Ветрогенератор на магнитах неодимовых: Ветрогенератор своими руками для частного дома

Содержание

Ветрогенератор своими руками для частного дома

«Нам электричество сделать всё сумеет …» — так пели студенты электротехнических ВУЗов середины прошлого века. В этой юмористической «оде» электричеству отведено много фантастики, но сегодня мы можем с уверенностью сказать, что современный человек без электричества просто пропал бы. Если свечи и могли бы нам заменить «лампочку Ильича», то как быть со всем остальным?

К настоящему времени человеком открыты разные способы получения электрического тока:

  • гальванические элементы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую;
  • термогенераторы, в которых в электричество преобразуется тепловая энергия;
  • солнечные батареи, где в электроэнергию преобразуется солнечная энергия.

Каждый из таких источников имеет свои достоинства и недостатки. Однако преимущественное распространение получили генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в энергию переменного электрического тока. Это так называемые индукционные генераторы, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.

Немного истории и теории

Вспомним немного школьный курс физики, из которого нам известно, что явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. А заключается оно в следующем: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает электрический ток.

То есть в простейшем виде такой генератор выглядит как рамка, помещенная в поле постоянного магнита, вращающаяся под действием механической силы. Однако такой тип генератора переменного тока с неподвижной магнитной системой (индуктором) и вращающимися витками проводника (якорем) применяется очень редко. Связано это с тем, что для отведения тока от движущейся катушки требуются подвижные контакты, а при токе высокого напряжения в таких контактах будет иметь место сильное искрение. Поэтому в подавляющем большинстве индукционных генераторов переменного тока обмотку (якорь), в которой наводится ток, делают неподвижной и называют статором, а вращают магнитную систему (индуктор), который называют ротором. В мощных генераторах магнитное поле создают обычно с помощью электромагнита, питаемого от источника постоянного тока — возбудителя.

Однако с появлением магнитов из сплава неодим-железо-бор, которые по своим характеристикам значительно превосходят другие виды постоянных магнитов, появилась возможность изготавливать ротор генератора на основе постоянных магнитов. Неодимовые магниты, разработанные в 70–80-е годы прошлого века, отличаются высокими и стабильными магнитными свойствами при малых размерах.

Теперь несколько слов о механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Для вращения ротора генератора используются энергия воды (гидрогенераторы), энергия пара (парогенераторы). Существуют генераторы, работающие от дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Забота же об окружающей среде и об экономии собственных средств заставила человека вспомнить о таком «неутомимом работнике» как ветер. С незапамятных времен люди использовали энергию ветра для движения кораблей и для превращения зерна в муку. Современные ветряные двигатели для электрогенераторов ведут свою родословную именно от ветряных мельниц. Соединив ветряной двигатель (ветряк) с электрогенератором, изготовленным с применением современных магнитов, получим ветрогенератор на неодимовых магнитах — экологически безопасный и экономичный источник электрической энергии.

Чем хорош ветрогенератор

Сегодня даже заядлый скептик не будет оспаривать пользу этого вида источников переменного тока.

Конечно, величины напряжения, мощности и тока, полученных от генератора для ветряка, сделанного своими руками не позволят запитать все электроприборы в достаточно большом загородном доме. Но вот снабдить электричеством небольшой дачный домик, особенно если он расположен далеко от электрической сети, вполне рациональное решение. И даже если только часть потребляемой электроэнергии для дома вы получите от ветряка, то в перспективе экономия будет ощутимой.

Кроме того, сделать генератор для ветряка — это интересная творческая работа, выполнив которую вы по праву сможете гордиться собой.

Из чего состоят ветрогенераторы и какие они бывают?

Обязательными элементами такого ветрогенератора на магнитах являются:

1)    Мачта, на которой установлены ветровое колесо и генератор. Ее высота выбирается исходя их конкретных природных условий и потребностей человека.

2)    Двигатель для ветряка — ветровое колесо с лопастями, которое преобразует движение ветра во вращательное движение вала ротора генератора.

3)    Генератор, вырабатывающий переменный электрически ток, величина которого зависит и от параметров статора и ротора генератора, и от скорости вращения ветрового колеса, дающего движение ротору.

Кроме того в состав системы могут входить ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих управление работой системы и улучшающие качество получаемого тока: контроллер, аккумуляторные батареи, преобразователи, стабилизаторы.

В зависимости от направления оси вращения различают два типа ветрогенераторов — вертикальные и горизонтальные.

Горизонтальные (пропеллерные) имеют больший КПД, но они более сложны по конструкции, так как включают систему, ориентирующую пропеллер по ветру. Изготовление таких ветрогенераторов сложнее, а работают они только при достаточно больших скоростях ветра. Кроме того, ветряки с горизонтальной осью вращения требуют достаточно большого пространства, а модели с вертикальной осью вращения значительно компактнее.

Вертикальные ветряки проще по конструкции, дешевле, но их КПД ниже.

Но обратимся к сердцу любого ветряка — электрогенератору переменного тока, ротор которого выполнен на неодимовых магнитах.

Как собрать генератор на магнитах

Собираем ротор

Ротор такого магнитного ветрогенератора конструктивно представляет собой сборку из двух стальных дисков, расположенных параллельно друг другу. Диски жестко скреплены между собой через распорную втулку и установлены на валу, вращение которого обеспечивает турбина ветряка. Можно рекомендовать сделать ротор из автомобильной ступицы в сборе с тормозными дисками. Это надежная и хорошо сбалансированная основа для ротора. Дешевле будет взять б/у ступицу. В этом случае ее необходимо разобрать, тщательно почистить, проверить и смазать подшипники. Можно диски для ротора изготовить самостоятельно из низкоуглеродистой стали. Конечно, можно взять и другой материал, но следует учесть, что при использовании немагнитного материала эффективность генератора значительно снижается.

По периметру каждого диска располагаются магниты. Какие магниты нужны для ветрогенератора? Можно взять дисковые, прямоугольные, но наилучший эффект дают неодимовые магниты-сектора. Их размер и количество могут быть разными в зависимости от вашей цели и возможностей. Однако число пар полюсов магнитов должно быть четным, причем для однофазного генератора их должно быть столько же, сколько и катушек в статоре, а для трехфазного — четыре или две пары на три катушки. Магниты по периметру диска устанавливаются с чередованием полюсов: N–S–N–S…. Для этого предварительно следует изготовить шаблон, где точно обозначить место каждого магнита.

Размеры дисков ротора рассчитываются, исходя из размеров магнитов и их количества. Толщина диска для ротора должна быть порядка толщины магнита.

Магниты приклеиваются к диску суперклеем, а затем диск заливается эпоксидной смолой. Чтобы избежать ее стекания по внутренней и наружной окружности диска делаются бортики из скотча, пластилина или другого подручного материала. Перед тем, как залить диск эпоксидкой рекомендуем пометить на каждом диске по магниту, полюса которых направлены встречно, чтобы затем не перепутать при сборке. При сборке генератора следует следить за тем, чтобы магниты на дисках ротора располагались точно напротив и были направлены противоположными полюсами друг к другу. Схематический чертеж ротора ветряка с распределением магнитных силовых линий представлен на рис. 1.

 

Рис. 1

Изготовление статора ветрогенератора

Теперь сформированное магнитное поле нужно преобразовать в электричество. Для этого служит статор — неподвижная обмотка из медного провода, расположенная так, чтобы силовые магнитные линии, образуемые магнитами ротора, при его вращении пересекали провода обмотки.

Статор генератора располагается в зазоре между дисками ротора. Состоит он из неподвижных плоских катушек без сердечников. В каждой катушке при пересечении силовыми линиями магнитного поля возникает ЭДС индукции, переменная по величине и направлению. Величина напряжения, значит, и эффективность ветрогенератора, зависят от скорости вращения ротора, от количества витков в каждой катушке, от числа самих катушек и диаметра медного провода, используемого для их изготовления.

Генератор может быть однофазным или трехфазным. Первый проще, но второй предпочтительнее по двум причинам. Во-первых, в ветряке с трехфазной схемой генератора отсутствуют вибрации, которыми в нагруженном состоянии грешит однофазный. Кроме того, трехфазный генератор эффективнее однофазного более чем в 1,5 раза.

Расчет числа и параметров катушек для ротора ведется исходя из числа магнитов, их ширины, выбранного соотношения 4/3, или 2/3 и диаметра провода.

Если для обмотки взять тонкий провод, то катушки статора можно намотать с большим количеством витков, напряжение на выходе генератора будет более высоким, но его нагрузочная способность ниже. При использовании более толстого провода с меньшим сопротивлением в зазоре для статора поместятся обмотки с меньшим числом витков, в результате выходное напряжение будет ниже, но выше нагрузочная способность. Форма катушек определяется формой магнитов, а оптимальной толщиной статора считается величина, равная толщине магнитов. Число витков каждой катушки получается делением общего числа витков обмотки на число катушек, а общее число витков обмотки статора определяется, исходя из ЭДС, величины магнитной индукции, средней скорости вращения ротора.

Намотав катушки, их раскладывают на предварительно подготовленном шаблоне с размеченными секторами, соединяют между собой в зависимости от выбранной схемы. В однофазном варианте все катушки соединяются между собой последовательно. При этом нужно учесть, что токи в соседних катушках будут иметь противоположные направления, поэтому соединяются начало с началом соседней, а конец с концом следующей. Провода от начала первой и конца последней катушек выводятся наружу. При трехфазном варианте между собой соединяются каждая третья катушка. Провода каждой фазы выводятся наружу и впоследствии соединяются звездой или треугольником. Схемы соединения обмоток генератора представлены на рис. 2.

Рис. 2

Для прочности под катушки и на них кладется стеклоткань, и вся конструкция заливается эпоксидной смолой. После ее застывания сверлятся отверстия для крепежных болтов.

Оба диска ротора устанавливаются на валу с двух сторон от статора на расчетном расстоянии, на передний диск ротора крепится ветроприемное устройство.

Заглянем в будущее

Человеческая мысль не стоит на месте и самые распространенные сегодня горизонтальные ветрогенераторы постепенно уступают свое место вертикальным. Связано это с появлением технологии магнитной левитации, или так называемых ветрогенераторов на магнитной подушке. В такой конструкции лопасти крыльев при малых габаритах максимально используют энергию ветра, то есть КПД тут будет значительно выше.

Первенство в применении этой технологии принадлежит китайцам, но сейчас во многих странах мира инженеры работают над созданием мощных ветрогенераторов с магнитной левитацией, позволяющих осуществить переход к источникам возобновляемой энергии в промышленном масштабе.

Самодельный ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах

Живу я в маленьком городке Харьковской обл. частный дом, небольшой участок.
Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор идей, так как практически всё в своем
хозяйстве сделано своими руками. Ветер хоть и небольшой, но практически постоянно дует, и тем самым соблазняет использовать свою энергию.

После нескольких неудачных попыток с тракторным самовозбуждающимся генератором идея создания ветрогенератора засела в мозгу еще сильнее.
Начал искать и после двух месяцев поисков в интернете, множества скачанных файлов, прочтенных форумов и советов я окончательно определился с постройкой ветрогенератора.

За основу была взята конструкция Бурлака Виктора Афанасьевича с небольшими конструктивными изменениями.
Основной задачей была постройка ветрогенератора своими руками из того материала, который есть, с минимумом затрат. Поэтому каждый, кто попытается сделать подобную конструкцию должен исходить из того материала, который у него есть, главное желание и понять принцип работы.
Для изготовления ротора использовал листовой кусок метала толщиной 20 мм. (что было) с которого по моим чертежам кум выточил и разметил на 12 частей два диска диаметром 150 мм. и еще один диск под винт который разметил на 6 частей диаметром 170 мм.

Генератор будет на неодимовых магнитах

Купил через Интернет 24 шт. дисковых неодимовых магнита размером 25х8 мм, которые приклеил к дискам, (очень выручила разметка). Осторожно, не подставляете пальцы, неодимовые магниты очень мощные! (Возможно применение в данной схеме магнитных секторов дало бы лучшие результаты. Примечание администрации.)
Перед тем как приклеить неодимовые магниты к стальному диску маркером нанесите на них обозначение полярности, это очень поможет вам избежать ошибок при установке. После размещения неодимовых магнитов (12 шт. на диск и чередуйте полярность), до половины залил их эпоксидной смолой.

Кликните по картинке что бы посмотреть в полном размере.

Для изготовления статора использовал эмаль-провод ПЭТ-155 диаметром 0,95 мм (купил на частном предприятии Хармедь). Намотал 12 катушек по 55 витков каждая, толщина обмоток получилась 7 мм. Для намотки изготовил несложный разборный каркас. Намотку катушек делал на самодельном намоточном станке (делал ещё во времена застоя).

Затем разместил 12 катушек по шаблону и зафиксировал их положение изолентой на тканевой основе. Выводы катушек распаял последовательно начало с началом, конец с концом. Я использовал 1-фазную схему включения.

Для изготовления формы под заливку катушек эпоксидной смолой склеил две прямоугольные заготовки 4-х мм фанеры. После высыхания получилась прочная 8 мм заготовка. С помощью сверлильного станка и приспособления (балерина) вырезал в фанере отверстие диаметром 200 мм, а из вырезанного диска вырезал центральный диск диаметром 60 мм. Заранее заготовленные ДСП заготовки прямоугольной формы обтянул плёнкой и по краях закрепил стиплером, затем по разметке разместил вырезанный центр (обтянутый скотчем), а также вырезанную заготовку, обмотанную скотчем.

Форму до половины залил эпоксидной смолой, на дно положил стеклоткань, затем катушки, сверху стеклоткань, долил эпоксидную смолу, немного выждал и сверху сдавил вторым куском ДСП также обтянутым пленкой. После застывания извлёк диск с катушками, обработал, покрасил, просверлил отверстия.
Ступицу, а также основу поворотного узла изготовил с буровой трубы НКТ с внутренним диаметром 63 мм. Были изготовлены гнёзда под 204 подшипник и приварены к трубе. С задней стороны тремя болтами прикручена крышка с прокладкой из маслостойкой резины, с передней стороны прикручена крышка с сальником. Внутрь, между подшипниками, через специальное отверстие залил автомобильное полусинтетическое масло. На вал надел диск с неодимовыми магнитами, причем поскольку паз под шпонку сделать не было возможности на валу сделал углубления на половину диаметра шарика с 202 подшипника т.е. 3,5 мм, а на дисках высверлил паз 7 мм. сверлом предварительно выточив баночку и запрессовал её в диск. После извлечения баночки в диске получился ровный, красивый паз под шарик.

Далее закрепил статор тремя латунными шпильками, вставил промежуточное кольцо с расчетом чтобы статор не затирало и надел второй диск с неодимовыми магнитами (магниты на дисках должны иметь противоположную полярность, т.е. притягиваться) Здесь очень осторожно с пальцами!

Изготовление турбины и мачты ветрогенератора

Винт изготовил с канализационной трубы диаметром 160 мм.

Кстати неплохой получается винт. Поэтому принципу изготовлена последняя турбина из алюминиевой трубы 1,3 м. (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електро-рубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра. Вот ссылка на сайт www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Желающие узнать больше здесь найдут все интересующие вопросы, причем совершенно бесплатно! Мне этот сайт помог очень здорово особенно с чертежами хвоста. Вот пример чертежей с этого сайта.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насажена на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе. Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.(выше смотрите чертежи)

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветро-головки, не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

Видео можно просмотреть здесь:

Небольшая модернизация ветрогенератора

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя — земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.
После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор, ротор с неодимовыми магнитами оставил без изменений. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки генератора теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.
Новые испытания сразу показали результат, теперь ветрогенератор выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

Замеры на автомобильном аккумуляторе 55 А.ч.
Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу позже.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку. Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных элементов конструкции, требует особого внимания.

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей) и поворотный узел

Теперь остальное, турбина ветрогенератора
3-х лопастная турбина (рыжая канализационная труба диаметром 160 мм.)

Начну с того, что сменил несколько турбин и остановился на 6-ти лопастной, сделанной из алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.

Котроллер для генератора

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения втурбины и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ — пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом
Контроллер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

Схема Контроллера генератора

фото готового Контроллера ветрогенератора

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:

Фото готового системного блока ветрогенератора

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь, с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ. И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто) на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик).
Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал своими руками на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!

По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветряк, набраться опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветрогенератор, а силы ветра не хватит чтобы получать те же 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.

Характеристика ветра. Шкала Бофорта

Основной характеристикой ветра является его скорость. Единицей измерения принято считать расстояние, пройденное частицами воздушных масс за единицу времени. В системе измерений СИ скорость ветра измеряется метрами, пройденными воздушными массами за 1 секунду — м/с.
Прибор, при помощи которого осуществляется измерение скорости ветра, называется АНЕМОМЕТР. Но оценить скорость ветра приблизительно можно и по внешним сравнительным признакам, приведенным в таблице Бофорта.

Баллы по шкале Бофорта Характеристика силы ветра Скорость ветра м/сек. Скорость ветра км/час Объективное проявление
0 Штиль 0-0,2 0-06,7 Дым поднимается вертикально
1 Тихий 0,3-1,5 1,08-5,4 Дым начинает отклоняться от вертикального положения, флюгеры, даже самые чувствительные, не вращаются
2 Легкий 1,6-3,3 5,76-11,9 Движение ветра ощущается лицом, шелест листьев, приводятся в движение флюгеры, ветрогенераторы входят в рабочий режим
3 Слабый 3,4-5,4 12,24-19,4 Листья и самые тонкие ветки деревьев колышутся, развеваются флаги, установленные на высоте
4 Умеренный 5,5-7,9 19,8-28,4 Ветер поднимает пыль и мелкие бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев
5 Свежий 8-10,7 28,8-38,5 Качаются тонкие стволы деревьев диаметром 2-4 см, на морских волнах появляются гребешки, ветрогенераторы выходят на максимальную мощность
6 Сильный 10,8-13,8 38,8-49,9 Качаются толстые сучья деревьев диаметром 6-8 см, слышен шум ветра в телеграфных проводах
7 Крепкий 13,9-17,1 50,04-61,6 Качаются стволы деревьев в верхней их части, идти против ветра неприятно
8 Очень крепкий 17,2-20,7 61,92-74,5 Ветер ломает сухие сучья деревьев, идти против ветра очень трудно
9 Шторм 20,8-24,4 74,8-87,8 Небольшие повреждения, ветер срывает незакрепленные дымовые колпаки и ветхую черепицу
10 Сильный шторм 24,5-28,4 88,2-102,2 Разрушения кровельных покрытий и неукрепленных конструкций, ослабленные деревья вырываются с корнем, автоматическое отключение ветрогенераторов
11 Жестокий шторм 24,5-32,6 102,6-117,4 Большие разрушения на значительном пространстве
12 Ураган 32,7 и выше 117,7 и выше Огромные разрушения, серьезно повреждены здания, строения и дома, деревья вырваны с корнями.

Простейший анемометр. Квадрат сторона 12 см. на 12 см. На нитке 25 см. привязан теннисный шарик.

Мы никогда не задумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок, но стоит посмотреть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаешь какая это мощь.

Процесс модернизации ветряка закончен, так он выглядит на данном этапе. На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, на самом деле он крутится как подорванный). На очень малых ветрах работает блокинг-генератор.

Всем удачи!!!


Яловенко В.Г.

Статья размещена с разрешения автора, оригинал здесь: http://valerayalovencko.narod2.ru/

Ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками

Аксиальный ветрогенератор, который работает на неодимовых магнитах, впервые начали массово изготавливать в странах Запада. И это были вовсе не заводские изделия, а плод труда местных гаражных мастеров, поставивших себе на службу явление левитации. Серьезной популярности именно такие модели ветряка обязаны массовому распространению и дешевизне неодимовых магнитов. Постепенно комплектующие и схемы изготовления стали распространятся по всему миру и в настоящее время магнитный аксиальный ветрогенератор завоевывает признание на просторах Российской Федерации. Ниже описана последовательность создания одной из самых удачных моделей такого ветряка.

к содержанию ↑

Процесс создания ротора

Основой генератора автор разработки решил сделать ступицу автомобиля с дисками тормоза, поскольку она мощная, надежная и идеально сбалансированная. Начав делать ветряк своими руками, в первую очередь следует подготовить основу для ротора — ступицу, — почистить ее от грязи, краски и смазки. После чего приступить к наклейке постоянных магнитов. Для создания данного ветрогенератора, их было использовано по двадцать штук на диске. Размер неодимовых магнитов составил 25х8 миллиметров. Однако, и их количество, и их размер могут варьировать в зависимости от целей и задач человека, своими собственными руками создающего ветрогенератор. Однако всегда будет правильным, для получения одной фазы, равенство количества полюсов числу неодимовых магнитов, а для трех фаз — выдержка соотношений полюсов и катушек — два к трем или три к четырем.

Магниты следует располагать учитывая чередование полюсов, к тому же максимально точно, но прежде, чем приступить к их наклейке, нужно либо создать бумажный шаблон, либо прочертить линии, делящие диск на сектора. Чтобы не перепутать полюса, делаем отметки на магнитах. Главное — выполняем следующее требование — те магниты, которые стоят напротив друг друга, должны быть повернуты разными полюсами, то есть притягиваться.

Магниты приклеиваются к дискам при помощи супер-клея и заливаются. Также нужно сделать бордюрчики по краям дисков и в их центре, либо намотав скотча, либо вылепив из пластилина для недопущения растекания.

к содержанию ↑

Фазы — что лучше — три или одна?

Многие любители электрической техники идут по пути наименьшего сопротивления и, чтобы не заморачиваться, останавливают свой выбор на однофазном статоре для ветряка. Однако у него имеется одна неприятная особенность, нивелирующая простоту сборки, — это вибрация в нагруженном состоянии, по причине непостоянства отдачи тока. Ведь амплитуда такого статора скачкообразна, — достигая максимума, когда неодимовые магниты располагаются над катушками, а после падая до минимума.

А вот, когда генератор сделан по трехфазной системе, то вибрации отсутствуют, и показатель мощности ветряка имеет постоянное значение. Причина такого отличия заключается в том, что ток, падая в одной фазе, в то же время нарастает в другой. И в итоге, ветрогенератор, работающий в трехфазной системе, может быть более эффективным до 50 %, чем точно такой же, но использующий однофазную систему. И главное, — нагруженный трехфазный генератор не дает вибрации, следовательно, мачта не дает повода для жалоб на ветрогенератор в надзирающие органы недоброжелателям из числа соседей, поскольку не создает надоедливого гула.

к содержанию ↑

Способ намотки катушки статора ветряка

Для того, чтобы сделанный своими руками ветрогенератор на неодимовых магнитах работал с максимальной отдачей, статорные катушки следует рассчитывать. Однако большинство мастеров предпочитают делать их на глаз. К примеру, тихоходный генератор, способный заряжать 12 В аккумулятор, начиная со 100 — 150 оборотов за минуту, должен иметь во всех катушках от 1000 до 1200 витков, поровну разделенное между всеми катушками. Увеличение количества полюсов ведет к росту частоты тока в катушках, благодаря чему генератор, даже при малых оборотах, дает большую мощность.

Намотка катушек должна производиться по возможности более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них. Делать это можно на оправке, либо на самодельном станке.

Для того чтобы разобраться, какой потенциал мощности имеет генератор, покрутите его с одной катушкой, поскольку, в зависимости от того, в каком количестве будут установлены неодимовые магниты и какова их толщина, данный показатель может существенно отличаться. Измерение проводятся без нагрузки при необходимом числе оборотов. Например, если генератор при 200 оборотах за минуту обеспечивает напряжение в 30 В, имея сопротивление в 3 Ом, то следует из 30 В вычесть 12 В (напряжение питания аккумулятора) и полученный результат — 18 делим на 3 (сопротивление в омах) получаем 6 (сила тока в амперах), которые и пойдут от ветрогенератора на зарядку АКБ. Однако, как показывает практика, по причине потерь в проводах и диодном мосту, реальный показатель, который будет производить магнитный аксиальный генератор, будет поменьше.

Магниты для создания ветрогенератора лучше брать в форме прямоугольника, поскольку их поле распространяется по длине, в отличие от круглых, поле которых сосредотачивается в центре. Катушки, как правило, мотают круглыми, хотя лучше делать их несколько вытянутыми, что обеспечивает больший объем меди в секторе, а также более прямые витки. Отверстие внутри катушек должно быть равно или превышать ширину магнитов.

Толщина статора должна быть такой же что и магниты. Форма для него обычно фанерная, для прочности под катушки и поверх них кладут стеклоткань, и все это заливается эпоксидной смолой. Для того, что бы не допустить прилипания смолы к форме, последнюю смазывают любым жиром либо применяют скотч. Провода предварительно выводят наружу и скрепляют между собой, концы каждой фазы после этого соединяют треугольником либо звездочкой.

к содержанию ↑

Мачта для ветрогенератора

Мачту на которой будет расположен данный генератор, можно делать высотой от 6 и выше метров, чем выше, тем больше скорость ветра. Под нее следует вырыть яму и залить основание из бетона, а трубу укрепить таким образом, чтобы магнитный аксиальный ветрогенератор, сделанный своими руками, можно было опускать и поднимать. Делать это можно при помощи механической тали.

к содержанию ↑

Винт ветряка

Его делают из поливинилхлоридных труб, чей оптимальный для этого диаметр — 160 мм. К примеру, ветрогенератор, работающий на принципе магнитной левитации, с диаметром в два метра и шестью лопастями, при скорости ветра в 8 метров за секунду, способен обеспечить мощность до 300 Вт.

к содержанию ↑

Как повысить мощность ветряка?

Для подъема мощности ветрогенератора можно использовать магниты. Попросту на магниты, которые уже установлены наклеить еще по одному такому же или более тонкому. Другой способ основан на установке в катушки металлических сердечников, — пластин трансформатора. Это обеспечит усиление магнитопотока в катушке, однако вызывает небольшое залипание, которое, впрочем, совершенно не ощущается шестилопастным винтом. Стартует такой ветрогенератор при ветре в 2 м/с. Благодаря применению сердечников генератор получил увеличение мощности с 300 до 500 Вт/ч при ветре в 8 м/с. Также следует уделять внимание форме лопастей, — малейшие неточности снижают мощность.




сборка статора, крыльчатки и выбор количества фаз генератора

Самодельный ветряк

Приобретение ветрогенератора — дорогостоящая и не всегда полностью эффективная затея. Образцы ветряков, имеющиеся в продаже, имеют ограниченный срок службы, низкую ремонтопригодность и высокую цену. Покупка такого комплекта не по карману многим потенциальным пользователям. Выходом из положения становится самостоятельное изготовление ветрогенератора, обходящееся гораздо дешевле и позволяющее получить устройство с высокой эффективностью и производительностью.

Самодельный ветряк имеет высокую ремонтопригодность и, как следствие, длительный срок службы. Зачастую конструкцию по ходу эксплуатации модернизируют, улучшают и доводят до максимально возможных параметров, чего нельзя сделать с заводскими комплектами.

Тихоходные ветрогенераторы

Наиболее привлекательными конструкциями ветряков для большинства регионов России являются образцы, дающие высокие показатели на слабых и средних ветрах — тихоходные ветряки. Для них характерна возможность начинать вращение при низких скоростях потока, выдавая достаточное напряжение для питания приборов потребления.

Выработка энергии на таких устройствах производится генераторами, адаптированными к работе с ветряками. Специфика конструкции таких генераторов состоит в высокой чувствительности, поскольку устройство изначально рассчитывается на работу с низкими скоростями вращения.

Для того, чтобы обеспечить заданный режим работы, необходимо обмотку возбуждения исключить из конструкции, заменив ее постоянными магнитами. В результате отпадет необходимость подачи напряжения для образования электромагнитов, индукция станет более стабильной, независимой от источника питания на обмотке ротора. Кроме того, отпадет надобность в щеточном узле, подающем питание на обмотку возбуждения.

Изготовление ротора на постоянных магнитах

Конструкция генератора на постоянных магнитах в каком-то смысле проще, чем с электромагнитным возбуждением. Создание такого устройства может выполняться как на базе готового генератора, так и при помощи подручных материалов.

Модификация автомобильного генератора

Создание ротора на постоянных магнитах требует достаточно серьезного вмешательства в конструкцию. Необходимо уменьшить диаметр на толщину магнитов плюс толщину стальной гильзы, которая одевается на ротор для образования сплошного магнитного потока и одновременно служит посадочной площадкой под магниты. Некоторые специалисты обходятся без гильзы, устанавливая магниты прямо на ротор с уменьшенным диаметром и фиксируя на эпоксидку.

Процесс изготовления требует участия производственного оборудования. В токарный станок зажимается ротор и аккуратно снимается слой с таким расчетом, чтобы установленные магниты вращались с минимальным зазором, но вполне свободно. Установка магнитов производится на пластины ротора с чередованием полюсности.

Наибольшего эффекта удается добиться при установке относительно небольших по размерам магнитов, расположенных рядами в продольном направлении. Достигается ровный и мощный магнитный поток, воздействующий на силовые обмотки статора с равномерной плотностью во всех точках.

Изготовление ротора из ступицы и тормозного диска

Рассмотренный способ относится к готовым генераторам, нуждающимся в небольших изменениях конструкции. К таким устройствам относятся автомобильные генераторы, часто применяющиеся самодеятельными конструкторами в качестве базового устройства. Зачастую генераторы собирают полностью самостоятельно, не имея готового устройства.

В таких случаях действуют несколько иначе. За основу берется автомобильная ступица с тормозным диском. Она качественно отбалансирована, прочна и приспособлена к нагрузкам определенного рода. Кроме того, размер ступицы позволяет разместить по окружности большое число магнитов, позволяя получить трехфазное напряжение.

Магниты с чередованием полюсности размещают на равноудаленном от центра расстоянии. Очевидно, что наибольшее число можно установить, если приклеивать их как можно ближе к наружному краю. Наиболее точным показателем станет размер магнитов, который определит возможность размещения на определенном расстоянии. Число магнитов должно быть четным, чтобы не сбивался ритм чередования полюсов при вращении.

Наклейка магнитов на ступицу производится при помощи любого клея, оптимальным вариантом считается эпоксидная смола, которой заливают магниты полностью. Это защищает их от воздействия влаги или от механических воздействий. Перед заливкой по краю ступицы рекомендуется сделать бортик из пластилина, не позволяющий эпоксидке стекать со ступицы вниз.

Конструкция генератора на автомобильной ступице наиболее удобна при изготовлении вертикального ветряка. Примечательно, что подобную схему можно использовать и без ступицы, на диске, вырезанном из обычной фанеры. Такая конструкция намного легче, позволяет выбирать удобный размер, что делает возможным создание чувствительного и производительного устройства.

Ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах

Наиболее сильными магнитами, обладающими оптимальными параметрами для использования в конструкции генератора, являются неодимовые магниты. Они несколько дороже обычных, но превосходят их многократно и дают возможность создать мощное устройство при относительно компактном размере.

Принципиального отличия в конструкции не имеется. Неодимовые магниты изготавливаются в различных формфакторах, позволяющих выбрать наиболее удобный для себя вариант — тонкие продолговатые брусочки, форма таблетки, цилиндры и т.д. если используется металлический ротор, то приклеивать магниты необязательно, они сами по себе с усилием прикрепляются к основанию. Остается лишь залить их эпоксидкой для защиты от коррозии.

Приобрести такие магниты проще всего через Интернет, заодно можно сразу же выбрать самую удобную форму.

Изготовление статора

Статор — это неподвижная часть генератора, несущая силовую обмотку, индуцирующую электрический ток. В зависимости от типа конструкции, статор может быть использован от готового устройства (например, от автомобильного генератора), или изготовлен с нуля самостоятельно. Техника изготовления в каждом случае своя, но принцип остается общий — по окружности, охватывающей вращающийся ротор, располагаются катушки, вырабатывающие переменный ток.

При модификации автомобильного генератора иногда силовые обмотки не трогают, предпочитая изменить конструкцию ротора и на этом остановиться. Чаще всего причиной тому является слабая техническая или теоретическая подготовка, когда мастер имеет весьма смутное представление, как именно подобные вещи делаются. Рассмотрим вопрос внимательнее:

Выбор количества фаз

Многие мастера пытаются облегчить себе задачу, делая генератор на одну фазу. В данном случае простота весьма сомнительная, так как экономия усилий получается только на стадии намотки катушек. Зато при эксплуатации получается неприятный эффект — амплитуда напряжения имеет классический вид, отчего выпрямленный ток имеет пульсирующую структуру.

Скачки противопоказаны аккумуляторам, создают отрицательное воздействие на все узлы комплекса и способствуют быстрому выходу из строя. Появляется вибрация, которая может стать причиной жалоб соседей, источником неприятных ощущений для людей или животных.

Трехфазная конструкция, напротив, имеет более мягкую огибающую, в выпрямленном состоянии ток практически не имеет каких-либо отклонений. Мощность устройства имеет стабильное значение, сохраняется в рабочем состоянии механическая и электрическая часть агрегата.

Выбор между трех- и однофазным устройством однозначно следует делать в сторону трехфазной конструкции. Количество намотанных катушек возрастает, но число витков не настолько велико, чтобы отказываться от более качественного результата из-за призрачной экономии времени.

Модификация статора автогенератора

Автомобильный генератор имеет готовые силовые катушки, плотно уложенные в каналах статора. Для получения качественного результата требуется изменить чувствительность статора, поскольку номинальная частота вращения автомобильного двигателя находится в пределах 2000-3000 об/мин, а на пике может подниматься до 5000-6000 об/мин. Таких параметров ветряк выдать не в состоянии, а использование повышающей передачи значительно снизит мощность крыльчатки.

Решением вопроса становится увеличение количества витков, для чего старые обмотки демонтируются, а на их место наматываются новые, с большим числом витков из более тонкого провода. При этом, нельзя использовать слишком тонкий провод, так как с возрастанием числа витков растет и сопротивление, делающее генератор менее производительным. Необходимо соблюдать «золотую середину», увеличивая количество аккуратно, без излишнего рвения.

Важно! Подобная операция требует расчета, но на практике чаще всего поступают проще — наматывают столько витков, сколько способна вместить конструкция статора. Результат обычно достигается положительный, поскольку слишком большое число витков вместить не получится.

Изготовление статора аксиального типа

Такая конструкция подойдет для генератора аксиального типа, ротор которого создан из ступицы и тормозного диска от автомобильного колеса. Статор имеет форму плоского диска, по окружности которого расположены силовые обмотки. Они должны быть намотаны из достаточно толстого провода, чтобы число витков было достаточным, но и сопротивление не снижало эффективность конструкции. Количество катушек кратно трем, чтобы на каждую фазу приходилось одинаковое количество.

Соединяются они между собой звездой, для каждой фазы соединяются 1, 4, 7, 10 и т.д. При намотке однофазного статора каждая катушка мотается в противоположном направлении — первая по часовой стрелке, вторая — против, затем опять по часовой и т.д. соединяются они последовательно.

Готовый статор устанавливается соосно с ротором. Зазор между катушками и неодимовыми магнитами должен быть минимальным, но ход ротора свободный, без соприкосновения с катушками.

Для защиты от влаги, пыли или прочих воздействий катушки обычно заливают эпоксидной смолой. Для этого предварительно делается по внешнему краю диска статора бортик из пластилина высотой, немного превышающей слой заливки.

Сборка крыльчатки

Крыльчатка должна обеспечивать максимальную чувствительность. Перед тем, как начать создание ветряка, следует подробно изучить метеорологическую обстановку в регионе, направление и скорость преобладающих ветров, частоту и силу шквалистых порывов, возможность ураганов. Эта информация поможет выбрать наиболее подходящую конструкцию ветряка (вертикальный или горизонтальный, размер, количество лопастей и т.п.).

Создание крыльчатки производится из подручного материала на основании параметров генератора. Размер лопастей должен обеспечивать начало вращения при невысоких скоростях потока, но не создавать чрезмерно большой преграды. Это снизит риск падения мачты при сильном порыве или шквале.

Регионы с нестабильными и часто меняющимися ветрами (каких большинство в России) больше подходят для эксплуатации вертикальных конструкций.  Горизонтальные ветряки считаются более эффективными, но нуждаются в установке на высокие мачты, что создает проблемы при обслуживании.

Рабочее колесо ветрогенератора должно быть качественно отбалансировано и прочно соединено. Установка комплекта на крышу дома запрещается, особенно, если в нем проживает несколько семей. Рекомендуется выбирать открытое место на возвышении неподалеку от дома, чтобы длина кабеля не создавала большого сопротивления. Поблизости не должно быть преград, высоких деревьев или зданий, заслоняющих прямой поток ветра.

Рекомендуемые товары

Ветрогенератор на неодимовых магнитах: чертежи, расчет, своими руками

Неодимовый магнит – это редкоземельный металл, обладающий стойкостью к размагничиванию и способностью намагничивать некоторые материалы. Используется при изготовлении электронных устройств (жесткие диски компьютеров, металлодетекторы и т.д.), медицине и энергетике.

Неодимовые магниты используются при изготовлении генераторов, работающих в различных видах установках, вырабатывающих электрический ток.

В настоящее время генераторы, изготовленные с использованием неодимовых магнитов, широко используются при изготовлении ветровых установок.

Основные характеристики

Содержание статьи

Для того, чтобы определиться в целесообразности изготовления генератора на неодимовых магнитах, нужно рассмотреть основные характеристики данного материала, которыми являются:

  • Магнитная индукция В — силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тесла.
  • Остаточная магнитная индукция Br — намагниченность, которой обладает магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю, измеряется в Тесла.
  • Коэрцитивная магнитная сила Hc — определяет сопротивляемость магнита к размагничиванию, измеряется в Ампер/метр.
  • Магнитная энергия (BH)max -характеризует, насколько сильным является магнит.
  • Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br – определяет зависимость магнитной индукции от температуры окружающего воздуха, измеряется в процентах на градус Цельсия.
  • Максимальная рабочая температура Tmax — определяет предел температуры, при которой магнит временно теряет свои магнитные свойства, измеряется в градусах Цельсия.
  • Температура Кюри Tcur — определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается, измеряется в градусах Цельсия.

В состав неодимовых магнитов, кроме неодима входит железо и бор и зависимости от и их процентного соотношения, получаемое изделие, готовый магнит, различается по классам, отличающимся по своим характеристикам, приведенным выше. Всего выпускается 42 класса неодимовых магнитов.

Достоинствами неодимовых магнитов, определяющими их востребованность, являются:

  • Неодимовые магниты обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм , ВН.
  • Подобные магниты имеют более низкую стоимость в сравнении с подобными металлами, имеющими в своем составе кобальт.
  • Обладают способностью работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне от – 60 до + 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.
  • Из данного материала возможно изготовить магниты из любой формы и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.).

Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт

В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:

Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.

Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.

Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.

Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.

Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.

Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:

  • Номинальная мощность – 5,0 кВт;
  • Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
  • Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
  • Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
  • КПД – не ниже 94,0 %;
  • Охлаждение – воздушное;
  • Масса – 240,0 кг.

Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).

Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:

где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.

Плюсы и минусы

К достоинствам ветрогенераторов, изготовленных с использование неодимовых магнитов можно отнести следующие характеристики:

  • Высокий КПД устройств, достигаемый за счет минимизации потерь на трение;
  • Продолжительные сроки эксплуатации;
  • Отсутствие шума и вибрации при работе;
  • Снижение затрат на установку и монтаж оборудования;
  • Автономность работы, позволяющая осуществлять эксплуатацию без постоянного обслуживания установки;
  • Возможность самостоятельного изготовления.

К недостаткам подобных устройств можно отнести:

  • Относительно высокая стоимость;
  • Хрупкость. При сильном внешнем воздействии (ударе), неодимовый магнит способен лишиться своих свойств;
  • Низкая коррозийная стойкость, требующая специального покрытия неодимовых магнитов;
  • Зависимость от температурного режима работы – при воздействии высоких температур, неодимовые магниты теряют свои свойства.

Как сделать своим руками

Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.

Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.

При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.

Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.

Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:

  1. Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
  2. Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
  3. В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
  4. Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:

  1. Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
  2. Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм2, наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
  3. На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.

Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция

 

  1. Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
  2. Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:

  1. Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
  2. Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
  3. На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:

  1. Конструкция должна жестко крепить статор (заготовка с обмотками, залитыми эпоксидной смолой), с одной стороны, и не затруднять вращение ротора (диски с недимовыми магнитами).
  2. Из трубы (полиэтилен, пропилеи и т.д.), используемой для прокладки сетей водопровода или канализации, изготавливаются лопасти ветрового генератора. Для этого труба нарезается нужной длины, после чего разрезается и заготовкам придается соответствующая форма.
  3. Изготавливается хвостовок ветровой установки. Для этого может быть использован любой листовой материал (фанера, металл, пластик), после чего хвостовик крепится к собираемой конструкции, со стороны противоположной креплению лопастей. В результате получается следующая конструкция:

  • Собранная установка монтируется в предусмотренном для этого месте.
  • К выводам генератора подключается нагрузка.

Конструкция ветрового генератора на неодимовых магнитах может быть различной, все зависит от имеющихся запасных частей и технический возможностей человека, решившего изготовить подобное устройство самостоятельно.


Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Супермаховик- альтернативный накопитель энергии


Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Почему для ветрогенератора используют неодимовые магниты? — блог Мира Магнитов

Сегодня польза ветрогенераторов очевидна даже тем, кто ещё несколько лет назад скептически относился к подобным устройствам. Своей популярностью они обязаны тому, что в их конструкции стали использоваться неодимовые магниты. В результате удалось получить приспособление, которое позволяет если и не обеспечить семью электроэнергией в полной мере, но существенно снизить размер счетов за её использование. А если говорить о долгосрочной перспективе, то экономия в результате получается значительной. Поэтому и неудивительно, что всё большее количество людей ищут комплектующие и схемы для изготовления подобных генераторов.

Как используют в конструкции неодимовые магниты?

Большинство ветрогенераторов до недавних пор были горизонтальными. Связано это было с тем, что при вертикальной конструкции возрастала нагрузка на подшипники. Это увеличивало трение и значительно уменьшало выработку электроэнергии, делая установку таких устройств нецелесообразным.
Вертикально ориентированный ветрогенератор работает даже при малом ветре и на небольшой высоте


В настоящее время при изготовлении ветрогенераторов используются принципы магнитной левитации. В результате удалось создать достаточно простую и эффективную конструкцию вертикально-ориентированного генератора. По сравнению с горизонтальным он имеет некоторые преимущества:

  • • выраженное свободное инерционное вращение;
  • • лёгкий старт;
  • • возможность полного отказа от редукции;
  • • способность начинать работу при силе ветра начиная с 2 м/с.
Конструкция самого устройства достаточно проста. Главное, чем необходимо своевременно запастись, — неодим. Изделия из него обладают нужными характеристиками силы, массы и размера и являются очень долговечными. Иногда для ветрогенераторов берут неодимовые магниты 50х30 мм диски.


Чем больше площадь и толщина магнитов, тем мощнее в итоге получится генератор


Большинство схем предусматривают использование до 20 магнитов на одном диске. Однако их размеры и количество зависят от планируемой мощности генератора и числа фаз. Однако следует запомнить правила чередования полюсов. Желательно предварительно создать шаблон и сделать отметки на элементах из неодима. Это позволит не перепутать полюса и разместить изделия таким образом, чтобы они были повернуты разными полюсами, то есть притягивались друг к другу.

Варианты повышения мощности

Используя неодимовые магниты, можно поднять мощность уже готовой конструкции. Для этого разработано два способа. Первый состоит в усилении силы притяжения. Для этого наклеивают на уже установленные элементы из неодима новые, более тонкие.

Второй способ заключается в изменении катушек ветрогенератора. В них устанавливают металлические сердечники. Их наличие обеспечивает усиление магнитопотока и приводит к значительному увеличению мощности. На выработку электротока влияют и другие факторы, например форма лопасти. Малейшая неточность и поступление будет меньше расчётного.

Генератор на неодимовых магнитах | НПК «Магниты и системы»

 

Магнитный генератор

Магнитный двигатель – это реально бесплатный генератор энергии, который может эффективно заменить подключение от локальной электрической сети, и не требует сложной разработки, нужно только купить магниты. Форум электриков утверждает, что таким образом можно создать бесшумный источник тока.

Фото — Магнитный генератор

Он работает по принципу мощных неодимовых постоянных магнитов. Когда магнитная сила достигает необходимого уровня, чтобы преодолеть трение, скорость двигателя направляется на пандусы, значение доходит до равновесия. В обычном двигателе, магнитное поле возникает от электрических катушек, которые как правило, состоят из меди (Cu), а иногда алюминия (Al).

Поскольку медь и алюминий не являются сверхпроводниками (их сопротивление не равно нулю), обычный электродвигатель должен непрерывно производить электроэнергию для поддержания магнитного поля и компенсации потерь. Этому построению сложно работать из-за высоких показателей потерь.

В магнитной конструкции не нужны катушки самоиндукции, поэтому он работает практически без потерь. Магнита  использует постоянное магнитное поле, в котором генерируется сила движущегося ротора. Недостатком магнитов является то, что он не может управлять потоком. Вы не сможете переключить магнит на резистор или реле. Но преимуществ намного больше, чем недостатков:

  1. Низкая себестоимость;
  2. Отличные показатели работоспособности;
  3. Практически нет потерь электроэнергии.

Инструкция по сборке магнитного генератора с фото

Практическую модель этого генератора легко построить самостоятельно. Все, что вам нужно, это подходящий набор неодимовых магнитов. Очень маленькие неодимовые магниты можно найти даже в компакт-дисках или DVD фокусирующей системе.

Простейший самодельный механический генератор энергии подходит для генерации низких и средних уровней свободной мощности. Максимальная выходная величина значительно выше, чем максимум электрического контура энергии. При более легкой конструкции, чем электромагнитный прибор, мы получаем аналоговый асинхронный генератор.

Для генерации полезной электроэнергии, есть два варианта:

  1. 1.Использование мотков электродвигателя в качестве основы магнитного движка. Такой домашний прибор гораздо проще в конструировании, но в таком случае мотор должен иметь достаточно места для набора магнитов и обмотки катушек (при необходимости намотка осуществляется самостоятельно), для работы на дисбалансе.
  2. 2.Подключить к магнитному двигателю электрогенератор. Вы можете напрямую связывать валы или использовать зубчатую передачу. Второй вариант генератора способен генерировать больше энергии, но его сложно сконструировать.

Рассмотрим самостоятельный способ сборки.

Вентилятор компьютера может быть использован для создания небольшого прототипа магнитного генератора свободной энергии.

Фото — Компьютерный радиатор как двигатель

Фото — Вентилятор от компьютера в разборке

Изначально катушки используются для создания магнитного поля. Мы можем заменить катушки неодимовыми магнитами. Магниты должны быть помещены в тех же направлениях, в которых расположены исходные катушки. Это гарантирует, что ориентация магнитного поля, необходимая для работы двигателя, остается такой же. В этом двигателе, есть четыре катушки, поэтому нужно использовать четыре магнита.

 

Фото — Катушки Фото — Подключение неодимовых магнитов к катушке

Магниты, расположены в направление катушек. Двигатель работает из-за образовавшегося МП, он не нуждается в электроэнергии. Меняя направление магнитов, Вы можете изменять скорость вращения двигателя, соответственно и его энергию.

Фото — Правильное расположение магнитов

 

Фото — Поворот магнитов и работа двигателей

Эти генераторы свободной энергии – вечные, двигатели будут работать до тех пор, пока из цепи не уберется какой-то магнит. Если собрать такой мотор в домашних условиях из более мощного радиатора, то электричества хватит для питания лампочки или даже нескольких бытовых приборов (до 3 кВт), просто Вам понадобится прикрепить к устройству провода, которые будут передавать ток к потребителю электроэнергии.

Следите за новостями!

p.s.  в статье использованы материалы с источников сети интернет

Применение неодимовых магнитов в ветряных генераторах

Рабочая среда ветряной турбины очень суровая, и она должна выдерживать испытание высокой температурой, сильным холодом, ветром и песком, влажностью и даже соляным туманом. Ветровые турбины обычно рассчитаны на срок службы 20 лет. В настоящее время спеченные постоянные магниты NdFeB используются как в небольших ветровых турбинах, так и в мегаваттных ветряных турбинах с постоянными магнитами.В этой статье давайте подробнее рассмотрим применение неодимовых магнитов в генераторах ветряных турбин.

Применение неодимовых магнитов в ветрогенераторах

Магнитные свойства спеченного NdFeB в ветрогенераторах с постоянными магнитами

Основной фазой спеченного сплава NdFeB является интерметаллид Nd2Fe14B, и его магнитная поляризация насыщения (Js) составляет 1,6 Тл. Поскольку спеченный сплав постоянного магнита NdFeB состоит из основной фазы Nd2Fe14B и межзеренной фазы, а ориентация зерен Nd2Fe14B ограничена условиями процесса, остаточная магнитная индукция по току может достигать 1.5Т.

Кривая размагничивания NdFeB при комнатной температуре похожа на прямую. Поэтому при разработке двигателей с постоянными магнитами часто выбирают высококачественные магниты NdFeB для получения высокой магнитной плотности воздушного зазора. Когда двигатель работает, из-за наличия переменного размагничивающего поля и размагничивающего поля, вызванного мгновенным большим током при внезапном изменении нагрузки, необходимо выбирать магниты NdFeB с достаточной коэрцитивной силой.

Добавление диспрозия (тербия) и других элементов увеличивает внутреннюю коэрцитивную силу (jHc) магнита NdFeB, но остаточная сила (Br) магнита соответственно уменьшается. Таким образом, высокоэффективные магниты из NdFeB для ветрогенераторов учитывают как коэрцитивную силу, так и остаточную намагниченность.

Температурная стабильность магнитов NdFeB

Ветряные генераторы работают в пустыне и выдерживают испытание изнуряющей жарой и суровым холодом. Температура Кюри неодимового магнита составляет около 310 ℃. Когда температура магнита превышает точку Кюри, он переходит от ферромагнетизма к парамагнетизму.

Ниже температуры Кюри остаточная намагниченность NdFeB уменьшается с повышением температуры, а его температурный коэффициент остаточной намагниченности α (Br) составляет -0,095 ~ -0,105% / ℃. Коэрцитивная сила NdFeB также уменьшается с повышением температуры, а температурный коэффициент β (jHc) коэрцитивной силы равен -0.54 ~ -0,64% / ℃.

Постоянство магнитных свойств магнитов NdFeB в ветроэнергетических установках Магниты

NdFeB производятся с использованием специального процесса порошковой металлургии , основной производственный процесс которого осуществляется в защитной атмосфере или в вакууме. Зеленое тело NdFeB прессуется в очень сильном (~ 1,5 Тл) магнитном поле. Размер магнитов NdFeB ограничен этими специальными процессами.

В большом ветрогенераторе с постоянными магнитами обычно используются тысячи неодимовых магнитов, а каждый полюс ротора состоит из множества магнитов.Согласованность полюсов ротора требует согласованности магнитов, включая согласованность допусков на размеры и магнитных свойств. Так называемая согласованность магнитных свойств включает в себя небольшое отклонение магнитных свойств между разными людьми и однородность магнитных свойств одного магнита.

Заключение

Благодарим вас за то, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять применение неодимовых магнитов в генераторах ветряных турбин .Если вы хотите узнать больше о неодимовых магнитах или других магнитах типа , мы хотели бы посоветовать вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Как ведущий поставщик магнитов по всему миру, Stanford Magnets занимается исследованиями и разработками, производством и продажей магнитов с 1990-х годов. Он предоставляет клиентам высококачественные постоянные магниты, такие как SmCo магниты, неодимовые магниты , AlNiCo магниты и ферритовые магниты (керамические магниты) по очень конкурентоспособной цене.

Просмотры сообщений: 4 154

Теги: Применение неодимовых магнитов, температура Кюри, ведущий поставщик магнитов, неодимовые магниты, неодимовые магниты в ветряных генераторах, двигатели с постоянными магнитами, остаточная магнитная индукция (Br), спеченные постоянные магниты NdFeB, стэнфордские магниты, типы магнитов, ветрогенераторы

Неодимовые магниты в ветряных турбинах и генераторах

Все, что нам уже известно, ветряных турбин и генераторов могут привести дом в действие электричеством, преобразованным из энергии ветра.Применение всего, что мы уже знаем, ветряных турбин и генераторов может привести в действие дом с электричеством, преобразованным из энергии ветра. Применение неодимовых магнитов значительно повысило энергоэффективность ветряных турбин и генераторов. Но как они делают все это возможным? В этой статье мы сосредоточимся на конструкции ветряной турбины и использовании магнитов NdFeB в системах генераторов.

До относительно недавнего времени почти все коммерческие ветряные турбины имели такие же характеристики силового агрегата, как показано на рис.1: Лопасти ротора установлены на чугунной ступице. Ступица установлена ​​на приводном валу, который через подшипник ротора проходит через гондолу в механический редуктор. Затем редуктор соединяется с индукционным генератором с двойным питанием, который создает магнитное поле с двумя наборами электрически возбужденных обмоток. В этой системе нет постоянных магнитов.

Обычная ветряная турбина промышленного масштаба.
1 — отвал; 2 — ступица; 3 — подшипник ротора; 4 — коробка передач; 5 — генератор.

В нормальных условиях типичная частота вращения ротора ветряной турбины промышленного масштаба находится между 10 и 20 об / мин, но индукционный генератор с двойным питанием требует гораздо более высоких оборотов (не менее 750 об / мин) для правильной работы.Поэтому редуктор используется для преобразования низкой скорости ротора в высокую скорость, необходимую для генератора. Однако более крупные коробки передач могут вызвать больше механических проблем. Согласно специальному отчету 2007 года, большинство отказов редукторов происходит из-за подшипников. Без регулярного технического обслуживания и наблюдения не требуется много времени, чтобы понять, насколько катастрофичен отказ редуктора для турбинной системы. За последние годы в конструкцию были внесены различные улучшения, но ни одно из них не могло полностью решить проблемы без устранения других.По этой причине в течение очень долгого времени коэффициент преобразования энергии ветра в электроэнергию оставался очень низким.

Эти проблемы привели к переосмыслению конструкции силового агрегата ветряной турбины, и в 2005 году был выпущен первый коммерчески доступный турбогенератор. Эта новая конструкция представляет собой инновационное соединение коробки передач с генератором на постоянных магнитах и ​​значительно увеличивает скорость преобразования энергии ветра в электроэнергию и надежность системы.

Новая установка уменьшила общий вес гондолы и потребовала гораздо более низкой скорости генератора 60–150 об / мин по сравнению с конструкцией генератора индуктивности с двойным питанием.Кроме того, в новой конструкции было меньше движущихся частей, которые выходили из строя, и требовалось меньше обслуживания.

Как вы можете догадаться, следующим шагом будет разработка конструкции, которая полностью устраняет необходимость в коробке передач, а это именно та конструкция, которую мы используем сегодня. В последние пару лет появились коммерческие генераторы с постоянным магнитом и прямым приводом, в которых ступица напрямую подключена к генератору. Преимущество, которое мы получаем, — это система со значительно повышенной надежностью и меньшими затратами на обслуживание.Сокращение времени простоя для обслуживания также означает сокращение времени простоя в автономном режиме. Устранение неизбежных сопутствующих механических потерь в редукторах также приводит к повышению эффективности процесса преобразования энергии. Сам генератор также намного более надежен, чем обычные системы, и по сравнению с более ранними конструкциями он дает более высокий КПД, когда скорость ветра не на полной мощности.

Следуйте за нами на

Просмотры сообщений: 905

Магниты для ветряных турбин — прикладные магниты

Мы сейчас в наличии на складе Hydro-Soft Neodymium Magnetic Water Softener.
Магнитные водяные устройства «Hydro-Soft» легко устанавливаются снаружи на любую пластиковую или медную трубу.
Установить водоочистные устройства «Hydro-Soft» сможет даже пещерный человек… Это ооочень просто!
Изготовлен из самых эффективных… сильнейших редкоземельных неодимовых магнитов!
Трехслойное никель-медно-никелевое покрытие для максимальной коррозионной стойкости.

Очень простой монтаж своими руками, который занимает очень мало времени и не требует резки труб!

Устройства для смягчения воды Hydro-Soft не дадут вам ощущения слизи в душе, которое возникает при использовании смягчителя воды на основе соли.

Устройство для смягчения воды «Hydro-Soft» питается от высокотехнологичных… высокоэнергетических экранированных неодимовых магнитных полей и потока воды по вашим трубам. Не электричество!

Устройства для смягчения воды Hydro-Soft одинаково эффективны как для городской, так и для колодезной воды.

Почему устройства для смягчения воды «Hydro-Soft» лучше, чем устройства для смягчения воды на основе соли?

* Сверхпрочный задний отвертка из цельной стали увеличивает в четыре раза магнитную силу.
* Не требует соли и постоянных расходов.
* Не требует модификаций сантехники.
* Не требует электричества.
* Не требует обслуживания.
* Нет обратной промывки и никаких неудобств.
* Полностью бесшумная работа.
* Не требует воды.
* Улучшает поток и давление воды за счет удаления накипи внутри труб и приборов.
* Предотвращает и удаляет существующее образование извести и накипи.
* Не разъедает водонагреватели, трубы и арматуру.
* Сейф для старых домов!
* Не вредит окружающей среде и источникам пресной воды.
* Почувствуйте себя чище и свежее после купания.
* Законно для использования во всех регионах США.
* Безопасно для сердечных пациентов и людей с гипертонией.
* При переезде берите с собой устройства для смягчения воды с магнитами.
* Сохраняет полезные минералы.

Ссылка на продукт

Добро пожаловать в Applied Magnets, где мы продаем сильные магниты по более низким ценам. Одна категория сильных магнитов, которые у нас есть в наличии, — это целая линейка керамических магнитов . Наши керамические магниты пользуются большим спросом и универсальны.Они использовались во многих отраслях и с большим успехом. Вы никогда не ошибетесь с нашим огромным ассортиментом керамических магнитов . От индукторов, электромагнитов и трансформаторов магниты использовались во всем. У нас есть как керамические блоки, так и кольца для любых проектов, для которых они нужны. Просмотрите наш сайт, чтобы увидеть наиболее полный выбор керамических магнитов в Интернете. Просмотрите нашу галерею изображений, чтобы найти продукт, который вы ищете, и мы доставим его вам.


Многие материалы имеют неспаренные электронные спины, и большинство из этих материалов парамагнитны. Когда спины взаимодействуют друг с другом таким образом, что спины выравниваются самопроизвольно, материалы называются ферромагнитными (что часто в общих чертах называют «магнитными»). Из-за того, что их регулярная кристаллическая атомная структура заставляет их спины взаимодействовать, некоторые металлы являются (ферро) магнитными, когда находятся в их естественном состоянии, например, в рудах. К ним относятся железная руда (магнетит или магнитный камень), кобальт и никель, а также редкоземельные металлы гадолиний и диспрозий (при очень низкой температуре).Такие природные (ферро) магниты использовались в первых экспериментах с магнетизмом. С тех пор технология расширила доступность магнитных материалов, включив в них различные искусственные изделия, однако все они основаны на естественных магнитных элементах.

У нас есть не только коллекция керамических магнитов, но и большой ассортимент неодимовых магнитов . Эти магниты очень прочные по сравнению со своими размерами. Популярно среди промышленных предприятий и любителей.
Неодимовые магниты используются в самых разных областях.Эти магниты видели все, от жестких дисков до наушников и динамиков.
Керамические магниты или ферриты
Керамические магниты или ферриты изготовлены из спеченного композита порошкового оксида железа и керамики на основе карбоната бария / стронция. Благодаря низкой стоимости материалов и методов производства недорогие керамические магниты (или немагнитные ферромагнитные сердечники, например, для использования в электронных компонентах, таких как радиоантенны) различных форм могут быть легко произведены в массовом порядке. Полученные керамические магниты не подвержены коррозии, но они хрупкие, и с ними нужно обращаться так же, как с другой керамикой.
Неодим-железо-бор (NIB)
Неодимовые магниты, также называемые магнитами неодим-железо-бор (NdFeB), имеют самую высокую напряженность магнитного поля, но уступают самарий-кобальту по устойчивости к окислению и температуре. Этот тип магнита традиционно был дорогим из-за стоимости сырья и лицензирования соответствующих патентов. Эта высокая стоимость ограничивала их использование в тех случаях, когда такая высокая сила компактного магнита критична. Использование защитной обработки поверхности, такой как покрытие золотом, никелем, цинком и оловом, а также покрытие эпоксидной смолой, может обеспечить защиту от коррозии там, где это необходимо.Начиная с 1980-х годов магниты NIB становятся все дешевле. Даже крошечные неодимовые магниты очень мощные и имеют важные соображения безопасности. В Applied Magnets вы получите самые выгодные цены на эти неодимовые магниты. Все, что вам нужно сделать, это просто просмотреть и выбрать из нашего огромного выбора, а мы сделаем все остальное. Кроме того, совершая покупки в Интернете, вы получаете современное удобство совершения покупок из дома или на работе. Тем не менее, наши неодимовые магниты бывают разных форм и размеров.От блоков, кубов, сфер, цилиндров до дуг и колец; мы здесь, на нашем веб-сайте, предлагаем все это. Мы можем предоставить вам наши неодимовые магниты лучше, чем у других поставщиков.

Помогите нам помочь вам с вашими потребностями в магнитах с неодимовыми магнитами и Керамическими магнитами из Магнит 4 Минус .

Критическая роль магнитов в ветряных турбинах —

Насколько важна зеленая энергия?

Энергия ветра стала одним из наиболее жизнеспособных экологически чистых источников энергии на планете.На протяжении многих лет большая часть нашей электроэнергии вырабатывается из угля, нефти и других ископаемых видов топлива. Однако создание энергии из этих ресурсов наносит серьезный ущерб окружающей среде, загрязняя воздух, землю и воду. Осознание этого заставило многих обратиться к зеленой энергии в качестве решения. Таким образом, возобновляемые источники энергии чрезвычайно важны по многим причинам, включая:

  • Положительное воздействие на окружающую среду
  • Рабочие места и другие экономические выгоды
  • Улучшение здоровья населения
  • Обширное и неисчерпаемое энергоснабжение
  • Более надежная и устойчивая энергетическая система

Знакомство с ветряными турбинами

Современные ветряные турбины сильно отличаются от более ранних версий, датируемых 1854 годом.Сегодня одна ветряная турбина может обеспечивать электроэнергией от 225 до 300 домов. Однако при более мощном и постоянном ветре на прибрежной ветряной электростанции их количество может увеличиться до более чем 400 домов. Имея это в виду, можно спросить, как работают ветряные турбины и какую роль играют постоянные магниты?

Как работают ветряные турбины

Ветровые турбины, считающиеся очень сложным оборудованием, становятся все более популярными в секторе возобновляемых источников энергии. Кроме того, каждая часть турбины играет важную роль в том, как она функционирует, и улавливает энергию ветра.Проще говоря, ветряные турбины работают так:

  • Сильный ветер вращает лопасти
  • Лопасти вентилятора соединены с главным каналом в центре
  • Генератор, подключенный к этому валу, преобразует это движение в электричество

На приведенной ниже диаграмме показано, как работает ветряная турбина, и какие детали ее обеспечивают:

Постоянные магниты в ветровых турбинах

В каждой ветряной турбине и генераторе вы найдете один или несколько невероятных сильный постоянный магнит.Кроме того, развитие новых инновационных технологий в последние годы вдохновило инженеров на использование систем генераторов с постоянными магнитами (PMG) в ветряных турбинах. Таким образом, отпала необходимость в редукторах, что доказало, что системы с постоянными магнитами более экономичны, надежны и не требуют обслуживания. Вместо того, чтобы использовать электричество для излучения магнитного поля, большие неодимовые магниты используются для производства собственных. Более того, это устранило необходимость в деталях, используемых в предыдущих генераторах, одновременно снизив скорость ветра, необходимую для производства энергии.

Почему редкоземельные магниты?

Ветряные турбины предпочитают редкоземельные магниты по трем основным причинам:

  • Генераторы на постоянных магнитах не нуждаются во внешнем источнике питания для создания магнитного поля
  • Самовозбуждение также означает набор батарей или конденсаторов для других целей. функции могут быть меньше
  • Конструкция снижает электрические потери

Кроме того, благодаря генератору с постоянными магнитами с высокой плотностью энергии, снижается вес, связанный с медными обмотками, наряду с проблемами повреждения изоляции и короткого замыкания.

Как работают магниты?

Генератор с постоянными магнитами основан на предпосылке, что использование электромагнитных сил производит электричество. Сегодня он пользуется успехом у многих инженеров из-за его довольно дешевой природы и рентабельной мощности по выработке электроэнергии.

Для выработки мощности в ветряных генераторах используется ветер, в генераторах на солнечной энергии используется солнечное тепло, а турбинам с водяным приводом для работы необходим непрерывный поток воды. Тем не менее, генераторы с магнитным приводом не требуют значительных затрат для получения выходной мощности.Это связано с тем, что магниты внутри генератора используют электромагнитные поля для преобразования магнитной энергии в электричество. На схеме ниже представлены более простые способы объяснения того, как магниты работают внутри генератора.

Развитие отрасли

Постоянно растущий спрос на более чистую энергию привел к расцвету ветроэнергетической отрасли в последние несколько лет. Благодаря способности значительно улучшить преобразование энергии ветра в электричество, постоянные магниты стали важным компонентом в конструкции генераторов ветряных турбин.

Более того, постоянные магниты будут оставаться важным компонентом в этой отрасли, поэтому выбор наиболее подходящего магнитного материала, марки и правильного производственного процесса имеет решающее значение для оптимальной производительности. Компания Goudsmit UK может сопровождать вас от проектирования, производства и сборки до логистики этих узлов с постоянными магнитами.

Goudsmit UK

Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации по адресу [email protected] или, если вы хотите поговорить с членом нашей команды, свяжитесь с нами по телефону +44 (0) 2890 271 001.

Для получения дополнительной информации загрузите брошюру о наших продуктах и ​​услугах здесь.

Следите за нами в LinkedIn, Twitter и Facebook, чтобы получать регулярные обновления.

Применение магнитов в ветряных турбинах

Постоянные магниты играют решающую роль в некоторых из крупнейших в мире ветряных турбин. Редкоземельные магниты, такие как мощные неодим-железо-борные магниты, использовались в некоторых конструкциях ветряных турбин для снижения затрат, повышения надежности и уменьшения необходимости в дорогостоящем и постоянном техническом обслуживании.

Ветрогенераторы

В 1831 году Майкл Фарадей создал первый электромагнитный генератор. Он обнаружил, что электрический ток может создаваться в проводнике, когда он перемещается через магнитное поле. Спустя почти 200 лет магниты и магнитные поля продолжают играть важную роль в современном производстве электроэнергии. Инженеры продолжают развивать изобретения Фарадея, создавая новые конструкции для решения проблем 21 века.

В некоторых конструкциях ветряных турбин для коммунальных предприятий используются индукционные генераторы для производства электроэнергии.В индукционных генераторах используются электромагниты, встроенные в узел ротора для создания магнитного поля. Эти электромагниты потребляют небольшой ток от энергосистемы для создания магнитного поля в роторе, которое затем вращается внутри генератора рядом со стационарными катушками с проволокой. Это вращающееся магнитное поле индуцирует большой ток в неподвижных катушках провода, который затем можно использовать для питания домов, школ и предприятий.

Эта конструкция обычно требует контактных колец для питания электромагнитов и коробки передач для преобразования низкой скорости вращения вала турбины в более высокие скорости, которые требуются индукционным генераторам для выработки электроэнергии.Эти редукторы могут быть массивными, обычно весом от 15 до 80 тонн. Дополнительный вес коробки передач требует, чтобы конструкторы строили более прочные (и более дорогие) башни. Коробки передач также требуют постоянного периодического обслуживания, что может быть проблематичным в определенных областях применения, например, на морских ветряных электростанциях. Кроме того, редукторы вызывают потери на трение и снижают общий КПД.

