальным, но ход ротора свободный, без соприкосновения с катушками.

Для защиты от влаги, пыли или прочих воздействий катушки обычно заливают эпоксидной смолой. Для этого предварительно делается по внешнему краю диска статора бортик из пластилина высотой, немного превышающей слой заливки.

Сборка крыльчатки

Крыльчатка должна обеспечивать максимальную чувствительность. Перед тем, как начать создание ветряка, следует подробно изучить метеорологическую обстановку в регионе, направление и скорость преобладающих ветров, частоту и силу шквалистых порывов, возможность ураганов. Эта информация поможет выбрать наиболее подходящую конструкцию ветряка (вертикальный или горизонтальный, размер, количество лопастей и т.п.).

Создание крыльчатки производится из подручного материала на основании параметров генератора. Размер лопастей должен обеспечивать начало вращения при невысоких скоростях потока, но не создавать чрезмерно большой преграды. Это снизит риск падения мачты при сильном порыве или шквале.

Регионы с нестабильными и часто меняющимися ветрами (каких большинство в России) больше подходят для эксплуатации вертикальных конструкций. Горизонтальные ветряки считаются более эффективными, но нуждаются в установке на высокие мачты, что создает проблемы при обслуживании.

Рабочее колесо ветрогенератора должно быть качественно отбалансировано и прочно соединено. Установка комплекта на крышу дома запрещается, особенно, если в нем проживает несколько семей. Рекомендуется выбирать открытое место на возвышении неподалеку от дома, чтобы длина кабеля не создавала большого сопротивления. Поблизости не должно быть преград, высоких деревьев или зданий, заслоняющих прямой поток ветра.

Источник