Генератор из двигателя переменного тока. Мельчайшие подробности процесса

Последовательность сборки

1. В первую очередь монтируется вышка или конструкция крепления генератора на крыше здания. Крепится вертикальная ось во втулки с подшипниками, устанавливаются лопасти.

Как сделать бензогенератор своими руками

Монтаж лопастей на высоте надо проводить в безветренную погоду, даже при малом ветре лопасть может ударить и нанести травму.

1. После установки оси с лопастями на нижней части фиксируется шкив для ременной передачи.
2. На уровне шкива оси, к специально подготовленной платформе, крепится генератор с шкивом для ремня на вале ротора. Шкивы генератора и оси с лопастями должны устанавливаться на одном уровне.

Диаметр шкива на оси должен быть примерно в 10 раз больше диаметра шкива на вале генератора. Исходя из условий, что расчетная скорость ветра примерно 10 м/с, даст скорость вращения оси до 200 об/м.

Используется формула:

Wr = Wos x Dosd, где

• Wr – скорость вращения шкива генератора;
• Dos – диаметр шкива на вертикальной оси;
• d – диаметр шкива на вале ротора генератора;
• Wos – скорость вращения шкива вертикальной оси.

Wr = 200 обм х 500мм/50 мм = 2000 об/м – достаточная скорость вращения, чтобы генератор выбранного типа выдал необходимую мощность.

1. Натягивается ремень, для этого в платформе крепления генератора должны быть прорези, как на креплении автомобиля.
2. Выходные провода генератора подключаются к клеммам аккумулятора.

Данные генераторы имеют встроенные выпрямители, на выходе постоянный ток, поэтому плюсовой красный провод крепится к клемме «+», а минусовой провод – к клемме «минус».

1. Вход инвертора 24В/220В подключается к аккумулятору, также с соблюдением полярностей.
2. Выход инвертора подключается к цепи с нагрузкой.

Пример изготовления ветрогенератора

Рассматривается вариант с вертикальной осью вращения.

Ветровая турбина своими руками

Самый простой вариант для производства лопастей – использовать металлическую бочку на 50-200 л. В зависимости от количества необходимых лопастей, бочка распиливается болгаркой сверху вниз на 4 или 3 равные части.

Вертикальные лопасти из металлической бочки

Можно просто использовать листы оцинкованного кровельного железа, которые легко вырезать нужной формы своими руками, используя ножницы по металлу.

Вертикальные лопасти из листового железа

В дальнейшем лопасти крепятся на верхней части оси вращения. Основой для их крепления могут быть деревянные диски из шестислойной фанеры.

Надежнее использовать металлическую раму из прямоугольного профиля, к которой болтами прикручиваются лопасти.

Пример размещения вертикальных лопастей

Пример крепления лопастей к платформе

Рама или диски жестко крепятся на ось вращения, сама ось вставляется в муфты с подшипниками, которые надежно установлены в каркасе вышки или крыши здания, на котором размещается генератор.

Установка оси с лопастями на вышке

Наглядное изображение установки вертикальной оси вращения на крыше здания

1. Турбина с вертикальными лопастями.
2. Платформа стабилизации оси с двухрядным шариковым подшипником.
3. Растяжки стального троса Ø 5мм.
4. Вертикальная ось, стальная труба Ø 40-50мм, толщина стенок не менее 2 мм.
5. Рычаг регулятора скорости вращения.
6. Лопасти аэродинамического регулятора сделаны из фанеры или пластика толщиной 3-4 мм.
7. Тяги, которыми регулируется скорость вращения, количество оборотов.
8. Груз, вес которого устанавливает скорость вращения.
9. Шкив вертикальной оси для ременной передачи, широко используется велосипедный обод от колеса, без камеры и покрышки.

• Опорный подшипник.
• Шкив на оси ротора генератора.
• Генератор.

На нижний конец оси крепится шкив для ременной передачи или шестерни для редуктора, это необходимо для увеличения скорости вращения ротора. Практика показывает, что при скорости ветра 5 м/с вращение вала с горизонтальными лопастями от бочки будет не более 100 об/м. При скорости ветра 8-10 м/с вращение достигает до 200 м/с. Этого очень мало для того, чтобы генератор выдавал необходимую мощность для зарядки аккумулятора.

Редуктор соотношением 1:10 позволяет добиться необходимой скорости вращения.

Установка шкивов ременной передачи

Как сделать своими руками?

Провести создание электродвигателя своими руками можно только при наличии знаний в области электротехнике и наличия определенного опыта. Конструкция синхронного варианта исполнения должна быть высокоточной для исключения возникновения потерь и правильности работы системы.

Зная то, как должна выглядеть конструкция, проводим следующую работу:

1. Создается или подбирается выходной вал. Он не должен иметь отклонений или других дефектов. В противном случае, возникающая нагрузка может привести к искривлению вала.
2. Наибольшей популярностью пользуются конструкции, когда обмотка находится снаружи. На посадочное место вала устанавливается статор, который имеет постоянные магниты. На валу должно быть предусмотрено место для шпонки для предотвращения прокручивания вала при возникновении серьезной нагрузки.
3. Ротор представлен сердечником с обмоткой. Создать самостоятельно ротор достаточно сложно. Как правило, он неподвижен, крепится к корпусу.
4. Механической связи между статором и ротором нет, так как в противном случае, при вращении будет создавать дополнительная нагрузка.
5. Вал, на котором крепится статор, также имеет посадочные места для подшипников. В корпусе имеется посадочные места для подшипников.

Большая часть элементов конструкции создать своими руками практически невозможно, так как для этого нужно иметь специальное оборудование и большой опыт работы. Примером можно назвать как подшипники, так и корпус, статор или ротор. Они должны иметь точные размеры. Однако, при наличии необходимых элементов конструкции, сборку можно провести и самостоятельно.

Электродвигатели имеют сложную конструкцию, питание от сети 220 Вольт обуславливает соблюдение определенных норм при их создании. Именно поэтому, для того, чтобы быть уверенным в надежной работе подобного механизма, следует покупать варианты исполнения, созданные на заводах по выпуску подобного оборудования.

В научных целях, к примеру, в лаборатории для проведения испытаний по работе магнитного поля часто создают собственные двигатели. Однако они имеют небольшую мощность, питаются от незначительно напряжения и не могут быть применены в производстве.

[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/ytskGYQDn6Q»]

Лучшие производители промышленных генераторов

Итальянский концерн FPT (в прошлом Iveco) предлагает промышленные генераторы с двигателями, способными отработать 30 000 часов без отказа. Особенность продукции в том, что испытания на прочность она проходит в реальных условиях, далеких от идеальной, лабораторной обстановки.

Compagnia Tecnica Motori – итальянская компания, которая занимается производством малогабаритных, но мощных электростанций. Можно подобрать мощность от 7,2 до 3050 кВт. Разработчики оснащают генераторы экономичными двигателями, которые потребляют меньше топлива, чем аналоги.

Английский производитель JCB поставляет электростанции с мощностью от 9 до 550 кВА. Прекрасное качество и эксплуатационные характеристики сделали его продукцию наиболее востребованной.

Компания Onis Visa – итальянский производитель, предлагающий дизельные генераторы мощностью от 10 — 3350 кВа. Модельный ряд составляет 8500 моделей. Продукция интересна обилием вариантов комплектации. Можно подобрать электростанции с кожухом, в защитном контейнере, на шасси или на раме.

На рынке присутствует много ответственных производителей промышленных генераторов. Опираясь на рекомендации и здравый смысл, вы обязательно подберете агрегат, который решит конкретную задачу на «отлично».

Рекомендации по выбору

Любые подобные устройства (особенно магнитные генераторы) стоят довольно много. Зачастую потребители хотят купить качественную модель, но при этом потратить минимальное количество денег. В последнее время люди начали приобретать товары из Китая. Это обусловлено тем, что продукция стоит дешёво и имеет вполне терпимое качество. Генераторы или же элементы конструкции можно купить за границей, но есть определённые риски, которые следует учитывать:

1. Приходится платить за товар до его получения.
2. Часто случается, что продукция не соответствует описанию на сайте.
3. Иногда посылка не доходит до адресата, а деньги при этом никто не вернёт.

Часто такая экономия оказывается ложной. Есть возможность покупки генератора напрямую от производителя. Но при таком варианте необходимо знать все тонкости конструкции аппарата, чтобы опытный продавец не смог «втюхать» генератор, не соответствующий требованиям, поэтому перед покупкой следует:

1. Досконально изучить рынок таких устройств. Это позволит обнаружить лидеров среди производителей.
2. Правильно рассчитать мощность. Так можно сэкономить, не переплачивая за ненужные характеристики.

Желательно убедиться, что к товару выписывается гарантийный талон. У каждой модели должен быть лист испытаний, который может подтвердить качество.

Постоянные магниты характеризуются тремя основными параметрами: остаточной магнитной индукцией В r , коэрцитивной силой Н c и энергетическим произведением BH.

В r определяет величину магнитного потока. Если в генератор поставить магниты с большей магнитной индукцией, то пропорционально (грубо говоря) увеличится напряжение на обмотках, а значит и мощность генератора.

Н c определяет магнитное напряжение. Если в генератор поставить магниты с большей коэрцитивной силой, то магнитное поле сможет преодолевать большие воздушные зазоры. И сможет «поддержать ток» в большем числе виков статора. При переделке промышленного генератора на постоянные магниты мотать добавочные витки обычно некуда, поэтому повышенная коэрцитивная сила полезна при изготовлении самодельных генераторов со статором не имеющим железа. Чтобы «пробить» значительные воздушные промежутки без большой Н c не обойтись. Редкоземельные магниты лидеры по этому показателю.

BH вычисляется в расчете на 1 м 3 магнитов, Это произведение получается меньше чем просто произведение В r на Н c . По величине BH можно судить о том, насколько будут малы габариты магнитной системы.

Теперь о том какие бывают магниты. Для изготовления самодельных генераторов целесообразно применять только два вида магнитов: ферритовые, которые используются в динамиках и самые мощные в настоящее время РЗМ (редкоземельный металл) магниты из неодима. Ориентировочные характеристики их такие (учтите, что разброс параметров очень большой, даны некие средние цифры):

• Феррит-бариевые магниты: 4500 кг/м 3 ; В r = 0,2 – 0,4 Тл; Н c = 130 – 200 кА/м; BH = 10 – 30 кДж/м 3 ; цена 100 – 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.
• Феррит-стронциевые магниты: 4900 кг/м 3 ; В r = 0,35 – 0,4 Тл; Н c = 230 – 250 кА/м; BH = 20 – 30 кДж/м 3 ; цена 100 – 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.
• РЗМ магниты Nd-Fe-B: 7500 кг/м 3 ; В r = 0,8 – 1,4 Тл; Н c = 600 – 1200 кА/м; BH = 200 – 400 кДж/м 3 ; цена 2000 – 3000 руб/кг; максимальная температура 80 – 200 градусов.

Если посчитать стоимость одного кубометра магнита и затем разделить на BH, на количество запасенных там джоулей, то окажется, что бариевые магниты раза в два дешевле неодимовых по стоимости энергии, имеющейся в магнитах. Но этот выигрыш «съедается» большими габаритами генератора и более тяжелой обмоткой, железом. Поэтому применять в самодельном генераторе дорогие неодимовые магниты довольно выгодно. А по мере того, как они дешевеют, то неодимовые магниты становятся вне конкуренции.

Принцип работы и основные элементы

Работа самодельного ветрогенератора ничем не отличается от промышленных моделей, принципы действия заложены те же самые. Энергия ветра преобразуется в механическую энергию вращением ротора генератора, который вырабатывает электричество.

Основные элементы конструкции (рис. выше):

• пропеллер с лопастями;
• вал вращения, по которому крутящий момент передается на ротор генератора;
• генератор;
• конструкция крепления генератора на месте установки;
• если необходимо, для увеличения оборотов вращения ротора может устанавливаться редуктор или ременная передача между валом с пропеллером и валом генератора;
• для преобразования переменного тока генератора в постоянный используется преобразователь, выпрямительный диодный мост, ток с которого поступает для подзарядки аккумуляторной батареи;
• аккумуляторная батарея, от которой электроэнергия поступает через инвертор к нагрузке;
• инвертор преобразует постоянный ток аккумулятора с напряжением 12 В или 24 В в переменный с напряжением 220 В.

Конструкции пропеллеров, генераторов, редукторов и других элементов могут отличаться, иметь различные характеристики, дополнительные приборы, но в основе системы всегда присутствуют перечисленные составляющие.