Facem un generator eolian folosind magneți de neodim. Mori de vânt pe generatoare axiale cu discuri Generator de viteză redusă

Bună ziua, oamenii îmi scriu adesea despre cum să faci un generator de discuri axial, câți magneți ar trebui să fie și câte bobine. Ei întreabă cu ce fir să înfășoare bobinele și câte spire. Ei întreabă despre raportul dintre magneți și bobine și cum să se conecteze bobinele între ele. Voi încerca să răspund la aceste întrebări, însoțindu-le cu desene...

Reguli generale pentru construirea unui generator axial

1. Distanța dintre magneți într-un cerc pe discuri ar trebui să fie egală cu lățimea lor, dar cu cât este mai dens, cu atât mai bine, în mod ideal dacă magneții sunt aproape unul de celălalt. Mai jos am descris mai detaliat, dacă nu vă puteți decide, faceți distanța egală cu lățimea magneților, va funcționa ca toți ceilalți.
2. Magneți rotunzi, pătrați sau dreptunghiulari, în esență nu contează, acest lucru se va reflecta apoi în forma bobinelor. Pentru prima opțiune, magneții și bobinele rotunzi sunt mai simple.
3. Grosimea discurilor trebuie să fie egală cu grosimea magneților sau puțin mai subțire.
4. Numărul de spire din bobine pentru o baterie de 12V este de 60 de spire, pentru un VCB de 24V este de 90 de spire.
5. Grosimea statorului în funcție de grosimea magneților.
6. Raportul dintre bobine și magneți este de 4:3, pentru 9 bobine sunt 12 magneți, pentru 12 bobine sunt 16 magneți.
Generatoarele monofazate nu sunt fabricate deoarece vor exista vibrații puternice ale generatorului în timpul funcționării.

Magneții trebuie să aibă o grosime de cel puțin 10 mm, deși poate fi mai subțire, dar atunci va trebui să faci un stator subțire în general, statorul ar trebui să fie aproximativ egal cu grosimea magneților. Forma magneților, fie că sunt rotunde, pătrate sau dreptunghiulare, nu este deosebit de importantă, atunci aceasta va afecta forma bobinelor, indiferent dacă acestea vor fi exact rotunde sau triunghiulare în formă alungită. Pentru mari și generatoare puternice de la 1,5 kW se pot instala magneți cu grosimea de 15-20 mm și se poate realiza un stator mai gros și mai rezistent cu grosimea de 15-20 mm.

De obicei, distanța dintre magneți este egală cu lățimea lor, dar cu cât suprafața discurilor pline cu magneți în cerc este mai mare, cu atât mai bine. Cu cât distanța dintre magneți este mai apropiată, cu atât mai bine. Dar dacă faceți distanța dintre magneți egală cu lățimea magneților înșiși sau jumătate din lățimea magneților, atunci va funcționa bine. Datorită creșterii diametrului discurilor, viteza magneților pe rotație crește, iar tensiunea bobinelor crește proporțional cu creșterea vitezei de mișcare a magneților.

Dar acele spire ale bobinelor care funcționează sunt cele care cad sub magneți, așa că cu cât magneții sunt mai rari pe disc, cu atât mai puține spire ale bobinelor iau parte la lucru, iar aici câștigul este doar în diametru, dar se dovedește a fi o zgârietură mare și se irosește mult cupru. dacă plasați magneții aproape unul de celălalt, diametrul discurilor devine mai mic, există mai multe ture în lucru și există mai puțin cupru. Acest lucru este în general mai eficient.

De obicei, distanța dintre magneți o fac egală cu lățimea lor, dar cei care au făcut aranjarea magneților mai densă, și chiar strâns cu diametre și dimensiuni mai mici ale generatoarelor, au primit același rezultat. Depinde de tine să decizi ce să faci aici.

Pentru un circuit de 9 bobine cu 12 magneți Magneții rotunzi sunt potriviți și este mai bine să îi plasați pe disc aproape unul de celălalt. Diametrul interior al bobinelor rotunde poate fi mai mic decât diametrul magnetului.

Pentru 12 bobine cu 16 magneți De asemenea, puteți face bobine rotunde și puteți instala magneți rotunzi sau mai bine pătrați. Cu cât distanța dintre magneți este mai apropiată, cu atât mai bine. Și astfel, în funcție de dimensiune, puteți face o distanță de aproximativ 5-10 mm între magneți, dacă sunt pătrați, atunci în locul cel mai îngust ar trebui să existe o astfel de distanță.

Pentru 18 bobine cu 12 magneți Este mai bine să folosiți magneți dreptunghiulari cu o distanță egală cu lățimea lor. În acest caz, orificiul interior al bobinei ar trebui să fie aproape egal cu dimensiunea magnetului. Dacă 24 de magneți sunt plasați pe discuri, distanța dintre magneți va fi apropiată.

Mai jos este un desen pentru a compara cât de mult se suprapun bobinele cu magneții dacă magneții sunt plasați aproape aproape și cu o distanță între magneți egală cu lățimea lor.

>

Există și aceeași opțiune pentru acoperirea magneților statori cu 18 bobine și 12 bobine.

>

Bobinele de fază sunt conectate astfel: Începutul primei bobine este începutul fazei. Capătul primei bobine este conectat la începutul celei de-a doua. Sfârșitul celui de-al doilea cu începutul celui de-al treilea. Sfârșitul celui de-al treilea la ieșire dacă aveți trei bobine pe fază este sfârșitul fazei. Faza a doua și a treia sunt conectate în același mod ca prima. Ar trebui să existe un total de șase fire la ieșire, două fire din fiecare fază. Apoi îl puteți conecta cu o stea pentru aceasta, cele trei capete ale fazelor sau cele trei începuturi ale fazelor sunt conectate la un punct, iar cele trei capete libere sunt deja conectate la o punte de diode trifazate. Mai jos este un desen al conexiunii monofazate.

>

Este mai bine să nu conectați fazele generatorului cu o stea deodată, ci să îndepărtați toate capetele fazelor din stator, astfel încât ulterior să poată fi conectate în moduri diferite. Este posibil ca cu șurubul tău generatorul să funcționeze mai bine atunci când fazele sunt conectate în paralel.

Există două opțiuni pentru proiectarea generatorului în sine

Prima opțiune este cea mai comună, discurile de aici se rotesc pe un arbore, iar statorul este mai mare în diametru și este fixat cu știfturi cu exterior, socrul după diametrul exterior. De obicei, pentru fabricație, se ia ca bază un butuc de mașină și pe baza acestuia se construiește un generator. A doua opțiune este atunci când statorul este atașat de-a lungul diametrului interior la un arbore fix. Un disc cu un rulment este pus pe acest arbore, iar un al doilea disc este atras de acesta din partea din spate.

Mulți oameni visează să creeze un generator pentru o turbină eoliană cu propriile mâini. Nu este întotdeauna posibil să se obțină bandă anizotropă laminată la rece din oțel electric. Din acest motiv, vom lua în considerare o modalitate de a face un miez de stator din materiale vechi. Astfel de generatoare sunt ușor de fabricat și destul de eficiente.

Iată un exemplu despre cum să creați un generator axial montat la capăt pentru o turbină eoliană. Plăcile de la vechile transformatoare de sunet de 110 volți pot fi folosite pentru a face statorul. Există un număr suficient de ele pe piață și plăcile lor sunt ușor separate unele de altele.

Folosim discuri de 19x4 mm ca magneți, calculăm dimensiunile statorului în funcție de aceste dimensiuni. Marcam pe hârtie contururile statorului. 24 de dinți (8 bobine pentru 3 faze) și, în consecință, 16 cabluri din fiecare grup trebuie așezate uniform pe întreaga circumferință. Ca rezultat, diametrul exterior al statorului este de 145 mm, iar diametrul interior este de 105 mm. Umplem spațiul dintre diametrul exterior și interior cu plăci, pe care le conectăm între ele folosind superglue.

Rezultatul muncii noastre este acest stator semifabricat.

Lipiți-l pe placaj și saturați-l rasina epoxidica. Când structura este uscată, trebuie să îndepărtați toate părțile inutile ale placajului cu un ferăstrău, lăsând câteva interior, precum și marginea exterioară. Va fi folosit ca platforma de montare. Prelucrăm cu atenție dinții înșiși cu o pilă. Pentru a se asigura că plăcile nu se separă de plăci în timpul procesării. design general, fiecare dinte prelucrat este comprimat cu o clemă mică. Toate lucrările trebuie efectuate cu mare atenție. La urma urmei, chiar și câteva mici proeminențe ascuțite pot deteriora izolația firului. Dacă este posibil, este mai bine să puneți un tub termocontractabil pe dinți. Toată lumea știe că procesul de remodelare este întotdeauna mult mai dificil decât fabricarea.

Este mai bine să înfășurați bobinele direct la locul lor decât separat și apoi să le puneți pe dinte. În acest caz, se va potrivi mai strâns pe plăcile statorului, iar dispozitivul în ansamblu va avea performanțe electrice mai bune. Este mai bine să alegeți un fir de 0,7 mm pentru bobine. Este posibil să se realizeze înfășurările cu sârmă de 0,5 mm, dar atunci generatorul va produce un curent mai mic atunci când tensiunea este suficientă în ambele cazuri. Cu cât spirele firului sunt mai strânse una cu cealaltă, cu atât va fi mai bine, așa că nu este recomandat să te grăbești și să faci totul rapid, dar nu destul de eficient.

Instalăm statorul finit pe butuc. O parte dintr-o pompă de la un UAZ poate servi ca ea. Designul în acest caz va fi durabil și mai ușor decât utilizarea pieselor din alte mașini, de exemplu VAZ 2108. Înfășurările generatorului sunt conectate într-o configurație în stea. Verificați des casele produs finit Acest lucru nu este posibil pe un suport, dar există o metodă mai primitivă prin care se pot face măsurători aproximative. O frânghie este înfășurată în jurul acelor de tricotat. Când nu îl trageți foarte tare, curentul de ieșire va fi de aproximativ 6 A. Dacă aplicați mai multă forță, este posibil să creșteți curentul la 11,5 A și tensiunea la 12,4 V.

Când lucrarea principală este terminată, trei lame de 1,7 m sunt atașate de produs și totul este fixat împreună într-o zonă deschisă. Greutatea structurii fabricate nu depășește 4 kg. Produsul, desigur, are unele dezavantaje, deoarece este asamblat din materiale improvizate. În special, zona magnetică mai multă zonă dinte Dar chiar și în această opțiune, când viteza de rotație pe minut atinge 900 de rotații, puterea de ieșire devine de cel puțin 200 de wați.

Curent trifazat. Avantaje în generare și utilizare Cum se instalează o priză

Faptul că un generator care folosește magneți de neodim, de exemplu un generator eolian, este util nu mai este pus la îndoială. Chiar dacă nu este posibil să furnizeze energie tuturor electrocasnicelor din casă în acest fel, totuși își va arăta avantajul cu utilizarea prelungită. Realizarea singur a dispozitivului va face operarea și mai economică și mai plăcută.

Caracteristicile magneților de neodim

Dar să aflăm mai întâi ce sunt magneții. Au apărut nu cu mult timp în urmă. Este posibil să achiziționați magneți în magazine încă din anii 90 ai secolului trecut. Sunt fabricate din neodim, bor și fier. Elementul principal, desigur, este neodimul. Este un metal din grupa lantanidelor, cu ajutorul căruia magneții dobândesc o forță adezivă enormă. Dacă iei două bucăți dimensiune mareși să se atragă unul pe altul, va fi aproape imposibil să le dezactivați.

În mare parte, desigur, există specii miniaturale la vânzare. În orice magazin de cadouri puteți găsi bile (sau alte forme) din acest metal. Prețul ridicat al magneților de neodim se explică prin complexitatea extragerii materiilor prime și prin tehnologia producției acestora. Dacă o minge cu un diametru de 3-5 milimetri va costa doar câteva ruble, atunci pentru un magnet cu un diametru de 20 de milimetri și mai mult va trebui să plătiți 500 de ruble sau mai mult.

Magneții de neodim sunt produși în cuptoare speciale, unde procesul are loc fără oxigen, în vid sau într-o atmosferă cu un gaz inert. Cei mai des întâlniți sunt magneții cu magnetizare axială, în care vectorul câmpului este direcționat de-a lungul unuia dintre planurile în care se măsoară grosimea.

Caracteristicile magneților de neodim sunt foarte valoroși, dar pot fi deteriorați fără reparații cu ușurință. Aşa, beţivan capabile să-i priveze de toate proprietăţile. Prin urmare, trebuie să încercați să evitați căderile. Asemenea diferite tipuri există o limită de temperatură care variază de la optzeci la două sute cincizeci de grade. La temperaturi peste temperatura limită, magnetul își pierde proprietățile.

Utilizarea corectă și atentă este cheia menținerii calității timp de treizeci de ani sau mai mult. Demagnetizarea naturală este de doar un procent pe an.

Aplicarea magneților de neodim

Ele sunt adesea folosite în experimente în fizică și inginerie electrică. Dar, în practică, acești magneți au fost deja găsiți aplicare largă, de exemplu, în industrie. Ele pot fi adesea găsite ca parte a produselor suvenire.

Gradul lor ridicat de tracțiune le face foarte utile atunci când se caută obiecte metalice găsite în subteran. Prin urmare, multe motoare de căutare folosesc echipamente care folosesc magneți de neodim pentru a găsi echipamente rămase din timpul războiului.

Dacă difuzoarele acustice vechi abia dacă funcționează, atunci uneori merită să adăugați magneți de neodim la magneții de ferită, iar echipamentul va suna din nou grozav.

La fel, puteți încerca să înlocuiți vechii magneți de pe motor sau generator. Atunci există șansa ca tehnologia să funcționeze mult mai bine. Consumul chiar va scădea.

Omenirea a căutat de mult timp pe magneții de neodim, așa cum cred unii, tehnologia poate căpăta o formă reală.

Generator eolian orientat vertical finisat

A existat un interes reînnoit pentru turbinele eoliene, mai ales în ultimii ani. Au apărut modele noi, mai comode și mai practice.

Până de curând se foloseau în principal generatoarele eoliene orizontale cu trei pale. Iar vederile verticale nu s-au extins din cauza sarcinii grele pe rulmenții roții vântului, rezultând o frecare crescută care a absorbit energie.

Însă datorită utilizării principiilor, un generator eolian pe magneți de neodim a început să fie folosit orientat precis pe verticală, cu rotație inerțială liberă pronunțată. În prezent, și-a dovedit eficiența mai mare față de orizontală.

Un început ușor este obținut datorită principiului levitației magnetice. Și datorită multipolarității, care oferă tensiunea nominală la viteze mici, este posibil să eliminați complet cutiile de viteze.

Unele dispozitive sunt capabile să înceapă să funcționeze atunci când viteza vântului este de doar un centimetru și jumătate pe secundă, iar când ajunge la doar trei până la patru metri pe secundă, poate fi deja egală cu puterea generată de dispozitiv.

Domeniul de aplicare

Astfel, un generator eolian, în funcție de puterea sa, poate furniza energie diferitelor clădiri.

Apartamente din oraș.

Case particulare, cabane, magazine, spalatorii auto.

Grădinițe, spitale, porturi și alte instituții ale orașului.

Avantaje

Dispozitivele pot fi achiziționate gata făcute sau realizate independent. După ce ați achiziționat un generator eolian, tot ce rămâne este să îl instalați. Toate ajustările și aliniamentele au fost deja finalizate, testele au fost efectuate în diferite condiții climatice.

Magneții de neodim, care sunt utilizați în locul unei cutii de viteze și al rulmenților, vă permit să obțineți următoarele rezultate:

frecarea este redusă și durata de viață a tuturor pieselor este crescută;

vibrațiile și zgomotul dispozitivului în timpul funcționării dispar;

costul scade;

se economisește energia;

Nu este necesară întreținerea regulată a dispozitivului.

Un generator eolian poate fi achiziționat cu un invertor încorporat care încarcă bateria, precum și un controler.

Cele mai comune modele

Generatorul cu magneți de neodim poate fi fabricat cu un suport simplu sau dublu. Pe lângă magneții principali de neodim, designul poate include magneți suplimentari de ferită. Înălțimea aripii variază, de obicei de la unu la trei metri.

Modelele mai puternice au închidere dublă. De asemenea, au instalate generatoare suplimentare de magneti de ferită și au diferite înălțimi și diametre ale aripilor.

Modele de casă

Având în vedere că nu toată lumea își poate permite să cumpere un generator cu magneți de neodim alimentați de vânt, de multe ori decid să construiască o structură cu propriile mâini. Să luăm în considerare diverse opțiuni dispozitive pe care le puteți realiza cu ușurință.

Generator eolian DIY

Având o axă verticală de rotație, are de obicei de la trei până la șase lame. Designul include un stator, palete (staționare și rotative) și un rotor. Vântul afectează palele și intrarea și ieșirea din turbină. Butucii auto sunt uneori folosite ca suport. Acest generator de magnet de neodim este silentios si ramane stabil chiar si in conditii de vant puternic. Nu are nevoie de un catarg înalt. Mișcarea începe chiar și cu vânturi foarte slabe.

Care ar putea fi proiectarea unui generator staționar?

Se știe că forța electromotoare printr-un fir este generată prin schimbare câmp magnetic. Miezul staționar al generatorului este creat prin control electronic, nu mecanic. Generatorul controlează debitul automat, acționând rezonant și consumând foarte mult putere redusă. Oscilațiile sale deviază fluxurile magnetice ale nucleelor ​​de fier sau ferită către părțile laterale. Cu cât frecvența de oscilație este mai mare, cu atât puterea generatorului este mai puternică. Pornirea se realizează printr-un impuls de scurtă durată către generator.

Cum să faci o mașină cu mișcare perpetuă

Magneții de neodim sunt practic de același tip în ceea ce privește principiul lor de funcționare. Opțiunea standard este de tip axial.

Se bazează pe un butuc de mașină cu discuri de frână. O astfel de bază va deveni fiabilă și puternică.

Când decideți să-l utilizați, butucul ar trebui să fie complet dezasamblat și verificat pentru a vedea dacă există suficientă lubrifiere și, dacă este necesar, curățați rugina. Apoi dispozitivul finit va fi plăcut de vopsit și va căpăta un aspect „casnic”, bine îngrijit.

Într-un dispozitiv monofazat, numărul de poli trebuie să fie egal cu numărul de magneți. În trei faze, trebuie respectat raportul de doi la trei sau patru la trei. Magneții sunt plasați cu poli alternanți. Acestea trebuie să fie localizate precis. Pentru a face acest lucru, puteți desena un șablon pe hârtie, îl puteți tăia și îl puteți transfera cu precizie pe disc.

Pentru a evita amestecarea stâlpilor, notați cu un marker. Pentru a face acest lucru, magneții sunt aduși pe o parte: cel care atrage este desemnat cu semnul „+”, iar cel care respinge este marcat cu „-”. Magneții trebuie să atragă, adică cei aflați unul față de celălalt trebuie să aibă poli diferiți.

De obicei se folosește superglue sau ceva asemănător, iar după lipire se umple cu mai multă rășină epoxidică pentru a crește rezistența, după ce se face „borduri” pentru a nu se scurge.

Trifazat sau monofazat

Un generator bazat pe magneți de neodim este de obicei proiectat să funcționeze cu vibrații atunci când este sub sarcină, deoarece nu se va asigura o ieșire de curent constantă, ceea ce va duce la o amplitudine bruscă.

Dar cu un sistem trifazat, puterea constantă este garantată în orice moment datorită compensării de fază. Prin urmare, nu vor exista vibrații sau bâzâituri. Și eficiența de funcționare va fi cu cincizeci la sută mai mare decât cu o fază.

Înfășurarea bobinei și restul ansamblului

Calculul unui generator folosind magneți de neodim se face în principal cu ochiul. Dar este mai bine, desigur, să obțineți acuratețe. De exemplu, pentru un dispozitiv de viteză mică, în care încărcarea bateriei ar începe să funcționeze la 100-150 rpm, vor fi necesare de la 1000 la 1200 de rotații. Cantitatea totală este împărțită la numărul de bobine. Câte ture vor fi necesare în fiecare dintre ele. Bobinele sunt înfășurate cu cel mai gros fir posibil, deoarece cu o rezistență mai mică curentul va fi mai mare (cu o tensiune ridicată rezistența va prelua tot curentul).

De obicei, le folosesc pe cele rotunde, dar este mai bine să înfășurați bobine alungite. Orificiul interior trebuie să fie egal sau mai mare decât diametrul magnetului. În plus, magnetul optim va fi mai degrabă sub forma unui dreptunghi decât a unui disc, deoarece în primul câmp magnetic este întins pe lungimea sa, în timp ce în cel din urmă este concentrat în centru.

Grosimea statorului este egală cu grosimea magneților. Puteți folosi placaj pentru formă. Fibra de sticlă este plasată pe partea inferioară și deasupra bobinelor pentru rezistență. Bobinele sunt conectate între ele, iar fiecare fază este scoasă la iveală pentru a fi conectată apoi cu un triunghi sau o stea.

Tot ce rămâne este să faci un catarg și o fundație de încredere.

Desigur, aceasta nu este o mașină cu mișcare perpetuă bazată pe magneți de neodim. Cu toate acestea, se vor asigura economii la utilizarea unui generator eolian.

Continuarea subiectului:
— Proiectarea și calculul unui generator eolian axial de casă magneți permanenți
— Proiectarea și calculul unui generator axial cu magnet permanenți

Mulți oameni, care plănuiesc să creeze un generator eolian, navighează pe internet în căutarea informațiilor necesare, așa că am făcut același lucru timp de câteva luni. Am studiat multe modele de turbine eoliene de casă și fabricate din fabrică și am ajuns la anumite concluzii despre construcția mai eficientă a generatoarelor axiale pentru turbine eoliene.

Primele întrebări în timpul construcției apar cu privire la numărul de inductori, numărul de spire și secțiunea transversală a firului emailat, numărul de magneți și raportul dintre numărul de poli magnetici și numărul de bobine ale statorului. Mulți de aici sfătuiesc să folosiți un raport neuniform dintre bobine și numărul de poli. De exemplu, dacă există 9 bobine pe stator, atunci numărul de magneți ar trebui să fie de 12 perechi, iar dacă există 12 bobine, atunci ar trebui să existe 16 perechi de magneți.

Mai jos este un desen al unui astfel de generator eolian. Figura este o vedere de sus pentru o mai bună înțelegere a fixării elementelor de coadă și a deplasării capului față de axa de rotație, vor fi prezentate mai jos dimensiunile aproximative ale elementelor.

În primul rând, voi descrie raportul dintre inductori și numărul de perechi magnetice de pe discurile generatorului.

În primul rând, cred că acest raport nu este justificat și reduce puterea generală a generatorului. firul bobinei. Direcția curentului se modifică în funcție de polaritatea magnetului.

Adică, un magnet are două polarități, negativă și pozitivă (nord-sud) Când un magnet orientat cu un pol pozitiv trece pe lângă o bobină, are loc inducția și curentul începe să circule într-o anumită direcție. În acest caz, la un capăt al bobinei apare o tensiune pozitivă, iar la celălalt o tensiune negativă, adică constantă, dar în schimbare ciclică.

Când următorul magnet cu polaritate opusă trece pe lângă bobină, direcția de curgere a curentului în bobină se schimbă și în sens opus, iar la bornele bobinei minusul se modifică cu plus. Această modificare a tensiunii constante are loc de fiecare dată când trece un alt magnet din cauza schimbării frecvente a curentului din bobină, această tensiune se numește alternativă deoarece este în continuă schimbare. O schimbare a curentului într-un inductor de la plus la minus și înapoi se numește un Hertz. Dacă generatorul are 16 poli, atunci o rotație = 16 Herți.

Fiecare dintre bobinele statorului generatorului este o sursă de curent separată care interacționează cu alte surse de curent similare și formează împreună o tensiune care este suma parametrilor fiecărei bobine. Când numărul de bobine este mai mic în raport cu numărul de magneți, atunci în procesul de inductanță unii magneți trec prin bobine într-un anumit loc, iar alți magneți într-un loc ușor diferit.

Ca urmare, atunci când a avut loc o modificare a impulsului de curent în unele bobine, atunci în altele are loc numai și se dovedește că în unele bobine tensiunea curge într-o direcție, iar în altele în direcția opusă, iar individual unele bobinele au un plus și un minus într-o poziție, iar unele în alta și interacționează incorect între ele. Și, deoarece sunt conectate în serie, undeva în anumite momente apare o polaritate incorectă și o parte din electricitate este cheltuită pe un scurtcircuit, în urma căruia generatorul se învârte mai ușor și apare o lipsă de putere.

Mai jos este aranjarea magneților și bobinelor generatorului sub formă de panglică. În Figura A, numărul de perechi de magneți este egal cu numărul de bobine și schimbarea curentului are loc sincron, iar în Figura B numărul de perechi magnetice este mai mare decât numărul de bobine. Din figură puteți vedea cum în Fig. B magneții în diferite părți ajung pe bobine în moduri diferite, uneori două pentru unul, alteori una și jumătate și alteori doar una. Ca urmare, curentul din bobine este diferit și direcția sa este diferită din cauza acestei excitații instabile, bobinele se încălzesc și pierd o parte din putere.

Pentru o mai bună înțelegere, luați în considerare un exemplu

Să ne imaginăm că bobinele noastre sunt baterii care sunt conectate în serie și sunt schimbate foarte repede, adică sunt răsturnate, schimbând minus în plus și înapoi. Și așa de fiecare dată când trec magneții. Și dacă, de exemplu, numărul acestor baterii este 9 și există 12 magneți, atunci se dovedește că unii magneți trec la un moment dat prin bobina bateriei și are loc o schimbare a tensiunii în ea.

Și undeva, magneții doar se deplasează pe bobine și se desprind de cei anterioare, ca urmare, se dovedește că unele dintre baterii au fost deja comutate plus și minus, dar altele nu, iar a treia parte este în proces de fiind schimbată. Ca urmare, unele dintre bateriile conectate în serie au o polaritate consecventă, iar altele au o polaritate diferită și, în timp ce se schimbă, acestea au fost deja schimbate și sunt schimbate la opus.

Deci, în anumite momente are loc un scurtcircuit, deoarece în șase bobine curentul este deja într-o direcție diferită, iar în trei în cea precedentă, drept urmare 6 bobine la un moment dat au polaritatea corectă una în raport cu cealaltă. , iar trei sunt incorecte în raport cu celelalte 6 -ti Ca urmare, din cauza polarității incorecte în circuit, are loc încălzire și are loc pierderea de putere din cauza introducerii unui câmp magnetic instabil în bobine și, ca urmare, torsiune mai usoara a generatorului.

De obicei este recomandat să faceți acest lucru pentru a evita lipirea și pornirea ușoară în vânturi slabe, dar statorul cu bobine nu are fier, iar magneții nu-l magnetizează, creând lipirea, ceea ce înseamnă că lipirea este exclusă. Generatorul creează rezistență la torsiune atunci când este conectat la o sarcină, iar puterea rezistenței depinde de puterea generatorului și de sarcina care preia curentul și, în mod natural, cu cât generatorul este mai slab, cu atât este mai ușor să se rotească sub sarcină.

Pentru o eficiență mai mare, este necesar ca în toate bobinele generatorului să existe o schimbare sincronă a curentului de la minus la plus și invers, atunci nu vor exista pierderi din cauza încălzirii și scurtcircuitării. Pentru a face acest lucru, este necesar ca numărul de perechi magnetice să corespundă numărului de inductori ai statorului. În acest caz, magneții de-a lungul întregii secțiuni a circuitului vor trece în mod egal în raport cu bobinele și schimbarea impulsurilor va fi clară. în toate bobinele, parcă într-una.

Acum despre numărul de spire și grosimea sârmei emailate pentru înfășurare. Parametrii de tensiune din bobină depind de numărul de spire, iar puterea curentului depinde de grosime, adică cu cât mai multe spire, cu atât este mai mare volți, iar cu cât firul este mai gros, cu atât este mai mare puterea amperi-curent. De obicei, pentru o conexiune în serie într-o fază, bobinele sunt înfășurate în 60 de spire, iar grosimea firului este selectată astfel încât bobinele să se potrivească pe stator.

Dacă bobinele sunt înfășurate rotund, atunci magneții rotunzi nu ar trebui să fie mai mari decât diametrul interior al bobinelor, deoarece părțile superioare și inferioare ale bobinelor nu participă la inducție, iar curentul este excitat în spire paralele ale magnetului. Sau înfășoară bobine alungite de formă triunghiulară și conică, acest lucru vă permite să utilizați un fir mai gros și să le montați pe stator sau atunci când vă conectați într-o stea, vânt. Mai mult se întoarce pentru a crește tensiunea.

Ei bine, cred că este clar raportul dintre bobine și numărul de perechi magnetice, acum despre numărul de poli în sine. Magneții de pe discuri sunt aranjați cu poli alternanți, iar fiecare pereche de magneți de pe discuri trebuie să atragă, adică. -++—++ etc. Este clar că cu cât sunt mai mulți poli magnetici, cu atât viteza generatorului începe să producă un curent acceptabil pentru încărcare. Dar un număr foarte mare de magneți este adesea dificil de implementat într-un proiect, deoarece dimensiunile bobinelor devin foarte mici din cauza dimensiunilor limitate ale statorului.

De obicei, încep cu 12 poli, adică 12 perechi magnetice și bobine. Astfel de generatoare funcționează bine cu două până la trei lame. Dar 2-3 pale au un dezavantaj: pornesc prost la vânturi slabe și funcționează instabil la vânturi medii, dar plusul este că la vânturi bune câștigă viteze destul de mari, până la 500-800.

O idee scumpă și nu întotdeauna complet eficientă. Mostrele de turbine eoliene disponibile comercial au o durată de viață limitată, o întreținere redusă și pret mare. Mulți potențiali utilizatori nu își pot permite achiziționarea unui astfel de kit. Ieșirea este că costă mult mai puțin și vă permite să obțineți un dispozitiv cu randament ridicat si productivitate.

Are o întreținere ridicată și, ca urmare, pe termen lung servicii. Adesea, în timpul funcționării, designul este modernizat, îmbunătățit și adus la cei mai înalți parametri posibili, ceea ce nu se poate face cu kiturile din fabrică.

Generatoare eoliene de mică viteză

Cele mai atractive modele de turbine eoliene pentru majoritatea regiunilor Rusiei sunt cele care oferă performanțe ridicate în vânturi slabe și medii - . Ele sunt caracterizate prin capacitatea de a începe să se rotească la debite scăzute, producând suficientă tensiune pentru a alimenta dispozitivele consumatorilor.

Producția de energie pe astfel de dispozitive este produs de generatoare adaptate sa lucreze cu turbinele eoliene. Designul specific al unor astfel de generatoare este sensibilitate ridicată, deoarece dispozitivul este proiectat inițial să funcționeze cu viteze mici rotaţie.

Pentru a asigura modul de funcționare specificat, este necesar să excludeți înfășurarea de excitație din proiectare, înlocuindu-l cu magneți permanenți. Ca urmare, nu va fi nevoie de alimentare cu tensiune pentru a forma electromagneți, iar inducția va deveni mai stabilă, independent de sursa de alimentare de pe înfășurarea rotorului. În plus, nu va fi nevoie de un ansamblu de perii care furnizează energie înfășurării câmpului.

Fabricarea unui rotor cu magnet permanent

Design generator cu magnet permanentîntr-un fel mai simplu decât cu excitația electromagnetică. Crearea unui astfel de dispozitiv poate fi realizată fie pe baza unui generator gata făcut, fie folosind materiale improvizate.

Modificarea unui generator auto

Crearea unui rotor cu magnet permanent necesită o intervenție destul de serioasă în proiectare. Este necesar să se reducă diametrul cu grosimea magneților plus grosimea manșonului de oțel, care este plasat pe rotor pentru a forma un flux magnetic continuu și, în același timp, servește ca platformă de aterizare pentru magneți. Unii experți se descurcă fără manșon, instalând magneți direct pe rotor cu diametru redus și fixându-i cu epoxid.

Procesul de fabricație necesită participarea echipamentelor de producție. ÎN strung Rotorul este prins și stratul este îndepărtat cu grijă, astfel încât magneții instalați să se rotească cu un spațiu minim, dar destul de liber. Magneții sunt instalați pe plăcile rotorului cu polaritate alternativă.

Cel mai mare efect poate fi obținut atunci când se instalează magneți de dimensiuni relativ mici dispuși în rânduri pe direcția longitudinală. Se realizează un flux magnetic neted și puternic, care acționează asupra înfășurărilor de putere a statorului cu densitate uniformă în toate punctele.

Realizarea unui rotor dintr-un butuc și un disc de frână

Metoda luată în considerare se aplică generatoarelor gata făcute care necesită modificări minore de proiectare. Astfel de dispozitive includ generatoare auto, care sunt adesea folosite de designerii amatori ca dispozitiv de bază. Adesea, generatoarele sunt asamblate complet independent, fără dispozitiv terminat.

În astfel de cazuri, aceștia acționează oarecum diferit. Baza este un butuc de mașină cu un disc de frână. Este bine echilibrat, durabil și adaptat anumitor tipuri de sarcini. În plus, dimensiunea butucului permite plasarea unui număr mare de magneți în jurul circumferinței, permițând obținerea tensiunii trifazate.

Magneții cu polaritate alternativă sunt plasați la o distanță echidistant de centru. Evident, cel mai mare număr poate fi setat prin lipirea lor cât mai aproape de marginea exterioară. Cel mai precis indicator va fi dimensiunea magneților, care va determina posibilitatea de plasare la o anumită distanță. Numărul de magneți trebuie să fie egal, astfel încât ritmul polilor alternanți în timpul rotației să nu se întrerupă.

Lipirea magneților de butuc se face folosind orice adeziv, cea mai buna varianta Este considerată rășină epoxidică, care este complet umplută cu magneți. Acest lucru îi protejează de umiditate sau stres mecanic. Înainte de turnare, se recomandă să faceți o margine de plastilină de-a lungul marginii butucului pentru a preveni curgerea epoxidului din butuc.

Proiectarea unui generator pe un butuc de mașină cel mai convenabil de fabricat turbină eoliană verticală. Este de remarcat faptul că o schemă similară poate fi utilizată fără un hub, pe un disc tăiat din placaj obișnuit. Acest design este mult mai ușor, vă permite să alegeți o dimensiune convenabilă, ceea ce face posibilă crearea unui dispozitiv sensibil și productiv.

Moara de vant cu generator axial pe magneti de neodim

Cei mai puternici magneți cu parametrii optimi pentru utilizare în proiectarea generatorului, sunt magneți de neodim. Sunt ceva mai scumpe decât cele convenționale, dar sunt de multe ori superioare și fac posibilă crearea unui dispozitiv puternic într-o dimensiune relativ compactă.

Nu există nicio diferență fundamentală în design. Magneții de neodim sunt fabricați în diverși factori de formă, permițându-vă să alegeți cea mai convenabilă opțiune pentru dvs. - bare alungite subțiri, formă de tabletă, cilindri etc. dacă se folosește un rotor metalic, atunci nu este necesar să se lipească magneții, ei înșiși sunt atașați cu forță la bază. Rămâne doar să le umpleți cu epoxid pentru a le proteja de coroziune.

Cel mai simplu mod de a cumpăra astfel de magneți este prin Internet, în același timp, puteți alege imediat cea mai convenabilă formă.

Fabricarea statorilor

Statorul este partea staționară a generatorului care poartă înfășurarea de putere care induce curent electric. În funcție de tipul de proiectare, statorul poate fi utilizat de la un dispozitiv gata făcut (de exemplu, de la generator auto), sau făcut singur de la zero. Tehnica de fabricație este diferită în fiecare caz, dar principiul rămâne general - bobinele care generează curent alternativ sunt situate de-a lungul cercului care înconjoară rotorul rotativ.

La modificări la generatorul auto uneori, înfășurările de putere nu sunt atinse, preferând să se schimbe designul rotorului și să se lase așa. Cel mai adesea, motivul pentru aceasta este o pregătire tehnică sau teoretică slabă, atunci când maestrul are o idee foarte vagă despre cum se fac exact astfel de lucruri. Să aruncăm o privire mai atentă la întrebarea:

Selectarea numărului de faze

Mulți meșteri încearcă să-și ușureze sarcina făcând un generator monofazat. În acest caz, simplitatea este foarte discutabilă, deoarece economiile de efort sunt realizate numai în stadiul de înfășurare a bobinelor. Dar în timpul funcționării se obține un efect neplăcut - amplitudinea tensiunii are un aspect clasic, motiv pentru care curentul redresat are o structură pulsatorie.

Săritul este contraindicat pentru baterii pe care îl creează impact negativ asupra tuturor componentelor complexului și contribuie la eșecul rapid. Apare vibrații, care pot provoca plângeri de la vecini, o sursă disconfort pentru oameni sau animale.

Designul trifazat, dimpotrivă, are o anvelopă mai moale în stare rectificată, curentul practic nu are abateri. Puterea dispozitivului este stabilă, cea mecanică și partea electrica unitate.

Alegerea între un dispozitiv trifazat și monofazat ar trebui făcută cu siguranță în direcția unui design trifazat. Numărul de bobine bobinate crește, dar numărul de spire nu este atât de mare încât să renunțe la un rezultat mai bun datorită economiei de timp iluzorii.

Modificarea statorului autogeneratorului

Are bobine de putere gata făcute, bine împachetate în canalele statorului. Pentru a obține un rezultat de înaltă calitate, este necesar să schimbați sensibilitatea statorului, deoarece turația nominală a motorului unei mașini este în intervalul 2000-3000 rpm, iar la vârf poate crește la 5000-6000 rpm. O moară de vânt nu este capabilă să producă astfel de parametri, iar utilizarea unui angrenaj de supramulțumire va reduce semnificativ puterea rotorului.

Soluția problemei este creșterea numărului de spire, pentru care vechile înfășurări sunt demontate, iar altele noi sunt înfășurate în locul lor, cu un număr mare spire de sârmă mai subțire. În același timp, nu puteți folosi un fir prea subțire, deoarece pe măsură ce crește numărul de spire, crește și rezistența, făcând generatorul mai puțin productiv. Este necesar să se respecte „media de aur”, crescând cantitatea cu atenție, fără zel excesiv.

Important! O astfel de operațiune necesită calcul, dar în practică se face cel mai adesea simplu - se înfășoară atâtea spire câte poate găzdui structura statorului. Rezultatul este de obicei pozitiv, deoarece nu va fi posibil să găzduiți prea multe viraje.

Fabricarea statorului de tip axial

Acest design este potrivit pentru un generator de tip axial, al cărui rotor este creat dintr-un butuc și un disc de frână de la o roată de mașină. Statorul are forma unui disc plat, în jurul căruia se află înfășurările de putere. Ele trebuie înfășurate dintr-un fir suficient de gros, astfel încât numărul de spire să fie suficient, dar rezistența nu reduce eficiența designului. Numărul de bobine este un multiplu de trei, astfel încât fiecare fază are același număr.

Sunt conectate între ele printr-o stea, pentru fiecare fază sunt conectate 1, 4, 7, 10 etc. La înfășurarea unui stator monofazat, fiecare bobină este înfășurată în sens opus - prima în sensul acelor de ceasornic, a doua în sens invers acelor de ceasornic, apoi din nou în sensul acelor de ceasornic etc. sunt conectate în serie.

Statorul finit este instalat coaxial cu rotorul. Distanța dintre bobine și magneții de neodim ar trebui să fie minim, dar rotorul se mișcă liber, fără contact cu bobinele.

Pentru a proteja împotriva umezelii, prafului sau a altor influențe, bobinele sunt de obicei umplute cu rășină epoxidică. Pentru a face acest lucru, se face mai întâi o margine de plastilină de-a lungul marginii exterioare a discului statorului cu o înălțime puțin mai mare decât stratul de umplere.

Ansamblu rotor

Rotorul trebuie să ofere o sensibilitate maximă. Înainte de a începe construirea unei turbine eoliene, ar trebui să studiați în detaliu situația meteorologică din regiune, direcția și viteza vântului dominant, frecvența și puterea furtunelor și posibilitatea uraganelor. Aceste informații vă vor ajuta să alegeți cel mai potrivit design al morii de vânt (vertical sau orizontal, dimensiune, număr de pale etc.).

Crearea unui rotor realizate din material disponibil pe baza parametrilor generatorului. Dimensiunea lamelor ar trebui să permită începerea rotației la debite mici, dar să nu creeze o obstrucție excesiv de mare. Acest lucru va reduce riscul căderii catargului în timpul unei rafale puternice sau a unui furtună puternic.

Regiunile cu vânturi instabile și care se schimbă frecvent (care sunt majoritatea în Rusia) sunt mai potrivite pentru exploatare structuri verticale. Turbinele eoliene orizontale sunt considerate mai eficiente, dar necesită instalarea pe catarge înalte, ceea ce creează probleme de întreținere.

Rotorul generatorului eolian trebuie să fie bine echilibrat și bine conectat. Instalarea trusei pe acoperișul unei case este interzisă, mai ales dacă în ea locuiesc mai multe familii. Este recomandat să alegeți loc deschis pe un deal din apropierea casei astfel incat lungimea cablului sa nu creeze prea multa rezistenta. Nu ar trebui să existe obstacole în apropiere, copaci înalți sau clădiri care blochează fluxul direct al vântului.