Электрогенератор как сделать: Страница не найдена

Самодельный генератор. Все способы своими руками

Способ 1

В Интернете нашел статью о том, как переделать генератор автомобиля на генератор с постоянными магнитами. Можно ли использовать этот принцип и переделать генератор своими руками из асинхронного электродвигателя? Возможно, что будут большие потери энергии, не такое расположение катушек.

Двигатель асинхронного типа у меня на напряжение 110 вольт, обороты – 1450, 2,2 ампера, однофазный. При помощи емкостей я не берусь делать самодельный генератор, так как будут большие потери.

Предлагается пользоваться простыми двигателями по такой схеме.

Если изменять двигатель или генератор с магнитами округлой формы от динамиков, то надо их устанавливать в крабы? Крабы – это две металлические детали, стоят на якоре снаружи катушек возбуждения.

Если магниты надевать на вал, то вал будет шунтировать магнитные силовые линии. Как тогда будет возбуждение? Катушка тоже расположена на валу из металла.

Если поменять подсоединение обмоток и сделать параллельное соединение, разогнать до оборотов выше нормальных значений, то получается 70 вольт. Где взять механизм для таких оборотов? Если перематывать его на уменьшение оборотов и ниже питание, то слишком упадет мощность.

Двигатель асинхронного типа с замкнутым ротором – это железо, которое залито алюминием. Можно взять самодельный генератор от автомобиля, у которого напряжение 14 вольт, сила тока 80 ампер. Это неплохие данные. Двигатель с коллектором на переменный ток от пылесоса или стиральной машины можно применить для генератора. На статор установить подмагничивание, напряжение постоянного тока снимать со щеток. По наибольшему ЭДС поменять угол щеток. Коэффициент полезного действия стремится к нулю. Но, лучше, чем генератор синхронного типа, не изобрели.

Решил испытать самодельный генератор. Однофазный асинхронный мотор от стиралки малютки крутил дрелью. Подключил к нему емкость 4 мкФ, получилось 5 вольт 30 герц и ток 1,5 миллиампера на короткое замыкание.

Не каждый электромотор можно использовать в качестве генератора таким методом. Есть моторы со стальным ротором, имеющие малую степень намагниченности на остатке.

Необходимо знать разницу между преобразованием электрической энергии и генерацией энергии. Преобразовать 1 фазу в 3 можно несколькими способами. Один из них – это механическая энергия. Если электростанцию отсоединить от розетки, то пропадает все преобразование.

Откуда возьмется движение провода с повышением скорости, ясно. Откуда магнитное поле будет для получения ЭДС в проводе – не понятно.

Объяснить это просто. Из-за механизма магнетизма, который остался, образуется ЭДС в якоре. Возникает ток в статорной обмотке, который замкнут на емкости.

Ток возник, значит, дает усиление на электродвижущую силу на катушках роторного вала. Появившийся ток дает усиление электродвижущей силы. Электроток статорный образует электродвижущую силу намного больше. Это идет до установления равновесия статорных магнитных потоков и ротора, а также дополнительные потери.

Размер конденсаторов рассчитывают так, что на выводах напряжение достигает номинального значения. Если оно маленькое, то снижают емкость, то повышают. Были сомнения по поводу старых моторов, которые якобы не возбуждаются. После разгона ротора мотора или генератора надо ткнуть быстро в любую фазу малым количеством вольт. Все придет в нормальное состояние. Зарядить конденсатор до напряжения равному половину емкости. Включение производить выключателем с тремя полюсами. Это относится с 3-фазному мотору. Такая схема используется для генераторов вагонов пассажирского транспорта, так как у них ротор короткозамкнутый.

Способ 2

Самодельный генератор сделать можно и по-другому. Статор имеет хитрую конструкцию (имеет специальное конструкторское решение), имеется возможность регулировки напряжения выхода. Я сделал генератор своими руками такого вида на строительстве. Двигатель брал мощностью 7 кВт на 900 оборотов. Обмотку возбуждения я подключил по схеме треугольника на 220 В. Запустил его на 1600 оборотов, конденсаторы были на 3 на 120 мкФ. Включались они контактором с тремя полюсами. Генератор действовал как выпрямитель с тремя фазами. С этого выпрямителя питалась электрическая дрель с коллектором на 1000 ватт, и пила дисковая на 2200 ватт, 220 В, болгарка 2000 ватт.

