Устройство генератора на постоянных магнитах

Содержание

Генератор на постоянных магнитах

Как показывает практика, при наличии определенных навыков обращения с электричеством у исполнителя и несложной аппаратуры, вполне осуществимо собрать собственными руками и в домашних условиях генератор низкого переменного напряжения по трем фазам с последующим выпрямлением на выходе в виде постоянного тока с силой напряжения в 12 вольт. Что хоть и не представляет собой промышленного напряжения в 220 Вт, но вполне достаточно для подзарядки 12-ти-вольтных аккумуляторных батарей. Генератор на постоянных магнитах включает в себя такие следующие устройства как:устройство генератора на постоянных магнитах

  • статор, включающий в себя провода и катушки;
  • несколько магнитных роторов;
  • стальные оси и цапфы;
  • выпрямитель статор, включающий в себя 6 катушек медного провода залитого эпоксидной смолой;
  • корпус;
  • алюминиевый радиатор.

Конструкция генератора

Конструкция генератора на постоянных магнитах выглядит следующим образом: во избежание вращения корпус статора крепится цапфами, в то время как провода от катушек подключаются к выпрямителю, который и вырабатывает постоянный ток для подзарядки аккумуляторных батарей мощностью в 12 вольт. Для предотвращения перегрева выпрямитель крепится к алюминиевому радиатору. Магнитные роторы устройства устанавливаются на составную часть вращающейся вокруг своей оси конструкции, в то время как передний ротор крепится снаружи конструкции и соединяется с задним ротором, расположенным за статором, и закрывающим его посредством длинных спиц, проходящих сквозь центральное отверстие статора.

генератор на магнитахВ том случае, если генератор на постоянных магнитах функционирует посредством ветряка, на те же спицы будут устанавливаться его лопасти – крылья, которые и будут выполнять функцию вращающего устройства роторов, тем самым перемещая магниты вдоль катушек и образуя переменное магнитное поле роторов, генерируя в катушках электроэнергию. Данный генератор на постоянных магнитах создан для функционирования исключительно с небольшим ветрогенератором, для изготовления которого также потребуются такие следующие устройства как:

  • мачта, изготовленная из металлической трубы и закрепленная металлическими тросами к земле;
  • «вращающаяся головка», монтируемая на навершие мачты;
  • хвостовик, необходимый для разворота ветряка по ветру;
  • комплект лопастей – крыльев.

Следует помнить о том, что данный генератор на постоянных магнитах функционирует только на малых оборотах, о чем свидетельствует график мощности данного устройства при подзарядке аккумуляторных батарей мощностью в 12 вольт. Так, например, при скорости в 420 оборотов в минуту он генерирует электроэнергию в 180 Вт, что равняется 15 амперам или 12 вольтам. Но на более высоких оборотах генератор на постоянных магнитах будет вырабатывать электроэнергию большей мощности, но в данном случае, это спровоцирует перегрев катушек с последующим снижение их коэффициента полезного действия.

Для того чтобы генератор на постоянных магнитах максимально эффективно функционировал на больших оборотах, следует использовать для обмотки катушек более толстую проволоку с нанесением меньшего количества витков, при этом учитывая тот факт что на малых оборотах данное устройство функционировать уже не будет.

Для того чтобы генератор на постоянных магнитах максимально эффективно функционировал как на низких, так и на высоких оборотах, и при этом не перегревался, следует менять способ соединения катушек, и в частности выполнять переключение с треугольника на звезду и наоборот, в зависимости от силы ветра. Обусловливается это тем что, треугольник обеспечивает максимально эффективную работу генератора на постоянных магнитах только при высокой скорости оборотов лопастей – крыльев. Звезда начинает работу устройства на скорости оборотов вращения от отметки в 170 оборотов в минуту. В случае увеличения габаритов генератора на постоянных магнитах, он будет способен генерировать ток более высокой мощности при тех же показателях скорости оборотов в минуту.

В случае изготовления генератора на постоянных магнитах собственными руками, следует обратить особое внимание на качество крепления магнитов, так как данные устройства ни в коем случае не должны отделяться от своих посадочных мест. В обратном случае, болтающийся магнит провоцирует распарывание корпуса статора с последующим выходом из строя всего генератора на постоянных магнитах. Для того чтобы этого избежать, рекомендуется строго соблюдать все пункты инструкции относительно заливке ротора и не ограничивать свою деятельность простым приклеиванием магнитов к поверхности стальных дисков, а выполнять все, что предписано. Кроме этого, во время сборки не рекомендуется бить по ротору молотком, а также оставлять зазор между статором и роторами менее 1мм.

Так, например, в особо тяжелых условиях эксплуатации устройства, зазор между роторами и статором должен быть не менее 4мм. Также не рекомендуется эксплуатировать генератор на постоянных магнитах при особо сильном ветре, который может разогнать лопасти на скорость выше 800 оборотов в минуту, так как при поворотах ветряка на такой скорости вращения лопастей могут образоваться гироскопические силы, результатом которых станет деформациях оси с последующим соприкосновением магнитов с ротором. Помимо этого, лопасти ветряка должны крепиться в обязательном порядке только к спицам и ни в коем случае к внешнему ротору. В случае крепления лопастей к спицам, не рекомендуется держать генератор на постоянных магнитах осью вращения в горизонтальном положение, а только в вертикальном и никак иначе.

Функционирование и монтаж

магниты для генератораВ соответствии с законами физики, во время вращения роторов образуется центробежная сила, которая всей своей мощью действует на магниты, в результате чего они срываются с посадочных мест и тем самым наносят повреждения статору. В первой модели генератора на постоянных магнитах они просто приклеивались к стальным дискам, в результате чего, при увеличении скорости оборотов вращения, просто разлетались в разные стороны и калечили статор. В следующей модели для крепления магнитов к дискам использовался эпоксидный клей, в результате чего стало очевидно, что даже этой меры недостаточно, и пришлось усиливать крепление посредством обмотки ротора проволокой. Однако для выполнения данной процедуры не рекомендуется использовать стальную проволоку, так как она намагничивается и тем самым значительно понижает общий уровень намагниченности ротора.

Оптимальным вариантом считается проволока из нержавеющей стали, которую следует обмотать вокруг магнитов в пять витков, а лишнее обрезать кусачками или плоскогубцами. После чего зафиксировать проволочное кольцо изолентой в нескольких местах, тем самым предотвращая его разматывание. Затем следует закрутить ротор и послушать его звук при вращении, учитывая тот факт, что никаких посторонних звуков в виде шуршания или поскрипывания быть не должно. В идеале он должен тихо прокрутиться несколько раз и остановиться. В случае шумов и или резкой остановки можно сделать вывод о том, что где-то присутствуют проблемы с электрикой или чрезмерно сильно затянут подшипник.