Ветрогенератор своими руками

автор Кулибин Сб Май 28, 2016 3:52 am

Е-ветерок.ру - Ветрогенератор своими руками

Приветствую вас на сайте о самодельных ветрогенераторах, солнечных панелях, электричестве от ветра и солнца. На страницах сайта есть много информации о том как в домашних условиях сделать ветрогенератор, начиная от генератора и заканчивая подключением, контроллером, аккумулятором. Так-же в разделе Мой небольшой опыт я выложил фото отчёты о своих ветряках. Вы я думаю найдёте ответы на все вопросы начиная от намотки катушек генератора, и до расчёта лопастей, и многое другое. Так-же на сайте есть информация о аккумуляторах, контроллерах, схемах защиты и т.д. flower

Как сделать ветрогенератор

Ниже я опишу простой пример изготовления маломощного (100-300 ватт*ч) ветряка из автомобильного генератора, который изготавливал я.

Автомобильный генератор легко поддается переделке под низко-оборотный генератор без всяких мультипликаторов и других сложностей. Переделка заключается в перемотке статора, и переделке ротора на магниты, делов на пару дней и генератор готов.

Для начала работы понадобится любой авто-генератор, не важно сколько зубов на статоре и от какого автомобиля генератор, можно б/у или сгоревший. Так же понадобятся неодимовые магниты, которые можно поискать в местных магазинах радиодеталей, или заказать в интернет магазинах.

Содержание страницы:
[*]Ротор генератора на неодимовые магниты

[*]Как перемотать статор генератора

[*]Соединение обмоток трёх-фазного генератора

[*]Изготовление лопастей ветрогенератора

[*]

Магнитов нужно набрать на 12 или 24 магнитных полюса, в зависимости от того на сколько "зубов" статор. Можно использовать или целые магниты подходящих размеров, например 25*10*6 мм, или брать более мелкие и составлять полюса чтобы заполнить всю свободную площадь на роторе. Чем больше площадь и толщина магнитов, тем мощнее в итоге получится генератор. Но всему есть придел, и при использовании слишком толстых и мощных магнитов будет большое залипание ротора к зубам статора. А лишнее магнитное поле выйдет за пределы статора и он станет магнитится снаружи, и это магнитное поле не будет участвовать в выработке электро-энергии. В большинстве случаев хватает даже тонких магнитов 20*10*2 мм. Подробнее смотрите как делать и расчёты генераторов в разделах сайта.

Ещё понадобится медный эмаль-провод. Если вы будете использовать магниты с силой притяжения не более 4 кг, то мотать лучше проводом 0,6мм, ну а если магниты по сильнее, то можно толщиной 0,8-1 мм мотать. Чем толще провод, тем в итоге меньше сопротивление обмотки генератора, а значит выше сила тока, но толстый провод даёт больше тока, и мало напряжения, по-этому нужно выбирать что-то среднее, чтобы и зарядка аккумулятора начиналась уже при 200-300 об/м, и сила мощность генератора была высокой.

К примеру генератор можно намотать проводом 0,3 мм, тогда зарядка начнётся практически сразу как только генератор начнёт вращаться, но сила тока будет очень маленькой, а если вообще не перематывать генератор , то сила тока будет большая, но напряжения не хватит для зарядки аккумулятора, так-как ветер не сможет раскрутить генератор до 1000-2000 об/м. Если будете мотать проводом 0,6-0,8 мм не ошибётесь, это оптимально с магнитами 25*10*6 мм / 30*10*5 мм /30*10*4 мм. При намотке в пазы нужно вкладывать витков как можно больше, чтобы не было промежутков, так войдёт больше витков, и значит напряжение будет выше. Подробнее про расчёт генератора можно прочитать здесь - Расчёт напряжения и мощности генератора

Когда магниты и провод есть можно брать ротор и идти к токарю, чтобы он проточил ротор под магниты. Ротор нужно проточить на толщину магнитов и гильзы. Гильза нужна для замыкания магнитного поля магнитов, это увеличивает мощность и эффективность использования магнитов. Толщина гильзы обычно равна толщине магнитов. Ротор просачивается, и одевается гильза, она или приваривается или заливается эпоксидной смолой.

Кстати готовьтесь к тому что токаря не любят точить роторы авто-генераторов, так-как "крабы" стучат при обработке, а это негативно сказывается на станке. Если токарь не хочет точить "крабы" ротора, то то попросите его выточить новый ротор из цельной болванки, сразу диаметром под магниты. Когда будете точить ротор, то рассчитывайте зазор между магнитами и статором и делайте его 1 мм, например статор авто-генератора от классики внутренним диаметром 89 мм, если магниты толщиной 5 мм, то скидываем 10 мм и 2 мм на зазор, и того в общем диаметр ротора должен быть меньше внутреннего диаметра статора на 12 мм.

В случае с авто-генератором магниты нужно клеить без всякого скоса, которым снижают залипание чтобы ротор страгивался при меньшем усилии. Скос приемлем для асинхронных двигателей так-как там длинный ротор, но у авто-генератора короткий ротор и чтобы добиться ощутимого снижения залипания нужно делать скос на ширину зуб+паз. На таком скосе потеряется 30-40% мощности из-за не эффективного расположения магнитов под скосом.

Магниты на ротор обычно клеят супер-клеем, а потом обматывают скотчем и заливают эпоксидной смолой, я вообще их не приклеиваю, а просто размещаю на роторе через бумажные прокладки между магнитами чтобы они не сдвигались, а потом обматываю скотчем и заливаю эпоксидной смолой.

Как перемотать статор генератора

Новая обмотка мотается не на три зуба, а каждая катушка зуб, и катушек получится не 18 шт., а 36 шт. если статор на 36 зубов. Можно делать всыпную обмотку, то-есть сначала на самодельном станочке намотать все катушки, а потом заправлять их в пазы. Но я мотаю прямо на зубы, предварительно вставляю изоляцию из плотного картона и мотаю прямо на зуб виток витку. Так получается ровнее и плотнее, правда времени надо много на этот кропотливый процесс, но так и меньше меди уходит и сопротивление генератора меньше из-за небольших лобовых частей катушек. Количество витков чем больше влезет тем лучше, чем больше меди, тем эффективнее генератор в общем.

Катушки мотаются по трехфазной схеме, все в одном направлении. Для примера если генератор на18 зубов, первая фаза 1,4,7,10,13,16 зуб, вторая 2,5,8,11,14,17 зубтретья 3,6,9,12,15,18 зуб. После намотки статор обычно пропитывают лаком, а я просто обмазываю эпоксидной смолой. Начала и концы фаз лучше вывести наружу генератора, должно быть шесть проводов, а далее уже соединять звездой или треугольником. Подробнее можно посмотреть здесь о схемах соединения Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

Соединение обмоток трёх-фазного генератора

Звездой соединяется так: все начала или концы вместе, а оставшиеся три вывода на диодный мост. Звезда дает большее напряжение на тех-же оборотах в сравнении с треугольником, по-этому зарядка начинается раньше, а треугольник дает больший ток, но начало зарядки на более высоких оборотах. Разница между звездой и треугольником по току и напряжению примерно в 1.7 раза.

Треугольником соединяется так: конец первой фазы с началом второй, а конец второй с началом третьей, а конец третьей с началом первой, эти три точки на диодный мост Ларионова, это штатный мост авто-генератора.

Когда с генератором будет окончено, то-есть он работает и генерирует электроэнергию, кстати его покрутить желательно и измерить все данные. У вас должно получится при 300об/м порядка 20-30 вольт в холостую и 2-4 Ампер на АКБ. Если так, то с генератором всё в порядке. Померяйте момент страгивания ротора, если он около 0,2-0.4 Нм то всё хорошо, а если больше, то могут возникнуть проблемы со стартом винта на слабом ветре. Как сделать раму с хвостом и поворотную ось вы наверно и сами додумаете. А вот винт это дело сложное, и о нём немного по подробнее.

Изготовление лопастей ветрогенератора

Самодельные винты для ветрогенераторов небольшой мощности обычно делают из ПВХ труб 110, 160 мм. Я кстати делал ещё и из обычной оцинкованной жести диаметром до 1,2 м, но лучше трубы по прочности и простоте изготовления вроде ничего нет. Хотя можно изготовить деревянные лопасти, или стекло-пластиковые, или купить готовые подобранные под мощность и обороты генератора.

Винты для ветрогенераторов обычно рассчитывают так чтобы получить максимум мощности на определенных ветрах. От формы и геометрии лопасти сильно зависит так называемый КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра). Но в расчёты вдаваться не будем, так-как есть уже готовый рассчитанный винт из ПВХ трубы диаметром1,5 м. На фото данные для изготовления лопастей.

Координаты для вырезания лопасти из трубы
Скриншот из программки для расчёта лопастей из ПВХ труб

Кстати его можно вырезать и из110-й трубы, просто в полтора раза уменьшить размеры, и винт будет прекрасно работать. Но 110-я труба имеет толщину стенки всего 3.2 мм, и на сильном ветру будет проявляться так называемый флаттер - рычание винта на больших оборотах из за прогиба лопастей, поэтому лучше делать из160-й трубы с толщиной стенки 4,9мм, с ней эффект флаттера не наблюдается.

Ниже новые фотографии моего генератора, от скуки решил поэкспериментировать с магнитами ротора, и заодно сделать фотографии ветрогенератора. flower

Автомобильный генератор
Разобранный генератор, где видно неодимовые магниты, статор и ротор, крышки генератора

На фото авто-генератор в разобранном виде. Половинки корпуса генератора, перемотанный статор проводом 0,6 мм, 3 фазы по 70 витков в катушках. 24 неодимовых магнита 30*10*5 мм для наклейки на ротор. Новый ротор выточенный из цельной болванки у токаря. flower

Автомобильный генератор
Внешний вид генератора в собранном виде

Так выглядит переделанный авто-генератор, здесь я экспериментирую с магнитами на роторе, на данном фото я примотал скотчем 12 магнитов со скосом, проверяю на залипание. Таким способом я пробую разное количество полюсов (12-24), заматываю магниты скотчем и кручу верчу смотря на залипание и показания вольтметра. flower

Переделка автогенератора на магниты
Новый ротор с неодимовыми магнитами

Новый ротор, выточенный у токаря. Изначально я хотел просто сточить когти (крабы) под гильзу, но токарь категорически не захотел стачивать эти когти, говорит станок жалко ведь будет "ды, ды, ды, ды". Тогда я сделал чертёж нового ротора и вместе с подшипниками отдал токарю.

Самодельный ветрогенератор
самодельный ветряк из авто-генератора

Вот так выглядит самодельный ветрогенератор. Мачта длинной всего 7м и три растяжки тросами диаметром 3 мм, я его один поднимаю. Лопасти из ПВХ трубы110 мм. Мощность на сильном ветру доходит до 100 ватт на акб 12 вольт, на акб 24 вольта до 300 ватт. santa

Самодельный ветрогенератор
внешний вид ветрогенератора

Рама ветрогенератора сварена из профильной трубы 50*25 мм. Под крепление генератора приварены два отрезка 20-й трубы. Хвост сделан из двойной оцинкованной жести. Диодный мост я примотал скотчем к раме, так проще соединять провода, чем раскручивать корпус. sunny

Конструкция ветряка
самодельная поворотная ось ветряка

На этом фото хорошо видна поворотная ось, она состоит из двух подшипников, которые приварены к отрезку трубки, а внутри 15-й отвод с резьбой, тоже приварен прямо к подшипникам, подшипники нужно варить только прихватками, иначе их поведёт. Но лучше конечно выточить гильзу под подшипники.

Ветрогенератор
самодельный ветряк из автомобильного генератора

Далее на фото уже два моих ветряка, правда мачты и ветряки еще не покрашены.

Ветряки на даче
два самодельных ветряка, установлены на дачном участке

На этом пока заканчиваю, подробнее об этих ветряках и о других смотрите в разделах, так-же если кому нужны расчёты предлагаю далее посмотреть другие статьи.

Расчет лопастей из ПВХ труб В статье много готовых, рассчитанных винтов для выбора под ваши ветрогенераторы. А так-же таблицы расчетов. Рассчитанные винты имеют все нужные данные включая координаты лекала лопастей для вырезания из труб.

Расчет складывающегося хвоста Защита ветрогенератора от сильного ветра методом смещения ветроголовки относительно поворотной оси и складывающимя хвостом. Таблицы расчета эксель, а так же формулы и описание принципа работы данной конструкции защиты ветряка от урагана.

Расчет генератора Простой пример расчета основных параметров трехфазного генератора на постоянных магнитах. Я постарался написать как можно понятнее для начинающих процесс расчета и что к чему, от чего зависят параметры генератора. flower