Расчёт генератора и винта для ветряка 0.8-1.6кВт при 10м/с 14/28/56 вольт

Здесь представлено несколько вариантов намотки статора для изготовления генератора, а так-же рассчитаны несколько винтов из ПВХ трубы диаметром 315мм для заряда аккумуляторов 14,28,56 вольт.

Первый с шести-лопастным винтом диаметром 2.8м сделан для тех кому нравятся тихоходные винты. Статор намотан проводом 2мм. Так-же подойдет для зарядки АКБ 28 вольт, при этом мощность будет немного выше. Второй вариант с трёх-лопастным винтом диаметром 3.3м. С этим винтом мощность значительно выше, и так-же он подойдет для зарядки АКБ 28 вольт.

Так-же для генератора рассчитаны ещё несколько винтов. Ниже в статье предлагается три варианта намотки статора, проводом 2 мм для АКБ 14в, проводом 1,5мм для 28 вольт, и проводом 1мм для зарядки АКБ 56 вольт.

Параметры аксиального генератора для ветряка мощностью 150-500ватт
Наименование данные
Металлические диски Два диска, диаметр 250мм, толщина дисков 10мм
Магниты (12+12)24шт, размеры: 50*30*10мм, намагниченность N50-52
Статор и катушки Диаметр статора 30см, толщина статора 8мм. 18 катушек, площадь сечения для укладки витков катушки 12мм*8мм
Ступица Размеры ступицы, подшипников и другие детали генератора на ваше усмотрение (как вам удобнее)


>

Вариант 1, намотка статора проводом 2мм

Расчёт ЭДС генератора производился по этой методике. При диаметре дисков 25см и по 12 магнитов 50*30*10мм на каждом диске сектор магнитов 30градусов. Расстояние между магнитами на диске в самом близком месте получилось 10мм. Катушек 18шт., по 12 катушек на фазу. Внешний диаметр статора 30см, толщина 8мм, площадь сечения катушки для укладки витков получилась 8*12мм. По расчёту в катушку должно войти 22 витка медным проводом 2мм (можно мотать двойным 1мм, или в четыре жилы 0,5мм). Средняя длинна витка 16см, значит 22*12*0.16*3=126.72м. в итоге провода нужно как минимум 127 метров + небольшой запас.

При расчёте ЭДС генератора я брал магнитную индукцию действующую на катушки равной 0.8Тл, при этом по чертежу генератора видно что что примерно 33% витков всех катушек не попадают под магниты, по этому расчетная ЭДС генератора будет на 33% ниже расчётной. В итоге ЭДС генератора при 60об/м и соединении фаз в звезду составила примерно 8вольт. Сопротивление генератора при звезде получилось 0.5ом, плюс 0.3ом на различные потери и того при расчёте учитывалось сопротивление 0.8ом.

Ниже таблица с данными по мощности и оборотам генератора. Скорость ветра (м/с) с двумя винтами, при которой достигаются обороты и мощность генератора.

Таблица мощности генератора на АКБ 14 вольт
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 14в Мощность Ватт Ветер м/с, винт 6d2.8z5t315 Ветер м/с, винт 3d3.3z7t315
100 12 - - 2.5 2.2
120 16 3.7 52 3.5 3.1
180 24 22.5 175 5.2 4.5
240 32 22 315 6.4 5.6
300 40 32 455 7.5 6.5
360 48 42 595 8.4 7.2
420 56 52 735 9.3 7.9
480 64 62 875 10 8.6
540 72 72 1000 - 9.3
600 80 82 1160 - 9.8
640 88 92.5 1295 - 10.4
Шести-лопастной винт винт 2.8м, исходный файл винта - 6d2.8z5t315.zip. Ниже скриншот с координатами для вырезания лопасти из трубы.

>

Трёх-лопастной винт диаметром 3.3м - 3d3.3z7t315.zip. Ниже скриншот с координатами для вырезания лопасти из трубы.

>

Вариант 2, статор намотан проводом 1,5 мм

Далее расчёт генератора и его параметры меняются так-как здесь намотка статора выполнена проводом 1.5мм. Получилось по 40витков в катушках. Расчётная длинна провода 230.4 метра. Сопротивление фазы 0.76ом, при соединении звездой получается 1.3ом, плюс 0.3ом на всякие потери, и того будем считать сопротивление генератора как 1.6ом. Напряжение генератора при 60об/м 17 вольт.

Под этот генератор рассчитан новый пяти-лопастной винт из 315-й трубы диаметром 4 метра. Исходный файл винта - 3d4z7t315.zip

>

Таблица мощности генератора на АКБ 14 вольт, обмотка проводом 1,5мм
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 14в Мощность Ватт Ветер м/с, винт 3d4z7t315
45 12 - - 2
60 17 2.5 32 2.5
120 34 12.5 175 4.2
180 51 23 323 5.3
240 68 33 472 6.3
300 85 44 621 7.2
360 102 55 770 8
420 119 65 918 9
480 136 76 1067 9.8
540 153 86 1216 10.3
600 170 97 1365 11
Далее таблица с данными при работе этого генератора с этим винтом на АКБ 28 вольт

Таблица мощности на АКБ 28 вольт, обмотка проводом 1,5мм
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 28в Мощность Ватт Ветер м/с, винт 3d4z7t315
100 12 - - 2,5
120 34 3,7 105 3.6
180 51 14.3 402 5,5
240 68 25 700 6.8
300 85 35 997 8
360 102 47 1300 8
420 119 56 1592 10
480 136 67 1890 10.7
540 153 78 2187 11.5

Вариант 3, статор намотан проводом 1мм

В этом варианте генератор намотан проводом 1мм для зарядки аккумулятора 56(48)вольт. По расчёту в катушку должно войти 96 витков, всего провода потребуется 552 метра. Сопротивление фазы получается 4.12ом, при соединении звездой получится 7.01ом, в итоге прибавляем 0.3ом на различные потери и получаем 7.31ом. Напряжение генератора при соединении звездой получается при 60об/м 41 вольт.

Винт остаётся прежним пяти-лопастным 3d4z7t315, с ним мощность ветрогенератора при 10м/с 1.8 кВт. Так-же внизу под таблицей добавлен шести-лопастной винт 6d3.2z5t315 диаметром 3.2м. Этот винт менее мощный, но и менее быстроходный, и работает с высоким КИЭВ.

Таблица мощности на АКБ 56(48) вольт, обмотка проводом 1мм
Обороты (об/м) Напряжение ХХ Ток на АКБ 56в Мощность Ватт Ветер м/с, винт 3d4z7t315 Ветер м/с, винт 6d3.2z5t315
60 41 - - 2 2
90 60 1 56 3 3.2
120 82 4.1 213 4.2 4.7
180 123 9.1 513 5.8 6.4
240 164 14,7 828 7 7.6
300 205 20.4 1143 8 9
360 246 26 1456 9.2 10
420 287 31 1772 10 11
480 328 37 2050 10.7 12
540 369 42.8 2401 12 12.8
Шести-лопастной винт 3.2м шесть лопастей - 6d3.2z5t315.zip

>