Как перемотать статор для ветряка

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

Фото моего четвёртого самодельного ветрогенератора, подробнее про него здесь — ветрогенератор своими руками

Ниже я опишу простой пример изготовления маломощного (100-300 Ватт) ветрогенератора из автомобильного генератора, который изготавливал я. ветрогенератор своими руками это вроде-бы легко, но когда начинаешь делать возникает много вопросов, и если на них не найти ответ и делать как получится, то ничего путного н выйдет.

Автомобильный генератор легко поддаётся переделке под низко-оборотный генератор для ветряка, без всяких мультипликаторов и других сложностей. Переделка заключается в перемотке статора, и переделке ротора на неодимовые магниты, делов на пару дней и генератор готов.

Для начала работы понадобится любой авто-генератор, не важно сколько зубов на статоре и от какого автомобиля генератор, можно б/у или сгоревший. Так же понадобятся неодимовые магниты, которые можно поискать в местных магазинах радиодеталей, или заказать в интернете.

Магнитов нужно набрать на 12 или 24 магнитных полюса, в зависимости от того на сколько «зубов» статор. Можно использовать или целые магниты подходящих размеров, например 25*10*6 мм, или брать более мелкие и составлять полюса чтобы заполнить всю свободную площадь на роторе. Чем больше площадь и толщина магнитов, тем мощнее в итоге получится генератор.

Но всему есть придел, и при использовании слишком толстых и мощных магнитов будет большое залипание ротора к зубам статора. А лишнее магнитное поле выйдет за пределы статора и он станет магнитится снаружи, и это магнитное поле не будет участвовать в выработке электро-энергии. В большинстве случаев хватает даже тонких магнитов 20*10*2 мм. Подробнее смотрите как делать и расчёты генераторов в разделах сайта.

Ещё понадобится медный эмаль-провод. Если вы будете использовать магниты с силой притяжения не более 4 кг, то мотать лучше проводом 0,6мм, ну а если магниты по сильнее, то можно толщиной 0,8-1 мм мотать. Чем толще провод, тем в итоге меньше сопротивление обмотки генератора, а значит выше сила тока, но толстым проводом получится намотать меньше витков, от этого будет ниже напряжение. По-этому нужно выбирать что-то среднее, чтобы и зарядка аккумулятора начиналась уже при 200-300 об/м, и мощность генератора была высокой.

К примеру генератор можно намотать проводом 0,3 мм, тогда зарядка начнётся практически сразу как только генератор начнёт вращаться, но сила тока будет очень маленькой, а если вообще не перематывать генератор , то сила тока будет большая, но напряжения не хватит для зарядки аккумулятора, так-как ветер не сможет раскрутить винт ветрогенератора до 2000-3000 об/м. Если будете мотать проводом 0,6-0,8 мм не ошибётесь, это оптимально с магнитами 25*10*6 мм / 30*10*5 мм / 30*10*4 мм и пр. При намотке в пазы нужно вкладывать витков как можно больше, чтобы не было промежутков, так войдёт больше витков, и значит напряжение будет выше. Подробнее про расчёт генератора можно прочитать здесь — Расчёт напряжения и мощности генератора

Когда магниты и провод есть можно брать ротор и идти к токарю, чтобы он проточил ротор под магниты. Ротор нужно проточить на толщину магнитов и гильзы. Гильза нужна для замыкания магнитного поля магнитов, это увеличивает мощность и эффективность использования магнитов. Толщина гильзы обычно равна толщине магнитов. Ротор просачивается, и одевается гильза, она или приваривается или заливается эпоксидной смолой.

Кстати готовьтесь к тому что токаря не любят точить роторы авто-генераторов, так-как «крабы» стучат при обработке, а это негативно сказывается на станке. Если токарь не хочет точить «крабы» ротора, то то попросите его выточить новый ротор из цельной болванки, сразу диаметром под магниты. Когда будете точить ротор, то рассчитывайте зазор между магнитами и статором и делайте его 1 мм, например статор авто-генератора от классики внутренним диаметром 89 мм, если магниты толщиной 5 мм, то скидываем 10 мм и 2 мм на зазор, и того в общем диаметр ротора должен быть меньше внутреннего диаметра статора на 12 мм.

