Альтернативная энергетика – это не только модное направление деятельности, которое усиленно поддерживают различные экологические движения. Правильное применение соответствующих технологий обеспечит полную или частичную автономию энергоснабжения. Качественный генератор на неодимовых магнитах сэкономит значительные денежные средства с учетом актуальных тарифов. Эта публикация поможет собрать функциональную конструкцию без ошибок.
Мощный генератор на постоянных магнитах обеспечивает необходимое электропитание без подключения к централизованным сетям
Определения и формулировка задач
В данном проекте переменный ток получают за счет индукции. Она образуется при перемещении проводника в силовых линиях магнитного поля. Это движение обеспечивают с помощью ротора, который приводится в действие силой ветра.
Схема электроснабжения
Этот рисунок поясняет состав типичной установки. На большой высоте увеличивается сила ветра, поэтому генератор переменного тока на постоянных магнитах закрепляют на соответствующей прочной опоре. Для лучшей устойчивости его закрепляют растяжками. Основную опору можно сделать с креплением к закладной в бетонном фундаменте.
Следует продумать механизм обслуживания рабочих агрегатов в процессе эксплуатации. В крупных установках закрепляют лестницы на опорах для доступа персонала. Сравнительно меньшие конструкции бытовой категории делают разборными. Иногда применяют вращающийся опорный узел, чтобы при необходимости переместить стойку в горизонтальное положение.
Блок ветряка закрепляют на подшипнике, чтобы обеспечить беспрепятственное вращение на 360 градусов. Для автоматического разворота в нужном направлении устанавливают вертикально хвостовую пластину, как в обычном флюгере. Ураганные ветра способны раскрутить ротор слишком быстро. Чтобы исключить повреждения в таких ситуациях, применяют специальный тормоз. Особо крупные конструкции оснащают поворотными лопастями.
Защита от сильного ветра с механизмом складывания и возвратной пружиной
Ветровой магнитный генератор не отличается постоянством параметров. По этой причине необходимо устройство накопления электроэнергии. Полученный переменный ток выпрямляют. Далее в цепь устанавливают прибор для оперативного контроля (амперметр). Следующий блок, контроллер, обеспечивает правильную зарядку подсоединенного аккумулятора.
Накопленную энергию можно использовать непосредственно для питания ламп. Другие потребители подключаются через преобразователь (инвертор), образующий на выходе переменное напряжение с необходимыми параметрами.
Законность: насколько мощное устройство можно сделать?
Производство и монтаж самодельного ветрогенератора не попадает под статьи административного или уголовного наказания, если его мощность составляет не более 5 кВт. Также налогообложение производимой электроэнергии не предусматривается, так как её ресурсы расходуются на бытовые нужды дома.
По этой же причине для установки ветряка не требуется согласование с местной энергетической компанией. Однако перед изготовлением ветряка следует проверить наличие или отсутствие ограничительных субъектовых и муниципальных нормативно-правовых актов.
Также вопросы могут возникнуть со стороны соседей, которые могут испытывать неудобства, связанные с работой ветряка. Поэтому, если вы собираетесь создать ветрогенератор, то нужно обратить внимание на такие параметры, как:
- Высота мачты. Существуют определённого рода ограничения на высоту данных построек. Например, постройку с высотой более 15 метров нельзя устанавливать рядом с мостами, аэропортами и тоннелями.
- Шум от редуктора и лопастей. Необходимо, чтобы эти характеристики не превышали шумовые нормативы. Параметры вырабатываемого шума можно зафиксировать при помощи специализированного прибора, показания лучше задокументировать.
- Эфирные помехи. Некоторые ветряки могут создать телепомехи, поэтому лучше предусмотреть защиту от них.
- Претензии экологических служб. Данные организации могут препятствовать в эксплуатации ветряка, если она препятствует миграции перелётных птиц. Но, так как высота самодельных ветряков, как правило, небольшая, то эта проблема не возникнет.
Главные параметры проекта
Самодельный генератор
После ознакомления с общими принципами надо уточнить личные требования. Мощный ветрогенератор своими руками сделать непросто, поэтому начинают эксперименты с простейших небольших моделей. Впрочем, при правильной подготовке вполне можно приступить к реализации проекта полного обеспечения электроэнергией определенного объекта недвижимости.
Относительно легко получится создать однофазный генератор. Однако на выходе такого устройства образуются значительные перепады тока. Этот процесс сопровождается сильными вибрациями, шумом. Такой звук будет беспокоить самого хозяина. Он станет причиной недовольства соседей. Если превышены установленные действующим законодательством нормы, установку придется демонтировать.
Чтобы исключить перечисленные недостатки и одновременно повысить КПД на 40-50%, предпочтение отдают трехфазной схеме. Если нет подходящего готового электрического асинхронного мотора, его можно создать самому.
Основные компоненты, одно,- и трехфазные схемы подключения обмоток генератора
На фото приведен пример с роторами (1), которые сделаны из неодимовых магнитов. Следующие снимки демонстрируют статор из медных катушек на стадии изготовления (2) и после создания цельного блока с заливкой эпоксидной смолой.
Эковатт: Ветрогенератор своими руками с аксиальным генератором на неодимовых магнитах
Самодельный ветряк
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 https://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 https://Эковатт.рф/alternative_energy/wind_energy/d120/
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 https://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.
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
теперь остальное
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.
Вот здесь можно всё прочитать https://vrtp.ru/index.php?CODE=article&act=categories&article=1759
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)
Схема контролера
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)
Процес модернизации ветряка закончен, так он выглядит на даном этапе. На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, на самом деле он крутится как подорваный). На очень малых ветрах работает БЛОКИНГ ГЕНЕРАТОР.
Ветрогенератор своими руками с аксиальным генератором на неодимовых магнитах
!
Всем удачи!!!
(ветрогенератор своими руками,ветряк с аксиальным генератором,ветряк своими руками,генератор на неодимовых магнитах,Самодельный ветряк, самовозбуждающийся генератор)
Статья размещена с разрешения автора, оригинал здесь: https://valerayalovencko.narod2.ru/
Russian portal about alternative energy and eco technology
Электрические и технические параметры генератора
Расчет напряжения выполняют по формуле:
Генератор тока переменного
U=2*Ч*КП*КК*КВ*МИ*П, где:
- U – напряжение в Вольтах;
- Ч – частота оборотов ротора генератора за одну секунду;
- КП – количество магнитных полюсов;
- КК – количество индукционных катушек в статоре;
- КВ – число витков проводника в одной индукционной катушке;
- МИ – магнитная индукция в Тл, которая образуется в стандартном зазоре (2 мм);
- П – площадь поверхности одного неодимового магнита, в кв. м.
Если применяют простые катушки, для расчета берут магнитную индукцию 0,5 Тл. При добавлении сердечника из электротехнической стали значение увеличивают до 0,7-0,9Тл.
К сведению. Формула действительна при соединении обмоток «треугольником». Если трехфазный генератор собирают по схеме «звезда», полученное значение умножают на поправочный коэффициент 1,7.
После вычисления напряжения надо узнать сопротивление в обмотках. После этого несложно будет определить силу тока и мощность. Для медного проводника удельное сопротивление составляет 0,0175 Ом на мм кв./ метр. Для расчета общей величины применяют формулу:
С= (УС*Д)/ПП, где:
- С – сопротивление, в Ом;
- УС – удельное сопротивление определенного материала;
- Д – длина проводника в метрах;
- ПП – площадь проводника в сечении, мм кв.
Для расчета силы тока вычитают из напряжения магнитного генератора на холостом ходу напряжение подсоединенного для зарядки аккумулятора. Полученное значение делят на величину рассчитанного по предыдущей формуле сопротивления.
Увеличение/уменьшение оборотов меняет соответствующим образом силу тока при неизменном значении напряжения на клеммах батареи аккумуляторов. Для расчета производительности ветроустановки в разных режимах используют стандартную формулу:
P=I*U, где:
- Р – мощность, Ватт;
- I – сила тока, Ампер;
- U – напряжение, Вольт.
Расчет и особенности намотки катушек
Новоявленные «кулибины» редко задумываются о том, как важны расчеты, чтобы аксиальный генератор для ветряка низкооборотистый работал с максимальной отдачей. Я в принципе не являюсь особым исключением. Поэтому при расчетах воспользовался чужим опытом, благодаря которому стало понятно, что тихоходный генератор будет способен заряжать 12-вольтовый аккумулятор при 100-120 оборотах винта при наличии во всех статорных катушках от 1000 до 1200 витков эмальпровода.
Источник usamodelkina.ru
Поделиться
Совет! Провод рекомендуется использовать как можно толще, чтобы максимально снизить сопротивление. В моем случае – это было 1,5 мм.
Для намотки катушек был применен самодельный станок, так как сделать качественно такую работу вручную практически невозможно. В результате получились обмотки эллипсоидной формы, внутренние отверстия которых были чуть больше ширины магнитов, чтобы более эффективно использовать лобные части катушек.
Особенности ротора и статора
Генератор Тесла
Чтобы сделать эффективный генератор на магнитах из неодимового сплава своими руками, учитывайте при сборке следующие рекомендации:
- Для повышения прочности диск делают из стали. Его толщину делают не менее чем у самих магнитов. В противном случае часть силового поля будет рассеиваться. При правильном соблюдении пропорций к обратной стороне собранного изделия не притягивается швейная игла;
- Расстояние между отдельными магнитами делают равным или более половины ширины изделий;
- Толщину статора в собранном состоянии делают равной или меньше толщины неодимовых магнитов;
- Трехфазный магнитный генератор делают по пропорциям 3 к 3 или 4 к 3 (количество магнитов/индукционных катушек, соответственно).
К сведению. Магниты прикрепляют, строго соблюдая чередование полюсов. Чтобы не ошибиться, на соответствующих гранях заранее делают пометки маркером.
Неодимовые магниты в конструкции
Эта деталь является самой дорогостоящей во всей конструкции – это, несомненно, является недостатком. Но, с другой стороны, человечество еще не придумало более мощный и доступный при этом магнит. Сейчас их несложно достать: размеры, сила, масса – было бы только желание и деньги.
Неодимовые магниты имеют разные размеры и мощность
В нашем ветрогенераторе применяются неодимовые магниты диаметром 25 миллиметров и высотой 8 миллиметров. Количество: по 20 магнитов на дисках. Монтаж магнитов – самый ответственный после соблюдения точности процесс. Лучше всего использовать сильный клей, который желательно предварительно испытать на прочность удерживания. Магниты должны располагаться по кругу с обязательным чередованием полюсов.
Можно расчертить ступицу, можно заранее все выполнить на бумаге – в любом случае ошибку допустить нельзя. Полюс можно отметить маркером на поверхности магнита, тогда вероятность ошибки сводится к нулю. После приклеивания поверхность диска заливается эпоксидной смолой. По краям диска наматывается борт. Это может быть тонкая полоса шпона или грубый картон, можно также использовать гибкую пластмассу. Некоторые обклеивают края пластилином.
Как согласовать параметры функциональных частей
Лопасти по энергетическому потенциалу должны соответствовать определенному асинхронному двигателю или собранному своими руками ротору на магнитах. При существенных отклонениях для получения достаточной электрической мощности придется создавать новые изделия с нужными параметрами. Обратная ситуация также недопустима. Слишком крупные лопасти не способны быстро вращаться. При сильном ветре повышается риск разрушения подобных конструкций.
Чтобы не ошибиться, составляют таблицу с режимами работы оборудования при разной скорости вращения с шагом 50-100 об./мин. Далее пользуются специализированными калькуляторами, которые по заданным значениям рассчитывают геометрические параметры винта. Эти изделия создают из подходящей древесины, металла, пластика. В качестве заготовок подойдут стандартные трубы из поливинилхлорида для наружных канализационных сетей.
Сборка статора
Для начала мне пришлось создать из фанеры форму с крышкой и болтами в «ушах» статора для отливки главной детали своей самоделки. Далее я действовал по следующей схеме:
- уложил на дно формы стеклоткань;
- обработал все вазелином;
- разложил катушки и вывел концы проводов за пределы формы;
- залил эпоксидку с наполнителем из талька;
- накрыл катушки сверху слоем стеклоткани;
- закрыл форму крышкой и затянул болты, сделав своеобразный пресс.
Внимание! Толщина статора должна быть равна толщине магнитов, используемых для создания ветряка.
Источник e-veterok.ru
Поделиться
После того, как эпоксидная смола затвердела, разобрал форму, убедился в отсутствии трещин, распаял концы катушек «звездочкой» и приступил к окончательной сборке конструкции. По окончании работ были проведены испытания, во время которых выяснилось, что самодельный генератор даже при ручном вращении выдает напряжение до 40 В при силе тока до 10 А.
Выводы и дополнительная информация
С помощью редуктора и тщательного расчета лопастей можно создать тихоходный, малошумящий низкооборотный генератор на неодимовых магнитах. Современные электронные компоненты и соответствующая схемотехника помогут создать инвертор с высоким КПД. Новые модели аккумуляторов выполняют свои функции безупречно, без регламентного обслуживания, сохраняют свои полезные функции после сотен циклов перезарядки.
Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения ротора
Для ознакомления с действующими установками можно посмотреть реализованные проекты Сергея Савченко, Александра Седова, Валерия Яловенко, Виктора Бурлака. Их идеи можно трансформировать с учетом личных возможностей и предпочтений. Упростить расчеты несложно с помощью специализированных программ-калькуляторов, которые можно быстро найти в сети Интернет. В любом случае магнитный генератор следует рассматривать вместе с другими частями системы автономного снабжения электроэнергией, чтобы обеспечить хорошую согласованность.
Купить или сделать самому
Этот вопрос решается самостоятельно, в сети представлено достаточно описаний, так что сделать всю работу своими руками не так и сложно. Приведены подробные отчеты, остается только повторить все операции. А если детально изучить схемы, ошибки и трудности, то можно построить ветровой генератор относительно быстро, который будет более надежным и прочным. Конечно, можно купить готовую конструкцию: так даже будет лучше в какой-то степени. Однако, если есть возможности, то почему бы не попробовать свои силы?
С чего начать
Основа самодельных ветрогенераторов – это автомобильная ступица вместе с тормозными дисками. Во-первых, она не требует переработок и сложных дополнений. Во-вторых – ее несложно достать. Обычно ступицу берут уже б/у, поэтому ее обязательно следует разобрать и почистить.
Чистка производится тщательная: стальная щетка или насадка на МШУ или дрель поможет выполнить чистку самым лучшим образом. Окрашивание ступицы является необходимостью. Краску надо подобрать качественную, чтобы максимально продлить срок эксплуатации.
