Сделай в своем доме автономное электроснабжение!

Получи через 3 минуты на свой емейл ПРАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН из 7 основных шагов

Главная Ветрогенератор на неодимовых магнитах 3-х метровый Регистрация Вход

Меню сайта

Наш канал на Youtube:

Присоединяйтесь:

Форма входа








Ветрогенератор на неодимовых магнитах 3-х метровый

Ветрогенератор на неодимовых магнитах 3-х метровый

Часть 2. Синхронный генератор


 Сборка генератора
После того, как все работы по металлу закончены, детали окрашены, изготовлены статор и
магнитные ротора, соберем генератор.

Рис. 173 - готовые магнитные ротора. Они одинаковы, но передний ротор имеет 8
отверстий: 4 для шпилек и 4 для монтажных болтов, которые позволяют по необходимости безопасно
ставить ротор на генератор и снимать его. Для правильной установки, каждый ротор имеет небольшую
метку (углубление, сделанное сверлом).

Рис. 174 - рама, готовая к монтажу на ней остальных деталей. Рама установлена на монтажный
стенд.

Рис. 175
В ветрогенераторе используется ступица Dexter 81- 9A.ступица, подшипники, шайба,
гайка (комплект ступицы), но нет шплинта. Плоские поверхности ступицы позволяют монтировать на
ней два диска.

 Рис. 176
Молотком, выбьем из ступицы 4 запрессованные шпильки (на ступице шпильками крепятся обода
колес). Теперь это ступица ветроколеса.


Рис. 177 - все крепежные детали, необходимые для сборки генератора, кроме болтов и гаек, которые
крепят хвост. Лучше использовать детали из нержавеющей стали, так как они не подвержены
воздействию ржавчины и, кроме того, не замыкают магнитный поток на себя. Для установки двух
магнитных роторов на необходимом расстоянии друг от друга, используем гайки и шайбы Гровера,
поэтому все гайки и шайбы должны быть высокого качества и одинаковой высоты.

Список материалов:



Рис. 178 - стальные диски ступицы лопастей (между ними зажимаем лопасти). Диски.
с 4 отверстиями (отверстия как на ступице ветроколеса). Диск, что сзади
лопастей, имеет в центре отверстие, диск, который перед лопастями - без отверстия в
центре. Один из дисков используется как кондуктор при монтаже генератора.

 Рис. 179
Непосредственно перед сборкой генератора очистим поверхность магнитных роторов от мусора.
После постройки роторов, к поверхности магнитов могут притянуться различные металлические
предметы (стружка). Когда ротора отдельно друг от друга, то стружка прилегает плотно к магнитам
(плоско), но после сборки генератора (два ротора размещаются магнитами друг против друга), вся
стружка становится на ребро и царапает статор. Удаляем металлическую стружку с поверхности
магнитных роторов с помощью клейкой ленты (скотч).

Рис. 180
На 4 шпильки, навинтим гайки.

 Рис. 181
Пропустим длинный конец шпильки через отверстие с тыльной стороны ступицы ветроколеса.
Поставим шайбу Гровера и другой гайкой прижмем каждую шпильку к ступице ветроколеса (не нужно
затягивать ключом – достаточно затянуть пальцами). Затем, на длинный конец каждой шпильки
навинтим гайку. Итак,
перечислим все детали сборки, что на примере одной шпильки, слева направо: часть
шпильки с резьбой, гайка, часть шпильки с резьбой (длина не определена), гайка,
шайба Гровера, ступица ветроколеса, гайка, часть шпильки с резьбой.

Рис. 182
Задний магнитный ротор (имеет 4 отверстия) положим на поверхность стола магнитами вниз, а
стальным диском вверх (нужно следить, чтобы стол был чист, в первую очередь от металлической
стружки).

 Рис. 183
Ступицу ветроколеса с установленными на ней шпильками поставим тыльной частью на задний
магнитный ротор таким образом, чтобы концы шпилек вошли в 4 отверстия
ротора.

 Рис. 184
Один из дисков ступицы лопастей (на рис окрашен в черный цвет) поставим сверху на шпильки
так, чтобы он устойчиво стоял на гайках. Если же нет дисков ступицы лопастей, можно использовать передний
магнитный ротор, но магнитные диски притягивают к себе инструмент. Шпильки стоят правильно,
когда перпендикулярны к дискам и вверху и внизу.

 Рис. 185
Хорошо затянем гайки с обеих сторон ступицы. Гайки подтягивать следует, вращая только
верхнюю (зафиксировав нижнюю ключом).

Рис. 186
Снимем ступицу лопастей со шпилек, 4 гайки и ступицу ветроколеса из магнитного ротора.
Перевернем ступицу ветроколеса (чтобы вверху была ее тыльная сторона и концы шпилек длинной
 и поставим на шпильки. Если шпильки отрезаны ровно и гайки установлены правильно,
то ступица ветроколеса должна стоять достаточно ровно и устойчиво на длинных концах шпилек

 Рис. 187
Осторожно опустим задний магнитный ротор на ступицу ветроколеса так, чтобы концы шпилек
прошли через отверстия. Ротор должен быть обращен магнитами вниз. Нужно помнить, что ступица
ветроколеса из стали и сильно притягивается магнитами. Если ротор устанавливать точно по центру,
то он станет правильно, но если ротор устанавливать криво, с перекосом, то ротор притянет ступицу
ветроколеса. Эту операцию лучше проделывать вдвоем: один устанавливает ротор, другой держит
ступицу ветроколеса и направляет ротор.

 Рис. 188
На концы шпилек, которые выступают из магнитного ротора, поставим по шайбе Гровера и
навинтим по гайке. Немного затянем гайки ключом, но лучше подтягивать их после полной сборки
генератора.

 Рис. 189
Смажем подшипники. Нанесем достаточно смазки на оба подшипника ступицы и провернем их,
чтобы хорошо смазались.

 Рис. 190
В данной ступице ветроколеса передний и задний подшипники одинаковы. Оденем подшипник на
ось и задвинем назад до упора. На новой ступице установлен сальник (чтобы защитить подшипник от
дорожной пыли). Сальник имеет сильное трение, что затрудняет легкий старт ветротурбины. Перед
использованием на ветрогенераторе, его следует снять.

 Рис. 191
Осторожно возьмем ступицу ветроколеса за длинные концы шпилек, оденем на ось и задвинем
назад до упора.


 Рис. 192
Поставим передний подшипник. Можно положить еще немного смазки в ступицу ветроколеса.


 Рис. 193
Поставим шайбу поверх подшипника.


 Рис. 194
Сверху подшипника навинтим гайку. Затянем гайку достаточно сильно и затем немного отвинтим,
чтобы вставить шплинт. После установки шплинта, гайку нужно еще немного отвинтить (на сколько
позволяет шплинт). Не следует полностью затягивать гайку: в подшипнике должен быть небольшой
люфт. Степень зажима гайки можно проверить, вращая ступицу ветроколеса. При вращении должно
быть немного большее замедление, чем свободной (не зажатой гайкой) ступицы ветроколеса. Если
гайка зажата очень сильно, то затрудняется легкий старт ветрогенератора и подшипник сильно
изнашивается. Поэтому в подшипнике должен быть небольшой люфт. Покрутим ступицу ветроколеса
и посмотрим, как вращается магнитный ротор. Диск ротора вырезан из стального листа,
 и редко бывает идеально плоским, так что будет небольшое биение ротора (не является
дефектом, но чем меньше биение, тем лучше). Если в сборке есть какие-то ошибки, то сейчас их легко
выявить.

 Рис. 195
Возьмем 3 шпильки, и навернем на один из концов каждой шпильки
колпачковую гайку. Затем поставим шайбы.

 Рис. 196
Вставим шпильки в 3 отверстия статора. С другой стороны статора на каждую
шпильку поставим шайбу, шайбу Гровера и навинтим другую гайку. Затем навинтим еще одну гайку.