В случае с авто-генератором магниты нужно клеить без всякого скоса, которым снижают залипание чтобы ротор страгивался при меньшем усилии. Скос приемлем для асинхронных двигателей так-как там длинный ротор, но у авто-генератора короткий ротор и чтобы добиться ощутимого снижения залипания нужно делать скос на ширину зуб+паз. На таком скосе потеряется 30-40% мощности из-за не эффективного расположения магнитов под скосом.

Магниты на ротор обычно клеят супер-клеем, а потом обматывают скотчем и заливают эпоксидной смолой, я вообще их не приклеиваю, а просто размещаю на роторе через бумажные прокладки между магнитами чтобы они не сдвигались, а потом обматываю скотчем и заливаю эпоксидной смолой.

Как перемотать статор генератора

Новая обмотка мотается не на три зуба, а каждая катушка зуб, и катушек получится не 18 шт., а 36 шт. если статор на 36 зубов. Можно делать всыпную обмотку, то-есть сначала на самодельном станочке намотать все катушки, а потом заправлять их в пазы. Но я мотаю прямо на зубы, предварительно вставляю изоляцию из плотного картона и мотаю прямо на зуб виток витку. Так получается ровнее и плотнее, правда времени надо много на этот кропотливый процесс, но так и меньше меди уходит и сопротивление генератора меньше из-за небольших лобовых частей катушек. Количество витков чем больше влезет тем лучше, чем больше меди, тем эффективнее генератор в общем.

Катушки мотаются по трехфазной схеме, все в одном направлении. Для примера если генератор на18 зубов, первая фаза 1,4,7,10,13,16 зуб, вторая 2,5,8,11,14,17 зуб третья 3,6,9,12,15,18 зуб. После намотки статор обычно пропитывают лаком, а я просто обмазываю эпоксидной смолой. Начала и концы фаз лучше вывести наружу генератора, должно быть шесть проводов, а далее уже соединять звездой или треугольником. Подробнее можно посмотреть здесь о схемах соединения Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

Соединение обмоток трёх-фазного генератора

Звездой соединяется так: все начала или концы вместе, а оставшиеся три вывода на диодный мост. Звезда дает большее напряжение на тех-же оборотах в сравнении с треугольником, по-этому зарядка начинается раньше, а треугольник дает больший ток, но начало зарядки на более высоких оборотах. Разница между звездой и треугольником по току и напряжению примерно в 1.7 раза.

Треугольником соединяется так: конец первой фазы с началом второй, а конец второй с началом третьей, а конец третьей с началом первой, эти три точки на диодный мост Ларионова, это штатный мост авто-генератора.

Когда с генератором будет окончено, то-есть он работает и генерирует электроэнергию, кстати его покрутить желательно и измерить все данные. У вас должно получится при 300об/м порядка 20-30 вольт в холостую и 2-4 Ампер на АКБ. Если так, то с генератором всё в порядке. Померяйте момент страгивания ротора, если он около 0,2-0.4 Нм то всё хорошо, а если больше, то могут возникнуть проблемы со стартом винта на слабом ветре. Как сделать раму с хвостом и поворотную ось вы наверно и сами додумаете. А вот винт это дело сложное, и о нём немного по подробнее.

Изготовление лопастей ветрогенератора

Самодельные винты для ветрогенераторов небольшой мощности обычно делают из ПВХ труб 110, 160 мм. Я кстати делал ещё и из обычной оцинкованной жести диаметром до 1,2 м, но лучше трубы по прочности и простоте изготовления вроде ничего нет. Хотя можно изготовить деревянные лопасти, или стекло-пластиковые, или купить готовые подобранные под мощность и обороты генератора.

Винты для ветрогенераторов обычно рассчитывают так чтобы получить максимум мощности на определенных ветрах. От формы и геометрии лопасти сильно зависит так называемый КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра). Но в расчёты вдаваться не будем, так-как есть уже готовый рассчитанный винт из ПВХ трубы диаметром1,5 м. На фото данные для изготовления лопастей.

Координаты для вырезания лопасти из трубы

Кстати его можно вырезать и из110-й трубы, просто в полтора раза уменьшить размеры, и винт будет прекрасно работать. Но 110-я труба имеет толщину стенки всего 3.2 мм, и на сильном ветру будет проявляться так называемый флаттер — рычание винта на больших оборотах из за прогиба лопастей, поэтому лучше делать из160-й трубы с толщиной стенки 4,9мм, с ней эффект флаттера не наблюдается.

Ниже новые фотографии моего генератора, от скуки решил поэкспериментировать с магнитами ротора, и заодно сделать фотографии ветрогенератора.

Автомобильный генератор

Автомобильный генератор

Переделка автогенератора на магниты

Самодельный ветрогенератор

Самодельный ветрогенератор

Конструкция ветряка

ветрогенератор

Далее на фото уже два моих ветряка, правда мачты и ветряки еще не покрашены.

Ветряки на даче

На этом пока заканчиваю, подробнее об этих ветряках и о других смотрите в разделах, так-же если кому нужны расчёты предлагаю далее посмотреть другие статьи.

Расчет лопастей из ПВХ труб В статье много готовых, рассчитанных винтов для выбора под ваши ветрогенераторы. А так-же таблицы расчетов. Рассчитанные винты имеют все нужные данные включая координаты лекала лопастей для вырезания из труб.

Расчет складывающегося хвоста Защита ветрогенератора от сильного ветра методом смещения ветроголовки относительно поворотной оси и складывающимя хвостом. Таблицы расчета эксель, а так же формулы и описание принципа работы данной конструкции защиты ветряка от урагана.

Расчет генератора Простой пример расчета основных параметров трехфазного генератора на постоянных магнитах. Я постарался написать как можно понятнее для начинающих процесс расчета и что к чему, от чего зависят параметры генератора.

Источник

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

В этой статье я хочу расписать в общих чертах как можно сделать ветрогенератор из самых доступных и легко находимых материалов. Сам я имею опыт изготовления и успешного использования небольших ветрогенераторов на даче, как раз изготовленных из автомобильных генераторов, поэтому хочу рассказать что и как делается. Конечно большую мощность с такого ветрогенератора ожидать не стоит, так как он маленький и легкий, но 2-2,5ампер на ветру 5м/с это реальность, и 10ампер при ветре 10м/с. Если вас устраивает мощность такого ветрячка 10А*14V=140Watt, то идем дальше. Кстати на 24 вольта максимум с ветрогенератора видел 370ватт, поэтому можно и больше выжать если надо.

Генератор

Конечно первым делом понадобится автомобильный генератор и токарь чтобы выточить новый ротор. Ротор генератора нужно выточить новый так как генератор будет переделываться на магниты, по другому с родной катушкой никак. Конечно можно запитать катушку и вклеить пару магнитиков для самовозбуждения генератора, но катушка ротора сама потребляет около 2-3Ампера, поэтому всю энергию она будет кушать и в аккумулятор будет попадать что-то лишь на сильном ветре. В общем на магниты из-за того чтобы избавится от этой катушки и сэкономить 2-3 ампера зарядного тока, который пойдет на зарядку аккумулятора!.

У токаря нужно будет по размерам заказать новый ротор. Точится новый ротор под имеющиеся магниты, магниты отлично подойдут размерами 20*10*5мм, больше и мощнее не надо. Токарю нужно принести старый ротор и оба подшипника, передний и задний, и сказать что мол так и так под магниты делаю и диаметр ротора должен быть такой то. Диаметр нужно определить из толщины магнитов, скажем у вас генератор от классики и его диаметр 89мм, а магниты толщиной 5мм, тогда 89-5-5-1,5-1,5=76мм, на зазор нужно оставить примерно 1,5мм, меньше не надо, так как уголки магнитов не плотно прилегают к ротору и будут немного торчать.

Магниты

Магниты на роторе располагаются через равные расстояния с чередованием полюсов (SN). Если зубов на статоре 36, то на роторе должно быть 24 полюса, если к ним поднести магнит, то магнит должен отталкиваться и притягиваться поочередно от каждого полюса. Магниты нужно располагать прямо, без всяких скосов. Магниты ставят под скосом чтобы снизить залипание, но статор короткий и залипание вы не снизите, а вот эффективность магнитов упадет из-за замыкания магнитного поля через кончики полюсов.

Если статор на 18 зубов, то полюса можно составлять из нескольких магнитов, например по два на полюс, тогда два (S) а два (N). Чтобы точно разместить магниты нужно разметить ротор по кругу, а далее магниты обматываются обычным скотчем и внутрь заливается эпоксидная смола. Чтобы было надежнее можно магниты предварительно приклеить и потом сверху обмотать тонкой нитью, и заливать эпоксидной смолой, но я вообще сейчас не заливаю магниты эпоксидкой, обматываю нитками ровненько в один слой и несколько раз обматываю скотчем и все отлично и надежно держится.

Статор

Перематывается генератор так, сам генератор изначально имеет трехфазную обмотку, преимущество перед однофазной в том что нет вибраций при вращении ротора под нагрузкой и мощность выше. И мы тоже намотаем новую трехфазную обмотку. Сначала надо удалить старую обмотку, для этого можно бросить статор в костер, обмотка и лак обгорят и все легко удалится, далее можно почистить статор от сажи и промыть (можно и покрасить).

Для перемотки понадобится эмаль-провод диаметром 0,6-1мм и пленкоэлектрокартон. Пленкоэлектрокартон нужен в качестве прокладок между проводом и железом статора чтобы не-было замыкания на железо. Из него нарезаются бумажки и вставляются в пазы между зубами статора, кстати если не найдете, то можно использовать и обычный картон, но когда мотаете каждую катушку проверяйте на замыкание на железо, контакта с железом не должно быть.

Перемотка статора

Начинаете мотать с любого первого зуба в любую удобную сторону, хоть по часовой стрелке, хоть против. На первый зуб тоже без разницы в каком направлении, главное начинаете накручивать виток к витку от корня к кончику зуба. Когда пройдете ряд до кончика, то обратно второй слой к корню, главное плотненько и ровно. Если статор у вас от классики на 36 зубов, то должно получится на зубе три ряда по 12-13 витков, всего 36-39витков. Если будет чуть больше или меньше, то не страшно, можно мотать не считая витки, прошли ряд от корня до кончика и обратно. Если провод 1мм, то два ряда витков получится.

Намотав первый зуб чтобы катушка не разматывалась на нее можно капнуть супер клеем и приклеить кусочек бумаги там где кончается и выходит провод. Дальше пропустив два зуба так же и в том же направлении мотаем следующую катушку. Если мотаете против часовой стрелки, то и все катушки в фазе так же в одном направлении, это важно. Когда намотаете все катушки одной фазы, то у вас будет на выходе два провода, начало и конец фазы. Когда намотаете три фазы, то на выходе будет шесть проводов, которые потом перед диодным выпрямительным мостом нужно соединить звездой или треугольником. После намотки статор нужно пропитать лаком или эпоксидной смолой чтобы обмотка уже больше не двигалась (можно пропитать краской).

Соединение фаз треугольником дает больше силы тока Амперы, но напряжение ниже, поэтому лучше соединять звездой, она дает больше напряжение, а значит и начало зарядки аккумулятора раньше.

Треугольником соединяется так, начало первой фазы с концом второй, начало второй с концом третье, а начало третьей с концом первой. Три эти соединения и есть выход на диодный мост, а после него уже два провода (+-).

Звездой соединяется так, все концы фаз или начала фаз соединяются вместе (три провода), а три свободных конца на диодный мост. Ниже на картинке изображено соединение звездой и треугольником, U1, U2, U3 это концы на диодный мост.

Когда генератор будет готов естественно его нужно покрутить и узнать что он выдает. Это можно сделать например шуруповертом или дрелью. Если при 300об/м генератор после диодного моста выдает 20-30вольт, значит все нормально, если очень мало, то что-то вы сделали не так, но не будем о грустном. Еще желательно измерить сопротивление фаз по отдельности в Омах. Сопротивление будет 2-3 Ома и это нормально, можно даже высчитать какой ток будет идти на зарядку аккумулятора при разных оборотах.

Например у вас при 300об/м 25вольт, тогда 25вольт минус напряжение аккумулятора 14вольт и разделить на сопротивление фазы, 25-14:2=5,5Ампер, но у нас соединение звездой значит разделить 5,5:1,7= 3,2А, значит при 300об/м вы получите 3,2Ампер ток зарядки, но есть потери на диодном мосту и в проводах, поэтому реально будет меньше, около 2-2,5А. Так как напряжение растет в линейной зависимости от оборотов то ток зарядки можно посчитать на любых оборотах. Например при 900об/м будет 75-14:2=30Ампер, но надо учитывать что КПД генератора упадет из за реактивного внутреннего сопротивления и возрастут потери в проводах и пр, и останется примерно половина, а остальное потратится на нагрев катушек генератора и проводов. Провода кстати надо потолще, как минимум 2,5квадрата, а если ветряк очень далеко от аккумулятора, более 20 метров, то провод нужен сечением потолще.

Рама и ось

Раму для крепления генератора, хвоста и поворотной оси придется наверно делать металлическую и понадобится сварка, отрезная машинка (болгарка) и дрель. Ниже вариант изготовления рамы, сделана из подручного металлолома, для крепления генератора приварены две трубки, ну в общем понятно, размеры примерные.

Ветроколесо

Лопасти это сложная часть, так как должна быть правильная аэродинамика лопасти, то-есть лопасть нужно рассчитывать чтобы получить нужную быстроходность и КИЭВ. Для расчета винта есть специальная программа в виде таблицы эксель, там можно вводить данные и получить готовые размеры для вырезания лопасти, подробнее здесь — Расчёт лопастей из ПВХ труб.

Там кстати уже есть скриншоты готовых винтов, например Лопасть 3D1500Z5T160 хорошо подойдет если генератор перемотан проводом 0,6-0,8мм. А если проводом 0,9-1,2мм, то Лопасть 3D1500Z6.5T160.

Для новичков эти расчеты могут оказаться сложными, тогда есть еще вариант. Вот здесь — Универсальная лопасть я в программке просчитал универсальные координаты, которые высчитываются самостоятельно исходя из диаметра трубы. В программе эксель я проверил лопасть при разной длинне и на разных диаметра и результаты хоть и разнятся, но примерно одинаковы и средний КИЭВ 0,3. Можно ставить от трех до шести лопастей, изменяется быстроходность, но мощность остается одинаковой. Эта универсальная лопасть опробована мной на ветряке из автомобильного генератора, делал четыре лопасти диаметром 1,3м.

Рассчитывается лопасть очень просто, диаметр трубы нужно разделить на пять, к примеру 160мм/5=32мм, Эти 32 миллиметра нам и нужны. Далее отрезаете кусок трубы нужной длинны и чертите линию вдоль. Далее от корня лопасти по линии делаете две отметки, первая на длинне 15%, вторая на длинне 50%.

На картинке обозначены буквы, это размеры от линии до точек. Длиннна лопасти 75мм под винт 1,6м, который хорошо подойдет для переделанного автогенератора.

Точка А, 32*2=64мм, корень лопасти
ТочкаБ, 32*4=128мм, длинна 15%
ТочкаВ, 32*2,5=80мм, длинна 50%
ТочкаГ, 32*2=64мм, кончик лопасти

Точки Д-Е это прямая линия, на которой свелятся отверстия для крепления лопасти, точки Д,Е отмечаются на расстоянии 32, мм, тоесть умножаются на 1.

То есть первый размер умножаем всегда на 2 (А), второй на 4(Б), третий на 2,5(В), четвертый на 2(Г), и линия для крепления на 1(Д-Е). По этой методике можно делать лопасти из труб любого диаметра и лопасти делать любой приемлемой длинны. Например из 110-й трубы делать лопасти длиннее 55см смысла нет, они слишком жидкие получаются и на сильном ветре будут прогибаться, сильно шуметь и флаттировать. Из 160-й до 80см, и тд. br>

Кстати после вырезания нужно обработать кромки лопасти. Фронт лопасти надо закруглить, а тыл заострить. фронт это передняя кромка, которой она вращается вперед, а задняя кромка это тыл.

Контроллер

Вот наверное все, надеюсь ничего не упустил, если есть вопросы остовляйте комментарии или пишите вконтакте.

Источник