Как сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя

Дата публикации: 22 февраля 2019

Содержание

• Принцип работы асинхронного двигателя и генератора
• Изготовление ветрогенератора своими руками из асинхронного двигателя
• Тестирование генератора
• Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора
• Преимущества и недостатки ветрогенератора из асинхронного двигателя

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.

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.

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя 3 квт. Как сделать генератор для ветряка из асинхронного двигателя своими руками. Генератор на ниодимовых магнитах

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.

Чтобы сделать своими руками ветрогенератор мощностью до 1 кВт, нет необходимости приобретать специальное оборудование. Данную задачу легко решить, имея в наличии асинхронный двигатель . Причем указанной мощности будет вполне достаточно для того, чтобы создать условия для работы отдельных бытовых приборов и подключить уличное освещение в саду на даче.

Если сделать ветряк своими руками , то у вас будет бесплатный источник энергии, которую можно использовать по своему усмотрению. Любой домашний мастер в состоянии изготовить самостоятельно ветрогенератор на основе асинхронного двигателя.

Из чего состоит генератор?

Генераторная установка, которая будет вырабатывать электричество, предусматривает следующие основные элементы:

Принцип работы

Эксплуатация самодельных ветряков осуществляется по аналогии с ветрогенераторными установками
, которые применяются в промышленности. Основная цель заключается в выработке переменного напряжения, для чего кинетическая энергия трансформируется в электрическую. Ветер приводит в движение ветроколесо роторного типа, в результате чего получаемая энергия поступает от него к генератору. Причем обычно роль последнего выполняет асинхронный двигатель.

В результате создания генератором тока, последний поступает в аккумулятор, который оснащен модулем и контроллером заряда. Оттуда он направляется в инвертор постоянного напряжения, источником работы которого служит электросеть. В результате удается создать переменное напряжение
, характеристики которого подходят для использования в бытовых целях (220 В 50 Гц).

Для трансформации переменного напряжения в постоянное используется контроллер. Именно с его помощью и выполняется зарядка аккумуляторов. В ряде случаев инверторы способны выполнять функции источника бесперебойного питания. Иными словами, в случае проблем с подачей электроэнергии они могут задействовать в качестве источника питания бытовых устройств аккумуляторы либо генераторы.

Материалы и инструменты

Чтобы сделать ветрогенератор, достаточно иметь асинхронный двигатель
, который и придется переделывать. В то же время придется запастись рядом материалов:

Характеристики и установка генератора

Генератор имеет следующие характеристики:

Особенности монтажа

Чаще всего установка генератора своими руками выполняется с применением трехлопастного ветроколеса, достигающего в диаметре порядка 2 м. Решение же нарастить число лопастей либо их длину не приводит к улучшению рабочих характеристик. Вне зависимости от выбранного варианта относительно конфигурации, габаритов и формы лопастей, вначале следует выполнить предварительные расчеты.

Во время самостоятельной установки нужно обращать внимание на такой параметр, как состояние почвы участка, где будет размещена опора и растяжки. Мачта устанавливается путем рытья ямы глубиной не более 0,5 м, которую необходимо заполнить бетонным раствором.

Подключение к сети осуществляется в строго определенном порядке
: первыми подсоединяют аккумуляторы, а за ними уже следует сам ветрогенератор.

Вращение ветрогенераторной установки может осуществляться в горизонтальной либо вертикальной плоскости. При этом обычно выбор останавливают на вертикальной плоскости, что связано с конструкционным исполнением. В качестве роторов допустимо применять модели Дарье и Савониуса.

В конструкции установки должны использоваться герметизирующие прокладки либо колпак. Благодаря данному решению генератору не навредит влага.

Для размещения мачты и опоры должно быть выбрано открытое место. Подходящей для мачты является высота 15 м. При этом наибольшее распространение получили мачты
, чья высота не превышает 5-7 м.

Оптимально, если изготовленный своими руками ветрогенератор выполняет функции резервного источника питания.

Эти установки имеют ограничения по использованию, так как их эксплуатация возможна только в тех регионах, где скорость ветра достигает порядка 7-8 м/с.

Прежде чем приступить к созданию ветряка своими руками, выполняют точные расчеты. В некоторых случаях возникают трудности с обработкой узлов асинхронного двигателя;

Ветряк нельзя создать без электрических модулей, а также проведения серии экспериментов.

Как сделать своими руками асинхронный генератор?

Хотя, всегда можно приобрести готовый асинхронный генератор
, можно пойти иным путем и сэкономить, изготовив его своими руками. Сложностей здесь не возникнет. Единственное, что нужно сделать — подготовить необходимые инструменты.

1. Одна из особенностей работы генератора заключается в том, что он должен вращаться с большей скоростью
   , нежели двигатель. Добиться этого можно следующим путем. После запуска необходимо выяснить скорость вращения двигателя. В решении этой задачи нам поможет тахогенератор или тахометр
2. Определив вышеуказанный параметр, к значению следует прибавить 10%. Если, например, его крутящий момент составляет 1200 об/мин, то для генератора он будет равен 1320 об/мин.
3. Чтобы сделать электрогенератор на основе асинхронного двигателя, потребуется найти подходящую емкость для конденсаторов. Причем следует помнить о том, что все конденсаторы не должны отличаться своими фазами
   друг от друга.
4. Рекомендуется использовать емкость средних размеров. Если она окажется слишком большой, то это приведет к нагреву асинхронного двигателя.
5. Для сборки следует использовать конденсаторы
   , которые смогут гарантировать нужную скорость вращения. К их установке нужно отнестись с большой серьезностью. Рекомендуется защитить их, используя специальные изолирующие материалы.

Это все операции, которые должны быть выполнены при обустройстве генератора на основе двигателя. Далее можно переходить к его монтажу. Имейте в виду, что при использовании устройства, оснащенного короткозамкнутым ротором, вы получите ток с высоким напряжением. По этой причине, чтобы добиться значения в 220 В, вам потребуется понижающий трансформатор.

Verification: 72146f0e872f9296

<div><img src=»http://mc. yandex.ru/watch/12333712″ alt=»» /></div>

Продам ветрогенератор
мощностью 300 ватт,
с пластиковыми лопастями, поворотным устройством, с контролёром заряда. Без проблем подойдет для освещения небольшого дома. Возможность
подключения инвертора и получение полноценных 220в для подключения телевизора, компа
и др. приборов, для освещения фасада дома, для альтернативной запитки видео
камер и охранной сигнализации, для рыбаков и пчеловодов, для отдаленных от госэнергии
дач и фермерских хозяйств.

Диск содержит много программ,
также много литературы, в общем, смотрим презентацию.

Появилась третья версия этого диска, теперь Диск имеет еще более мощное содержание,(более 20-ти программ, 37 фильмов,22 книги, одна интерактивная,подробное описание 3-х ветрогенераторов, а также содержит подробное описание для изготовление солнечных батарей). И это еще далеко не все, Диск имеет доступ к бесплатной интернет библиотеке, к форуму по альтернативной энергетике, и к моему сайту. Порадует удобный интерфейс). Для тех, у кого есть доступ к интернету, и нет ограничений на скачивание, Вы можете приобрести файлы этого диска,- эквивалент 10$. Для этого свяжитесь со мной через Email- [email protected] Как только я получаю деньги, сразу отсылаю на Ваш адрес файл, и пароли к нему. Диск содержит информацию о расчетах и постройке ветрогенераторов. Очень много фото,видео, есть видео в 3-D деталировке генератора,много книг, и программного обеспечения. Всё по честному. Мой сайт http://сайт/

Мой email
yalovenkoval
@i
. ua

<div><img src=»http://mc.yandex.ru/watch/12333712″ alt=»» /></div>

и вот теперь, как я и обещал, выкладываю полное описание, чертежи, а также
возможность самому полностью понять и изготовить реально работающую конструкцию
ветрогенератора на базе АСИНХРОННОГО двигателя. В этой статье я попробую описать
без утайки все нюансы постройки ветряка, с которыми столкнулся я при
изготовлении, и думаю, многие из Вас смогут не только повторить, но и сделать
лучше и мощнее, главное иметь большое желание и во всём разобраться.

Наверное, не стоит рассказывать, что ИНТЕРНЕТ завален информацией о постройках ветряков, но
многое это просто Флуд, либо, эта информация платная. Я не прошу денег, но и не
отказываюсь, любой труд должен облагораживаться, и если я Вам помог, и если Вы
не равнодушный, и у Вас есть желание и возможность, хотя бы чуть-чуть помочь,
можете перечислить любую возможную суму, (возможные варианты через Email),
и Вы получите еще и возможность общения по SKYPE
, либо по телефону.

С уважением Валерий.

ВЕТРОГЕНЕРАТОР С АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от
Валерия.

Пожалуй начнём с того что есть как минимум три пути создания
ветрогенератора с асинхронного двигателя.

ПЕРВЫЙ
— самый
простой, но и самый неэффективный для ветрогенератора, суть такова, необходимо
отыскать рабочий асинхронный электродвигатель, желательно до 1000 ОБ/мин. , т.
е.самый оптимальный вариант это двигатель который имеет 6 или 8 полюсов, можно
почитать http://model.exponenta.ru/electro/0080.htm и здесь http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0
в двигателе ничего не переделывается. Цепляем
конденсаторы, приделываем мультипликатор (повышающий редуктор), с таким расчетом,
чтобы электродвигатель выходил на номинальные обороты при минимальном ветре
который сможет обеспечить работу генератора в номинальном режиме. Такая
конструкция может быть реализована в парусных ветрогенераторах, где очень
большой крутящий момент. Как правило, этот вариант больше используется для
получения электроэнергии при принудительном раскручивании генератора двигателем
внутреннего сгорания-ДВС. http://rove.biz/index.php/sdelai-sam/220-380

ВТОРОЙ
— вариант
более сложный, но и намного эффективнее. Этот вариант довольно подробно описан
Николаем http://tng-forum.ru/topic55.html , поэтому здесь как бы в двух словах;
Необходимо отыскать рабочий низкооборотный электродвигатель на 6 или 8 полюсов
(до 1000 ОБ/МИН). Статор не перематывается, переделке подвергается только сам якорь. Поскольку цены на
НЕОДИМОВЫЕ магниты очень сильно кусаются, необходимо как-то на них экономить, а
чтобы сэкономить на магнитах и не потерять в мощности, обязательно необходимо
ставить металлическую гильзу под магниты (чтобы магнитные поля замыкались через
метал, а не по воздуху). Поэтому якорь необходимо проточить на глубину
гильза+магнит+зазор между статором и якорем, запрессовать гильзу, затем
наклеить правильно
магниты
(предварительно сделав шубу под магниты). Еще лучший вариант, если есть
возможность выточить полностью новый якорь под магниты. В результате получается
неплохой генератор, который при номинальных оборотах выдает на выходе три фазы
по 220V
.

Здесь есть немного подводных камней за которые многие
молчат,- толщина гильзы должна быть не меньше толщины магнита (в идеале равна
примерно ширине
магнита) Чтобы не
сомневаться в толщине гильзы всё легко можно проверить,- прикладываем два
магнита разными полюсами на гильзу, при этом отвёртка с внутренней стороны
гильзы не должна примагничиваться, если всё так, значит толщина гильзы
правильная. Оптимальную толщину магнита рассчитываем по формуле:

S
/8+Z
=M
S
высота паза+ярмо

M
-Z
=S
/8 Z
зазор между статором и якорем

M
-Z
*8=S
M
высота магнита

И еще одно основное условие,- обязательно необходимо делать
скос магнитных полюсов, в противном случае провернуть якорь будет довольно сложно, будут сильные
залипания, которые нам не нужны.

Самый простой способ избавится от залипаний, это сделать
скос на магнитах, обычно все пишут на форумах что скос делается на уявный
магнит, но наверное правильнее будет сказать:-
скос на зубец + паз (на статоре), при этом залипания минимальные.

Соотношение катушек к магнитам должно быть 3 к 2, т.е. на
каждые три катушки должно приходить два
полюса (S
и N
),
например, если на статоре 54 паза и на каждый зубец намотана катушка, генератор трёхфазный, (в одной фазе получаем
54/3= 18 катушек на фазу) , то на эти 54 катушки должно прийти 54/3*2=36
магнитных полюсов (18S
и 18N
). Магнитов в
идеале всегда должно быть в 1,5 раза меньше чем катушек (для трёхфазного
генератора).

Ну и наконец, ТРЕТИЙ

вариант- он самый сложный, очень много токарных работ, но этот вариант самый
эффективный. Вся сложность в том, что генератор делается с *нуля*, т.е. с
электродвигателя используется только железо статора, всё остальное это Ваша
творческая работа! Этот вариант хорош тем, что Вы сами можете намотать
генератор на любое нужное Вам выходное напряжение, и тем самым подогнать работу
ветряка под свои запросы.

Для того чтобы сделать хороший генератор Вам необходимо,
скажем на металлоломе, найти статор низкооборотного двигателя. Подойдет тот, у
которого количество пазов равно 36,48,54 или 72, причем, чем больше пазов, тем
более тихоходным получится генератор, а чем больше диаметр статора, тем большую
мощность с него можно снять. Но в этом
случае увеличивается вес НЕОДИМОВЫХ магнитов, а это уже приличные расходы,
здесь именно тот момент, где нужно выбирать между расходами и выходной
мощностью генератора. Чтобы не напрягать мозги всякими там формулами по
вычислению выходной мощности генератора достаточно усвоить, что вес магнитов
это примерно и есть выходная мощность генератора, например, общий вес магнитов 1 кг, то и мощность генератора
примерно будет 1 КВт.

Это были общие аспекты по изготовлению ветряков с
асинхронного двигателя, а теперь
описание моего ветряка.

НА
ЧУЖИХ ОШИБКАХ УЧИМСЯ, А СВОИ ОШИБКИ
ДЕЛАЕМ…

—
первая аксиома от Валерия

После изготовления аксиального генератора http://valerayalovencko.narod2.ru
,захотелось попробовать сделать генератор мощнее, вот здесь и началось изучение
теории по изготовлению генераторов с асинхронных двигателей.

Основной рывок в знаниях о генераторах я получил после
знакомства с САВЧЕНКО СЕРГЕЕМ он жеSERGEY
VETROV
http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru
. Вот тогда то всё и сдвинулось с мёртвой точки. Как говорил Сергей с его опыта
для идеального генератора нужно искать статор электродвигателя по таким
параметрам:

Внутренний диаметр статора количество
зубцов

240-330мм
54-72

Генератор мотать трёхфазный

Прежде всего, нужно было отыскать железо статора для
будущего гены. Несколько раз посетил пункты приёма металлолома и там отыскал
сгоревший 4 КВт двигатель, и хотя статор не совсем подходил по нужным параметрам (на статоре 54 паза, ширина зубза5мм, ширина
паза 3мм, внутренний диаметр статора 130мм), тем не менее решил попробовать
сделать гену с того что есть.

Корпус мотора был чугунный, использовать его я не собирался,
поэтому с двух сторон подрезал болгаркой, вставил зубило и молотком расколол
чугунный корпус. После этого без проблем вытащил статор двигателя и спилил с
него все обмотки.

Затем тонким зубилом срубил фиксирующие скобы (на статоре у
меня их было 6 шт.) , отмерял и отрубил нужные мне 40мм железа, по размеру
магнитов.

Магниты я использовал НЕОДИМОВЫЕ N
38 с размерами 40*10*5.

Магниты покупал через интернет http://neodim.if.ua/
, услугами этого сайта я остался доволен, прислали быстро и без проблем по
новой почте, даже к моему удивлению немного уступили в цене. Размеры этих
магнитов хорошо подходили под мой статор (напомню на три зубца-два магнита).

Скос магнитных полей решил делать на железе.

Чтобы железо не распадалось
в пазы вставил электроды без обмазки (как раз подошли). Острым ножом
разделил каждую пластину, причём всё это постоянно оставалось на двух
противоположно вставленных электродах (чтобы не нарушать заводскую
последовательность пластин).

Когда все пластины были рассоединены, на электродах
провернул железо на скос равный зубец + паз, всё это зафиксировал струбцинами,
на ровной поверхности с помощью уголка выставил соосность всех пластин, и по
месту где стояли фиксирующие скобы проварил железо электросваркой. У меня
получился готовый бублик с нужным мне скосом.

Поскольку нужной трубы под
наружный диаметр статора не отыскал, я принял решение использовать трубу
большего диаметра, внутри этой трубы приварил направляющие сегменты и проточил
их под нужный мне наружный диаметр статора.

Был нарисован чертёж,

по которому
мой кум ВИТАЛИЙ ЗАВГОРОДНИЙ исполняя все мои токарные запросы, выточил корпус,
а затем и все остальные детали генератора. Здесь отдельной строкой:-

ОГРОМНАЯ БЛАГОДАРНОСТЬ

, поскольку как минимум 50% генератора
это заслуга кума.

Подшипниковый узел был взят готовый,- это передняя ступица
автомобиля Ваз.

Всю конструкцию постарался сделать по возможности компактной,
тем самым уменьшая вес без ущерба для генератора. Была изготовлена несущая
плоскость, к которой крепятся все силовые элементы конструкции.

Якорь также был изготовлен с трубы только меньшего диаметра,
якорь одновременно является и элементом крепления махов лопастей. Толщину
якоря, именно то место где вклеиваются магниты, для уверенного замыкания
магнитных полей, увеличил. Для этого с внутренней стороны гильзы были
запрессованы три толстых шайбы выточенных с метала и заварены, (поскольку
целого куска такой болванки метала у меня не было). На гильзе были
профрезерованы три отверстия под махи лопастей диаметром 35мм под углом в 120
градусов. В этом мне помог Сергей Ветров http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru
, он же профрезеровал и пазы в стаканах под махи лопастей, и эти стаканы
приварил к гильзе якоря.

Ось якоря также с передней ступицы ВАЗ, только на ней были
обрезаны на токарном станке уши под шаровые опоры. Ось запрессована в гильзу
якоря и прикручена болтами.

На якорь было наклеено 36 магнитов. Перед оклейкой якорь был
розчерчен на станке, но поскольку розчертить на 36 частей не получалось,
пришлось розчертить на 12 частей, т.е. в один сектор ставало три магнита.

Сначала были наклеены все магниты, скажем полюсом S
,

а затем без проблем между ними были
наклеены все магниты полюсом N
(через один).

Клей использовал двухкомпонентный, выдавливал прямо на магнит S
по
капле и прямо на магните смешивал, а когда клеил полюса N
, то клей смешивал прямо на якоре между
магнитами.

Перед тем как мотать статор, необходимо определится, каким
проводом мотать, и сколько витков мотать. Для этого мотаем как минимум три
катушки разным проводом, собираем всю конструкцию и тестируем на постоянных
оборотах. Я тестировал на токарном станке на 400 ОБ/Мин. При этом измеряем
напряжение и ток, как на ХХ (холостом ходу) , так и с нагрузкой. Все данные
записываем, определяемся на какое напряжение нам нужен генератор, и мотаем то,
что нам нужно.

Ток в цепи не изменится, а вот
напряжение необходимо умножить на количество
катушек в фазе, а затем на коэффициент 1,73 – это по переменке, а по
постоянке полученный результат еще умножить на коэффициент 1,4. При этом (на
примере моего
гены), имеем: 2*18*1,73*1,4=87,2V
постоянки на 400 ОБ/Мин. Поскольку
зависимость от оборотов линейная, то на 200 ОБ/Мин получим 44V
постоянки, минус потери на провода
и имеем прекрасный результат для зарядки
двух-трёх АКБ.

ЧЕМ
БОЛЬШЕ ПРАКТИКИ,- ТЕМ БОЛЬШЕ ВОПРОСОВ В ТЕОРИИ.

-вторая
аксиома от Валерия.

И так, определившись с количеством витков и толщиной
провода, мотаем все катушки. Для намотки я изготовил несложное приспособление,
наматывал катушки на самодельном станке.http://youtu.be/8jmUUkRW11k
Провод покупал в Харькове, на
предприятии ООО*ХАРЭЛЕКТРОМЕТ*.

Также были изготовлены несколько приспособлений для формовки
и укладки катушек, а также изоляционного материала (электрокартон).

Затем все катушки укладываем в пазы статора,

правильно
распаиваем, для трёхфазного генератора – начало первой катушки с концом
четвёртой, начало четвёртой с концом седьмой, начало седьмой концом десятой и
т. д. Вторую и третью фазы распаиваем аналогично.

Затем обматываем обмотки
киперной лентой, у меня её не было, я скреплял обмотки обычной толстой нитью.

Пропитываем все обмотки лаком (я
использовал обычный паркетный), и весь этот блин запекаем. Я запекал в старой
газовой духовке два часа, при температуре больше 100 градусов (датчик не
работал). В итоге получается довольно неплохой пропитанный лаком статор.

Осталось сделать защитный пыльник спереди гены, покрасить все элементы и собрать
конструкцию в один узел, при этом не забыть смазать подшипники.

Самые первые испытания, прогон генератора на токарном станке, результат на видео

С самого начала я планировал изготовить какой-то несложный
поворотный узел для лопастей ВРШ (винт
регулируемого шага). Идею ВРШ подсказал Сергей Ветров.Были изготовлены три
упорных стакана (в которых Сергей профрезеровал косый паз),

выточены три
поворотных оси с фланцами. Чтобы легко
можно было выставлять угол заклинения лопасти, были изготовлены еще три стакана,
в которые вклеиваются лопасти. Стакан на лопасти имеет грибок, который прижимается
вторым фланцем и фиксирует любой угол заклинения лопасти.

Опорный подшипник на
оси маха взят со шкворня авто * ВОЛГА*, пружины с клапанного механизма
неизвестного авто.

Принцип работы ВРШ очень прост,- при увеличении скорости
вращения, лопасть под действием центробежной силы начинает перемещаться по
пазу, и одновременно прокручивается до флюгерного положения. Тем самым
поддерживаются стабильные обороты при
любом порыве ветра. Все трущиеся детали
смазываются, ось внутри стакана фиксируется штопорным болтом. Все это
устройство закрыто пыльником (пыльник идеально подошел от рулевой рейки авто *ТАВРИЯ*)

Когда весь механизм собран,

необходимо отрегулировать
одинаковые усилия на пружинах, самый простой способ с помощью весов. Гайкой на оси маха
регулируем усилие пружины, выставляем одинаковый момент отрыва на всех махах лопастей.
Вес отрыва выставляем экспериментально, все зависит от веса лопасти и скорости вращения.
Механизм ВРШ закрываем заранее выточенным колпаком. Защитный колпак выливал с
эпоксидки+древесная пыль в подходящей
форме с последующей проточкой на токарном станке. На генераторе закрепил
контактную колодку, на которой легко можно коммутировать соединения обмоток, и
трёхфазный мост с которого к земле уже
спускаются два провода.

Поворотный узел сделан
так же как и в предыдущей конструкции, т.е. на мачте насажены на оси с отверстием
два подшипника 206,

а на подшипники запрессована гильза с приваренными
элементами крепления генератора.

Для крепления генератора к мачте использовал элементы
деталей с бурячного комбайна. Хвост сделан с текстолита и закреплён соосно с генератором.
Для уверенной защиты от ураганного ветра генератор закрепил на амортизаторе.

Вся конструкция получилась прочной и компактной,

Теперь у меня предстоит небольшая переделка мачты и
изготовление контролёра.

Всё подробно думаю описать ближе к зиме, так как сейчас уже
лето, а это время труда и отдыха, на всё не хватает средств и время.

Продолжение следует…

Ну вот, как и обещал, решил дописать статейку, еще не совсем
уверен насколько интересно у меня это всё получится, но я постараюсь.

Начну с того что мачту я немного переделал. Теперь добавил
еще один фланец. А также сделал еще один ряд растяжек. Высота мачты в данный
момент 10 метров,
хотя в дальнейшем планирую её поднять на 12 метров, это та
минимальная высота, на которой начинаются более равномерные ветра.

Изначально Контролёр был сделал по
проверенной схеме,

с одной лишь разницей, что вместо реле я поставил мощный
полевой транзистор, который напрямую включает балласт после полной зарядки АКБ.
.Настройка схемы не сложная, нужно всего лишь выставить верхний и нижний порог
срабатывания.

Но. затем был изготовлен более простый и более надёжный контролер с возможностью независимого заряда разных АКБ, и возможностью переключения в 12-ти и 24-х вольтовый режим.

Так он выглядит внутри

Работоспособность этого контролера, а заодно и ветрогенератора, можно посмотреть здесь

Для экстренного
торможения ветряка, скажем на случай урагана, предусмотрено принудительное
включение балласта через реле. Оптимальная нагрузка генератора при торможении
должна быть 50 процентов КПД генератора. Более понятным языком, Сопротивление
нагрузки должно быть равным сопротивлению генератора, только в этом случае
происходит эффективное торможение
генератора.

Пластиковые лопасти,диаметром 2,6 метра, изготовил sergey
vetrov

вот его сайт http://ser-vetrov2012-savchenko.narod2.ru , за что ему огромное спасибо.

%0A%20
%0A%20

Ранее мы уже рассматривали , исходя из популярности даной темы, предлагаем создать ветрогенератор из асинхронного двигателя. Необходимо немного переделать электродвигатель, как это сделать читаем далее.

Как сделать ветрогенератор своими руками из асинхронного двигателя

Чтобы сделать генератор для ветрогенератор, мы воспользуемся асинхронным двигателем.

Чтобы изменить двигатель, надо проточить ротор для магнитов, приклеить магниты к ротору и залить эпоксидкой. Кроме того, статор надо перемотать проводом с большей толщиной, дабы понизить показатель напряжения, увеличить ток. Но двигатель мы решили оставить нетронутым, выполнить лишь переделку ротора. Мы воспользовались агрегатом трехфазного типа, мощность его составляет 1,32 киловатт.

Выполняется проточка ротора мотора на токарном станке. Отметим, что в случае данного ротора мы не пользовались гильзой, которая надевается обычно под магниты. Ее наличие объясняется необходимостью усилить магнитную индукцию, магнитами через гильзу замыкаются поля, не происходит рассеивания магнитного поля, все направляется в сторону статора. Данная система предполагает использование весьма сильных магнитов, размер которых составляет 7,6×6 миллиметров. Берется 160 штук, с их помощью обеспечивается достаточная электродвигательная сила и без гильзы.

Первоначально, прежде чем наклеивать магниты, ротор размечается на 4 полюса, выполняется расположение магнитов со скосом. У двигателя было четыре полюса, из-за того, что не происходило перематывания статора, должны присутствовать 5 магнитных полюсов. Выполняется чередование каждого полюса, «южного» и «северного». Полюсам необходимы определенные паузы, магниты здесь располагаются более плотно. После того, как мы разместили магниты, они заматывались с помощью скотча, фиксировались эпоксидкой.

Ротор залипал, ощущалась также проблема в процессе валового вращения. Мы внесли некоторые изменения, удалили магниты и смолу, после чего выполнили новое размещение элементов. При этом упор был сделан на большую равномерность при установке. Выполнив заливку, мы поняли, что залипание стало менее заметным, кроме того, напряжение в процессе вращения генаратора на одинаковых оборотах стало меньше, показатель тока чуть-чуть увеличился.

Мы собрали ветрогенератор и решили прикрепить к нему то или иное приспособление. Решено было прикрепить лампу на 60 ватт и 220 вольт, на оборотах от 800 до 1000 она накаливалась полностью. Кроме этого, чтобы проверить возможности, мы прикрепили лампочку, мощность которой составляет 1киловатт. Обеспечен был половинный уровень нагревания. При 800 оборотах в минуту уровень напряжения составлял 160 вольт. Помимо этого, мы попытались выполнить подключение кипятильник на 0,5 киловатт, очень быстро вода нагрелась.

Рассмотрим подробно винт. Материалом для лопастей выступала поливинилхлоридная труба, диаметр которой равен 160 миллимеров. На фотографии можно увидеть винт, его диаметр составляет 1,7 метра, здесь представлена информация, исходя из которой, выполнялись лопасти.

Несколько позже мы сделали стойку, у которой есть поворотная ось, позволяющая прикреплять хвост и генератор. У системы схема, при которой ветровая головка уходит от ветра с помощью хвостового складывания. Именно поэтому здесь есть определенное смещение от осевого центра системы, при заднем расположении штырька (шкворня, предназначенного для хвоста).

Мы прикрепили ветрогенератор своими руками к мачте, длина которой равняется девять метров. Генератором обеспечивалось напряжение холостого хода, которое достигало 80 вольт. Мы попытались выполнить подключение двухкиловаттного тенна, через определенный промежуток времени он нагрелся, соответственно, можно сделать вывод о наличии определенной мощности у ветряка.

Затем мы собрали специальный контроллер, после чего выполнили подключение с его помощью аккумулятора к зарядке. Обеспечен неплохой показатель по току, появился шум, подобный тому, как происходит при использовании зарядных приспособлений.

В соответствии с данными на электромоторе, показатели были равны 220-380 вольт, при силе тока от 6,2 до 3,6 ампер, соответственно, показатель сопротивления агрегата равняется 35,4ом треугольник/105,5 Ом звезда. В случае двенадцативольтного аккумулятора, заряжающегося по такой схеме, как «треугольник» (самый частый вариант), то получится, что при скорости ветра от 8 до 9 метров в секунду ток составляет около 1,9 ампер, что равняется всего-навсего 23 ватт в час.

Настолько существенное падение объясняется высоким уровнем сопротивления генератора, именно по этой причине выполняется перемотка статора проводом более существенной толщины, благодаря этому гарантируется уменьшение сопротивления агрегата, от чего зависит и показатель силы тока.

Надеемся наша инструкция как создать ветрогенератор для дома своими руками из асинхронного двигателя вам поможет сделать ветрогениратор.

Электричество – дорогостоящий ресурс, а его экологическая безопасность под сомнением, т.к. для получения электроэнергии используют углеводороды. Это истощает недра и отравляет окружающую среду. Оказывается, можно обеспечить дом энергией ветра. Согласитесь, было бы неплохо иметь запасной источник электроэнергии, особенно в местности, где часто встречаются перебои с электричеством.

Преобразующие установки слишком дороги, но, приложив некоторые усилия, их можно собрать самостоятельно. Давайте попробуем разобраться, как собрать ветрогенератор своими руками из стиральной машины.

Далее мы расскажем вам, какие материалы и инструменты потребуются для работы. В статье вы найдете схемы устройства ветрогенератора из стиральной машины, советы экспертов по сборке и эксплуатации, а также видеоролики, наглядно демонстрирующие сборку устройства.

Ветрогенераторы редко используют в качестве главных источников электроэнергии, а вот как дополнительные или альтернативные они идеальны.

Это хорошее решение для дач, частных домов, расположенных в местностях, где часто бывают проблемы с электричеством.

Сборка ветряка из старых бытовых приборов и металлолома – это реальные действия для защиты планеты. Мусор – настолько же актуальная экологическая проблема, как и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания углеводородов

Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, или двигателя стиральной машины обойдется буквально в копейки, зато поможет сэкономить приличные суммы на счетах за энергоресурсы.

Это неплохой вариант для рачительных хозяев, которые не хотят переплачивать и готовы приложить некоторые усилия для сокращения расходов.

Нередко для изготовления ветряков своими руками используют автомобильные генераторы. Они не так привлекательно выглядят, как конструкции промышленного производства, зато вполне функциональны и покрывают часть потребностей в электроэнергии

Стандартный ветрогенератор состоит из нескольких механических устройств, функция которых заключается в преобразовании ветровой кинетической энергии в механическую, а после – в электрическую. Рекомендуем посмотреть статью об и его принципе работы.

В большинстве своем современные модели оснащены тремя лопастями для увеличения КПД и начинают работать, когда скорость ветра достигает хотя бы 2-3 м/с.

Скорость ветра – принципиально важный показатель, от которого напрямую зависит мощность установки.

В технической документации к ветрогенераторам промышленного производства всегда указываются номинальные параметры скорости ветра, при которых установка работает с максимальным КПД. Чаще всего этот показатель составляет 9-10 м/с.

Какие энергозатраты способна покрыть установка?

Установка ветрогенератора рентабельна, если скорость ветра достигает 4 м/с.

В этом случае можно обеспечить практически все потребности:

• Прибор мощностью 0,15-0,2 кВт позволит перевести на эко-энергию освещение комнат. Можно будет также подключить компьютер или телевизор.
• Ветроустановка мощностью 1-5 кВт хватит для обеспечения работы основной бытовой техники, включая холодильник и стиральную машину.
• Для автономной работы всех приборов и систем, включая отопительную, нужен ветряной генератор мощностью 20 кВт.

При проектировании и сборке ветряка из двигателя стиральной машины нужно учитывать нестабильность скорости ветра. Электричество может исчезнуть в любую секунду, поэтому технику нельзя подключать напрямую к генератору.

Как сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя

Содержание

Как сделать генератор для ветряка из асинхронного двигателя своими руками

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.

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.

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.

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.

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя

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.

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.

• 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.

Как сделать ветрогенератор из асинхронного электродвигателя

Чтобы получать бесплатную электроэнергию, очень выгодно использовать ветрогенератор, там где нет стационарной сети. В отличие от солнечных панелей, он может генерировать электричество даже ночью, главное, чтобы был достаточный ветер. Собрать ветрогенератор можно из обычного асинхронного электродвигателя с минимумом затрат, и получать в итоге 220 В после преобразования для питания бытовых приборов.

Материалы:

• Электродвигатель асинхронный;
• неодимовые магниты — http://ali.pub/4yy1yd
• диодный мост 50 А — 2 шт. — http://alii.pub/5nfe4v
• конденсаторы — 2 шт.;
• аккумуляторы 12 В – 4 шт.;
• пластиковая канализационная труба 110 мм;
• фанера 10 мм;
• инвертор 220В — старый бесперебойник.

Процесс изготовления установки

Генератор изготавливается из обычного асинхронного электродвигателя на 220 В.

Нужно снять его якорь, и вырезать в сердечнике полости для мощных неодимовых магнитов. Для этого делаются надпилы, затем металл высверливается и стачивается.

Магниты вклеиваются в пазы с чередованием полярности.

В таком виде генератор сможет производить переменный ток, напряжением около 12-50 В на низких оборотах, но с большими скачками напряжения. Нужно преобразить его в постоянный ток, чтобы подзаряжать аккумуляторы.

Для этого собирается предложенная схема из диодных мостов и конденсаторов.

Из пластиковой канализационной трубы вырезаются лопасти для ветрогенератора.

Под этот двигатель их длина делается 42 см, ширина с одной стороны 9 см, а с другой 3 см. Нужно вырезать 3 лопасти. Если генератор сделан из большого мотора, который сложно раскрутить, то длина и ширина лопастей увеличивается.

Из фанеры с помощью корончатого сверла высверливается диск для крепления лопастей. С двух сторон он укрепляется меньшими дисками. Заготовка размечается и просверливается, затем к ней прикручиваются лопасти.

Полученная крыльчатка прикручивается к валу генератора. В последнем предварительно сверлится отверстие, и нарезается резьба под болт.

Ветрогенератор с крыльчаткой устанавливается на верху в хорошо продуваемом месте. Через собранную из диодных мостов схему от него заряжаются 4 аккумулятора по 12В, соединенные последовательно.

Накопленный на них заряд преобразуется в 220 В переменного тока с помощью инвертора, который подходит для питания бытовых приборов.

Смотрите видео

Источник https://energo.house/veter/generator-dlya-vetryaka.html

Источник https://altenergiya.ru/veter/samodelnyj-vetrogenerator-iz-asinxronnogo-dvigatelya.html

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8022-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-asinhronnogo-jelektrodvigatelja.html

Технологии ветряных турбин — ESIG

Автор:  EnerNex ^[1] , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии ^[2]

Доминирующей технологией для коммунальных приложений является ветровая турбина с горизонтальной осью. Типичные номинальные значения варьируются от 500 кВт до 5 МВт. В настоящее время используются самые разнообразные технологии ветряных турбин. Типичные ветряные электростанции состоят из сотен турбин, обычно использующих одну и ту же технологию. Эти технологии различаются по стоимости, сложности, эффективности извлечения энергии ветра и используемому оборудованию. Типичная ветряная турбина использует узел ротора с лопастями и ступицей для извлечения энергии из ветра, зубчатую передачу для увеличения скорости вращения вала при медленном вращении ротора до более высоких скоростей, необходимых для привода генератора, и асинхронный генератор в качестве генератора. электромеханическое устройство преобразования энергии. Асинхронные машины популярны в качестве генераторных установок из-за их асинхронной природы, поскольку поддержание постоянной синхронной скорости для использования синхронного генератора затруднено из-за переменного характера скорости ветра. Силовые электронные преобразователи могут использоваться для регулирования активной и реактивной выходной мощности турбины.

Базовая информация

Почти все ветряные турбины, развернутые на крупных ветряных электростанциях в США за последние десятилетия, можно в целом описать одной из конфигураций, перечисленных ниже

Индукционный (асинхронный) генератор с прямым подключением (тип I)

Основная статья: Асинхронный генератор с прямым подключением индукционный генератор. Генератор напрямую подключен к линии и может иметь автоматически переключаемые шунтирующие конденсаторы для компенсации реактивной мощности и, возможно, механизм плавного пуска, который отключается после подачи питания на машину. Диапазон скоростей турбины определяется зависимостью крутящего момента от скорости асинхронного генератора. Некоторые из этих турбин не имеют возможности наклона лопастей.
Хотя эта технология относительно прочна и надежна, у нее есть существенные недостатки, а именно то, что улавливание энергии ветра неоптимально и требуется компенсация реактивной мощности.

Индукционный генератор с фазным ротором и управлением внешним сопротивлением (тип II)

Основная статья: Индукционный генератор с фазным ротором и управлением внешним сопротивлением

Иногда называемые ветряными турбинами с переменным управление величиной тока ротора с помощью регулируемых резисторов внешней цепи ротора и регулирование шага лопастей турбины для помощи в управлении скоростью. Диапазон скоростей турбины расширен за счет внешних резисторов.

Асинхронный генератор с двойным питанием — DFAG (тип III)

Основная статья: Асинхронный генератор с двойным питанием — DFAG

В ветряных турбинах, иногда называемых асинхронными генераторами с двойным питанием (DFIG), используется асинхронный генератор с фазным ротором, в котором ротор Цепь подключается к клеммам линии через четырехквадрантный силовой преобразователь. Преобразователь обеспечивает векторное (по модулю и углу фазы) управление током цепи ротора даже в динамических условиях и существенно расширяет диапазон рабочих скоростей турбины. Управление вектором потока роторных токов позволяет отделить активную и реактивную мощность, а также максимизировать отбор энергии ветра и снизить механические напряжения. Поскольку преобразователь обрабатывает только мощность в цепи ротора, его не нужно рассчитывать на полную мощность машины. Скорость турбины в основном регулируется за счет активной регулировки шага лопастей турбины.

Турбина с регулируемой скоростью и преобразователем мощности полной номинальной мощности (тип IV)

Основная статья: Турбина переменной скорости с преобразователем мощности полной номинальной мощности преобразователь номинальной мощности между электрогенератором и сетью. Преобразователь мощности обеспечивает существенное отделение динамики электрического генератора от сети, так что часть преобразователя, подключенная непосредственно к электрической системе, определяет большинство характеристик и поведения, важных для исследований энергосистемы. Эти турбины могут использовать синхронные или асинхронные генераторы и обеспечивать независимое управление активной и реактивной мощностью.

Технологические тенденции

Ценность технологии переменной скорости для больших ветряных турбин была подтверждена рынком за последнее десятилетие и будет преобладающей технологией в будущем. Работа с переменной скоростью имеет преимущества с точки зрения управления механическими нагрузками на лопатки турбины, трансмиссию и конструкцию. Преимущества со стороны сети также значительны и включают в себя динамическое управление реактивной мощностью, улучшенный динамический контроль над выработкой электроэнергии и возможности для дальнейшего улучшения характеристик интеграции турбины в сеть.

Электрическая надежность

Поставщики ветряных турбин теперь хорошо осведомлены о необходимости повышения электрической надежности турбины, особенно с точки зрения способности преодолевать неисправности в системе передачи. Усовершенствованный низковольтный режим уже является опцией для нескольких коммерческих турбин и, вероятно, станет стандартной функцией в ближайшие несколько лет. Ожидается, что в дальнейшем ветряные турбины будут не более чувствительны к отключению из-за сбоев в системе передачи, чем обычные генераторы, и обеспечат гибкость в отношении «программирования» режимов их отключения для событий в сети.

Real Power Control

В настоящее время коммерческие ветряные турбины обычно работают для максимального производства энергии. Когда скорость ветра равна или выше номинальной скорости, электрическая мощность «ограничена» номинальным значением, указанным на паспортной табличке. Однако при слабом и умеренном ветре турбина работает для захвата как можно большего количества энергии, так что выходная мощность будет колебаться при колебаниях скорости ветра. Эти колебания не являются оптимальными с точки зрения сети, поскольку они могут привести к колебаниям напряжения и потенциально увеличить нагрузку по регулированию на уровне зоны управления. В будущих поколениях ветрогенераторов можно будет «сгладить» эти колебания в большей степени, чем это достигается сейчас одной лишь механической инерцией. Более сложные схемы регулирования шага, улучшенная аэродинамическая конструкция лопастей и более широкий диапазон рабочих скоростей позволят ограничить кратковременные изменения мощности турбины и в то же время свести к минимуму потери производительности. Такая функция может быть включена только там и тогда, когда она имеет экономическую ценность, превышающую потери производства. Расширение этого типа управления позволит ветряным турбинам участвовать в автоматическом управлении генерацией (AGC). В этом режиме турбина должна была бы работать на уровне несколько ниже максимально возможного от ветра, чтобы обеспечить возможность «разгона» в ответ на команды EMS. Опять же, стоимость предоставления этой услуги должна быть оценена по стоимости с точки зрения более низкого производства, а также стоимости приобретения этой услуги из другого источника. Технически, однако, такая работа возможна даже с некоторыми существующими коммерческими технологиями ветряных турбин и ветряных электростанций.

Динамические характеристики

Динамические характеристики более передовых промышленных технологий турбин являются сложными функциями общей конструкции турбины и схем управления. До сих пор мало внимания уделялось тому, что представляет собой желательное динамическое поведение с точки зрения энергосистемы. На сегодняшний день большая часть внимания в этой области сосредоточена на вопросе сквозного проезда. Как только этот вопрос будет решен, могут появиться возможности для точной настройки динамической реакции турбины на сбои в сети передачи, чтобы обеспечить максимальную поддержку восстановления системы и повысить общую стабильность. Учитывая сложность, присущую топологии и схемам управления будущих ветряных турбин, должна быть возможность запрограммировать реакцию до такой степени, чтобы достичь таких преимуществ стабильности. Такая функция позволила бы ветровой турбине / ветряной электростанции участвовать в обширной схеме восстановительных действий (RAS) или специальной системе защиты (SPS), как это иногда делается сейчас с клеммами преобразователя HVDC и новыми устройствами FACTS.

Ссылки

1. ↑ Документация, поддержка пользователей и проверка моделей ветряных турбин и установок (DE-EE0001378), сентябрь 2012 г., [онлайн]. Доступно: http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/1051403/1051403.pdf. [По состоянию на май 2013 г.].
2. ↑ NREL, Динамические модели ветряных турбин и ветряных электростанций (NREL/SR-5500-52780), октябрь 2011 г. , [онлайн]. Доступно: http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/52780.pdf. [По состоянию на февраль 2013 г.].

Ветряная мельница для преобразования асинхронного двигателя | Другая сила

Эта страница посвящена одному из наших старых проектов. Мы храним ВСЕ наши проекты в Интернете для всех, кому это интересно… но мы больше не реализуем многие из этих старых идей. Прежде чем начать этот проект, пожалуйста, проверьте нашу главную страницу Wind Power, чтобы найти похожие, более свежие проекты. Они будут вверху списка и отмечены тегом «активный проект». Если у вас есть какие-либо вопросы о том, что актуально, а что нет, или почему мы больше не работаем над определенными проектами, сначала ознакомьтесь с нашей страницей «Эволюция ветряных турбин», где вы найдете подробную историю того, как наши проекты изменились за эти годы. Вы также можете написать нам по электронной почте, и мы сообщим вам, насколько позволит объем нашей электронной почты. .. сначала проверьте страницу Wind Turbine Evolution.

Эта страница посвящена эксперименту с ветряной мельницей. Ветряная мельница была построена менее чем за 100 долларов, и хотя, безусловно, есть много возможностей для улучшения конструкции, она работает довольно хорошо и должна предоставить некоторые данные другим людям, которые хотели бы построить свою собственную с нуля! Если время — деньги, а денег больше, чем времени, может быть разумно купить коммерческую машину, есть много хороших, начиная примерно с 500 долларов, однако собрать такую ​​дома весело, и это может сэкономить много. денег! Я надеюсь, что «эксперты» (люди, более осведомленные в этой теме, чем я) рассмотрят эту страницу и предложат предложения по улучшению на нашей доске обсуждений! На этой странице будут разобраны компоненты машины, а в конце я расскажу о том, что знаю о ее производительности!

И обязательно ознакомьтесь с нашей книгой «Домашняя ветровая энергия» для получения дополнительной информации о малой ветроэнергетике!

Пропеллер

Пропеллер для этой машины представляет собой трехлопастную конструкцию. Хотя винт с двумя лопастями проще в сборке, у них есть недостаток, заключающийся в том, что их сложнее запустить. Другим недостатком является то, что когда ветер меняет направление, двухлопастный винт имеет тенденцию немного вибрировать при повороте. Это тяжело для винта и подшипников генератора. Я сделал свою опору из еловых досок размером 1 x 4 дюйма. Я попытался выбрать 3 доски без сучков, с хорошей вертикальной текстурой и похожей плотностью. (весили примерно одинаково). Конечно, можно было использовать и другие породы дерева, это то, что у меня было в наличии. Я без проблем сделал очень хороший реквизит из красного дерева, пондерозы и сосны. Я использовал 1 «X4″ (на самом деле — он был выструган примерно до 3/4″ X 3 1/2»), потому что я хотел, чтобы винт был легким, я думаю, что это помогает им запускаться быстрее и сохраняет подшипники на генераторе. . Это похоже на реквизит, который я видел на небольших коммерческих ветряных мельницах. Я вырезал свой реквизит очень быстро, это заняло около 2 часов. Несомненно, если бы я потратил больше времени, у меня, вероятно, был бы лучший реквизит, но… я видел, как люди проводят неделю на этой сцене, и я чувствую, что это может быть довольно быстрый и простой проект. Я использовал «интуицию» как для шага винта, так и для формы аэродинамического профиля. Я просто отметил 1/4 дюйма на толщине винта, чтобы при ширине 3 1/2 дюйма нижний конец был на 1/4 дюйма ниже верхнего конца. Существует много информации о резьбе винта, аэродинамическом профиле. подробности и т. д. в Интернете Руководство Lee-Jay, опубликованное в 19В 30-х также есть хорошие простые инструкции как по резьбе пропеллера, так и по сборке ветряной мельницы с нуля. См. рисунок ниже….

После чернового наброска я взвесил каждую опору и выровнял их, чтобы они были одинаковыми. Затем я соединил их болтами, по два за раз, и дополнительно обточил, чтобы они были достаточно сбалансированы. Как только все три лопасти стали одинакового веса, я покрасил их и прикрутил болтами к ступице (старая шестерня диаметром около 8 дюймов). Оказавшись на ступице, я мог надеть всю сборку на вал и вращать ее. понаблюдайте за местом, в котором останавливается опора, если бы она имела тенденцию останавливаться в одном месте чаще, чем в других, я бы строгал тяжелую сторону (стороны), пока она не казалась бы идеально сбалансированной (конечно, мне пришлось снова закрасить эти места! ). Весь процесс постройки этого винта и его балансировка заняли менее 4 часов. Следует отметить, что все 3 лопасти, после балансировки, были НЕ одинаковой толщины. На кончике они различались по толщине более чем 1/8″! Этого можно было бы избежать, найдя более качественную древесину и потратив больше времени на первоначальную резьбу опоры. Основным инструментом, который я использовал для вырезания этой опоры, был рубанок. Следует также отметить, что у этого винта НЕТ крутки, шаг остается одинаковым от втулки до кончика. Хотя не уверен, я не думаю, что это больно, особенно в маленькой машине. Общий диаметр стойки составляет ок. 6 1/2’… хотя, честно говоря, никогда не измерял! Это тот же гребной винт, который я тестировал на своем форде модели А. Нажмите здесь, чтобы проверить эту страницу! . Он так хорошо сработал в тесте Форда, что я решил, что он выдержит и ветряную мельницу. Единственная модификация, которую я сделал после того испытания, заключалась в том, чтобы отрезать примерно 8 дюймов от диаметра и дополнительно сбалансировать его.0009

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока, используемый в этой ветряной мельнице, представляет собой асинхронный двигатель мощностью 2 л.с., который я снял с тайваньского фрезерного станка. Я разобрал его и прорезал в якоре прорезь на токарном станке по металлу, чтобы можно было вставить 8 неодимовых редкоземельных магнитов, превратив таким образом асинхронный двигатель в генератор переменного тока с постоянными магнитами на низких оборотах. Магниты имеют прямоугольную форму и изогнуты таким образом, что они хорошо подходят для якоря большинства асинхронных двигателей мощностью от 1/2 л.с. Я прорезал прорезь в якоре так, чтобы при нажатии до упора самая высокая точка на магнитах была на одном уровне с внешним диаметром якоря. Прорезь прорезана так, чтобы магниты плотно прилегали, и магниты вклеены эпоксидной смолой. Это 4-полюсный двигатель, поэтому в генераторе переменного тока требуется 4 чередующихся полюса. Чтобы разместить 8 магнитов, мне пришлось вставить их попарно, по два магнита одинаковой полярности рядом друг с другом. Эти конкретные магниты являются излишками компьютерных жестких дисков и доступны как с севером, так и с югом на выпуклой поверхности. Смотрите изображение 8 таких магнитов в кольце ниже. Вы найдете эти же магниты для продажи на нашей странице продуктов.

Генератор подключен так, что он достигает 12 вольт прибл. 160 об/мин. Если бы я подключил двигатель по-другому, он мог бы поднять зарядное напряжение при 80 об/мин, но я боялся, что это слишком сильно ограничит ток. Конечно, на выходе здесь переменный ток, и перед зарядкой аккумуляторов его необходимо выпрямить. Для этого я использовал мостовой выпрямитель на 40 ампер. Мы также предлагаем большие мостовые выпрямители на нашей странице продуктов. Очень важно, чтобы при использовании диода или мостового выпрямителя в этом приложении он был подключен к подходящему радиатору, иначе он перегреется и сгорит! Нажмите здесь, чтобы увидеть нашу страницу экспериментов по преобразованию асинхронных двигателей в генераторы с низкой скоростью вращения.

Башня

Башня, вероятно, САМАЯ важная часть любого ветряного двигателя, и часто ею чаще всего пренебрегают…. здесь, наверное, так! Я установил это в середине февраля, было очень холодно, земля сильно промерзла, и у меня не было возможности залить надлежащую бетонную подушку, которая, я думаю, могла бы стать хорошим основанием башни. У меня также есть недостаток в том, что я нахожусь в лесу, где нет ровной поверхности. Хотя это работает нормально, я считаю, что башня была бы намного выше. Моя ветряная мельница в настоящее время находится на высоте 36 футов над землей. Я удалил одну большую сосну, так как подумал, что это будет лучшее место для башни. Я срезал пень высотой около 3 футов и надпилил его цепной пилой. Мачта изготовлена ​​из сосны. Его основание было просверлено насквозь, чтобы он мог вращаться в пне. В верхней части есть стальной узел, сделанный из трубы, чтобы обеспечить поддержку и поворот ветряной мельницы. При сборке ветряной мельницы башня поддерживалась над землей небольшой треногой, сделанной из сосны. Для его поднятия использовался штатив большего размера. Башня поддерживается 4 растяжками из авиационного троса диаметром 1/8 дюйма с поворотными пряжками на земле для регулировки.

Я просто использовал грузовик, длинный трос и большую треногу, чтобы поднять мачту, все прошло гладко!

Шасси и хвост ветряка

Ветряк действительно очень прост. Я начал с куска стали толщиной 3/8 дюйма, к которому можно было прикрутить генератор. К нему я приварил трубу, которая надевается на меньшую трубу на вершине башни — на ней вращается ветряк. в этой машине нет токосъемных колец, я просто протянул достаточно кабеля самолета, чтобы машина могла несколько раз повернуться, прежде чем он натянется. Линия питания от генератора немного длиннее, чем этот кабель, идея в том, что кабель самолета натянется только перед шнуром питания. Хвост отходит примерно на 4 фута от шарнира и крепится болтами к уголку. Два стальных стержня диаметром 1/2 дюйма служат для дополнительной поддержки хвоста. В самодельных ветряных мельницах, которые я видел … отламывание хвостов кажется обычной проблемой. Эта часть должна быть прочной, а хорошо сбалансированная опора также поможет предотвратить усталость металла. Я немного отодвинул хвост и генератор от оси, надеясь, что он повернется от ветра, если он станет слишком быстрым. Это было сделано интуитивно, у меня нет конкретных данных, как это сделать правильно, но я намеревался двигаться в направлении нескольких самодельных ветряков, которые я видел раньше. Посмотрите дизайн Хью Пигготса!

Производительность

Пока все хорошо. Генератор переменного тока имеет небольшой эффект зубчатого колеса, что препятствует легкому запуску этой машины при низких скоростях ветра (менее 10 миль в час). Эту проблему можно решить с помощью более крупного винта, более широких лопастей или… большего количества лопастей! Я думаю, что если я попытаюсь улучшить это, я буду использовать более широкие лезвия. После запуска он продолжает хорошо крутиться на очень низких скоростях. У нас очень порывистый ветер, направление часто меняется, поэтому мне сложно дать конкретные данные о мощности и скорости ветра. Лучший результат, который я видел при сильном ветре, составляет ок. 25 ампер, хотя обычно он выдает 5-15 ампер (в моих 12-вольтовых батареях) при слабой и средней скорости ветра. Вполне возможно, что регулятор можно сделать с согласующим трансформатором или, возможно, линейным усилителем тока, который лучше согласует нагрузку с генератором и обеспечивает значительно большую мощность, я еще не пробовал. Эта машина действительно работает намного лучше, чем меньшие, которые я сделал, используя излишки двигателей постоянного тока для ленточных накопителей, и до сих пор она хорошо выдерживала чрезвычайно сильный ветер. Кажется, что в экстремальных условиях он несколько уворачивается от ветра, хотя я сомневаюсь, что это необходимо.

Опять же, собирать их дома весело и полезно. На мой взгляд, намного веселее, чем покупать дорогую новую машину! Я надеюсь, что люди предоставят информацию о своих машинах и свои комментарии об этой! Эта машина, несмотря на то, что ее довольно быстро и легко построить, является кульминацией нескольких экспериментов: опоры, генератора переменного тока, башни. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей страницей продуктов, чтобы узнать о некоторых элементах, которые я использовал для создания этой машины, и о некоторых интересных книгах!

8 апреля обновление

Примерно через 8 недель произошел сбой! По радио предсказывали ветер со скоростью 80+ миль в час. Я позаботился о том, чтобы выйти, убедиться, что все растяжки в порядке и затянуты, и сделал все, что мог, чтобы обеспечить его выживание. Около 16:00 я проснулся от очень неприятного звука. Несмотря на то, что он все еще работает и привязывает 20-амперный счетчик, у него определенно есть проблема. Оказывается, она бросила лезвие при очень сильном ветре. Учитывая нехватку времени, которое я потратил на них, это действительно стало неожиданностью, и я был благодарен за данные.

Я нашел обломок лопасти всего в 20 футах от основания мачты. Оказывается, на лезвии определенно была трещина, еще до того, как я поднял ветряк, я мог сказать это по краске, которая просочилась в дерево. Два других лезвия все еще были в прекрасной форме, что говорит о том, что конструкция была бы хорошей, если бы я позаботился о том, чтобы использовать лучшую древесину при изготовлении опоры. Это было особенно удивительно, учитывая, как долго машина работала при очень сильном ветре всего с двумя лопастями!

Вместо того, чтобы заменить сломанное лезвие, я решил сделать новую опору целиком. Он немного больше, его диаметр составляет чуть более 7 футов. Эти новые лезвия имеют ширину 4 дюйма у втулки и ширину 3 дюйма на конце. Дерево намного прочнее. Шаг похож, хотя у этого нового лезвия есть небольшой поворот. Хотя он работает менее 24 часов, я уже могу сказать, что он запускается намного легче. Он по-прежнему очень тихий даже на высоких скоростях. Это должно стать интересным испытанием, кончики этого нового лезвия имеют толщину всего 3/8 дюйма. Лезвия сделаны из хорошей вертикальной сосны, каждое весит ровно 11 унций.

Другая полезная информация из этой поломки… башня. Спустился и встал очень легко, без проблем. Я просто использовал А-образную раму, построенную из стоек домика, свой грузовик и трос. Общее время простоя, 4 часа, столько времени потребовалось, чтобы опустить его, построить новый винт, закончить его и снова поднять в воздух!

В заключение, я полагаю, что, судя по усовершенствованиям нового реквизита, эта машина, вероятно, прослужит долго. Наблюдая за ним в течение нескольких недель, кажется, что он отлично справляется с работой, производя до 400 Вт. При «нормальном» ветре он производит от 100 до 200 Вт. Кажется, он превосходит некоторые небольшие коммерческие ветряные мельницы, которые я также имел возможность наблюдать. Очень тихо даже при сильном ветре. В целом, я бы сказал, что этот эксперимент был удачным! Пожалуйста, напишите нам с комментариями, вопросами или предложениями.

Асинхронный генератор ветровой турбины в изолированной сети
— MATLAB и Simulink

Открытая модель

В этом примере показан асинхронный генератор ветровой турбины в изолированной сети.

Р. Рейд, Б. Солнье, Р. Ганьон; Гидро-Квебек (IREQ)

Описание

В этом примере представлена ​​общая модель ветро-дизельной системы высокого проникновения без хранения (HPNNSWD) [1]. Эта технология была разработана компанией Hydro-Quebec для снижения затрат на электроснабжение отдаленных северных населенных пунктов [2]. Оптимальное проникновение ветра (установленная ветровая мощность/пиковая потребность в электроэнергии) для этой системы зависит от стоимости доставки топлива на объект и доступного ветрового ресурса. Первое коммерческое применение технологии HPNSWD было введено в эксплуатацию в 1999 компанией Northern Power Systems (Вермонт, США) на острове Сент-Пол, Аляска [3]. Система HPNSWD, представленная в этом примере, использует синхронную машину 480 В, 300 кВА, ветряную турбину, приводящую в движение асинхронный генератор 480 В, 275 кВА, нагрузку потребителя 50 кВт и переменную вторичную нагрузку (от 0 до 446,25 кВт).

При низких скоростях ветра для питания нагрузки требуется как асинхронный генератор, так и синхронный генератор с дизельным приводом. Когда мощность ветра превышает потребность нагрузки, можно отключить дизель-генератор. В этом полностью ветровом режиме синхронная машина используется в качестве синхронного конденсатора, а ее система возбуждения регулирует напряжение сети на его номинальном значении. Блок вторичной нагрузки используется для регулирования частоты системы за счет поглощения энергии ветра, превышающей потребительский спрос.

Блок Wind Turbine использует двумерную справочную таблицу для вычисления выходного крутящего момента турбины (Tm) как функции скорости ветра (w_Wind) и скорости турбины (w_Turb). Когда вы открыли этот пример, характеристики Pm (w_Wind, w_Turb) были автоматически загружены в вашу рабочую область (массив psbwindgen_char). Чтобы отобразить характеристики турбины, дважды щелкните блок, расположенный под блоком Wind Turbine.

Блок вторичной нагрузки состоит из восьми наборов трехфазных резисторов, соединенных последовательно с тиристорными переключателями GTO. Номинальная мощность каждого набора соответствует двоичной прогрессии, так что нагрузка может изменяться от 0 до 446,25 кВт с шагом 1,75 кВт. GTO моделируются идеальными переключателями.

Частота управляется блоком Discrete Frequency Regulator. В этом контроллере используется стандартная трехфазная система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для измерения частоты системы. Измеренная частота сравнивается с эталонной частотой (60 Гц) для получения погрешности частоты. Эта ошибка интегрирована для получения фазовой ошибки. Фазовая ошибка затем используется пропорционально-дифференциальным (PD) контроллером для создания выходного сигнала, представляющего требуемую мощность вторичной нагрузки. Этот сигнал преобразуется в 8-битный цифровой сигнал, управляющий переключением восьми трехфазных вторичных нагрузок. Чтобы свести к минимуму возмущения напряжения, переключение выполняется при переходе напряжения через нуль.

Моделирование

Например, скорость ветра (10 м/с) такова, что ветряная турбина производит достаточно энергии для питания нагрузки. Дизель-генератор (не смоделированный) останавливается, а синхронная машина работает как синхронный конденсатор, при этом ее механическая потребляемая мощность (Pm) установлена ​​на нуле. Пример иллюстрирует динамические характеристики системы регулирования частоты при включении дополнительной нагрузки потребителя мощностью 25 кВт.

Запустите моделирование и наблюдайте за напряжениями, токами, мощностями, скоростью асинхронной машины и системной частотой на двух осциллографах. Начальные условия (вектор xInitial) были автоматически загружены в вашу рабочую область, чтобы симуляция запустилась в установившемся режиме.

Поскольку асинхронная машина работает в режиме генератора, ее скорость немного выше синхронной скорости (1,011 о. е.). По характеристикам турбины при скорости ветра 10 м/с выходная мощность турбины составляет 0,75 о.е. (206 кВт). Из-за потерь в асинхронной машине ветроустановка вырабатывает 200 кВт. Поскольку основная нагрузка составляет 50 кВт, вторичная нагрузка потребляет 150 кВт для поддержания постоянной частоты 60 Гц. При t=0,2 с включается дополнительная нагрузка 25 кВт. Частота на мгновение падает до 590,85 Гц, а регулятор частоты снижает мощность, потребляемую вторичной нагрузкой, чтобы вернуть частоту к 60 Гц. Напряжение остается на уровне 1 о.е., мерцания не наблюдается.

Регенерировать начальные условия

Этот пример настроен со всеми инициализированными состояниями, так что моделирование начинается в установившемся режиме. Начальные условия сохранены в файле «power_windgen.mat». Когда вы открываете эту модель, обратный вызов InitFcn (в свойствах/обратных вызовах модели) автоматически загружает в вашу рабочую область содержимое этого файла .mat (переменная «xInitial»).

Если вы модифицируете эту модель или измените значения параметров силовых компонентов, начальные условия, хранящиеся в переменной «xInitial», больше не будут действительными, и Simulink® выдаст сообщение об ошибке. Чтобы заново сгенерировать начальные условия для измененной модели, выполните шаги, перечисленные ниже:

1. На панели «Параметры конфигурации» снимите флажок с параметра «Исходное состояние» и установите флажок «Конечные состояния».

2. Дважды щелкните блок 3-Phase Breaker и отключите переключение выключателя (отмените выбор параметров «Переключение фазы X» для фаз A, B и C»).

3. Измените время остановки моделирования на 20 с. Обратите внимание, что для создания начальных условий, соответствующих частоте 60 Гц, время остановки должно быть целым числом циклов 60 Гц.

4. Запустить моделирование. Когда моделирование завершено, убедитесь, что достигнуто устойчивое состояние, посмотрев на формы сигналов, отображаемые на осциллографах. Конечные состояния, сохраненные в массиве «xFinal», можно использовать в качестве начальных состояний для будущих симуляций. Выполнение следующих двух команд копирует эти окончательные условия в «xInitial» и сохраняет эту переменную в новом файле (myModel_init.