 Рис. 197
Поставим сборку статора на ветрогенератор, вставив шпильки в 3 отверстия в кронштейне статора.
Зазор между статором и магнитным ротором крайней гайкой (установлена перед кронштейном
статора).

 Рис. 198
Хорошо зажмем гайки на статоре. Зажимать следует достаточно сильно, но так, чтобы не разрушить
статор. Дальнейшую регулировку положения (зазора) статора следует только гайками на кронштейне
статора.

 Рис. 199
На концы шпилек, что прошли через отверстия кронштейна статора поставим шайбу Гровера и
навинтим гайку. Далее, используя два ключа, установим зазор около между статором и
магнитным ротором.

Рис. 200
Проверим, что статор хорошо отцентрирован и ступица ветроколеса не трется об него. Если статор
не отцентрирован хорошо, но отверстия в статоре и кронштейне статора просверлены правильно, то
значит не зажаты гайки, которые держат статор, или покоробило статор. Если необходимо, то можно
немного подогнуть лучи кронштейна статора. Кроме того, нужно следить, чтобы был правильно
установлен зазор между ротором и статором.

 Рис. 201
На рис. 201 изображены 4 шпильки для установки переднего ротора (эти шпильки ранее не
рассматривались, так как являются не частью ветрогенератора, а инструментом). Длина шпилек,
 по всей длине нарезана резьба. На один из концов шпилек навинчены по 2 гайки (законтренные друг о друга).
 На другом конце шпилек снята фаска (чтобы срезом шпильки не царапать ступицу). Нити резьбы на отрезанном конце шпильки
выравниваем напильником. Затем для восстановления резьбы навинтим и отвинтим гайку.

Рис. 202
Ввинтим шпильки для установки ротора в передний ротор со стороны стального диска так, чтобы
шпильки вышли на  со стороны магнитов. Нужно, чтобы концы шпилек были одинаковой
длины. При покраске ротора краска может попасть на витки резьбы. Для очистки резьбы перед
ввинчиванием шпилек для установки ротора, используем метчик. Чтобы легко ввинчивать метчик и
шпильку, на резьбу нанесем немного машинного масла.

 Рис. 203
Найдем углубление на роторе – это метка для установки. Для упрощения монтажа лучше всего
поставить задний магнитный ротор таким образом, чтобы метка на нем была вертикально вверх (12
часов по циферблату) и устанавливать передний магнитный ротор, чтобы метка на нем была тоже
вертикально вверх (12 часов по циферблату).

 Рис. 204
Осторожно возьмем передний магнитный ротор за шпильки для установки ротора (нельзя держать
пальцы возле магнитов – шпильки для установки ротора это хорошая безопасная ручка) и наденем на
концы шпилек ступицы ветроколеса. Немного надавив на передний магнитный ротор, увидим, что
магнитные ротора притягиваются друг к другу, пока шпильки для установки ротора не остановят
движение роторов друг к другу.

 Рис. 205
Используя ключи, медленно установим передний магнитный ротор на место. Шпильки для
установки ротора нужно сохранять выровненными. Лучше всего опускать передний магнитный ротор,
вывинчивая по кругу каждую шпильку для установки ротора на 1 оборот, пока передний магнитный
ротор не станет на 4 гайки, которые крепят шпильки к ступице ветроколеса. Данная ступица и
используемые шайбы и гайки делают оптимальный воздушный зазор (расстояние между магнитами)
для статора. Если толщина статора больше, то надо
использовать дополнительные шайбы в качестве прокладки, установив их между передним ротором и
гайкой.

Рис. 206
Генератор собран. Зазор между каждым магнитным ротором и статором должен быть около.
 Можно хорошо настроить положение статора относительно обоих роторов (используя
гайки с двух сторон кронштейна статора). Теперь опробуем генератор. Проще всего закоротить одну
фазу. Когда закорочена любая фаза, то проворачивание ротора становится трудным, но как бы
рывками (будет залипать). Когда же закорочены все три фазы, то проворачивание ротора будет очень
трудным, но равномерным. Если есть тахометр, то можно проверить генерацию напряжения
переменного тока в зависимости от оборотов. Присоединим к генератору выпрямитель, и измерим
напряжение постоянного тока. Рассмотренный генератор начнет заряжать батарею при 140 оборотах в
минуту.

Часть 3. Ветроколесо


1. Изготовление лопастей
Лопасти описываемого ветрогенератора имеют простой аэродинамический профиль, после
изготовления выглядят (и работают) как крылья самолета. Форма лопасти - компромисс
эффективности, прочности, стоимости, доступности материалов и простоты изготовления.

Разберем некоторые термины. Кончик лопасти – это сечение, которое максимально удалено от
генератора (оси ветроколеса), на максимальном диаметре. Передняя сторона лопасти – это
поверхность, которая обращена к ветру: имеет плоскую форму. Задняя сторона лопасти – это
поверхность, которая обращена от ветра: имеет округлую форму. Корень лопасти – это сечение,
которое максимально приближено к генератору (оси ветроколеса), на минимальном диаметре.
Передняя кромка - это кромка лопасти, которая первой встречается с ветром. Задняя кромка - это
кромка лопасти, которая с противоположной стороны от ветра. Угол установки лопастей – угол между
поверхностью передней стороны лопасти и плоскостью вращения (изменяется по длине лопасти).
Хорда лопасти – это ее ширина (расстояние между передней кромкой и задней кромкой лопасти): при
увеличении диаметра лопасть становится уже. Толщина лопасти – это ее толщина в самой толстой
точке аэродинамического профиля.

Наиболее доступный материал для постройки лопастей - это сосна или ель. Древесина сосны и ели
имеют хорошие прочностные и массовые характеристики для изготовления лопастей. Следует избегать
очень жесткую или очень мягкую древесину. Лучше всего использовать древесину ели: сухую, без
сучков. Клееные массивы древесины применяются для изготовления легких и прочных лопастей. Для
наших лопастей используем 3 доски из хвойных пород дерева. Чистые доски, без сучков, размером
7,5” x 1,5” x 60”(190,5 мм x 38,1 мм x 1524 мм).

Для изготовления лопасти используем различный инструмент. Основным инструментом является
струг. Кроме того, для обработки поверхности лопасти, применяются долото, молоток, наждачная
бумага. Удалять большие массивы древесины можно с помощью ленточной пилы, хотя лопасти можно
достаточно легко изготовить только ручным инструментом.

Данное руководство описывает изготовление одной лопасти. Для ветрогенератора необходимо
сделать три штуки. Лучше и быстрее сделать три лопасти за один раз, чем делать каждую по
отдельности. Следует делать одну операцию по очереди на каждой из лопастей. Проделав одну
операцию на одной из лопастей, нужно повторить ее на двух других, а потом переходить к следующей
операции.

 Рис. 207
Возьмем три доски, размером 7,5” x 1,5” x 60”(190,5 мм x 38,1 мм x 1524 мм). Древесина должна
быть прямослойная и, в основном, свободна от сучков.


Рис. 208 - форма лопасти, вид сверху: хорошо видно ее сужение. На кончике (радиус 60”(1524 мм))
ширина лопасти составляет 3”(76,2 мм). Ширина лопасти на половине длины (радиус 30”(762 мм))
составляет 6”(152,4 мм). Начертим прямую между этими двумя точками и продолжим ее таким
образом, чтобы линия встретилась с краем доски (это будет где-то около радиуса 14”(355,6 мм), но
может и отличаться, в зависимости от ширины доски). Вырезаем лопасти с помощью ленточной пилы,
циркулярной пилы или другим доступным инструментом.

Рис. 209 детальный чертеж корня лопасти. Угол между плотно подогнанными друг к другу корнями
лопастей должен составлять 120 градусов. Положим чертеж на каждую лопасть и отрежем лишнее
(заштриховано).


 Рис. 210
Лопасть не только сужается к кончику, но и становится тоньше. уменьшение толщины
лопасти. Показан вид сбоку, со стороны передней кромки, ниже показано ее сечение на R=60”(1524
мм) (кончике лопасти), R=30”(762 мм) и R=12”(304,8 мм) – лопасть (не заштриховано) и удаляемая
древесина (заштриховано). Верхняя часть заготовки - это передняя сторона лопасти. Исходя из
условий прочности, лучше, чтобы лопасть была более толстой, чем тонкой. На рисунке толщина
лопасти минимально возможная. Весь материал удаляется из низа заготовки.

 Рис. 211
Распускание доски с помощью ленточной пилы.

Распускать доски лучше всего ленточной пилой. В доске оставляем небольшой допуск на ширину
пропила. При обработке ленточной пилой доска не будет идеально ровной и может иметь разную
толщину. Ленточной пилой удобно удалять большие массивы древесины. Для конечной обработки
(выравнивания доски) следует использовать ручной рубанок или электрорубанок.

 Рис. 212
Изменение толщины доски по длине и лопасти измеряем с помощью кронциркуля. Если нет
ленточной пилы, то всю работу с древесиной можно проделать с помощью рубанка или фуганка (или
даже струга), только обработка будет дольше и будет больше ошибок. После обработки, задняя
сторона лопасти должна быть гладкой и перпендикулярна боковым граням доски (на этом этапе
изготовления задняя сторона лопасти плоская).


Вырезание угла передней стороны лопасти


Угол установки профиля на кончике лопасти около 3 градусов. В центре лопасти (R=30”(762 мм))
угол установки около 6 градусов. Возле корня лопасти, где заканчиваем вырезание профиля, угол
установки такой, насколько допускает доска. Рисунки не указывают угол установки (цифру). Вместо
этого, они показывают количество древесины, которую необходимо удалить из лопасти вдоль задней
кромки. Рисунок может показаться немного запутанным. Рис. 13 (верх) – вид со стороны передней
стороны лопасти, рис. 213 (середина) - вид на переднюю кромку лопасти, рис. 13 (низ) – сечение
профиля лопасти, заштрихованная площадь – это материал, который должен быть удален из задней
кромки. Сделаем отметки на задней кромке заготовки на радиусах R=12”(304,8 мм), R=30”(762 мм),
R=60”(1524 мм) (кончике лопасти). На R=12”(304,8 мм) отмерим от низа заготовки (задней стороны
лопасти) 1/8”(3,2 мм) и сделаем отметку (другими словами угол крутки профиля занимает всю
толщину доски, 1/8”(3,2 мм) оставлена для усиления лопасти). На R=30”(762 мм) отмерим от верха
заготовки (передней стороны лопасти) 5/8”(15,9 мм) и сделаем отметку. На кончике лопасти,
R=60”(1524 мм), отмерим от верха заготовки (передней стороны лопасти) 5/32”(4 мм) и тоже сделаем
отметку. Соединив точки, получим линию вдоль задней кромки лопасти. Чтобы вырезать угол
установки (крутки) профиля лопасти, удалим древесину между двумя линиями. Одна линия та, что
только что нарисована вдоль задней кромки лопасти, другая линия – это передняя кромка лопасти.


Рис. 213


 Рис. 214
Вырезание лопасти с помощью пилы. Древесину удаляем долотом и киянкой.
На рис, видно, что вырезание профиля лопасти заканчивается у корня. Перпендикулярно
задней кромке нарисуем линию, дальше которой древесину удалять не нужно. Чтобы все три лопасти
были одинаковыми, вырежем шаблоны профилей и проверим их на всех трех лопастях. У корня
лопасти профиль будет на всю ширину доски.

 Рис. 215
Черновая обработка передней стороны лопасти с помощью струга.

Для удаления большого количества древесины удобно использовать струг. Рубанок или
электрорубанок хорошо и быстро обрабатывают дерево. Возле корня лопасти, где вырезка глубока и
профиль лопасти расширяется до ширины доски, лучше сделать много пропилов между отмеченными
линиями с помощью ручной ножовки (на расстоянии около 1”(25,4 мм) друг от друга) и затем удалить
древесину между пропилами долотом и киянкой. После удаления лишней древесины из лопасти, ее
поверхность следует выровнять рубанком и далее зачистить наждачной бумагой. Между передней
кромкой и задней кромкой лопасть должна быть плоской: проверяем линейкой.
Вырезание задней стороны лопасти


Рис. 215
Чтобы закончить вырезание аэродинамического профиля, вырежем заднюю сторону лопасти. Как
правило, самая толстая часть аэродинамического профиля находится на 1/3 части хорды от передней
кромки лопасти (у лопасти, шириной 3”(76,2 мм) на R=60”(1524 мм) (кончике лопасти), самая толстая
часть профиля будет на расстоянии 1”(25,4 мм) от передней кромки, на R=30”(762 мм) - лопасть
шириной 6”(152,4 мм), самая толстая часть профиля будет на расстоянии 2”(50,8 мм) от передней
кромки). Другое общее правило это то, что толщина лопасти составляет около 1/8 от ее хорды. Это
соотношение изменяется постепенно от кончика лопасти до корня и возле корня толщина лопасти
составляет около 1/6 от хорды. Не следует вырезать лопасть, толщиной менее 1/8 от ее хорды. На
кончике лопасти, шириной 3”(76,2 мм), толщина профиля будет около 3/8”(10 мм). Более того,
толщина профиля на кончике лопасти может составлять от 3/8” (10 мм) до 1/2”(12,7 мм).

Рис. 217
Обработка задней стороны лопасти с помощью струга.

Струг – это хороший инструмент для черновой обработки задней стороны лопасти. Быстро
обрабатывать древесину можно также с помощью рубанка или электрорубанка.

 Рис. 218
Вырезание аэродинамического профиля с помощью электрорубанка.

Перевернем лопасть таким образом, чтобы задняя сторона была сверху. На R=12”(304,8 мм)
отмерим и отметим 1/3 от длины хорды (у лопасти шириной 7,5”(190,5 мм) отмерим перпендикулярно
передней кромке 2,5”(63,5 мм)). То же сделаем на R=60”(1524 мм) (кончике лопасти) (у лопасти
шириной 3”(76,2 мм) отмерим перпендикулярно передней кромке 1”(25,4 мм)). Проведем между
точками линию. Линия показывает самую толстую часть аэродинамического профиля и не должна
стираться до окончания обработки. Это то место задней стороны лопасти, которое не обрабатывается.
Между линией и передней кромкой вырежем хорошо закругленную поверхность, рис. 218. Между
линией и задней кромкой поверхность слегка закругленная, но в основном плоская. Для изготовления
одинаковых лопастей, лучше делать одну операцию на каждой лопасти. Если делать лопасти по одной,
то даже изменение настроения может повлиять на конечный результат (лопасти могут выйти
неодинаковыми). Поэтому лучше делать все три лопасти за один раз. После черновой обработки
лопасть зачистим наждачной бумагой. Между передней и задней стороной аэродинамического
профиля не должно быть никаких неровностей поверхности. Когда аэродинамический профиль
достигнет корня лопасти 12”(304,8 мм), то он (профиль) расширится до размеров доски. Эта
поверхность вогнута, и поэтому ее невозможно обрабатывать рубанком. Лучше использовать струг.
Передняя кромка лопасти должна быть достаточно тонкой (около 1/6”(4,2 мм)) и острой. В идеале
кромка должна быть очень острой, но делать ее настолько тонкой нельзя, так как кромка будет очень
хрупкой. Сборку ветроколеса рассмотрим в следующей главе.


Ознакомиться дальше с демонстрационной версией

Если страница Вам понравилась - поделитесь ссылкой на нее с Вашими знакомыми в социальных сетях:

Copyright MyCorp © 2017
Бесплатный конструктор сайтов - uCoz
Бесплатный конструктор сайтов - uCoz