Ветрогенератор N4 изготовление

Много времени прошло с тех пор как я купил Б/У автомобильный генератор для нового проекта и задумал изготовление нового ветряка. Тогда я описал что и как хочу делать в первой статье - Изготовление ветрогенератора N4 - начало ч1. Но с тех пор всё немного поменялось и я отошёл от намеченного, но в общем всё получилось хорошо, хотя ветрогенератор сейчас в процессе покраски и ещё не испытан.

Начну по порядку рассказ про этот ветряк, писать буду подробно и надеюсь мои конструктивные решения кому-то помогут больше понять в строительстве ветрогенераторов, почувствовать некоторые тонкости, и может узнать что-то новое. Сначала я заказал у токаря нужные детали для изготовления ветрогенератора. Токарь выточил детали для нового ротора под магниты, а так-же выточил поворотную ось генератора. Ниже видео где я сделал небольшой обзор всего этого. Так-же для ветряка я заказал неодимовые магниты и контроллер на алиэкспресс. Магниты в этот раз не стал брать толстые, до этого я заказывал магниты 30*10*5 мм, а в этот раз заказал 25*8*3 мм. Контроллер взял на тормозной ток 30А, он немного дороже чем контроллеры на 16А, но и ветряк я рассчитывают что будет до 30А в пиках мощности.

Статор и ротор генератора - перемотка и магниты

Статор изначально я планировал перематывать проводом 0,6 мм, потом решил мотать проводом 0,8 мм. Но в итоге перемотал статор проводом 0,6мм. Только провод сложил в двойне и так на каждый зуб статора намотал по 16 витков двойным проводом. В этот раз я решил попробовать "нестандартную" обмотку. Мотал так-же три фазы, но там расположение катушек и направление обмотки отличное от классической обмотки. Подробнее про "нестандартную" обмотку вы можете почитать здесь - Нестандартная обмотка генератора

Статор был намотан на 34 полюса, то-есть на роторе у меня 34 магнита. Магниты использовал размером 25*8*3 мм, покупал 40 штук, а использовал 34 штуки. Нестандартная обмотка была применена для того чтобы повысить эффективность генератора и снизить залипание, хотя оно не сильно снизилось, но генератор стал гораздо мощнее.

В самом начале я решил проверить все схемы, я хотел делать ротор на 24 магнита, а так-же хотел проверить что будет при размещении 30 магнитов, и 34 магнита. Магниты пробовал ставить со скосом и без скоса, в общем много раз пришлось разбирать и собирать генератор, и ушло на это дело несколько дней, но зато многое стало более ясным. Чтобы магниты держались на роторе во время испытаний я использовал кольцо, которое вырезал из пластиковой бутылки. Магниты засовывал под кольцо и они прижимались очень плотно. Ниже небольшое видео где как раз испытываю генератор на залипание. Для теста на статор я намотал одну катушку тонким проводом 110 витков - чтобы узнать напряжение. При 24 магнита на роторе напряжение при 1000 об/м составило 10.6 вольта. При 30 магнитов 11,3 вольт, а при 34 магнита напряжение было 13,8 вольт. При этом при 24 магнита залипание генератора было намного выше чем при 34 магнита, и это определило то как делать генератор. Я вычислил напряжение одного витка из полученных данных при кручении генератора, и посчитал что если мотать по 16 витков каждую катушку, то при соединении звездой будет 13 вольт при 300об/м, это начало зарядки аккумулятора. Меня это устроило так-как винт диаметром 1,6 метра (уже заранее изготовленный) как-раз при ветре 4м/с имеет 300 об/м, и я намотал статор.

Сопротивление одной фазы при такой обмотке составило 0,43 Ом, что обещает большой ток зарядки, по расчёту 24 ампера при 750 об/м, то как раз обороты винта при ветре 10м/с. Ранее я мотал проводом 0,6 мм по 33 витка и сопротивление фазы получалось 1.7 Ом, от этого при соединении звездой зарядка начиналась рано, но максимальный ток зарядки 6-7 Ампер, а когда соединил треугольником и поставил быстроходный двух-лопастной винт, то видел до 15-18Ампер. На этот раз я рассчитываю получать до 25 Ампер с трёх-лопастным винтом.

Ниже фотографии перемотанного статора генератора

статор автомобильного генератора, намотанный двойным проводом

Процесс намотки я не фотографировал и не снимал на видео, это такой долгий и кропотливый процесс что отвлекаться не хотелось. Мотал я статор два дня, в первый день осилил две фазы и на следующий домотал ещё одну, всё-таки 36 катушек это не мало. Сначало я хотел мотать прямо на зубы виток к витку как делал ранее, это ещё дольше но укладка витков получается очень плотная и красивая. Но двойным проводом так мотать у меня не получалось и я решил делать всыпные катушки, и потом вставлять их в зубы. В итоге намучившись с этим я просто стал наматывать не плотно катушки прямо на зубы и утрамбовывать в пазах чтобы вошли все 16 витков двойным проводом.

Очень сложно было поместить все 16 витков и в итоге некоторые катушки получились по 15 и 14 витков, и она из катушек получилась всего 10 витков. Но после изготовления статор я проверил и на 300об/м напряжение фаз разнится всего на 0,1 вольт, а вот при 1000 об/м напряжение получилось 34, 36, 37 вольт. Но думаю этим я не сильно снизил характеристики генератора и расчётные 300 ватт при 10м/с я должен получить. В качестве изоляции я использовал плёнко-электрокартон, это специальный материал для изоляции обмотки статоров.

После намотки статор был пропитан лаком три раза. В первый раз я подогрел лак чтобы он стал как можно жиже и затёк в катушки пропитав витки провода. Я отрезал бутылку пластмассовую вдоль и налил в получившеюся ванночку, и в лак окунал статор. Второй раз я наливал уже остывший на улице лак и окунал статор чтобы нарастить защитный слой. Через некоторое время ещё раз окунул статор чтобы ещё больше нарастить защитный слой.

Сварочные работы - изготовление рамы ветрогенератора

Как только генератор был готов я принялся за изготовление рамы. До этого я уже думал о том как сделать раму для ветряка и делал некоторые рисунки. В итоге из этих рисунков сделал видео ролик так-сказать проекта ветрогенератора. Я не мастер рисовать и делать видео, но вот то что получилось. Для изготовления я купил профильную трубу размером 100*50 мм, и профильную трубу для хвоста 25*40 мм. Все размеры делал по месту примерно по тому что ранее планировал. Ниже на видео будет более понятно. Следующим этапом после подготовки деталей была сварка. Для сварки вместо сварочного инвертора я использовал три автомобильных аккумулятора по 90Ач. На даче у меня нет электросети, и пользуюсь я маломощной ветро-солнечной электростанцией, мощности которой не хватит для запуска сварочного инвертора, так-как преобразователь 12-220 вольт у меня всего на 1кВт мощностью, а для сварки нужно как минимум 3 кВт.

Но в электростанции у меня стоят пять штук аккумуляторов,два АКБ стоят дома, они герметизированные, а три автомобильных я держу на улице, и когда нужно я их отсоединяю от электростанции и использую как сварку. Аккумуляторы соединяю последовательно на 36 вольт,электроды 2 мм просто сгораю и ими можно только резать, а варить особенно тонкий металл очень сложно так-как ток слишком большой. Варил я электродами 2,5 мм, но ток слишком большой и электроды жгли металл, в общем думаю оптимально варить электродом 4 мм, но на тот момент у меня их не-было. Ниже ещё одно видео где показываю что я там делаю. Сейчас ветрогенератор в процессе покраски, крашу я на улице и так-как сейчас зима краска очень долго сохнет, а нужно как минимум два раза покрасить, по-этому пока краска сохнет я решил написать эту статью. Генератор при 300 об/м выдаёт 16 вольт, что даже больше чем я ожидал. Момент страгивания ротора получился 0,3 Нм, что в принципе тоже не плохо и винт думаю уже при 3м/с будет страгиваться и работать. Лопасти для винта изготавливались деревянные, процесс изготовления я сняло на видео. Сейчас они покрашены и готовы к использованию. Вообще сейчас у меня в наличие уже несколько винтов, двух-лопастные диаметром 1,7 метра и 1,6 метра с быстроходностью Z10. Винт 1,6 метра делал я для этого ветрогенератора, я надеялся на низкий момент страгивания, но он оказался 0,3 Нм, и этот винт будет стартовать поздно, на ветре 5-6 м/с, хотя программа по расчёту лопастей показывает старт при 2,7 м/с. Так-же изготовлены два трёх-лопастных винта диаметром 1,6 метра, один из них делался тоже для этого ветрогенератора, у него высокий стартовый момент и номинальная быстроходность Z6.

Ещё немного фото с процесса изготовления ветряка

На этом пока всё, продолжение скоро будет в новой статье...