Генератор на неодимовых магнитах

Содержание

Электрические и технические параметры генератора

Расчет напряжения выполняют по формуле:

Генератор тока переменного

U=2*Ч*КП*КК*КВ*МИ*П, где:

  • U – напряжение в Вольтах;
  • Ч – частота оборотов ротора генератора за одну секунду;
  • КП – количество магнитных полюсов;
  • КК – количество индукционных катушек в статоре;
  • КВ – число витков проводника в одной индукционной катушке;
  • МИ – магнитная индукция в Тл, которая образуется в стандартном зазоре (2 мм);
  • П – площадь поверхности одного неодимового магнита, в кв. м.

Если применяют простые катушки, для расчета берут магнитную индукцию 0,5 Тл. При добавлении сердечника из электротехнической стали значение увеличивают до 0,7-0,9Тл.

К сведению. Формула действительна при соединении обмоток «треугольником». Если трехфазный генератор собирают по схеме «звезда», полученное значение умножают на поправочный коэффициент 1,7.

После вычисления напряжения надо узнать сопротивление в обмотках. После этого несложно будет определить силу тока и мощность. Для медного проводника удельное сопротивление составляет 0,0175 Ом на мм кв./ метр. Для расчета общей величины применяют формулу:

С= (УС*Д)/ПП, где:

  • С – сопротивление, в Ом;
  • УС – удельное сопротивление определенного материала;
  • Д – длина проводника в метрах;
  • ПП – площадь проводника в сечении, мм кв.

Для расчета силы тока вычитают из напряжения магнитного генератора на холостом ходу напряжение подсоединенного для зарядки аккумулятора. Полученное значение делят на величину рассчитанного по предыдущей формуле сопротивления.

Увеличение/уменьшение оборотов меняет соответствующим образом силу тока при неизменном значении напряжения на клеммах батареи аккумуляторов. Для расчета производительности ветроустановки в разных режимах используют стандартную формулу:

P=I*U, где:

  • Р – мощность, Ватт;
  • I – сила тока, Ампер;
  • U – напряжение, Вольт.

Как повысить мощность ветряка?

Для подъема мощности ветрогенератора можно использовать магниты. Попросту на магниты, которые уже установлены наклеить еще по одному такому же или более тонкому. Другой способ основан на установке в катушки металлических сердечников, — пластин трансформатора. Это обеспечит усиление магнитопотока в катушке, однако вызывает небольшое залипание, которое, впрочем, совершенно не ощущается шестилопастным винтом. Стартует такой ветрогенератор при ветре в 2 м/с. Благодаря применению сердечников генератор получил увеличение мощности с 300 до 500 Вт/ч при ветре в 8 м/с

Также следует уделять внимание форме лопастей, — малейшие неточности снижают мощность

Делаем ветрогенератор на неодимовых магнитах

Аксиальный ветрогенератор, который работает на неодимовых магнитах, впервые начали массово изготавливать в странах Запада. И это были вовсе не заводские изделия, а плод труда местных гаражных мастеров, поставивших себе на службу явление левитации. Серьезной популярности именно такие модели ветряка обязаны массовому распространению и дешевизне неодимовых магнитов. Постепенно комплектующие и схемы изготовления стали распространятся по всему миру и в настоящее время магнитный аксиальный ветрогенератор завоевывает признание на просторах Российской Федерации. Ниже описана последовательность создания одной из самых удачных моделей такого ветряка.

Законность установки

Установки с выходной мощностью до 75 кВт устанавливать на собственной территории не запрещается, и никаких согласований проводить не потребуется (факт, закреплённый в Постановлении кабинета министров России).

А если нужно поставить мощный генератор промышленного или коммерческого типа, то понадобится специальная подготовка, связанная с созданием фундамента и ограждения участка – а это уже считается капитальным строительством.

Рекомендуется перед установкой ВЭЛ прочитать местные законодательные акты, касающиеся энергетики и предоставления коммунальных услуг. В разных регионах могут быть свои правила.

Выбор генератора

Создание генератора собственного изготовления потребует навыков, которые есть не у всех. Например, выполнение токарных работ. Поэтому нужно рассмотреть проблему приобретения заводского устройства, которое можно было бы использовать на ВЭУ.