Синхронный генератор с постоянными магнитами — это альтернативный тип ветрогенератора. В отличие от индукционных генераторов, эти генераторы используют магнитное поле сильных редкоземельных магнитов вместо электромагнитов.Им не требуются контактные кольца или внешний источник питания для создания магнитного поля. Они могут работать на более низких скоростях, что позволяет им приводиться в действие непосредственно от вала турбины и, следовательно, не требует редуктора. Это снижает вес гондолы ветряной турбины и означает, что башни могут изготавливаться с меньшими затратами. Отказ от коробки передач приводит к повышению надежности, снижению затрат на техническое обслуживание и повышению эффективности. Способность магнитов позволять конструкторам снимать механические редукторы с ветряных турбин иллюстрирует инновационное использование магнитов для решения как эксплуатационных, так и экономических проблем в современных ветровых турбинах.

Некоторые производители ветряных турбин разработали магнитные системы крепления, которые надежно прикрепляют лестницы и другое оборудование к стенам стальной башни. (Предоставлено: Amazing Magnets)

Магнитные крепления для лестниц и другого оборудования

Внутренняя часть ветряной турбины заполнена кабелями, лестницами и иногда лифтами, чтобы рабочие могли получить доступ к гондоле турбины. Это оборудование необходимо закрепить на стене башни. Традиционным решением этой проблемы было либо просверлить отверстия для монтажных кронштейнов в стене башни, либо приварить кронштейны непосредственно к башне.Однако сверление отверстий в стене башни снижает ее механическую прочность и создает возможности для усталости металла и коррозии, что может привести к нарушению целостности и безопасности башни. Приварка кронштейнов непосредственно к вышке требует квалифицированного труда. Оба решения увеличивают общее время строительства и стоимость.

Некоторые производители ветряных турбин разработали магнитные системы крепления, которые надежно прикрепляют лестницы и другое оборудование к стальным стенам башни. Этот метод позволяет крепить оборудование к башне без необходимости сверлить отверстия или приваривать кронштейны к стенам башни.Это прогрессивное монтажное решение сокращает время и затраты на строительство, не вызывая усталости металла или коррозии, и является еще одной иллюстрацией того, как можно эффективно использовать магниты для решения эксплуатационных и финансовых ограничений в современных ветряных турбинах. Использование нескольких сильных неодимовых магнитов, стратегически размещенных по всей длине лестницы, повышает безопасность рабочего, закрепляя лестницу таким образом, чтобы предотвратить раскачивание или другое боковое движение, которое может привести к соскальзыванию и падению рабочего, а также причинению физического вреда людям. как производственный и финансовый ущерб компании и отрасли в целом.

Инженер-инспектор спускается вниз по лопасти ротора ветряной турбины ветряной электростанции в Северной Германии. (Предоставлено: Amazing Magnets)

Устойчивость и рост энергии ветра как возобновляемого ресурса

Энергия ветра на сегодняшний день является одним из самых быстрорастущих источников энергии в коммунальном секторе. Ожидается, что производители ветроэнергетики США удвоят существующие производственные мощности со 113 ГВт в 2020 году до 224 ГВт к 2030 году. [1]

«Огромные преимущества использования магнитов в ветровых турбинах для производства более чистого, безопасного, более эффективного и экономически жизнеспособного источника энергии ветра имеют огромные положительные последствия для нашей планеты, населения и нашего образа жизни и работы», — сказал Адам Полинг, Amazing Главный операционный директор Магниты.

Таким образом, компания стремится выделить несколько ресурсов на этот возобновляемый ресурс и пространство.

Ветер — это чистый и возобновляемый источник топлива, который можно использовать для производства электроэнергии. Ветровые турбины могут использоваться вместе с другими возобновляемыми источниками энергии, чтобы помочь штатам и странам соответствовать стандартам портфеля возобновляемых источников энергии и целевым показателям выбросов для замедления темпов изменения климата. Ветровые турбины не выделяют углекислый газ или другие вредные парниковые газы, что делает энергию ветра лучше для окружающей среды, чем источники на ископаемом топливе.

Помимо сокращения выбросов парниковых газов, энергия ветра дает дополнительные преимущества по сравнению с традиционными источниками производства электроэнергии. Атомные, угольные и газовые электростанции используют удивительно большое количество воды для производства электроэнергии. В этих типах электростанций вода используется для создания пара, контроля выбросов или для охлаждения. Большая часть этой воды в конечном итоге выбрасывается в атмосферу в виде конденсата. И наоборот, ветряным турбинам не требуется вода для производства электроэнергии.Таким образом, ценность ветряных электростанций экспоненциально возрастает в засушливых регионах, где доступность воды ограничена.

Возможно, очевидным, но значительным преимуществом энергии ветра является то, что источник топлива практически бесплатный и производится на месте. Напротив, затраты на ископаемое топливо могут быть одними из самых больших эксплуатационных расходов для электростанции, и, возможно, их придется оплачивать у иностранных поставщиков, что может создать зависимость от прерывистых цепочек поставок и может пострадать от геополитических конфликтов.Это означает, что энергия ветра может помочь странам стать более энергонезависимыми и снизить риск колебаний цен на ископаемое топливо.

В отличие от ограниченных источников топлива, таких как уголь или природный газ, ветер является устойчивым источником энергии, который не требует ископаемого топлива для выработки энергии. Ветер создается разницей температуры и давления в атмосфере и является результатом нагрева поверхности Земли солнцем. В качестве источника топлива ветер обеспечивает бесконечный запас энергии, и пока солнце продолжает светить, ветер будет продолжать дуть.

Заключение

Магниты играют важную роль в некоторых из крупнейших ветряных турбин в мире. Ветер — один из самых быстрорастущих источников чистой энергии. Таким образом, не следует упускать из виду роль магнитов в создании этой чистой энергии, поскольку она согласуется с мега-тенденцией устойчивости и всеми ее преимуществами. Магниты используются для снижения затрат, повышения надежности и увеличения интервалов технического обслуживания во многих ветряных электростанциях по всему миру, а также для снижения затрат на строительство новых турбин за счет устранения необходимости в более дорогостоящих конструкциях монтажа оборудования.

Список литературы

  1. www.energy.gov/eere/wind/wind-vision

Стратегии замещения для сокращения использования редкоземельных элементов в ветровых турбинах

Основные моменты

В будущем спрос на магниты NdFeB в ветроэнергетике, вероятно, возрастет.

Политика безопасности поставок должна учитывать различные стратегии для обеспечения доступа к редкоземельным элементам, включая замещение.

Исследования и разработки направлены на поиск новых составов магнитов на основе некритичных материалов со свойствами, аналогичными свойствам магнита NdFeB.

Спрос на редкоземельные элементы можно снизить за счет внедрения конструкций турбин, не содержащих редкоземельные элементы, и повышения эффективности использования материалов.

Abstract

Принимая во внимание темпы роста мировой ветроэнергетики и общие преимущества ветряных турбин с синхронным генератором на постоянных магнитах (PMSG), будущий спрос на высокопроизводительный магнит NdFeB и его составляющие элементы, вероятно, возрастет. На будущее развертывание ветроэнергетики могут повлиять потенциальные перебои в поставках и рост цен на критически важные редкоземельные элементы.Оценивая варианты замены ветряных турбин на основе постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов на уровне материалов и компонентов, эта статья показывает, что замещение имеет реальный потенциал для снижения давления на поставку редкоземельных элементов в ветроэнергетике. Уже разработаны редкоземельные турбины с хорошим КПД, которые могут быть приняты на вооружение. В качестве альтернативы будущий спрос на редкоземельные элементы, в частности на диспрозий, может быть снижен за счет повышения эффективности использования материалов.Будущая доля рынка ветряных турбин на основе редкоземельных элементов, скорее всего, будет зависеть от динамики цен на редкоземельные элементы и технико-экономических преимуществ PMSG по сравнению с альтернативными технологиями, не использующими редкоземельные элементы.

Ключевые слова

Редкие земли

Замена

Ветряки

Критическое сырье

Постоянные магниты

Диспрозий

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2017 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Ветрогенератор NdFeB заменен на высокотемпературный сверхпроводник — Roskill

В ноябре ветряная турбина мощностью 3,6 МВт в Дании заменила генератор с постоянными магнитами на высокотемпературную сверхпроводящую керамику (ВТСП) в рамках проекта EcoSwing, финансируемого ЕС. Сверхпроводник уменьшает размер генератора и заменяет около 1 тонны неодима (Nd), используемого в постоянных магнитах NdFeB, на около 1 кг редкоземельного гадолиния (Gd), используемого в сверхпроводящей композитной ленте: оксид гадолиния-бария-меди (GdBaCuO).

Roskill вид

Редкоземельные магниты NdFeB в настоящее время обеспечивают самое высокое отношение мощности к весу в магнитной промышленности и обеспечивают высочайший КПД преобразования электрической энергии в механическую энергию в двигателях или наоборот в генераторах. За последние несколько лет двумя наиболее быстрорастущими рынками для магнитов NdFeB были генераторы ветряных турбин и двигатели трансмиссии электромобилей. Среди прочего, эти приложения иллюстрируют роль и важность редкоземельных элементов в новых энергетических технологиях.

Лучшие ветряные турбины основаны на синхронных генераторах с постоянными магнитами из редкоземельных элементов (PMSG), использующих магниты NdFeB. PMSG требуют меньшего обслуживания, чем традиционные приспособленные технологии, и поэтому они стали наиболее привлекательной технологией для использования в оффшорных ветряных электростанциях. Производители ветряных турбин столкнулись с волатильными ценами на редкоземельные элементы в 2011 году после того, как заявка увеличилась и составила более 7% рынка NdFeB. В результате внедрение технологии генерации редкоземельных элементов в ветроэнергетической отрасли замедлилось, и производители создали альтернативы для снижения потребности в редкоземельных элементах.По оценкам Роскилла, магниты из NdFeB заняли около 20-30% рынка ветряных турбин.

Гадолиний является более дешевым редкоземельным элементом и может также использоваться в составе магнитов NdFeB для приложений более низкого качества, но его использование ограничено из-за более низкой доступности гадолиния по сравнению с неодимом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *