О генераторах на неодимовых магнитах: технические характеристики устройств

Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт

В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:

Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.

Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.

Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.

Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.

Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.

Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:

• Номинальная мощность – 5,0 кВт;
• Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
• Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
• Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
• КПД – не ниже 94,0 %;
• Охлаждение – воздушное;
• Масса – 240,0 кг.

Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).

Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:

где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.

Преимущества

Приборы приобретают в готовом виде или изготавливают самостоятельно. Купив ветрогенератор, его остается только установить. Все регулировки и центровки уже пройдены, проведены испытания при различных климатических условиях.

Неодимовые магниты, которые используются вместо редуктора и подшипников, позволяют достичь следующих результатов:

• сокращается трение, и повышается срок эксплуатации всех деталей;

• исчезает вибрация и шум прибора при работе;

• себестоимость уменьшается;

• экономится электроэнергия;

• исчезает необходимость регулярно обслуживать прибор.

Ветрогенератор можно приобрести со встроенным инвертором, который заряжает батарею, а также с контроллером.

Обороты и крутящий момент

Мощность первичного двигателя зависит от числа оборотов и крутящего момента. где — механическая мощность в ваттах, — крутящий момент в единицах , а число оборотов в минуту — количество оборотов в минуту, умноженное на коэффициент, чтобы получить единицы . Увеличивая крутящий момент на первичном двигателе, можно генерировать большую выходную электрическую мощность.
п м знак равно Т м * р п M {\ displaystyle P_ {m} = T_ {m} * RPM} п м {\ displaystyle P_ {m}} Т м {\ displaystyle T_ {m}} N * м р а d {\ displaystyle {\ frac {Н * м} {рад}}} 2 π 60 {\ displaystyle {\ frac {2 \ pi} {60}}} р а d я а п s S е c {\ displaystyle {\ frac {Radians} {Sec}}}

На практике типичная нагрузка носит индуктивный характер. Схема выше изображает такое расположение. это напряжение генератора, а также и являются напряжение и ток в нагрузке , соответственно , и угол между ними. Здесь мы видим, что сопротивление R и реактивное сопротивление играют роль в определении угла . Эта информация может использоваться для определения выходной реальной и реактивной мощности генератора.
E я {\ displaystyle E_ {i}} V а {\ displaystyle V_ {a}} я а {\ displaystyle I_ {a}} θ {\ displaystyle \ theta} Икс d {\ displaystyle X_ {d}} δ {\ displaystyle \ delta}

На этой диаграмме — напряжение на клеммах. Если мы проигнорируем сопротивление, как показано выше, мы обнаружим, что мощность можно рассчитать:
V т {\ displaystyle V_ {t}}

я а знак равно | E я | ∠ δ — | V т | j Икс d {\ displaystyle I_ {a} = {\ frac {| E_ {i} | \ angle \ delta — | V_ {t} |} {jX_ {d}}}}

S знак равно п + j Q знак равно V т я ⋆ знак равно | V т | | E я | ∠ ( — δ ) — | V т | 2 — j Икс d знак равно | V т | | E я | ( c о s ( δ ) — j s я п ( δ ) ) — | V т | 2 — j Икс d {\ Displaystyle S = P + jQ = V_ {t} I ^ {\ star} = {\ frac {| V_ {t} || E_ {i} | \ angle (- \ delta) — | V_ {t} | ^ {2}} {- jX_ {d}}} = {\ frac {| V_ {t} || E_ {i} | (cos (\ delta) -jsin (\ delta)) — | V_ {t} | ^ {2}} {- jX_ {d}}}}

Разделив кажущуюся мощность на реальную и реактивную, мы получим:

п знак равно | V т | | E я | Икс d s я п ( δ ) {\ displaystyle P = {\ frac {| V_ {t} || E_ {i} |} {X_ {d}}} sin (\ delta)}

Q знак равно | V т | Икс d ( | E я | c о s ( δ ) — | V т | ) {\ displaystyle Q = {\ frac {| V_ {t} |} {X_ {d}}} (| E_ {i} | cos (\ delta) — | V_ {t} |)}

Характеристики неодимовых магнитов

Но давайте сначала выясним, что собой представляют магниты. Они появились не так давно. Приобрести в магазине магниты можно было с девяностых годов прошлого века. Изготовлены они из неодима, бора и железа. Основным элементом, конечно, является неодим. Это металл лантоноидной группы, с помощью которого магниты приобретают огромную силу сцепления. Если взять две штуки большого размера и притянуть друг к другу, то расцепить их будет почти невозможно.

В продаже в основном, конечно, встречаются миниатюрные виды. В любом сувенирном магазине можно найти шарики (или другую форму) из этого металла. Высокая цена неодимовых магнитов объясняется сложностью добычи сырья и технологии его производства. Если шарик диаметром 3-5 миллиметров обойдется всего в несколько рублей, то за магнитик диаметром от 20 миллиметров и выше придется выложить 500 рублей и более.

Неодимовые магниты получают в специальных печах, где процесс происходит без доступа кислорода, в вакууме или атмосфере с инертным газом. Самые распространенные — это магниты с аксиальным намагничиванием, в которых вектор поля направлен вдоль одной из плоскостей, где измеряется толщина.

Характеристики неодимовых магнитов очень ценны, но их легко можно испортить без возможности восстановления. Так, сильный удар способен лишить их всех свойств. Поэтому нужно стараться избегать падений. Также у разных видов имеется свой температурный предел, который варьируется от восьмидесяти до двухсот пятидесяти градусов. При температуре выше предельной магнит теряет свои свойства.

Правильное и аккуратное использование служит залогом сохранения качеств в течение тридцати лет и более. Естественное размагничивание составляет всего один процент в год.

Что представляет собой тихоходный ветряк?

Большинство вариантов тихоходных ветряков представляют собой модифицированные образцы базовых типов крыльчатки. Используются горизонтальные виды, имеющие большую эффективность, но нуждающиеся в подъеме на достаточно большую высоту.

Роторные вертикальные образцы не требовательны к выбору положения относительно потока, поэтому могут эффективно использоваться на относительно небольшом удалении от поверхности земли. Возникающая турбулентность, снижающая работоспособность горизонтальных устройств, для вертикальных конструкций не страшна и воспринимается ими как обычные потока ветра. Простота и надежность вертикальных конструкций снискали заслуженную популярность среди самодеятельных конструкторов.

Сборка и установка ветрогенератора

После завершения сборки ротора следует подготовить детали для неподвижной части конструкции – статора. Он состоит из катушек из медного провода. Его сечение должно быть большого диаметра, чтобы снизить сопротивление. Как правило, намотку таких катушек осуществляют на глаз. Чтобы зарядить батарею в 12В при 120-150 оборотах в минуту, нужно около полутора тысяч витков (суммарно для всех катушек). Наматывается провод на готовых частях будущей конструкции или самодельных макетах.

Статоры могут быть как круглые, так и прямоугольные. Всё зависит от параметров магнитов. Если форма прямоугольная, лучше, чтобы магнитное поле располагалось вдоль большей стороны. Толщина неподвижных элементов также должна соответствовать высоте магнитов. В таком случае вы получите наибольшую эффективность устройства.

Ветряк

Генератор собран – можно приступать к монтажу мачты и сборке винта. Для вышки главное, чтобы устройство на её вершине имело доступ к свободному потоку воздуха. Если она установлена среди застройки, высота должна минимум на 1 м превышать уровень близлежащих строений или деревьев. Для открытой площадки обычно достаточно 5 м. Также мачта должна соответствовать следующим критериям:

• прочность;
• удобство для монтажа и обслуживания генератора на высоте;
• устойчивость, в т.ч. – к вибрации.

Винты для генератора лучше всего изготавливать крыльчатой формы – для максимального аэродинамического эффекта. Материал – ПВХ трубы диаметром от 4 мм или металл. Лопасти крепятся к двигателю с помощи металлической головки с приваренными пластинками по числу винтов. Оптимальное количество лопастей – от 3 до 6.

Внимание! Винты крепятся на расстоянии не меньше 25 см от генератора. Это мера безопасности. При сильном порыве они могут сломаться о корпус устройства.

При сильном порыве они могут сломаться о корпус устройства.

Не стоит отчаиваться, если генератор в собранном виде не показал того результата, на который вы рассчитывали. Проверьте расчёты, доработайте и усовершенствуйте модель.

Как повысить мощность ветряка?

Для подъема мощности ветрогенератора можно использовать магниты. Попросту на магниты, которые уже установлены наклеить еще по одному такому же или более тонкому. Другой способ основан на установке в катушки металлических сердечников, — пластин трансформатора. Это обеспечит усиление магнитопотока в катушке, однако вызывает небольшое залипание, которое, впрочем, совершенно не ощущается шестилопастным винтом. Стартует такой ветрогенератор при ветре в 2 м/с. Благодаря применению сердечников генератор получил увеличение мощности с 300 до 500 Вт/ч при ветре в 8 м/с

Также следует уделять внимание форме лопастей, — малейшие неточности снижают мощность

Процесс создания ротора

Основой генератора автор разработки решил сделать ступицу автомобиля с дисками тормоза, поскольку она мощная, надежная и идеально сбалансированная. Начав делать ветряк своими руками, в первую очередь следует подготовить основу для ротора — ступицу, — почистить ее от грязи, краски и смазки. После чего приступить к наклейке постоянных магнитов. Для создания данного ветрогенератора, их было использовано по двадцать штук на диске. Размер неодимовых магнитов составил 25х8 миллиметров. Однако, и их количество, и их размер могут варьировать в зависимости от целей и задач человека, своими собственными руками создающего ветрогенератор. Однако всегда будет правильным, для получения одной фазы, равенство количества полюсов числу неодимовых магнитов, а для трех фаз — выдержка соотношений полюсов и катушек — два к трем или три к четырем. Магниты следует располагать учитывая чередование полюсов, к тому же максимально точно, но прежде, чем приступить к их наклейке, нужно либо создать бумажный шаблон, либо прочертить линии, делящие диск на сектора. Чтобы не перепутать полюса, делаем отметки на магнитах. Главное — выполняем следующее требование — те магниты, которые стоят напротив друг друга, должны быть повернуты разными полюсами, то есть притягиваться.

Магниты приклеиваются к дискам при помощи супер-клея и заливаются. Также нужно сделать бордюрчики по краям дисков и в их центре, либо намотав скотча, либо вылепив из пластилина для недопущения растекания.

https://youtube.com/watch?v=B2jPJiCB6y8

https://youtube.com/watch?v=72Bcpt3uzOc

https://youtube.com/watch?v=MgR9i3oLrfQ

Рекомендации по выбору

Любые подобные устройства (особенно магнитные генераторы) стоят довольно много. Зачастую потребители хотят купить качественную модель, но при этом потратить минимальное количество денег. В последнее время люди начали приобретать товары из Китая. Это обусловлено тем, что продукция стоит дешёво и имеет вполне терпимое качество. Генераторы или же элементы конструкции можно купить за границей, но есть определённые риски, которые следует учитывать:

1. Приходится платить за товар до его получения.
2. Часто случается, что продукция не соответствует описанию на сайте.
3. Иногда посылка не доходит до адресата, а деньги при этом никто не вернёт.

Часто такая экономия оказывается ложной. Есть возможность покупки генератора напрямую от производителя. Но при таком варианте необходимо знать все тонкости конструкции аппарата, чтобы опытный продавец не смог «втюхать» генератор, не соответствующий требованиям, поэтому перед покупкой следует:

1. Досконально изучить рынок таких устройств. Это позволит обнаружить лидеров среди производителей.
2. Правильно рассчитать мощность. Так можно сэкономить, не переплачивая за ненужные характеристики.

Бестопливные генераторы

Многие государства сейчас делают упор на разработку альтернативных источников энергии, а также на экономию полезных ископаемых. Достигается это благодаря использованию магнитных электрогенераторов. Принцип их работы заключается в элементарных законах физики. Наиболее успешными видами устройств считаются такие:

1. Бестопливный генератор на магнитах Адамса. На сегодняшний день является наиболее популярным магнитным двигателем. У него довольно простая конструкция, но при этом очень высокий коэффициент полезного действия.
2. Мотор Дудышева. В основе его работы применяется магнитный ток, который видоизменяется в электрический импульс.
3. Соленоидальный мотор Дудышева. В его конструкцию включён магнитный ротор. Наибольшую эффективность показывает на малых мощностях.
4. Двигатель Минато. КПД устройства составляет 100%. Это достигается благодаря использованию усилителей мощности.
5. Мотор Джонсона. Это довольно популярный тип устройств, но в промышленности его не применяют из-за малой мощности.

https://youtube.com/watch?v=uBNnTQOkv_g

Фазы — что лучше — три или одна?

Многие любители электрической техники идут по пути наименьшего сопротивления и, чтобы не заморачиваться, останавливают свой выбор на однофазном статоре для ветряка. Однако у него имеется одна неприятная особенность, нивелирующая простоту сборки, — это вибрация в нагруженном состоянии, по причине непостоянства отдачи тока. Ведь амплитуда такого статора скачкообразна, — достигая максимума, когда неодимовые магниты располагаются над катушками, а после падая до минимума.

А вот, когда генератор сделан по трехфазной системе, то вибрации отсутствуют, и показатель мощности ветряка имеет постоянное значение. Причина такого отличия заключается в том, что ток, падая в одной фазе, в то же время нарастает в другой. И в итоге, ветрогенератор, работающий в трехфазной системе, может быть более эффективным до 50 %, чем точно такой же, но использующий однофазную систему. И главное, — нагруженный трехфазный генератор не дает вибрации, следовательно, мачта не дает повода для жалоб на ветрогенератор в надзирающие органы недоброжелателям из числа соседей, поскольку не создает надоедливого гула.

Генераторы «Вега»

На основе изобретения Адамса налажено промышленное производство генераторов. Бренд «Вега» — один из самых популярных производителей. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, модели пользуются повышенным спросом. Их отличают компактные размеры, бесшумная работа, гарантированная экологичность и безопасность для человека. В продаже представлены генераторы от 1,5 до 10 кВт, что позволяет выбрать мотор в зависимости от количества и мощности устройств-потребителей. Длительность работы моделей – приблизительно 20 лет. А вот аккумуляторы потребуется менять чаще: их хватает обычно на 3-4 года.

Способ намотки катушки статора ветряка

Для того, чтобы сделанный своими руками ветрогенератор на неодимовых магнитах работал с максимальной отдачей, статорные катушки следует рассчитывать. Однако большинство мастеров предпочитают делать их на глаз. К примеру, тихоходный генератор, способный заряжать 12 В аккумулятор, начиная со 100 — 150 оборотов за минуту, должен иметь во всех катушках от 1000 до 1200 витков, поровну разделенное между всеми катушками. Увеличение количества полюсов ведет к росту частоты тока в катушках, благодаря чему генератор, даже при малых оборотах, дает большую мощность. Намотка катушек должна производиться по возможности более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них. Делать это можно на оправке, либо на самодельном станке.

Для того чтобы разобраться, какой потенциал мощности имеет генератор, покрутите его с одной катушкой, поскольку, в зависимости от того, в каком количестве будут установлены неодимовые магниты и какова их толщина, данный показатель может существенно отличаться. Измерение проводятся без нагрузки при необходимом числе оборотов. Например, если генератор при 200 оборотах за минуту обеспечивает напряжение в 30 В, имея сопротивление в 3 Ом, то следует из 30 В вычесть 12 В (напряжение питания аккумулятора) и полученный результат — 18 делим на 3 (сопротивление в омах) получаем 6 (сила тока в амперах), которые и пойдут от ветрогенератора на зарядку АКБ. Однако, как показывает практика, по причине потерь в проводах и диодном мосту, реальный показатель, который будет производить магнитный аксиальный генератор, будет поменьше.

Магниты для создания ветрогенератора лучше брать в форме прямоугольника, поскольку их поле распространяется по длине, в отличие от круглых, поле которых сосредотачивается в центре. Катушки, как правило, мотают круглыми, хотя лучше делать их несколько вытянутыми, что обеспечивает больший объем меди в секторе, а также более прямые витки. Отверстие внутри катушек должно быть равно или превышать ширину магнитов.

Толщина статора должна быть такой же что и магниты. Форма для него обычно фанерная, для прочности под катушки и поверх них кладут стеклоткань, и все это заливается эпоксидной смолой. Для того, что бы не допустить прилипания смолы к форме, последнюю смазывают любым жиром либо применяют скотч. Провода предварительно выводят наружу и скрепляют между собой, концы каждой фазы после этого соединяют треугольником либо звездочкой.

Электрические и технические параметры генератора

Расчет напряжения выполняют по формуле:

U=2*Ч*КП*КК*КВ*МИ*П, где:

• U – напряжение в Вольтах;
• Ч – частота оборотов ротора генератора за одну секунду;
• КП – количество магнитных полюсов;
• КК – количество индукционных катушек в статоре;
• КВ – число витков проводника в одной индукционной катушке;
• МИ – магнитная индукция в Тл, которая образуется в стандартном зазоре (2 мм);
• П – площадь поверхности одного неодимового магнита, в кв. м.

Если применяют простые катушки, для расчета берут магнитную индукцию 0,5 Тл. При добавлении сердечника из электротехнической стали значение увеличивают до 0,7-0,9Тл.

К сведению. Формула действительна при соединении обмоток «треугольником». Если трехфазный генератор собирают по схеме «звезда», полученное значение умножают на поправочный коэффициент 1,7.

После вычисления напряжения надо узнать сопротивление в обмотках. После этого несложно будет определить силу тока и мощность.  Для медного проводника удельное сопротивление составляет 0,0175 Ом на мм кв./ метр. Для расчета общей величины применяют формулу:

С= (УС*Д)/ПП, где:

• С – сопротивление, в Ом;
• УС – удельное сопротивление определенного материала;
• Д – длина проводника в метрах;
• ПП – площадь проводника в сечении, мм кв.

Для расчета силы тока вычитают из напряжения магнитного генератора на холостом ходу напряжение подсоединенного для зарядки аккумулятора. Полученное значение делят на величину рассчитанного по предыдущей формуле сопротивления.

Увеличение/уменьшение оборотов меняет соответствующим образом силу тока при неизменном значении напряжения на клеммах батареи аккумуляторов. Для расчета производительности ветроустановки в разных режимах используют стандартную формулу:

P=I*U, где:

• Р – мощность, Ватт;
• I – сила тока, Ампер;
• U – напряжение, Вольт.

Как сделать своим руками

Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.

Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.

При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.

Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.

Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:

1. Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
2. Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
3. В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
4. Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:

1. Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
2. Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм2, наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
3. На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.

Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция

1. Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
2. Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:

1. Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
2. Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
3. На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:

1. Конструкция должна жестко крепить статор (заготовка с обмотками, залитыми эпоксидной смолой), с одной стороны, и не затруднять вращение ротора (диски с недимовыми магнитами).
2. Из трубы (полиэтилен, пропилеи и т.д.), используемой для прокладки сетей водопровода или канализации, изготавливаются лопасти ветрового генератора. Для этого труба нарезается нужной длины, после чего разрезается и заготовкам придается соответствующая форма.
3. Изготавливается хвостовок ветровой установки. Для этого может быть использован любой листовой материал (фанера, металл, пластик), после чего хвостовик крепится к собираемой конструкции, со стороны противоположной креплению лопастей. В результате получается следующая конструкция:

• Собранная установка монтируется в предусмотренном для этого месте.
• К выводам генератора подключается нагрузка.

Конструкция ветрового генератора на неодимовых магнитах может быть различной, все зависит от имеющихся запасных частей и технический возможностей человека, решившего изготовить подобное устройство самостоятельно.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Супермаховик- альтернативный накопитель энергии

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Почему вечный двигатель невозможен

Когда речь заходит о вечном двигателе, главная проблема — путаница в формулировках. Почему-то некоторые считают, что вечный двигатель – это машина, которая движется постоянно, что она никогда не останавливается. Эта правда, но лишь отчасти.

Действительно, если вы однажды установили и запустили вечный двигатель, он должен будет работать до «скончания времён». Назвать срок работы двигателя «долгим» или «продолжительным» – значит сильно преуменьшить его возможности. Однако, ни для кого не секрет, что вечного двигателя в природе нет и не может существовать.

Но как же быть с планетами, звездами и галактиками? Ведь все эти объекты находятся в постоянном движении, и это движение будет существовать постоянно, до тех пор пока существует Вселенная, пока не наступит время вечной, бесконечной, абсолютной темноты. Это ли не вечный двигатель?

Именно при ответе на этот вопрос и вскрывается та путаница в формулировках, о которой мы говорили в начале. Вечное движение не есть вечный двигатель! Само по себе движение во Вселенной «вечно». Движение будет существовать до тех пор, пока существует Вселенная. Но так называемый вечный двигатель — это устройство, которое не просто движется бесконечно, оно еще и вырабатывает энергию в процессе своего движения. Поэтому верно то определение, которое даёт Википедия:

В интернете можно найти множество проектов, которые предлагают модели вечных двигателей. Глядя на эти конструкции, можно подумать, что они способны работать без остановки, постоянно вырабатывая энергию. Если бы нам действительно удалось спроектировать вечный двигатель, последствия были бы ошеломляющими. Это был бы вечный источник энергии, более того, бесплатной энергии. К сожалению, из-за фундаментальных законов физики нашей Вселенной, создание вечных двигателей невозможно. Разберёмся, почему это так.

Главные параметры проекта

Самодельный генератор

После ознакомления с общими принципами надо уточнить личные требования. Мощный ветрогенератор своими руками сделать непросто, поэтому начинают эксперименты с простейших небольших моделей. Впрочем, при правильной подготовке вполне можно приступить к реализации проекта полного обеспечения электроэнергией определенного объекта недвижимости.

Относительно легко получится создать однофазный генератор. Однако на выходе такого устройства образуются значительные перепады тока. Этот процесс сопровождается сильными вибрациями, шумом. Такой звук будет беспокоить самого хозяина. Он станет причиной недовольства соседей. Если превышены установленные действующим законодательством нормы, установку придется демонтировать.

Чтобы исключить перечисленные недостатки и одновременно повысить КПД на 40-50%, предпочтение отдают трехфазной схеме. Если нет подходящего готового электрического асинхронного мотора, его можно создать самому.

Основные компоненты, одно,- и трехфазные схемы подключения обмоток генератора

На фото приведен пример с роторами (1), которые сделаны из неодимовых магнитов. Следующие снимки демонстрируют статор из медных катушек на стадии изготовления (2) и после создания цельного блока с заливкой эпоксидной смолой.

Соединение катушек

соединение катушек трёхфазного генератора, на рисунке статор состоящий из 15-ти катушекКатушки трехфазного генератора соединяются так : Начало первой катушки с концом четвёртой, а начало четвёртой с концом седьмой, начало седьмой с концом десятой, начало десятой с концом тринадцатой, а начало тринадцатой на выход вместе с концом первой. Остальные две фазы аналогично начиная со второй катушки, и третья фаза с третьей. В на рисунке статор состоит из 15 катушек, а на дисках должно быть по 10 магнитов. Если статор состоит из 9 катушек, то три катушки на фазу, и на дисках может быть или шесть пар магнитов, или 12 пар.

Вернёмся к формуле E=B·V·L

. К примеру планируется намотать 18 катушек проводом 1.0 мм, и в катушку помещается по 80 витков, значит всего у нас витков 18*80=1440 витков. Если генератор однофазный то так и считаем по всем катушкам, а если трёхфазный то будем брать катушки одной фазы, в данном случае шесть катушек в фазе, а потом вычислим данные при соединении звездой или треугольником. Я буду считать трёхфазный, по этому беру шесть катушек 80*6=480витков.

Магниты у нас к примеру 30*10мм (по 12шт на диске), значит активная длинна проводника 0.03м, если статор железный, то берётся ширина статора. Диски с магнитами у нас к примеру диаметром 20см, но надо брать диаметр по центру магнитов, значит минус 1,5см по кругу и того 20-3см=17*3.14=53.38см или 0.53м. Хочу напомнить что толщина железных дисков должна быть не менее толщины магнитов, иначе магнитное поле выйдет за железо и не будет участвовать в выработке электричества и магнитная индукция будет ниже, а если у вас к примеру ротор асинхронного двигателя, то после проточки желательно одеть металлическую гильзу и на неё клеить магниты, или вытачивать цельно-металлический ротор, так магниты будут использоваться эффективнее и можно или получить больше мощности или сэкономить на толщине магнитов.

И так теперь у нас есть необходимые данные для расчёта напряжения генератора к примеру при 60об/м. Магнитную индукцию возьмём равной 1Тл. Скорость движения магнитов у нас за оборот 0.53м, значит при 60об/м будет 1об/с, то-есть 0.53м/с — скорость движения магнитов. Активная длинна проводника нам тоже известна и равна 0.03м. Тогда 0.03м нужно умножить на количество витков в катушке (80) и на количество катушек (6), и получится 0.03*480=14.4м.

Теперь представляем значения в формулу E=B(1Тл)*V(0.53м)*L(14.4м), получается E=7.632V. В общем при 60об/м получается напряжение фазы 7.6 вольт. Напряжение генератора растёт линейно в зависимости от оборотов, значит при 120об/м будет 15.2 вольта, а при 240об/м будет 30.4 вольт. А при 300об/м будет 38.0 вольт. Зарядка начнётся при 120об/м если соединить фазы генератора треугольником. При соединении звездой напряжение генератора будет выше в 1,7 раза, значит зарядка начнётся ещё раньше, при 90об/м.

Но если нарисовать виртуальный статор с катушками и магнитами, то можно увидеть что магнит не перекрывает собой полностью катушку и 30% активной зоны не перекрывается как бы не стоял магнит, а это значит что 30% не участвует в выработке напряжения и это надо учитывать. Часто получается так что магнит перекрывает только половину катушки, и это значит что только половина витков участвует в выработке электричества. Значит в нашем случае напряжение будет ниже на 30% чем получилось, то-есть не E=7.632V, а E=5V.

Теперь поговорим про ток генератора, его сопротивление и соединение звездой и треугольником

Напряжение мы теперь можем определить и подогнать начало зарядки под винт ветрогенератора, чтобы и винт мог раскрутится и зарядка начиналась на слабом ветру. Но зарядка осуществляется током в амперах, а сила тока зависит от сопротивления катушек и нагрузки в целом (провода и аккумулятор). Чем меньше сопротивление — тем выше сила тока зарядки и меньше потерь на нагрев, по-этому сопротивление обмотки генератора нужно делать как можно меньше. В нашем генераторе состоящем из 18 катушек всего 18*80=1440 витков, это по 480 витков в фазе. Чтобы узнать сопротивление фазы нужно узнать длинну провода в фазе и его сечение. Длина одного витка в среднем примерно 0.08м, значит 0.08*480=38.4м. Сопротивление одного метра медного провода сечением 1мм равно 0.0224Ом. Далее 38.4*0.0224=0.86Ом.

Топливный насос

Привод этого агрегата представлен в виде кулачковой поверхности, которая прочно зажата между роликом поршня и самого корпуса. Механизм совершает возвратно-поступательные движения вместе с шатуном двигателя внутреннего сгорания. Если мастер планирует изменить количество выталкиваемого за один такт топлива, то он обязательно осуществляет аккуратный поворот кулачковой поверхности по отношению к продольной оси. В этой ситуации ролики поршня насоса и корпуса будут сдвигаться либо раздвигаться (все зависит от направления вращения). Итоговые значения напряжения и электроэнергии, вырабатываемые во время различных циклов, нельзя отнести к категории автоматически пропорциональных изменений механической энергии.

Такой подход предусматривает применение крупногабаритных аккумуляторных батарей, которые чаще всего устанавливают между частью внутреннего сгорания и электродвигателями. Использование линейного генератора позволяет сохранить благоприятную экологическую обстановку окружающей среды. Экспертам удалось минимизировать образование токсичных составов при работе агрегата, что высоко ценится в современном обществе.

Как повысить мощность ветряка?

Для подъема мощности ветрогенератора можно использовать магниты. Попросту на магниты, которые уже установлены наклеить еще по одному такому же или более тонкому. Другой способ основан на установке в катушки металлических сердечников, — пластин трансформатора. Это обеспечит усиление магнитопотока в катушке, однако вызывает небольшое залипание, которое, впрочем, совершенно не ощущается шестилопастным винтом. Стартует такой ветрогенератор при ветре в 2 м/с. Благодаря применению сердечников генератор получил увеличение мощности с 300 до 500 Вт/ч при ветре в 8 м/с

Также следует уделять внимание форме лопастей, — малейшие неточности снижают мощность

https://youtube.com/watch?v=9K3kWwvldHI

https://youtube.com/watch?v=3DsnYv4Jy74

Похожие записи:

Особенности крепежа к газобетонному блоку Швабра по бетону Изготовление железобетонных столбов для забора своими руками Описание работы и устройство импульсного блока питания Шелкография на одежде Дом из кирпича