Низкооборотный генератор Белашова своими руками. Как правильно делать дисковый генератор инструкция Аксиальный генератор на постоянных магнитах своими руками

Ветрогенератор на базе самодельного аксиального дискового генератора. Его я построил пару лет назад.

Конструкция этого генератора – первое, что находишь в сети из практических моделей ветротурбин. В узком кругу мы их называем – буржуйскими. Именно они начали использовать такую компоновку генератора, в связи с доступностью редкоземельных магнитов. Сейчас и у нас эта модель повторяется достаточно часто.
На первый взгляд это самая доступная конструкция. Отчасти это так, но эффективность безжелезных статоров много ниже аналогичных с железом. Для таких генераторов, магниты нужны толще, и количество в два раза больше. Итак, подробнее о сути проекта.
Генератор имеет 16 пар полюсов. Магниты использовались неодимовые, диск. Диаметр 27 мм, высота 8 мм. Очень серьезные штучки. При неаккуратном обращении можно получить серьезную травму! Катушек использовалось 12. Генератор трехфазный. Соединение «звезда».
Для намотки катушек использовался провод 0.9 мм, хотя расчет делал под провод 1.06 мм. Но его не оказалось на тот момент. По этой причине, между катушками есть пустое пространство, а генератор не вышел на расчетные параметры. Катушки мотал на самодельном станочке. Ни чего особенного.

Конструкция может быть абсолютно любая.



Для статора, была изготовлена форма из фанеры.

После обработки формы вазелином (необходимо для того, что бы отлитый статор легко извлечь из формы), расположил катушки.
Распаял соответствующим образом.

Развел эпоксидную смолу с добавкой 30 % талька (детская присыпка). На дно формы и поверх катушек я положил стеклосетку, так как с ней мне удобней работать, чем со стеклотканью. Залил статор, постепенно доливая смолу, чтобы выходили пузырьки воздуха.
Для того чтобы притянуть крышку, я разметил так, что бы саморезы проходили сквозь отверстие катушки (дабы не повредить). Отверстие катушки замазал пластилином (после высыхания удалил его), для лучшего охлаждения.
На следующий день без проблем извлек готовый статор из формы. Получился он ровный и красивый.

Для изготовления ротора, я взял заднюю ступицу от Ваз 2108 в сборе. Стоит не дорого и достаточно мощная. На автосервисе мне дали тормозных дисков, опять же от восьмерки (девятки). Диски диаметр 240 мм. толщина 10 мм. Отшлифовав рабочую поверхность, наклеил магниты. Клеил суперклеем, потом залил эпоксидной смолой.

Сварил ветроголовку и закрепил на ней генератор. Хвост жестко закреплен, то есть бурезащита не выполнена.

Лопасти из ПВХ трубы диаметром 160 мм. Делал и трехлопастной вариант и пятилопастник. Оба варианта нормально работали.

Некоторые выводы.
Зарядка АКБ начинается почти сразу, как только он начинает вращаться (а вращается он от любого дуновения). 1-2 ампера от легкого ветерка, при небольших порывах 4-5 Ампер. При нормальном ветре в районе 10 А.
Вывод: цель достигнута (зарядка АКБ при слабых ветрах).

При сильном ветре фиксировал 20 А, больше прибор не показывает.
Сейчас эта модель демонтирована. При осмотре, ни каких повреждений не обнаружилось, хоть и было все даже не покрашено.
Планирую провести с ним некоторые эксперименты.

Ну а вот собственно и те издевательства о которых я говорил.
Я хочу проверить еще один вариант. Использовать вместо этс в статоре генератора отожженные железные опилки.
Опилки не мелкие и не крупные.
Так как все делалось в очень ограниченных по времени условиях, да и температура - 10, ни как ни способствовала трудовому подвигу, результаты соответствующие. Опять же использовался готовый статор, не предназначенный для этого. Тем не менее, все по порядку. На фото виден весь процесс. Опилки я смешивал не с эпоксидкой, а с силиконовым герметиком.
Получилась такая пластичная масса, с которой было легко работать.

И таблица испытаний этого варианта.

Думаю такой вариант, выполненный по всем правилам, даст вполне рабочий вариант.

Небольшие разъяснения и комментарии автора для тех, кто самостоятельно желает изготовить низкооборотный генератор своими руками. Если у желающего изготовить низкооборотный генератор есть финансовые средства, коллектив единомышленников, техническое оборудование, соответствующие знания и опыт, то это совсем не сложно. Однако в любом деле существует много тонкостей, которые необходимо будет знать в процессе изготовления данного генератора, так как без знаний основ конструирования и не имея соответствующего опыта, сразу изготовить хороший генератор может не получится. В данной статье я постараюсь выделить некоторые нюансы, чтобы у изготовителя было меньше ошибок. Здесь не будут затронуты генераторы или двигатели промышленного изготовления, из которых можно что-либо переделать, так как без соответствующих расчётов у вас получится только жалкое подобие низкооборотного генератора.

В качестве примера возьмём один модуль низкооборотного генератора Белашова МГБ-300-144-2.

Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3

◄|| Фотографии и технические характеристики электрических машин Белашова ||

– Электрическая машина – Электрическая машина – Электрическая машина – Низкооборотная машина – Низкооборотная машина – Низкооборотная машина – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор ◄|| Фотографии электрических машин ||

– Электрическая машина – Сварочный генератор – Автомобильный генератор – Низкооборотная машина – Низкооборотная машина – Низкооборотная машина – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор – Низкооборотный генератор ◄|| Характеристики электрических машин ||

Модульный низкооборотный генератор Белашова МГБ-300-144-2, предназначен для технических устройств, которые преобразуют большой момент силы, при низких оборотах, в электрическую энергию и могут быть использованы для ветряных двигателей, ручных аварийных энергетических установок, бесплотинных гидроэлектростанций и так далее…

В данной конструкции однофазного низкооборотного генератора применено два ряда многовитковых обмоток, но внутри этого генератора можно разместить ещё два ряда многовитковых обмоток сделав его двухфазным, что увеличит мощность генератора в два раза. В зависимости от количества модулей потребитель может самостоятельно комплектовать из отдельных модулей любые параметры генератора, на необходимое напряжение, нужный ток и заданное количество оборотов.

Первый вопрос, который обычно задают покупатели, это КПД низкооборотных генераторов при этом они не знают, что данная величина является не определённой, которая зависит от многих параметров или величин и прежде всего от того как был сделан сам генератор. Приведу конкретный пример, как влияет КПД генератора, если не правильно или не качественно изготовлены многовитковые обмотки статора, так как данная деталь является очень важной и влияет на многие характеристики низкооборотного генератора.

При изготовлении многовитковых катушек статора для низкооборотного генератора необходимо учитывать, что существуют прямоугольные или круглые провода и множество типов намоток, но в данном случае мы рассмотрим только три вида намоток изображённых на Фиг.4:

Рядная намотка многовитковых обмоток поз.1

Намотка многовитковых обмоток в шахматном порядке поз.2

Намотка многовитковых обмоток в беспорядочном виде (в навал) поз.3.

Фиг. 4

Самой важной характеристикой катушки является коэффициент намотки (степень заполнения обмоточного пространства многовитковой катушки медью) - отношение площади меди катушки к площади обмоточного пространства:

Где:

W - число витков катушки,

Q - сечение провода с изоляцией, мм²

S - площадь поперечного сечения обмоточного окна, мм².

При этом необходимо учитывать, что толстым проводом произвести намотку многовитковых обмоток статора очень сложно и тем более создать её точный профиль для правильного вхождения в магнитную систему ротора. Более тонким проводом можно увеличить коэффициент намотки, а при помощи параллельного или последовательного соединения обмоток статора довести расчётное сечение провода до нужной величины. Например, в статоре однофазного низкооборотного генератора МГБ-300-144-2, расположено два ряда многовитковых обмоток, которые были намотаны в беспорядочном виде проводом имеющего диаметр 0,29 мм (так как у меня не было возможности изготовить рядную обмотку). Внешние многовитковые обмотки статора имеют по 580 витков. Внутренние обмотки статора состоят из 360 витков. В итоге получается, что статор генератора содержит 16920 витков. Значит если на каждой многовитковой обмотке (с учётом коэффициента намотки) мы не домотали хотя бы по 20 витков, то в итоге у нас получается, что мы не смогли домотать на наш статор ещё 720 витков. Если в каждом ряду статора низкооборотного генератора расположено две фазы по два ряда многовитковых обмоток, то у нас получится, что мы потеряли 1440 витков, фиг.5.

Фиг. 5

Обычно обмоточный коэффициент находится в пределах 0,5 - 0,8, но необходимо знать, что чем выше коэффициент намотки, тем будут лучше характеристики низкооборотного генератора. Он наиболее высок при шахматной намотке многовитковых обмоток самоспекаемыми эмалированными проводами. Преимущество данных эмалированных проводов является то, что они склеиваются при помощи лака под действием тепла или растворителей. После спекания образуется самонесущая намотка. Применение самоспекаемых эмалированных проводов имеет преимущество в цене и при изготовлении, так как намоточные каркасы, клейкая лента, компаунд и пропиточные материалы могут быть сэкономлены. Причём необходимо обратить особое внимание на то, что для лучшего охлаждения многовитковых обмоток самоспекающиеся эмалированные катушки статора должны плотно примыкать через теплопроводящий диэлектрик к алюминиевому корпусу низкооборотного генератора, так как для нормальной работы генератора отвод тепла от многовитковых обмоток является главной задачей, которая влияет на КПД генератора.

Производители низкооборотных генераторов для ветряных установок, мини ГЭС или переносных электростанций, должны сообщать своим покупателям все преимущества и недостатки этих машин. Покупатели должны знать некоторые важные технические характеристики генератора:

Внутреннее сопротивление многовитковых обмоток генератора не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С,

Ток короткого замыкания многовитковых обмоток генератора на заданных количествах оборотах, не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С, где участвует только r o ,

Рабочий ток генератора на заданных количествах оборотах, не только при 20°С, но и при изменении температуры многовитковых обмоток генератора от 20°С до 80°С, где участвует r o + r н ,

При изготовлении статора или ротора из стального магнитопровода, на котором установлены многовитковые обмотки, необходимо знать тормозной момент ротора генератора,

Рабочее напряжение генератора, на заданных количествах оборотах,

Напряжение холостого хода генератора (без какой-либо нагрузки),

Способ отвода тепла от многовитковых обмоток генератора.

Данные технические характеристики нужны для согласования внутреннего сопротивления многовитковых обмоток генератора с нагрузкой, так как для получения наибольшей мощности во внешней цепи сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению генератора. Например, если многовитковые обмотки генератора имеют большое внутреннее сопротивление, то данный тип генератора менее подвержен колебаниям выходного напряжения. У генератора имеющего маленькое внутреннее сопротивление, падение выходного напряжения может превышать 40%. Существуют и другие тонкости в выборе низкооборотных генераторов. Например, если измерение технических характеристик генератора производились при температуре 20°С, то при температуре 70°С вы можете недосчитаться больше половины от заявленной производителем мощности и так далее… Докажем это на конкретных примерах.

Изменение температуры статора низкооборотного генератора (как и других электрических машин) вызывает изменение сопротивления внутри многовитковых обмоток при его работе и даже в не рабочем положении тогда когда низкооборотный генератор был установлен на ветродвигателе, который расположен на Солнце.

Такое изменение сопротивления проводника от температуры, приходящееся на каждый Ом сопротивления данного проводника при изменении температуры его на 1°С, называют температурным коэффициентом «альфа» (a). Таким образом, температурный коэффициент характеризует чувствительность изменения сопротивления проводника к изменению температуры. В данном случае у нас медные обмотки, которые обладают температурным коэффициентом, а = 0,004041.

Например, зная температурный коэффициент меди, мы можем определить внутреннее сопротивление многовитковых обмоток статора, которое произошло при изменении температуры статора, который нагрелся на Солнце до 70°С.

Формула для определения температурного коэффициента выглядит так:

Где:

R 1 – сопротивление данного проводника при одной температуре – T 1 ,

R 2 – сопротивление того же проводника, но при другой температуре – T 2 ,

А – температурный коэффициент металла, из которого проводник сделан,

T 2 - конечная температура обмоток из которого проводник сделан проводник °С,

T 1 - начальная температура обмоток из которого проводник сделан проводник °С.

1.

R 2 = R 1 + R 1 ∙ a ∙ (T 2 - T 1)

R 2 = 6 Ом + 6 Ом ∙ 0,004041 ∙ (70 – 20) = 7,2738 Ом

Где:

R 1 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 20°С = 6 Ом,

T 2 - температура статора низкооборотного генератора нагретого на Солнце до 70°С.

Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре окружающей среды = 20°С.

Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре нагретого на Солнце до 70°С.

Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре окружающей среды = 20°С.

P = U ∙ I = 12 В ∙ 2 А = 24 Вт

Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 12 Вольт при температуре нагретого на Солнце до 70°С.

P = U ∙ I = 12 В ∙ 1,6497566608925183535428524292667 А = 19,797079930710220242514229151192 Вт

Определим падения КПД не работающего, а просто нагретого на Солнце низкооборотного генератора при повышении температуры с 20°С до 70°С. Это допустимая температура для работы электромеханических устройств и агрегатов. Если мы даже гипотетически представим себе, что КПД низкооборотного генератора при 20°С была = 100% (чего не может быть в природе), то мы можем узнать, какой будет потеря мощности при увеличении температуры любых электрических машин. Хотя многие производители электрических машин стараются обходить эти щекотливые вопросы, чтобы не распугать своих покупателей.

24 Вт = 100%

Из этого следует, что низкооборотный генератор, который даже ещё не приступил к работе, но уже потерял 17,52% КПД и это будет только в том случае, если внутреннее сопротивление статора будет маленьким при низком напряжении на обмотках статора. При увеличении напряжения на зажимах генератора соответственно увеличивается внутреннее сопротивление генератора, что соответственно повлечёт за собой ещё больше потерь КПД генератора. При этом мы говорим только об активном сопротивлении многовитковых обмоток статора, не включая в расчёт реактивное сопротивление многовитковых обмоток статора, которое во много раз превышает активное сопротивление проводников. Рассмотрим конкретный пример, когда будет увеличено напряжение на зажимах генератора, которое повлечёт за собой увеличение внутреннего сопротивления многовитковых обмоток статора.

2. Определим сопротивление многовитковых обмоток статора при изменении температуры:

R 2 = R 1 + R 1 ∙ a ∙ (T 2 - T 1)

R 2 = 12 Ом + 12 Ом ∙ 0,004041 ∙ (70 – 20) = 29,0952 Ом

Где:

R 1 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 20°С = 12 Ом,

R 2 – сопротивление многовитковых обмоток статора при 70°С,

А – температурный коэффициент меди = 0,004041

T 1 - температура статора низкооборотного генератора при 20°С,

T 2 - температура статора низкооборотного генератора нагретого на Солнце до 70°С.

Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре окружающей среды = 20°С.

Определим ток низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре нагретого на Солнце до 70°С.

Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре окружающей среды = 20°С.

P = U ∙ I = 24 В ∙ 2 А = 48 Вт

Определим мощность низкооборотного генератора, на зажимах которого находится напряжение 24 Вольта при температуре нагретого на Солнце до 70°С.

P = U ∙ I = 24 В ∙ 0,А = 19,7970799307102202425142291512 Вт

Определим падения КПД не работающего, а просто нагретого на Солнце низкооборотного генератора при повышении температуры с 20°С до 70°С.

48 Вт = 100%
19,797079930710220242514229151192 Вт = Х%

Это наглядный пример, когда низкооборотный генератор при увеличении напряжения на зажимах генератора и увеличения внутреннего сопротивления в два раза который, даже не приступая к работе, уже потерял 58,76% КПД. Как говорилось ранее, здесь даже не упоминалось о реактивном сопротивлении многовитковых обмоток статора, которое во много раз превышает активное сопротивление проводников. Потому что при начале работы генератора начинает возрастать активное и индуктивное сопротивление многовитковых обмоток статора, которые зависят от числа магнитных систем, количества многовитковых обмоток, способа их соединения и скорости вращения магнитной системы ротора. Поэтому если вам будут предлагать низкооборотный генератор, мощность которого при 220 Вольтах превышает 1000 Вт на 200 об/мин, то делайте выводы сами…

Необходимо особо подчеркнуть, что в зависимости от конструкции статора или ротора многовитковые обмотки генератора Белашова можно соединить таким образом, чтобы амплитуда сигнала переменного тока была пульсирующей.

Пульсирующий переменный ток, изображённый на фиг. 6, обладает следующими преимуществами:

Уменьшение частоты переменного тока,

Уменьшение нагрева многовитковых обмоток,

Уменьшение индуктивного сопротивления многовитковых обмоток.

Фиг. 6

Причём если обычный однофазный генератор переменного тока, который рассчитан на 120 оборотов в минуту, будет выдавать напряжение 12 В и иметь частоту сигнала переменного тока 100 Гц, то при соединении многовитковых обмоток выдающих пульсирующий сигнал переменного тока напряжение и ток останутся как у обычного однофазного генератора, но частота переменного пульсирующего тока составит 50 Гц.

На этих небольших примерах я наглядно показал, как одна величина может сильно влиять на КПД низкооборотного генератора, но при разработке генераторов или электрических машин их множество. Например, при расчёте низкооборотного генератора можно вытянуть одну величину до нормальной характеристики, а две другие могут заметно ухудшить его параметры. Поэтому желательно к каждой ветряной установке или мини ГЭС подходить индивидуально и конкретно изготавливать низкооборотный генератор с учётом температуры окружающей среды, где он будет работать на расчётную нагрузку с учётом удалённости расстояния от первичных преобразователей и так далее…

Потребители низкооборотных генераторов должны знать и другие тонкости этого процесса. Печально вам сообщить, но в мире нет, и не может быть низкооборотных генераторов. В данном случае вы имеете очень мощную машину, которая используется на 5-30% от заложенной мощности. Например, если раскрутить генератор МГБ-300-144-2, до 2000 об/мин, то мы получим 13833 Вт. Данный казус потребители начинают понимать, когда происходит момент покупки, где цена генератора не соответствует заявленной мощности, по отношению к другим электрическим машинам. Если к определению названия отнестись философски, то для богатых это будет низкооборотный генератор, а для всех остальных мощная электрическая машина.

Для того чтобы изготовить низкооборотный генератор изображённый на фиг.4 имеющего:

Хорошее охлаждение,

Модульную конструкцию,

Высокую степень надежности,

Надежное сопротивление изоляции,

Небольшие габариты и небольшой вес,

Генератор, который может легко регулироваться по току и напряжению,

Генератор, который может быть изготовлен от нескольких Вт, до сотен кВт,

Диэлектрический статор, генератора который не имеет потерь на гистерезис,

Диэлектрический статор, генератора который не имеет потерь на вихревые токи,

Генератор, который может автоматически определять напряжение поступающего сигнала,

Генератор, диэлектрический статор которого не имеет потерь на реактивное сопротивление якоря,

Генератор, имеющий систему слежения и регулирования, которая способна автоматически изменять параметры машины,

Электрическую машину постоянного тока, которая способна работать от одного или нескольких независимых источников различного напряжения и тока, а в южных странах от энергии солнечных батарей.

При изготовлении низкооборотного генератора необходимо добиться того чтобы ветряная установка или мини ГЭС должна сама в процессе работы могла менять конструктивную величину генератора коммутируя многовитковые обмотки статора или отдельных модулей таким образом чтобы получить от установки максимальную мощность вырабатываемого сигнала.

Чтобы изготовить качественный низкооборотный генератор необходимо от заказчика получить техническое задание на его разработку, которое поможет определить для каких целей будет использован данный генератор. Например, нам нужен низкооборотный генератор для ветроэнергетической установки максимальной мощностью 800 Вт при 400 об/мин, а для этого необходимо знать.

Примерное техническое задание на разработку низкооборотного генератора МГБ-300-144-2.

1. Назначение. Низкооборотный генератор предназначен для ветроэнергетической установки в отдельном индивидуальном доме или отдаленном поселении, который расположен вдали от центральной электросети.

2. Область применения. Обеспечение местного электроосвещения, для питания электробытовой техники, радиостанций, телевизоров, радиоприемников, холодильников и других маломощных бытовых потребителей до (500 - 800) Вт.

3. Технические характеристики и требования к генератору.

3.1. Мощность генератора при 400 об/мин - 800 Вт.

3.2. Мощность генератора при 300 об/мин - 500 Вт.

3.7. Ток короткого замыкания при 50 об/мин - 1,46 А.

3.8. Частота переменного тока при 500 об/мин - 100 Гц.

3.9. Частота переменного тока при 300 об/мин - 60 Гц.

3.11. Число фаз генератора - одна.

3.12. Возбуждение - магнитоэлектрическое. Материал магнитов Нм30Ди5к8рт с остаточной магнитной индукцией Br - 1,25 Тл.

3.13. Температура окружающей среды от - 40°С до + 60°С.

3.14. Начальный момент вращения винта не более - 0,02 кг∙м.

3.15. Габаритные размеры генератора:

3.16. Наружный диаметр корпуса - 320 мм.

3.17. Длина корпуса без вала - 130 мм.

3.18. Длина генератора с валом - 220 мм.

3.19. Масса генератора не более (уточняется).

3.20. Отвод напряжения из генератора через разъем (тип разъема и место его установки уточняется).

3.21. Система автоматического слежения и регулирования за изменениями конструктивной величины генератора (тип системы уточняется).

3.22. Конструктивное исполнение генератора:

3.23. Генератор сборно-разборный. Состоит генератор из корпуса, в котором размещены четыре идентичных съёмных модуля и один съёмный вал.

3.24. Конструкция идентичных модулей допускает использование их, как для первой, так и для второй фазы.

3.25. Корпус генератора выполнен в закрытом исполнении.

3.26. Количество многовитковых катушек статора - 36 шт.

3.27. Максимальное напряжение на одной катушке статора при 600 об/мин. - 13 В.

3.28. Естественный способ охлаждения - IC 0041 ГОСТ 20459-87.

3.29. Исполнение морское - тропическое, по степени защиты - IR 44 ГОСТ 17494 - 87.

3.30. Изоляция проводящих ток частей генератора - класса "В".

3.31. Режим работы генератора - длительный (S1).

3.32. По всем требованиям генератор должен соответствовать ГОСТ 183 - 74.

3.33. При расчете и конструировании генератора все технические характеристики и параметры машины могут отличаться от технического задания на 5 - 10%.

3.34. Отдельные пункты ТЗ могут уточняться и дополняться при взаимном соглашении сторон.

Однако для того чтобы составить техническое задание на разработку низкооборотного генератора необходимо прежде всего выбрать тип ветряного двигателя, сделать его предварительный расчёт и определить:

Тип ветряного двигателя,

Диаметр колеса ветряного двигателя,

Среднюю годовую скорость воздушного потока,

На какую мощность рассчитан ветряной двигатель,

Коэффициент использования энергии ветра ветряным двигателем,

Вращающие моменты различных типов ветряных двигателей и так далее…

Для того чтобы использовать воздушный поток ветряного двигателя в полной мере необходимо исходить из того что материальная точка основания винта каждой лопасти, в зависимости от длины окружности винтов ветряного двигателя должна проходить расстояние равное скорости ветряного потока.

Например, вычислим количество оборотов низкооборотного генератора при использовании ветряного двигателя имеющего:

Диаметр винта 2 м,

Скорость воздушного потока = 6 м/с.

Из таблицы, размещённой в Патенте Российской Федерации № определим максимальную мощность воздушного потока при 6 м/с, которая = 836,54 Вт.

Фиг. 7

Определим длину окружности вокруг винтов ветряного двигателя, которая вычисляется по формуле:

L = П ∙ D
L = 2 м ∙ 3,1415926535897932384626433832795 = 6,283185307179586476925286766559 м

Где:

L – длина окружности,

D – диаметр круга = 2 м,

П – отношение длины окружности к диметру круга = 3,1415926535897932384626433832795.

Определим время, за которое проходит каждая лопасть ветряного двигателя вокруг своей оси при скорости ветра 6 м/с.

6 м/с: 6,283185307179586476925286766559 м = 0,с

Определим максимальное количество оборотов ветряного двигателя за одну минуту, при скорости ветра 6 м/с зная, что 1 мин содержит 60 сек.

0,954929658551372014613302580235 об/с = 1 сек
Х об = 60 сек

Определим мощность ветряной установки, если при помощи низкооборотного генератора установить нагрузку на лопасти ветряного двигателя 30% от максимальной мощности воздушного потока.

836,54 Вт = 100%
Х Вт = 30%

Определим количество оборотов низкооборотного генератора, которое изменится при нагрузке ветряного двигателя на 30% от максимальной мощности ветряного потока.

836,54 Вт = 57,295779513082320876798154814 об/мин
250,962 Вт = Х об/мин

Для того чтобы на скорости 17,18873 об/мин получить мощность 250,962 Вт необходимо установить в низкооборотном генераторе Белашова необходимое количество модулей.

Из технических характеристик видно, что при 50 об/мин один модуль низкооборотного генератора выдаёт 17 Вт мощности.

Определим мощность низкооборотного генератора при 17,188733853924696263038846444 об/мин.

50 об/мин = 17 Вт
17,188733853924696263038846 об/мин = Х Вт

Определим количество модулей, которые при 17,18873385 об/мин могут обеспечить мощность от низкооборотного генератора = 17 Вт.

5,84416951 Вт = 1 модуль
17 Вт = Х модулей

Из предварительных расчётов видно, что для выработки мощности 17 Вт при 17,18873385 об/мин нам необходимо 3 модуля.

В данном примере предварительного расчёта ветряного двигателя не указан:

Тип ветряного двигателя,

Количество лопастей ветряного двигателя,

Масса лопастей ветряного двигателя и их форма,

Коэффициент использования винта на заявленной скорости вращения ветряного колеса,

Потери ветряного двигателя и многое другое…

Полный расчёт ветряных двигателей смотрите в Патенте Российской Федерации №

В настоящее время нет производителей, выпускающих своими силами полный комплект оборудования к ветряным установкам или мини ГЭС, которые будут привязаны к реальной местности и конкретным условиям. Эти компании покупают готовые комплектующие у разных производителей, комплектуют готовый продукт и продают потребителям. Даже если ветряной двигатель будет очень хорошим, но он может не подходить для конкретной местности или данных климатических условий. С низкооборотными генераторами Белашова дело обстоит лучше, так как из отдельных модулей можно комплектовать любые параметры генератора на любое напряжение, ток и количество оборотов, где в процессе работы можно изменять конструктивную величину генератора. В производстве они гораздо экономичнее, так как из набора одинаковых модулей можно предложить потребителям различные параметры низкооборотного генератора.

После этого с учётом полученного технического задания необходимо произвести тщательный расчёт и разработку каждой детали низкооборотного генератора:

Статор с многовитковыми обмотками (с учётом изменения температуры многовитковых обмоток),

Количество многовитковых обмоток статора и электрическую схему их соединения,

Форму многовитковых обмоток статора и способ отвода от них тепла,

Форму магнитов и магнитопроводов магнитной системы ротора,

Устройство сведения магнитных систем ротора,

Корпус генератора,

Вал генератора,

К большому сожалению, у меня не было единомышленников и кроме изобретений все расчёты, разработки, конструирование, изготовление генераторов и других электрических машин мне приходилось делать самому.

По моему мнению, вся малая энергетика развивается не в том направлении. Основным стратегическим заблуждением является, то, что любые ветряные установки или мини ГЭС не должны на месте производить готовый продукт, а именно то напряжение и ту мощность, которую заявляет потребитель. Сама альтернативная энергетика должна на первичных пунктах получать как можно больше энергии любого типа и далее без лишних потерь передаваться потребителю, где электрический сигнал должен быть на месте преобразован в готовый продукт, который будет использован потребителем. Сейчас на месте получают готовый продукт и с большими потерями гонят его к потребителю.

Как видим из предыдущих примеров это не правильный подход к разработке низкооборотных генераторов, ветряных установок и мини ГЭС. Для того чтобы грамотно поставить ветряную установку или мини ГЭС необходимо начать с тщательного обследования места установки, а далее сделать капитальный расчёт всех узлов и комплектующих, тогда и получится, то о чём вы думали.

В заключении можно сказать, что малая ветроэнергетика и малая гидроэнергетика во многом дискредитирована в глазах потребителей на фоне не добросовестных производителей и слабо разбирающихся в технике менеджеров. Многие производители обещают большие прибыли, которые могут исходить от альтернативной энергетики, но забывают сказать о тех проблемах, которые могут ожидать потребителей этих генерирующих установок.

Видеофильм демонстрирующий работу кассетно-модульного низкооборотного генератора МГБ-205-72-1.

В этом видеофильме в качестве нагрузки использована лампа накаливания мощностью 40 Ватт при напряжении 12 Вольт.

Кассетно-модульный низкооборотного генератор МГБ-205-72-1 был продемонстрирован на шестой международной выставке электротехнических изделий и новых технологий «Электро - 96» проходившей с 2 по 6 июля 1996 года в «Экспоцентре» Российской Федерации города Москвы.

Необходимо особо подчеркнуть, что после истечения определённого количества времени или длительной непрерывной работы магнитная система низкооборотного генератора, состоящая из постоянных магнитов, начинает ослабевать и крошиться. Если при вращении 45 об/мин кассетно-модульный низкооборотный генератор Белашова МГБ-205-72-1 в 1996 году показывал яркое горение лампы накаливания мощностью 60 Ватт при напряжении 12 Вольт, то в 2019 году он с трудом осиливает лампочку 40 Вт. Некоторые производители магнитов давали гарантии на выпускаемые ими постоянные магниты 20 лет, что практически подтверждает их обязательства.

Видеофильм демонстрирующий работу одного модуля низкооборотного генератора Белашова МГБ-300-84-2.

Видеофильм демонстрирующий работу одного модуля низкооборотного генератора Белашова МГБ-340-84-1.

В этом видеофильме в качестве нагрузки использована лампа накаливания мощностью 60 Ватт при напряжении 12 Вольт.

Видеофильм демонстрирующий зарядку аккумулятора от низкооборотного генератора Белашова МГБ-340-84.

В качестве нагрузки использован 12 Вольтовый аккумулятор. Низкооборотный генератор Белашова МГБ-340-84-1 при 30-40 об/мин даёт зарядный ток не менее одного Ампера.

Видеофильм о механизме образования магнита и магнитной системы из атомов магнитного материала.

Видеофильм посвящён механизму образования магнита и магнитной системы из атомов магнитного материала.

Видеофильм о первой в мире дисковой электрической машине Белашова МДЭМБ-01.

Первая в мире дисковая электрическая машина Белашова МДЭМБ-01 у которой одна или множество многовитковых обмоток дискового диэлектрического ротора, не меняя направление тока в проводниках, проходят сквозь один или множество постоянных подковообразных магнитов. Магниты полюсов системы возбуждения статора, которые расположены в одном ряду, могут иметь разное направление движения магнитных потоков. Дисковая диэлектрическая машина Белашова МДЭМБ-01 была показана на первом канале центрального телевидения в 1993 году.

Verification: 72146f0e872f9296

Кстати неплохой получается винт.Поэтому принципу изготовлен последний винт с алюминевой трубы 1,3м (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електрорубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра. Вот ссылка на сайт http://www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Желающие узнать больше здесь найдут все интересующие вопросы, причем совершенно бесплатно! Мне этот сайт помог очень здорово особенно с чертежами хвоста. Вот пример чертежей с этого сайта.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насаженна на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе.

Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.(выше смотрите чертежи)

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветроголовки не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

VIDEO можно просмотреть здесь, (двойное нажатие на видео открывает прямую ссылку на youtube), Да, если нравится или не нравится отображайте своё мнение.

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя,-земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5м стойке было предостаточно, а теперь подробней.

После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся на щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек.Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95мм толщина намотки 8мм (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

В эпоксидку добовил тальк примерно 30%

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160мм и трехлопастным, длина лопасти 800мм.

Новые испытания сразу показали результат, теперь ГЕНА выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

замеры на автомобильном акумуляторе 55 А.ч.

Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу поже.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку.

Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных елементов конструкции

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей)

и поворотный узел

теперь остальное

3-х лопастный винт (рыжая канализационая труба диаметром 160мм)

Начну с того, что сменил несколько винтов и остановился на 6-ти лопастном с алюминиевой трубы диаметром 1,3м, хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7м.

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения винта и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2v дает заряд АКБ - пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2(смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе, полунавесным монтажом,если монтаж правильный,- работает без проблем. В некоторых случаях для запуска блокин-генератора возможно уменьшение сопротивления R1 до 500 Ом, трансформатор - феритовое кольцо диаметром 45мм, сечение 8мм на 8мм (можно намотать на строчном трансе от старого телека), намотан проводом 1мм,сначала мотал 60 витков,а сверху равномерно намотал 21 виток

Контролёр заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

фото готового контролёра

простая схемка

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так

Вид сзади

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь,с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ.И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто)

на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик)

Фотореле купил готовое для сети 220V и переделал на питание от 12V(перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!!!

С своего опыта, советовал для начала сделать небольшой ветрячок, набратся опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности,Ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветряк,а силы ветра не хватит чтобы получать теже 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже. Здесь ЛУЧШЕ СИНИЦА В РУКАХ ЧЕМ ДЯТЕЛ В ЖО-Е!!!

Простейший анемометр.Квадрат сторона 12см на 12см,на нитке 25см привязан тенисный шарик.

Я сделал вот такой анемометр

Многие читатели часто задают вопрос,а сколько выдаёт такой гена?

Пришлось для наглядности сделать небольшое видео

Мы никогда незадумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок,но стоит посмотреоть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаеш какая это мощь

Ветер, ветер ты могуч...(фото со двора)

Процес модернизации ветряка закончен, так он выглядит на даном этапе.На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, насамом деле он крутится как подорваный). На очень малых ветрах работает БЛОКИНГ ГЕНЕРАТОР.

Начало подьёма на ветер

А здесь уже на ветру

Все расчеты ветрогенератора (спасибо Николаю), можно увидеть здесь

Вот сайты, по которым можно отыскать много интересного

Не ленитесь в эти сайты заглянуть!!!

Для Харьковчан и не только

Всем удачи!!!

Буду рад если хоть немножко комуто помог,все вопросы на стену или email

Для всех кто дочитал эту статью, предлагаю экскурс в еще одну удачно повторяемую конструкцию

Давненько я не возвращался к этой статье, с момента написания этой статьи прошло более двух лет, за это время конструкция была повторена много раз, это я могу судить, по отзывам, пришедшим по электронной почте. Многие повторяли конструкцию один в один с моим вариантом, но те кто ко мне обращался за помощью, я советовал делать только трёхфазный вариант, и результат был намного выше.

С разрешения Михальчук Алексея Викторовича выкладываю одну с достойных повторений, конструкцию трёхфазного генератора.

До знакомства со мной Алексей практически все заготовил для повторения моей конструкции, впоследствии менять практически ничего не стали, за исключением я убедил делать генератор трехфазным. На удивление Алексея генератор получился довольно не плохим, довольно шустро заряжал АКБ,но так как конструкция была временной (Алексей до последнего не верил в успех), то впоследствии этот генератор был демонтирован, было принято решение добавить магнитных полюсов, и более надежно сделать конструкцию. Впоследствии родился 16-ти полюсный аксиальный генератор, могу сказать, что он превзошел все ожидания, даже мои.

Не буду повторяться в описании. Просто в вкратце некоторые данные

12 катушек провод 1.18 ушло 1.5 кг по 75 витков на катушку.
Толщина катушки равна толщине магнита - 8мм
Внутренний диаметр катушек равен диаметру магнитов -25 мм
Магниты 16 пар 25*8
Диски стальные толщина 10 мм диаметр 25см
Лопасти с алюминиевой трубы диаметром 300 мм
Толщина метала 4мм длина лопастей -1м

Такой генератор без проблем выдает более 500 ватт!

Некоторые моменты изготовления генератора смотрим на фото

В процессе эксплуатации этого генератора был выявлен существенный недостаток в конструкции, Алексей пренебрег защитой от ураганных ветров, поэтому были разрушены лопасти. Для всех кто повторят конструкцию с ВЕТРОМ ШУТИТЬ НЕЛЬЗЯ,необходимо делать защиту от ураганных ветров, выйдет дешевле чем каждый раз менять лопасти.

В данный момент Алексей исправил недоделки, и ветряк приносит ему существенную помощь

Вот Алексей подкинул еще несколько фоток после модерницазии ветряка

и небольшое видео

слева ветрогенератор с асинхронника, справа генератор тот что в описании.Ну, вот пока и все, пилите гири, Господа, они золотые!

Для Харьковчан и не только

Решил показать на всеобщее обозрение свой генератор собраный на велосипедной втулке от заднего колеса. Я имею дачу на берегу реки. Часто летом ночюем с детьми на даче а электричества нет, и меня толкнуло собрать этот генератор. Вообще-то этот генератор уже второй. Первый был попроще и послабее. Но при ветре приёмник работал. Его фото нет, я его уже разобрал. Конструкция была не такой.

Все детали моего генератора при желании можно найти. Магниты брал от сгоревших громкоговорителей (колокольчик). Эти колокольчики висят на вокзалах и в парках ж.д оборудованых громкой связью. Мне понадобилось 4 сгоревших динамика. Попросил сгоревшие у людей обслуживающих эти устройства. Вытащил магниты, поделил на 16 частей болгаркой. Магниты стоят друг к другу одним полюсом.

На катушке 4 вывода, потому что я наматывал сразу 2 провода диаметром по1мм каждый. Если их запараллелить – увеличится ток, а соединяя последовательно увеличится напряжение, но ток соответственно будет меньше. В общем нужного напряжения добиваюсь методом эксперимента. Катушка намотана на куске трубы 50 с резьбой. С одной стороны щечка затянута гайкой с другой – щечка приварена. И прикреплена к алюминевой пластине а пластина уже к основанию. При необходимости можно разобрать и поменять катушку. Провод 1 мм сечением, сколько витков не считал.

Куда приспособить этот генератор ещё думаю, может заставлю речку работать.

Затраты на изготовление такие:

1 велосипедная втулка 250 руб

2. кусок трубы с гайкой 70руб

3. сварщику 50руб.

4. проволоку от старых тансформаторов и полоску дал тот же сварщик.

У генератора есть магнитное залипание. Стронуть с места требуется усилие. 10 -12 кгс на звездочке 70 мм. Около 3,6 Нм. На маленьких оборотах чувствуется небольшая вибрация. Пробовал подключать маленкий телевизор, и крутил руками. Немного не хватало скорости, чтоб кинескоп развернулся. При 1обороте в секунду генератор даёт 12 вольт 0,8 ампер.

Cамодельный тихоходный генератор для ветроустановки

Вид генератора в сборе, был протестирован на ветроустановке с трехлопастным ротором диаметром 2,5 м. При скорости ветра 12 м/сек, генератор выдавал зарядный ток-30 ампер, на 12 вольтовый аккумулятор.

Так-же использовались; магниты NdFeB, 1.5 – 18 штук, обмоточный провод – AWG 16, толстая фанера и элоксидная смола.

Тормозной диск был обработан на токарном станке, а именно сделан паз шириной равной диаметру магнита, для уменьшения действия центробежных сил.

Для соблюдения равного расстояния между магнитами идеально подошли кухонные спички, (после высыхания клея были удалены).

Далее был изготовлен статор из фанеры, с пазом для набора железа. Конечно генератор будет работать и без него, но не столь эффективно. Наличие железа расположенного за обмотками, увеличивает плотность магнитного потока почти вдвое.

Затем были намотаны 18 катушек и расположены строго напротив магнитов.

После чего катушки придавили прессом для равномерной толшины, и залили эпокситной смолой.

Электрическое соединение катушек – последовательное, т.е. генератор однофазный.

Для испытания, генератор был установлен на токарный станок, максимальная скорость вращения которого всего 500 оборотов в секунду.

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Магниты у меня были дисковые 25*8 в количестве 12 штук, катушек столько же. Материал магнитов – NdFeB. а какой конкретно (N35, N40, N45) понятия не имею. Промежутки между магнитами 5 мм.

Диаметр статора 140 мм, внутренний – 90 мм, высота железа статора – 20 мм. Белое под магнитами – пластик. В нем отверстия просверлены под магниты, а под пластиком оцинковка, а под ней фанерка.

Число витков кажется по 50, диаметр провода 1мм. Все соединены последовательно: конец одной с концом другой, начало одной с началом другой. Я сначала не подумал соединил начало с концом. Напряжение на статоре 0. Даже приятно – значит катушки одинаковые получились.

Толщина катушки то ли 6 то ли 7 мм. Можно и до 10 увеличить. Я зазор разным делал. Разница в напряжении есть, но не очень страшная. И еще чего у меня неправильно это то что под магнитами подложен кусок кровельного железа около 0.5 мм толщиной. Надо бы раз в десять толще как я теперь понимаю для нормального замыкания потока.

В качестве железа для статора использовал какую-то стальную ленту шириной сантиметра 2. По-моему, та, которая используется при упаковке оборудования в большие деревянные ящики.

Никаких усилий для страгивания прикладывать не надо. Генератор получился с такими характеристиками: сопротивление обмоток 1 Ом, напряжение 1.5 вольта при 1 об/с.Все тщательно промазал кисточкой эпоксидкой так что по моему никакой дождь не страшен.

Вес всего ветряка килограммов 8 получился вместе с винтом, хвостом и поворотным узлом. Сам генератор 4 кг. Подшипники в генераторе запрессованы прямо в фанеру.

Поставил на ветряк 1.5 метра диаметром двухлопастный, т.е при 6 мс должен начать аккумулятор заряжать (быстроходность около 6 пытался получить, угол поворота лопасти очень маленький). Не ахти какая стартоваая скорость, но думал, что ветер такой не редкость.

Поставил вечером, ветра не было, но к утру ветер появился и он начал крутиться, но больше вольт 7 я с него не увидел. Понаблюдать больше одного дня выходных за ним не получилось, но приехав через неделю, а потом через две я убедился, что ветер в Подмосковье-редкость (не то что 12м/с как некоторые производители пишут расчетную, а вообще хоть какой-нибудь).

Т.к. аккумулятор щелочной на 110 А*ч зарядился только до 10 Вольт (был разряжен до 8, а может и вовсе прокис от долгих лет стояния в разряженном состоянии). Расчитывать генератор и весь ветряк надо на стартовую скорость метра 3.

Сейчас привез генератор с дачи. Буду проводить более детальные эксперименты. Сегодня вот уже лампочку спалил на 12 Вольт, дрель подключив. Подключал мой генератор к осциллографу – там вроде синус, на мой взгляд, ровный такой.

Из моего опыта постройки такого миниатюрного ветряка сделал несколько выводов (только про мощность ничего сказать не могу и про пропеллер тоже,переделывать буду):

1. Генератор надо рассчитать, а потом умножить все это на два:-). По крайней мере, у меня с расчетами генератор разошелся почти в два раза.
2. При изготовлении генератора, катушки должны быть с дыркой по всей ширине статора (или чуть больше ширины магнитов если дисков два). Это очевидно, но в целях уменьшения сопротивления я по незнанию сделал катушки маленькими.
3. Ничего запихивать в катушки для увеличения магнитного потока через них не надо. Я попробовал наложить металлических обрезков, ничего не поменялосьл, но стронуть стало невозможно, пришлось все выковыривать. А я все эпоксидкой залил.
4. Система ограничения мощности не нужна в подмосковье. Может у Финского залива это актуально, но у нас ограничивать нечего. Даже на otherpower.com первые ветряки они делали без складывающегося хвоста и ничего у них не ломалось. А в горах ветер посильнее чем у нас бывает.
5. Никаких скользящих контактов. Ну, не видел я чтобы мой ветряк хоть пару оборотов сделал вокруг своей оси. Ветер на самом деле редко меняет свое направление на диаметрально противоположное. Спустил многожильный провод на землю и привезал к колышку. Хотя я сделал на скользящих контактах, а потом понял, что это не нужно. Даже в Сапсане на весьма мощных ветряках в мачте спрятан перекручивающийся кабель.
6. Поворотный узел на подшипниках – долой. Площадь хвоста из фанеры увеличить для компенсации трения возросшего, и все.

Даже легкий ветер поворачивал мой ветряк с небольшим хвостом, хотя мачта была наклонена от вертикали. У меня было с подшипниками, а мачта из плохо закрепленного елового ствола.

Ни на каком импортном самопальном ветряке я такого не видел. Лишние подшипники смазывать – никакого удовольствия, по-моему. Да и хорошие подшипники очень дорогие. А зачем разоряться, когда не очень то и надо?

Тихоходный генератор своими руками на магнитах

Афанасьев Юрий Самодельный генератор Решил показать на всеобщее обозрение свой генератор собраный на велосипедной втулке от заднего колеса. Я имею дачу на берегу реки. Часто летом ночюем с…

ГЕНЕРАТОР НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ (аксиальный или дисковый)

Трехфазный синхронный генератор переменного тока без магнитного залипания с возбуждением от постоянных неодимовых магнитов, 12 пар полюсов.

Очень давно еще в советские времена в журнале “Моделист Конструктор” была опубликована статья посвященная построению ветряка роторного типа. С тех пор у меня появилось желание построить что то подобное на своем дачном участке, но до реальных действий дело так и не дошло. Все изменилось с появлением неодимовых магнитов. Собрал кучу информации в интернете и вот что получилось.

Устройство генератора: Два стальных диска из низкоуглеродистой стали с наклеенными магнитами жестко соединены между собой через распорную втулку. В зазоре между дисками расположены неподвижные плоские катушки без сердечников. ЭДС индукции возникающая в половинках катушки противоположна по направлению и суммируется в общую ЭДС катушки. ЭДС индукции возникающая в проводнике движущемся в постоянном однородном магнитном поле определяется по формуле E=B·V·L где: B -магнитная индукция V -скорость перемещения L -активная длина проводника. V=π·D·N/60 где: D -диаметр N -скорость вращения. Магнитная индукция в зазоре между двумя полюсами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Генератор собран на нижней опоре ветряной турбины.

Схема трехфазного генератора, для простоты развернута на плоскость.

На рис. 2 показана схема расположения катушек когда их количество в два раза больше, правда в этом случае увеличивается и зазор между полюсами. Катушки перекрываются на 1/3 от ширины магнита. Если ширину катушек уменьшить на 1/6 тогда они встанут в один ряд и зазор между полюсами не изменится. Максимальный зазор между полюсами равен высоте одного магнита.

ОДНОФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Однофазный синхронный генератор переменного тока и одна волновая катушка.

Встречно намотанная катушка уменьшает индуктивное сопротивление генератора. Величина встречной ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки генератора и зависит от тока в нагрузке. Индуктивность катушки прямо пропорциональна линейным размерам, квадрату числа витков и зависит от способа намотки.

Схема однофазного генератора рис. 1, для простоты развернута на плоскость.

Для повышения КПД на рис. 2 показана схема генератора состоящая из двух одинаковых катушек. Чтобы зазор между полюсами не увеличился кольцевые обмотки необходимо вставить друг в друга.

Однофазный синхронный генератор и петлевые распределенные катушки.

ВЕТРЯНАЯ ТУРБИНА (ветродвигатель)

Ветряная турбина с вертикальной осью вращения и шестью лопастями.

Устройство турбины: Состоит из статора, шесть неподвижных лопастей (для экранирования и форсирования поступающего ветра) и ротора, шесть вращающихся лопастей. Сила ветра оказывает влияние на лопасти ротора и на входе в турбину и на выходе из неё. Для верхней и нижней опоры используются ступицы от автомобиля. Не создает шума, не идет в разнос при сильном ветре, не требует ориентирования на ветер, не требует высокой мачты. Большой коэффициент использования ветра, большой крутящий момент, вращение начинается при очень слабом ветре.

ИНДУКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Однофазный синхронный генератор переменного тока с обмоткой возбуждения на статоре без щеток, 12 пар полюсов.

Долго думал над тем как предотвратить перезаряд аккумулятора не применяя в конструкции механические устройства для повышения надежности. Индукторный генератор выполняет функцию сброса лишней энергии. В качестве нагрузки используется элемент нагревания, можно нагреть воду или кафельные полы.

Устройство генератора: Генератор собран на верхней опоре ветряной турбины. К неподвижному кольцу из низкоуглеродистой стали крепятся 24 стальных сердечника с катушками, между катушек на кольцо намотана обмотка возбуждения. Возбуждение на генератор подается через электрическую схему от нижнего генератора. Генератор использует от 3% до 5% вырабатываемой мощности на возбуждение. Любой электромагнит является усилителем мощности источника тока. Генератор также является электромагнитной муфтой скольжения уменьшая нагрузку на подшипники. На каждом подшипнике теряется 5% вращающего момента, на шестерне 7-10%. Частота переменного тока вычисляется по формуле f=p·n/60 где: p -количество пар полюсов n -скорость вращения. Например: f=p·n/60=12·250/60=50 Гц.

Схема индукторного генератора, для простоты развернута на плоскость.

На рис. 2 показана схема индукторного генератора с использованием меньшего количества железа, следовательно и потери в железе будут меньше. Обмотка возбуждения состоит из 12 последовательно соединенных катушек.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

Электрическая принципиальная схема устройства для подключения обмотки возбуждения генератора.

Ток возбуждения начинает поступать на генератор только при достижении на выходе трехфазного выпрямителя напряжения 14 вольт.

МАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Магнитный двигатель будет вращать генератор если нет ветра.

Электромагнитное поле создается электрическим током т.е. направленным движением электрических зарядов (свободных электронов). Физическими опытами было подтверждено, что магнитное поле постоянного магнита также создается направленным движением электрических зарядов (свободных электронов). Учитывая общие электромагнитные закономерности, можно по аналогии с электродвигателем создать магнитный двигатель для преобразования магнитной энергии в механическую энергию вращения. Основным условием для роторных двигателей является взаимодействие магнитных полей по круговым замкнутым траекториям. Этим требованиям отвечает составной магнит “Сибирский Коля”.

НЕПОДВИЖНЫЙ ГЕНЕРАТОР НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Неподвижный генератор – это статический электромагнитный усилитель мощности.

Уже давно известно, что изменение магнитного поля проходящего через провод будет генерировать в нем электродвижущую силу (ЭДС). Изменение магнитного потока от постоянного магнита в сердечнике неподвижного генератора создается с помощью электронного управления, а не механическим движением. Магнитным потоком в сердечнике управляет автогенератор. Работает автогенератор в режиме резонанса и потребляет от источника питания ничтожно малую мощность.

Колебания автогенератора отклоняют по очереди магнитные потоки от постоянных магнитов в левую и правую сторону сердечника из наборного железа или феррита. Мощность генератора увеличивается с повышением частоты колебаний автогенератора. Запуск осуществляется подачей кратковременного импульса на выход генератора. Очень важно чтобы постоянный магнит не вызвал переход материала сердечника в область магнитного насыщения. Неодимовые магниты имеет магнитную индукцию в диапазоне 1,15-1,45 Тл. Трансформаторное железо имеет индукцию насыщения 1,55-1,65 Тл. Сердечники на основе порошка из железа имеет индукцию насыщения 1,5-1,6 Тл., и потери меньше чем у трансформаторного железа. Сердечники из магнитомягких ферритов марганец-цинковых марок имеют индукцию насыщения 0,4-0,5 Тл., для борьбы с насыщением необходим воздушный зазор.

Схема генератора с перемагничиванием сердечника силовой катушки.

Схема неподвижного генератора на тороидальных (кольцевых) сердечниках.

Три кольца, восемь магнитов, четыре катушки управления, восемь силовых катушек.

Ветроэлектростанция ВЭС

Трехфазный синхронный генератор переменного тока без магнитного залипания с возбужденим от постоянных неодимовых магнитов и ветряная турбина с вертикальной осью вражения

Тихоходные генераторы на постоянных магнитах своими руками

Живу я в маленьком городке Харьковской обл., часный дом, небольшой участок.

Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор идей, так как практически всё в своем

хозяйстве сделано своими руками . Ветер хоть и небольшой, но практически постоянно дует, и тем самым соблазняет использовать свою энергию.

После нескольких неудачных попыток с тракторным самовозбуждающимся генератором идея создания ветрогениратора засела в мозгу еще больше.

Начал искать и после двух месяцев поисков в инете, множества скачанных файлов, прочтенных форумов и советов я окончательно определился с постройкой генератора.

За основу была взята конструкция ветряка Бурлака Виктора Афанасьевича http://rosinmn.ru/sam/burlaka с небольшими конструктивными изменениями.

Основной задачей была постройка генератора с того материала, который есть, с минимумом затрат. Поэтому каждый, кто попытается сделать подобную конструкцию должен исходить с того материала, который у него есть, главное желание и понять принцип работы.

Для изготовления ротора использовал листовой кусок метала толщиной 20мм (что было) с которого по моим чертежам кум выточил и разметил на 12 частей два диска диаметром 150 мм и еще один диск под винт который разметил на 6 частей диаметром 170 мм.

Купил через Интернет 24 шт. дисковых неодимовых магнита размером 25×8 мм, которые приклеил к дискам, (очень выручила разметка). Осторожно не подставляете пальцы!

Перед тем как приклеить магниты к стальному диску маркером нанесите на магниты полярность, это очень поможет вам избежать ошибок. После размещения магнитов (12 шт. на диск и чередуйте полярность), до половины залил их эпоксидной смолой.

Кликните по картинке что бы посмотреть в полном размере.

Для изготовления статора использовал эмаль-провод ПЭТ-155 диаметром 0,95 мм (купил на частном предприятии Хармедь). Намотал 12 катушек по 55 витков каждая, толщина обмоток получилась 7 мм. Для намотки изготовил несложный разборный каркас. Намотку катушек делал на самодельном намоточном станке (делал ещё во времена застоя).

Затем разместил 12 катушек по шаблону и зафиксировал их положение изолентой на тканевой основе. Выводы катушек распаял последовательно начало с началом, конец с концом. Я использовал 1-фазную схему включения.

Для изготовления формы под заливку катушек эпоксидной смолой склеил две прямоугольные заготовки 4-х мм фанеры. После высыхания получилась прочная 8 мм заготовка. С помощью сверлильного станка и приспособления (балерина) вырезал в фанере отверстие диаметром 200 мм, а с вырезанного диска вырезал центральный диск диаметром 60 мм. Заранее заготовленные ДСП заготовки прямоугольной формы обтянул плёнкой и по краях закрепил стиплером, затем по разметке разместил вырезанный центр (обтянутый скотчем), а также вырезанную заготовку, обмотанную скотчем.

Форму до половины залил эпоксидной смолой, на дно положил стеклоткань, затем катушки, сверху стеклоткань, долил эпоксидку, немного выждал и сверху сдавил вторым куском ДСП также обтянутым пленкой. После застывания извлёк диск с катушками, обработал, покрасил, просверлил отверстия

Ступицу, а также основу поворотного узла изготовил с буровой трубы НКТ с внутренним диаметром 63 мм. Были изготовлены гнёзда под 204 подшипник и приварены к трубе. С задней стороны тремя болтами прикручена крышка с прокладкой из маслостойкой резины, с передней стороны прикручена крышка с сальником. Внутрь, между подшипниками, через специальное отверстие залил автомобильное полусинтетическое масло. На вал надел диск с неодимовыми магнитами, причем поскольку паз под шпонку сделать небыло возможности на валу сделал углубления на половину диаметра шарика с 202 подшипника т.е. 3,5 мм, а на дисках высверлил паз 7 мм сверлом предварительно выточив боночку и запрессовал её в диск. После извлечения боночки в диске получился ровный, красивый паз под шарик.

Далее закрепил статор тремя латунными шпильками, вставил промежуточное кольцо с расчетом чтобы статор не затирало и надел второй диск с неодимовыми магнитами (магниты на дисках должны иметь противоположную полярность, т.е. притягиваться) Здесь очень осторожно с пальцами!

Винт изготовил с канализационной трубы диаметром 160 мм

Кстати неплохой получается винт.Поэтому принципу изготовлен последний винт с алюминевой трубы 1,3м (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електрорубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насаженна на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе.

Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветроголовки, не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя – земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.

После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.

Новые испытания сразу показали результат, теперь ГЕНА выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

Замеры на автомобильном акумуляторе 55 А.ч.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку.

Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных элементов конструкции

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей)

и поворотный узел

3-х лопастный винт (рыжая канализационая труба диаметром 160 мм.)

Начну с того, что сменил несколько винтов и остановился на 6-ти лопастном с алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения винта и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ – пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом

Контролер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

фото готового контролера

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:

фото готового системного блока

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь,с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ.И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто)

на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик)

Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!

По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветрячок, набратся опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветряк, а силы ветра не хватит чтобы получать теже 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.

Простейший анемометр. Квадрат сторона 12 см. на 12 см. на нитке 25 см. привязан тенисный шарик.

Мы никогда незадумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок,но стоит посмотреоть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаеш какая это мощь

Ветер, ветер ты могуч. (фото со двора)

Ветрогенератор своими руками с аксиальным генератором на неодимовых магнитах !

(ветрогенератор своими руками,ветряк с аксиальным генератором,ветряк своими руками,генератор на неодимовых магнитах,Самодельный ветряк, самовозбуждающийся генератор)

Тихоходные генераторы на постоянных магнитах своими руками

Тихоходные генераторы на постоянных магнитах своими руками Живу я в маленьком городке Харьковской обл., часный дом, небольшой участок. Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор

Как сделать низкооборотный генератор для ветряка из неодимовых магнитов. Самодельный генератор для ветряка, схемы, фото, видео.

Для изготовления самодельного ветряка в первую очередь требуется генератор, при чём, предпочтительней низкооборотный. В этом и заключается основная проблема, найти такой генератор достаточно сложно. Первое что приходит в голову, взять стандартный автомобильный генератор, но все автомобильные генераторы рассчитаны на высокие обороты, зарядка аккумулятора начинается от 1000 об/мин. Если установить автогенератор на ветряк, то достичь таких оборотов будет сложно, понадобится делать дополнительный шкив с ременной или цепной передачей, всё это усложняет и утяжеляет конструкцию.

Для ветряка нужен низкооборотный генератор, оптимальный вариант генератор аксиального типа на неодимовых магнитах. Поскольку таких генераторов по доступной цене в продаже практически нет, аксиальный генератор можно изготовить самостоятельно.

В данном случае в роли статора будет диск с катушками, ротором будут два диска с постоянными магнитами. При вращении ротора в катушках статора будет генерироваться ток, который нужен нам для зарядки аккумуляторов.

Самодельный генератор: изготовление статора.

Статор – неподвижная часть генератора состоит из катушек, которые размещаются напротив магнитов ротора. Внутренний размер катушек обычно равен внешнему размеру магнитов, которые используются в роторе.

Для намотки катушек можно изготовить простое приспособление.

Толщина медной проволоки для катушек примерно 0,7 мм, количество витков в катушках нужно подсчитывать индивидуально, общее количество витков во всех катушках должно быть не менее 1200.

Катушки размещаются на статоре, выводы катушек можно подключить двумя способами, в зависимости от того на сколько фаз будет генератор.

Трёхфазный генератор будет более эффективным для ветрогенератора, поэтому рекомендуется соединить катушки по типу звезда.

Чтобы катушки зафиксировать на статоре их заливают эпоксидной смолой. Для этого нужно сделать форму для заливки из куска фанеры, чтобы жидкая смола не растеклась, нужно сделать борта из пластилина или аналогичного материала. На этом этапе нужно предусмотреть проушины для крепления статора.

Важно чтобы получилась идеально ровная плоскость, поэтому перед заливкой матрицу с катушками нужно установить на ровную поверхность. Катушки перед заливкой нужно тщательно проверить мультиметром и выложить на матрицу по кругу с таким расчётом, чтобы потом магниты ротора находились напротив катушек.

В матрицу заливается жидкая эпоксидная смола по уровень края катушек, перед заливкой форму нужно смазать вазелином.

Когда смола полностью застынет, матрицу разбираем и извлекаем готовый статор с катушками.

Статор фиксируется на корпусе генератора с помощью болтов или шпилек с гайками.

В этой конструкции ротор будет двусторонним, статор с катушками будет посредине между вращающимися дисками с магнитами.

На каждом диске ступицы нужно по кругу расположить магниты, в последовательности поочерёдно меняя полюса.

Когда диски ротора будут установлены, магниты должны быть направлены друг к другу разными полюсами.

Магниты нужно приклеить к дискам суперклеем и залить эпоксидной смолой, верхняя часть магнитов должна остаться непокрытой.

Изготовление ротора для самодельного генератора видео.

Чтобы закрепить статор на ветрогенераторе нужно изготовить металлическое основание, статор крепится к нему с помощью болтов или шпилек.

Собираем всю конструкцию, при этом нужно оставить минимальный зазор между статором ротором, чем меньше зазор, тем эффективней генератор будет вырабатывать энергию. На выход из катушек нужно подключить диодный мост.

В итоге у вас получится аксиальный генератор на неодимовых магнитах. Самодельный генератор может работать на низких оборотах и при этом вырабатывать достаточно энергии для зарядки аккумуляторных батарей, что немаловажно при установке ветогенератора в районах, где преобладают слабые ветра.

Генератор для ветряка видео.

Самодельный генератор для ветряка на 2,5 кВт видео.