Виды и особенности:

  1. Генераторы переменного тока (асинхронные) очень легко найти и приспособить для ветрогенератора. Минусы – недостаточная мощность, агрегат потребует доработок при монтаже.
  2. Генераторы постоянного тока отлично работают при небольших оборотах, почти не требуют доработок. Недостатки – трудно отыскать генераторы большой мощности.
  3. Асинхронные – не проблема купить генератор за небольшие деньги, но такие агрегаты малоэффективны при высокой скорости вращения вала, а внутреннее сопротивление ограничивает их мощность.

Генераторы делят на два типа по количеству фаз на выходе. Однофазные генераторы простые по конструкции, но под высокими нагрузками сильно вибрируют и могут гудеть. Трёхфазные устройства лишены этих недостатков, а при некоторых режимах более эффективно работают.

Особенности установки мачты

Чаще всего мачту делают из металлических заготовок – либо в виде сложного каркаса (для крупных и мощных установок), либо используют одну трубу (круглого/квадратного сечения), которую вкапывают в землю. В обоих случаях рекомендуется усилить мачту 3–4 растяжками из металлического каната.

Главные параметры проекта

Самодельный генератор

После ознакомления с общими принципами надо уточнить личные требования. Мощный ветрогенератор своими руками сделать непросто, поэтому начинают эксперименты с простейших небольших моделей. Впрочем, при правильной подготовке вполне можно приступить к реализации проекта полного обеспечения электроэнергией определенного объекта недвижимости.

Относительно легко получится создать однофазный генератор. Однако на выходе такого устройства образуются значительные перепады тока. Этот процесс сопровождается сильными вибрациями, шумом. Такой звук будет беспокоить самого хозяина. Он станет причиной недовольства соседей. Если превышены установленные действующим законодательством нормы, установку придется демонтировать.

Чтобы исключить перечисленные недостатки и одновременно повысить КПД на 40-50%, предпочтение отдают трехфазной схеме. Если нет подходящего готового электрического асинхронного мотора, его можно создать самому.

Генератор на неодимовых магнитах
Основные компоненты, одно,- и трехфазные схемы подключения обмоток генератора

На фото приведен пример с роторами (1), которые сделаны из неодимовых магнитов. Следующие снимки демонстрируют статор из медных катушек на стадии изготовления (2) и после создания цельного блока с заливкой эпоксидной смолой.

Конструирование тихоходного дискового трёхфазного генератора переменного тока на мощных неодимовых магнитах

Можекин Д.С. 1
1МАОУ «Лицей №97»

Красавин Э.М. 1Касауров Ю.А. 2
1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №

2МБУОДО ЦДОД

Работа в формате PDF1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Генератор переменного тока – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле. В первой половине 19 века были созданы первые однофазные многополюсные генераторы переменного тока. Но в самых первых, появившихся в то время электронных устройствах, применялся только постоянный ток, а переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Со временем выяснилось, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций. Генераторы переменного тока более просты по устройству, экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Эти электрические машины были более надёжны в эксплуатации и сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес – центрах, в качестве альтернативного источника питания. Широкое применение, эти электрические машины, нашли на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием. Трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным полупроводниковым мостовым трёхфазным выпрямителем используются на современных автомобилях для зарядки автомобильного аккумулятора, а также для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и других. Генераторы переменного тока применяются в гибридных автомобилях, позволяющих совмещать тягу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Актуальность вопроса конструирования лёгких и мощных электрических машин переменного тока возникла, в связи с широким развитием альтернативной энергетики. Системы альтернативной энергетики (ветрогенераторы, малогабаритные водные электростанции) потребовали новых подходов к конструированию электрических машин переменного тока. Для работы с альтернативными энергетическими ресурсами необходима лёгкость и малогабаритность конструкции, но не в ущерб её мощности. Повышение эффективности работы генератора возможно с созданием мощного магнитного поля и увеличением числа обмоток. И то и другое можно осуществить, используя постоянные магниты из редкоземельных металлов и большое количество плоских катушек, пересекающих магнитное поле. Возможность разработки и создания лёгкой и, в тоже время мощной малогабаритной электрической машины переменного тока, в домашних условиях легло в основу рабочей гипотезы данной работы.

