После того как стало ясно, что катушки ветрогенератора следует делать каркасными, мы приступили к проработке подобной катушки. Сначала были сделаны катушки по рекомендациям опытных (в прямом и переносном смысле) “катушководов”, тем, что были найдены на сайтах в интернете, в том числе по ссылкам, которые давали посетители нашего форума. Первые катушки были огромные, с большим внутренним R, и очень низкими показателями, хотя с заметной прибавкой U на низких частотах. Стало ясно, что о “умных” сайтах стоит забыть – как говорит известная поговорка: “если хочешь, чтобы дело было сделано, нужно делать его самому”.
Суть проблемы проста как 5 копеек:
1) нужна катушка с низким R.
2) число витков достаточно большое, чтобы при 10-12Hz получить 25 вольт и более (начало заряда аккумулятора).
3) количество катушек не должно быть кратным магнитам (уход от залипания).
4) вольтаж катушки – определяющий параметр. Из последних двух пунктов вырисовывается
5) число катушек должно быть минимальным при жестких габаритных ограничених.
1) нужна катушка с низким R.
2) число витков достаточно большое, чтобы при 10-12Hz получить 25 вольт и более (начало заряда аккумулятора).
3) количество катушек не должно быть кратным магнитам (уход от залипания).
4) вольтаж катушки – определяющий параметр. Из последних двух пунктов вырисовывается
5) число катушек должно быть минимальным при жестких габаритных ограничених.
С другой стороны есть всегда резерв мощности в магнитах (можно применить более мощные) и их количестве (здесь мы ограничены габаритами конструкции).
Изготовив и испытав более 40-ка вариантов катушек (при этом дважды сломали стенд, провели десятки испытаний с сотнями замеров, потратили несколько тысяч долларов) мы имеем два варианта катушек (останется один) со следующими параметрами: начало заряда 25в при 10Hz (порядка 25 об/мин), мощность ~300 вт при 70 Hz (175-180 об/мин) с одной катушки. При этом напряжение – не более 100в, что является хорошим результатом. Жаль, не удалось изготовить окончательный вариант в 2010 году- не хватило недели (изготовление и испытания). Но главная задача практически выполнена. С НОВЫМ ГОДОМ!!!
По вертикальной оси: мощность Вт – красным цветом, напряжение В – синим цветом
По горизонтальной оси: частота тока Гц. Частота связана с скоростью вращения соотношением – 10Гц : 25 об/мин.
График характеристик катушки 1
График характеристик катушки 2
Слава богу есть подвижки, не умерли еще народные ветряки.
Это хорошо ,что вы сами опыт получили, хотя синхронные генераторы на постоянных магнитах известны почти сотню лет и давно применяются в ветряках не вызывая особых проблем.
Надеемся в следующем году таки увидеть ветряк вырабатывающий электроэнергию. С новым Годом. Успехов.
Добрый день. Владимир, Вы писали “синхронные генераторы на постоянных магнитах” – с недавнего времени занимаюсь проблематикой альтернативной энергетики в Республике Беларусь. Хотим запустить в производство ветрогенераторы на небольшую мощность. В ветроколесом – вопросов нет – основная проблема в выборе генератора. Подскажите пожалуйста где и у кого можно купить синхронный(е) генератор(ы) на постоянных магнитах для ветрогенератора. Заранее благодарю Вас, с уважением Иван Терех
Это типа намек на то, что мы дурную работу проделали и изобрели велосипед? Ну дайте нам характеристики и параметры этих катушек и параметры магнитов, которые применяются уже 100 лет…
Никаких намеков. Советские люди стараются сами понаступать на грабли а не верить написанному, поэтому все естественно. Кстати количество катушек = количество пар полюсов умножить на количество фаз, так ей богу , будет лучше всего , и даже не надо выпрямители на каждую катушку ставить.
Да и на стенде очень полезно кроме развиваемой генератором мощности мерить и механическую потребляемую , сразу обнаруживаешь некоторые проблемки.
