Výroba statora je jednou z tých náročnejších fáz výroby alternátora. Aj preto, že v sebe zahŕňa zdĺhavé prípravné práce, resp. výrobu pomôcok ktoré budeme potrebovať. Potešiteľné nech je aspoň to, že tieto pomôcky pri druhom, treťom... statori už budú k dispozícii, takže veci pôjdu o poznanie rýchlejšie.
V našom konkrétnom prípade sa chystáme vyrobiť tzv. vzduchový stator. Je to stator, ktorý neobsahuje žiadne železo (železné jadrá a pólové nástavce). Obsahuje len cievky z medeného lakovaného drôtu, vzájomne poprepájané a zaliate vo vhodnej forme do epoxidu.
Budeme potrebovať aspoň veľmi jednoduchú navíjačku cievok. Cievky by mali mať rovnaký tvar, ktorý presne sadne do 40° výseku kruhu (hovoríme o trojfázovom statore s 9 cievkami) v príslušnej vzdialenosti od stredu. Tá musí korešpondovať s polomerom rotora (resp. so vzdialenosťou magnetov rotora od jeho stredu). Táto veta nie je veľmi zrozumiteľná, zrozumiteľnejší je dúfam obrázok vpravo. Jeden zobrazený magnet (vyšrafovaný) a prechádza len ponad "dieru" cievok. Cievky by mali mať zhruba tvar trojuholníka, resp. rovnoramenného lichobežníka. Dôležitým parametrom je aj celková hrúbka (výška) cievky, mala by byť rovnaká, aká má byť výška starora, resp. aká je hrúbka stredného dielu ďalej spomínanej formy statora. O cievkach sa dočítate viac v čl. Teória a hlavné zásady.
Na internete som našiel pekný návod na výrobu jednoduchej navíjačky a navíjaní cievok s jej pomocou, takže nie je potrebné sa tu o tom rozpisovať viac. Text je síce anaglický, ale kto si s prekladom nevie rady, postačia mu určite aj sprievodné obrázky (nájdete ako priložený dokument v spodnej časti článku). Čo sa týka počtu závitov a hrúbky použitého drôtu, o tom viac opäť v článku Teória a hlavné zásady.
Druhou pomôckou, bez ktorej sa nezaobídeme je už spomenutá forma na výrobu statora. Je bezpodmienečne nutné, aby jeho povrch bol rovný a hladký z oboch strán, keďže sa chystáme použiť z každej strany jeden rotor. Taktiež nami vyrobené cievky, napriek tomu že budú vyrobené v navíjačke a zväčša budú z dostatočne hrubého drôtu, aby držali svoj tvar, sa nám aj tak málinko rozídu a priberú na výške. Takže stlačenie vo forme im prinavráti potrebnú výšku.
Forma je veľmi jednoduchá. V podstate ide o tri, napríklad štvorcové platne, ktoré budú stiahnuté skrutkami po obvode a v strede. Spodná platňa je celá, v strednej je vyrezaný tvar statora, horná je zasa celá len s otvorom pre vodiče a odtekanie prebytočného epoxidu. Spodná a stredná časť formy sú rozoberateľne spojené, vrchná tvorí akýsi vrchnák, ktorý sa so zvyškom formy zoskrutkuje po naliatí epoxidu.
Vo fotogalériách k tomuto článku môžete vidieť formu, ktorú používam. Je vyrobená z 1 cm (1) hrubého plastu (tento materiál je určený napr. na lepenie priemyselných nádrží). Snažil som sa ju vyrobiť univerzálnejšiu, takže vkladaním rôznych medzikruží je možné vyrobiť veľký (Fotogaléria 006), alebo malý stator (Fotogaléria 007). Nie je problémom použiť aj iný materiál, napríklad drevo alebo preglejku, tak ako je to popísané v už spomínanom materiáli iného autora ktorý je k dispozícii ako príloha v spodnej časti článku.
Takže, pomôcky máme hotové, teraz to už pôjde naozaj rýchlo, tak ako som sľuboval.
Hotové cievky si uložíme na papier s narysovaným vonkajším kruhom zhodným s veľkosťou našej formy, vnútorným kruhom, ktorým bude neskôr prechádzať os s rotormi. Kruh je potrebné presne rozdeliť na 40° časti. Ďalej je vhodné keď si tu naznačíme aj medzikružie, nad ktorým budú krúžiť magnety. To preto, lebo rovné časti cievok rovnobežné s polomerom kružnice musia byť práve nad týmto medzikružím, (nie veľmi jasne je to vidieť na obrázku vľavo) alebo inak povedané, narysované medzikružie pohybu magnetov musíte celé vidieť v "dierach" cievok.)
Presne uložené cievky (2), ak boli správne navrhnuté, nebudú vyčnievať zo svojich výsekov a medzery medzi nimi budú minimálne. Spojíme si ich lepiacou páskou, aby sa nám pri ďalšej manipulácii nerozchádzali. Tou ďalšou manipuláciou je ich zapájanie. Cievky zapájame do série po jednotlivých fázach, t. j. 1.- 4.- 7. cievka budú tvoriť prvú fázu, ďalej 2.- 5.- 8. cievka 2. fázu a nakoniec 3.- 6.- 9. cievka fázu tretiu. Pri zapájaní je potrebné byť pozorný a nezapojiť žiadnu cievku naopak, nezameniť vstup a výstup cievky (2)! Napätia dvoch opačne zapojených cievok by sa nám vynulovali a stator zaliaty epoxidom je len ťažko opraviteľný (hoci so zubárskou vŕtačkou si viem predstaviť aj takúto opravu. :-) ) Spájkované spoje musia byť kvalitné, preto je potrebné dôsledne odstrániť lak z povrchu drôtov. Existujú na to aj chemické prípravky, ale oškrabanie, alebo obrúsenie brúsnym papierom je najjednoduchší spôsob a najmenej smrdí. Vstupy cievok 1, 2, 3 budú výstupom nášho statora, vyvedieme ich von z formy. Výstupy posledných cievok 7, 8, 9 spojíme dokopy a dôkladne zaspájkujeme. Tomuto zapojeniu sa hovorí zapojenie do hviezdy. Je aj iná možnosť, ale neodporúčam - viac v čl. Teória a hlavné zásady.
Ak máme cievky zapojené, môžeme prikročiť k poslednej fáze výroby statora. Tou je samotné zaliatie do epoxidu vo forme. Najprv si formu vymastíme ako pekáč pred pečením. S úspechom na to použivam obyčajnú Indulonu, ale nič sa nestane, keď bude aj nechtíková. Natierame v tenkej vrstve, ale precízne celú plochu. Nie je na závadu natrieť aj skrutky, ktoré budú sťahovať formu a ktoré v tejto fáze už umiestnime na svoje miesta. Na dno formy vložíme presne vystrihnutú sklotextíliu a na ňu položíme zapojené cievky. Nezabudnime si ich otočiť tak, aby trčiace drôty troch našich fáz triafali do diery pripravenej vrchnej platne!
Nasleduje naliatie epoxidu. Epoxid lejeme pomaly a rovnomerne, nech sa nám zbytočne nerozteká tam kam nemá (3). Cievky budú pravdepodobne trošku vytŕčať nad úrovňou strednej platne formy, ale vrchná platňa by ich mala stlačiť do roviny. Epoxid nadávkujeme tak akurát... po okraj strednej platne. Že koľko presne, to budete mať už po niekoľkých statoroch v oku. Takže ak sa vám na prvý krát po nasadení vrchnej platne vyvalí epoxid zo všetkých strán von, vedzte, že ste ho dali priveľa, alebo ak sa ani po úplnom stiahnutí v otvore pre drôty neobjaví ani jedna vytlačená kvapka, môže sa stať, že niekde bude chýbať. V tejto chvíli s tým už ale veľa nenarobíte. Aj keď sa môžete pokúsiť formu otočiť tak, aby ste čo-to epoxidu doliali cez spomínaný otvor.
No jasné! Stalo sa mi to, čo sa mi stalo zakaždým pri výrobe statora! Zabudol som pred nasadením horného dielu formy na naliaty epoxid ešte položiť ďalší kus sklotextílie! Takže nezabúdajte, ušetríte si kopec bezmocného nadávania :-). A ak som to ešte nespomínal, aj vrchný diel formy musí byť z kontaktnej strany namastený, vrátane diery pre vodiče. Ktorá by navyše mala mať tvar zužujúci sa smerom hore. V žiadnom prípade nie naopak! Tažko by sa vám to potom rozoberalo...
Teraz už zostáva len trpezlivo čakať najbližsích 24 hodín. Alebo medzi tým vyrobiť rotory.
Keďže najlepší spôsob ako sa niečo dozvedieť je spôsob názorný, našiel som na nete veľmi pekné videá o navíjaní cievok a ich zapájaní a o záverečnom zalievaní epoxidom vo forme.
Fotogaléria 006 a Fotogaléria 007 k článku. Videá a niektoré použité kreslené obrázky pochádzajú so stránky windgenkits.com
Poznámky:
(1) Údaj 1 cm je dôležitý. Pretože v mojom prípade má aj stredná časť formy takúto hrúbku, bude to zároveň výsledná hrúbka statora. Od toho sa odvíja ďalej vzdialenosť rotorov a hrúbka, resp. výška medzikružia na osi alternátora (viď predchádzajúci článok). Mne sa táto hrúbka statora javila ako optimálna, ale ak budete chcieť stavať alternátor s veľkým výkonom, budete ju musieť buď zvýšiť, alebo zväčšiť priemer statora, aby sa vám do kruhového výseku zmestila cievka s hrubším drôtom, alebo vyšším počtom závitov.
(2) Už pri navíjaní cievok je vhodné označiť si u každej z nich začiatok a koniec, resp. vstup a výstup. Pri ukladaní cievok potom dávame pozor, aby boli otočené rovnako. Ide o to, aby sme si nepomýlili vstup a výstup cievky (resp. smer vinutia), pretože v sériovom zapojení musíme dodržať poradie Vst1/1 - Výst1/1 - Vst2/1 - Výst2/1 - Vst3/1 - Výst3/1. (/1 znamená 1. fáza, pre 2. a 3. fázu platí to isté)
(3) Okrem spodnej a vrchnej textilie je potrebné, hlavne u väčších statorov, vkladať nastrihané kúsky textílie všade, kam sa zmestia a koľko sa len dá. Pinzetou ich vo vrstvách ukladám do postupne dopĺňaného epoxidu. Medzi cievky, do vnútorného obvodu statora a najmä do vonkajšieho, tam, kde budú neskôr diery pre nosné skrutky. Pevnosť laminátu nerobí epoxid, ale práve textília, riadne prepenetrovaná epoxidom. A stator musí byť pevný, pretože sily medzi magnetmi a cievkami môžu byť veľké. Napríklad, ak od alternátora očakávame 750 W výkonu - čo je pre lepšiu názornosť jedna konská sila - ktorá sa bude "prenášať" práve tadiaľto - vzájomne proti sebe pôsobiacimi silami medzi statorom a rotormi. Málo pevný stator by sa mohol ohýbať, čo by spôsobovalo trenie o magnety, dôsledkom ktorého by došlo neskôr k predratiu cievok. Alebo v horšom prípade by mohlo dôjsť k zlomeniu statora a deštrukcii alternátora.
Priložený súbor iného autora je skoro kompletným návodom na stavbu malej HAWT. Obsahuje o.i. popis výroby navíjačky, ale aj formy na stator, zapájanie cievok, ako aj výrobu rotora. Malé počty závitov cievok v tomto materiáli sú dané tým, že ide o klasickú vrtuľovú turbínu HAWT, ktorá dosahuje podstatne vyšších otáčok ako VAWT. Nenechajte sa tým pomýliť.
Príloha | Veľkosť |
---|---|
turbine kit.pdf | 1.67 MB |
Všetky texty na tejto stránke s výnimkou komentárov užívateľov a označených citátov sú vlastnými textami autora stránky. Ich ďalšie použitie, ako aj použitie obrázkov a fotografií je podmienené súhlasom autora alebo uvedením zdroja. Autor stránky nenesie žiadnu zodpovednosť za činy a rozhodnutia ktoré urobíte na základe informácií získaných z týchto stránok. Taktiež nenesie žiadnu zodpovednosť za škody, ktoré vám pri tom môžu vzniknúť.
VAWT.sk © 2017 OM2CM