Prądnica trójfazowa z potrójnym stojanem: koncepcja, wymiary, magnesy i wskazówki do konstrukcji

Witaj
Chciałem się podzielić moją koncepcją prądnicy trójfazowej składającej się z 3 stojanów.
Stojan(3 pakiety) 175mm średnicy, 40mm szerokości. 24 źłobki po ok 1,7 cm2 każdy. 98mm średnica wewnętrzna na wirnik
Każdy stojan jest przesunięty względem pozostałych( jak na foto)
Celem tej koncepcji jest wyeliminowanie momentu zaczepowego poprzez przesunięcie stojanów tak aby magnesy pracowały równolegle do źłobków. W każdym stojanie chcę wsadzić 12 cewek(1 stojan=1 faza jak na foto) W każdym stojanie będzie pracował wirnik z 24 magnesami, magnesy bedą w jednej lini-czerwona linka na foto.
(Magnesy 40x10x5 neodym odpowiadają wymiarom zębów w stojanie)
Mam sporo drutu 0,8mm który odzyskałem z tego silnika +kilka przekrojów z silników po agregatach z lodówki. Będą testy.
Teraz powiedzcie co o tym myślicie, jakich błedów nie popełnić by zrobić z tego w miarę wydajną prądnice?
Pozdrawiam

Kolejny dzień intensywnego myślenia nad projektem i kolejne pomysły na zwiękrzenie efektywności całego projektu.
Początkowo miało być 12 cewek na stojan ale szkoda marnować źłobków więc wpadnie 24 cewki(jak na foto) i tu rodzi się pytanie czy łączyć 24 cewki w szereg czy rozbić to na 2 fazy po 12 cewek na końcu połączyć je w trójkąt czyli z każdego stojana wychodziłyby 2 przewody, i tu znowu ciekawość mnie zżera czy da radę te 3 stojany potraktować jako 3 odzielne cewki(fazy) i połączyć je w gwiazdę lub trójkąt. Trzeba to sprawdzić!

Wersja z 3-ma osobnymi stojanami nie koniecznie musi być najlepsza. Przy bezpośrednim prostowaniu prądu (jak to ma miejsce w alternatorze) przesunięcie fazowe nie gra roli jednak gdyby taka prądnica miała generować sinusa 3F to każde mechaniczne przemieszczenie się stojana zaburzy przesunięcie 120°. Kolejna sprawa to zamykanie się strumienia magnetycznego. Na pewno inny rozkład pola będzie w środku niż w uzwojeniach pobocznych.

Testy gwiazda/trójkąt polecam zrobić na jakimś tanim alternatorze. Zmieni się prąd zwarciowy i napięcie bez obciążenia.

Prace powoli posuwają się do przodu, konstrukcja wyglądem zaczyna przypominać jakiś szalony projekt z filmu😂

Magnesy też już czekają

Prawdopodobnie będe musiał zastosować podpory pod stojanami, jak narazie szpilki ф8 lekko się uginają, ale może tylko dlatego że całość luźno poskładana. Wirnik pojechał do tokarza, za pomocą podzielnicy natrasuje mi linie pod magnesy. Wróci i zabieram się do składnia, centrowania wirnika ze stojanami i dopiero po tym zabiegu zabieram się za klejenie magnesów.

Robisz coś bez logiki, troszkę z innej strony, gdyby trzeba było ci silnik o mocy trzy kilowaty to zamontowałbyś trzy jedno kilowatowe. Ty to chcesz zrobić z prądnicami.

Poza oryginalnością 😀 jaki sens tego projektu?

@klamocik odrobina logiki jest😅 co prawda z innej strony ale jednak, chciałem zrobić coś co będzie inne od reszty, może się sprawdzi...
Do kompletu dojdzie równie nietuzinkowa turbina pionowa. Czasem warto pójść swoją drogą, jeśli nie wyjdzie wrócę się i pójdę za sprawdzonymi rozwiązaniami.

pablovsky84 napisał:

Czasem warto pójść swoją drogą,

Oczywiscie ale tu słowo klucz
Czasem

@karolark jeśli wszystko dobrze pójdzie i wyniki będą obiecujące to będę chciał zbudować taki sam generator ale o minimum 36źłobkach i pakietach blach ok 10 cm na stojan. 4cm to jednak ciut mało ale jakiś pogląd będzie.
Jedyne co mnie martwi przy tym projekcie to czy szerokość magnesu nię będzie za mała.

Oczywiście ze warto robic " siama"
Ale nie wytrychami i nie wywazac otwartych drzwi
I ekonomia sie klania - ile to kosztuje oprocz materialu, policz r/h?
I ile kosztuje gotowa maszyna?

@karolark Na chwilę obecną najdroższe okazały się magnes, 720zł, tokarz ok 50zł. Stojana nie wliczam bo miałem za free, materiał (płaskownik, rura, wałek, łożyska ok 200 zł no i miedź coś pochłonie. R/h nie wliczam bo w sumie traktuje ten czas jako nauke i rozwój. W sumie z wyliczeń razem z turbiną zamknę się w granicach 1600-1800zł
Na testy miedź jest, kilka średnic z odzysku

W tej konfiguracji chyba faktycznie trzeba będzie traktować całość jako 3 osobne prądnice. To nie problem bo i tak chodzi o generowanie prądu więc na wyjściu potrzebne będą osobne mostki prostownicze. Co innego gdyby to miał być silnik 3F, wtedy bez symetryczności w rozłożeniu uzwojeń bicia byłyby ogromne.

@MichałS Wszystko wyjdzie w testach. Jeśli się nie mylę to można potraktować ten twór w ten sposób jak na tych prostych układach:
-3 niezależne 2fazowe


-2 (nie)zależne 3 fazowe w układzie trójkąta

-2 (nie)zależne 3 fazowe w układzie gwiazda

Ostatnie 2 układy zależą od bardzo wysokiej precyzji ustawienia względem siebie stojanów tak żeby każdy żłobek był ustawiony o te 120° względem źłobka z kolejnego stojanu.
Mam nadzieje że dobrze to wytłumaczyłem i nie ma błedów logicznych, a z tym może być różnie

Kolejny dzień za mną.
Konstrukcja nabiera masy i wymiarów
Wymiary:
Masa bez magnesów i miedzi-37kg (w oryginalnej obudowie silnik ważył 51kg)
Długość 70cm
Szerokość 30cm
Wysokość 30cm
Tak wygląda 🙃
Ze względu na posiadane narzędzia w garażu zmuszony byłem zastosować klatki dla poszczególnych stojanów w celu wyśrodkowania względem wirnika, za gwint w profilach posłużyła nitonakrętka ф10mm


Szczelina powietrzna między magnesem a ząbkiem(nadbiegunnikiem) wychodzi ok 0,3÷0,4mm
Na zdjęciu magnes ferryt 20x10x5

Powoli zabieram się za magnesy i nawijanie cewek testowych.
Pozdrawiam

Dzisiaj słow kilka o wirniku który nie jest połączany na stałe z wałkiem. Z racji trzech odzielnych stojanów problemem byłoby wkładanie takiego wirnika z magnesami, dodatkowo bardzo mała szczelina powietrzna również sprawiałaby nielada problem, tak więc na samym początku mojego projektu założyłem aby montaż jak i demontaż wirnika odbywał się bezpiecznie i płynnie bez uszczerbku dla całego projektu. I tak zrodził się pomysł oddzielenia wirnika od wałka napędowego. Montaż i demontaż będzie odbywał się "ślizgowo" po wałku montażowym tak aby bezpiecznie wirnik umieścić w stojanach. Po montażu wirnika wałek montażowy zostaje zastąpiony wałkiem napędowym. I tu foto dla zaintereaowanych.


Międzyczasie konstrukcja nośna z klatką nabrała koloru jak i udało się wsypać trochę miedzi w jeden ze stojanów.
Weszło po 50 zwojów na cewkę, drut 0,85mm, Dość mozolna praca ale jakże wciągająca.
Tylko raz rzuciłem czarodziejskim zaklęciem, także operacja poszła w miarę sprawnie. Wkrótce test gotowej prądnicy.
Pozdro

👋Przystawka do montowania wirnika w stojany gotowa jak i wszystko zostało wycentrowane.
Czekam na klej i biorę się za wklejanie magnesów.
Test niebawem.
Wpadł też stojan z 4kW silnika
36 źłobków i średnicy wirnika ok 112mm

👋
Pierwsze testy zaliczone
Narazie tylko jeden stojan siedzi w prądnicy. Były problemy z łożyskami, musiałem zrobić oprawy pod normalne łożyska bo te samonastawne miały zbyt duży luz i w połączeniu z bardzo małą szczeliną okazały się porażką.
Wracając do testu to👇
24 cewki połączone w całość
Pojedyńczy stojan generuje:
1. Bez obciążenia
-290V i 155Hz przy prędkości ok 775obr/min
2. Z obciążeniem farelką 750W
-180V, 2,75A i 110Hz przy prędkości ok 550obr/min
Za napęd posłużyła wiertarka 1200W

I teraz pytanie czy to dużo czy mało?
To moje pierwsze spotkanie z prądnicą i nie mam porównania do innych konstrukcji.
Dajcie znać co o tym myślicie.

@pablovsky84

pablovsky84 napisał:

Pojedyńczy stojan generuje:
1. Bez obciążenia
-290V i 155Hz przy prędkości ok 775obr/min
2. Z obciążeniem farelką 750W
-180V, 2,75A i 110Hz przy prędkości ok 550obr/min
Za napęd posłużyła wiertarka 1200W

Trzymam kciuki, sam cały czas wałkuję temat prądnicy z alternatora 48v 11kw przy 550 rpm uzyskuje 2,2 kw. Zastanawiam się nad twoją wysoką częstotliwością 110 Hz, jak wygląda to w połączeniu z 3 stojanami. Jakie napięcia itp.

@dmirek62
Cześć
Częstotliwość wynika z prędkości obrotowej, U mnie 50Hz jest przy 250obr/min.
Zamówiłem nowy drut nawojowy, bo ten który do tej pory nawijałem był "używką" ze starego silnika i mało mieściło się go w źłobku, cięzko się układał itp. Jak przezwoję stojany na większą ilość zwojów zrobie test z mostkiem prostowniczym trójfazowym bo w końcu dotarł ale że na jednym ze stojanów przezwoiłem kilka cewek o różnych średnicach tak kwestia mostka 3f poszła w odstawkę.
Wklejam link z YT:
https://youtu.be/XNRvTA3ytRk

https://www.youtube.com/watch?v=OADVRESKJgg&t=99s
to moje zmagania

Po miesiącu pracy nad prądnicą poczyniłem następujące zmiany.
Wpadł nowy drut o średnicy 0,70mm(samej miedzi, z izolacją ma 0,78mm) w ilości zwojów 105/cewkę, poprzednio było tylko 50zwojów drutu 0,85.
Stojany połączone w trójkąt, puszczone przez mostek prostowniczy trójfazowy.
Bez obciążenia ręką można wykręcić lekko ponad 500V
Przy obciążeniu żarówką 100W spokojnie ponad 300V
Po zmianie w połączeniach cewek w poszczególnych stojanach całość będzie spięta na ok 40-55V przy prędkości ok 400obr/min.
Napięcie z 3faz trafi do przetwornicy dc-dc step-up która będzie zasilała inwerter hybrydowy.
Kolejny update po dotarciu przetwornicy.

Dodano po 22 [minuty]:

Po całym dniu zabawy z wykręcaniem obrotów takie coś na sam koniec.

pablovsky84 napisał:

Bez obciążenia ręką można wykręcić lekko ponad 500V
Przy obciążeniu żarówką 100W spokojnie ponad 300V
Po zmianie w połączeniach cewek w poszczególnych stojanach całość będzie spięta na ok 40-55V przy prędkości ok 400obr/min.

Dlaczego chcesz obniżyć napięcie na cewkach? Zakładałem że puścisz przez mostek na 48v i do tego przetwornica dc/ac, ale jeśli ma iść na inwerter hybrydowy to optymalny prąd dc to 160-380v na wyjściu masz 230v z czystym sinusem.

@dmirek62 na chwilę obecną napięcie wyjściowe jest bardzo wysokie, po zmianie połączenia cewek chciałbym uzyskać max 60VDC dlatego że przetwornica DC-DC jaką zamówiłem pracuje na napięciu wejściowym 10-60VDC
a napięcie wyjścia ma 60-80VDC akurat takie napięcie potrzebne mi do inwertera hybrydowego z MPPT który obsługuje napięcie z paneli do 80/100Voc. Tutaj mogą być jeszcze zmiany bo większość inwerterów ma tylko 1 wejście PV i być może będę zmuszony do zakupu dodatkowego kontrolera ładowania z PV który będzie obsługiwał turbine a inwerter panele PV.

Sorry zasugerowałem się swoim inwerterem który ma napięcie startu już od 120vdc a zakres pracy to 160-500vdc i 5500w. jest przetwornica za 770 zł 48v 5000/2500w. Jeśli będziesz zmieniał inwerter to szukaj już na 48v bo przy 12 czy 24 v musisz mieć grube kable. Ile watt ma prądnica. Czy próbowałeś obciążyć prądnicę np 1000w?

@dmirek62 dzięki za info, celuje właśnie w bank 48V, powinien się sprawdzić u mnie, bo średnio mam jakieś 2300kWh zużycia rocznie.

Dodano po 2 [godziny] 22 [minuty]:

@dmirek62 ręcznie z jednego stojana udało mi się wycisnąć ok 215W za pomocą korby o ramieniu ok 18cm przy obciążeniu 750W

pablovsky84 napisał:

@dmirek62 ręcznie z jednego stojana udało mi się wycisnąć ok 215W za pomocą korby o ramieniu ok 18cm przy obciążeniu 750W

jak to będzie się przekładać gdy podłączysz napęd np.1000rpm ile wtedy wyciśniesz?

@dmirek62 robiłem próbę tak na szybko przy pomocy c-330. Przy 450obr/min wypluła 1425W, pochodziła ok 20 min przy obciążeniu 750W+stary piekarnik, stojan się nagrzał do 45° ale musiałem zebrać graty bo deszcz zaczął padać. Po świętach jeszcze jedną próbę zrobie. Ogólnie konstrukcja w pewnym sensie spełniła moje oczekiwania ale raczej trzeba będzie porzucić projekt i zrobić normalną prądnice opartą o silnik 3f z możliwie jak największą ilością źłobków.

Test prądnicy mam za sobą
W układzie gwiazdy wypluła prawie 1700W.
Na foto napięcie i amperaż jednego ze stojanów.
Po mostku prostowniczym trójfazowym napięcie wynosiło ok 310V