Популярные статьи  Виды маркировки на схемах и оборудовании, позиционные обозначения элементов

Основа домашнего ветрогенератора

Тема изготовления и установки самодельных ветряных генераторов очень широко представлена в сети Интернет. Однако большая часть материала – это банальное описание принципов получения электрической энергии от природных источников.

Теоретическая методика устройства (установки) ветрогенераторов уже давно известна и вполне понятна. А вот как обстоят дела практически в бытовом секторе – вопрос, раскрытый далеко не полностью.

Чаще всего в качестве источника тока для самодельных домашних ветрогенераторов рекомендуют выбирать автомобильные генераторы или асинхронные двигатели переменного тока, дополненные неодимовыми магнитами.

НЕОДИМОВЫЙ

Генератор на неодимовых магнитах
Процедура переделки асинхронного электродвигателя переменного тока под генератор для ветряка. Заключается в изготовлении «шубы» ротора из неодимовых магнитов. Крайне сложный и долговременный процесс

Однако оба варианта требуют существенной доработки, нередко сложной, дорогостоящей, отнимающей много сил и времени.

Куда проще и легче во всех отношениях установить электродвигатели, подобные тем, что выпускались прежде и выпускаются теперь фирмой Ametek (пример) и другими.

Для домашней ветрогенераторной установки подходят моторы постоянного тока напряжением 30 – 100 вольт. В режиме генератора от них можно получить примерно 50% от заявленного рабочего напряжения.

Следует отметить: при работе в режиме генерации электродвигатели постоянного тока требуется раскручивать до скорости выше номинальной.

При этом каждый отдельно взятый мотор из десятка одинаковых экземпляров, может показывать совершенно разные характеристики.

Поэтому оптимальный подбор электродвигателя к домашнему ветрогенератору логичен при следующих показателях:

  1. Высокий параметр рабочего напряжения.
  2. Низкий параметр RPM (угловая скорость вращения).
  3. Высокое значение рабочего тока.

Так, удачным под установку выглядит мотор производства фирмы Ametek с рабочим напряжением 36 вольт и угловой скоростью вращения — 325 об/мин.

Именно такой электродвигатель используется в конструкции ветрогенератора – установки, что описана ниже в качестве примера домашнего ветряка.

ЭЛЕКТРОМОТОР

Генератор на неодимовых магнитах
Мотор постоянного тока для домашнего ветрогенератора. Оптимальный вариант из числа продуктов, изготовленных фирмой Ametek. Также удачно подходят подобные электродвигатели производства других фирм

Проверить эффективность любого похожего мотора несложно. Достаточно подключить к электрическим выводам обычную автомобильную лампу накаливания на 12 вольт и крутануть вал мотора рукой. При хороших технических показателях электродвигателя лампа обязательно зажжётся.

Аксиальный генератор на ферритовых магнитах

Генератор на неодимовых магнитах

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

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

Материалы, которые были задействованы автором для создания данного генератора:

1) металлическая труба2) подшипники3) шпилька 4) алмазные диски диаметром 22 см5) 40 ферритовых магнитов6) эпоксидная смола7) провод толщиной 0.5 мм8) уголок металлический9) шуруповерт10) фанера11) лобзик

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

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

Ступица, и уголки для крепления статора, разметка перед сваркой

Генератор на неодимовых магнитах

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

Установка магнитов на диски ротора:

Генератор на неодимовых магнитах

Так примерно будут стоять диски ротора:

Генератор на неодимовых магнитах

Генератор на неодимовых магнитах

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

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

Генератор на неодимовых магнитах

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

Катушки статора перед заливкой эпоксидной смолой:

Генератор на неодимовых магнитах

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

Генератор на неодимовых магнитах

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

Готовый статор аксиального генератора:

Генератор на неодимовых магнитах

Общий вид готового генератора для ветряка

Генератор на неодимовых магнитах

Генератор на неодимовых магнитах

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

Генератор с винтом перед установкой на мачту:

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:

Генератор на неодимовых магнитах

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.

Принцип работы

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

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

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

https://youtube.com/watch?v=ZBtpxqhnI6Q

Ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками: монтаж основы

В качестве основы для таких установок выступают автомобильная ступица плюс тормозные диски. Преимущество в том, что её просто достать (в т.ч. купить б/у) и не нужно основательно переделывать или дополнять:

  • разберите;
  • почистите от ржавчины (например, стальной щёткой, насаженной на дрель);
  • смажьте детали;
  • соберите;
  • покрасьте корпус и пользуйтесь.

