ВЕТРОГЕНЕРАТОР С АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от Валерия.

Пожалуй начнём с того что есть как минимум три пути создания ветрогенератора с асинхронного двигателя.

ПЕРВЫЙ- самый простой, но и самый неэффективный для ветрогенератора, суть такова, необходимо отыскать рабочий асинхронный электродвигатель, желательно до 1000 ОБ/мин., т. е.самый оптимальный вариант это двигатель который имеет 6 или 8 полюсов , можно почитать http://model.exponenta.ru/electro/0080.htm    и здесь http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0 в  двигателе ничего не переделывается. Цепляем конденсаторы, приделываем мультипликатор (повышающий редуктор), с таким расчетом, чтобы электродвигатель выходил на номинальные обороты при минимальном ветре который сможет обеспечить работу генератора в номинальном режиме. Такая конструкция может быть реализована в парусных ветрогенераторах, где очень большой крутящий момент. Как правило, этот вариант больше используется для получения электроэнергии при принудительном раскручивании генератора двигателем внутреннего сгорания-ДВС. http://rove.biz/index.php/sdelai-sam/220-380

ВТОРОЙ- вариант более сложный, но и намного эффективнее. Этот вариант довольно подробно описан Николаем http://tng-forum.ru/topic55.html  , поэтому здесь как бы в двух словах; Необходимо отыскать рабочий низкооборотный электродвигатель на 6 или 8 полюсов (до 1000 ОБ/МИН). Статор не перематывается, переделке подвергается  только сам якорь. Поскольку цены на НЕОДИМОВЫЕ магниты очень сильно кусаются, необходимо как-то на них экономить, а чтобы сэкономить на магнитах и не потерять в мощности, обязательно необходимо ставить металлическую гильзу под магниты (чтобы магнитные поля замыкались через метал, а не по воздуху). Поэтому якорь необходимо проточить на глубину гильза+магнит+зазор между статором и якорем, запрессовать гильзу, затем наклеить правильно магниты (предварительно сделав шубу под магниты). Еще лучший вариант, если есть возможность выточить полностью новый якорь под магниты. В результате получается неплохой генератор, который при номинальных оборотах выдает на выходе три фазы по 220V.

Здесь есть немного подводных камней за которые многие молчат,- толщина гильзы должна быть не меньше толщины магнита ( в идеале равна примерно ширине магнита) Чтобы не сомневаться в толщине гильзы всё легко можно проверить,- прикладываем два магнита разными полюсами на гильзу, при этом отвёртка с внутренней стороны гильзы не должна примагничиваться, если всё так, значит толщина гильзы правильная. Оптимальную толщину магнита рассчитываем по формуле:

S/8+Z=M           S высота паза+ярмо

M-Z=S/8            Z зазор между статором и якорем

M-Z*8=S           M высота магнита

Можно считать и 10 , но лучше с запасом брать 8 толщин статора

И еще одно основное условие,- обязательно необходимо делать скос магнитных полюсов, в противном случае провернуть  якорь будет довольно сложно, будут сильные залипания, которые нам не нужны.

Самый простой способ избавится от залипаний, это сделать скос на магнитах, обычно все пишут на форумах что скос делается на уявный магнит, но наверное правильнее будет сказать:-  скос на зубец + паз (на статоре), при этом залипания минимальные.

Соотношение катушек к магнитам должно быть 3 к 2, т.е. на каждые три катушки должно  приходить два полюса ( S и N), например, если на статоре 54 паза и на каждый зубец намотана катушка,  генератор трёхфазный, (в одной фазе получаем 54/3= 18 катушек на фазу) , то на эти 54 катушки должно прийти 54/3*2=36 магнитных полюсов (18S и 18N). Магнитов в идеале всегда должно быть в 1,5 раза меньше чем катушек (для трёхфазного генератора).

Ну и наконец, ТРЕТИЙ вариант- он самый сложный, очень много токарных работ, но этот вариант самый эффективный. Вся сложность в том, что генератор делается с *нуля*, т.е. с электродвигателя используется только железо статора, всё остальное это Ваша творческая работа! Этот вариант хорош тем, что Вы сами можете намотать генератор на любое нужное Вам выходное напряжение, и тем самым подогнать работу ветряка под свои запросы.

Для того чтобы сделать хороший генератор Вам необходимо, скажем на металлоломе, найти статор низкооборотного двигателя. Подойдет тот, у которого количество пазов равно 36,48,54 или 72, причем, чем больше пазов, тем более тихоходным получится генератор, а чем больше диаметр статора, тем большую мощность  с него можно снять. Но в этом случае увеличивается вес НЕОДИМОВЫХ магнитов, а это уже приличные расходы, здесь именно тот момент, где нужно выбирать между расходами и выходной мощностью генератора. Чтобы не напрягать мозги всякими там формулами по вычислению выходной мощности генератора достаточно усвоить, что вес магнитов это примерно и есть выходная мощность генератора, например, общий вес магнитов 1 кг, то и мощность генератора примерно будет 1 КВт.

Это были общие аспекты по изготовлению ветряков с асинхронного двигателя, а теперь  описание моего ветряка.

НА ЧУЖИХ ОШИБКАХ УЧИМСЯ, А СВОИ  ОШИБКИ ДЕЛАЕМ…

- первая аксиома от Валерия

После изготовления аксиального генератора http://valerayalovencko.narod2.ru ,захотелось попробовать сделать генератор мощнее, вот здесь и началось изучение теории по изготовлению генераторов с асинхронных двигателей.

Основной рывок в знаниях о генераторах я получил после знакомства с САВЧЕНКО СЕРГЕЕМ он жеSERGEY VETROV http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru . Вот тогда то всё и сдвинулось с мёртвой точки. Как говорил Сергей с его опыта для идеального генератора нужно искать статор электродвигателя по таким параметрам:

Внутренний диаметр статора                                    количество зубцов

150-200мм                                                                     36

200-240мм                                                                     48

240-330мм                                                                     54-72

Генератор мотать трёхфазный

Прежде всего, нужно было отыскать железо статора для будущего гены. Несколько раз посетил пункты приёма металлолома и там отыскал сгоревший 4 КВт двигатель, и хотя статор не совсем подходил по нужным параметрам  (на статоре 54 паза, ширина зубза5мм, ширина паза 3мм, внутренний диаметр статора 130мм), тем не менее решил попробовать сделать гену с того что есть.

Корпус мотора был чугунный, использовать его я не собирался, поэтому с двух сторон подрезал болгаркой, вставил зубило и молотком расколол чугунный корпус. После этого без проблем вытащил статор двигателя и спилил с него все обмотки.

Затем тонким зубилом срубил фиксирующие скобы ( на статоре у меня их было 6 шт.) , отмерял и отрубил нужные мне 40мм железа, по размеру магнитов.

Магниты я использовал НЕОДИМОВЫЕ N38 с размерами 40*10*5.

Магниты покупал через интернет http://neodim.if.ua/ , услугами этого сайта я остался доволен, прислали быстро и без проблем по новой почте, даже к моему удивлению немного уступили в цене. Размеры этих магнитов хорошо подходили под мой статор (напомню на три зубца-два магнита).

Скос магнитных полей решил делать на железе.

Чтобы железо не распадалось  в пазы вставил электроды без обмазки ( как раз подошли). Острым ножом разделил каждую пластину, причём всё это постоянно оставалось на двух противоположно вставленных электродах ( чтобы не нарушать заводскую последовательность пластин).

Когда все пластины были рассоединены, на электродах провернул железо на скос равный зубец + паз, всё это зафиксировал струбцинами, на ровной поверхности с помощью уголка выставил соосность всех пластин, и по месту где стояли фиксирующие скобы проварил железо электросваркой. У меня получился готовый бублик с нужным мне скосом. 

Поскольку нужной трубы под наружный диаметр статора не отыскал, я принял решение использовать трубу большего диаметра, внутри этой трубы приварил направляющие сегменты и проточил их под нужный мне наружный диаметр статора.

 Был нарисован чертёж,

по которому мой кум ВИТАЛИЙ ЗАВГОРОДНИЙ исполняя все мои токарные запросы, выточил корпус, а затем и все остальные детали генератора. Здесь отдельной строкой:-

ОГРОМНАЯ БЛАГОДАРНОСТЬ , поскольку как минимум 50% генератора это заслуга кума.

Подшипниковый узел был взят готовый,- это передняя ступица автомобиля Ваз.

 Всю конструкцию постарался сделать по возможности компактной, тем самым уменьшая вес без ущерба для генератора. Была изготовлена несущая плоскость, к которой крепятся все силовые элементы конструкции.

Якорь также был изготовлен с трубы только меньшего диаметра, якорь одновременно является и элементом крепления махов лопастей. Толщину якоря, именно то место где вклеиваются магниты, для уверенного замыкания магнитных полей, увеличил. Для этого с внутренней стороны гильзы были запрессованы три толстых шайбы выточенных с метала и заварены, ( поскольку целого куска такой болванки метала у меня не было). На гильзе были профрезерованы три отверстия под махи лопастей диаметром 35мм под углом в 120 градусов. В этом мне помог Сергей Ветров http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru , он же профрезеровал и пазы в стаканах под махи лопастей, и эти стаканы приварил к гильзе якоря.

Ось якоря также с передней ступицы ВАЗ, только на ней были обрезаны на токарном станке уши под шаровые опоры. Ось запрессована в гильзу якоря и прикручена болтами.

На якорь было наклеено 36 магнитов. Перед оклейкой якорь был розчерчен на станке, но поскольку розчертить на 36 частей не получалось, пришлось розчертить на 12 частей, т.е. в один сектор ставало три магнита. 

Сначала были наклеены все магниты, скажем полюсом S,

 а затем без проблем между ними были наклеены все магниты полюсом N (через один). 

Клей использовал двухкомпонентный, выдавливал прямо на магнит S по капле и прямо на магните смешивал, а когда клеил полюса N, то клей смешивал прямо на якоре между магнитами.

Перед тем как мотать статор, необходимо определится, каким проводом мотать, и сколько витков мотать. Для этого мотаем как минимум три катушки разным проводом, собираем всю конструкцию и тестируем на постоянных оборотах. Я тестировал на токарном станке на 400 ОБ/Мин. При этом измеряем напряжение и ток, как на ХХ (холостом ходу) , так и с нагрузкой. Все данные записываем, определяемся на какое напряжение нам нужен генератор, и мотаем то, что нам нужно.

Посчитать какое будет напряжение на выходе генератора не сложно. Например, ( мой генератор), одна катушка, провод 0,9мм, при 400 ОБ/Мин на ХХ выдаёт 2 вольта и ток К.З. 15А.

Ток в цепи не изменится, а вот напряжение необходимо умножить на количество  катушек в фазе, а затем на коэффициент 1,73 – это по переменке, а по постоянке полученный результат еще умножить на коэффициент 1,4. При этом ( на примере моего гены), имеем:  2*18*1,73*1,4=87,2V постоянки на 400 ОБ/Мин. Поскольку зависимость от оборотов линейная, то на 200 ОБ/Мин получим 44V постоянки, минус потери на провода и  имеем прекрасный результат для зарядки двух-трёх  АКБ.  

ЧЕМ БОЛЬШЕ ПРАКТИКИ,- ТЕМ БОЛЬШЕ ВОПРОСОВ В ТЕОРИИ.

-вторая аксиома от Валерия.

И так, определившись с количеством витков и толщиной провода, мотаем все катушки. Для намотки я изготовил несложное приспособление, наматывал катушки на самодельном станке.http://youtu.be/8jmUUkRW11k   Провод покупал в Харькове, на предприятии  ООО*ХАРЭЛЕКТРОМЕТ*.

Также были изготовлены несколько приспособлений для формовки и укладки катушек, а также изоляционного материала (электрокартон).

Затем все катушки укладываем в пазы статора,   

 правильно распаиваем, для трёхфазного генератора – начало первой катушки с концом четвёртой, начало четвёртой с концом седьмой, начало седьмой концом десятой и т.д. Вторую и третью фазы распаиваем аналогично. 

Затем обматываем обмотки киперной лентой, у меня её не было , я скреплял обмотки обычной толстой нитью.

 Пропитываем  все обмотки лаком (я использовал обычный паркетный), и весь этот блин запекаем. Я запекал в старой газовой духовке два часа, при температуре больше 100 градусов (датчик не работал). В итоге получается довольно неплохой пропитанный лаком статор. 

Осталось сделать защитный пыльник спереди гены, покрасить все элементы и собрать конструкцию в один узел, при этом не забыть смазать подшипники.

Самые первые испытания , прогон генератора на токарном станке, результат на видео

С самого начала я планировал изготовить какой-то несложный поворотный  узел для лопастей ВРШ (винт регулируемого шага). Идею ВРШ подсказал Сергей Ветров .Были изготовлены три упорных стакана (в которых Сергей профрезеровал косый паз), 

выточены три поворотных оси с фланцами. Чтобы легко  можно было выставлять угол заклинения лопасти, были изготовлены еще три стакана, в которые вклеиваются лопасти. Стакан на лопасти имеет грибок, который прижимается вторым фланцем и фиксирует любой угол заклинения лопасти. 

Опорный подшипник на оси маха взят со шкворня авто * ВОЛГА*, пружины с клапанного механизма неизвестного авто.

Принцип работы ВРШ очень прост,- при увеличении скорости вращения, лопасть под действием центробежной силы начинает перемещаться по пазу, и одновременно прокручивается до флюгерного положения. Тем самым поддерживаются  стабильные обороты при любом  порыве ветра. Все трущиеся детали смазываются, ось внутри стакана фиксируется штопорным болтом. Все это устройство закрыто пыльником (пыльник идеально подошел  от рулевой рейки авто *ТАВРИЯ*)

Лучше один раз увидеть, чем сто раз прочитать,вот небольшое видео

Когда весь механизм собран, 

необходимо отрегулировать одинаковые усилия на пружинах, самый простой способ  с помощью весов. Гайкой на оси маха регулируем усилие пружины, выставляем одинаковый момент отрыва на всех махах лопастей. Вес отрыва выставляем экспериментально, все зависит от веса лопасти и скорости вращения. Механизм ВРШ закрываем заранее выточенным колпаком. Защитный колпак выливал с эпоксидки+древесная пыль  в подходящей форме с последующей проточкой на токарном станке. На генераторе закрепил контактную колодку, на которой легко можно коммутировать соединения обмоток, и трёхфазный мост  с которого к земле уже спускаются два провода.

Поворотный узел  сделан так же как и в предыдущей конструкции, т.е. на мачте насажены на оси с отверстием два подшипника 206, 

а на подшипники запрессована гильза с приваренными элементами крепления генератора. 

Для крепления генератора к мачте использовал элементы деталей с бурячного комбайна. Хвост сделан с текстолита и закреплён соосно с генератором. Для уверенной защиты от ураганного ветра генератор закрепил на амортизаторе.

Вся конструкция получилась прочной и компактной,

Теперь у меня предстоит небольшая переделка мачты и изготовление контролёра.

Всё подробно думаю описать ближе к зиме, так как сейчас уже лето, а это время труда и отдыха, на всё не хватает средств и время.

Ну вот, как и обещал, решил дописать статейку, еще не совсем уверен насколько интересно у меня это всё получится, но я постараюсь.

Начну с того что мачту я немного переделал. Теперь добавил еще один фланец. А также сделал еще один ряд растяжек. Высота мачты в данный момент 10 метров, хотя в дальнейшем планирую её поднять на 12 метров, это та минимальная высота, на которой начинаются более равномерные ветра.

Изначально Контролёр был сделал  по проверенной схеме, 

с одной лишь разницей, что вместо реле я поставил мощный полевой транзистор, который напрямую включает балласт после полной зарядки АКБ. .Настройка схемы не сложная, нужно всего лишь выставить верхний и нижний порог срабатывания .

Но . затем был изготовлен более простый и более надёжный контролер с возможностью независимого  заряда разных АКБ, и возможностью переключения в 12-ти и 24-х вольтовый режим.

Так он выглядит  внутри

Работоспособность этого контролера, а заодно и ветрогенератора, можно посмотреть здесь 

Для экстренного торможения ветряка, скажем на случай урагана, предусмотрено принудительное включение балласта через реле. Оптимальная нагрузка генератора при торможении должна быть 50 процентов КПД генератора. Более понятным языком , Сопротивление нагрузки должно быть равным сопротивлению генератора, только в этом случае происходит эффективное  торможение генератора.

Пластиковые лопасти ,диаметром 2,6 метра, изготовил sergey vetrov вот его сайт http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru  , за что ему огромное спасибо. 

Форма входа

Поиск

Календарь

«  Апрель 2024  » Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Друзья сайта

Создать сайт Официальный блог Сообщество uCoz FAQ по системе Инструкции для uCoz Все проекты компании

Статистика

Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0