У нас 24 пари магнітів, відповідно загальна к-ть - 48. Статор між двох магнітопроводів. Т. н. торцева конструкція. Щоб не було плутанини - 24 магнітопотока за один оборот. Стенд: у нас 8 фіксованих передач (КПП ЗАЗ плюс ланцюгова передача ІЖ з двома варіантами пров. Відносин.). На стенд ставимо ветроголовку в зборі (без лопатей, природно). Діапазон обертів від 16,5 до 158 об / хв. тобто - найбільш ймовірні при роботі вітряка від 1 до 5-6 м / с. Для кожного варіанта виготовлявся свій статор, або перероблявся колишній, відстань між магнітопроводами регульоване.
Кожна котушка (зазвичай 5 варіантів за одну установку) виключалася окремо, навантажувати опором (фіксованими і змінними) з вимірами напруги і сили струму. Перелом мощностной характеристики - його макс. значення - максимум соотв. котушки при соотв. значеннях кутової швидкості. Після збирається весь генератор і з доданими мостом, контролером, АКБ навантажується весь агрегат. Навантаження різноманітна, аж до стартера 6,5 квт (щоб не спалити дуже ніжний Форт). Двигун 5,5 кВт обертає все це господарство. Пробували міряти силу струму, яка споживається двигуном - мені не сподобалося: картина розмита, хоча все одно виміри зробимо.
Суть проблеми проста як 5 копійок:
1) потрібна котушка з низьким R.
2) число витків досить велика, щоб при 10-12Hz отримати 25 вольт і більше (початок заряду акумулятора).
3) кількість котушок не повинно бути кратним магнітів (відхід від залипання).
4) вольтаж котушки - визначальний параметр. З останніх двох пунктів вимальовується
5) число котушок повинно бути мінімальним при жорстких габаритних обмежень.
З іншого боку є завжди резерв потужності в магнітах (можна застосувати більш потужні) і їх кількості (тут ми обмежені габаритами конструкції).
Виготовивши і випробувавши більш 40-ка варіантів котушок (при цьому двічі зламали стенд, провели десятки випробувань з сотнями вимірів, витратили кілька тисяч доларів) ми маємо два варіанти котушок (залишиться один) з наступними параметрами: початок заряду 25в при 10Hz (близько 25 об / хв), потужність
За вертикальної осі: потужність Вт - червоним кольором, напруга В - синім кольором
По горизонтальній осі: частота струму Гц. Частота пов'язана з швидкістю обертання співвідношенням - 10Гц. 25 об / хв.
Графік характеристик котушки 1
Графік характеристик котушки 2
Проблема електропостачання власного будинку стоїть досить гостро для багатьох, будь то дачну ділянку або котедж, тому що навіть, якщо поруч є якась ЛЕП, підключення до неї може коштувати мало не стільки ж, скільки сам будинок. І тут кожен вирішує сам - платити або використовувати альтернативні способи.
Проблема електропостачання власного будинку стоїть досить гостро для багатьох, будь то дачну ділянку або котедж, тому що навіть, якщо поруч є якась ЛЕП, підключення до неї може коштувати мало не стільки ж, скільки сам будинок. І тут кожен вирішує сам - платити або використовувати альтернативні способи.
А ось автономно такий вітряк (на асинхронному мотор-редукторі) не зможе дати стабільного напруги, тому що вітер за своєю природою нестабільний, а асінхроннік входить в режим генерації тільки при достатніх оборотах. Саме тому винахідник радить включати його на звичайного «козла» для опалення. Йому все одно яке там буде напруга і чи буде генерація - «козел» як-то что-то нагріє при будь-якому надходить на нього напрузі. Але треба сказати, що опалювати будинок 4 Квт неможливо взимку навіть в Таганрозі, я вже мовчу про Сибір, Урал і інші холодні райони наше неосяжної країни. Це причому на сильних вітрах, а на слабких цей асінроннік, якщо видасть 1 Квт, то вже щастя. І куди його подіти цей 1КВт? Ось тут ми і підходимо до чи не головну проблему - як утилізувати отриману енергію з найменшими витратами. Про це нам Gravio нічого не розповідає. А даремно, тому що отримати не означає витратити!
Для автономної системи потрібен генератор, який би генерітся стабільно (краще з самозбудженням на постійних магнітах) при низьких оборотах і працювати він повинен не на навантаження споживачами в будинку, а на заряд акумуляторів, дозволяючи накопичувати енергію при вітрах будь-якої сили. За такою схемою побудовані системи в сучасних автомобілях і на яхтах, які автономні по природі своїй також, як часто вимушено виявляється автономний наш будиночок в селі.
Генератори автомобільні найчастіше мають вбудований випрямляч на 12В, 24В, 48В, заряджають акумулятор (якщо включений двигун) і живлять споживачі через реле-регулятор (зараз електронний контролер, часто вбудований в генератор). Різниця тільки в приводі генератора, в автономній системі його має крутити ветроколесо. До речі, коли немає вітру, потрібен таки дизель (бензо, газо) - генератор і особливих варіантів нет.Тогда малопотужний генератор може заряджати батареї, якщо є хоч якийсь вітер, а вже витрачати цю накопичену в батареях енергію, будемо через досить потужний перетворювач , розрахований на споживання всього будинку навіть в піковому режимі. Такий перетворювач називають ще інвертор (перетворювач постійного струму низької напруги в 220 В змінного струму, яким харчуються всі наші мережеві електроприлади).
Отже, буферний каскад це акумулятори, які треба заряджати постійною напругою 12, 24, 48 В. На яку напругу з'єднати батареї стане зрозуміло, якщо прикинути струм, який нам потрібен для споживачів в будинку. Наприклад, звичайний чайник на 1 КВт при 12 В батареї буде брати від батареї 1000/12, тобто 83 А, при 24В- 42А, а при 48В - 21А. Тому, батареї треба прагнути з'єднати на більшу напругу, тому що на кожен акумулятор буде менше струмовий навантаження і перетин проводів можна брати менше.
Відповідно, нам потрібен інвертор на вхідна напруга 24В або 48 В на потужність не нижче 4-5 КВт. Ще б треба, щоб він міг заряджати батареї від мережі (якщо вона раптом з'явилася) або від бензогенератора, якщо немає ні вітру ні мережі. А це означає, що зарядний пристрій. вбудоване в інвертор, має бути розраховане на струми заряду нашої потужної батареї (не менше 600 А / год), тобто 60 А, інакше повної зарядки батарей можна і за добу не досягти. А щоб зарядка йшла від генератора це пристрій повинен мати дуже хороший захист від будь-яких викидів напруги, які неминучі при роботі більшості наявних на ринку моделей бензогенераторов. Ну і захист від викидів з навантаження по змінному струмі, так само як і від перевантажень теж повинна бути на висоті, інакше надійність всієї системи близька до нуля.
Ще один важливий момент-яке вихідна напруга 220В дає інвертор - синусоидальное або якийсь сурогат, неважливо як там його називає виробник - меандр, квазісінус і.т.п. Всі прилади, які споживають електроенергію, розраховані у нас на мережеве Синусно напруга, з певними стандартом параметрами. Тому не варто навіть намагатися живити їх чимось іншим і очікувати нормальної роботи. Рано чи пізно якісь прилади вийдуть з ладу чи занехають нормально запускатися або зажадають кратного збільшення потужності інвертора для пуску. Якщо хороший синусоїдальний інвертор може запустити насос рівний по потужності номінальної потужності інвертора, то квазісінусний потрібен рази в два могутніше і не факт, що цей насос або сам інвертор НЕ погорять. Тобто і по грошах дешевше не вийде. Випробувано вже не один раз. Тому, не варто купувати несінусние інвертори, щоб просто потім не мучитися, що можна підключати до автономної системи в будинку, а що ні. За принципом «включив і забув».
Таким чином, виходить, що цей інвертор чи не найважливіша частина системи і без неї нічого ми не живити, який би не був вітер. Теж стосується і сонячних систем.
А ось бензоелектрогенератор дає 220В «без всіх цих штук», струму бензин підливай. Правда ще дає шум і вихлоп. Хоча вихлоп можна відвести подалі в який-небудь яр, а сам генератор помістити в будку з звукоізолюючими стінами. Солярки можна запасти тонну-другу на гірші часи, як в Антарктиді живуть наші експедиції. Але, повернемося, однак, до инвертору.
Всі, хто будує автономні системи, рано чи пізно розуміють, що без надійного потужного інвертора все інше марно. А краще не один, а два інвертора, щоб в разі виходу з ладу одного не залишитися зовсім без енергії. Але біда в тому, що таких на нашому ринку просто немає.
Тобто брешу, - є, а саме Яхтні інвертори західних (американських фірм). З досвіду трирічної експлуатації автономної системи електропостачання свого будиночка можу сказати, що тільки такі, розраховані на важкі умови, що працюють в парі з судновим дизелем прилади, підходять для ветросолнечной автономних систем.
Ось ціни на них не підходять, ну ніяк, для наших російських-українських кишень (людей, яких називають новими російськими ми не враховуємо, у них немає проблем з підключенням до мережі).
Ми в нашому поселочке підбирали інвертори (з бюджетних) для випробувань вчотирьох, кожен вибрав, як йому здавалося, самий підходящий варіант і все дивилися на що вони придатні. Кожен відкривали і дивилися нутрощі, кожен спеціально навантажували водяними насосами (найважча пускова навантаження), просто перевантажували, словом їм всім дісталося. Хоча, за межі інструкцій виробника, ми не виходили.
В результаті розбили їх все на три групи - російські неробочі зовсім, російські умовно робочі, потужність яких треба брати мінімум в два рази більше заявленої, китайські брендові (фабричні, заявлені і на російському ринку). Ну, і івестную світові бренди, краще Яхтні, наприклад Тріплайт, Ксантрекс, Магнум.
Не буду виділяти з російських нікого, тому що просто нема про що говорити. Нема у нас поки жодної фірми з належною культурою виробництва і надійністю, яка могла б конкурувати хоча б з китайськими. Воно й зрозуміло. У Китаї попит на автономні прилади електропостачання вище в сотні разів, як і на вітряки, які у них для приватних господарств мільйонами роблять. У них і досвід багаторічний є, а без нього не налагодити ці виріб, дуже там багато нюансів. Це не означає, що не попадаються вироби поганої якості, але при певному досвіді в Китаї можна і потрібно закуповувати комплектуючі для автономних систем електропостачання. Ціни там нормальні, потрібно тільки налагодити логістику.
Ну і є в Китаї фабрики, які постачають цілі лінійки електросилового обладнання для автономних систем на Європу, Азію і Америку. Їх продають під різними брендами на цих ринках. Ось ці вироби і є те саме співвідношення ціна-якість, яке нам підійде. Китайські виробники навчилися спершу повторювати, а потім і виробляти свої брендові вироби на рівні кращих світових зразків при ціні вдвічі нижче західних. Так, і ці західні -то, адже теж з Китаю (Тайваню). Інша справа, що імпортери везуть на наш ринок далеко не ті моделі, які призначені для автономних енергосистем. Везуть побутові дешеві прилади, призначення яких максимум що-небудь там просвердлити від автомобільного акумулятора. Такі інвертори в системі автономного енергоживлення будинку довго не протягнуть і, вибираючи інвертор, потрібно це чітко розуміти. Тому, коли я бачу питання на форумах типу - як би за 15-20 тис. Живити пару лампочок і телевізор на дачі, можу дати просту пораду: не витрачайте час на будівництво якоїсь системи при таких запитах. Нічого хорошого у вас не вийде. Купіть Автоинвертор (будь-який, можна китайський, кіловата на півтора, не менш, хіба мало що ще захочеться включити), слід регулювати до будинку автомобіль, простягніть провід з вилкою в будинок і вперед ... Можна додати другий акумулятор, тоді на вихідні повинно вистачити. Заряджатися батареї будуть по дорозі на дачу / с дачі.
Інша справа, якщо у вас в будинку немає електрики і в найближчі пару років не буде. А воду-то качати треба, світло треба, холодильник треба, ну і чайник закип'ятити, телевізор ввечері подивитися ... Ось і потрапляємо на повну автономну систему електропостачання на потужність не нижче 4-5 КВт, щоб з гарантією пустилися разом і насос водяний і холодильник при включеному світлі, наприклад. У такій системі інвертор вже точно головна частина, яка повинна витримати пускову навантаження реактивного типу при пуску водяного насоса (вона може багаторазово перевищувати номінал потужності насоса). Теж саме з холодильником, на дачу адже везуть найчастіше старий з кухні. А вони всі мають компресор з конденсаторним пуском. Там пусковий струм уп'ятеро більше номіналу. І інвертор повинен бути на це розрахований і мати захист від викидів по току.
Тобто економити на потужності інвертора тут точно не вийде, 5 КВт. з досвіду зайвими не будуть. Батареї не менше 400А / ч. Ну і зарядний пристрій, можна поєднане з інвертором. За ціною такий інвертор стоїть на рівні 100 тис. Руб. у постачальників автономних енергосистем при потужності 3-4 Квт. І тих на ринку майже немає. Чи не везуть вони з Китаю інвертори на велику потужність, вони важкі, дуже дорога перевезення. А попит невеликий, мало хто розуміє у нас, що 3 Квт. інвертор для автономної системи це дуже навіть мало.
Хотілося б запропонувати Інтернет-спільноті в частині самодельщиков ветросолнечной систем об'єднати попит на інвертори, грамотно сформувати замовлення і тоді ціна буде суттєво менше, а хто володіє логістикою по Китаю ці замовлення зможе виконати, ну і сервіс організувати для інвертора як для будь-якого електроприладу, щоб було де відремонтувати.
Вообщем, це той випадок, коли ринок треба формувати знизу, від споживача, інакше ми від постачальників ще довго не отримаємо того, що необхідно.
Вчора встановили другий вітряк в селі. Конструкція версії 2.0 (на тракторній ступиці зі здвоєним генератором). Перший будемо знімати для модернізації.
З напрацьованого - паралельно-послідовне з'єднання котушок використовувати не будемо, тому що зважаючи на несиметричності їх розташування щодо магнітів вони якимось невідомим для нас чином гасять один одного (і відповідно ми втрачаємо в генерується). Розбиратися з цим не будемо, у нас немає ні часу, ні знань вникати в ці потойбічні процеси магнетизму. Підемо по простому шляху (так радив нам один з
відвідувачів нашого стенду на Сорочинцях у минулому році) - кожній котушці - індивідуальний діодний міст.
Зараз експериментуємо з різними видами котушок (вирішили спробувати котушки на осерді), найближчим часом визначимося.
З поміченого: страгіваясь на дуже слабких вітрах, вітряк НЕ розкручується вище певних оборотів (приблизно 200-300 об. За хв.) Навіть при сильному постійному вітрі - відбувається самоторможіння (як, втім, ми і прогнозували). Поки що питання - чи потрібно нам давати розкручувати його вище цих оборотів (експериментуючи з кількістю і формою лопатей) або нам важливіше крутний момент (який у парусника досить високий), що дозволяє стабільно обертати його під високим навантаженням без помітного гальмування? Це нам належить визначити найближчим часом.
Ще одне - захист від штормового вітру (складання лопатей) працює просто чудово! Спостерігали багато разів - вітряк розгортається за вітром, не встигає розкрутитися, налітає шквал - хлоп! лопаті склалися-розклалися, вітряк продовжив працювати! Іншими словами, з усіма механічними вузлами ми прийшли до більш-менш постійно конструкції і ніяких змін поки не передбачається. Можливо, в майбутньому розробимо варіант з декількома ветроголовкамі на одному валу (не більше 3-х), але не в тому вигляді, як планувалося спочатку. Зараз вже зрозуміло, як це правильно зробити.
Ще один момент, поки нам не зрозумілий - чому у верхній точці обертання лопаті надуваються за напрямком вітру, а в нижній - проти ... І чи потрібно з цим щось робити? На фотографії це добре видно.