Неодимовые магниты будут крепиться прямо на ступицу. Их потребуется около 20 штук: примерная высота 8 мм, диаметр 25 мм

Очень важно правильно, равномерно и точно расположить магниты – по кругу, с чередованием полюсов. Крепить их лучше на клей, который стоит предварительно испытать на прочность

После того как все магниты будут приклеены, залейте поверхность диска эпоксидной смолой. По контуру намотайте борт. Материал и способ может быть разным:

  • грубый картон;
  • гибкая пластмасса;
  • пластилин;
  • тонкая полоска шпона.

Генератор на неодимовых магнитахВетрогенератор

Для этого генератора лучше всего подходит трёхфазная модель. Она сложна в сборке, но имеет ощутимые преимущества:

  • не производит вибрацию, которая является бичом ветрогенераторов;
  • бесшумна;
  • осуществляет постоянную подачу тока;
  • генерирует стабильную мощность (фазы компенсируют друг друга).

Как согласовать параметры функциональных частей

Лопасти по энергетическому потенциалу должны соответствовать определенному асинхронному двигателю или собранному своими руками ротору на магнитах. При существенных отклонениях для получения достаточной электрической мощности придется создавать новые изделия с нужными параметрами. Обратная ситуация также недопустима. Слишком крупные лопасти не способны быстро вращаться. При сильном ветре повышается риск разрушения подобных конструкций.

Чтобы не ошибиться, составляют таблицу с режимами работы оборудования при разной скорости вращения с шагом 50-100 об./мин. Далее пользуются специализированными калькуляторами, которые по заданным значениям рассчитывают геометрические параметры винта. Эти изделия создают из подходящей древесины, металла, пластика. В качестве заготовок подойдут стандартные трубы из поливинилхлорида для наружных канализационных сетей.

Особенности ротора и статора

Генератор на транзисторе

Чтобы сделать эффективный генератор на магнитах из неодимового сплава своими руками, учитывайте при сборке следующие рекомендации:

  • Для повышения прочности диск делают из стали. Его толщину делают не менее чем у самих магнитов. В противном случае часть силового поля будет рассеиваться. При правильном соблюдении пропорций к обратной стороне собранного изделия не притягивается швейная игла;
  • Расстояние между отдельными магнитами делают равным или более половины ширины изделий;
  • Толщину статора в собранном состоянии делают равной или меньше толщины неодимовых магнитов;
  • Трехфазный магнитный генератор делают по пропорциям 3 к 3 или 4 к 3 (количество магнитов/индукционных катушек, соответственно).
Популярные статьи  Как сделать блок питания из электронного трансформатора

К сведению. Магниты прикрепляют, строго соблюдая чередование полюсов. Чтобы не ошибиться, на соответствующих гранях заранее делают пометки маркером.

Самодельный ветрогенератор: достоинства и недостатки

Установка ветряка может понадобиться в том случае, если к вашему участку не подведено электричество, в сети электропередач постоянно возникают перебои или вы хотите сэкономить на оплате электроэнергии. Ветряк можно приобрести, а можно изготовить своими силами.

Генератор на неодимовых магнитах

Самодельный ветрогенератор обладает такими достоинства:

  • Он позволяет сэкономить средства на покупку заводского устройства, ведь изготовление чаще всего производится из подручных деталей;
  • Идеально подходит под ваши потребности и условия эксплуатации, ведь мощность устройства вы рассчитываете самостоятельно, учитывая плотность и силу ветра в вашем регионе;
  • Лучше гармонирует с оформлением дома и ландшафтным дизайном, ведь внешний вид ветряка зависит только от вашей фантазии и умений.

К недостаткам самодельных устройств можно отнести их ненадежность и недолговечность: часто самоделки делают из старых двигателей от бытовых приборов и машин, поэтому они быстро выходят из строя. Вместе с тем, для того, чтобы ветродвигатель был эффективным, необходимо правильно произвести расчет мощности устройства.

Какой выбрать генератор для ветряка

Бытовые ветряки должны быть малошумные. Поэтому, лучше использовать в качестве генератора для ветроустановок малооборотный (тихоходный) двигатель. Такой двигатель способен совершать от 350 до 700 оборотов в минуту. Кроме того, низкооборотный двигатель можно использовать даже на однолопастном ветряке. Также малооборотистый генератор можно делать из шагового двигателя.

Чтобы повысить обороты ветряка можно использовать мультипликатор: он позволит ускорить вращение лопастей в 5-10 раз.

Генератор на неодимовых магнитах

Особой популярностью пользуются дисковые двигатели на неодимовых магнитах. Магниты, при этом, могут быть разных размеров и, соответственно, мощности. Изготавливается такой генератор достаточно просто, но себестоимость его достаточно высока.

Многие делают маломощный генератор из бензогенератора, автомобильного или тракторного генератора, аккумулятора от шуруповерта. При этом следует учитывать, что на конструкцию с генератором из тракторного и автогенератора нужно будет установить редуктор, понижающий обороты.

Способ намотки катушки статора ветряка

Генератор на неодимовых магнитах
Для того, чтобы сделанный своими руками ветрогенератор на неодимовых магнитах работал с максимальной отдачей, статорные катушки следует рассчитывать. Однако большинство мастеров предпочитают делать их на глаз. К примеру, тихоходный генератор, способный заряжать 12 В аккумулятор, начиная со 100 — 150 оборотов за минуту, должен иметь во всех катушках от 1000 до 1200 витков, поровну разделенное между всеми катушками. Увеличение количества полюсов ведет к росту частоты тока в катушках, благодаря чему генератор, даже при малых оборотах, дает большую мощность. Намотка катушек должна производиться по возможности более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них. Делать это можно на оправке, либо на самодельном станке.

Для того чтобы разобраться, какой потенциал мощности имеет генератор, покрутите его с одной катушкой, поскольку, в зависимости от того, в каком количестве будут установлены неодимовые магниты и какова их толщина, данный показатель может существенно отличаться. Измерение проводятся без нагрузки при необходимом числе оборотов. Например, если генератор при 200 оборотах за минуту обеспечивает напряжение в 30 В, имея сопротивление в 3 Ом, то следует из 30 В вычесть 12 В (напряжение питания аккумулятора) и полученный результат — 18 делим на 3 (сопротивление в омах) получаем 6 (сила тока в амперах), которые и пойдут от ветрогенератора на зарядку АКБ. Однако, как показывает практика, по причине потерь в проводах и диодном мосту, реальный показатель, который будет производить магнитный аксиальный генератор, будет поменьше.

Генератор на неодимовых магнитах
Магниты для создания ветрогенератора лучше брать в форме прямоугольника, поскольку их поле распространяется по длине, в отличие от круглых, поле которых сосредотачивается в центре. Катушки, как правило, мотают круглыми, хотя лучше делать их несколько вытянутыми, что обеспечивает больший объем меди в секторе, а также более прямые витки. Отверстие внутри катушек должно быть равно или превышать ширину магнитов.

Толщина статора должна быть такой же что и магниты. Форма для него обычно фанерная, для прочности под катушки и поверх них кладут стеклоткань, и все это заливается эпоксидной смолой. Для того, что бы не допустить прилипания смолы к форме, последнюю смазывают любым жиром либо применяют скотч. Провода предварительно выводят наружу и скрепляют между собой, концы каждой фазы после этого соединяют треугольником либо звездочкой.

Генератор на неодимовых магнитах

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.

Генератор на неодимовых магнитах

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.

Номиналы генерируемого напряжения на 220 Вольт (В)

Самодельным ветрогенераторам на 220 В не нужны дополнительные преобразователи величины напряжения. Однако их работа зависит от силы ветра, поэтому требуется установка стабилизатора на выходе. Ведь при отсутствии ветра, генератор не будет работать. На самодельных ветряках используются мощные электродвигатели, благодаря которым можно установить винт, прикрепив его прямо к валу ротора.

Мощный электродвигатель можно не приобретать за большие деньги, а приобрести уже бывший в употреблении от списанной электроустановки, стиральной машины или пылесоса.

Также можно смастерить ветрогенераторы на основе автомобильного генератора в комплекте с преобразователем напряжения. На выходе образуются 12 или 14 вольт необходимые для питания энергосистемы. Такие конструкции можно использовать и в качестве непосредственного подключения, и в автомобильном режиме. Например, взяв питание напрямую с клемм аккумулятора.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий