Электрогенератор, сделанный своими руками: порядок сборки

Устройство генератора

Основа преобразования кинетической энергии в электричество была заложена еще в 1827 году, и впервые использовалась в аппаратах, созданными венгерским физиком Йедлик Аньош Иштваном. Принцип остался неизменен и в наше время, хотя технически, конечно, используются более продвинутые решения. Суть самого физического процесса — в магнитном поле происходит перемещение провода, на концах которого и образуется напряжение.

Для подъема частоты движения, а соответственно и увеличение генерации тока, разработали более продуктивные способы преобразования магнитной энергии в электрическую.

Проводник собирается в катушку со многими оборотами. Она сама размещается на подвижный шкив, с направлением своих полюсов на постоянные закрепленные магниты всей системы. При вращении, каждая обмотка, много раз проходит через магнитное поле, производя на своих концах электроэнергию.

В генераторах, предназначенных для домашнего или промышленного устройства движение вала задается бензиновым, дизельным, газовым, ветряным или турбинным двигателем.

Принцип действия ветряного генератора электричества

На территории России ветряные электрогенераторы пока не
особенно распространены, а вот Дания серьёзно занялась проблемой
энергосбережения. Здесь даже существует специальная государственная программа,
направленная на обеспечение государства электроэнергией.

Для самостоятельного создания такого асинхронного
стационарного генератора не потребуется особенных затрат времени и усилий. А
ветреные приморские или горные районы имеют прекрасную возможность с его
помощью полностью покрывать расход электроэнергии для небольших частных домов.

Видео о том, как сделать генератор электричества своими руками

Принцип действия ветряного генератора заключается в
работе двигателя от энергии ветра. Генератор запускается от двигателя и
передаёт электроэнергию в специальные батареи. В них электроэнергия
аккумулируется, а затем происходит распределение её по назначению. Как же
сделать домашний генератор электричества? Среди огромного разнообразия
конструкций ветряных генераторов можно выбрать одну, наиболее подходящую именно
вам. Все генераторы состоят из:

1. Самого генератора.
2. Лопастей.
3. Установки, превращающей ветер в энергию.
4. Башни для поднятия установки, чтобы поймать ветер.
5. Батарей и электронной системы управления.

Расчет потребления

Ответ на вопрос как выбрать генератор, непосредственно зависит от характеристик устройства и конкретных запросов в питании его потребителей. Что касается последнего, — для расчета берется пиковые запросы энергетической сети. Или говоря по-другому — сумма ватт всех ламп, холодильников, печек, водонагревателей, отопительных систем, и других часто используемых электроприборов. Распишем пример для небольшого дома с двумя комнатами, прихожей, кухней и ванной.  Не забудем электрическое отопление, тэны, стиральные машины, уличное освещение, насосы водоснабжения и подвал. Расчет будет проводиться в разрезе экономичных ламп, как наиболее дешевых источников освещения. Кроме того, в приведенной таблице количество ватт указано в объеме, затрачиваемом за час работы. И так:

Для снабжения энергией среднестатистического небольшого дома, в котором включены абсолютно все электроприборы, генератор должен выдать мощность 17–18 КВт/час. Подобное оборудование выработки тока, хоть и покрывает полностью все энергетические потребности владельца, тем не менее стоит очень дорого. Цена порядком доходит и до трети миллиона рублей.

Как экономить

Здесь есть маленький фокус, который может порядком уменьшить изначальную стоимость оборудования генерации. Он заключается в совместном использовании системы выработки энергии с емким аккумулятором. Все дело в том, что высчитанные результаты касаются единовременного пикового потребления, которого практически никогда не бывает. Холодильники, тэны, утюги, печки, чайники работают какое-то время, затем отключаются. В эти моменты генератор для дома свободен от нагрузки и может снабжать энергией других потребителей. К примеру, аккумулятор. Который, в свою очередь, включится в работу и начнет отдавать накопленный заряд, в моменты пикового включения устройств в электрическую сеть.

Такая система даст и экономию топлива. Часто можно заметить, что в период большой нагрузки, двигатель внутреннего сгорания находящийся в генераторе, добавляет оборотов, чтобы компенсировать потери мощности. Соответственно и быстрее расходуется горючее. Предложенная система будет сглаживать скачки за счет накопленного заряда в периоды простоя, уменьшая износ техники и снижая трату топлива.

Для расчета нужной мощности в данном случае, будет использоваться суточный расход энергии каждого устройства домашней сети электропитания.

Результат был бы ужасен, если забыть, что речь идет о полноценных сутках. В часовом понимании требуемая мощность генератора составила бы (достаточная для подзарядки аккумулятора и снабжения того, что требуется на текущий момент) — 1758 Вт, или с учетом потерь и возможной срочной необходимости — +15–25% — 2200 Вт/ч. Вот, приобретение такого аппарата, уже выглядит более похожим на реальность. В среднем, можно подобрать такую модель стоимостью до 15000 рублей.

Конечно, в случае применения аккумулятора, цена запуска содержит покупку его самого, конвертера тока и контроллера заряда соответствующих требуемым запросам мощности. Но в результате сумма будет намного меньшей, чем при приобретении полноформатного генератора.

Что касается генераторов для дачи, — их использование само по себе экономно. Здесь не нужны дополнительные системы, высокие мощности или длительное время работы. Достаточно взять самое простое и маленькое устройство генерации тока 220 В, с бензиновым двигателем.

Эффект обратимости

Известно, что принцип работы любого генерирующего электрический ток устройства основан на преобразовании одной формы энергии (тепла, например) в необходимый для электропитания оборудования вид. Можно воспользоваться так называемыми альтернативными (их ещё называют возобновляемыми) источниками энергоснабжения, однако указанный способ связан с ещё большими материальными и производственными издержками.

Гораздо проще и экономнее сделать самодельный генератор тока, воспользовавшись потенциальными возможностями имеющегося в распоряжении пользователя старого асинхронного электродвигателя.

Основанием для такого изготовления является известный в электротехнике принцип обратимости процессов взаимодействия электромагнитных полей, что объясняется спецификой происходящих при этом электрических процессов. Если в двигателе трёхфазную энергию тока используют для превращения её в механическое вращение вала, то в генераторе всё происходит строго наоборот. В этих агрегатах принудительное вращение якоря трансформируется в текущий по фазным обмоткам электрический ток, мощность которого расходуется на обслуживание потребителя (смотрите рисунок ниже).

Принцип работы генератора

Таким образом, перед тем, как сделать образец самодельного электрогенератора из бывшего в употреблении асинхронного двигателя в самом общем случае необходимо проделать следующие манипуляции:

• Клеммы, на которые подаётся трёхфазное (или однофазное – для коллекторных образцов изделий) напряжение нужно превратить в выходные контакты генератора;
• К подвижной части генератора, от которой работал тот или иной механизм (станок, например) следует приспособить привод от внешнего источника механического вращательного импульса;

Дополнительная информация. В качестве такого источника может применяться любой подходящий для конкретных условий движитель, вращающийся под воздействием энергии сгорающего топлива (бензина, газа или солярки). При наличии в частном хозяйстве ветряка или самодельной водяной мельницы решение вопроса с приводом существенно упрощается.

Из-за дороговизны бензина в условиях загородного хозяйства единственно приемлемым вариантом является изготовление небольшой электростанции, работающей от дизельного движка или на газу.

В этом случае работающий на сравнительно дешёвом топливе двигатель через специальную приводную муфту подсоединяется к валу сооружаемой конструкции, которая после небольшой доработки превращается в генератор переменного тока.

Расчет лопастного ветрогенератора

Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.

Энергия ветра может быть определена по формулеP=0.6*S*V³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так: R=√(P/(0.483*V³))

Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра — в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.

Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.

В Интернете часто можно найти статьи под броскими заголовками наподобие «Ветрогенератор для отопления дома». На самом же деле, как вы уже могли понять из приведенных расчетов, постоянно поддерживать потребляющее несколько киловатт-часов электрическое отопление сможет разве что сеть из не одного десятка самодельных установок.

Предлагаем посмотреть еще один рассказ про ветрогенератор и его изготовление в домашних условиях

Бензогенератор своими руками для автономного энергообеспечения (, чертеж)

Ассортимент современных средств для автономного обеспечения электроэнергией предлагает решения практически для любой потребности в энергии, если возникнет такая необходимость, то можно будет обеспечить достаточным количеством энергии даже целый город. К счастью, такие случаи возникают крайне редко, а вот отключения локального масштаба случаются с нерадостной регулярностью.

Для таких ситуаций можно использовать один из многочисленных фабричных генераторов или изготовить бензогенератор своими руками. Последний вариант во многих случаях предпочтительнее, потому что предлагаемые в магазинах аппараты стоят совсем недешево. А изготовить самодельный бензогенератор для человека, имеющего опыт работы с инструментом, материалами и представляющего себе принцип работы генератора, будет достаточно просто.

Необходимые элементы для бензогенератора

Необходимые элементы также не станут в копеечку, в качестве главного элемента – бензинового сердца генератора – можно использовать практически любой старый бензиновый двигатель. Известны случаи, когда умельцы собирали бензогенератор своими руками на основе двигателя от «Запорожца». И такая установка оказывается вполне жизнеспособной, поэтому не нужно бояться экспериментировать, можно просто придерживаться определенных рекомендаций.Основные элементы бензинового генератора:

генератор;инвертор для преобразования напряжения.

Двигатель, как мы уже сказали выше, можно использовать практически любой из доступных. Чаще всего используются двигатели от бензопил, потому что они вполне доступные (можно взять даже бывший в употреблении).

Абсолютно не важна марка бензопилы, это может быть как Husquarna, так и «Дружба».Генератор тоже может быть практически любым, выбор достаточно широкий. Лучше всего использовать автомобильный генератор, выдающий 12 или 24 В. Потенциала такого генератора будет более чем достаточно.

Конечно, можно усложнить себе жизнь и перебрать кучу других вариантов, а для тех же, кто хочет просто собрать бензогенератор свои ми руками без лишних трудностей, автомобильный генератор будет идеальным решением.С двигателем и генератором мы определились. Теперь нужно позаботиться о преобразовании напряжения.

Для этого можно взять обычный источник бесперебойного питания, используемый для оргтехники. Имеющийся в их конструкции аккумулятор будет дополнительно накапливать энергию, поэтому можно будет давать бензогенератору отдохнуть, что продлит его работоспособность.

Сборка бензогенератора

Когда собраны все компоненты будущего бензогенератора, можно приступать непосредственно к его сборке. Для объединения всех деталей, обеспечения дополнительной прочности конструкции, снижения вибрации и производимого шума можно использовать автомобильную покрышку.

Генератор крепится к двигателю, лучше предусмотреть несколько точек крепления, чтобы бензогенератор случайно не развалился во время работы. Чем мощнее двигатель и генератор, тем надежнее должно быть крепление.

Также очень важной частью бензогенератора является глушитель – в процессе работы аппарат будет производить много шума, кроме того двигатель будет производить выхлопные газы. А глушитель поможет снизить шум и не допустить обширное расхождение выхлопа.Таким образом, собрать бензогенератор своими руками достаточно просто, для этого не требуется степени физических наук и каких-либо труднодоступных и дорогостоящих материалов

Но в любом случае не стоит браться за дело, если нет уверенности в своих силах – без должного настроя ничего не получится.Если Вам понравилась эта статья — поделитесь ею со своими друзьями:

С чего начать?

Исходя из величины требуемых нагрузок для одновременного включения приборов, подбирают все основные элементы.

Оптимальные показатели рабочих характеристик достигаются правильным подбором мощностей бензинового и электрического двигателей.

Для получения однофазного тока 220 В подойдет двухтактный бензиновый двигатель, а если планируется получение более высоких мощностей, то выбор следует остановить на четырехтактном. Расход топлива будет зависеть от выбранного двигателя. Помимо основной задачи – выработки энергии, следует предусмотреть систему шумоподавления, смазки, вентиляции, установку выхлопной трубы для отвода газов. Придется купить колеса, чтобы обеспечить мобильность аппарата. Кожух можно изготовить из металла или фанеры.

Бензогенератор на основе двухтактного бензинового двигателя выручит при необходимости краткосрочного подключения. Когда требуется работа надолго и с большой нагрузкой, лучше изготовить генератор с четырехтактным бензиновым двигателем.

Панель управления должна иметь вольтметр, кнопку прерывания цепи, клеммы для подключения заземления, розетки для использования выработанной энергии.

Заниматься самостоятельным изготовлением бензогенератора имеет смысл в том случае, когда у вас имеются неиспользуемые двигатели от старых приборов. Можно, конечно, купить все составляющие специально для этих целей, однако большой экономии получить при этом не удастся – стоимость комплектующих может даже превысить цену готовой заводской модели.

На практике часто используют мотоциклетные или автомобильные движки, двигатели от косилок, бензопил и прочих устройств.

Организация приводной части

В бытовых условиях в качестве механического привода, как правило, используются типовые бензогенераторы, с которых момент вращения передаётся непосредственно на рабочий вал. Основная проблема при таком подключении – организация надёжного муфтового сцепления, полностью передающего крутящий момент на ось якоря генератора (в данной ситуации его функцию выполняет ротор двигателя).

При её обустройстве самый оптимальный вариант – это обратиться за помощью к профессиональным механикам, которые помогут организовать муфтовое соединение требуемого качества и надёжности.

Обратите внимание! Ротор переделываемого механизма напоминает по своей конструкции обмотку статора с тремя сдвинутыми на 120 градусов обмотками (он называется в этом случае фазным). Ротор фазного типа

Ротор фазного типа

Линейные выводы каждой из обмоток соединяются со съёмными контактными кольцами, посредством которых на механизм двигателя через графитовые щётки подавалось запускающее напряжение. Если оставить всё как было, получается очень непростая в изготовлении и обслуживании конструкция, использовать которую в составе будущего генератора не имеет смысла.

Для удобства переделки лучше всего воспользоваться схемой короткозамкнутой подвижной части, которая может быть получена путём закорачивания рабочих выводов каждой из катушек фазного ротора.