Асинхронный электродвигатель в качестве генератора. Генератор свободной энергии своими руками: схема

Ветряные электрогенераторы продолжают набирать свою популярность. Ими чаще всего интересуются люди, проживающие в сельской местности и имеющие возможность устанавливать на своих участках столь внушительные конструкции. Но, учитывая высокую стоимость данного оборудования, позволить себе его покупку может далеко не каждый. Давайте посмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками и сэкономить деньги на создании собственного альтернативного источника электрической энергии.

Ветрогенератор – источник электроэнергии

Тарифы на коммунальные услуги поднимаются как минимум один раз в год. А если присмотреться, то в некоторые годы та же электроэнергия поднимается в цене два раза – цифры в платежных документах растут как грибы после дождя. Естественно, все это ударяет по карману потребителя, доходы которого не показывают столь устойчивого роста. А реальные доходы, как показывает статистика, показывают тенденцию к падению.

Еще совсем недавно бороться с ростом тарифов на электроэнергию можно было одним простым, но незаконным способом – с помощью неодимового магнита. Это изделие прикладывалось к корпусу расходомера, в результате чего тот останавливался. Но пользоваться данной методикой мы настоятельно не рекомендуем – это небезопасно, незаконно, а штраф при поимке будет таким, что мало не покажется.

Схема была просто великолепная, но впоследствии она перестала работать по следующим причинам:

Участившиеся контрольные обходы стали массово выявлять недобросовестных хозяев.

• Участились контрольные обходы – по домам ходят представители контролирующих органов;
• На счетчики стали наклеиваться специальные стикеры – под действием магнитного поля они темнеют, разоблачая нарушителя;
• Счетчики стали невосприимчивыми к магнитному полю – здесь устанавливаются электронные учетные узлы.

Поэтому люди стали уделять внимание альтернативным источникам электроэнергии, например, ветрогенераторам.

Еще один способ разоблачить нарушителя, ворующего электроэнергию – провести экспертизу уровня намагниченности счетчика, которая с легкостью выявляет факты хищения.

Ветряки для дома становятся привычным явлением в районах, где часто дуют ветра. Ветровой электрогенератор использует для выработки электроэнергии энергию ветровых потоков воздуха. Для этого они оснащаются лопастями, которые приводят в движение роторы генераторов. Полученная электроэнергия преобразуется в постоянный ток, после чего передается потребителям или запасается в аккумуляторных батареях.

Ветрогенераторы для частного дома, как самодельные, так и заводской сборки, могут основными или вспомогательными источниками электроэнергии. Вот типичный пример работы вспомогательного источника – он греет воду в бойлере или питает низковольтные домашние светильники, в то время как остальная домашняя техника работает от основной электросети. Также возможна работа как основного источника электричества в домах, не подключенных к электрическим сетям. Здесь они питают:

• Люстры и светильники;
• Крупную бытовую технику;
• Отопительные приборы и многое другое.

Соответственно, для того чтобы обогревать свое жилье, необходимо сделать или приобрести ветряную электростанцию на 10 кВт – этого должно хватить на все нужды.

Ветровая электростанция может питать как традиционные электроприборы, так и низковольтные – они работают от 12 или 24 вольт. Ветряной генератор на 220 В выполняется по схеме с применением инверторных преобразователей с накоплением электроэнергии в аккумуляторах. Ветрогенераторы на 12, 24 или 36 В устроены проще – здесь применяются более простые контроллеры заряда батарей со стабилизаторами.

Самодельный ветрогенератор для дома и его особенности

Прежде чем мы расскажем, как сделать ветряк для получения электричества, поговорим о том, почему нельзя воспользоваться заводской моделью. Заводские ветрогенераторы действительно более эффективнее своих самодельных аналогов. Все, что можно сделать на производстве, будет надежнее того, что можно сделать в кустарных условиях. Это правило работает и в отношении ветрогенераторов.

Самостоятельное изготовление ветрогенератора выгодно своей дешевизной. Заводские образцы мощностью от 3 кВт до 5 кВт обойдутся в 150-220 тыс. рублей, в зависимости от производителя. Столь высокая цена и объясняет недоступность магазинных моделей для большинства потребителей, ведь она влияет и на срок окупаемости – в некоторых случаях он достигает 10-12 лет, хотя некоторые модели «отбивают» себя намного раньше.

Заводские ветряные электростанции для дома более надежные и реже ломаются. Зато каждая поломка может привести к гигантским расходам на запасные узлы. Что касается самоделок, то их легко отремонтировать самостоятельно, так как собираются они из подручных материалов. Этим и оправдывается далеко не самая совершенная конструкция.

Да, сделать ветрогенератор на 30 кВт своими руками будет очень сложно, но любой человек, умеющий работать с инструментами, сможет собрать маленький ветряк небольшой мощности и обеспечить себя необходимым количеством электроэнергии.

Схема самодельного ветрогенератора – основные узлы

Сделать самодельный ветрогенератор в домашних условиях сравнительно легко. Ниже вы можете увидеть простой чертеж, объясняющий расположение отдельных узлов. Согласно этому чертежу, нам необходимо сделать или подготовить следующие узлы:

Схема самодельного ветряка.

• Лопасти – они могут быть изготовлены из самых разных материалов;
• Генератор для ветрогенератора – можно приобрести готовый или сделать самостоятельно;
• Хвостовая часть – направляет лопасти по направлению ветра, позволяя добиться максимального КПД;
• Мультипликатор – повышает обороты вращения вала (ротора) генератора;
• Крепежная мачта – на ней будут удерживаться все вышеперечисленные узлы;
• Натяжные тросы – удерживают всю конструкцию и не дают упасть от порывов ветра;
• Контроллер заряда, аккумуляторы и инвертор – обеспечивают преобразование, стабилизацию и накопление полученной электроэнергии.

Мы попробуем сделать с вами простой роторный ветрогенератор.

Пошаговая инструкция по сбору ветрогенератора

Сделать ветряк из пластиковых бутылок сможет даже ребенок. Он будет весело вращаться под дуновением ветра, издавая шум. Существует гигантское количество всевозможных схем постройки таких ветряков, в которых ось вращения может располагаться как вертикально, так и горизонтально. Электричества такие штуки не дают, зато прекрасно разгоняют кротов на приусадебных участках, которые вредят растениям и повсюду роют свои норки.

Самодельный ветрогенератор для дома чем-то похож на такой вот бутылочный ветряк. Только размерами он побольше, да и конструкцией посерьезней. Но если приделать к такому ветрячку небольшой моторчик, то он сможет стать источником электроэнергии и даже запитать какую-нибудь электрическую штуку, например, светодиод – на большее его мощности не хватит. Глянув на схему такой «игрушки», вы сможете понять, как сделать полноценный ветрогенератор.

Делаем генератор для ветряка

Для того чтобы собрать ветряную электростанцию, нам потребуется генератор, причем с самостоятельным возбуждением. Иными словами, в его конструкции должны присутствовать магниты, наводящие электроэнергию в обмотках. Именно так устроены некоторые электродвигатели, например, в шуруповертах. Но сделать приличный ветрогенератор из шуруповерта не получится – мощность будет просто смешной, хватит максимум на работу небольшой светодиодной лампы.

Сделать ветряную электростанцию из автогенератора тоже не получится – здесь используется обмотка возбуждения, питающаяся от аккумулятора, поэтому он нам не подходит. Из вентилятора бытового у нас получится сделать разве что пугач для птиц, атакующих огород. Поэтому нужно поискать нормальный самовозбуждающийся генератор подходящей мощности. А еще лучше потратиться и приобрести покупную модель.

Генератор действительно выгоднее купить, чем сделать – КПД заводского образца будет более высоким, нежели у самоделки.

Давайте посмотрим, как сделать генератор для нашего ветряка своими руками.

Его максимальная мощность составляет 3-3,5 кВт. Для этого нам понадобятся:

• Статор – он изготавливается из двух кусков листового металла, раскроенных в форме окружностей диаметром 500 мм. На каждую окружность по краю (немного отступив от края) наклеиваются 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Их полюса должны чередоваться. Аналогичным образом готовим вторую окружность, но только полюса здесь должны располагаться со сдвигом;
• Ротор – он представляет собой конструкцию из 9 катушек, намотанных медным проводом диаметром 3 мм в лаковой изоляции. В каждой катушке делаем по 70 витков, хотя в некоторых источниках рекомендуется делать по 90 витков. Для размещения катушек необходимо сделать основу из немагнитного материала;
• Ось – ее необходимо сделать точно по центру ротора. Причем биений быть не должно, конструкцию нужно тщательно отцентровать, иначе ее быстро разобьет ветром.

Размещаем статоры и ротор – сам ротор вращается между статорами. Между этими элементами выдерживается расстояние 2 мм. Все обмотки мы соединяем по нижеприведенной схеме, чтобы у нас получился однофазный источник переменного тока.

Изготавливаем лопасти

В этом обзоре мы делаем довольно мощный ветрогенератор – его мощность составит до 3-3,5 кВт при сильном ветре или до 1,5 или 2 кВт при ветре средней силы. Причем он получится достаточно бесшумным, в отличие от генераторов на электродвигателях. Далее нужно подумать о расположении лопастей. Мы с вами задумали сделать простой трехлопастной горизонтальный ветрогенератор. Можно было бы подумать и над вертикальным ветрогенератором, но в этом случае коэффициент использования энергии ветра будет более низким – в среднем 0,3.

Если сделать вертикальный ветрогенератор, то у него будет лишь одно преимущество – он сможет работать при любом направлении ветра.

В домашних условиях проще всего сделать простые лопасти. Для их изготовления можно использовать различные материалы:

• Дерево – правда, со временем оно может потрескаться и рассохнуться;
• Полипропилен – этот вид пластика подходит для маломощных генераторов;
• Металл – надежный и долговечный материал, из которого можно сделать лопасти любого размера (хорошо подходит дюралюминий, используемый в авиации).

Прикинуть диаметр лопастей поможет небольшая таблица. Уточните примерную скорость ветра в вашей местной и узнайте, какого диаметра нужно сделать лопасти для ветрогенератора.

Сделать лопасти для ветрогенератора не так уж и сложно. Гораздо сложнее сделать так, чтобы вся наша конструкция получилась сбалансированной – иначе ее быстро разобьют сильные порывы ветра. Балансировка выполняется путем коррекции длины лопастей. После этого объединяем лопасти с ротором нашего ветрогенератора и устанавливаем конструкцию на монтажной площадке, к которой крепится хвостовая часть.

Запуск и проверка

Самое главное в дальнейшем – выбрать правильное место для установки мачты. Она должна располагаться строго вертикально. Генератор с лопастями размещается как можно выше, где ветер более сильный. Проследите, чтобы рядом не было лесопосадок, отдельно стоящих деревьев, домов и крупных сооружений, загораживающих воздушные потоки – при наличии каких-либо помех разместите ветрогенератор на удалении от них.

Как только ветрогенератор придет в движение, необходимо сделать следующее – подключить к отводу генератора мультиметр и проверить наличие напряжения. Теперь система готова к полноценной эксплуатации, остается только определиться, какое напряжение будет подаваться в дом и как это будет происходить.

Подключение потребителей

У нас уже получилось сделать малошумный ветряк, причем довольно мощный. Настало время подключить к нему электронику. Собирая ветрогенераторы своими руками на 220В, необходимо позаботиться о приобретении инверторных преобразователей. КПД данных приборов достигает 99%, поэтому потери на преобразовании подаваемого постоянного тока в переменный ток с напряжением 220 Вольт будут минимальными. Итого в системе будут три дополнительных узла:

• Блок аккумуляторов – накапливает излишки генерируемой электроэнергии впрок. Эти излишки используются для питания потребителей в периоды безветрия или в моменты, когда он дует очень слабо;
• Контроллер заряда – контролирует зарядный ток, продлевая срок службы аккумуляторных батарей;
• Преобразователь – преобразует постоянный ток в переменный.

Также возможна схема, когда в доме устанавливаются бытовая техника и осветительные приборы, способные работать с напряжением 12 или 24 Вольта. В этом случае надобность в инверторном преобразователе отпадает. Что касается питания приборов для приготовления еды, то для того чтобы не создавать излишней нагрузки на ветрогенератор, советуем использовать газовое оборудование, питающееся от баллона со сжиженным газом.

Ветряные генераторы на 220В выгодны тогда, когда в доме уже присутствует техника, работающая на переменном токе с указанным напряжением.

Видео

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М.О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту.

Асинхронные электродвигатели - самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.

Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель состоит из неподвижной части - статора и подвижной части - ротора, вращающегося в подшипниках, укреплённых в двух щитах двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора укладывают стержневую обмотку или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки накоротко замыкают обмотку ротора по концам (отсюда и название - короткозамкнутый). В отличие от короткозамкнутого ротора, в пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укреплённым на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.

По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.

Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.

В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели , которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.

Автономные асинхронные генераторы - трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность.

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим.

Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.

В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750….1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 ,

где С - ёмкость конденсаторов, мкФ.

Мощность генератора,кВ·А	Холостой ход
	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	cos = 1		cos = 0,8
			ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар
2,0 3,5 5,0 7,0 10,0 15,0	28 45 60 74 92 120	1,27 2,04 2,72 3,36 4,18 5,44	36 56 75 98 130 172	1,63 2,54 3,40 4,44 5,90 7,80	60 100 138 182 245 342	2,72 4,53 6,25 8,25 11,1 15,5

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом.

Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя.

В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя-генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:

• бытовые сварочные трансформаторы;
• электропилы, электрофуганки, зернодробилки (мощность 0,3…3 кВт);
• электропечи типа "Россиянка", "Мечта" мощностью до 2 кВт;
• электроутюги (мощность 850…1000 Вт).

Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов. Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии.

Если бытовой сварочный трансформатор рассчитан на работу с электродами диаметром 2…3 мм, то его полная мощность составляет примерно 4…6 кВт, мощность асинхронного генератора для его питания должна быть в пределах 5…7 кВт. Если бытовой сварочный трансформатор допускает работу с электродами диаметром 4 мм, то в самом тяжелом режиме - "резки" металла, потребляемая им полная мощность может достигать 10…12 кВт, соответственно мощность асинхронного генератора должна находиться в пределах 11…13 кВт.

В качестве трёхфазной батареи конденсаторов хорошо использовать так называемые ком-пенсаторы реактивной мощности, предназначенные для улучшения соsφ в промышленных осветительных сетях. Их типовое обозначение: КМ1-0,22-4,5-3У3 или КМ2-0,22-9-3У3, которое расшифровывается следующим образом. КМ - косинусные конденсаторы с пропиткой минеральным маслом, первая цифра-габарит (1 или 2), затем напряжение (0,22 кВ), мощность (4,5 или 9 квар), затем цифра 3 или 2 означает трёхфазное или однофазное исполнение, У3 (умеренный климат третьей категории).

В случае самостоятельного изготовления батареи, следует использовать конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Электролитические конденсаторы применять нельзя.

Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

Двухфазный режим асинхронного генератора.

Рис.2 Двухфазный режим асинхронного генератора.

Такую схему следует использовать тогда, когда нет необходимости в получении трёхфазного напряжения. Этот вариант включения уменьшает рабочую ёмкость конденсаторов, снижает нагрузку на первичный механический двигатель в режиме холостого хода и т.о. экономит "драгоценное" топливо.

В качестве маломощных генераторов, вырабатывающих переменное однофазное напряжение 220 В, можно использовать однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели бытового назначения: от стиральных машин типа "Ока", "Волга", поливальных насосов "Агидель", "БЦН" и пр. У них конденсаторная батарея может подключаться параллельно рабочей обмотке, либо использовать уже имеющийся фазосдвигающий конденсатор, подключенный к пусковой обмотке. Емкость этого конденсатора, возможно, следует несколько увеличить. Его величина будет определяться характером нагрузки, подключаемой к генератору: для активной нагрузки (электропечи, лампочки освещения, электропаяльники) требуется небольшая емкость, индуктивной (электродвигатели, телевизоры, холодильники) - больше.

Рис.3 Маломощный генератор из однофазного асинхронного двигателя.

Теперь несколько слов о первичном механическом двигателе, который будет приводить во вращение генератор. Как известно, любое преобразование энергии связано с её неизбежными потерями. Их величина определяется КПД устройства. Поэтому мощность механического двигателя должна превышать мощность асинхронного генератора на 50…100%. Например, при мощности асинхронного генератора 5 кВт, мощность механического двигателя должна быть 7,5…10 кВт. С помощью передаточного механизма добиваются согласования оборотов механического двигателя и генератора так, чтобы рабочий режим генератора устанавливался на средних оборотах механического двигателя. При необходимости, можно кратковременно увеличить мощность генератора, повышая обороты механического двигателя.

Каждая автономная электростанция должна содержать необходимый минимум навесного оборудования: вольтметр переменного тока (со шкалой до 500 В), частотомер (желательно) и три выключателя. Один выключатель подключает нагрузку к генератору, два других - коммутируют цепь возбуждения. Наличие выключателей в цепи возбуждения облегчает запуск механического двигателя, а также позволяет быстро снизить температуру обмоток генератора, после окончания работы - ротор невозбужденного генератора еще некоторое время вращают от механического двигателя. Эта процедура продлевает активный срок службы обмоток генератора.

Если с помощью генератора предполагается запитывать оборудование, которое в обычном режиме подключается к сети переменного тока (например, освещение жилого дома, бытовые электроприборы), то необходимо предусмотреть двухфазный рубильник, который в период работы генератора будет отключать данное оборудование от промышленной сети. Отключать надо оба провода: "фазу" и "ноль".

В заключение несколько общих советов.

1. Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

2. По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

3. Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он "не любит" холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

4. Не ошибитесь с мощностью электрического тока, вырабатываемого генератором. Если при работе трёхфазного генератора используется одна фаза, то её мощность будет составлять 1/3 общей мощности генератора, если две фазы - 2/3 общей мощности генератора.

5. Частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, можно косвенно контролировать по выходному напряжению, которое в режиме "холостого хода" должно на 4…6 % превышать промышленное значение 220/380 В.

К сожалению, часто электроснабжающие организации не справляются с обеспечением частных домовладений электроэнергией. Из-за перебоев с электричеством владельцы дач и загородных коттеджей вынуждены обращаться к альтернативным источникам электричества. Наиболее распространенный из них – генератор.

Особенности электрогенератора и область его применения

Электрогенератором называется мобильный прибор, служащий для преобразования и накапливания электроэнергии. Принцип действия данного устройства несложен, что позволяет изготовить его собственноручно. Схему простого генератора можно легко найти в Интернете.

Агрегат, сделанный вручную, не станет достойным конкурентом изделию, собранному на заводе, но это оптимальное решение, если вы хотите сэкономить значительную сумму денег.

Электрогенераторы имеют довольно широкую область применения. Как видно на фото самодельных генераторов, они могут использоваться на ветровых электростанциях, в сварочных работах, а также в качестве автономного устройства для поддержки электроэнергии в частных домах.

Включение генератора осуществляется входящим напряжением. Для этого аппарат подключают к источнику питания, но это не рационально для мини-электростанции, ведь она обязана вырабатывать электрический ток, а не расходовать его для запуска.

Вследствие этого, особой популярностью пользуются модели, оснащённые возможностью последовательно переключать конденсаторы или функцией самовозбуждения.

Нюансы, которые надо знать для создания электрогенератора

Покупка генератора обойдётся довольно дорого. Поэтому всё больше рачительных хозяев прибегают к изготовлению агрегата своими руками. Простота принципа действия и конструкционного решения позволяет собрать электрогенерирующее устройство всего за пару часов.

Как сделать генератор своим руками?

Первый этап – настройка всего оборудования таким образом, чтобы скорость вращения превышала скорость оборотов электродвигателя. Измерив величину вращения мотора, прибавьте еще 10%. Вы получите скорость, с которой должен работать электрогенератор.

Шаг второй – переделка генератора под себя при помощи конденсаторов. Очень важно правильно определить требуемую ёмкость.

Третий шаг – установка конденсаторов. Здесь необходимо строго следовать расчёту. Кроме того, нужно убедиться в качестве изоляции. Вот и всё – сборка генератора завершена.

Мастер-класс по изготовлению генератора асинхронного типа

Одним из наиболее распространённых видов самодельных генераторов является асинхронный электрогенератор. Это объясняется его несложным принципом работы и неплохими теххарактеристиками.

Что нужно для изготовления такого генератора своими руками? Прежде всего, вам потребуется асинхронный двигатель. Его отличительной чертой являются короткозамкнутые витки вместо магнита на роторе. Ещё понадобятся конденсаторы.

Инструкция по изготовлению

Подключим вольтметр к любой из обмоток двигателя, и раскрутим вал. Вольтметр покажет наличие напряжения, которое берётся вследствие остаточной намагниченности ротора.

Это ещё не генератор. Попробуем создать магнитное поле при помощи роторных витков. При включении электродвигателя происходит намагничивание короткозамкнутых витков ротора. Аналогичный результат можно получить и при работе устройства в режиме «генератор».

Поставим шунт на одну из статорных обмоток, используя не электрический конденсатор. Раскрутим вал. Значение появившегося напряжения со временем станет равным номинальному напряжению двигателя. Далее зашунтируем при помощи конденсатора оставшиеся обмотки силового устройства и соединим их.

Генератор считается потенциально опасным устройством, потому обращение с ним требует особой аккуратности. Он должен быть защищён от атмосферных осадков и механических ударов. Лучше всего изготовить специальный кожух.

Если устройство автономное, то оно должно быть оборудовано датчиками и приборами для фиксации необходимых данных. Также желательно оснащение прибора кнопкой включения/выключения.

При малейших сомнениях в своих силах лучше отказаться от самостоятельного изготовления генератора.

Фото генераторов своими руками

В наше неспокойное время иногда возникают перебои с электричеством. Солнечные батареи хороший вариант, но не в преддверии облачной и снежной зимы - тут требуется кое-что получше и мощнее. Дизельный генератор тоже неплохой вариант, только шумный и требующий расходы на обслуживание. Тогда почему бы не изобрести... велосипед? С помощью легко доступных деталей, можно построить достаточно мощный генератор тока, который будет заряжать телефон, ноутбук, или мощный аккумулятор для аварийного освещения дома. Сам велосипед без колёс будет стоять на деревянном основании, а вращение педалей передастся на электромотор генератора.

Велогенератор

Установка велосипеда выполняется следующим образом: заднее колесо велосипеда обеспечит вращение двигателя постоянного тока через ремень вентилятора, этот двигатель подключен к контроллеру заряда, контроллер заряда заряжает свинцово-кислотные батареи, а батарея подключается к инвертору. И затем вы можете подключить любое устройство на 220 В к выходу инвертора.

Основные материалы генератора

• Плоская доска основание
• Велосипедная рама с задним колесом
• 12 В свинцово-кислотный аккумулятор
• DC-AC инвертор
• DC-DC зарядное устройство
• 24 В DC электромотор
• Ремень вентилятора
• Провода, винты, и металлический стержень

Сначала прикрепим велосипед на кусок толстой фанеры. Убедитесь, что у вас достаточно места и прикрепите мотор за заднее колесо через шкив.

После установки подставки для велосипеда, переднее колесо должно сидеть плотно на блоках. Далее снять шину с заднего колеса. Прикрепить шкив для двигателя. Закрепить ремень на колесо и шкив. Убедитесь, что двигатель обеспечивает максимальное натяжение ремня вентилятора.

Двигатель здесь применён 2800 об/мин, в то время как езда на скорости 30 километров в час даст всего 250 об/мин на заднем колесе. Таким образом, мы выбираем шкив с диаметром примерно в десять раз меньше, чем колесо, поэтому даже неспешное вращение педалей может дать нам нужные обороты (10х увеличение). Для практичности целей мы выбрали самые толстые ремни, которые могли бы вписаться в обод колеса. В зависимости от того, какую длину вы используете, мотор может устанавливаться на различных расстояниях от заднего колеса.

Зарядное устройство

Контроллер заряда регулирует ток поступающий в батарею и предотвращает избыточный заряд и разряд АКБ. Схему приводить не будем - во-первых на сайте их полно, во-вторых всё зависит от ваших возможностей и предпочтений.

Добавление стабилитрона

Важно не превысить уровень входного напряжения зарядки более предела (в нашем случае 24 В). Вы можете добавить мощный стабилитрон с напряжением пробоя 24V, так что если напряжение станет выше - стабилитрон не позволит избыточному напряжению пойти на зарядное устройство.

Аккумулятор

Если аккумулятор мы используем на 12 В, то и контроллер заряда для напряжения 12 В. Аккумулятор на фото ёмкостью 18 А/ч прекрасно работает в этой схеме генератора и имеет максимальный зарядный ток 5 А.

Инвертор

Ток, который выходит из розетки - переменного тока (AC). Инвертор преобразует низкое постоянное напряжение аккумулятора в повышенное 220 В переменного тока, поэтому вы можете подключать обычные электроприборы. При выборе инвертора убедитесь, что он способен дать выходной ток и напряжение на нужную мощность. Инвертор, рекомендуемые в этом проекте, имеет мощность 500 Вт.

Таким образом становится возможным без малейших дополнительных расходов получить достаточно мощный, экологически чистый источник электроэнергии хоть 12, хоть 220 вольт, который поможет в случае аварий на линиях электропередач во время бури или других стихийных бедствий. А по совместительству генератор работает как обычный велотренажёр!

Для сборки мощного самодельного генератора электроэнергии нам потребуется старый без восьмёрок на заднем колесе. Чем больше максимальное передаточное отношение, тем лучше. Из-за особенностей посадки предпочтительнее женские велосипеды, но их сложнее найти. 28-дюмовое колесо и передняя звёздочка на 52 зуба будут неплохим вариантом, но мой первый самодельный педальный генератор электричества был с 26-дюймовым колесом и звёздочкой на 46 зубов и он работал без проблем. Будет задействована только самая высокая передача, так что можно избавиться от переключателя передач. Снимите с все остальные ненужные детали — тормоза, переднее колесо, и т. д. можно сохранить, чтобы было за что держаться и было где закрепить выключатель, и вольтметр. Так как мы избавились от переднего колеса, то для установки велосипеда потребуется сделать подставку из металла, дерева или чего-то другого, чтобы заднее колесо не касалось земли.

Если вы используете генератор переменного тока K1 (используется на таких автомобилях, как Форд Fiesta, Escort, Granada, Воксхолл, Опель), то он часто идёт в комплекте с двухразмерным шкивом. Генераторов Lucas нужно избегать, так как они не так эффективны как генераторы Bosch и Motorola. Обратите внимание на автомобили с большими двигателями, в которых генераторы переменного тока рассчитаны на работу на низких оборотах. Генераторы Ford/Bosch N1 можно найти на автомобилях Sierra и Volvo. Они качественные, но немного больше и тяжелее за K1. Убедитесь, что вы купили автономный генератор, не требующий внешнего блока управления, так как некоторые японские генераторы поставляются без него. Лучше купить генератор с двумя большими клеммами и одной маленькой. Две большие клеммы подсоединятся вместе и служат плюсом, маленькая подсоединяется к индикаторной лампочке, а 5-миллиметровая клемма заземления соединяется с корпусом и служит минусом. После покупки неплохо будет провести базовый тест генератора. Для того, чтобы проверить работает ли генератор, можно использовать маленькую лампочку, которая у нас далее будет выступать в роли иникатора заряда. Если генератор переменного тока прошёл тест, то это ещё не значит, что он способен генерировать электричество. Но таким способом можно выявить самые распространённые недостатки: проблемы с предохранителем, блоком диодов, изношенные щётки. Эти неисправности можно устранить, позаимствовав запчасти у других сломанных генераторов с целыми диодными и управляющими блоками и т. д. Не выбрасывайте ржавые или грязные генераторы переменного тока. Если они прошли тесты, то они скорей всего они работоспособны.

Почистите генератор, предварительно сняв охлаждающий вентилятор (он шумный и не нужен). Закрепите генератор на кронштейне сзади сидения, так чтобы его шпиндель находился на 10 - 12 см кнаружи от обода, как показано на картинке ниже.

С помощью ленты или кабеля измерьте требуемую окружность ремня. Она равна приблизительно 82 дюймам. В автомагазине купите ремень A82 «V». Они выпускаются с шагом один дюйм, стоят около 500 рублей, также используются в сельскохозяйственной технике. На 26-дюймовых колёсах можно использовать ремни A78 и на 27-дюймовых — ремни A80. Ещё лучше купить ремень зубчатого типа, например, Goodyear Extraflex.

Такие ремни легче изгибаются вокруг небольших шкивов, что по сравнению со сплошным ремнём значительно снижает механические потери. Регулировка натяжения генератора переменного тока, установленного на автомобиле, осуществляется с помощью специальной пластины с прорезью. Вместо неё будем использовать пружинный натяжитель, предназначенный для сглаживания неровностей колеса. Так как требуется очень низкий вращающий момент, то не нужно сильно затягивать ремень. Сильно затянутый ремень увеличивает потери на трение. Если у вас шкив от K1, то после стабилизации его движения подсчитайте количество оборотов генератора за один поворот колеса — больше 45 хорошо, а 60 вообще идеально. Если вы купили разборный шкив K1, разберите его и между двумя тарелками положите прокладку, чтобы ремень прошёл дальше внутрь. Это позволит увеличить скорость.

После завершения механических работ при условии использования генератора в публичных местах, нужно обеспечить защиту всем движущимся частям. Маленьких детей привлекают блестящие движущиеся предметы — колесо и обод, а человек сидящий за генератором не видит, что происходит сзади! Даже несмотря на то, что не требуются передачи, не спешите избавляться от переключателя. Он натягивает цепь и в случае попадания пальца между цепью и звёздочкой можно отделаться только лёгким ушибом, тогда как без переключателя дело может дойти до ампутации.

Версия мощного педального генератора, описанная выше — «вертикальный велосипед на этажерке» — самый простой и очевидный способ создания самодельного генератора, но также несложно сделать версию на основе кресла. Дополнительно потребуется только дешёвое пластмассовое стуло, какая-нибудь подставка для ног, часть старого каркаса от палатки, две трубы большого диаметра (вставляются друг в друга) или регулятор высоты от вращающегося кресла. Если вы разрезаете офисное кресло, то берите только старые механические кресла без воздушных пружин, которые могут представлять опасность при разрезании и сверлении! Генераторы проще перевозить, если сделать их разборными посередине. Также можно избавится от натягивающей ремень пружины, прикрепив генератор так, чтобы ремень натягивался под своим собственным весом.

В сравнении с генератором на базе велотренажёра у генератора на основе шоссейного велосипеда есть недостаток, заключающийся в слабом эффекте маховике. Эту проблема решается с помощью дополнительного веса, который крепиться к ободу болтами диаметром 4 мм. Придайте грузу U-образный вид (выпуклостью наружу). Проследите, чтобы у груза не было никакой возможности оторваться. Не перестарайтесь с грузом! Я видел однажды как развалился нагруженный свинцом обод!

В продолжении статьи мы рассмотрим .