Большой пятиметровый аксиальный ветрогенератор

Такая мощная ветроустановка при проектировании рассчитывалась для работы на слабых ветрах. Изначально ветрогенератор рассчитывался для работы на ветрах 3-4м/с. При этом ветрогенератор должен был давать достаточно большую мощность. Так как генератор с такими размерами очень тихоходен, то и размер-вес, получился соответствующий, но обо всём по порядку.

Ниже на фото представлены основные детали генератора. Генератор собирается на автомобильной ступице, здесь использована ступица из автоприцепа. Для ротора вырезаны два металлических диска диаметром 40см, а толщина 1,2 см. Изготовление дисков заказывал,они были вырезаны на ЧПУ-станке гидроабразивной резки, цена составила 70 долларов, но зато сделаны не хуже заводских и просверлены все необходимые отверстия под крепление на ступицу.

Поворотная ось изготовлена из отрезка трехдюймовой трубы длиной 400мм. Вал для ступици закреплён внутри трубы длиной и диаметром 100мм через 2 стальных кольца. Стальной кронштейн для крепления хвоста выполнен из 1,2см стали, его высота 150мм. Кранштейн будет приварен к поворотной оси под углом 20гр., и относительно вала генератора в горизонтальной плоскости на 45гр.

Справа но фото все части генератора сварены воедино, но мне кажется что они слабоватые получились, и их стоило сделать немного крупнее, так-как вес только генератора более 20-ти килограмм, плюс вес лопастей, и ветровые нагрузки.Но впринцепе он и так нормально работает, но все-же ощущение что надо было по мощнее детали использовать, но применял что было в наличие и под рукой.

Долее для удобства работы над генератором я из обрезков сварил подставку, трубку с ножками , чтобы навесить генератор. Далее я нарезал шесть пластин под крепление статора, просверлил отверстия под болты и приварил к ступице поворотной оси. Следующим делом принялся за сам генератор. Из фанеры вырезал шаблон для правильного и точного расположения магнитов, так как магниты очень сильные и их достаточно трудно корректировать, а фанерный шаблон создаёт готовые посадочные места и предотвращает сцепление магнитов друг с другом вовремя наклейки. Наклеивал магниты суперклеем.

Так-как генератор большой, обороты генератора при вращении ветром будут небольшие, я использовал 16 пар магнитов, по 16 на каждом из двух дисков ротора, размеры магнитов 40/75/20мм. Исходя из получившегося ротора нарисовал шаблон для определения размеров медных катушек статора, прочертил линии хода магнитов по кругу и разбил шаблон на 12 секторов, и визуально нанёс размеры катушки, что-бы снять примерные размеры катушки.

После определения примерных размеров катушек я принялся за изготовление намоточного станка. Вырезал два круга и основание, зазор для намотки катушки сделал 14мм, то-есть толщина катушки чуть менее толщины статора, а статор я планирую сделать толщиной 15мм.

Такой массивный и мощный генератор собирал впервые хотя подобных собрал немало, но этот генератор имеет другие параметры и изначально будет работать на более меньших оборотах чем ветряки меньшего размера. Поэтому для него я решил подобрать оптимальные по мощности катушки. Для теста я намотал одну катушку, вклеел её в вырезанный из фанерки шаблон для закрепления между роторами.

Для тестирования катушки использовали: оптический тахометр для измерения оборотов генератора и тестер для снятия показаний с катушки при различных оборотах и нагрузке. При вращении генератора со скоростью 70об/м катушка выдавала напряжение 2,4 вольта, при этом вторая половина ротора не использовалась, нам хотелось узнать как ведёт себя катушка при вращении всего одного ротора с одной стороны.

Но такое небольшое напряжение сказывается снижением мощности из-за размещения слишком крупных магнитов, расстояние между которых всего 1см, из-за этого происходит сдвоенного наведение в нижней части на катушку магнитного поля, и она несколько теряет в мощности. Ну чтож, это первая такая большая конструкция и все лучших генераторах мы уже учтём все недоработки и просчёты.

После установки второй половинки ротора мы продолжили испытания. При вращении уже двух половинок ротора напряжение на катушке выросло более чем в два раза и составило 5,5 вольт при тез-же 70 об/м. Для сравнения была намотана ещё одна катушка, С меньшим количеством витков провода (60) и более толстым сечением. В качестве нагрузки был использован большой резистор на 1Ом. Новая катушка при 100 об/м, под нагрузкой выдавала 5,9 вольт и 6 А, это примерно 35 ватт. Значит если 12 таких катушек соединённых в звезду обеспечат мощность примерно в 400 ватт при 110 об/м, не считая некоторых потерь в проводе.

Следующим этапом мы принялись за изготовление статора.Об этом в следующей части изготовления этого ветрогенератора.