3 фазный генератор ветряк

Как сделать трёхфазный ветрогенератор своими руками?

Главная страница » Как сделать трёхфазный ветрогенератор своими руками?

Конструкции ветряных генераторов для применения в домашних условиях представлены обширным набором вариаций. Между тем большая часть рассматриваемых схем ветрогенераторов, как правило, основана на использовании стандартных электродвигателей. Моторы подбирают, исходя из оптимальных параметров работы в режиме генератора, либо модернизируют – добавляют магниты, перематывают и т.д. Эффективность таких установок крайне низка. Между тем существует интересный вариант конструкции своими руками – трёхфазный ветрогенератор мощностью около 1000 Вт, где готовый электродвигатель не применяется.

Ветрогенератор 1000 Вт на три фазы своими руками

Основное отличие такой конструкции от типичных существующих вариантов – изготовление «с нуля» генератора – главного компонента трёхфазной ветрогенераторной установки, а также механической части — узла подшипников вала винта. Всё остальное:

• винт,
• лопасти,
• опорная штанга,
• система автоматики,

выполняются согласно классическим конструкциям ветряных генераторов, подходящих под условия домашнего хозяйства. Поэтому рассмотрим основу темы – изготовление своими руками трёхфазного генератора ветряка на неодимовых магнитах.

Конструкция трёхфазного ветрогенератора содержит:

1. Диски магнитные (2 шт.).
2. Неодимовые магниты (12 шт.).
3. Диск индуктивности (1 шт.).

В собранном виде рабочий диск индуктивности закреплён и остаётся неподвижным, тогда как диски, оснащённые неодимовыми магнитами, закреплённые на валу винта, вращаются силой ветра. В результате наводимым магнитным полем в теле проводников катушек индуктивности формируется ЭДС (электродвижущая сила).

Изготовление магнитных дисков своими руками

Магнитные диски диаметром 500 мм, под установку неодимовых магнитов ветрогенератора своими руками, вырезаются из материала, подобного листовым облицовочным строительным панелям. Вырезанную заготовку нужно разметить, а именно определить:

• внешний край дисковой области под равномерное размещение дюжины прямоугольных магнитных элементов,
• центральную область под изготовление отверстия для посадки на вал винта трёхфазного ветрогенератора.

Далее под каждый отдельно взятый неодимовый магнит размечается и вырезается инсталляционное поле – по форме соответствующее форме магнита. Эту работу удобно проделать с помощью электро-лобзика, используя подходящую опору для рабочего листа материала.

Подготовка дисковой основы под размещение неодимовых магнитов. Размеченные места посадки удобно вырезаются электрическим инструментом — электролобзиком

На следующем этапе производства трёхфазного ветрогенератора своими руками, изготовленные диски, оснащённые неодимовыми магнитами, необходимо залить эпоксидной смолой. Для этого из пластиковой плёнки делают большеразмерные заливные «стаканы», как показано на картинке ниже.

Пример сооружения большого стакана под заливку эпоксидной смолой уложенных по вырезам неодимовых магнитов. В центре основы просверлено отверстие под крепление

Оснастив детали трёхфазного ветрогенератора пластиковыми стаканами, полученные заготовки под заливку эпоксидной смолой следует разместить на поверхности, установленной строго горизонтально относительно земли.

В области центральной части монтажного диска устанавливается малый «стакан», — устройство, склеенное из листов толстой бумаги. Размер диаметра такого стакана — 50 мм. Благодаря такого рода технической вставки, удаётся сформировать посадочный круг для узла подшипников самодельного ветрогенератора.

Процедура заливки магнитной дисковой основы ветрогенератора эпоксидной смолой. Для лучшей текучести смолу можно немного подогреть выше комнатной температуры

Далее останется только аккуратно залить внутрь полученного «стакана» предварительно разведённую жидкую эпоксидную смолу. Заливка выполняется до уровня несколько ниже (на 1 – 2 мм) уровня верхней рабочей плоскости неодимовых магнитов.

Необходимо дождаться полного затвердения структуры залитой эпоксидной смолы. Конечным результатом получаются две технические детали самодельного трёхфазного ветрогенератора, подобные такой, что изображена на картинке ниже.

Так выглядит готовый магнитный диск ветрогенератора, после полного застывания эпоксидной смолы. В общей сложности требуется изготовить два экземпляра

Изготовление диска индуктивностей трёхфазного ветрогенератора

Прежде чем делать дисковое плато под катушки индуктивности, логично изготовить необходимое число непосредственно катушек. В общей сложности для трёхфазного ветрогенератора потребуется девять элементов индуктивности.

Под изготовление индуктивностей генератора ветряка используется медный провод диаметром 1,4 мм. Намотка индуктивностей выполняется проводом в две жилы. Такой вариант намотки обеспечивает прохождение токов высокого уровня без риска повреждения проводника.

Количество витков каждой катушки индуктивности для данной конструкции – 35. Этого числа вполне достаточно при условии применения в составе трёхфазной ветрогенераторной установки 12-вольтных накопительных аккумуляторных батарей.

Если вместо 12-вольтовых аккумуляторов предполагается применять 24-вольные АКБ, соответственно, число витков катушек увеличивают вдвое – до 70. Под намотку катушек индуктивности удобным видится использование нехитрого приспособления, конструкция которого показана на картинке ниже:

Несложное приспособление, состоящее из двух деревянных пластин круглой формы и шпильки с резьбой под гайки, помогает быстро намотать нужное число катушек

После приготовления требуемого числа катушек индуктивности (9 шт.), изготавливается дисковое плато под размещение этих элементов конструкции. Плато следует изготовить с учётом всех требований, предъявляемых к установкам генерации электричества.

Для производства дискового плато индуктивностей самодельного ветрогенератора, в частности, потребуется изготовить форму под заливку эпоксидной смолой. Форма делается на основе фанерного листа или подобного материала, обладающего диэлектрическими свойствами.

Приготовление формы под заливку эпоксидной смолой и равномерное распределение катушек по кругу

Катушки индуктивности статора самодельного ветрогенератора размещают равномерно по всей окружности изготовленной формы. Предварительно место укладки индуктивностей покрывается диэлектрической антистатической тканью, чем исключается риск электрического пробоя.

Поверх катушек индуктивности также настилают слой диэлектрической антистатической ткани. После выполнения изоляционных работ заливают форму эпоксидной смолой до верхнего уровня установленных катушек индуктивностей. Получившиеся неровности заливки аккуратно сглаживают кистью.

Процедура заливки, до начала которой необходимо все элементы закрыть специальным материалом, исключающим появление статического электричества

Схема соединений индуктивностей трёхфазного ветрогенератора

Выводы катушек, залитых смолой на плато индуктивностей, потребуется спаять в соответствии с трёхфазной конфигурацией. На приведённой ниже схеме наглядно показаны пути соединений. Получается конфигурация спайки: 1-4-7; 2-5-8; 3-6-9; соответственно.

Схема соединения всех девяти катушек индуктивности, размещённых на дисковом плато. Так получают трёхфазный выход ветрогенератора

Для того чтобы полученное на трёхфазном генераторе своими руками напряжение выпрямить и получить однофазное постоянное напряжение, используются схемы выпрямительных устройств. Такие схемы достаточно просты, широко распространены и собираются без особых проблем.

Выпрямленное напряжение перенаправляется через модуль автоматики на зарядное устройство. Далее полученная трёхфазным ветрогенератором энергия аккумулируется в батареях. Можно использовать любой классический вариант контроллера заряда, к примеру, такой как здесь.

Принципиальная схема для сборки трёхфазного выпрямителя. На выходе получают однофазное постоянное напряжение, пригодное для подачи на зарядный модуль

Подшипниковый узел на трёхфазный ветрогенератор

Учитывая чувствительность дисковой схемы трёхфазного ветрогенератора по отношению к возможным перекосам и вибрациям конструкции, особого внимания для производства заслуживает подшипниковый узел.

Вариантов разработки подшипникового узла самодельного ветрогенератора существует множество. Но в любом из выбранных вариантов потребуется применять надёжные, точные, высокооборотные подшипники.

Разработчиками этой конструкции применялись роликовые подшипники (2 шт.), которые устанавливались внутри узла, выполненного по принципу «труба в трубе». Внутренняя труба исполняет роль промежуточного звена между отдельными подшипниками.

Вариант сборки подшипникового узла для трёхфазного ветрогенератора. Этот узел должен выполняться особо тщательно с применением надёжных подшипников

После сборки в единое целое всех описанных деталей конструкции трёхфазного ветрогенератора, получается достаточно мощная энергетическая установка, созданная своими руками.

По результатам испытаний такой трёхфазный ветрогенератор способен в среднем выдавать до 1000 Вт мощности.

Винт ветрогенератора на три фазы выполняется классическим трёхлопастным вариантом. Размах лопастей конструкции предпочтительно выполнить как минимум на 1,8 метра. Получается конструкция, примерно такого же исполнения, как показано на картинке ниже.

Конечный результат – домашняя трёхфазная ветряная генераторная установка мощностью до 1000 Вт. Это уже более серьёзное технологическое оборудование по сравнению с ветряками на основе различных электродвигателей.

Вот, примерно так, посредством представленных выше примеров домашней технологии, вполне доступным видится исполнение конструкции — трёхфазный ветрогенератор. Самодельная электрическая система, действующая от силы ветра, позволит если не полностью, но частично экономить электричество. То есть налицо экономичная сторона дела, в частности, имеющая прямое отношение к бытовому хозяйству.

Источник

3 фазный генератор ветряк

Многие самодельные ветряки снабжаются самодельными генераторами с ротором на постоянных магнитах. В сети есть огромное количество примеров и инструкций как сделать такой однофазный генератор. Поговорим о более совершенном решении.

Трехфазный генератор, это ничто иное, как однофазный с двумя дополнительными обмотками, незначительно смещенными относительно первой.

В однофазном генераторе, для согласованного действия всех обмоток, они должны быть поочередно намотаны в разном направлении.

На рисунке видно, что каждая следующая обмотка намотана противоположно предыдущей. Первая по часовой стрелке, вторая против часовой стрелки. Если ваш ротор содержит 8 постоянных магнитов, то у вас должно быть и 8 обмоток.

В трехфазном генераторе вы можете иметь 3 обмотки на каждую пару магнитов. Под парой магнитов понимается один магнит обращенный северным полюсом к обмоткам и один – южным. Существует множество вариантов намотки. Например, можно использовать 8 магнитов и только 6 обмоток не перекрывающих друг друга или поставить 3 комплекта из 4-х последовательно соединенных обмоток. Ниже представлена диаграмма из 4 магнитов с иллюстрацией размещения каждого комплекта обмоток.

Как видите, первая фаза перекрывает только северные полюса магнитов, и все обмотки одной фазы намотаны в одном направлении. Две другие фазы идентичны первой за исключением того, что они смещены. Следующая диаграмма показывает взаимное размещение всех обмоток 4-х-полюсного 3-х-фазного генератора. Начала обмоток отмечены A, B, C, концы – D, E, F. Выходными у этого агрегата будут провода A , C и E . Причина, по которой выход второй фазы находится в конце обмотки, заключается в том, что когда магнит проходит вторую обмотку, генерируется ток в противофазе токов 1-й и 3-й обмотки. Чтобы не мотать 2-ю обмотку в обратном направлении, мы просто меняем в ней местами вход и выход.

Существует две схемы соединения фаз в 3-х-фазных генераторах: «звезда» и «треугольник». Треугольник дает меньшее напряжение, но больший ток. Звезда наоборот – большее напряжение и меньший ток. При расчете используется коэффициент равный квадратному корню из 3 (примерно 1,732). Каждый набор обмоток – это фаза генератора. Поэтому когда вы измеряете напряжение, ток или сопротивление одного набора обмоток, это будут параметры одной фазы. Когда вы знаете параметры одной фазы, можно посчитать параметры «звезды» и «треугольника». Напряжение для замеров может сниматься с любых двух из трех выходов генератора.

На нашем тестовом генераторе, например, одна фаза выдает 22В и 10А, в этом случае выход «звезды» будет 38,1В (22*1,732) и 10А. Ток остался таким же как и у одной фазы, т.к. при соединении «звездой» фазы соединяются последовательно. При соединении «треугольником» мы получим 22В и 17,32А (10*1,732). Если посчитать мощность двух схем, то получится: 22*17,32=381Вт и 38,1*10=381Вт. И в чем же преимущества каждой схемы?

Обычно сопротивление «треугольника» в 3 раза ниже чем сопротивление «звезды». А т.к. по обмоткам течет ток, то будут и потери мощности. Сопротивление «звезды» нашего генератора составляет 1,5 ом, можем посчитать выходную мощность. При 600 об/мин и соединении «звездой» мы получили напряжения 38В. Это около 16 об/мин на 1В. Т.о. на 1000 об/мин мы можем получить 62,5В. Вычтем напряжение заряжаемого аккумулятора (12,6В) получим 49,9В на выходе. При сопротивлении 1,5 Ом ток будет 49,9/1,5=33,26А. Т.о. на нагрузке получим мощность 33,26*12,6=419 Вт. Не так уж и плохо.

Теперь для «треугольника». На выходе мы получаем 22В при тех же оборотах (около 27 об/мин на 1В). На 1000 об/мин мы получим 37В. Минус 12,6В на батарее, итог: 24,4В. Сопротивление «треугольника» 0,5 Ом, Ток: 24,4/0,5=48,8А, а мощность: 48,8*12,6=614Вт. Почти на 200 Вт больше.

Преимущество «звезды» в более высоком напряжении при более низких оборотах, что означает, что наш тестовый генератор сможет начать заряжать аккумулятор на 12,6В уже при 200 об/мин. «Треугольнику» для начала заряда понадобится достичь 340 об/мин.

Но при этому, преимущество треугольника в том, что, достигнув более высоких оборотов, он сможет выдать более высокую мощность.

Теперь надо соединить выходы и преобразовать переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторов. Ниже показаны две различные схемы соединения 3-х-фазных генераторов: «звезда» и «треугольник» и два разных типа выпрямителей для них: на диодах и готовых диодных мостах (диодные сборки для однофазных выпрямителей). Любой из представленных выпрямителей может использоваться для каждой конфигурации фаз.

Ну и напоследок пара фактов о 3-х-фазном токе.

• Большинство современных генераторов в мире – 3-х-фазные.
• Концепция 3-х фаз изначально была предложена Никола Тесла, он и доказал их превосходство над однофазными.
• В одном диапазоне мощностей три фазы обычно на 150% более эффективны одной.
• В однофазных системах мощность падает до нуля 3 раза за каждый оборот генератора, в 3-х-фазных – падение мощности до нуля в течение оборота не происходит. Мощность, подаваемая на нагрузку одинакова в любой момент.
• В 3-х-фазном генераторе сечение проводов может быть на 25% меньше чем сечение проводов в однофазном при одинаковой мощности.

Итак, три фазы, это не намного сложнее одной, но гораздо более эффективно.

Оригинал статьи на английском языке на сайте WindStuffNow.Com

73 Comments »

Виталий, добрый день!
Мне очень понравилась Ваша конструкция! Вот пытаюсь подвести некоторую теоретическою базу, чтобы при испытаниях было понятнее, откуда и какие значения получились. Выбрал магниты 30-10 N45. Количество магнитов — 16, обмоток соответственно 48 шт.
Катушки думаю делать проводом 0,5 мм по 50 витков в каждой. Соединять «треугольником» (хочу вертикально-осевой ветряк сделать, а у него обороты меньше, чем у горизонталки).
Столкнулся при расчете с проблемой определения индукции в центре катушек. Тем более с применением кольца-магнитопривода.
Подскажите, пожалуйста, как ее вычислить?
И еще вопрос, подойдет ли для магнитопривода упаковочная лента? Насколько знаю, она из низкоуглеродистой стали изготавливается.

Заранее большое спасибо!

С теоретическими расчетами у меня туго. Поэтому с расчетом индукции не помогу.
На счет упаковочной ленты — пойдет. Единственное, что перед намоткой рекомендую ее закинуть в большой костер, чтобы отжиг произвести. Отжиг образует на поверхности металла оксидную пленку, которая является изолятором и поможет бороться с токами Фуко в магнитопроводе.
На 16 магнитов достаточно 24 катушки. Зачем 48?
В последнее время ребята с форума snim.flybb.ru меня почти убедили, что ветряки с горизонтальной осью имеют больше преимуществ, чем вертикальноосевые. Кстати, могу рекомендовать этот форум — там могут и с расчетом индукции помочь.

Прошу прощения, перепутал. 16 пар полюсов. 32 магнита.

Источник