ElectroGuide
Великий 5-метровий саморобний вітрогенератор (Частина 1)
Частина 1
В цій статті ми розглянемо виготовлення саморобного вітрогенератора з нуля. Його пристрій нічим принципово не відрізняється від інших.
На зображенні вище ви можете побачити всі металеві запчастини, що використовуються у вітрогенераторі, крім хвоста. На відміну від попередніх вітрогенераторів, у цьому я не використовував б/у автозапчастини. Я почав з вала і ступиці (хаба) від причепа. Ротори для генератора виконані з 12мм сталі, діаметр кожного ротора 400мм. Вирізані вони були на ЧПУ-станку гідроабразивної різки. Обійшлося це задоволення десь в районі 70$, але зате зроблено якісно і одразу з отворами. Механізм повороту вітрогенератора виконаний з відрізка тридюймової труби довжиною 400мм. Вал для хаба закріпив всередині труби довжиною і діаметром 100мм через 2 сталеві кільця. Сталевий кронштейн для хвоста виконаний з 12мм сталі, його висота 150мм, стоїть під кутом 18 градусів.
На малюнку вище проварений каркас в зборі. Роблячи його заново, я, можливо, деякі частини зробив би товстіше. Також я збільшив би діаметр механізму повороту і зробив би більш масивним кронштейн для хвоста. Ще я використовував би більші осі і хаб. Але поки що мій саморобний вітрогенератор і так відмінно працює, хоча деякі вдосконалення пішли б йому на користь.
Далі, я приварив шість кронштейнів для статора. Діаметр статора буде 500мм. Потім, я зробив простий шаблон діаметром 500мм і просвердлив у ньому 6 отворів, а також центральне отвір під вал. Встановив шаблон на вал і прикріпив до нього кронштейни ротора за допомогою болтів і гайок. Таким чином, кронштейни були встановлені дуже точно і під час зварювання не зрушаться зі своїх позицій. Далі вони були добре проварені.
На малюнку вище — креслення (шаблон) для розміщення магнітів на сталевому роторі. У даній конструкції використано 16 магнітів. Магніти досить масивні, дуже потужні і... небезпечні! Розміри 40х75х20 мм.
Далі, я начертив розташування магнітів і приблизне місцерозташування котушок. У подальшому, даний шаблон з фанери буде служити основою статора.
Магніти я приклеїв до ротора за допомогою супер-клею, а сам ротор встановив на каркас. Потім треба буде залити навколо магнітів поліефірною або епоксидною смолою.
З фанери я зробив намотувальний станок, з формою сердечника, як я намалював раніше (див. малюнок вище). Діаметр кругів 150мм, з саморобною рукояткою. В попередніх конструкціях зазвичай використовував магніти трохи тоньше: 12мм, у цій я використовую магніти товщиною 20мм, що дозволяє отримати нам більш потужний статор. Товщина статора буде 15мм, тому котушки повинні бути трохи тоньше.
Спочатку я намотав одну тестову котушку. Так як це була нова конструкція котушок, я повинен був підібрати для них розміри. Я встановлю тестову котушку між роторами і зможу визначити необхідну кількість витків при розрахунковій швидкості обертання. Так як це був 5-метровий вітряк, то швидкість обертання складає 70-80 об/хв. Тестова котушка містила 79 витків проводом 2.5мм2.
Ми вирізали форму з фанери і приклеїли до неї котушку, таким чином, ми зможемо закріпити котушку до кронштейнів статора і розташувати її між двома роторами з магнітами.
Наступним етапом було вимірювання параметрів котушки. Для цього використовували оптичний тахометр (вимірювали об/хв) і мультиметр. Випробування показали напругу з котушки в 2.4 Вольта при 70 об/хв. Тут потрібно дещо прояснити... Магніти вийшли дуже близько розташованими один до одного. Відстань між магнітами ближче до центру складає менше 10мм. Це вносить деякі втрати в котушку, так як ми маємо 2 протилежних полюси. У даній конструкції ми вже залишаємо все як є, але відзначимо, що можна зменшити розміри магнітів і відповідно вагу ротора.
На малюнку зверху сфотографована задня частина вітряка з встановленою тестовою котушкою. Також там видно баластне опір, за допомогою якого я можу виміряти потужність вітрогенератора.
Сила притягання між магнітами роторів дуже сильна і небезпечна! Було просверлено 3 отвори в передній частині ротора і нарізана різьба для з'єднання двох роторів.
Потім ми встановили фронтальну частину ротора. Тепер, при 70 об/хв котушка показувала 5.4 Вольта. Я віддаю перевагу трохи більшій мін. швидкості обертання, тому котушки будуть містити трохи менше витків з більш товстим проводом. Я намотав нову котушку і зробив ще один тест, але вже під навантаженням (великий резистор опором 1 Ом). При обертах приблизно 104 об/хв, під навантаженням вийшло 6 Вольт і ток в 6 Ампер (т.е. 36 Ватт). Я не впевнений у своїх розрахунках, але думаю, що 12 котушок при з'єднанні зіркою дадуть приблизно 400 Ватт при 100 об/хв.
На все це було витрачено 2 дні.