Расчёт для изготовления ветрогенератора 1-1.5кВт 12/24 вольт

На этой странице представлен расчёт генератора и лопастей для изготовления ветрогенератора мощностью 1-1,5кВт при 12м/с. Ветрогенератор рассчитан для работы на АКБ 12/24вольт. Генератор дисковый аксиальный, на неодимовых магнитах, с бес-железным статором.

Основные данные генератора:
Металлические диски: Толщина дисков 10мм, диаметр 190мм.
Магниты: 50*30*10мм, по 9шт на диске, всего 18шт.
Статор: толщина статора 8мм, внешний диаметр 230мм
Катушки: 12шт. по 4 на фазу, провод 1.2мм, по 48 витков.
Напряжение генератора: при 60об/м напряжение фазы 3.37в, звезда 5.74в
Сопротивление генератора: сопротивление фазы 0,47ом, при звезде 0,8ом

>

При расчёте я округлил общее напряжение при соединении звездой до 6 вольт, так-же к сопротивлению 0,8ом я добавил ещё 0.3ом на потери в проводах и прочие потери, в итоге считал как 1.1ом.

Ниже таблица с основными параметрами при работе на зарядку аккумулятора 14 вольт. В первой колонке обороты генератора, во второй напряжение холостого хода (то-есть без нагрузки). В третьей ток зарядки аккумулятора. Четвёртая колонка это мощность генератора при работе на АКБ. В трёх следующих колонках данные рассчитанного ветроколеса, данные которого ниже в статье. Пятая колонка это скорость ветра в м/с, при которой винт раскручивает генератор до указанных оборотов. Шестая колонка отображает быстроходность винта. Седьмая колонка отображает КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра). _

Параметры ветрогенератора - винт 3D2600Z7T315
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 14в. Мощность Ветер м/с Z винта КИЭВ
120 12 - - 2м/с
150 15 1.8 23 3 7 0.38
180 18 4,5 59 3.7 7 0.41
240 24 9 127 4.9 7 0.43
300 30 14.5 203 5.6 7.5 0.40
360 36 20 28 6.4 7.8 0.38
420 42 25 356 7 8.2 0.36
480 48 31 432 7.7 8.5 0.34
540 54 36 509 8.2 9 0.31
600 60 42 585 8.8 9.3 0.30
660 66 47 660 9.3 9.6 0.29
720 72 53 740 9.8 10.1 0.27
780 78 58 714 10.4 10.3 0.26
840 84 63 890 11 10.4 0.25
900 90 69 967 11.4 10.8 0.23
960 96 74 1043 11.8 11 0.23

Винт 3D2600Z7T315

Исходный файл трёх-лопастного винта 3D2600Z7T315 - скачать 3D2600Z7T315.zip. Так-же для тех кто не может открыть таблицу xls запакованную в архиве, или не понимает как пользоваться, я сделал скриншот вкладки "геометрия лопасти", где отображены все данные для вырезания лопасти из ПВХ трубы. Дополнительно посмотрите другие статьи по расчету лопастей на сайте. Ниже скриншот.

>

Второй винт по характеристикам точно такой-же как и из трубы 315мм, но рассчитан из трубы 250мм. Исходный файл скачать 3D2600Z7T250.zip.

>

С этими винтами ветрогенератор будет развивать мощность до 750ватт при 10м/с, а при 11м/с мощность составит 1кВт на АКБ 14вольт. Стартовать винт будет уже при 2м/с, зарядка начнется уже с 2.5м/с и к 3м/с ток зарядки составит 1.8А. При 5м/с ток зарядки 9А, что очень неплохо. Такие характеристики достиглись благодаря быстроходному винту с высоким КИЭВ при среднем ветре, но к точности и тщательности этого винта нужно подойти со всей серьёзностью, точно выдержать размеры, обработать кромки лопастей, подогнать лопасти по весу, и потом сбалансировать весь винт.

Так-же я рассчитал мощность ветрогенератора и другие параметры при работе на АКБ 28вольт. Генератор и винт при этом остаются прежние, разница только в напряжении аккумуляторов.

_

Параметры ветрогенератора на 28вольт АКБ, винт 3D2600Z7T315
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 28в. Мощность Ветер м/с Z винта КИЭВ
240 24 - - - - -
270 28 1.8 46 4 9.2 0.29
300 30 3.6 94 4.8 8.5 0.33
360 36 7.27 203 5.9 8.3 0.35
420 42 12.7 356 7.1 8.1 0.36
480 48 18.1 509 7.9 8.3 0.35
540 54 23.6 661 8.7 8.5 0.34
600 60 29 814 9.4 8.7 0.33
660 66 34.5 967 10.1 8.9 0.32
720 72 40 1120 10.7 9.2 0.31
780 78 45.4 1272 11.3 9.4 0.30
840 84 50 1425 12 9.6 0.29
С этим винтом при работе на 28вольт АКБ зарядка начнётся примерно с 3.5м/с в зависимости от степени заряженности аккумулятора. При 5м/с мощность ветряка составит 100ватт, а при 12м/с мощность будет почти 1,5кВт. На малом ветру мощность получается немного ниже чем при работе на АКБ 14вольт, при этом винт вынужден крутится на 20-30% быстре так-как недогружен, но при ветре от 8м/с мощность ветрогенератора выше чем в первом варианте.

По этим данным и с этим винтом должен получится ни чуть не уступающий по характеристикам заводским ветрякам самодельный ветряк. Так-же дисковый аксиальный генератор вообще не имеет залипания магнитов к статору, по-этому винт стартовать будет уже с 2м/с и при работе на АКБ 14вольт будет стабильная зарядка начиная с 2.5м/с. Правда стоимость генератора получается не маленькая из-за цены неодимовых магнитов, которых требуется в 4 раза больше чем в классический генератор с железным статором.

Винт 5D2300Z5T315

Так-же дополнительно для работы на АКБ 14 вольт я сделал пяти-лопастной винт диаметром 2.3 метра. С ним зарядка начнется так-же с 2.5м/с, и при 3м/с ток зарядки составит около 1,5А, при 5м/с мощность будет около 100ватт, при 10м/с мощность ветрогенератора составит 650ватт. Исходный файл винта скачать - 5D2300Z5T315.zip. Ниже скриншот вкладки "Геометрия лопасти".

>

На этом всё! Как сделать генератор думаю понятно, данные для намотки и размеры генератора есть. Несколько вариантов винтов думаю достаточно, а дополнительно можно рассчитать самостоятельно. Я думаю вариант с винтом из трубы 250мм оптимален так-как этот винт не уступает винту из 315 трубы по характеристикам, но труба стоит дешевле.