Генератор постоянного тока дома
Обновлено: 04.05.2024
Как сделать простой электрический генератор
В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.
Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.
В этой статье:Электрический генератор – устройство, которое использует колебания магнитных полей для выработки электричества и его подачи в провода. Несмотря на то, что полноразмерные модели генераторов могут быть очень сложными и дорогостоящими, вы без труда можете создать простейший электрический генератор. Все, что для этого нужно – это создать каркас, который будет удерживать проволоку и магниты, намотать на него проволоку и подсоединить ее к электрическому устройству, а также приклеить магниты на вращающуюся ось. Этот эксперимент также неплохо подойдет для изучения свойств электромагнетизма или станет отличным научным проектом для школы.
Принцип действия и устройство генераторов постоянного тока
Генератор постоянного тока – это электротехническое оборудование, которое продуцирует напряжение постоянной величины. Устройство имеет довольно сложное техническое строение, которое можно назвать совершенством технической мысли.
СодержаниеПринцип действия
Каждый проводник оснащен магнитом, к концам которого подключена нагрузка. При ее подключении по ним непрерывно протекает переменный ток. Природа его происхождения объясняется тем, что во время работы полюса магнита непрерывно меняются местами. На этом принципе основывается работа генератора переменного тока.
Электрическая энергия с якоря удаляется с помощью щеток. Используются чаще всего кусочки графита, обладающие высокой электропроводностью и низким коэффициентом трения.
Все эти процессы способствуют образованию на выходе электротехнической установки пульсирующего напряжения одной величины. Для сглаживания этой пульсации применяется несколько якорных обмоток. Чем их больше установлено, тем меньше будут броски напряжения на выходе.
Характеристики и строение
Как и абсолютное большинство других электрических агрегатов, генератор постоянного тока в свой состав включает статор и якорь.
Якорь изготавливают из стальных пластин с небольшими углублениями, в них помещаются обмотки. Их концы обязательно коммутируют с коллектором, который изготовлен из медных пластин, разделенных диэлектриками. По окончании сборки вал, якорь с обмотками и коллектор становятся одним целым.
Статор выполняет не только свою непосредственную функцию, но и является корпусом, к внутренней поверхности которого крепятся электрические магниты и постоянные. Предпочтительнее первый вариант, их сердечники могут быть набраны из металлических пластин или отлиты вместе с корпусом. Еще на корпусе предусмотрены специальные отверстия для крепления токосъемных щеток.
Количество графитов будет изменяться в зависимости от количества полюсов магнитов, которыми оснащен статор. Количество щеток равно количеству пар полюсов.
Электродвижущая сила
Электродвижущая сила генератора постоянного тока или ЭДС представляет собой величину, которая прямо пропорциональна потоку магнитов, количеству активных проводников и частоте вращения якоря. При уменьшении или увеличении этих показателей удается управлять величиной электродвижущей силы и напряжением. Установить требуемые параметры можно с помощью регулировки частоты вращения якоря.
Мощность оборудования и КПД
Мощность генератора постоянного тока встречается как полная, так и полезная. При постоянной электродвижущей силе генератора полная мощность пропорциональна силе тока.
Еще одной важной технической характеристикой альтернатора является его коэффициент полезного действия. Это понятие представляет собой отношение полезной мощности к полной.
На холостом ходе КПД равно нулю, максимальные показатели достигаются при номинальных нагрузках. В мощных инновационных моделях генераторов постоянного тока коэффициент полезного действия приближается к 90%.
Разновидности по способу возбуждения
По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на два вида:
- с самовозбуждением;
- с независимым возбуждением обмоток.
Для самовозбуждения оборудования обязательно требуется электричество, которое им же и вырабатывается. По принципу коммутации обмоток самовозбуждающиеся якоря альтернаторов делятся на следующие разновидности:
- оборудование с параллельным возбуждением;
- устройства с последовательным возбуждением;
- генераторы смешанного типа, которые получили название – компудные.
Каждая разновидность имеет свои конструктивные особенности, преимущества и недостатки.
Для обеспечения оптимальных условий для работы оборудования требуется наличие стабильного напряжения на зажимах. Особенность устройства заключается в параллельном возбуждении выводов катушки, которые подсоединены через регулировочный реостат, расположенный параллельно обмотке якоря.
Для оборудования с независимым возбуждением источником питания выступают внешние устройства или аккумуляторные батареи. В маломощных модификациях устанавливаются постоянные магниты, обеспечивающие создание основного магнитного потока. Основное достоинство заключается в том, что на напряжение на зажимах не влияет возбуждающий ток.
Устройства со смешанным возбуждением сочетают положительные качества вышеописанных разновидностей. Конструктивные особенности – две катушки индуктивности, основная и вспомогательная. Цепь параллельной обмотки включает в себя реостат, который используется для регуляции силы тока возбуждения.
Область применения
Генераторы постоянного тока имеют довольно обширный список применения. Его активно используют практически во всех отраслях промышленности, особенно в автомобилестроении и при сооружении российских локомотивов нового поколения, которые оснащают асинхронные двигатели, характеризующиеся работой на переменном токе.
Также электротехническое оборудование может использовать в быту для портативных сварочных аппаратов с автономной системой питания и для бытовой техники, оснащенной мощными пусковыми двигателями.
Перед покупкой следует проанализировать, с какими целями электротехническое оборудование должно будет справляться. Исходя из этого подбирается наиболее подходящая модификация генераторов постоянного тока.
Приобрести оборудование можно в специализированных магазинах или на интернет-площадках. При покупке важно проверить наличие всей необходимой сопроводительной документации и гарантийного талона. Предварительно также осматривается целостность корпуса и наличие повреждений: если таковые имеются, лучше воздержаться от покупки. При покупке через интернет стоит внимательно ознакомиться с отзывами о магазине на различных форумах.
Генератор своими руками: пошаговая инструкция по изготовлению в домашних условиях
Преимущества самодельного генератора
Стоит учесть, что выбранная конструкция непосредственно сказывается на КПД. Так в асинхронных генераторах потери КПД не превышают 5%. Лаконичность конструкции его корпуса с защитой мотора от влаги, грязи снижает потребность в частом техническом обслуживании. Асинхронный генератор более устойчив против скачков напряжения за счет выпрямителя на выходе, что предотвращает поломки подключенного оборудования.
Такое устройство эффективно питает сварочные аппараты, лампы накаливания, компьютерную и мобильную технику с чувствительностью к перепадам напряжения. Имеет хорошую производительность и моторесурс.
Кроме прочего, самоделка обладает небольшими размерами, поэтому с легкостью устанавливается даже в небольших помещениях.
В зависимости от от используемого типа топлива генератор требует лишь соблюдения мер предосторожности в процессе использования.
Разновидности генераторов электроэнергии
Обычно самодельный генератор в домашних условиях изготавливают на основе асинхронного двигателя, магнитным, паровым, на дровах.
Устройство сможет вырабатывать напряжение 220-380 В, исходя из показателей выбранного мотора.
Для сборки такого генератора потребуется лишь запустить асинхронный двигатель, подключив конденсаторы к обмоткам.
Генератор на основе асинхронного двигателя самостоятельно синхронизируется, запускает роторные обмотки с постоянным магнитным полем.
Если ротор короткозамкнутого типа, то обмотки возбуждаются при помощи остаточной силы намагниченности.
Для магнитного генератора подходит коллекторный, шаговый (синхронный бесщеточный) двигатель и прочие.
В процессе сборки магниты крепятся на вращающуюся ось и устанавливаются в прямоугольную катушку. Последняя при вращении магнитов вырабатывает электростатическое поле.
Для генератора на пару используют печь с водяным контуром. Работает устройство за счет тепловой энергии пара и турбинных лопастей.
Это замкнутая система с массивной немобильной установкой, требующей контроля и охлаждающего контура для превращения пара в воду.
Для генератора на дровах используют печи, включая походные. К стенкам печей закрепляют элементы Пельтье и располагают конструкцию в корпус радиатора.
Принцип работы генератора следующий: при нагревании поверхности проводниковых пластин с одной стороны другая охлаждается.
На полюсах пластин появляется электрический ток. Наибольшая разница между температурами пластин обеспечивает генератор максимальной мощностью.
Агрегат более работоспособен при минусовых температурных режимах.
Принцип работы электрогенератора
Работа генераторов реализуется по принципу электромагнитной индукции, когда в замкнутой рамке происходит наводка тока за счет пересечения ее вращающимся магнитным полем. Магнитное поле создают обмотки либо постоянные магниты.
Когда из коллектора электродвижущая сила достигает замкнутого контура и узлов щетки, то ротор начинает вращаться сообща с магнитным потоком. Так создается напряжение в подпружиненных щетках, прижатых к коллекторам пластинчатого вида.
Далее электроток передается к выходным клеммам, проходит в сеть, распространяется по генератору.
Используют генераторы переменного и постоянного тока. Электрогенератор переменного тока малогабаритен, не образовывает вихревые токи, при этом имеет возможность функционировать в экстремальных температурах. Аппарат с постоянным током не требует тщательного контроля, обладает значительным числом ресурсов.
Конструкция асинхронного генератора: короткозамкнутый ротор, статор. Когда вращается ротор генератор индуцирует ток, а магнитное поле выдает напряжение синусоидального типа.
Пошаговая инструкция по сборке
Собирать генератор в домашних условиях необходимо после того, как подготовлен комплект из необходимых радиокомпонентов, электроинструментов и материалов.
Для сборки модуля механического генератора с электромагнитами потребуется двигатель. Для изготовления маломощного генератора можно использовать электродвигатель от стиралки типа «Ока», «Волга», насоса «Агидель» и прочие.
Ток, вырабатываемый мотором, определяет выбор деталей и узлов. Для преобразования тока из переменного в постоянный необходимы выпрямительные диоды, например, диодный мост высокой мощности в десятки ампер с напряжением не более 50 В. Для полярных конденсаторов постоянного тока важны сглаживающие фильтры со способностью выравнивать пульсацию напряжения постоянного характера.
В качестве дополнительной платы с USB-портом для подключения гаджетов выбирается устройство для преобразования напряжения в 1,5-20 В. Такой список радиокомпонентов достаточен для маломощного генератора напряжением до двух десятков вольт. В случае с асинхронным двигателем подключить мобильные устройства получится напрямую.
Из электроинструментов понадобится болгарка, в наборе которой есть отрезные диски по металлу, дереву и шлифовальный диск (твердый или круг-наждачка).
Также необходима электрическая дрель со сверлами по металлу. Может понадобиться перфоратор с ударными сверлами, коронками по бетону. Иногда перфоратор комплектуется переходником с простыми, коническими сверлами, коронками по дереву. Также пригодится шуруповерт с головками под переходник-гайковерт, головкой под гайки.
Для сборки каркаса генератора потребуются материалы. Их выбирают по своему усмотрению. Это может быть трубный прокат разного диаметра, металлическая арматура, профиль и т.п.
После подготовки инструментов и материалов приступают к подготовительным работам. Они необходимы перед сборкой генератора потому, что включают первоначальный расчет мощности устройства.
Рассчитывают мощность, подключая двигатель в сеть. Количество выдаваемых вращений определят мощность мотора. Иногда для измерений используют тахометр, а к полученным данным прибавляют 10% для компенсации нагрузки (предотвращение перегрева мотора при использовании).
После того, как мощность точно подсчитана, подбирают конденсатор соответственно ранее полученным данным мощности двигателя.
В завершение подготовительных работ продумывают заземление будущего генератора. Этот процесс помогает избежать травматических ситуаций, продлить эксплуатационные сроки генератора.
Рассмотрим несколько вариантов сборки электрогенератора.
Сборка асинхронного генератора
Изготовление асинхронного генератора не требует переточки ротора под неодимовые магниты, поэтому схему устройства называют переделкой готового асинхронного мотора. В таком варианте нет необходимости в питании роторной обмотки, она снимается с двигателя, а ось ротора протачивается для плоских магнитов.
По схеме сборки асинхронного генератора мощность устройства достигает от 2 до 5 киловатт при емкости конденсаторов от 28 до 138 микрофарад. Для того, чтобы напряжение было статичным, необходима емкость, в зависимости от планируемой нагрузки на генератор.
Сборка агрегата происходит в три этапа. Первый предполагает собрать одну несущую конструкцию, установив в нее двигатель с приводом передаточного типа.
На втором этапе подключают переменные и неполярные конденсаторы к обмоткам. Последние включаются по схеме звезда, когда часть концов соединяют к центру корпуса, а остальные выводятся отдельно.
В заключении к вершинам конденсатора присоединяют свободные обмоточные концы согласно схемы треугольник.
Перед первым запуском новое устройство тестируется, например, обычной лампочкой накаливания в два-три десятка ватт. Это необходимо для проверки генератора на способность обеспечивать бесперебойной выдачей напряжения, 3000 оборотов в одну минуту.
Собираем генератор на дровах
Сборку дровяного генератора рассмотрим на примере буржуйки. Порядок сборки такой: в начале радиатор размещается на стенках буржуйки так, чтобы шипы смотрели внутрь. Далее, в зависимости от размеров радиатора, устанавливаются элементы Пельтье, к одному из которых в последующем крепят еще один радиатор.
Такую установку лучше расположить в тени, возле неутепленной стены небольшой толщины, что обеспечит максимальное охлаждение.
Для запуска генератора на дровах поджигают поленья. Разгораясь они нагревают стенки печки, которые заставляют элемент Пельтье выдавать максимальную мощность. Охлаждается генератор холодным уличным воздухом.
У нас на сайте есть подробная инструкция по изготовлению древесного газогенератора своими руками.
Нюансы сборки коллекторного генератора
Коллекторный генератор собирают по следующей схеме: сначала размещают мотор коллекторного типа на несущую раму, иную конструкцию.
Потом присоединяют к выводам мотора сглаживающий конденсатор, плату DC-инверторного преобразователя. Конденсатор должен быть постоянного тока.
Следующим шагом, если нет USB-порта, будет его подсоединение к выходу от DC-платы. К такому генератору можно подключать мобильные устройства.
Располагается конструкция генератора на велосипедной раме или ветряке.
Вместо коллекторного можно поставить шаговый мотор с более высоким КПД и сроком службы от 10 лет. Предпочтительно выбирать модели с напряжением в 12 В и током от 1,8 до 4,2 ампера. В таких моторах обмоток от 2 до 4, их подключают последовательно для напряжения в 24, 36, 48 В. Если мотор подключают параллельное, то на выходе получается ампераж в большом значении. В связи с этим до нужного напряжения генератор будет разгоняться сложнее.
Помимо этих вариантов у нас на сайте есть подробные инструкции по сборке ветрогенератора и водородного генератора.
Рекомендации по безопасной эксплуатации
Для генераторов, которые будут использоваться в уличной среде, например, ветряная электростанция, велогенератор, следует создать защиту от осадков, пыли, грязи. Устройство размещают в специальном отдельном корпусе.
Если генератор будет работать на улице в многочасовом режиме, испытывая каждодневные нагрузки, ему необходима регулярная смазка подшипников. Манипуляции проводят один-два раза в пол года.
Не допустимо короткое замыкание: проводов двигателя, вспомогательной радиоэлектроники, полупроводников. Это может привести к тому, что сгорят замкнутые обмотки.
Ремонт двигателя может осложняться трудностью доступа к внутренним узлам из-за силы ротора, тормозящей вращение пропорционально нагрузке. Для предотвращения таких ситуаций следует постоянно контролировать температуру двигателя, не давая ему перегреваться.
Также следует постараться не использовать устройство продолжительное время: чем дольше генератор в работе, тем его мощность меньше. Значение оптимальной температуры двигателя от 40 до 45 градусов.
Для самодельного генератора без автоматических приборов управления требуется постоянный пользовательский контроль, в том числе для снятия данных.
Выводы и полезное видео по теме
А может быть у вас есть свои способы изготовления генератора своими руками или даже хитрости? Поделитесь, пожалуйста, секретами. Это можно сделать в комментариях к данной статье, в блоке, расположенном ниже.
Видео об изготовлении ручного электрогенератора:
Собираем ветрогенератор своими руками:
Из чего можно собрать электрогенератор своими руками
Главными рабочими частями асинхронного генератора является ротор (подвижная деталь) и статор (неподвижный). На рисунке 1 ротор расположен справа, а статор слева. Обратите внимание на устройство ротора. На нём не видно обмоток из медной проволоки. На самом деле обмотки существуют, но они состоят из алюминиевых стержней короткозамкнутых на кольца, расположенные с двух сторон. На фото стержни видны в виде косых линий.
Конструкция короткозамкнутых обмоток образует, так называемую, «беличью клетку». Пространство внутри этой клетки заполнено стальными пластинами. Если быть точным, то алюминиевые стержни впрессовываются в пазы, проделанные в сердечнике ротора.
Рис. 1. Ротор и статор асинхронного генератора
Асинхронная машина, устройство которой описано выше, называется генератором с короткозамкнутым ротором. Тот, кто знаком с конструкцией асинхронного электродвигателя наверняка заметил схожесть в строении этих двух машин. По сути дела они ничем не отличаются, так как асинхронный генератор и короткозамкнутый электродвигатель практически идентичны, за исключением дополнительных конденсаторов возбуждения, используемых в генераторном режиме.
Ротор расположен на валу, который сидит на подшипниках, зажимаемых с двух сторон крышками. Вся конструкция защищена металлическим корпусом. Генераторы средней и большой мощности требуют охлаждения, поэтому на валу дополнительно устанавливается вентилятор, а сам корпус делают ребристым (см. рис. 2).
Рис. 2. Асинхронный генератор в сборе
Принцип действия
По определению, генератором является устройство, преобразующее механическую энергию в электрический ток. При этом не имеет значения, какая энергия используется для вращения ротора: ветровая, потенциальная энергия воды или же внутренняя энергия, преобразуемая турбиной либо ДВС в механическую.
В результате вращения ротора магнитные силовые линии, образованные остаточной намагниченностью стальных пластин, пересекают обмотки статора. В катушках образуется ЭДС, которая, при подсоединении активных нагрузок, приводит к образованию тока в их цепях.
При этом важно, чтобы синхронная скорость вращения вала немного (примерно на 2 – 10%) превышала синхронную частоту переменного тока (задаётся количеством полюсов статора). Другими словами, необходимо обеспечить асинхронность (несовпадение) частоты вращения на величину скольжения ротора.
Следует заметить, что полученный таким образом ток будет небольшим. Чтобы повысить выходную мощность необходимо увеличить магнитную индукцию. Добиваются повышения КПД устройства путём подключения конденсаторов к выводам катушек статора.
На рисунке 3 изображена схема сварочного асинхронного альтернатора с конденсаторным возбуждением (левая часть схемы). Обратите внимание на то, что конденсаторы возбуждения подключены по схеме треугольника. Правая часть рисунка – собственно схема самого инверторного сварочного аппарата.
Рис. 3. Схема сварочного асинхронного генератора
Существуют и другие, более сложные схемы возбуждения, например, с применением катушек индуктивности и батареи конденсаторов. Пример такой схемы показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема устройства с индуктивностями
Отличие от синхронного генератора
Главное отличие синхронного альтернатора от асинхронного генератора в конструкции ротора. В синхронной машине ротор состоит из проволочных обмоток. Для создания магнитной индукции используется автономный источник питания (часто дополнительный маломощный генератор постоянного тока, расположенный на одной оси с ротором).
Преимущество синхронного генератора в том, что он генерирует более качественный ток и легко синхронизируется с другими альтернаторами подобного типа. Однако синхронные альтернаторы более чувствительны к перегрузкам и КЗ. Они дороже от своих асинхронных собратьев и требовательнее в обслуживании – необходимо следить за состоянием щёток.
Коэффициент гармоник или клирфактор асинхронных генераторов ниже, чем у синхронных альтернаторов. То есть они вырабатывают практически чистую электроэнергию. На таких токах устойчивее работают:
- ИБП;
- регулируемые зарядные устройства;
- современные телевизионные приёмники.
Асинхронные генераторы обеспечивают уверенный запуск электромоторов, требующих больших пусковых токов. По этому показателю они, фактически, не уступают синхронным машинам. У них меньше реактивных нагрузок, что положительно сказывается на тепловом режиме, так как меньше энергии расходуется на реактивную мощность. У асинхронного альтернатора лучшая стабильность выходной частоты на разных скоростях вращения ротора.
Собираем необходимые компоненты, инструменты
Данный агрегат состоит из следующих деталей:
- Двигатель от мотокосы;
Из инструментов нам понадобятся:
- Дрель или шуруповерт + сверла и крестовая насадка под саморезы;
- Циркульная пила или лобзик (для любителей ручного труда подойдет ножовка);
- Вольтметр;
- Отвертки, пассатижи, малярный нож или ножницы;
- Угольник, рулетка.
Классификация
Генераторы короткозамкнутого типа получили наибольшее распространение, ввиду простоты их конструкции. Однако существуют и другие типы асинхронных машин: альтернаторы с фазным ротором и устройства, с применением постоянных магнитов, образующих цепь возбуждения.
На рисунке 5 для сравнения показаны два типа генераторов: слева на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а справа – асинхронная машина на базе АД с фазным ротором. Даже при беглом взгляде на схематические изображения видно усложнённую конструкцию фазного ротора. Привлекает внимание наличие контактных колец (4) и механизма щёткодержателей (5). Цифрой 3 обозначены пазы для проволочной обмотки, на которую необходимо подать ток для её возбуждения.
Рис. 5. Типы асинхронных генераторов
Наличие обмоток возбуждения в роторе асинхронного генератора повышает качество генерируемого электрического тока, однако при этом теряются такие достоинства как простота и надёжность. Поэтому такие устройства используются в качестве источника автономного питания только в тех сферах, где без них трудно обойтись. Постоянные магниты в роторах применяют в основном для производства маломощных генераторов.
Сделать или купить?
Желание иметь в своем пользовании электрогенератор омрачается одной неприятностью – это высокая стоимость агрегата. Как ни крути, но самые маломощные модели имеют достаточно заоблачную стоимость – от 15 000 рублей и выше. Именно этот факт наталкивает на мысль о собственноручном создании генератора. Однако, сам процесс может быть затруднительным, если:
- нет навыка в работе с инструментом и схемами;
- нет опыта в создании подобных приборов;
- не имеется в наличии необходимых деталей и запчастей.
Если же все это и огромное желание присутствуют, то можно попробовать собрать генератор, руководствуясь указаниями по сборке и приложенной схемой.
Не секрет, что покупной электрогенератор будет обладать более расширенным перечнем возможностей и функций, в то время как самоделка способна подводить и давать сбои в самые неподходящие моменты. Поэтому, покупать или делать своими руками – вопрос сугубо индивидуальный, требующий ответственного подхода.
Область применения
Наиболее часто встречается применение генераторных установок с короткозамкнутым ротором. Они недорогие, практически не нуждаются в обслуживании. Устройства, оборудованные пусковыми конденсаторами, обладают приличными показателями КПД.
Асинхронные альтернаторы часто используют в качестве автономного или резервного источника питания. С ними работают переносные бензиновые генераторы, их используют для мощных мобильных и стационарных дизельных генераторов.
Альтернаторы с трёхфазной обмоткой уверенно запускают трехфазный электродвигатель, поэтому часто используются в промышленных энергоустановках. Они также могут питать оборудование в однофазных сетях. Двухфазный режим позволяет экономить топливо ДВС, так как незадействованные обмотки находятся в режиме холостого хода.
Сфера применения довольно обширная:
- транспортная промышленность;
- сельское хозяйство;
- бытовая сфера;
- медицинские учреждения;
Асинхронные альтернаторы удобны для сооружения локальных ветровых и гидравлических электростанций.
Как работает электрогенератор
Принцип работы электрогенератора основывается на физическом явлении электромагнитной индукции. Проводник, проходящий через искусственно созданное электромагнитное поле, создает импульс, который преобразуется в постоянный ток.
Генератор имеет двигатель, который способен вырабатывать электричество, сжигая в своих отсеках определенный вид топлива: бензин, газ или дизельное топливо. В свою очередь топливо, попадая в камеру сжигания, в процессе горения вырабатывает газ, который вращает коленчатый вал. Последний передает импульс ведомому валу, который уже способен предоставить определенное количество энергии на выходе.
Асинхронный генератор своими руками
Оговоримся сразу: речь пойдёт не об изготовлении генератора с нуля, а о переделывании асинхронного двигателя в альтернатор. Некоторые умельцы используют готовый статор от мотора и экспериментируют с ротором. Идея состоит в том, чтобы с помощью неодимовых магнитов сделать полюса ротора. Примерно так может выглядеть заготовка с наклеенными магнитиками (см. рис. 6):
Рис. 6. Заготовка с наклеенными магнитами
Вы наклеиваете магниты на специально выточенную заготовку, посаженную на валу электродвигателя, соблюдая их полярность и угол сдвига. Для этого потребуется не менее 128 магнитиков.
Готовую конструкцию необходимо подогнать к статору и при этом обеспечить минимальный зазор между зубцами и магнитными полюсами изготовленного ротора. Поскольку магнитики плоские, придётся их шлифовать или обтачивать, при этом постоянно охлаждая конструкцию, так как неодим теряет свои магнитные свойства при высокой температуре. Если вы сделаете всё правильно – генератор заработает.
Проблема состоит в том, что в кустарных условиях очень сложно изготовить идеальный ротор. Но если у вас есть токарный станок и вы готовы потратить несколько недель на подгонку и доработки – можете поэкспериментировать.
Я предлагаю более практичный вариант – превращение асинхронного двигателя в генератор (смотрите видео ниже). Для этого вам понадобится электромотор с подходящей мощностью и приемлемой частотой вращения ротора. Мощность двигателя должна быть минимум на 50% выше от требуемой мощности альтернатора. Если такой электромотор есть в вашем распоряжении – приступайте к переработке. В противном случае лучше купить готовый генератор.
Для переработки вам потребуется 3 конденсатора марки КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно брать другие марки, но не электролитические). Конденсаторы подбирайте на напряжение не менее 600 В (для трёхфазного двигателя). Реактивная мощность генератора Q связанная с емкостью конденсатора следующей зависимостью: Q = 0,314·U2·C·10-6.
При увеличении нагрузки возрастает реактивная мощность, а значит, для поддержания стабильного напряжения U необходимо увеличивать ёмкость конденсаторов, добавляя новые ёмкости путём коммутации.
Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1
Часть 2
Часть 3
Часть 4
Часть 5
Часть 6
Для упрощения подбора конденсаторов воспользуйтесь таблицей:
| Мощность альтернатора (кВт-А) | Ёмкость конденсатора (мкФ) на холостом ходу | Ёмкость конденсатора (мкФ) при средней нагрузке | Ёмкость конденсатора (мкФ) при полной нагрузке |
| 2 | 28 | 36 | 60 |
| 3,5 | 45 | 56 | 100 |
| 5 | 60 | 75 | 138 |
На практике, обычно выбирают среднее значение, предполагая, что нагрузка не будет максимальной.
Подобрав параметры конденсаторов, подключите их к выводам обмоток статора так, как показано на схеме (рис. 7). Генератор готов.
Рис. 7. Схема подключения конденсаторов
Советы по эксплуатации
Перед тем как сделать бытовой генератор электричества, нужно ознакомиться с правилами его эксплуатации. Их суть состоит в следующем:
- Перед запуском устройства все нагрузки отключаются, чтобы он поработал вхолостую.
- Проверяется наличие масла в рабочем отсеке генератора – его уровень должен быть выше установленной отметки;
- Устройство остается включенным примерно на 5 минут, после чего допускается подключать нагрузку.
В соответствии с правилами эксплуатации и ухода за такими генераторами, самым подходящим режимом работы считается использование его мощности на 70% от предельного значения. При соблюдении этого требования оборудование не будет перегреваться и легко справится с расчетной нагрузкой.
Бензобак
В качестве бензобака можно использовать металлическую герметичную емкость с заливной горловиной с крышкой и штуцером для подачи топлива в карбюратор. Лучше всего использовать топливный бак с любого автомобиля. Главное – его исправное состояние и подходящие габариты.
Нельзя использовать пластмассовые емкости:
- Пластик на холоде становится хрупким;
- Некоторые типы пластмассы постепенно разрушаются бензином;
- Пластики имеют свойство электризоваться и накапливать статическое электричество, что чревато воспламенением топлива.
Этапы сборки
При изготовлении прибора в домашних условиях все части конструкции следует надежно закрепить на основе, в качестве которой можно использовать старую покрышку или сварную раму. Прочное крепление необходимо для предотвращения сильных вибраций во время работы установки. Шумоизоляция обеспечивается установкой глушителя. Дальнейшая сборка заключается:
- в соединении шкивов обоих двигателей ременной передачей;
- закреплении болта, регулирующего количество оборотов;
- присоединении конденсаторов к внешней обмотке.
Бензогенератор своими руками
Когда нужно обратиться в мастерскую?
В таком случае стоит обратиться в специализированную мастерскую по ремонту. Координаты мастерских в своем городе можно узнать в Интернете или в магазинах, торгующих бензоинструментом.
В крупных городах подобных мастерских много, вот лишь малая их часть:
| Город | Мастерская | Координаты |
| Москва | «Электробензотехника» | 13 центров в Москве и 18 – в МО |
| «Юго-Восток» | Марьино, Ставропольский проезд. владение 199 (499) 390-93-49 | |
| Санкт-Петербург | «Ленремонт» | 7 мастерских |
| «Бензомикс» | ул. Учительская, д. 23, бизнес-центр АТОЛЛ, офис 154 (812) 385-54-30 | |
| Нижний Новгород | «Станки» | ул. Родионова,24 (831) 412-92-48 |
| Новосибирск | «РемСити» | ул. Тополевая, 3 |
| Владивосток | «Бензоагрегат» | ул. Доровольского (4232) 273-273-9 |
На видео показан ремонт бензогенератора китайского производства
Вывод:
Собрать автономный источник энергии возможно. И при определенном старании – практически бесплатно.
Есть несколько причин для того, чтобы иметь в собственности миниатюрную электростанцию. Это и частые перебои в поставках электрической энергии в сельской местности, и новое строительство, когда электричество еще не подведено к строительной площадке. Лучший вариант – это приобретение готовой конструкции. На рынке большой выбор бензиновых и дизельных электростанций всевозможных диапазонов выходной мощности. Проблемой становится их высокая стоимость.
При наличии необходимых частей и материалов, а также опыта и желания вполне под силу собрать самодельный бензогенератор.
Особенности конструкции
Ключевым элементом бензогенератора является двигатель. Он бывает двух типов, которые отличаются принципом действия.
Устройство двухтактного двигателя
Особенностью двухтактных двигателей является завершение полного рабочего цикла при одном обороте коленчатого вала, то есть за два такта. Они дают мощность, в полтора-два раза большую, чем четырехтактные. Но их недостаток состоит в большом объеме непереработанного топлива, поступающего в атмосферу. Такие двигатели можно использовать в установке, если требуются краткосрочные подключения электричества.
Четырехтактные двигатели отличаются большей экономичностью и распространенностью. Надо отметить и их более высокую экологичность. Четырехтактные двигатели являются более приемлемым вариантом для бензогенераторов, работающих с большими и долговременными нагрузками.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя
При изготовлении бензогенератора своими руками важно согласовать мощности двигателя и генератора. Лучшим соотношением будет 2-4 л. с. на 1 кВт энергии. Например, автомобильный генератор не будет нормально функционировать с двигателем малой мощности. Поэтому перед сборкой надо заранее провести предварительные расчеты.
Регулируя ременную передачу, выравнивают параметры частоты оборотов двигателя и генератора. Возможно, для этого придется переставить стандартный шкив. При самостоятельном изготовлении бензогенератора расчетную мощность находят умножением суммы показателей всех его потребителей на коэффициент, равный 1,5.
Видео
В этой статье вы узнаете как своими руками сделать генератор на 220 В с использованием 2-х тактного двигателя. Данный генератор можно использовать для различных целей, дома для освещения и подключения не больших нагрузок, на природе, для освещения палатки или найти другое применение. Он обладает не большими габаритами, а используемые детали не очень дефицитные.
Читать также: Как заточить садовую ножовку
Преимущества бензогенератора
Бензогенераторы широко востребованы в качестве мобильных источников электроэнергии благодаря несомненным достоинствам:
Электрогенератор для частного дома или дачи – рассказываю простыми словами, как правильно выбрать
Любой человек, независимо от места проживания, раз в год, примерно, сталкивается с полным отключением электроэнергии в квартире или частном доме. В городах эта проблема не носит массового характера, свет отключают достаточно редко, и на короткие промежутки времени.
А вот если вы живёте в каком-нибудь посёлке или деревне, отключение электроэнергии могут доставить вам серьёзные неприятности. Потерпеть без света, конечно, можно, особенно в теплое время года, но вот что делать зимой, когда темнеет рано, холодно и вообще, без света невозможно ничего делать?
Выход в такой ситуации один – покупка генератора электрического тока. Если в квартиру генератор поставить некуда, разве что на незастеклённый балкон, да и то, все соседи сбегутся на шум двигателя, то в частном доме или на даче генератор вполне себе можно установить.
Где сейчас можно купить генератор электрического тока
Давно прошли те времена, когда генераторы электрического тока можно было приобрести через знакомых военных, сейчас существует огромное количество магазинов и интернет-магазинов, в которых выбор генераторов просто колоссален. В общем, с покупкой проблем точно не будет, только нужно иметь ввиду, что покупать любую технику желательно в магазине проверенном, с хорошими отзывами и так далее.
Перед покупкой генератора даже в проверенном магазине, не поленитесь изучить отзывы именно о той модели, которую вы планируете купить. Лучше потерять пару часов на изучение отзывов, чем потом остаться недовольным и получить не то, чего хотелось.
Выбор генератора
Первое, с чем нужно определиться – это выбор топлива, на котором будет работать генератор. Да, генераторы нуждаются в топливе, от розетки они не работают, иначе какой в них смысл?
Генераторы по виду топлива бывают:
- Бензиновые
- Дизельные
- Газовые
- Комбинированные
Бензиновые генераторы самые дешёвые и простые в ремонте. Вот только аппетит у этих агрегатов достаточно высокий, а бензин дорогой. Если свет у вас выключается редко, то бензиновый генератор поможет продержаться некоторое время, не испытывая сильных неудобств, но использовать бензогенератор часто – это очень накладно для бюджета.
Дизельный генератор – это лучший выбор для экономных хозяев. Генераторы на тяжёлом топливе минимум в два раза экономичнее, мощнее, надёжность у них тоже будет выше, в бесперебойном режиме такие генераторы способны проработать дольше.
Вот только стоимость дизельных генераторов как минимум в два раза выше, что делает их эпизодическое использование нерентабельным. А вот для строек всяких и глухих мест, где нет электричества, дизельные генераторы подойдут идеально. Вот только зимой дизель может капризничать, да и шумит он сильно…
Газовые генераторы будут идеальны для тех, у кого проведён магистральный газ. Подключил мощный генератор к магистрали, и всё, проблемы выключения электроэнергии тебя больше не волнуют! Генераторы также работают и на сжиженном газе из баллонов.
Главная проблема газовых генераторов – это высокая стоимость. Вторая проблема – его проблематично использовать в глухих местах – магистрального газа нет, а если закончатся газовые баллоны, то достать их можно далеко не везде, это вам не дизельное топливо или бензин!
Что касается комбинированных генераторов, которые работают на разных видах топлива, вплоть до таких моделей, как бензин/дизель/газ, то они хороши, конечно, но ценники на такие агрегаты кусаются.
Выбор мощности генератора
Перед тем, как покупать генератор, нужно определиться с мощностью оного. Тут нужно ориентироваться на то, сколько вы приборов планируете запитать от генератора, или хотите, чтобы работали только определённые приборы.
Вот специальная таблица потребления электроэнергии, она поможет определиться с мощностью генератора.
Только имейте ввиду, чем выше мощность генератора, тем он будет стоить дороже. Кроме того, лучше покупать генератор с запасом мощности, примерно на 25% выше, чем планируется его нагружать.
Ну и последнее – покупайте или фирменные модели, или те из китайских генераторов, которые универсальные и давно на нашем рынке. Бывали случаи, когда люди покупали дешёвого «китайца», а потом не могли найти к нему простые запчасти.
Читайте также: