Простая и легко повторяемая конструкция ветрогенератора
Такие конструкции изначально широко стали применять в США и других странах в связи с доступностью редкоземельных магнитов. Но сейчас ветряки на таких генератора собирают повсеместно, это объясняется простотой в изготовлении данных генераторов при хорошей мощности.
За у нас обычно за основу берут ступицу от ваз 2108-09, и два тормозных диска от неё-же. Можно использовать и другие подходящие валы и ступицы, или делать полностью самодельные. Проанализировав множество общедоступной информации, я пришел к таким основным выводам. При построении таких генераторов для низких скоростей ветра количество катушек и магнитных пар должно быть как можно больше, конечно в разумных пределах. Максимальное количество, которое легко в изготовлении, это 16 катушек и 16 пар магнитов.
Мощность генератора зависит от размеров магнитов и катушек индуктивности на статоре. Более правильное соотношение веса медных катушек должно быть примерным весу магнитов, то-есть если масса медных катушек 1 кг, то и масса магнитов тоже должна быть около 1 кг.
Толщину статора -диска с медными катушками обычно делают такой-же как и толщина магнитов, то-есть если магниты толщиной 1см, то и диск лучше делать не толще, можно тоньше, но при этом придётся делать более мелкие катушки, которые будут производить меньше энергии, несмотря на более сильное магнитное поле, а если делать диск толще то магниты будет слабо наводить магнитные поля на центр диска, и центральная часть катушек будет плохо работать.
В среднем при при 90 оборотов генератора состоящего из 16-ти полюсов, и общим весом катушек индуктивности и магнитов в 2кг, мощность получается порядка 40-50 ватт энергии, эта мощность будет при ветре 3м/с. При увеличении скорости ветра значительно вырастает и мощность генератора, и уже при ветре 10м/с такой генератор будет давать 350-400 ватт. Но всё зависит от конфигурации лопастей. Так-же многие советуют делать соотношение катушек к магнитным полюсам 1,333, то-есть например 9 катушек и 12 пар магнитов, 12 катушек и 16 пар магнитов, обосновывая это уходом от залипания.
Но какое здесь залипание ведь статор не железный и состоит из эпоксидки и медных катушек и большее количество полюсов по отношению к катушкам только ухудшит процессы смены импульсов магнитного поля в катушках, а следовательно и мощность генератора. Генератор не имеет залипаний так-как нет железа в статоре и стартует очень легко, а сопротивление появляется, когда к генератору подключатся нагрузка в виде лампочки или аккумулятора для зарядки.
Да, генераторы с большим числом магнитных пар по соотношению к катушкам имеют меньшее сопротивление, так как магниты наводят на катушки смешанное магнитное поле и следовательно в итоге меньший ток, то-есть люди думают что они делают залипание меньше, а на самом деле снижают применением большего количества магнитных пар мощность генератора. Лучшее соотношение 1:1, так как при этом происходит одновременно смена магнитного поля во всех катушках при вращении.
Чёткая и одновременная смена даёт более мощные импульсы, а следовательно и более высокий ток.Применяют большее количество полюсов для снижения залипания в железных статорах, но это тоже в итоге снижает мощность генератора. Так-же обычно используют круглые магниты, но прямоугольные магниты работают лучше, так как магнитный контур расположен по длине магнита, а у круглых сосредоточен к середине.И для большей эффективности надо наматывать не круглые катушки, а формой напоминающей треугольник.
Размеры магнитов в диаметре обычно равны внутреннему диаметру катушек индуктивности, это связано с тем что верхние и нижние части обмоток не участвуют в процессе генерации импульсов. Поэтому магниты обычно меньше диаметра катушек.
Пример такого ветрогенератора построенного в 2008 году Владимиром из Солнечногорска, так-же известного под ником Ветерок на одном из форумов, с применением неодим магнитов и статора залитого эпоксидкой.На фото ветряк был протестирован с разными лопастями для определения большей эффективности при малом ветре и более стабильных оборотов. В обоих вариантах ветряк показал хорошие характеристики, но с тремя лопастями лучше на более сильном ветре.
В этом ветрогенераторе также бала использована задняя ступица от ВАЗ2108 и два тормозных диска от неё-же. На тормозные диски были наклеены с помощью супер клея 16 пар неодим магнитов размером 27 на 8, далее они были залиты до половины эпоксидной смолой с добавкой талька. Для намотки катушек индуктивности был собран примитивный станочек.
Двенадцать круглых катушек били намотаны эмаль-проводом сечением 0,9мм. Количество витков так-же может быть разное, обычно рассчитывают при схеме соединения катушек в звезду около 60 витков, но некоторые наматывают и более. Показатели тока всё равно разнятся, поэтому точного количества витков нет, все мотают как получится и сколько уместится. В основном лучше применять более толстый эмаль-провод. Для например такого генератора в пределах 1 мм.
Далее процесс заливки ротора. Всё довольно просто и понятно, из фанеры вырезается заготовка, промазывается жиром, или парафином, вазелином. После укладываются стеклоткань для большей прочности и уже спаянные катушки, сверху ложится кусок стеклоткани и заготовка накрывается листом и стягивается, после застывания извлекается готовый статор генератора.
Вот собственно вся конструкция. Такие ветряки очень просты для изготовления , а так-же очень надёжны и эффективны на малых ветрах. Изначально такую компоновку применяли забугорные изобретатели, но сейчас с доступностью редкоземельных магнитов такие конструкции собирают повсеместно.
В данной конструкции ветрогенератор работает даже на очень слабых ветрах, зарядка АКБ начинается сразу, как только начинает крутится ветряк. Ток зарядки 1-2 А. ОТ МАЛЕЙШЕГО ветерка, при среднем вере 4-6А, а при стабильном порядка 10-ти. На сильном ветре генератор выдавал более двадцати ампер. В дальнейшем этот генератор будет переделан, в статор будут добавлены металлические опилки для улучшения электромагнитной индуктивности.
