Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

  • Многие умельцы, особенно живущие в сельской местности, привлекают на свою службу возобновляемые источники энергии, а именно ветровые электроустановки.
  • Покупка промышленной ветрогенераторной установки выльется в довольно ощутимую копеечку, поэтому используя старую технику можно создать довольно приличный ветрогенератор.
  • Основная проблема заключается в получении номинальных электрических параметров, для этого устройство должно обладать высокой скоростью вращения.

Как сделать ветряк своими руками

В качестве генератора для ветряка своими руками используется отслуживший свой срок, генератор от сельскохозяйственной техники: с комбайна, трактора, автомобиля, скорость вращения в этих генераторах будет от 3 до 7 тыс. об/мин.

На практике оказывается, что ветроколесо роторного типа вертикального расположения может развить скорость примерно 60 об/мин, горизонтальное расположение вентиляторного трехлопастного колеса с горизонтальным расположением при скорости ветра достигает 300 об/мин.

Для того чтобы как сделать ветряк своими руками и достичь эффективной работы генератора рекомендуется применить мультипликатор (редуктор), существует несколько нюансов по применению редукторов.

  1. Часть ветровой энергии уходит на потери в самом редукторе, поэтому его КПД не превышает 40%.
  2. Для повышения скорости вращения генератора, повышается крутящий момент, чтобы это сделать надо повысить скорость выходного вала, добавив шестерни, что чревато понижением крутящего момента.

Формула этой зависимости выглядит так: Мв = К*(Мм +Мс), где:
К – передаточное число;

Мс – момент сопротивления;

Мм – момент мультипликатора.

Из этой формулы следует что идеальным будет отсутствие мультипликатора. К сожалению, при изготовлении ветрогенератора своими руками от него невозможно отказаться.

Для мощного ветряка, сделанного своими руками, в качестве генератора также можно применить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (Рн = 5,5 кВт; n = 960 об/мин; Uн = 380/220 В).

Для мультипликатора можно взять редуктор от автомобиля, станка и т. д. главное, чтобы передаточное число (К) редуктора было = 5.

Лопасти ветрогенератора изготавливаются из стальной трубы, разрезанной по вдоль на четыре части, можно использовать самодельный профиль из пропитанной эпоксидной смолойстеклоткани, идеальны боковые вертолетные лопасти от МИ-24.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис № 1. Вертикальный ветряк своими руками, чертеж.

Для того чтобы асинхронный двигатель заработал в генераторном режиме, раскрутим двигатель до появления на его обмотках ЭДС.

Затем необходимо поднять амплитуду фазного напряжения до 310 В при помощи резонансного явления, для этого к фазным обмоткам подключим конденсаторы, емкость конденсатора определяется по формуле С = 1/98696 х Lф, где Lф – индуктивность фазной обмотки, двигатель с вышеперечисленными характеристиками Lф – 120 мГн подставляем в формулу и получаем С = 1/98696 х 0,12 = 84мкФ, можно использовать конденсатор на 100 мКф.

Конденсатор можно использовать типа КБГ-МН или других типов, но с напряжением до 400 В, конденсаторную батарею лучше поместить в изолированный корпус.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис №2. Внешний вид простейшего ветрогенератора с применением асинхронного двигателя.

Преимущества генератора для ветряка своими руками, построенного на основе асинхронного двигателя:

  1. Невысокий клифактор (коэффициент гармоник) он не более 2%, что обуславливает высокий КПД и выработку только полезной энергии.
  2. Отсутствие вращающихся обмоток и чувствительных к воздействию извне электронных деталей.
  3. Длительный срок службы.
  4. Выходное значение напряжения 220/380 В благодаря этому, нагрузку можно подключить напрямую от устройства, исключив инвертор.
  5. Асинхронный генератор лучше защищен от влаги и загрязнений, имеет лучшую защиту от токов короткого замыкания и перегрузкам.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис №3. Схема подключения.


Максимальная простота и надежность устройства
ветряка для дома своими руками достигается за счет размещения вала ветрового двигателя напрямую с валом генератора, а скорость вращения не должна превышать 120 – 150 об/мин при этом желательно чтобы не было тормозящих и стабилизирующих скорость вращения устройств и обмоток возбуждения.

Кроме, использования асинхронного двигателя в прямом качестве его можно переделать и применить в качестве турбины на его базе, в этом случае ротор двигателя растачивается.

Электродвигатель марки АИР71А4, Р – 0,55Квт на 1360 об/мин с 4 полюсами, 3-х фазный, имеющий ротор с Ø 66.

7 мм после проточки становиться 56 мм, на каждый полюс наклеиваются магниты по 40 штук, ротор герметизируется и заливается эпоксидной смолой.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис №4. Внешней вид расточенного ротора асинхронного двигателя с наклеенными магнитами.

Накопление энергии производится при помощи аккумуляторных батарей и инверторами под контролем электронных коммутаторов.

При изготовлении вертикального ветряка своими руками желательно использовать подпружиненные упоры лопастей, которые смогут противодействовать ураганному ветру, то есть просто станут по ветру, без создания сопротивления. По окончании урагана надо будет только провернуть вал ветродвигателя до момента вращения лопастей под воздействием ветра.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис №5. Схема соединений и порядок сборки вертикального ветрогенератора.

Ветряная электростанция на базе асинхронного двигателя

Вопрос о ветровых электрогенераторах в наше время, очень актуален. Многие европейские производители предлагают ветровые генераторы разной мощности, но стоят они не дешево.

А вся система, включая ветровой электрогенератор, инвертор преобразования постоянного тока в переменный и аккумуляторные батареи, это очень дорогое удовольствие, которое вряд ли окупит себя, в ближайшее время использования.

Такие ветровые установки не может себе позволить обычный потребитель электрической энергии.

Из всего сказанного, можно сделать вывод, что наиболее остро стоит вопрос об удешевлении получении электроэнергии из ветра.

При применении генераторов на постоянных магнитах, можно получить не очень большое напряжение, как правило, оно не превышает 10 В. Да и к тому же скорость ветра, это не постоянная величина.

Установки на таких генераторах должны всегда снабжаться аккумуляторными батареями, и инвертором.

Но исходя из того, наиболее оптимальные аккумуляторные батареи, это батареи 150 А/ч, то вряд ли кто захочет связываться с таким дорогим проектом (для примера аккумуляторная батарея танка ПТ-76 весит 65кг, и рассчитана на 140А/ч).

В роли генератора использовались и автомобильные генераторы и синхронные двигатели. Но в обеих вариантах один и тот же недостаток нужны слишком большие обороты ротора двигателя, а это в свою очередь приводит к увеличению передаточного числа редуктора, а значит и габаритов ветряного крыла.

Так же можно добавить и нестабильность частоты работы и сложность стабилизации выходного напряжения, а в случае синхронного двигателя еще и больше габариты и масса.

Для стабилизации выходного напряжение, можно использовать аккумуляторные батареи и инвертор, но это приведет к той схеме, которая сейчас используется европейскими производителями, о которой здесь не будет идти речи, потому что она очень дорогая.

В ходе долгих поисков и экспериментов, предпочтение было отдано генератору на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. При использовании данной схемы было выявлено много достоинств и всего один недостаток.

Достоинства: небольшие габариты и масса при достаточно большой мощности; нет необходимости в напряжении возбуждения; если использовать тихооборотный двигатель, то и мощность ротора можно уменьшить; выходная частота практически не зависит от скорости вращения ротора.

Недостаток: данный генератор нельзя перегружать.

Принципиальная схема

Схема включения асинхронного двигателя с кроткозамкнутым ротором показана на рисунке №1. При вращении ротора двигателя остаточное магнитное поле действует на одну из обмоток статора. При этом возникает небольшое электрический ток, который заряжает один из конденсаторов С1-С3.

Благодаря тому, что фаза напряжения на конденсаторе отстает на, на роторе возникает магнитное поле уже большей величины, которое действует на следующую обмотку. Соответственно следующий конденсатор зарядится на большее напряжение.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока ротор генератора не войдет в насыщение (1…1,15с) После этого можно включать автомат В2 и использовать вырабатываемую генератором энергию.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис. 1. Схема подключения асинхронного двигателя для работы в качестве генератора электроэнергии.

Причем для нормальной работы двигателя в режиме генератора мощность нагрузки должна составлять не более 80 % примененного в качестве генератора двигателя. Остальные 20 % используются для поддержания напряжения на конденсаторах, т.е. поддержание генератора в рабочем состоянии.

При превышении данного условия напряжение на конденсаторах исчезнет, а значит и исчезнет магнитное поле на якоре, что приведет к исчезновению напряжения на клеммах автомата В2. Причем это происходит практически мгновенно.

В этом есть свой недостаток и свои достоинства. Недостаток является в том, что повторная подача напряжения возможна только тогда, когда будет устранена причина перегрузки и отключен автомат В2. Генератор сонно войдет в рабочий режим (через 1…1,5с).

Читайте также:  Двигатель 2tr нет температуры

После этого можно включать В2 и использовать энергию. К достоинству относят тот фактор, что генератор практически невозможно сжечь, так как напряжение на его клеммах исчезает мгновенно в течение 0,1…0,5с.

Выходное напряжение имеет синусоидальную форму и полностью пригодно для дальнейшего использования. Выходная частота генератора 46…60 Гц, что в большинстве случаев достаточно для домашнего использования. Из-за нестабильности напряжения на выходе напряжения необходимо установить стабилизатор (описание схемы и работы описано в дополнительной статье).

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис. 3. Движущая сила.

Емкость добавочных конденсаторов указанна в таблице №1, на один киловатт указанной мощности мотора, а для работы с нагрузкой – добавочная емкость на каждый киловатт нагрузки.

Таблица №1 Емкость конденсаторов, включаемых в фазы, в микрофарадах на 1 кВт мощности.

Напряжение между фазами Основная емкость (мкФ)
При холостом ходе При активной нагрузке При реактивной нагрузке
127 В 40…50 10…20 50..60
220 В 12..15 3..6 1…2
380 В 4..5 1..2 5..6

К примеру, есть двигатель мощность 3 кВт. К нему предполагается подключить реактивную нагрузку (электродвигатель, сварочный аппарат), суммарной мощностью примерно 2 кВт.

При этом мы хотим, что бы напряжение между фазами было 380. Значит, емкость конденсатора С1 составит (3*5)+ (2*6) микрофарад. Так как С1=С2=С3, то нам понадобится три конденсатора емкостью 30 мкФ.

Если конденсаторов необходимой емкости нет, то можно соединить конденсаторы параллельно, меньшей емкости. Конденсаторы должны быть бумажные или метолобумажные на напряжение не ниже 450 В, а лучше на 650 В.

Лучше включать генератор на напряжение между фазами 220 В, а между нулем и фазой 127 В. Это вызвано тем, что для нормальной работы генератора перекос фаз не должен превышать. При такой схеме, удастся максимально разгрузит генератор.

Кроме того, питание осветительных ламп накаливания и некоторые нагревательные приборы лучше питать постоянным током.

Для генератора необходимо использовать тихооборотный двигатель двигатель с короткозамкнутым ротором. Лучше всего применить двигатель на 360…720 об/мин, но подойдет и двигатель на 910 об/мин. Это вызвано необходимостью вращать ротор с большей примерно в два раза скоростью, чем указанно в паспорте на двигатель, и уменьшением числа передачи редуктора.

Конструкция

Сама ветрогенераторная установка может быть выполнена в любой удобной для вас схеме. Здесь же предлагается следующая конструкция. Принцип работы показан на рисунке №3 и в объяснении не нуждается. Ветродвигатель (рисунок №4)состоит из ветряного крыла 1,опоры 2 и собственно генератора 3. Опора жестко забетонирована и укреплена тремя натяжными тросами 4.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис. 4. Конструкция ветроэлектрогенератора.

Опору можно изготовить из дерева, бетона, метала. Можно применить опору которую используют для передачи электричества на расстояние, или свою.

В качестве растяжек лучше использовать стальной трос диаметром 10..12 мм. Костыли, за которые крепятся растяжки, необходимо хорошо забетонировать.

Каркас крыльев ветродвигатель можно изготовить из труб диаметром 1 дюйм, его чертеж показан на рисунке №5.

Элероны можно изготовить из стального прутка диаметром 6мм. В качестве ведущего вола использовано толстостенная труба диаметром 2..2,5 дюйма, в нижний конец которой впрессован вал длинной 300…400мм. В нижнем конце вала сделана канавка под шкив. Подшипники взяты сферические с конусными зажимами марки 2000810 с соответствующим корпусом.

После сборки крыло необходимо сбалансировать. К опоре сбалансированное крыло крепиться любым удобным способом, но, главное, что бы крепление было достаточно жестким и надежным. Экспериментально было установлено, что лучшим материалом для обтягивания крыла служит полиэтиленовая пленка толщиной 80…120мкм.

Она достаточно прочная, легка я дешевая позволяет отказаться от тормозного механизма, который, кстати, в данном случае неприемлем, так как при сильном ветре крыло будет уничтожено. Обтягивать полиэтиленовой пленкой нужно в несколько слоев спаивая по швам, паяльником через кусок полиэтиленовой пленки. Спаянный шов должен быть равным и прочным.

Для привода вала генератора применен редуктор. Можно использовать редуктор любой системы, кроме червячной.

Как было уже сказано, вал генератора нужно вращать примерно с удвоенной скоростью, а вол ветродвигателя вращается со скоростью 500 об/мин при скорости ветра 5 м/с, Отсюда и ограничение на использование двигателя в качестве генератора. Наилучшим вариантом может быть двигатель на 360 об/мин, но можно и применить и двигатель на 720 об/мин.

При использовании двигателя можно увеличить высоту крыла на 500 мм. Увеличивать крыло по ширине не рекомендуется , так как при этом уменьшается частота вращения, уменьшать то же не следует, так как при увеличении скорости вращения сильно уменьшиться мощность, причем закон уменьшения не линейный.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Рис. 5. Чертеж лопастей ветрогенератора.

При подборе редуктора нужно руководствоваться следующим правилам: за номинальные обороты крыло ветродвигателя нужно брать величину 500 об/мин, что соответствует скорости ветра 5 м/с, частота вращения вала двигателя увеличивается на 2,3, далее путем несложных подсчетов получаем коэффициент передачи. Сам кронштейн легко прикрепить к опоре с помощью шести шпилек.

Зубчатым редуктором крепление намного проще. Не рекомендуется делать вал ветродвигателя слишком длинным, так как его может попросту перекрутить. Всю конструкцию необходимо заземлить.

Сопротивление заземление должно быть не более 2 Ом.

У подножия необходимо поставить шкаф, в котором необходимо разместить конденсаторы С1-С3, автоматы В1-В2, диоды V1-V6, стабилизатор напряжения, автомат управления, четыре аккумулятора и мощный преобразователь напряжения для обеспечение энергией во время штилей. Автомат управления обеспечивает переключение цепей питания в зависимости от нагрузки и скорости ветра.

Мощный преобразователь напряжения обеспечивает заряд аккумулятора во время работы генератора в холостом ходу а также питание сети от аккумуляторов при отсутствии ветра или сильно заниженном напряжении на генераторе. Когда нет напряжения а аккумулятора разряжены, автомат управления обеспечивает подачу энергии из штатной сети.

Кабель которым производится подключение генератора и силового шкафа, должен быть трехфазным с сечением жилы не более, Кабеля, которыми производится соединение шкафа с потребителями могут быть такими же. Шина заземления должна быть сечением не менее.

Внимание!  Все работы по монтажу нужно производить при отключенном автомате В1 и разряженных конденсаторах С1-С3.

Изготовление генератора для ветряка из асинхронного двигателя своими руками

Создание самодельного ветрогенератора имеет два основных этапа:

  • изготовление ротора
  • создание генератора

Эти работы между собой не имеют практически ничего общего, так как надо сделать разные по сути и назначению узлы системы.

Для изготовления того и другого элемента используются подручные механизмы и приспособления, которые можно использовать или переделать в необходимый узел.

Один из вариантов создания генератора, часто используемый при изготовлении ветрогенератора — изготовление из асинхронного электродвигателя, которое наиболее удачно и качественно позволяет решить проблему. Рассмотрим вопрос подробнее:

Изготовление генератора из асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель является наилучшей «заготовкой» для изготовления генератора. Он имеет для этого наилучшие показатели по устойчивости к короткому замыканию, менее требователен к попаданию пыли или грязи.

Кроме того, асинхронные генераторы вырабатывают более «чистую» энергию, клирфактор (наличие высших гармоник) у этих устройств всего 2% против 15% у синхронных генераторов.

Высшие гармоники способствуют нагреву двигателя и сбивают режим вращения, поэтому их малое количество является большим плюсом конструкции.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Асинхронные устройства не имеют вращающихся обмоток, что в значительной степени снимает возможность выхода их из строя или повреждения от трения или замыкания.

Также важным фактором является наличие на выходных обмотках напряжения в 220В или 380 В, что позволяет подключать приборы потребления прямо к генератору, минуя систему стабилизации тока. То есть, пока есть ветер, приборы будут работать точно так же, как от сети.

Единственное отличие от работы полного комплекса в прекращении работы сразу же после стихания ветра, тогда как аккумуляторы, входящие в комплект, какое-то время питают потребляющие устройства используя свою емкость.

Как переделать ротор

Единственным изменением, которое вносится в конструкцию асинхронного двигателя при переделывании его в генератор, является установка на ротор постоянных магнитов. Для получения большей силы тока иногда перематывают обмотки более толстым проводом, имеющим меньшее сопротивление и дающим лучшие результаты, но эта процедура не критична, можно обойтись и без нее — генератор будет работать.

Читайте также:  Высокие обороты двигателя на холостом ходу рено меган

Ротор асинхронного двигателя не имеет никаких обмоток или иных элементов, являясь, по сути, обычным маховиком. Обработка ротора производится в токарном станке по металлу, обойтись без этого никак нельзя.

Поэтому при создании проекта надо сразу решить вопрос с техническим обеспечением работ, найти знакомого токаря или организацию, занимающуюся такими работами.

Ротор надо уменьшить в диаметре на толщину магнитов, которые будут на него установлены.

Асинхронный двигатель как генератор на ветряк

Существует два способа монтажа магнитов:

  • изготовление и установка стальной гильзы, которая одевается на предварительно уменьшенный в диаметре ротор, после чего на гильзу крепятся магниты. Этот способ дает возможность увеличить силу магнитов, плотность поля, способствующую более активному образованию ЭДС
  • уменьшение диаметра только на толщину магнитов плюс необходимый рабочий зазор. Этот способ проще, но потребует установки более сильных магнитов, лучше всего — неодимовых, которые имеют намного большее усилие и создают мощное поле.

Установка магнитов производится по линиям конструкции ротора, т.е. не воль оси, а несколько смещенными по направлению вращения (на роторе эти линии хорошо видны).

Магниты расставляются по чередованию полюсов и фиксируются на роторе с помощью клея (рекомендуется эпоксидная смола).

После ее высыхания можно производить сборку генератора, в который отныне превратился наш двигатель, и переходить к испытательным процедурам.

Испытания вновь созданного генератора

Эта процедура позволяет выяснить степень работоспособность генератора, опытным путем определить скорость вращения ротора, необходимую для получения нужного напряжения.

Обычно прибегают к помощи другого двигателя, например, электродрели с регулируемой частотой вращения патрона.

Вращая ротор генератора с подключенным к нему вольтметром или лампочкой, проверяют, какие скорости необходимы для минимума и каков максимальный предел мощности генератора, чтобы получить данные, на основе которых будет создаваться ветряк.

Можно в испытательных целях подключить какой-либо прибор потребления (например, нагреватель или осветительное устройство) и убедиться в его работоспособности. Это поможет снять все возникающие вопросы и внести какие-либо изменения, если возникнет такая необходимость.

Например, иногда возникают ситуации с «залипанием» ротора, не стартующего при слабых ветрах. Это происходит при неравномерном распределении магнитов и устраняется разборкой генератора, отсоединением магнитов и повторным их укреплением в более равномерной конфигурации.

По завершении всех работ в распоряжении появляется полностью рабочий генератор, который отныне нуждается в источнике вращения.

Изготовление ветряка

Для создания ветряка потребуется выбрать какой-либо из вариантов конструкции, которых имеется немало.

Так, существуют горизонтальные или вертикальные конструкции ротора (в данном случае термин «ротор» обозначает вращающуюся часть ветрогенератора — вал с лопастями, приводимый в движение силой ветра).

Горизонтальные роторы имеют более высокую эффективность и устойчивость в производстве энергии, но нуждаются в системе наведения на поток, которая, в свою очередь, нуждается в легкости вращения на валу.

Чем мощнее генератор, тем труднее его вращать и тем большее усилие должен развивать ветряк, что требует его больших размеров. При этом, чем крупнее ветряк, тем он тяжелее и обладает большей инерцией покоя, что образует замкнутый круг. Обычно используют средние значения и величины, дающие возможность образовать компромисс между размерами и легкостью вращения.

Вертикальные ветряки проще в изготовлении и не требовательны к направлению ветра. При этом, они имеют меньшую эффективность, так как ветер с одинаковой силой воздействует на обе стороны лопасти, затрудняя вращение. Для того, чтобы избежать этого недостатка, создано множество различных конструкций ротора, таких как:

  • ротор Савониуса
  • ротор Дарье
  • ротор Ленца

Известны ортогональные конструкции (разнесенные относительно оси вращения) или геликоидные (лопасти, имеющие сложную форму, напоминающую витки спирали).

Все эти конструкции имеют свои достоинства и недостатки, основным из которых является отсутствие математической модели вращения того или иного вида лопастей, делающего расчет крайне сложным и приблизительным.

Поэтому действуют методом проб и ошибок — создается экспериментальная модель, выясняются ее недостатки, с учетом которых изготавливается рабочий ротор.

Наиболее простая и распространенная конструкция — ротор Савониуса, но в последнее время в сети появляется множество описаний других ветрогенераторов, созданных на базе других видов.

Устройство ротора несложно — вал на подшипниках, на верхней части которого укреплены лопасти, которые под действием ветра вращаются и передают крутящий момент на генератор.

Изготовление ротора осуществляется из доступных материалов, монтаж не требует чрезмерной высоты (обычно поднимают на 3-7 м), это зависит от силы ветров в регионе.

Вертикальные конструкции почти не требуют ухода или обслуживания, что облегчает эксплуатацию ветрогенератора.

Рекомендуемые товары

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя

22 февраля 2019

Для самодельного ветряка удобно использовать асинхронный генератор. Он сразу вырабатывает переменный ток, и нет необходимости подключать инвертор, что упрощает схему сборки.

Это означает, что всеми бытовыми приборами можно пользоваться прямо от ветряка. Сделать асинхронный генератор своими руками несложно.

Достаточно найти старый асинхронный двигатель (АД) от какого-либо бытового прибора и использовать его в качестве основы для ветряка. Понадобится, правда, несложная переделка.

Принцип работы асинхронного двигателя и генератора

Асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока. Его особенность состоит в том, что магнитное поле, которое производится током обмотки статора, и ротор вращаются с разной частотой. В синхронных двигателях их частота совпадает.

Наиболее распространенная конструкция АД включает в себя фазный ротор и статор, между которыми находится воздушный зазор. Но встречаются и двигатели с короткозамкнутым ротором. Активная часть АД — это магнитопровод и обмотки. Остальные элементы обеспечивают жесткость конструкции, возможность вращения и охлаждение.

Ток в таком двигателе появляется благодаря электромагнитной индукции, которая возникает при вращении магнитного поля с определенной скоростью.

В свою очередь, асинхронный ветрогенератор — это двигатель, который работает в генераторном режиме. Приводной ветродвигатель вращает ротор и магнитное поле в одном направлении.

При этом возникает отрицательное скольжение ротора, на валу появляется тормозящий момент, после чего энергия передается на аккумулятор.

Для возбуждения ЭДС в дело идет остаточная намагниченность ротора, а усиление ЭДС происходит за счет конденсаторов.

Изготовление ветрогенератора своими руками из асинхронного двигателя

Чтобы приспособить АД под ветряк, вам нужно создать в нем движущееся магнитное поле. Для этого проведите ряд преобразований:

  1. Подберите неодимовые магниты для ротора. От их силы и количества зависит сила магнитного поля.
  2. Проточите ротор под магниты. Это можно сделать при помощи токарного станка. Снимите пару миллиметров со всей поверхности сердечника и дополнительно сделайте углубления под магниты. Толщина проточки зависит от выбранных магнитов.
  3. Сделайте разметку ротора на четыре полюса. На каждом разместите магниты (от восьми штук на полюс, но лучше больше).
  4. Теперь нужно зафиксировать магниты. Сделать это можно при помощи суперклея, но тогда удерживайте элементы пальцами до тех пор, пока клей не схватится (при контакте с ротором магниты будут менять свое положение). Или закрепите все элементы скотчем.
  5. Следующий шаг — заполнение свободного пространства между магнитами эпоксидной смолой. Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу.
  6. Зачистите поверхность ротора наждачкой. Для этого используйте бумагу средней зернистости.
  7. Определите два роторных провода, которые ведут к рабочей обмотке. Остальные провода обрежьте, чтобы не путаться.

На этом основные преобразования завершены. Дополнительно вы можете приобрести контроллер, а из кремниевых диодов сделать выпрямитель для вашего ветрогенератора. Кроме того, проверьте вращение двигателя. Если ход тугой, замените подшипники. Быстрый совет: если хотите увеличить силу тока, а также снизить напряжение в вашем агрегате, то не поленитесь и перемотайте статор толстой проволокой.

Тестирование генератора

Перед установкой готового генератора на осевую конструкцию или мачту нужно его протестировать. Для тестирования понадобится дрель или шуруповерт, а также какая-нибудь нагрузка, например, обычная лампочка, которую вы используете в быту. Подсоедините их к вашему агрегату и посмотрите, на каких оборотах лампочка горит ярко и ровно.

Если тестирование показывает хорошие результаты, то можно приступать к монтажу ветряка. Для этого необходимо изготовить лопастные элементы, осевую конструкцию, подобрать аккумулятор. Подробнее о том, как собрать ветрогенератор, можно почитать здесь.

Читайте также:  Включаются вентиляторы охлаждения при холодном двигателе нивы шевроле

Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора

Такой ветряк обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при эксплуатации:

  • Будьте готовы, что КПД готового устройства будет постоянно колебаться (в пределах 50%). Устранить этот недостаток невозможно, это издержки процесса преобразования энергии.
  • Позаботьтесь о качественной изоляции, а также заземлении ветрогенератора. Это обязательное требование безопасности.
  • Сделайте кнопки для управления устройством. Это значительно упростит его использование в дальнейшем.
  • Кроме того, предусмотрите места для подключения измерительных приборов. Это обеспечит вас данными о работе вашего агрегата, позволит проводить диагностику.

Преимущества и недостатки ветрогенератора из асинхронного двигателя

Если сравнивать асинхронный и синхронный ветрогенераторы, то у асинхронных есть как преимущества, так и недостатки.

Преимущества заключаются в следующем:

  • Мощные устройства с простой конструкцией, небольшими размерами и весом.
  • Высокий уровень эффективности при выработке энергии.
  • Нет необходимости в инверторе, потому что такой ветрогенератор производит переменный ток (220/380В). Он может непосредственно питать бытовые устройства или работать параллельно с сетью централизованного энергоснабжения.
  • Выходное напряжение очень стабильно.
  • Частота на выходе не зависит от скоростей ротора.
  • Обладает высокой устойчивостью к коротким замыканиям, защищен от влаги и грязи.
  • Может служить многие годы, так как содержит мало изнашивающихся элементов.
  • Работает на конденсаторном возбуждении.

Недостатки такие:

  • При отсутствии аккумулятора асинхронный генератор может затухать в моменты перегрузки. Это является ограничителем для использования такого агрегата. Но для ветряка такой недостаток неактуален, потому что его конструкция предполагает накопитель энергии. О том, как выбрать аккумулятор для ветряка, можно прочитать здесь.
  • Конденсаторные батареи имеют высокую стоимость, поэтому переделка старого АД — это оптимальное решение вопроса.
  • Оборотность генератора находится в обратной зависимости от его массы.

Таким образом, ветрогенератор своими руками из асинхронного трехфазного двигателя — это недорогое и удобное решение для дома.

Ветрогенератор на базе асинхронного двигателя

Конструкция этого ветрогенератора, достаточно простая и надежная. Это первая попытка переделки асинхронного двигателя в генератор на постоянных магнитах. Как то разбираясь в подвале нашел движок старый, но совсем не пользованный. Решил на нем и потренироваться. Мощности большой с него не ждал, так как двигатель четырех полюсной.

Но опыт и практика иногда важнее Киловатт. Разобрал я его, все внутренности в приличном состоянии оказались, что порадовало.

Рассчитал какие магниты подходят (точнее какие доступнее из возможных), проточку ротора. Отдал ротор токарю, тот поколдовал над ним полчасика, и вот я обладатель заготовки.

Не торопясь рассчитал скос магнитного полюса. Если клеить магниты без скоса, то залипания будут сильные, и сдвинуть вал генератора ветер не сможет. Напечатал шаблон наклейки магнитов. Пробил отверстия. Наклеил на заготовку и начал клеить магниты.Больших проблем не было. Все магниты наклеил за два вечера (по два часа с перерывами на пиво и прочие неотложные дела). Утром обмотал ротор прозрачным скочем, начиная снизу, герметично, вверху немного оставил зазор. Залил не торопясь эпоксидку. Все получилось нормально. Запас при проточке ротора взял больше расчетного, и все равно оказалось мало. Ротор не захотел входить. Переклеивать магниты залитые смолой я не стал. Просто обточил аккуратно на наждаке на малых оборотах с водой (не рекомендую этого делать без крайней нужды, так как неодимовые магниты не терпят перегрева). Собрал генератор. Залипаний практически нет (двумя пальцами легко страгивается). Генератор готов. Снимаем характеристики. Это первый замер, который я делал сразу после сборки. Гарантировать точность оборотов не могу, не было чем фиксировать точно.

Перед испытаниями

А эти замеры делал не так давно. Соединение -фазы выпрямлены и последовательно.Теперь нужно было делать лопасти. Рассчитал их не я. Вот что вышло.Диаметр турбины 1.7 метра, быстроходность Z 5.Собрал головку, но проверить как? А руки чешутся. Взял генератор с установленными лопастями и полез на крышу не высокую. Ветра почти нет. Покрутился вместо флюгера, а ветерок возьми да дунь слегка. Кто нибудь держал генератор при вращающимся винте? И не надо. Отвернуться от ветра совсем не просто. В общем был похож на настоящего Карлсона (который живет на крыше ). Все кто наблюдал эту картину от души посмеялись, а мне было немного не по себе (и это мягко сказано).В общем эта модель благополучно отработала несколько месяцев, потом демонтирована на реконструкцию. Ни каких повреждений не обнаружил. Ну а сейчас он вот такой

Здесь небольшой видеоролик про этот Вертяк:

Ну а я продолжаю искать, испытывать и строить другие варианты, и остановиться уже не могу.

Наверно еще опишу другие конструкции.

Как сделать ветрогенератор на 500 Вт из асинхронного двигателя без магнитов и проточки ротора

Обычно для переделки асинхронного электродвигателя в генератор используется метод наклеивания постоянных неодимовых магнитов на поверхность ротора.

Для этого магниты покупаются на Али, затем на токарном станке производится проточка короткозамкнутого ротора и удаление алюминиевых короткозамыкающих колец.

Это нужно для того, чтобы ротор обладал собственным магнитным полем и при вращении наводил ЭДС в обмотках статора.

Здесь же мы рассмотрим вариант: как переделать обычный асинхронник от потолочного вентилятора мощностью 500 Вт в ветрогенератор без использования магнитов и проточки ротора под них.

Для этого берём ненужный потолочный вентилятор, разбираем его и извлекаем короткозамкнутый ротор.

Нам нужно сделать так, чтобы сердечник этого ротора обладал собственным магнитным полем, которое часто называют остаточной намагниченностью «железа».

Для этого берём любой источник сильного магнитного поля. Подойдёт мощный сварочный трансформатор. Мы подключаем его обмотку низшего напряжения к небольшому аккумулятору на 12 вольт. Сам ротор кладём на магнитопровод и не шевелим его.

При замыкании цепи по обмотке поёдёт постоянный ток, и в магнитопроводе появится постоянное магнитное поле. Часть этого поля будет проходить не только по магнитопроводу, но и по сердечнику ротора.

Десяти секунд вполне достаточно, чтобы ротор получил остаточную намагниченность.

Теперь проверяем, получилось ли у нас намагнитить ротор. Берём любое железо — шпильки, болтики и всё, что притягивается, прикладываем это всё к ротору.

Если железяки притягиваются и висят, значит у ротора есть своё, хоть и небольшое, но поле.

При вращении это небольшое магнитное поле начнёт наводить магнитное поле в зазоре между ротором и статором, а оно в свою очередь уже будет наводить токи в короткозамкнутой обмотке «беличье колесо» ротора.

Однако здесь нужно оговориться, что если бы мы наклеили на ротор традиционные китайские неодимовые магниты, то смогли бы получить до 1000 Вт мощности в непрерывном режиме генерации.

А в нашем случае мощность не превысит 500 Вт, т.к. поля остаточное и наведённое всё равно слабее, чем поля от постоянных магнитов.

Теперь собираем электрический мотор-генератор и варим для него мачту и крестовину, чтобы поднять его повыше, где есть ветер.

Ветряк будет с горизонтальной плоскостью вращения рабочего колеса. Фиксируем генератор на мачте, а крестовину на валу. Для этого подобрали стальной шкив под диаметр вала и приварили к нему крестовину.

Как можно видеть, в качестве лопастей рабочего колеса использовались разрезанные вдоль половинки пластиковых канализационных труб. Разумеется мощность генерации зависит от силы ветра.

Мощность в 500 Вт — это усреднённый показатель при скорости ветра до 12 м/с.

Если скорость ветра больше, то и мощность может доходить до 700 Вт. Если же ветер слабый, то и толку от этого ветряка не будет. Для наглядности прикрутили к проводам ветряка четыре патрона с лампами накаливания по 95 Вт каждая.

Днём не особо видно, как они светят, да и камера не передаёт нужной яркости. Плюс ко всему ветер был слабый. Так что сами решайте, нужен ли вам такой ветряк, если ветер бывает редко или же он слабый.

Но если у вас дуют постоянные сильные ветра, то даже такой асинхронный ветрогенератор без магнитов может давать приличную мощность и брать на себя часть нагрузки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector