Помоги проекту - поделись книгой:
Нужно взять начало-вывод одной катушки и соединить с концом следующей, а начало следующей с концом катушки, которая идет третьей. Соединенные выводы — это выводы статора. Как только все будет соединено, можно проверить фазы с помощью вольтметра. Раскручивая немного ротор, легко увидеть, что даже с одним магнитным диском получается около 10 вольт. На рисунке выводы обозначены как A,B,C и X,Y,Z. Поскольку нужен 12 вольтовый генератор, выводы нужно соединить X и A, Z и B, C и Y. Лучше использовать стандартные разъемы или клипсы для присоединения фаз статора. В данной конструкции используются для крепления латунные болты и медные прижимная шайба с гайкой. Это делает довольно легким присоединение выводов.
Теперь для проверки фаз нужно вращать рукой магнитный диск и измерить напряжения попарно между двумя выводами фаз.
Вольтметр будет показывать около 10 вольт. Указанное выше соединение выводов называется соединение «треугольником», чтобы получить 24 вольта нужно использовать соединение «звездой». В этом случае нужно просто соединить ABC, а X,Y,Z будут выводами фаз. Это дает напряжение фаз в 1,7 раз больше и это более подходит для систем с выходным напряжением на 24 вольта. Трудно сказать какая система лучше — 12 вольт или 24 вольт. Но для 24 вольтовой потребуется провода меньшего диаметра, так как рабочая сила тока генератора будет меньше.
На фото изображен статор, подсоединенный к вольтметру, видны 3 болта, используемых для присоединения фаз.
Следует покрыть эпоксидной смолой выводы фаз вместе с контактными болтами, чтобы исключить вибрацию и разрыв контакта.
Теперь нужно подготовить второй магнитный ротор. На втором диске еще нет магнитов, поэтому его проще держать.
Нужно сначала перевернуть диск обратной стороной, чтобы магнитная сила второго диска не мешала и сравнить совпадают ли отверстия со шпильками для крепления. Обычно при сборке шпильки несколько уходят в сторону, но это не страшно и не мешает последующей установке ротора. Измеряя расстояние от одной точки на статоре нужно как можно лучше совместить ступицу со шпильками. В процессе выравнивания нужно совместить шпильки с отверстиями на втором роторе. Совместив, нужно насадить второй ротор на шпильки, как показано на фото.
Как только ступица со шпильками собрана, нужно определить зазор и зафиксировать его гайками на шпильках, чтобы закрепить внешний ротор с магнитами на некотором расстоянии от статора.
Чем ближе к обмоткам катушек статора будет вращаться ротор с магнитами, тем больший магнитный поток будет проходить сквозь обмотки и тем выше КПД ветрогенератора. Позже ротор будет жёстко закреплён сверху гайками.
Нужно расположить ротор так, чтобы расстояние до поверхности магнитов было одинаковым по всей окружности вращения. Сначала нужно точно измерить расстояние между статором и роторами.
Измерив, установить второй ротор, попробовать его вращать. При установке нужно соблюдать осторожность, чтобы на повредить пальцы, так как первый ротор будет взаимодействовать со вторым своей магнитной силой. Используемые неодимовые магниты очень мощные, можно прижать пальцы к статору и повредить их.
Ротор должен вращаться свободно и плавно. Теперь его нужно снять. На следующем этапе нужно сделать отметки для приклеивания магнитов на роторе. Это важная операция и её нужно выполнить очень аккуратно. Каждый северный полюс на одном роторе должен находиться напротив южного на другом.
Рисунок ниже демонстрирует порядок размещения магнитов на роторах. Размечать лучше для пары магнитов сразу, это позволит выполнить работу точнее. Отметки нужно делать краской или жирным маркером, чтобы они не стерлись впоследствии.
На эскизе на противоположных дисках установлены магниты разными полюсами. Южный полюс одного магнита напротив северного другого.
По отмеченным местам теперь нужно разместить и наклеить магниты так же, как это было проделано ранее. Следующий этап — подготовка для монтажа второго диска.
Как описано выше, второй ротор с магнитами устанавливается с зазором, выставленным с помощью промежуточных гаек.
Они позволяют его отрегулировать и выдерживать зазор постоянным при вращении. Нужно все проверить очень тщательно. Допустимо только небольшое колебание между роторами и статором.
Если зазор велик, то ротор нужно снять и отрегулировать снова зазор гайками. Также, если ранее центровка роторов была проведена неточно, то это также приведет к большим колебаниям относительно оси статора, что может снизить эффективность работы ветрогенератора. Таким образом нужно дважды и, даже, трижды проверить зазор перед установкой второго диска.
На фото внизу показан собранный генератор, в основном, готовый.
Установка второго диска, описанная выше, может быть покажется сложной, но возможны и другие варианты, зависящие от имеющихся навыков, инструментов и времени. Притяжение между магнитами очень велико и, поэтому, следует быть осторожным при монтаже. Сила взаимодействия между магнитами очень велика. Нужно, аккуратно удерживая верхний диск совместить отмеченные отверстия как можно точнее со шпильками на ступице. Затем быстро опустить вниз ротор на ступицу так, чтобы он зафиксировался над ступицой. Это достаточно трудоемкая задача, учитывая силу взаимодействия неодимовых магнитов с металлом. Поэтому, если ротор не будет сразу установлен правильно на ступице, эту операцию придется выполнить снова.
Можно упростить задачу, если выточить ступицу из нержавеющей стали, но это приведёт к значительному удорожанию конструкции.
Если ротор установлен с небольшим перекосом, нужно провернуть его вокруг оси, чтобы он занял более точное положение. Теперь нужно медленно и осторожно опускать ротор вниз, он будет притянут на гайки, ограничивающие его положение, относительно статора. Желательно использовать на этом этапе вспомогательные инструменты и приспособления, например, съемники.
Это очень важно, так как если ротор встанет неправильно, без съемника снять его будет невозможно. После этого можно попробовать вращать ротор.
Если при вращении диска расстояние относительно статора сильно колеблется, то это устраняется регулировкой нижних гаек.
После такой балансировки следует зафиксировать положение ротора верхними гайками. Обычно на этом этапе особых проблем не возникает. Зазор между статором и диском — около 1,5 мм. Следующий шаг — проверка выходной мощности альтернатора. При скорости вращения 60 об/мин, между фазами должно появляться 6 вольт переменного тока.
На эскизе вверху показан самодельный съемник, который использовался при установке диска. Конструкция, конечно, не является совершенной, но позволяет довольно легко, если потребуется удалить верхний диск от нижнего на достаточное расстояние, чтобы можно было снять верхний диск рукой.
Фото установки диска.
На фотографии внизу изображен вырез в трубе для флюгерного устройства, которое ограничивает складывание системы при сильном ветре.
Вырез усилен сварочным швом. Он позволит хвосту флюгера вращаться вокруг оси и складываться при сильном ветре, при этом должен отклоняться только на небольшой угол, в зависимости от положения оси лопастей. Чтобы определить положение и размеры этого выреза, нужно сначала приварить короткую дюймовую трубу к трубе флюгера и отметить максимальное положение, относительно оси вращения лопастей со статором. То есть, труба флюгера в предельной позиции не должна задеть другие узлы генератора. Теперь верните трубу флюгера в нормальное рабочее положение и сделайте отметки пределов складывания на трубе и далее сделать вырезы по отметкам.
На практике не все получается идеально, впоследствии может потребоваться дополнительная регулировка крайних положений складывания. В ряде случаев, легче удлинить хвост флюгера, чем снимать всю конструкцию заново, вырезать и переделывать вырез трубы.
Внизу — вырез — ограничитель в трубе флюгера.
На фото — три готовые собранные ветрогенератора, пока без лопастей.
Собранные ветроэлектростанции, почти полностью готовы, остается сделать перо флюгера, лопасти и покрасить.
Перо флюгера будет установлено на стальные пластины крепления, шириной 25 мм, толщиной 3мм, приваренных к трубе флюгера. Труба флюгера — 20 мм диаметром, 1,5 м длиной. Сама деталь сделана из 10 мм фанеры и имеет площадь около 0,5 кв. м.
Готовое перо флюгера — на фото снизу. Тут, кстати, очень удачно показана вся конструкция ветроэлектростанции.
Так выглядит ветроэлектростанция после зачистки и окраски.
Изготовление лопастей и установка
Ниже приведен эскиз для изготовления лопастей. Все приведенные расчеты на рисунке не являются строго и математически рассчитанными, как должно показаться. На самом деле все обстоит гораздо проще.
Лопасти могут отлично работать при всего при 5 градусах угла атаки (угол между плоской поверхностью лопасти и кривой), относительно основания. Лопасти могут изготовлены и без угла, т. е. иметь прямой профиль. Это могут просто плоские лопасти, установленные под углом 5 градусов. Одна из причин, по которой сделаны лопасти с обработкой профиля — сделать их более привлекательными внешне. Они могут иметь другой угол установки и другой дизайн, но при изготовлении этой ветроэлектростанции и десятка подобных простого решения было вполне достаточно. Нет смысла углубляться в сложные математические расчеты аэродинамических поверхностей, так как изготовленные приведенным выше способом показывают отличные результаты. Эти лопасти изготовлены с целью использования в условиях низких ветров поэтому их диаметр выбран 2,70 м.
Конструкция генератора такова, что он выдает свою номинальную мощность при скорости ветра около 9 м/с. Так как основной диапазон ветров лежит между 4 и 8 м/с, то ветроэлектростанция предназначена для работы именно для этих ветров и нет смысла пытаться учитывать ветры более низкие или более высокие.
Изготовление лопастей начинают с того, что нужно приготовить доски 1,5 м длиной, 19 см шириной и 4 см толщиной. Затем по шаблону вырезать заготовки лопастей.
Толщина лопасти на конце — 1 см, в то время как у основания — полная толщина доски — 4 см, поэтому нужно снять немного материала от начала лопасти, т. е. от места крепления к концу.
На рисунке вверху показан этот процесс обработки на ленточнопильном станке. Следует оставить небольшой запас для подгонки. Далее показан процесс обработки поверхности лопасти, с помощью строгального ножа, наилучшим образом подходящего для этой цели. На эту операцию уходит примерно 15 минут. Строгальный нож позволяет сделать работу быстро и аккуратно. Затем производится шлифовка ручной шлифмашиной.
Поделиться книгой: