Последние записи
В контакте

Расчёт генератора и лопастей для ветряка 0.15-0.5кВт

Полный расчёт генератора и ветроколеса (винта) для изготовления ветрогенератора мощностью 150-500ватт. Генератор дисковый аксиальный на неодимовых магнитах с без-железным статором. Ниже представлено три варианта изготовления генератора и лопастей для ветряка мощностью в зависимости от конфигурации от 150ватт до 500ватт.

  • Первый вариант конфигурации с тихоходным шести-лопастным винтом диаметром 1.5м, из ПВХ трубы 160мм, статор намотан проводом 0.6мм, настроен на стабильную зарядку аккумуляторов при ветре от 2м/с, чтобы при слабом ветре был стабильный заряд небольшом током, но на ветре от 6м/с и выше мощность будет значительно ниже чем у следующих вариантов.

  • Второй вариант с трёх-лопастным винтом высокой быстроходности диаметром 1.8м из ПВХ трубы 250мм. Статор намотан проводом 1мм, рассчитан для работы на ветру от 3м/с.

  • Третий вариант самый мощный, с быстроходным винтом диаметром 2.1м из ПВХ трубы 315мм, для эффективной работы при ветре 4-12м/с, зарядка начинается с 3м/с.

    Расчет генератора производится по этой методике. Магнитная индукция в расчёте берется средняя 0.8Тл, но на практике она может значительно отличаться как в большую, так и в меньшую сторону (зависит от марки магнитов и расстояния между ними), по-этому и реальный результат может значительно отличаться от расчётного.

    К теоретическому сопротивлению обмотки генератора добавляется 0.3Ом чтобы учитывать так-же сопротивление провода от генератора до АКБ, диодного моста, и сопротивления аккумулятора. На практике у вас сопротивление от ветряка до аккумуляторов может значительно отличаться, так-как оно зависит от длинны и толщины провода и проходящего через него тока и других потерь (например на токосъёмных щетках, контактах). По этому ставьте толстые провода рассчитанные на максимальный ток от ветряка чтобы минимизировать потери.

    Ниже в таблице основные данные и размеры генератора.

    Параметры аксиального генератора для ветряка мощностью 150-500ватт

    Наименованиеданные
    Металлические дискиДва диска, диаметр 14см, толщина дисков 10мм
    Магниты (9+9)18шт, размеры: 30*20*10мм
    Статор и катушкиДиаметр 16мм, толщина статора 8мм. 12 катушек, площадь сечения для укладки витков катушки 10мм*8мм
    СтупицаРазмеры ступицы, подшипников и другие детали генератора на ваше усмотрение (как вам удобнее)
    Ниже схема генератор с основными размерами

    генератор для ветряка

    Вариант 1 для изготовления тихоходного ветрогенератора

    Расчёт для катушек намотанных проводом 0.6мм по 130 витков. Сопротивление фазы при этом получилось 3.7Ом+0.3Ом, в итоге будем считать как 4Ом, при звезде сопротивление будет 6.8Ом. ЭДС фазы при 60об/м получилась 4,2вольт. значит при соединении звездой получится 4.2*1.7=7.14вольт. Значит зарядка аккумулятора в зависимости от его состояния будет начинаться при 100-120об/м.

    Винт для ветрогенератора шести-лопастной из трубы ПВХ 160мм, диаметром 1.5м. Исходный файл расчета этого винта - 1.6d4z4t160.zip. Ниже скриншот с координатами для вырезания лопасти из трубы.

    Расчет винта ветрогенератора

    Мощность генератора при намотке проводом 0.6мм

    Обороты (об/м)Напряжение ХХТок зарядки АКБМощность Ветер м/с
    12014.2--2м/с
    18021.41143.5
    24028.51,5214.2
    30035.73.1445.2
    36042.84.2595.8
    420505.2746.6
    480576.3887
    54064.27.31037.7
    60071.48.41188.5
    66078.59.41329
    72085.610.514710
    78092.811.516210.6
    84010012.617711.4
    С данным винтом зарядка аккумулятора будет начинаться с 2м/с, при этом ток будет совсем небольшой (0.2-0,5А) и к скорости ветра 3.5м/с вырастет до 1Ампер. При 10м/с мощность будет около 150ватт. Так-же с этим винтом и обмоткой статора 0,6мм ветряк подойдет для зарядки акб 28 вольт, но зарядка будет начинаться примерно с 240об/м, при ветре 3.6-4м/с. И на 28вольт мощность ветрогенератора при 10м/с будет выше чем на АКБ 14вольт, и составит 230-250ватт. На АКБ 56вольт зарядка начнется при 420-460об/м при ветре 6.5-7м/с, мощность при 10м/с составит 250ватт.

    Вариант 2, обмотка статора проводом 1мм

    Второй вариант конфигурации генератора с трёх-лопастным винтом из ПВХ трубы 250мм. В этом варианте намотка катушек осуществляется проводом 1мм. В катушку входит 80 витков провода. Сопротивление фазы 0.78Ом, при соединении звездой будет 1.34Ом, прибавляем 0.3Ом на различные потери и получаем округленно 1.65Ом. Напряжение фазы при 60об/м 2.64вольт, при звезде будет 4.5вольт. Зарядка 14в начнется при 180об/м. Исходный файл винта диаметром 1.8м - 3d1.8z5t250(3).zip. Ниже скриншот с координатами для вырезания лопасти из трубы.

    Расчет винт ветрогенератора диаметром 1.8м

    Мощность генератора при намотке проводом 1мм

    Обороты (об/м)Напряжение ХХТок зарядки АКБМощность Ветер м/с
    18013.5--3м/с
    240182.4334
    30022.55.1725.1
    360277.81106
    42031.510.61486.9
    4803613.31867.5
    54040.5162248.2
    6004518.72638.7
    66049.521.53019.3
    7205424.23399.8
    78058.526.937710.4
    8406329.641511
    90067.532.445311.4
    Уменьшив сопротивление генератора путем уменьшения количества витков в катушках и увеличение диаметра провода до 1мм мощность генератора при тех-же магнитах и размерах возраста в три раза несмотря на более низкое напряжение холостого хода. Низкое напряжение компенсируется более скоростным и более мощным трёх-лопастным винтом.

    Зарядка аккумулятора начинается правда не с 2м/с как в первом варианте, а с 3м/с, но уже при 4м/с мощность этого варианта вместо 20ваттт составляет 33ватт, что грубо говоря на 35% больше. А на ветру 5м/с мощность уже 70ватт против 41ватт, что на 40% мощнее чем в первом варианте. При 10м/с мощность ветрогенератора составляет 350ватт, а первый вариант 150ватт. При ветре 12м/с мощность ветряка должна быть 500ватт.

    Так-же с этой конфигурацией ветрогенератор подойдет для зарядки аккумулятора 28вольт. Зарядка начнется при 5.5-6м/с, а при 10м/с мощность составит 440ватт.

    Вариант 3 максимальная мощность и эффективность

    Третий вариант самый мощный и сделан на максимальную эффективность при среднем и сильном ветре. В этом варианте с генератора выжимается максимум возможного. Обмотка генератора остаётся прежней проводом 1мм по 80витков в катушке, соединение фаз звезда. Но здесь применяется более скоростной и более мощный двух-лопастной винт диаметром 2.1м. За счёт этого обороты генератора возрастут на 20~35% и соответственно мощность.

    Исходный файл винта - 3d1.8z5t250(3).zip

    Лопасти ветрогенератора диаметром 2.1м

    Мощность генератора с винтом 2.1м, быстроходность Z7-11

    Обороты (об/м)Напряжение ХХТок зарядки АКБМощность Ветер м/с
    18013.5--3м/с
    240182.4333.9
    30022.55.1724,9
    360277.81105.5
    42031.510.61485.9
    4803613.31866.2
    54040.5162246.8
    6004518.72637.1
    66049.521.53017.6
    7205424.23398
    78058.526.93778.5
    8406329.64158.9
    90067.532.44539.3
    96072354929.7
    102076.537.853010.2
    Этот вариант конфигурации с быстроходным двух-лопастным винтом диаметром 2.1м из ПВХ трубы 315мм, позволяет использовать всю максимально возможную мощность с маленького генератора. Генератор при 10м/с будет раскручиваться до 1000об/м, по-этому к изготовлению генератора нужно отнестись со всей серьёзностью, чтобы не-было дисбаланса и вибраций. Так-же двух-лопастной винт требует очень точной подгонки, нужно подогнать по весу лопасти, и дополнительно отбалансировать винт, иначе при высоких оборотах будут большие вибрации ветряка и даже мачты, и большой недобор по мощности.

    Но если всё сделать качественно и точно, то ветрогенератор получится мощнее на 33% в сравнении со вторым вариантом изготовления. При этом зарядка с этим винтом так-же как и во втором варианте начинается с 3м/с, но уже с 4м/с с этим винтом генератор выдает больше мощности, и с усилением ветра разница значительно увеличивается. Но этот винт будет шумным и шум будет слышен уже начиная с 7м/с и усилится к 10м/с, хотя это не критично так-как этот шум будет небольшой.