Перемотка статора генератора своими руками
Нестандартная обмотка генератора
Сейчас можно сказать 99% всех генераторов это классические генераторы с трёхфазной обмоткой и соотношением числа полюсов и числа катушек 2 к 3. То-есть если полюсов например 12 то катушек 18, если полюсов 24 то катушек 36, если полюсов 9 то катушек 12, если полюсов 6 то катушек 9. Так-же такая схема работает если наоборот соотношение 3 к 2, она обычно применяется на дисковых-аксиальных генераторах, где делают 9 катушек и 12 магнитных полюсов на дисках. Но с дисковыми всё и так понятно, там нет магнитного залипания так-как статор не содержит железа, а катушки просто залиты смолой.
Но в классических генераторах где статор железный есть магнитное залипание, которое мешает ветроколесу стартовать, и многие борются за снижение этого залипания, чтобы винт стартовал при более низкой скорости ветра. Само залипание это когда магниты на роторе притягиваются к зубцам статора и держат ротор, и чтобы его провернуть нужно приложить определённое усилие, которое измеряется в Ньютон*метр (Нм).
Ранее я уже описывал методы уменьшения залипания, где писал про скос магнитов — в этой статье Уменьшение залипания методом скоса магнитов, но сейчас я хочу более подробно разобрать один интересный метод повышения КПД генератора и уменьшения залипания. Вообще генератор можно намотать с любым количеством катушек и полюсов, и при этом он будет трёхфазный и будет так-же работать. Для расчёта такой намотки сделали сайт где можно рассчитать генератор, вот адрес сайта — http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/
Ниже на скриншоте я отметил где какие данные указываются
>
1. Указывает количество залипаний ротора за один оборот, в данном случае 0.86603. Чем больше общее количество залипаний тем меньше по силе каждое залипание в отдельности, Увеличением количества залипаний общая сила притяжения магнитов как-бы распределяется по всему диаметру, и чем больше залипаний тем они слабее, по-этому ротор генератора легче стронуть.
2. Указывает КПД обмотки генератора, в данном случае 36. Соответственно чем выше число в этом поле тем выше КПД генератора в целом. При классической схеме намотки генераторов КПД 0,86, но эффективность, а значит и мощность можно увеличить.
2. Указывает схему намотки катушек, в данном случае ABCABCADCABCABCABC. Это самый сложный для понимания этап и его разберём подробнее. При классической схеме намотки катушек все катушки наматываются в одном направлении, чтобы ток тёк в одну сторону и не-было такого чтобы он двигался навстречу, иначе это уже замыкание и неправильная работа генератора, перегрев и выход из строя генератора.
На схеме видно что буквами «АВС» обозначены фазы генератора, дополнительно они выделены цветами. Как видно все буквы заглавные, значит всё катушки мотаются в одном направлении. То-есть если вы начали мотать катушки по часовой стрелке значит они все должны так наматываться, а соединятся катушки одной фазы между сабой должны (конец катушки с началом следующей). Если взять первую фазу «А» то видно что она мотается начиная с первого зуба и потом через каждые два зуба. Фаза «В» точно так-же, но начиная со второго зуба, и третья фаза «С» наматывается на третий зуб и потом через каждые два зуба.
Например всего у нас 18 катушек, то-есть по 6 штук на фазу, значит первая фаза мотается с любого первого зуба, потом вторая катушка фазы наматывается уже на четвёртый зуб, третья катушка на седьмой зуб, четвертая на 10-й зуб, пятая на 13-й зуб, и шестая на 16-й зуб. А две другие соответственно точно так-же, но начиная со второго и третьего зуба. На скриншоте видно как они соединены, только здесь ротор снаружи, а статор внутри, а вам нужно представить это наоборот. Фазы отмечены разными цветами и видно что в фазе катушки соединены последовательно, то-есть конец катушки с началом следующей и так далее…
Изменение количества полюсов и направление обмоток генератора
Но если изменить количество полюсов, например поставить 22 полюса, как на скриншоте ниже, то изменится схема намотки генератора.
>
Если вместо 12 полюсов на роторе сделать 20 полюсов, то генератор так-же останется трёхфазным, но поменяется размещение катушек на зубах статора, и направление намотки. Из скриншота выше видно что отмеченная красным первая фаза «А» теперь идёт подряд три зуба, и далее через шесть зубов ещё три зуба. Заглавной буквой отмечено что катушка должна наматываться в одну сторону, а прописная буква указывает что катушка должна наматываться в противоположную сторону. Если вы начали мотать первую катушку по часовой стрелке, то вторую мотаете уже против часовой стрелки.
Такая схема намотки позволяет использовать 20 магнитных полюсов на роторе. При этом как видно количество магнитных залипаний увеличилось с 36 до 180, и тем самым в 4 раза снизилось отдельное залипание, и грубо говоря залипание снизилось в четыре раза. При этом КПД генератора вырос с 86 до 94%, что очень неплохо ведь прирост целых 10%. Можно указывать любое количество полюсов и смотреть за изменением КПД генератора и магнитного залипания.
Определение ширины магнитов
По толщине магниты могут быть любые, но конечно не нужно ставить слишком толстые и мощные магниты, так-как это будет дороже, увеличится залипание, и будет переизбыток магнитного поля, которое выйдет за пределы статора и просто не будет участвовать в выработке энергии. А вот по ширине магниты нужно подбирать под конкретный генератор. Если посмотреть на скриншот то видно что магниты чуть-чуть шире зубов статора, то-есть если зуб статора шириной 10мм, то магниты шириной получаются 11 мм. Чтобы точно вычислить можно распечатать страницу с расчётом и вычислить в процентах на сколько магнит шире или уже зуба, и уже далее перенести расчёт на свой генератор. Например если магнит шире зуба на 10%, а у вас зуб шириной 7.5 мм, то прибавляете 0.75 мм и получите 8.25 мм. Значит вам нужен магнит шириной 8 мм.
>
Если вам что-то не понятно, то оставляйте вопросы в комментарии ниже и я отвечу вам. Тут самое главное понять в какую сторону мотать катушки и на какие зубы, а так-же усвоить что ширина магнитов берётся относительно ширины зубов статора, а отношение в процентах вычисляется визуально по рисунку. Если скажем использовать магниты шире или уже чем требуется, то нарушается вся схема и от этого может появится неравномерность залипания, залипание может наоборот стать сильнее. А КПД генератора может заметно снизится.
Источник: http://e-veterok.ru/nestandartnaya-obmotka-generatora.php
Перемотка статора генератора.
На первый взгляд перемотка статора кажется сложной и невозможной в домашних условиях работой, за которую не всегда берутся даже обмотчики электромоторов. Но на самом деле при достижении некоторого опыта, простой трехфазный статор можно перемотать за четыре часа включая все подготовительные операции.
На этой фотографии видно как выглядит сгоревшая обмотка. Антигололедные реагенты не жалеют и изоляцию, а на иномарках, даже на грузовиках генератор располагают почему то в самом грязном месте. Заметны зеленые окислы и КЗ на этом статоре возникло именно из за разрушения изоляции. Прошел этот генератор всего 120тык за полтора года.
Здесь видно как злостно обжигается старая изоляция, но железо это не портит, магнитные свойства не нарушаются. Зато облегчается разборка и очистка статора. Перед сожженим обмотки нужно измерить длину выступающих лобовых частей. Для одних генераторов это критично (не уберется в корпус) для других не критично, но лучше стараться сделать так как было.
Теперь нужно сосчитать количество витков и начертить схему намотки, отметив на статоре места выводов начал и концов обмотки.
Вот статор уже очищен стальной щеткой и подготовлен под намотку.
Теперь лучше всего из специального изоляционного материала синтофлекс, он очень прочен и при намотке толстым проводом не перерубается на выходах из паза. Или из прессшпана, но с ним нужно работать аккуратней, наблюдать за перегибами провода при выходе из паза, нужно нарезать изоляционные прокладки выступающие из торцов паза на 2,5- 3мм с каждой стороны и при плотной укладке по форме паза выступающие из паза на 3,5-4мм Это облегчит последующую заделку пазов: не придется обрезать лишнее. Изготовив и подогнав одну прокладку, по ее ширине или длине нужно отрезать ленту и, прикладывая образцовую прокладку, нарезать тридцать шесть аналогичных и уложить их в пазы.
Начало первой обмотки. Видно, что провод идет волной из первого паза в четвертый.
Намотав половину витков одной фазы, продолжаем намотку в другую сторону, перекрывая пустые лобовые части полукатушек. На фото видно, что поворот начинается в пазу с выводом начала обмотки. Здесь можно заметить, что хоть провод и пошел в другую сторону, направление тока в пазу не изменилось. Не все статоры так намотаны, но так лучше: равномерней заполняются лобовые части и меньше мороки при опрессовке выступающей части готовой обмотки.
Вот намотана одна фаза. Ее конец помечен колечком.
Остальные фазы мотаются аналогично первой.
Вот уже две, начала и концы обмоток выходят с шагом через один паз.
Вот полностью намотаны все три фазы. Теперь нужно заделать пазы, уложив в них выступающие части прокладок, на фото они уже уложены. И обстучать через березовые проставки выступающие части катушек, так чтобы в просвете они не выступали за пределы железа вовнутрь и за пределы крепежного пояска снаружи. В таком виде нужно примерить статор в крышки генератора и проверить нет ли касания обмотки и корпуса и если есть, не поздно поправить. Зачистить и соединить, скрутив и пропаяв выводы концов обмоток. Изолировать лучше куском текстильного кембрика. Перед соединением неплохо проверить нет ли КЗ между фазами и на железо. При “силовой” сборке такое может случиться. В таком случае не поздно найти место контакта и изолировать его дополнительной прокладкой.
Теперь нужно связать обмотку наподобие колбасы и закрепить выводы кордовой ниткой, если таковой нет, льняной, применять капрон и прочие термопласты нельзя – потекут при сушке.
Для пропитки нужно слегка подогреть статор и погрузить его в пропиточный лак ГФ 95 или ему подобный. Никакой мебельный не подойдет. После пропитки нужно дать стечь лишнему лаку и поместить в печку газовой или электороплиты включеной на самый малый нагрев, на решетку или подвесить к решетке, а под статор подложить что-то несгораемое- кафельную плитку, чтобы не капало на раскаленный поддон. Если через час лак перестанет липнуть, то температура правильная и сушить еще два часа. Это самое простое. Если перемотка понравится можно сделать специальную печку для просушки со стабильной температурой . Еще можно сушить лампочкой 100Вт расположеной внутри статора, но это долго.
Для пропитки можно использовать эпоксидную смолу, но ее тоже надо подогревать до жидкого состояния, а если перегреть она схватится сразу. Можно пропитать автомобильной краской МЛ горячей сушки, но она толстая и перед просушкой нужно протереть железо статора, иначе не уберется в корпус, а якорь не уберется в статор.
Вот он готовый статор, теперь осталось собрать генератор.