В контакте

Расчет аксиального генератора

Мощность будущего генератора рассчитать достаточно просто, к примеру по этой формуле W=2FnNMTS=U/Om=I/Om . Эта формула подходит для расчетов как бесжелезных аксиальных генераторов так и для генераторов со статорами из электротехнической стали.

Значения переменных в формуле W=2*F*n*N*М*T*S=U:Om

F- обороты ротора с магнитами об/с.

n - число магнитных полюсов

N - количество катушек в фазе, если однофазный то просто общее число катушек в статоре.

M - количество витков в одной катушке статора.

T - магнитная индукция в зазоре Тл , если индукция не известна, то можно поставить среднее значение для бесжелезных статоров 0,5Тл, а для статоров из ЭТС среднее значение 0,8Тл.

S - площадь поверхности одного магнита м2, для статоров с сердечниками площадь зуба ( наконечника) , если магнит меньше наконечника, то площадь магнита.

U - полученное напряжение фазы.

Ом - сопротивление фазы.

I - сила тока Ампер.

W - мощность


Чтобы получить мощность нужно от напряжения генератора отнять напряжение заряжаемого аккумулятора, полученное значение разделить на сопротивление генератора Ug-Ua:Om=W.

Значения переменных Ug-Ua:Om=А

Ug - напряжение генератора без нагрузки, на холостом ходу при определенных оборотах

Ua - напряжение заряжаемого аккумулятора.

Om - сопротивление генератора.

А - сила тока.

Реальные значения могут отличаться, так-как качество сборки генератора сильно влияет на все параметры. А так-же есть неизбежные потери в проводах от генератора к аккумулятору, на диодном выпрямителе и прочем. Но при всем при этом данная методика расчета отражает реальную мощность генератора и имеет погрешность не более 10-15%, зависящую от правильности сборки генератора.

Пример расчета аксиального генератора.

К примеру возьмем генератор состоящий из 12 полюсов на прямо-угольных магнитах размером 40*15*10мм. Имеющий 9 катушек намотанных проводом сечением 1мм по100 витков в каждой катушке, и 12 полюсов ротора. Исходя из этих параметров нам нужно получить напряжение холостого хода.

Для этого 2 умножаем на обороты генератора в секунду, пусть будет 5об/с (300об/м), Далее полученную сумму умножаем на количество полюсов генератора 12, и умножаем на количество катушек в одной фазе 3.

Полученную сумму умножаем на количество витков в одной катушке 100, и умножаем на магнитную индукцию в зазоре 0,5Тл, и умножаем на площадь поверхности магнита 0,0006м2, в итоге всех умножений должно получится напряжение генератора на заданных оборотах.

подсчет

2*5*12*3*100*0,5*0,006=10,8 вольт.

На 300бо/м получается почти 11 вольт. Если соединять фазы треугольником то напряжение будет 10,800вольт. Для звезды нужно напряжение фазы умножить на 1,7 получается 18вольт.

Сопротивление фазы.

Теперь у нас есть напряжение на заданных оборотах, чтобы вычислить мощность генератора нам нужно высчитать сопротивление обмотки генератора. Это делается по формуле R= pL/S,

Переменные значения формулы R= p*L:S,

p - удельное сопротивление, в данном случае удельное сопротивление меди 0,0175Омм2/м

L - длинна провода

S - площадь сечения провода мм2.

Теперь попробуем посчитать, и так у нас 9 катушек по 100 витков проводом 1 мм, в общем получается 900витков, значит количество витков в фазе 300. Теперь нужно найти длину этих 300 витков.

Если не знаем длину провода, то будем считать примерно, и так катушки по высоте у нас к примеру 68мм треугольной формы, а ширина в верхней части 45 мм, в нижней 30мм, ширина витков 14мм, значит можно взять среднюю длину одного витка. Расчет такой 68-7+68-7+30-7+45-7= 181мм, получается средняя длинна витка в катушке 181*300 и получается 54 метра провода в фазе, 7 мм это ширина витков в катушке поделенная на 2.

Теперь удельное сопротивление меди по формуле выше умножаем на длину провода и делим на площадь сечение проводника, площадь сечения определяется так, S=pd2,

переменные формулы S=pd2 .

р - равно 3,14

d- диаметр провода мм

У нас провод диаметром 1 мм, площадь его сечения получается 3,14*1*1=0,785мм2., округлим до 0,8 мм2.

расчет

0,0175*54:0,8=1,18125 Ом.

Округлим и получим сопротивление фазы 1,1 Ом.

Теперь вернемся к нашему генератору, и так мы получили на 300 об/м 11 вольт с фазы. При соединении звездой напряжение составит 11*1,7=18,7 вольт.

Теперь высчитаем мощность этого генератора при 300об/м, 18 вольт генератора минус 12 вольт аккумулятора разделить на сопротивление генератора. Сопротивление фазы 1,1 Ом умножим для звезды на 1,7 и получим 1,8 Ом.

Получается 18-12:1,8= 3,3 Ампера на зарядку аккумулятора.

Наш теоретический аксиальный генератор с магнитами 40*15*10 по 12 на каждый диск ротора, и 9 катушек намотанных проводом 1 мм по 100 витков, должен выдавать на аккумулятор при 300об/м 3,3А. Чтобы узнать мощность отдаваемую генератором в аккумулятор достаточно напряжение аккумулятора умножить на силу тока поступающую в него. В данном случае умножаем 12 вольт на 3,3Ампера, получается что на практике генератор на 300об/м будет выдавать 40 ватт/ч.

Так-как напряжение правильно собранного генератора растет пропорционально оборотам, то можно посчитать отдачу генератора на более высоких оборотах.

300об/м 18-12:1.8= 3,3 Ампер на аккумулятор 12*3,3= 39,6 Ватт.

450об/м 27-12:1,8= 8,3 Ампер на аккумулятор 12*8,3= 99,6 Ватт

600об/м 36-12:1.8= 13,3 Ампер на аккумулятор 12*13,3= 159,6 Ватт

750об/м 45-12:1,8= 38,3 Ампер на аккумулятор 12*38,3= 459,6 Ватт

Теперь несколько моментов о правильности сборки аксиального генератора.

Диски под магниты должны быть равны толщине магнитов, можно толще, но тоньше нет, так-как магнитное поле магнитов замыкается через железо подпитывая магниты, тем самым усиливая передачу магнитного потока к магнитам стоящим на дисках напротив друг друга. Если сделать диски тоньше, то часть магнитного потока будет рассеиваться. Если к обратной стороне диска ничего не магнитится, можно проверить иголкой, то значит все хорошо.

Расстояние на дисках между магнитами должно быть равно половине ширины магнита, можно больше, но если меньше, то часть магнитного поля будет замыкаться на соседние магниты и не пойдет к противоположным магнитам через катушки.

Толщина статора с катушками должна быть не толще магнитов, если толще то из-за большого расстояния между магнитами магнитное поле сильно рассеивается и не все идет к магнитам, которые на дисках на против друг друга. Магниты нужно на дисках наклеивать с чередованием полюсов, а диски должны притягиваться, то-есть магниты стоящие друг на против друга должны притягиваться.

Для однофазного генератора количество катушек должно быть равно количеству магнитных полюсов ротора, то-есть если у вас по 12 магнитов на каждом диске, то и катушек должно быть 12. Катушки соединяются последовательно, конец первой с концом второй,а начало второй с началом третьей, конец третьей с концом четвертой и так далее. Но однофазный генератор я не рекомендую вам делать, во-первых вибрация под нагрузкой, которая предается по мачте и слышно гудение при работе особенно на сильном ветре, и другие неприятные мелочи, о которых долго рассказывать.

Трехфазный генератор делают с соотношением 2/3 или 4/3 где число магнитов/число катушек. К примеру если делать 12 полюсов ( магнитов на дисках), то можно делать как 9 катушек, по три на фазу, так и 18 катушек по 6 на фазу. Катушки фаз соединяются последовательно, или если 20 полюсов, то 15 катушек, по 5 на фазу.

К примеру если у вас 9 катушек, первая фаза начинается с первой катушки, которая соединяется с четвертой, а четвертая с седьмой, и два провода выводятся наружу, это начало первой и конец седьмой катушки_1_4_7_. Вторая фаза так-же, но начинается со второй катушки_2_5_8_, а третья _3_6_9_ катушки. Все шесть выводов желательно вывести наружу чтобы потом соединять звездой или треугольником.

Пока все, дополнительную информацию смотрите на страницах сайта, я думаю вы найдете ответы на все свои вопросы, если что-то не понятно оставляйте сообщения в комментариях или в почту.