С его вы взяли, что мы не поверили написанному? Изначально, как я сказал, мы сделали все, как люди пишут:
“Сначала были сделаны катушки по рекомендациям опытных (в прямом и переносном смысле) “катушководов”, тем, что были найдены на сайтах в интернете, в том числе по ссылкам, которые давали посетители нашего форума. Первые катушки были огромные, с большим внутренним R, и очень низкими показателями, хотя с заметной прибавкой U на низких частотах. ”
Добросовестно сделали и получили самые поганые результаты из того, что мы в целом испытали уже потом.
Как вы предлагаете измерить “механическую потребляемую” мощность? И что это такое?
Крутящий момент (Н*м) умножить на угловую скорость (рад/с) получается мощность (Вт). делите полученную электрческую мощность (Вт) на затрачиваемую на вращение генератора , механическую мощность и получаете КПД . Смотрите на цифры и задумываетесь.
Юрий Гальцев прокомментировал ваши замечания:
Ответ на первый вопрос. Если верить доступной информации, то в первом варианте (это агрегат на основе двигателя/ генератора, в котором обмотку возбуждения заменили постоянными магнитами) обороты номинальной отдачи меньше 120 об/мин я не видел (и то декларируемую). Т. е. это нижний порог начала эффективной работы. Применяй редуктор и проблем вроде нет. Но редуктор сьест те 100-250 ватт (за которые идет основная борьба) и на 1,5-2 м/с скорости ветра ветряк будет просто стоять.
Ответ на второй вопрос. Наступив на одни, мы обошли другие грабли. Ни о какой парности (фазности работы катушек) речь не идет. На каждой катушке своя пара диодов. Уход от залипания. 3-х фазный вариант у нас был и не один кстати. Трехфазный вариант мне лично очень нравится, но с ним пришлось расстаться – вибростенд в огороде с раскручивающимся крепежем мало кого устроит. Да, КПД явно не 100 процентный, но в последних вариантах достаточно высок.
Померять механическую мощность (затрачиваемую) конечно можно, но вы не знаете – а я примерно знаю какие потери у меня на стенде (они значительно больше тех величин, которые требуют контроля). А делать другой нет ни времени, ни желания…
Ответ был не мне, поэтому сразу не заметил. Как это пара диодов на одну катушку? У Вас сдвоенные катушки со средней точкой?
не совсем понял у какого двигателя/двигателя генератора вы убирали обмотку возбуждения, если изначально делали генератор на постоянніх магнитах, .т.е., по идее, сразу делали генератор на нужные обороты с нужным ЭДС, и заранее заданным внутренним сопротивлением внутренним сопротивлением. В общем посчитали и сделали.
При КАЧЕСТВЕННОМ изготовлении особых проблем с залипаниями ни у кого не возникает, делают генераторы по всему миру.
Потери на стенде -это потери на стенде ,а не на генераторе. КПД измеряется генератора только одним образом, именно деля выдаваемую эл. мощность на потребляемую механическую мощность , поэтому на любом генераторном стенде обязательно измеряют механическую мощность потребляемую генератором.
И если вы КПД так измерите , то увидите что он не такой уж и большой .
Пару уточняющих вопросов:
1. Что за напряжение на графике, ЭДС холостого хода?
2. Какой нагрузкой нагружали. Резистор или аккумулятор? Если резистор, то интересно сопротивление.
И еще вдогонку. Сколько всё-таки катушек собираетесь на статоре разместить при 48 магнитах на роторе?
Да. Напряжение синим цветом это ЭДС холостого хода. Мощность получили как среднюю при нескольких вариантах нагрузки. Как нагрузку использовали резисторы.
На 24 полюса (48 магнитов) собираемся поставить 9 или 11 катушек. Испытаем – посмотрим. В будущем хочется перейти на 30 полюсов или даже 32. Это позволит эффективнее работать на низких скоростях. Наверняка изменится конфигурация магнитов – уменьшится диаметр и увеличится толщина. Диаметр магнита должен быть соизмерим с диаметром сердечника катушки, а толщина соизмерима с диаметром.
Уважаемый Владимир. Я не знаю, как достигнуты были результаты лучших ветроэнергетиков сейчас и в прошлом. Однако, изготовив все по написанному и не добавив ничего личного, сначала был достигнут плачевный результат. До этого имелся некий опыт с бескаркасными катушками. Выслушав, на мой взгляд, справедливую критику в свой адрес от одного из опытных ветроэнергетиков (несколько действующих ветрогенераторов), я предложил ему сделать (тогда еще бескаркасную ) катушку лучше нашей. Наша оказалась втрое мощнее. Да, на каркасе дело вроде сначала пошло, но результаты, (см. выше)… Зато методики расчета указывали верное направление. В конечном итоге из 8-12 вольт при 10Гц получили 25 вольт, из 36 ватт – 300. Там где был нагрев без нагрузки (повторяю все делалось по рекомендациям) – слабый прогрев при 150 ваттной нагрузке. Певец переменного тока г-н Тесла наверняка объяснил бы, почему две почти идентичные по R, числу витков, с одинаковым диаметром провода катушки,
но разной длины и, соответственно, незначительной разницей внутреннего и внешнего диаметра намотки – работают по-разному. Причем, сначала более невыгодная (на мой взгляд) «длинная» работает лучше, потом картина постепенно меняется и «кроткая» показывает почти вдвое лучший результат. Нет сомнений, все задействованные величины – мощность магнитопотока, расстояние между магнитами N и S, расстояние между смежными магнитами, диаметр магнитов, толщина магнитопровода, диаметры навивки катушек, диаметр провода и размер самой катушки непосредственно взаимодействуют. И никем не описано это взаимодействие. Да, я пользуюсь формулами для расчета, но предварительного и далеко не окончательного…
Почему некратное магнитам количество катушек? Если, к примеру, 24 магнита работают с 5-ю и 6-ю катушками. В случае с 5-й, все ясно – к одной катушке подойдет за 1/24 оборота одна пара магнитов. С шестью катушками – соответственно шесть пар магнитов, и так четыре раза за один оборот.
«Залипание» (не имеется ввиду прямой контакт) магнитов со стальным сердечником, особенно на малых оборотах, будет проявляться в вибрации, неравномерности хода, шумах ( необязательно в слышимом спектре).Здесь подводных камней достаточно и пару, тройку граблей найдем однозначно.
Ну полюсов у Вас как раз 48 (24 пары полюсов). Переходить на большее количество скорее всего действительно прийдется – парусная турбина достаточно тихоходна. А погонять катушки с реальным выпрямителем и зарядом АБ, мне кажется, было бы полезно. Сразу получите характеристики приближенные к боевым. Без лишних пересчетов и ошибок.
“По написанному” но в учебниках электротехники !!! а не в интернете , делаются генераторы и ГЭС ,и АЭС, и разных ветряков. И войдя домой щелкаешь выключателем и свет горит, наверное в учебниках какую то правду таки пишут, раз генераторы работают.
А ” опытный ветроэнергетик” может быть и любителем начитавшимся Пиготта (уж очень похоже)
И на 48 магнитов 9-11 катушек (того же диаметра) , какой то пустой статор выходит .
Владимир, что мы можем Вам ответить? Странный какой-то у вас скепсис… Ну дайте нам параметры “идеальной” катушки – мы сделаем по вашей рекомендации и испытаем 🙂 Сделали несколько десятков – еще одна ничего не изменит.
Идеальных катушек не бывает. Оптимальные -явно не круглые.
в основном состоящие их прямых участков (на которых и вырабатывается ЭДС) и лобовых частей (соединяющих)
Собственно как почти на всех генераторах.
Можете глянуть что любители делают
http://www.rlocman.ru/forum/showthread.php?p=43959#post43959
Действительно неплохой генератор сделан. У нас подобный был в марте 2010 года.Этот агрегат будет работать только с редуктором. В лопастном варианте начнет работать ( если будут лопасти переманного шага- такие делают в ХАИ), я думаю после 5 м/с. В парусном варианте при меньшем ветре, однако редуктор растворит в себе те 63-250ватт, которые фигурируют в в первых двух строках таблиц. Это первый и главный недостаток сего агрегата. Если в Крыму ветра более 5м/с, то у нас в среднем 3-5 м/с. Т.е. лопастник преимущественно будет стоять в наших широтах ,а парусный недодавать 63-250 ватт мощности, а ее не так много при 1,5-3 м/с. Ну и диапазон Х.Х. 30-300 вольт. ООочень навороченный контроллер нужно иметь, хотя есть ряд способов ухода от высоких напряжений, но опять же связанных с усложнением конструкции. Граблей хоть отбавляй( не так ли Володя?)
Весь прикол нашей проблемы состоит в том,что мы хотим получить малооборотистый генератор (ну не крутится быстро парусник- в этом его и главный плюс), с по возможности пологой полкой напряжения, а стремление получить максимум энергии заставляет отказаться от редуктора. С редукторм (лучший вариант – вариатор) можно просто поставить автомобильный генератор, к примеру Bosch 0120689567. Там при24 вольтах 140 ампер ( на деле 27,5-28 вольт). Но есть маленький нюансик- возбуждение у него начинается после 600-800 об/мин. На гидроэлектростанции конечно поменьше , однако не 24-30 об/мин, как у нас.
Генератор на ссылке установлен напрямую (без редуктора и без
мультипликатора) достигает напряжения заряда аккумуляторов в
ветер 3 М/с. Хоть и лопасти у него желают лучшего , но это же
любитель.
У “парусных ветряков из Сибири” работа тоже начинается в 3 м/с
(при гораздо большем диаметре) да и они организация как -никак.
У вас в 3 м/с ветряк должен (для максимума КИЭВ) иметь порядка
25-30 об/мин ,судя по генератору, ветряк тоже будет начинать
работу в 3 м/с .
Поэтому пока преимущества парусников ни у кого не видно.
В Днепропетровске средний ветер 4.7 м/с
http://www.meteoprog.ua/ru/climate/Dnipropetrovsk/
Автомобильные генераторы имеют маленький кпд, и очень
маленький (по меркам ветряков) ресурс.
Парусные ветряки из Сибири работают с редуктором.
Нет . Они работают с мультипликатором. Без него они бы начинали работать не в 3 м/с а в 2.95 м/с.
Виноват, мультипликатор (Мультипликатор 1:30). без мультипликатора их генератор вообще бы не начал работать на 3 м/c
Или все-таки есть редуктор?
Вот они пишут:
Вот еще:
Когда это мотор ,то редуктор (понижение оборотов)
когда в качестве генератора испльзуются то мультипликатор(обороты повышает)
Всегда можно найти то что шумит больше , например парусник с потянутой через год тканью на котором начася флаттер участков паруса , шума столько -мало не покажется. А на видео у них взят самый громкий ветряк – который я встречал, с ним и сравнивают.
У шестеренчатых передач с хорошим маслом кпд высокий, а мощность потока пропорциональна кубу скорости ветра , поэтому я и написал что при отсутствии передачи (с тихоходным генераторм) начал бы работать не в 3 м/са в 2.95(к примеру) м/с. Им передача особо не мешает.
А вот на сайте ярого энтузиаста парусных ветряков. который давно этим занимается, оптимизирует парусники и проводит массу измерений.
Работа ветряка тоже толком начинается в 3м/с ,редко в 2м/с.
http://sites.google.com/site/sailhawt/
У наших специалистов другое мнение насчет терминологии 🙂
– что редуктор и мультипликатор по сути одно и тоже. Редуктора бывают как понижающие ,так и повышающие (понижают угловую скорость, соотв. повышают момент и наоборот). Мультипликатор – редуктор повышающий угл. скорость, демультипликатор понижающий… Это все равно, что самолет – аэроплан, вертолет- геликоптер, человек – хомосапиэнс.
Тема про названия, конечно, не основная, но симптоматичная 🙂
Зачем же все запутывать (примерно как с катушками). Так можно и до инверсного анитидемультипликатора докатиться. Есть общепринятые естественные названия редуктор – понижатель. Мультпликатор – увеличиватель или умножатель.
А про катушки присоединюсь к сомнениям Владимира про “пустой статор”. Хотя схемы взаимного расположения катушек и магнитов Вы не приводили. Так что критиковать или обсуждать пока не стоит.
Товарищи, откройте википедию:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80
По конструкции статора Юрий более подробно ответит. Мы уже вроде показывали наш генератор – там 2 ряда магнитов, соответственно их в 2 раза больше.
http://vetronet.club.com.ua/%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0-%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D1%8F%D0%BA%D0%B0/
Спасибо за напоминание. Посмотрел фото и совсем запутался. Я там как раз насчитал примерно по 24 магнита в ряду. При классическом чередовнии полюсов это 12 пар полюсов (вторым рядом Вы, по идее, просто усиливаете магнитное поле). Но в таком случае на 25об/мин должно получаться 5Гц а не 10Гц.
И почитайте .Хоть конечно я учился не по википедии, но даже там написано.
И насчет статора все равно, 12 пар полюсов,24 магнита а 9 или 11 катушек того же диаметра. Или вы целиком генератор еще не пробовали?
Ну так там и написано, что мультипликатор – это редуктор. “Редуктор, который преобразует низкую угловую скорость в более высокую обычно называют мультипликатором.”
Хоть Задорнову высылай (соль со сладким вкусом называется сахаром)
Плохо автора гоняли в курсе “детали машин”
навскидку
http://tehstandart.com/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%20%D0%A0%2051759-2001
пункт 3 -определения
или вспомним юность
dmtmm.khstu.ru/files/DM-MY/LR-10.pdf
Иван Терех
в России есть вот
http://www.niimestprom.ru/?id=897
в Китае их вообще немеряно делается
http://ginlong.en.made-in-china.com/product/DqBnKmhTvxVR/China-Wind-Turbine-Permanent-Magnet-Generator-Alternator-PMG-PMA-.html
http://njlewis.en.made-in-china.com/product/TMgEzZbUsfHL/China-Wind-Turbine-Vertical-Horizontal-Permanent-Magnet-Generator-Alternator-0-1-1000kw-.html
http://njlewis.en.made-in-china.com/product/EoLmjDMusaHP/China-0-2-4kw-High-Efficiency-1500rpm-Permanent-Magnet-Generator-Alternator.html
Да и каждая ветрячная фирма свои генераторы себе делает.
Вот и мы потыкались, посмотрели на эти генераторы, стоимость $10000 и решили делать свой… Кроме того, не следует забывать, что генератор должен комплектоваться контроллером заряда, который соответствует элекстрическим характеристикам, выдаваемым этим генератором в широком диапазоне. Нам пришлось также делать свой контроллер. Подобрать готовый контроллер для чужих генераторов будет очень проблематично….
По предварительной оценке наш парусник способен выдать 3-3,5 квт на валу. Исходя из мощности одной катушки нам достаточно примерно 10. С запасом будет 11. Не вижу ни экономического ни тактического смысла в установке большего количества. Если эксплуатация покажет наличие резерва по мощности (на валу) то количество катушек увеличим.
Спасибо. Такие соображения понятны.
На каких оборотах?
что-то ваш сайт опять перестал принимать сообщения с латиницей
Действительно , если у вас стенд, так может и давать графики ЭДС, мощности (с нагрузкой А.Б.) и КПД от оборотов. Все будет ясно и понятно а то действительно что-то частота с оборотами не очень вяжется, как и Леха заметил.
А У МЕНЯ ГЕНЕРАТОР ПОЛНОСТЬЮ САМОДЕЛЬНЫЙ.ДВУМЯ ЛАДОНЯМИ КРУЧУ,ЛАМПОЧКА 12V-20wat БЕЛАЯ. ПРИ БОЛЬШИХ ОБОРОТАХ ДАЁТ ДО 35вольт. 2 ГЕНЕРАТОРА(статора)ЗАПРЕСОВАЛ В ТРУБУ, ПО БОКАМ КРЫШКИ ПОД ПОДШИБНИКИ ТОЧИЛ САМ НА СТАНКЕ. ЗА ОДНУ УСТАНОВКУ.МАГНИТЫ РОДНЫЕ,РОСТАЧИВАЛ ПРЕСОВАЛ НА ВАЛ.ГЕНЕРАТОРЫ С ВОСХОДА,МИНСКАЧА,ИЛИ МОПЕДА. 8-катушек по 80витков