Turistický větrný generátor založený na dynamu v náboji jízdního kola

Neodymový magnet je kov vzácných zemin, který je odolný vůči demagnetizaci a má schopnost zmagnetizovat některé materiály. Používá se při výrobě elektronických zařízení (pevné disky počítačů, detektory kovů atd.), v lékařství a energetice.

Neodymové magnety se používají při výrobě generátorů pracujících v různých typech instalací, které generují elektrický proud.

V dnešní době se generátory vyrobené s použitím neodymových magnetů široce používají při výrobě větrných turbín.

Klíčové vlastnosti

Aby bylo možné určit proveditelnost výroby generátoru na neodymových magnetech, je nutné zvážit hlavní vlastnosti tohoto materiálu, kterými jsou:

• Magnetická indukce В — charakteristika síly magnetického pole, měřená v Tesla.
• Zbytková magnetická indukce Br — magnetizace magnetického materiálu, když je intenzita vnějšího magnetického pole nulová, měřená v Tesla.
• Koertivní magnetická síla Hc — určuje odpor magnetu vůči demagnetizaci, měřený v ampérech/metr.
• Magnetická energie (BH) max – charakterizuje, jak silný je magnet.
• Teplotní koeficient zbytkové magnetické indukce Tc Br – určuje závislost magnetické indukce na teplotě okolního vzduchu, měřenou v procentech na stupeň Celsia.
• Maximální provozní teplota Tmax — definuje teplotní limit, při kterém magnet dočasně ztrácí své magnetické vlastnosti, měřený ve stupních Celsia.
• Curieova teplota Tcur — definuje teplotní limit, při kterém je neodymový magnet zcela demagnetizován, měřeno ve stupních Celsia.

Neodymové magnety kromě neodymu obsahují také železo a bór a v závislosti na jejich procentuálním poměru se výsledný produkt, hotový magnet, dělí do tříd, které se liší svými vlastnostmi, jak je uvedeno výše. Celkem se vyrábí 42 tříd neodymových magnetů.

Výhody neodymových magnetů, které určují jejich poptávku, jsou:

• Neodymové magnety mají nejvyšší magnetické parametry Br, Hcb, Hcm, BH.
• Takové magnety mají nižší cenu ve srovnání s podobnými kovy obsahujícími kobalt.
• Mají schopnost pracovat bez ztráty magnetických vlastností v teplotním rozsahu od -60 do +240 stupňů Celsia, s Curieovým bodem +310 stupňů.
• Z tohoto materiálu je možné vyrobit magnety libovolného tvaru a velikosti (válce, disky, kroužky, kuličky, tyče, kostky atd.).

Větrný generátor s neodymovým magnetem o výkonu 5,0 kW

V současné době tuzemské i zahraniční firmy stále častěji využívají neodymové magnety při výrobě pomaloběžných generátorů elektrického proudu. OOO Salmabash, Gatchina, Leningradská oblast, tedy vyrábí podobné generátory s permanentními magnety o výkonu 3,0-5,0 kW. Vzhled tohoto zařízení je uveden níže:

Tělo generátoru a kryty jsou vyrobeny z oceli, poté potaženy barvou a lakem. Nástavba je vybavena speciálními upevňovacími prvky, které umožňují připevnění elektrického zařízení k nosnému stožáru. Vnitřní povrch je ošetřen ochranným nátěrem, který zabraňuje korozi kovu.

Stator generátoru je vyroben z elektrotechnických ocelových plechů.

Vinutí statoru je vyrobeno ze smaltovaného drátu, což umožňuje zařízení pracovat po dlouhou dobu při maximální zátěži.

Rotor generátoru má 18 pólů a je uložen v ložiskových podpěrách. Na věnce rotoru jsou umístěny neodymové magnety.

Generátor nevyžaduje nucené chlazení, které se provádí přirozeně.

Technické vlastnosti generátoru 5,0 kW:

• Jmenovitý výkon – 5,0 kW;
• Jmenovitá frekvence – 140,0 ot./min.;
• Rozsah provozních otáček: 50,0 – 200,0 ot/min;
• Maximální frekvence – 300,0 ot/min;
• Účinnost – ne méně než 94,0 %;
• Chlazení – vzduch;
• Hmotnost – 240,0 kg.

Generátor je vybaven svorkovnicí, přes kterou je připojen k elektrické síti. Třída ochrany odpovídá GOST 14254 a má hodnocení IP 65 (prachotěsné provedení s ochranou proti tryskající vodě).

Konstrukce tohoto generátoru je znázorněna na obrázku níže:

kde: 1-pouzdro, 2-spodní kryt, 3-horní kryt, 4-rotor, 5-neodymové magnety, 6-stator, 7-vinutí, 8-poloviční spojka, 9-těsnění, 10,11,12-ložisek, 13-svorkovnice.

Výhody a nevýhody

Mezi výhody větrných generátorů vyrobených pomocí neodymových magnetů patří následující vlastnosti:

• Vysoká účinnost zařízení dosažená minimalizací ztrát třením;
• Dlouhá životnost;
• Žádný hluk nebo vibrace během provozu;
• Snížení nákladů na instalaci a montáž zařízení;
• Autonomní provoz, umožňující provoz bez neustálé údržby jednotky;
• Možnost vlastní výroby.

Nevýhody takových zařízení zahrnují:

• Relativně vysoké náklady;
• Křehkost. Při silném vnějším vlivu (nárazu) může neodymový magnet ztratit své vlastnosti;
• Nízká odolnost proti korozi, vyžadující speciální povlak neodymových magnetů;
• Závislost na provozní teplotě – při vystavení vysokým teplotám ztrácejí neodymové magnety své vlastnosti.

Jak si to vyrobit sami

Větrný generátor založený na neodymových magnetech se liší od jiných konstrukcí generátorů tím, že jej lze snadno vyrobit doma.

Základem je zpravidla náboj automobilu nebo řemenice z řemenového pohonu, které jsou předem vyčištěny, pokud se jedná o použité náhradní díly, a připraveny k práci.

Pokud je možné vyrobit (soustružit) speciální disky, je lepší zvolit tuto možnost, protože v tomto případě nebude nutné upravovat geometrické rozměry navinutých cívek podle rozměrů použitých polotovarů.

Měly by se zakoupit neodymové magnety, k čemuž můžete využít internet nebo služby specializovaných organizací.

Jednu z možností výroby generátoru na neodymových magnetech s použitím disků speciálně vyrobených pro tyto účely nabízí k úvaze V. G. Jalovenko (Ukrajina). Tento generátor se vyrábí v následujícím pořadí:

1. Dva kotouče o průměru 170,0 mm jsou vyrobeny z ocelového plechu s centrálním otvorem a drážkou pro pero.
2. Disk je rozdělen na 12 segmentů a na jeho povrchu jsou vytvořeny odpovídající značky.
3. Magnety se lepí do označených segmentů tak, aby se střídala jejich polarita. Aby se předešlo chybám (v polaritě), je nutné je před lepením označit.
4. Druhý disk je vyroben podobným způsobem. Výsledkem je následující konstrukce:

1. Povrch obleků je vyplněn epoxidovou pryskyřicí.
2. Z drátu (smaltovaného drátu) značky PETV nebo podobného, o průřezu 0,95 mm2, je navinuto 12 cívek po 55 závitech.
3. Na listu překližky nebo papíru se vytvoří šablona, která odpovídá průměru použitých disků, na které je také rozdělena do 12 sektorů.

Cívky jsou umístěny v označených segmentech, kde jsou upevněny (elektrickou páskou, lepicí páskou atd.) a postupně k sobě připojeny (konec první cívky je připojen k začátku druhé atd.). Výsledkem je následující konstrukce

1. Ze dřeva (desky atd.) nebo překližky se vyrábí matrice, do které se spirály rozložené podle šablony zaplní epoxidovou pryskyřicí. Hloubka matrice musí odpovídat výšce spirál.
2. Cívky jsou umístěny do matrice a vyplněny epoxidovou pryskyřicí. Výsledkem je následující polotovar:

1. Náboj s montážní jednotkou hřídele pro vyráběný generátor je vyroben z ocelové trubky o průměru 63,0 mm. Hřídel je uložena na ložiskách instalovaných uvnitř náboje.
2. Stejná trubka se používá k výrobě rotačního mechanismu, který zajišťuje orientaci generátoru v souladu s prouděním větru.
3. Vyrobené náhradní díly se nasazují na hřídel. Výsledkem je následující konstrukce a rotační mechanismus:

1. Konstrukce musí pevně upevnit stator (polotovar s vinutími vyplněným epoxidovou pryskyřicí) na jedné straně a nebránit otáčení rotoru (disky s nedimiovými magnety).
2. Lopatky větrných generátorů se vyrábějí z trubek (polyethylen, propylen atd.) používaných pro pokládku vodovodních nebo kanalizačních sítí. Za tímto účelem se trubka nařeže na požadovanou délku, poté se nařeže a polotovary se tvarují odpovídajícím způsobem.
3. Vyrobí se ocas větrné turbíny. K tomu lze použít jakýkoli plechový materiál (překližka, kov, plast), načež se ocas připevní k sestavené konstrukci ze strany opačné k uchycení lopatek. Výsledkem je následující struktura:

• Sestavená jednotka se namontuje na určené místo.
• Zátěž je připojena ke svorkám generátoru.

Konstrukce větrného generátoru na neodymových magnetech se může lišit, vše závisí na dostupných náhradních dílech a technických možnostech osoby, která se rozhodla takové zařízení vyrobit sama.

Děkuji, že jste dočetli až do konce! nezapomeň přihlásit se k odběru kanálu, Еpokud se vám článek líbil!

Sdílejte s přáteli, zanechte své komentáře

Přidejte se do naší skupiny na VK:

a navrhnout témata k diskusi, společně to bude zajímavější.

Během dlouhých túr vyvstává otázka nabíjení různého přenosného vybavení. Při hledání řešení tohoto problému se zvažovalo mnoho možností, od solárních baterií až po chemické zdroje energie. Solární panely se ukázaly být velmi závislé na slunci a za oblačného počasí nedávaly prakticky nic. A slunce hýčká pouze v létě a v mimosezóně a v zimě slunce prakticky není a na přízeň přírody a přítomnost slunce se nelze spolehnout a v noci nefungují.

Možnost velké baterie, která by během túry nabíjela veškerou elektroniku, byla také vyloučena, protože se rychle vybíjí, stejně jako baterie. Experimenty byly prováděny s chemickými prvky, zejména se síranem měďnatým, ale jeho účinnost je velmi nízká.

Nápad postavit malou větrnou turbínu mě napadl sám. Vítr, i když je malý, fouká každý den a nepřetržitě, což znamená, že větrný generátor bude pracovat i v noci a nabíjet elektroniku, zatímco já budu odpočívat. Při hledání malého a lehkého generátoru pro větrnou turbínu jsem si vzpomněl na dynama do jízdních kol, která se přitlačovala ke kolu jízdního kola a generovala proud pro světlomet. Tato dynama ale mají příliš vysoké otáčky a začínají vyrábět proud již od 2000 otáček za minutu. Také jsem po toulkách po internetu zjistil, že pro tyto účely jsou vhodné krokové motory z tiskáren, ale nikde nejsou uvedeny jmenovité výkony, což znamená, že jejich výkon je s největší pravděpodobností velmi malý.

Řešení se ukázalo jako velmi jednoduché, ukázalo se, že pro jízdní kola se již dlouho vyrábějí dynamové náboje, které kromě toho, že slouží jako osa kola, generují také proud s průměrným výkonem 3 watty, což je stejně jako výkon standardní nabíječky telefonu, takže je to nejlepší. Tyto generátory jsou také speciálně navrženy pro práci při nízkých rychlostech a otáčejí se na kole rychlostí jeho kola, na rozdíl od starých dynam, která se přitlačovala „hlavou“ k pneumatice a dělala 20-30 otáček na otáčku kola. Po odhadu, že na kole se kola otáčejí maximálně 50-60 otáček za minutu při rychlosti 10 km/h – při této rychlosti začíná světlomet kola dobře svítit. Uvědomil jsem si, že tento generátor je ideální, protože je pomalý a při 100 otáčkách dosáhne plného výkonu a při sto otáčkách se vibrátory otáčejí i z malého vánku.

Rozhodl jsem se pro generátor a zbývalo už jen objednat tento generátor a sestavit strunu. Objednal jsem si pouzdro dynama v internetovém obchodě. Ceny těchto generátorů začínaly na 450 rublech, ale líbilo se mi jedno z hliníkových dynam, jeho cena s doručením byla 1500 450 rublů. V zásadě je to pro takový generátor levné, i když pokud se nehoníte za vzhledem, můžete si ho objednat za XNUMX rublů, ale tady je hliník, a proto má menší hmotnost.

O částech a komponentách mini větrného generátoru.

Zatímco jsem čekal na objednávku, rozhodl jsem se začít s montáží hlavních částí větrného mlýna. Po prohledání zásob jsem našel kus pozinkovaného plechu a vyřízl z něj lopatky. Protože jsem si myslel, že generátor bude o něco větší, než ve skutečnosti vyšel, vyřízl jsem velké lopatky dlouhé 80 cm s šířkou zkosení 10 x 15 cm.

Lopatky jsem schválně udělal široké, aby fungovaly i ve slabém větru. Ale lopatky se mi zdály příliš velké a těžké na kempingový větrný mlýn, a tak jsem se rozhodl vyříznout lopatku z PVC trubky. Abych to udělal, rozřezal jsem kus dřeva podélně na 4 části a vyřízl 4 lopatky. Lopatky jsou dlouhé 75 cm. Níže je fotografie těchto lopatek.

Poté, co jsem si vyrobil dvě sady lopatek pro budoucí testy větrných turbín, jsem pokračoval v další montáži. Jako základnu pro rám větrné turbíny jsem si vzal kus hliníkové záclonové tyče. V obchodě jsem koupil malé šrouby pro montáž, desku ve tvaru L pro upevnění generátoru, drát a běžné pouzdro na kolo, použil jsem ho jako otočnou osu, cena je 200 rublů a hotovou otočnou osu, i když ne dutou a nebude možné jí provléknout drát.

Ale nechtěl jsem jen tak vést drát od generátoru, protože by mohl rušit otáčení větrného mlýna proti větru, a rozhodl jsem se vyrobit sběrač proudu – kartáčovou sestavu. Po prohledání rádiových součástek jsem našel textolitovou desku, vystřihl z ní kruhy, připájel na ně domácí kartáče a celé to nalepil na pouzdro a dostal jsem hotovou rotační osu se sběračem proudu. Níže je fotografie rotační osy.

Pokračování na další straně. Detailní fotografie všech částí kempingového větrného mlýna, stejně jako montáže a testování.

Fotografie ukazuje, jak je ocasní nosník připevněn k desce. Všechno jsem vyrobil z jednoduchých dílů, které jsem měl, a sestavil jsem doslova u počítačového stolu, takže jsem nepřemýšlel o estetice a kráse, pro mě je hlavní spolehlivost a udržovatelnost v polních podmínkách, a tak jsem dostal takový nenápadný, ale spolehlivý a odolný design.