Для питания бытовых устройств и промышленного оборудования необходим источник электроэнергии. Выработать электрический ток возможно несколькими способами. Но наиболее перспективным и экономически выгодным, на сегодняшний день, является генерация тока электрическими машинами. Самым простым в изготовлении, дешёвым и надёжным в эксплуатации оказался асинхронный генератор, вырабатывающий львиную долю потребляемой нами электроэнергии.

Применение электрических машин этого типа продиктовано их преимуществами. Асинхронные электрогенераторы, в отличие от , обеспечивают:

  • более высокую степень надёжности;
  • длительный срок эксплуатации;
  • экономичность;
  • минимальные затраты на обслуживание.

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Устройство и принцип работы

Главными рабочими частями асинхронного генератора является ротор (подвижная деталь) и статор (неподвижный). На рисунке 1 ротор расположен справа, а статор слева. Обратите внимание на устройство ротора. На нём не видно обмоток из медной проволоки. На самом деле обмотки существуют, но они состоят из алюминиевых стержней короткозамкнутых на кольца, расположенные с двух сторон. На фото стержни видны в виде косых линий.

Конструкция короткозамкнутых обмоток образует, так называемую, «беличью клетку». Пространство внутри этой клетки заполнено стальными пластинами. Если быть точным, то алюминиевые стержни впрессовываются в пазы, проделанные в сердечнике ротора.

Рис. 1. Ротор и статор асинхронного генератора

Асинхронная машина, устройство которой описано выше, называется генератором с короткозамкнутым ротором. Тот, кто знаком с конструкцией асинхронного электродвигателя наверняка заметил схожесть в строении этих двух машин. По сути дела они ничем не отличаются, так как асинхронный генератор и короткозамкнутый электродвигатель практически идентичны, за исключением дополнительных конденсаторов возбуждения, используемых в генераторном режиме.

Ротор расположен на валу, который сидит на подшипниках, зажимаемых с двух сторон крышками. Вся конструкция защищена металлическим корпусом. Генераторы средней и большой мощности требуют охлаждения, поэтому на валу дополнительно устанавливается вентилятор, а сам корпус делают ребристым (см. рис. 2).


 Рис. 2. Асинхронный генератор в сборе

Принцип действия

По определению, генератором является устройство, преобразующее механическую энергию в электрический ток. При этом не имеет значения, какая энергия используется для вращения ротора: ветровая, потенциальная энергия воды или же внутренняя энергия, преобразуемая турбиной либо ДВС в механическую.

В результате вращения ротора магнитные силовые линии, образованные остаточной намагниченностью стальных пластин, пересекают обмотки статора. В катушках образуется ЭДС, которая, при подсоединении активных нагрузок, приводит к образованию тока в их цепях.

При этом важно, чтобы синхронная скорость вращения вала немного (примерно на 2 – 10%) превышала синхронную частоту переменного тока (задаётся количеством полюсов статора). Другими словами, необходимо обеспечить асинхронность (несовпадение) частоты вращения на величину скольжения ротора.

Следует заметить, что полученный таким образом ток будет небольшим. Чтобы повысить выходную мощность необходимо увеличить магнитную индукцию. Добиваются повышения КПД устройства путём подключения конденсаторов к выводам катушек статора.

На рисунке 3 изображена схема сварочного асинхронного альтернатора с конденсаторным возбуждением (левая часть схемы). Обратите внимание на то, что конденсаторы возбуждения подключены по схеме треугольника. Правая часть рисунка – собственно схема самого инверторного сварочного аппарата.


 Рис. 3. Схема сварочного асинхронного генератора

Существуют и другие, более сложные схемы возбуждения, например, с применением катушек индуктивности и батареи конденсаторов. Пример такой схемы показан на рисунке 4.


 Рисунок 4. Схема устройства с индуктивностями

Отличие от синхронного генератора

Главное отличие синхронного альтернатора от асинхронного генератора в конструкции ротора. В синхронной машине ротор состоит из проволочных обмоток. Для создания магнитной индукции используется автономный источник питания (часто дополнительный маломощный генератор постоянного тока, расположенный на одной оси с ротором).

Преимущество синхронного генератора в том, что он генерирует более качественный ток и легко синхронизируется с другими альтернаторами подобного типа. Однако синхронные альтернаторы более чувствительны к перегрузкам и КЗ. Они дороже от своих асинхронных собратьев и требовательнее в обслуживании – необходимо следить за состоянием щёток.

Коэффициент гармоник или клирфактор асинхронных генераторов ниже, чем у синхронных альтернаторов. То есть они вырабатывают практически чистую электроэнергию. На таких токах устойчивее работают:

  • регулируемые зарядные устройства;
  • современные телевизионные приёмники.

Асинхронные генераторы обеспечивают уверенный запуск электромоторов, требующих больших пусковых токов. По этому показателю они, фактически, не уступают синхронным машинам. У них меньше реактивных нагрузок, что положительно сказывается на тепловом режиме, так как меньше энергии расходуется на реактивную мощность. У асинхронного альтернатора лучшая стабильность выходной частоты на разных скоростях вращения ротора.

Классификация

Генераторы короткозамкнутого типа получили наибольшее распространение, ввиду простоты их конструкции. Однако существуют и другие типы асинхронных машин: альтернаторы с фазным ротором и устройства, с применением постоянных магнитов, образующих цепь возбуждения.

На рисунке 5 для сравнения показаны два типа генераторов: слева на базе , а справа – асинхронная машина на базе АД с фазным ротором. Даже при беглом взгляде на схематические изображения видно усложнённую конструкцию фазного ротора. Привлекает внимание наличие контактных колец (4) и механизма щёткодержателей (5). Цифрой 3 обозначены пазы для проволочной обмотки, на которую необходимо подать ток для её возбуждения.


 Рис. 5. Типы асинхронных генераторов

Наличие обмоток возбуждения в роторе асинхронного генератора повышает качество генерируемого электрического тока, однако при этом теряются такие достоинства как простота и надёжность. Поэтому такие устройства используются в качестве источника автономного питания только в тех сферах, где без них трудно обойтись. Постоянные магниты в роторах применяют в основном для производства маломощных генераторов.

Область применения

Наиболее часто встречается применение генераторных установок с короткозамкнутым ротором. Они недорогие, практически не нуждаются в обслуживании. Устройства, оборудованные пусковыми конденсаторами, обладают приличными показателями КПД.

Асинхронные альтернаторы часто используют в качестве автономного или резервного источника питания. С ними работают , их используют для мощных мобильных и .

Альтернаторы с трёхфазной обмоткой уверенно запускают трехфазный электродвигатель, поэтому часто используются в промышленных энергоустановках. Они также могут питать оборудование в однофазных сетях. Двухфазный режим позволяет экономить топливо ДВС, так как незадействованные обмотки находятся в режиме холостого хода.

Сфера применения довольно обширная:

  • транспортная промышленность;
  • сельское хозяйство;
  • бытовая сфера;
  • медицинские учреждения;

Асинхронные альтернаторы удобны для сооружения локальных ветровых и гидравлических электростанций.

Асинхронный генератор своими руками

Оговоримся сразу: речь пойдёт не об изготовлении генератора с нуля, а о переделывании асинхронного двигателя в альтернатор. Некоторые умельцы используют готовый статор от мотора и экспериментируют с ротором. Идея состоит в том, чтобы с помощью неодимовых магнитов сделать полюса ротора. Примерно так может выглядеть заготовка с наклеенными магнитиками (см. рис. 6):


 Рис. 6. Заготовка с наклеенными магнитами

Вы наклеиваете магниты на специально выточенную заготовку, посаженную на валу электродвигателя, соблюдая их полярность и угол сдвига. Для этого потребуется не менее 128 магнитиков.

Готовую конструкцию необходимо подогнать к статору и при этом обеспечить минимальный зазор между зубцами и магнитными полюсами изготовленного ротора. Поскольку магнитики плоские, придётся их шлифовать или обтачивать, при этом постоянно охлаждая конструкцию, так как неодим теряет свои магнитные свойства при высокой температуре. Если вы сделаете всё правильно – генератор заработает.

Проблема состоит в том, что в кустарных условиях очень сложно изготовить идеальный ротор. Но если у вас есть токарный станок и вы готовы потратить несколько недель на подгонку и доработки – можете поэкспериментировать.

Я предлагаю более практичный вариант – превращение асинхронного двигателя в генератор (смотрите видео ниже). Для этого вам понадобится электромотор с подходящей мощностью и приемлемой частотой вращения ротора. Мощность двигателя должна быть минимум на 50% выше от требуемой мощности альтернатора. Если такой электромотор есть в вашем распоряжении – приступайте к переработке. В противном случае лучше купить готовый генератор.

Для переработки вам потребуется 3 конденсатора марки КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно брать другие марки, но не электролитические). Конденсаторы подбирайте на напряжение не менее 600 В (для трёхфазного двигателя). Реактивная мощность генератора Q связанная с емкостью конденсатора следующей зависимостью: Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 .

При увеличении нагрузки возрастает реактивная мощность, а значит, для поддержания стабильного напряжения U необходимо увеличивать ёмкость конденсаторов, добавляя новые ёмкости путём коммутации.

Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1

Часть 2

На практике, обычно выбирают среднее значение, предполагая, что нагрузка не будет максимальной.

Подобрав параметры конденсаторов, подключите их к выводам обмоток статора так, как показано на схеме (рис. 7). Генератор готов.


 Рис. 7. Схема подключения конденсаторов

Асинхронный генератор не требует особого ухода. Его обслуживание заключается в контроле состояния подшипников. На номинальных режимах устройство способно работать годами без вмешательства оператора.

Слабое звено – конденсаторы. Они могут выходить из строя, особенно тогда, когда их номиналы неправильно подобраны.

При работе генератор нагревается. Если вы часто подключаете повышенные нагрузки – следите за температурой устройства или позаботьтесь о дополнительном охлаждении.


Ветрогенератор асинхронного типа - прекрасный способ извлечь энергию из частого спутника погодных условий - ветра. Такое устройство можно не только приобрести, но и сделать своими руками. Какими достоинствами обладает асинхронный двигатель и как его соорудить? Об этом пойдет речь в данной статье.


Преимущества

Асинхронный генератор обладает рядом преимуществ.

  1. Нет электрощеток, которые быстро изнашиваются, и вращающихся обмоток, что говорит о простоте оборудования. Также не нужен дополнительный источник напряжения возбуждения обмоток, что отличает этот тип устройства от синхронного генератора.
  2. Даже при большой мощности ветрогенератор не будет обладать большими габаритами и массой. Это же свойство распространяется на цену, которая доступна многим людям.
  3. Выходная частота находится в пределах от 46 до 60 Гц, что практически не зависит от того, с какой скоростью вращается ротор генератора.

Ветрогенератор своими руками

Переделать асинхронный двигатель в качестве генератора довольно просто, поэтому такой способ приобретения энергии является довольно распространенным. Такая переделка включает в себя следующие моменты:

  • проточка ротора под магниты;
  • приклеивание магнита к ротору;
  • заливка магнитов эпоксидной краской для того, чтоб они не отлетели;
  • перематывание статора толстым проводом для поднятия силы тока и уменьшения большого напряжения, хотя это делается не всегда.

Перед тем, как наклеить магниты, ротор можно разметить на четыре полюса, после чего расположить со скосом магниты. Каждый полюс магнита чередуется. Такие магнитные полюса сделаны с промежутками. После того, как магниты расположились на роторе, их нужно замотать скотчем и залить эпоксидной смолой.

Однако при сборке устройства может ощущаться залипание ротора. Чтобы исправить это, нужно переделать ротор. Этот процесс подразумевает сбивание магнитов вместе со смолой, после чего их нужно снова установить, однако теперь сделать это нужно более равномерно по всему ротору. После повторной заливки залипание должно снизиться. Это также скажется на напряжении при вращении, которое немного упадет, а также на токе, который вырастет.

После сборки генератор можно покрутить дрелью и подключить к нему что-нибудь в качестве нагрузки. Для этого можно подключить лампу на определенное количество ватт и смотреть, как она горит, в полный накал или нет. Кроме того, можно подключить кипятильник и понаблюдать, когда и в какой степени нагреется вода. Если все эти испытания пройдут успешно, асинхронный двигатель годен для работы, но нужно сделать кое-что еще.

Подошла очередь к сборке винта. Лопасти можно вырезать из ПВХ. Затем нужно сварить стойку для генератора, которая имеет поворотную ось для крепления хвоста и самого генератора. Также следует собрать контролер для ветрогенератора и подключить аккумулятор на зарядку.

Чтобы уменьшить сопротивление генератора, статор лучше перемотать толстым проводом. Чем выше сопротивление обмотки, тем сила тока будет меньше, а напряжение выше.

Эффективность, надежность и простота ветрогенераторов на асинхронном двигателе не может оставить равнодушным человека, который хочет максимально правильно использовать ветровую энергию. Особенно привлекает то, что можно сделать такую конструкцию самостоятельно, так что ее работа будет привлекать еще больше.

Для самодельного ветряка удобно использовать асинхронный генератор. Он сразу вырабатывает переменный ток, и нет необходимости подключать инвертор, что упрощает схему сборки. Это означает, что всеми бытовыми приборами можно пользоваться прямо от ветряка. Сделать асинхронный генератор своими руками несложно. Достаточно найти старый асинхронный двигатель (АД) от какого-либо бытового прибора и использовать его в качестве основы для ветряка. Понадобится, правда, несложная переделка.

Принцип работы асинхронного двигателя и генератора

Асинхронный двигатель - это электродвигатель переменного тока. Его особенность состоит в том, что магнитное поле, которое производится током обмотки статора, и ротор вращаются с разной частотой. В синхронных двигателях их частота совпадает. Наиболее распространенная конструкция АД включает в себя фазный ротор и статор, между которыми находится воздушный зазор. Но встречаются и двигатели с короткозамкнутым ротором. Активная часть АД - это магнитопровод и обмотки. Остальные элементы обеспечивают жесткость конструкции, возможность вращения и охлаждение. Ток в таком двигателе появляется благодаря электромагнитной индукции, которая возникает при вращении магнитного поля с определенной скоростью.

В свою очередь, асинхронный ветрогенератор - это двигатель, который работает в генераторном режиме. Приводной ветродвигатель вращает ротор и магнитное поле в одном направлении. При этом возникает отрицательное скольжение ротора, на валу появляется тормозящий момент, после чего энергия передается на аккумулятор. Для возбуждения ЭДС в дело идет остаточная намагниченность ротора, а усиление ЭДС происходит за счет конденсаторов.

Чтобы приспособить АД под ветряк, вам нужно создать в нем движущееся магнитное поле. Для этого проведите ряд преобразований:

  1. Подберите неодимовые магниты для ротора. От их силы и количества зависит сила магнитного поля.
  2. Проточите ротор под магниты. Это можно сделать при помощи токарного станка. Снимите пару миллиметров со всей поверхности сердечника и дополнительно сделайте углубления под магниты. Толщина проточки зависит от выбранных магнитов.
  3. Сделайте разметку ротора на четыре полюса. На каждом разместите магниты (от восьми штук на полюс, но лучше больше).
  4. Теперь нужно зафиксировать магниты. Сделать это можно при помощи суперклея, но тогда удерживайте элементы пальцами до тех пор, пока клей не схватится (при контакте с ротором магниты будут менять свое положение). Или закрепите все элементы скотчем.
  5. Следующий шаг - заполнение свободного пространства между магнитами эпоксидной смолой. Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу.
  6. Зачистите поверхность ротора наждачкой. Для этого используйте бумагу средней зернистости.
  7. Определите два роторных провода, которые ведут к рабочей обмотке. Остальные провода обрежьте, чтобы не путаться.

На этом основные преобразования завершены. Дополнительно вы можете приобрести контроллер, а из кремниевых диодов сделать выпрямитель для вашего ветрогенератора. Кроме того, проверьте вращение двигателя. Если ход тугой, замените подшипники. Быстрый совет: если хотите увеличить силу тока, а также снизить напряжение в вашем агрегате, то не поленитесь и перемотайте статор толстой проволокой.

Тестирование генератора

Перед установкой готового генератора на осевую конструкцию или мачту нужно его протестировать. Для тестирования понадобится дрель или шуруповерт, а также какая-нибудь нагрузка, например, обычная лампочка, которую вы используете в быту. Подсоедините их к вашему агрегату и посмотрите, на каких оборотах лампочка горит ярко и ровно.

Если тестирование показывает хорошие результаты, то можно приступать к монтажу ветряка. Для этого необходимо изготовить лопастные элементы, осевую конструкцию, подобрать аккумулятор. Подробнее о том, как собрать ветрогенератор, можно почитать .

Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора

Такой ветряк обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при эксплуатации:

  • Будьте готовы, что КПД готового устройства будет постоянно колебаться (в пределах 50%). Устранить этот недостаток невозможно, это издержки процесса преобразования энергии.
  • Позаботьтесь о качественной изоляции, а также заземлении ветрогенератора. Это обязательное требование безопасности.
  • Сделайте кнопки для управления устройством. Это значительно упростит его использование в дальнейшем.
  • Кроме того, предусмотрите места для подключения измерительных приборов. Это обеспечит вас данными о работе вашего агрегата, позволит проводить диагностику.

Если сравнивать асинхронный и синхронный ветрогенераторы, то у асинхронных есть как преимущества, так и недостатки.

Преимущества заключаются в следующем:

  • Мощные устройства с простой конструкцией, небольшими размерами и весом.
  • Высокий уровень эффективности при выработке энергии.
  • Нет необходимости в инверторе, потому что такой ветрогенератор производит переменный ток (220/380В). Он может непосредственно питать бытовые устройства или работать параллельно с сетью централизованного энергоснабжения.
  • Выходное напряжение очень стабильно.
  • Частота на выходе не зависит от скоростей ротора.
  • Обладает высокой устойчивостью к коротким замыканиям, защищен от влаги и грязи.
  • Может служить многие годы, так как содержит мало изнашивающихся элементов.
  • Работает на конденсаторном возбуждении.

Недостатки такие:

  • При отсутствии аккумулятора асинхронный генератор может затухать в моменты перегрузки. Это является ограничителем для использования такого агрегата. Но для ветряка такой недостаток неактуален, потому что его конструкция предполагает накопитель энергии. О том, как выбрать аккумулятор для ветряка, можно прочитать .
  • Конденсаторные батареи имеют высокую стоимость, поэтому переделка старого АД - это оптимальное решение вопроса.
  • Оборотность генератора находится в обратной зависимости от его массы.

Таким образом, ветрогенератор своими руками из асинхронного трехфазного двигателя - это недорогое и удобное решение для дома.

Verification: 72146f0e872f9296

<div><img src="http://mc.yandex.ru/watch/12333712" style="position:absolute; left:-9999px;" alt="" /></div>


Продам ветрогенератор мощностью 300 ватт, с пластиковыми лопастями, поворотным устройством, с контролёром заряда. Без проблем подойдет для освещения небольшого дома. Возможность подключения инвертора и получение полноценных 220в для подключения телевизора, компа и др. приборов, для освещения фасада дома, для альтернативной запитки видео камер и охранной сигнализации, для рыбаков и пчеловодов, для отдаленных от госэнергии дач и фермерских хозяйств.


Диск содержит много программ, также много литературы, в общем, смотрим презентацию.

Появилась третья версия этого диска, теперь Диск имеет еще более мощное содержание,(более 20-ти программ, 37 фильмов,22 книги, одна интерактивная,подробное описание 3-х ветрогенераторов, а также содержит подробное описание для изготовление солнечных батарей). И это еще далеко не все, Диск имеет доступ к бесплатной интернет библиотеке, к форуму по альтернативной энергетике, и к моему сайту. Порадует удобный интерфейс). Для тех, у кого есть доступ к интернету, и нет ограничений на скачивание, Вы можете приобрести файлы этого диска,- эквивалент 10$. Для этого свяжитесь со мной через Email- [email protected] Как только я получаю деньги, сразу отсылаю на Ваш адрес файл, и пароли к нему. Диск содержит информацию о расчетах и постройке ветрогенераторов. Очень много фото,видео, есть видео в 3-D деталировке генератора,много книг, и программного обеспечения. Всё по честному. Мой сайт http://сайт/



Мой email yalovenkoval @i .ua

<div><img src="http://mc.yandex.ru/watch/12333712" style="position:absolute; left:-9999px;" alt="" /></div>

и вот теперь, как я и обещал, выкладываю полное описание, чертежи, а также возможность самому полностью понять и изготовить реально работающую конструкцию ветрогенератора на базе АСИНХРОННОГО двигателя. В этой статье я попробую описать без утайки все нюансы постройки ветряка, с которыми столкнулся я при изготовлении, и думаю, многие из Вас смогут не только повторить, но и сделать лучше и мощнее, главное иметь большое желание и во всём разобраться.

Наверное, не стоит рассказывать, что ИНТЕРНЕТ завален информацией о постройках ветряков, но многое это просто Флуд, либо, эта информация платная. Я не прошу денег, но и не отказываюсь, любой труд должен облагораживаться, и если я Вам помог, и если Вы не равнодушный, и у Вас есть желание и возможность, хотя бы чуть-чуть помочь, можете перечислить любую возможную суму, (возможные варианты через Email), и Вы получите еще и возможность общения по SKYPE , либо по телефону.

С уважением Валерий.

ВЕТРОГЕНЕРАТОР С АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от Валерия.




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

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

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

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

S /8+Z =M S высота паза+ярмо

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

M -Z *8=S M высота магнита

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

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

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

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

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

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

НА ЧУЖИХ ОШИБКАХ УЧИМСЯ, А СВОИ ОШИБКИ ДЕЛАЕМ…

- первая аксиома от Валерия

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

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

Внутренний диаметр статора количество зубцов

240-330мм 54-72

Генератор мотать трёхфазный

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

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

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

Магниты я использовал НЕОДИМОВЫЕ N 38 с размерами 40*10*5.

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

Скос магнитных полей решил делать на железе.

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

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

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

Был нарисован чертёж,

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

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

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

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

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

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

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

Сначала были наклеены все магниты, скажем полюсом S ,

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

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

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

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

ЧЕМ БОЛЬШЕ ПРАКТИКИ,- ТЕМ БОЛЬШЕ ВОПРОСОВ В ТЕОРИИ.

-вторая аксиома от Валерия.

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

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

Затем все катушки укладываем в пазы статора,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Когда весь механизм собран,

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

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

а на подшипники запрессована гильза с приваренными элементами крепления генератора.

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

Вся конструкция получилась прочной и компактной,

Теперь у меня предстоит небольшая переделка мачты и изготовление контролёра.

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

Продолжение следует…

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

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

Изначально Контролёр был сделал по проверенной схеме,

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

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

Так он выглядит внутри


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

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

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

%0A%20 %0A%20

Форма входа
Поиск

Конструкция этого ветрогенератора, достаточно простая и надежная. Это первая попытка переделки асинхронного двигателя в генератор на постоянных магнитах. Как то разбираясь в подвале нашел движок старый, но совсем не пользованный. Решил на нем и потренироваться. Мощности большой с него не ждал, так как двигатель четырех полюсной. Но опыт и практика иногда важнее Киловатт.

Разобрал я его, все внутренности в приличном состоянии оказались, что порадовало.
Рассчитал какие магниты подходят (точнее какие доступнее из возможных), проточку ротора. Отдал ротор токарю, тот поколдовал над ним полчасика, и вот я обладатель заготовки.


Не торопясь рассчитал скос магнитного полюса. Если клеить магниты без скоса, то залипания будут сильные, и сдвинуть вал генератора ветер не сможет. Напечатал шаблон наклейки магнитов. Пробил отверстия. Наклеил на заготовку и начал клеить магниты.

Больших проблем не было. Все магниты наклеил за два вечера (по два часа с перерывами на пиво и прочие неотложные дела).


Утром обмотал ротор прозрачным скочем, начиная снизу, герметично, вверху немного оставил зазор. Залил не торопясь эпоксидку. Все получилось нормально. Запас при проточке ротора взял больше расчетного, и все равно оказалось мало. Ротор не захотел входить. Переклеивать магниты залитые смолой я не стал. Просто обточил аккуратно на наждаке на малых оборотах с водой (не рекомендую этого делать без крайней нужды, так как неодимовые магниты не терпят перегрева). Собрал генератор. Залипаний практически нет (двумя пальцами легко страгивается).
Генератор готов. Снимаем характеристики. Это первый замер, который я делал сразу после сборки. Гарантировать точность оборотов не могу, не было чем фиксировать точно.
Перед испытаниями


А эти замеры делал не так давно. Соединение -фазы выпрямлены и последовательно.


Теперь нужно было делать лопасти. Рассчитал их не я. Вот что вышло.
Диаметр турбины 1.7 метра, быстроходность Z 5.


Собрал головку, но проверить как? А руки чешутся. Взял генератор с установленными лопастями и полез на крышу не высокую. Ветра почти нет. Покрутился вместо флюгера, а ветерок возьми да дунь слегка. Кто нибудь держал генератор при вращающимся винте? И не надо. Отвернуться от ветра совсем не просто. В общем был похож на настоящего Карлсона (который живет на крыше ). Все кто наблюдал эту картину от души посмеялись, а мне было немного не по себе (и это мягко сказано).
В общем эта модель благополучно отработала несколько месяцев, потом демонтирована на реконструкцию. Ни каких повреждений не обнаружил.


Ну а сейчас он вот такой

Здесь небольшой видеоролик про этот Вертяк:

Ну а я продолжаю искать, испытывать и строить другие варианты, и остановиться уже не могу.
Наверно еще опишу другие конструкции.