Приходилось изготавливать систему мягкого пуска, другой резистор с закороченной фазой через 3 секунды.

Для моторов с коллекторами это неправильно. Если в два раза повысить вращающую частоту, то уменьшится и емкость.

Также повысится и частота. Схема емкостей отключалась в автоматическом режиме, чтобы не использовать тор реактивности, не расходовать горючее.

Во время работы надо нажать на статор контактора. Три фазы разобрал их по ненужности. Причина кроется в высоком зазоре и увеличенном рассеивании поля полюсов.

Специальные механизмы с двойной клеткой для белки и косыми глазами для белки. Все-таки я получил с моторчика стиралки 100 вольт и частоту 30 герц, лампа на 15 ватт не хочет гореть. Очень слабая мощность. Надо мотор брать сильнее, или конденсаторов больше ставить.

Под вагонами используется генератор с ротором короткозамкнутым. Его механизм приходит от редуктора и на ременную передачу. Обороты вращения 300 оборотов. Он находится как дополнительный генератор нагрузки.

Способ 3

Можно сконструировать самодельный генератор, электростанцию на бензине.

Вместо генератора использовать 3-фазный асинхронный мотор на 1,5 кВт на 900 оборотов. Электродвигатель итальянский, подключаться может треугольником и звездой. Сначала я поставил мотор на основание с мотором постоянного тока, присоединил к муфте. Стал крутить двигатель на 1100 оборотов. Появилось напряжение 250 вольт на фазах. Подключил лампочку на 1000 ватт, напряжение сразу упало до 150 вольт. Наверное, это от фазного перекоса. На каждую фазу надо включать отдельную нагрузку. Три лампочки по 300 ватт не смогут снизить напряжение до 200 вольт, теоретически. Можно конденсатор поставить больше.

Обороты двигателя надо делать больше, при нагрузке не снижать, тогда питание сети будет постоянным.

Необходима значительная мощность, автогенератор такую мощность не даст. Если перемотать большой камазовский, то с него не выйдет 220 В, так как магнитопровод будет перенасыщен. Он был сконструирован на 24 вольта.

Сегодня собирался пробовать подсоединить нагрузку через 3-фазный блок питания (выпрямитель). В гаражах свет отключили, не получилось. В городе энергетиков систематически отключают свет, поэтому надо делать источник постоянного питания электричеством. Для электросварки есть навеска, подцепляется к трактору. Для подключения электрического инструмента нужен постоянный источник напряжения на 220 В. Была мысль сконструировать самодельный генератор своими руками, и инвертор к нему, но, на аккумуляторных батареях не долго можно проработать.

Недавно включили электричество. Подключал двигатель асинхронный из Италии. Поставил его с мотором бензопилы на раму, скрутил вместе валы, поставил муфту резиновую. Катушки соединил по схеме звезды, конденсаторы треугольником, по 15 мкФ. Когда запустил моторы, то на выходе питания не получилось. Присоединял конденсатор, заряженный к фазам, напряжение появилось. Свою мощность в 1,5 кВт двигатель выдал. При этом питающее напряжение снизилось до 240 вольт, на холостых оборотах было 255 вольт. Шлифмашинка от него нормально работала на 950 ватт.

Пробовал повысить обороты двигателя, но не получается возбуждение. После контакта конденсатора с фазой напряжение возникает сразу. Буду пробовать ставить другой двигатель.

Какие конструкции систем за границей производятся для электростанций? На 1-фазных понятно, что ротор владеет обмоткой, перекоса фаз нет, потому что одна фаза. В 3-фазных имеется система, которая дает регулировку мощности при подсоединении к ней моторов с наибольшей нагрузкой. Еще можно подсоединить инвертор для сварки.

В выходные хотел сделать самодельный генератор своими руками с подключением асинхронного двигателя. Удачной попыткой сделать самодельный генератор оказалось подключение старого двигателя с корпусом из чугуна на 1 кВт и на 950 оборотов. Мотор возбуждается нормально, с одной емкостью на 40 мкФ. А я установил три емкости и подключил их звездой. Этого хватило для запуска электродрели, болгарки. Хотел, чтобы получилась выдача напряжения на одной фазе. Для этого подключал три диода, полумост. Сгорели лампы люминесцентные для освещения, и подгорели пакетники в гараже. Буду наматывать трансформатор на три фазы.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Асинхронный генератор своими руками: устройство, принцип работы, схемы

Для питания бытовых устройств и промышленного оборудования необходим источник электроэнергии. Выработать электрический ток возможно несколькими способами. Но наиболее перспективным и экономически выгодным, на сегодняшний день, является генерация тока электрическими машинами. Самым простым в изготовлении, дешёвым и надёжным в эксплуатации оказался асинхронный генератор, вырабатывающий львиную долю потребляемой нами электроэнергии.

Применение электрических машин этого типа продиктовано их преимуществами. Асинхронные электрогенераторы, в отличие от синхронных генераторов, обеспечивают:

• более высокую степень надёжности;
• длительный срок эксплуатации;
• экономичность;
• минимальные затраты на обслуживание.

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Устройство и принцип работы

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.

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.

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.

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
https://www.youtube.com/watch?v=ZQO5S9F72CQ

Часть 2
https://www.youtube.com/watch?v=nDCdADUZghs

Часть 3
https://www.youtube.com/watch?v=6M_w1b2xyM8

Часть 4
https://www.youtube.com/watch?v=CONHg7p-IYE

Часть 5
https://www.youtube.com/watch?v=z2YSqVh2vM8

Часть 6
https://www.youtube.com/watch?v=FNU83kOeSbA

Для упрощения подбора конденсаторов воспользуйтесь таблицей:

Таблица 1

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

Асинхронный генератор не требует особого ухода. Его обслуживание заключается в контроле состояния подшипников. На номинальных режимах устройство способно работать годами без вмешательства оператора.

Слабое звено – конденсаторы. Они могут выходить из строя, особенно тогда, когда их номиналы неправильно подобраны.

При работе генератор нагревается. Если вы часто подключаете повышенные нагрузки – следите за температурой устройства или позаботьтесь о дополнительном охлаждении.

Список использованной литературы

• Кацман М.М. «Электрические машины»  2013
• А.А. Усольцев «Электрические машины» 2013
• Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

В Калмыкии студент нашел способ увеличить КПД электрогенераторов — Российская газета

Студент физико-математического факультета Калмыцкого госуниверситета Илья Котлер надеется сделать из Калмыкии образцовую экологически чистую республику. Это возможно за счет значительного увеличения КПД новых ветроэлектрогенераторов.

Примечательно, что Илья приехал поступать в КалмГУ из Крыма. А ведь степная республика и морской полуостров — это регионы, в которых ветер является неисчерпаемым и бесплатным источником энергии. Нужно только грамотно его использовать. Эту проблему и пытается сейчас решить крымчанин в Калмыкии.

— Я работаю над созданием новых асинхронных двигателей на базе альтернативных источников энергии. Кстати, эти разработки можно применять не только в электроэнергетике. Проблема заключается в том, что ранее серьезной модернизации в этой сфере практически не было. А между тем самый высокий КПД генератора составляет не более 40 процентов. И речь в данном случае идет о дизель-генераторах. КПД стандартных ветрогенераторов еще меньше. А я планирую увеличить его минимум до 50 процентов. На самом деле это очень много в рамках всей промышленности. В принципе уже сейчас можно собрать ветрогенератор с небольшими улучшениями, который будет вырабатывать энергию больше и дешевле. Но нужен еще более качественный технологический скачок, — говорит студент-новатор.

Повысить эффективность ветроэлектрогенераторов Илья планирует за счет улучшения конструкции, использования новых электротехнических материалов и снижения сопротивления при нагреве, которое является бичом всех механизмов с вращающимися деталями. Такая модернизация повлечет за собой незначительное увеличение цены нового оборудования. Но его стоимость будет сравнительно невысокой и быстро окупится за счет повышенного КПД и увеличенного ресурса. Как считает разработчик, в продуваемой ветрами малонаселенной и сельскохозяйственной Калмыкии подобный проект уместен как нигде.

— Если повсеместно внедрить эффективные электрогенераторы с высоким КПД, не нужно будет тянуть по большим необжитым территориям республики дорогие ЛЭП. При этом сельское хозяйство получит постоянную дешевую энергию. Например, на животноводческой точке достаточно будет поставить небольшой и недорогой ветряк высотой 3,5 метра и размахом лопастей 1,5 метра, — приводит пример Илья.

Кстати, в Калмыкии уже предпринимались попытки создать ветропарк. Но пока реальных результатов они не принесли. По мнению Ильи, это связано с тем, что в России не развиты отечественные разработки в сфере ветроэнергетики, а использование дорогого иностранного оборудование оказывается невыгодным. Так, например, огромные промышленные ветряки западного производства обходятся в три-четыре миллиона долларов. Плюс доставка, которая также имеет свои сложности, а значит, оказывается недешевой. И опять-таки низкий КПД действующих ветряков ставит рентабельность подобных проектов под вопрос.

Если же наладить производство новых высокоэффективных ветрогенераторов в России, ситуация может измениться кардинальным образом. При этом Илья подчеркивает, что он не ставит задачи соперничать с традиционной ветроэнергетикой. Более того, разработки студента вполне можно применять и в обычных электростанциях. Их КПД также увеличится. Кроме того, снизится уровень загрязнения окружающей среды.

Кстати

В Калмыкии планировалось создать самый крупный частный инвестиционный ветропарк в России. Он должен был производить энергию, которой хватило бы как минимум для обеспечения потребностей Элисты. Чешская фирма заявляла о строительстве в республике ветряных электростанций мощностью от 150 до 300 МВт. Всего планировалось поставить от 13 до 20 новых ветрогенераторов.

Местные власти уверены, что природно-климатические условия республики, ее географическое положение и рельеф местности идеально подходят для использования возобновляемых источников энергии. Среднегодовая скорость ветра в Калмыкии на высоте 66 метров составляет 8,1 метра в секунду, а это один из самых высоких показателей в России. Также развитию ветрогенерации способствует равнинный ландшафт, обширные территории и низкая плотность населения.

Между тем, по мнению скептиков, пока альтернативные источники энергии вряд ли смогут конкурировать с достаточно дешевым российским углеводородным сырьем. На эффективность ветрогенерации могут повлиять и некоторые особенности климата калмыцких степей: песок из пустынных районов и обледенение лопастей и механизмов ветрогенераторов зимой может привести дорогую технику в негодность.

Ветрогенератор своими руками для частного дома

«Нам электричество сделать всё сумеет …» — так пели студенты электротехнических ВУЗов середины прошлого века. В этой юмористической «оде» электричеству отведено много фантастики, но сегодня мы можем с уверенностью сказать, что современный человек без электричества просто пропал бы. Если свечи и могли бы нам заменить «лампочку Ильича», то как быть со всем остальным?

К настоящему времени человеком открыты разные способы получения электрического тока:

• гальванические элементы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую;
• термогенераторы, в которых в электричество преобразуется тепловая энергия;
• солнечные батареи, где в электроэнергию преобразуется солнечная энергия.

Каждый из таких источников имеет свои достоинства и недостатки. Однако преимущественное распространение получили генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в энергию переменного электрического тока. Это так называемые индукционные генераторы, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.

Немного истории и теории

Вспомним немного школьный курс физики, из которого нам известно, что явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. А заключается оно в следующем: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом контуре возникает электрический ток.

То есть в простейшем виде такой генератор выглядит как рамка, помещенная в поле постоянного магнита, вращающаяся под действием механической силы. Однако такой тип генератора переменного тока с неподвижной магнитной системой (индуктором) и вращающимися витками проводника (якорем) применяется очень редко. Связано это с тем, что для отведения тока от движущейся катушки требуются подвижные контакты, а при токе высокого напряжения в таких контактах будет иметь место сильное искрение. Поэтому в подавляющем большинстве индукционных генераторов переменного тока обмотку (якорь), в которой наводится ток, делают неподвижной и называют статором, а вращают магнитную систему (индуктор), который называют ротором. В мощных генераторах магнитное поле создают обычно с помощью электромагнита, питаемого от источника постоянного тока — возбудителя.

Однако с появлением магнитов из сплава неодим-железо-бор, которые по своим характеристикам значительно превосходят другие виды постоянных магнитов, появилась возможность изготавливать ротор генератора на основе постоянных магнитов. Неодимовые магниты, разработанные в 70–80-е годы прошлого века, отличаются высокими и стабильными магнитными свойствами при малых размерах.

Теперь несколько слов о механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Для вращения ротора генератора используются энергия воды (гидрогенераторы), энергия пара (парогенераторы). Существуют генераторы, работающие от дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Забота же об окружающей среде и об экономии собственных средств заставила человека вспомнить о таком «неутомимом работнике» как ветер. С незапамятных времен люди использовали энергию ветра для движения кораблей и для превращения зерна в муку. Современные ветряные двигатели для электрогенераторов ведут свою родословную именно от ветряных мельниц. Соединив ветряной двигатель (ветряк) с электрогенератором, изготовленным с применением современных магнитов, получим ветрогенератор на неодимовых магнитах — экологически безопасный и экономичный источник электрической энергии.

Чем хорош ветрогенератор

Сегодня даже заядлый скептик не будет оспаривать пользу этого вида источников переменного тока.

Конечно, величины напряжения, мощности и тока, полученных от генератора для ветряка, сделанного своими руками не позволят запитать все электроприборы в достаточно большом загородном доме. Но вот снабдить электричеством небольшой дачный домик, особенно если он расположен далеко от электрической сети, вполне рациональное решение. И даже если только часть потребляемой электроэнергии для дома вы получите от ветряка, то в перспективе экономия будет ощутимой.

Кроме того, сделать генератор для ветряка — это интересная творческая работа, выполнив которую вы по праву сможете гордиться собой.

Из чего состоят ветрогенераторы и какие они бывают?

Обязательными элементами такого ветрогенератора на магнитах являются:

1)    Мачта, на которой установлены ветровое колесо и генератор. Ее высота выбирается исходя их конкретных природных условий и потребностей человека.

2)    Двигатель для ветряка — ветровое колесо с лопастями, которое преобразует движение ветра во вращательное движение вала ротора генератора.

3)    Генератор, вырабатывающий переменный электрически ток, величина которого зависит и от параметров статора и ротора генератора, и от скорости вращения ветрового колеса, дающего движение ротору.

Кроме того в состав системы могут входить ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих управление работой системы и улучшающие качество получаемого тока: контроллер, аккумуляторные батареи, преобразователи, стабилизаторы.

В зависимости от направления оси вращения различают два типа ветрогенераторов — вертикальные и горизонтальные.

Горизонтальные (пропеллерные) имеют больший КПД, но они более сложны по конструкции, так как включают систему, ориентирующую пропеллер по ветру. Изготовление таких ветрогенераторов сложнее, а работают они только при достаточно больших скоростях ветра. Кроме того, ветряки с горизонтальной осью вращения требуют достаточно большого пространства, а модели с вертикальной осью вращения значительно компактнее.

Вертикальные ветряки проще по конструкции, дешевле, но их КПД ниже.

Но обратимся к сердцу любого ветряка — электрогенератору переменного тока, ротор которого выполнен на неодимовых магнитах.

Как собрать генератор на магнитах

Собираем ротор

Ротор такого магнитного ветрогенератора конструктивно представляет собой сборку из двух стальных дисков, расположенных параллельно друг другу. Диски жестко скреплены между собой через распорную втулку и установлены на валу, вращение которого обеспечивает турбина ветряка. Можно рекомендовать сделать ротор из автомобильной ступицы в сборе с тормозными дисками. Это надежная и хорошо сбалансированная основа для ротора. Дешевле будет взять б/у ступицу. В этом случае ее необходимо разобрать, тщательно почистить, проверить и смазать подшипники. Можно диски для ротора изготовить самостоятельно из низкоуглеродистой стали. Конечно, можно взять и другой материал, но следует учесть, что при использовании немагнитного материала эффективность генератора значительно снижается.

По периметру каждого диска располагаются магниты. Какие магниты нужны для ветрогенератора? Можно взять дисковые, прямоугольные, но наилучший эффект дают неодимовые магниты-сектора. Их размер и количество могут быть разными в зависимости от вашей цели и возможностей. Однако число пар полюсов магнитов должно быть четным, причем для однофазного генератора их должно быть столько же, сколько и катушек в статоре, а для трехфазного — четыре или две пары на три катушки. Магниты по периметру диска устанавливаются с чередованием полюсов: N–S–N–S…. Для этого предварительно следует изготовить шаблон, где точно обозначить место каждого магнита.

Размеры дисков ротора рассчитываются, исходя из размеров магнитов и их количества. Толщина диска для ротора должна быть порядка толщины магнита.

Магниты приклеиваются к диску суперклеем, а затем диск заливается эпоксидной смолой. Чтобы избежать ее стекания по внутренней и наружной окружности диска делаются бортики из скотча, пластилина или другого подручного материала. Перед тем, как залить диск эпоксидкой рекомендуем пометить на каждом диске по магниту, полюса которых направлены встречно, чтобы затем не перепутать при сборке. При сборке генератора следует следить за тем, чтобы магниты на дисках ротора располагались точно напротив и были направлены противоположными полюсами друг к другу. Схематический чертеж ротора ветряка с распределением магнитных силовых линий представлен на рис. 1.

 

Рис. 1

Изготовление статора ветрогенератора

Теперь сформированное магнитное поле нужно преобразовать в электричество. Для этого служит статор — неподвижная обмотка из медного провода, расположенная так, чтобы силовые магнитные линии, образуемые магнитами ротора, при его вращении пересекали провода обмотки.

Статор генератора располагается в зазоре между дисками ротора. Состоит он из неподвижных плоских катушек без сердечников. В каждой катушке при пересечении силовыми линиями магнитного поля возникает ЭДС индукции, переменная по величине и направлению. Величина напряжения, значит, и эффективность ветрогенератора, зависят от скорости вращения ротора, от количества витков в каждой катушке, от числа самих катушек и диаметра медного провода, используемого для их изготовления.

Генератор может быть однофазным или трехфазным. Первый проще, но второй предпочтительнее по двум причинам. Во-первых, в ветряке с трехфазной схемой генератора отсутствуют вибрации, которыми в нагруженном состоянии грешит однофазный. Кроме того, трехфазный генератор эффективнее однофазного более чем в 1,5 раза.

Расчет числа и параметров катушек для ротора ведется исходя из числа магнитов, их ширины, выбранного соотношения 4/3, или 2/3 и диаметра провода.

Если для обмотки взять тонкий провод, то катушки статора можно намотать с большим количеством витков, напряжение на выходе генератора будет более высоким, но его нагрузочная способность ниже. При использовании более толстого провода с меньшим сопротивлением в зазоре для статора поместятся обмотки с меньшим числом витков, в результате выходное напряжение будет ниже, но выше нагрузочная способность. Форма катушек определяется формой магнитов, а оптимальной толщиной статора считается величина, равная толщине магнитов. Число витков каждой катушки получается делением общего числа витков обмотки на число катушек, а общее число витков обмотки статора определяется, исходя из ЭДС, величины магнитной индукции, средней скорости вращения ротора.

Намотав катушки, их раскладывают на предварительно подготовленном шаблоне с размеченными секторами, соединяют между собой в зависимости от выбранной схемы. В однофазном варианте все катушки соединяются между собой последовательно. При этом нужно учесть, что токи в соседних катушках будут иметь противоположные направления, поэтому соединяются начало с началом соседней, а конец с концом следующей. Провода от начала первой и конца последней катушек выводятся наружу. При трехфазном варианте между собой соединяются каждая третья катушка. Провода каждой фазы выводятся наружу и впоследствии соединяются звездой или треугольником. Схемы соединения обмоток генератора представлены на рис. 2.

Рис. 2

Для прочности под катушки и на них кладется стеклоткань, и вся конструкция заливается эпоксидной смолой. После ее застывания сверлятся отверстия для крепежных болтов.

Оба диска ротора устанавливаются на валу с двух сторон от статора на расчетном расстоянии, на передний диск ротора крепится ветроприемное устройство.

Заглянем в будущее

Человеческая мысль не стоит на месте и самые распространенные сегодня горизонтальные ветрогенераторы постепенно уступают свое место вертикальным. Связано это с появлением технологии магнитной левитации, или так называемых ветрогенераторов на магнитной подушке. В такой конструкции лопасти крыльев при малых габаритах максимально используют энергию ветра, то есть КПД тут будет значительно выше.

Первенство в применении этой технологии принадлежит китайцам, но сейчас во многих странах мира инженеры работают над созданием мощных ветрогенераторов с магнитной левитацией, позволяющих осуществить переход к источникам возобновляемой энергии в промышленном масштабе.

6 конструкций с пошаговой инструкцией

В наше время генераторы все чаще используются в быту. Рост такой популярности связан с развитием их конструкции. Современные устройства компактные, экономичные и производительные. Есть много разных моделей, отличающихся мощностью, током, уровнем мобильности и приводом.

В этой статье:

Водяной генератор на 220 В: как сделать в домашних условиях?

Для отопления частных домов применяют разные методы. Они отличаются друг от друга передачей тепла и видом энергоносителя. В процессе использования водяного отопления применяются разные виды котлов в зависимости от типа топлива:

• Твердотопливные — в этом случае применяют для работы твердое топливо.
• Электрические — в таких котлах тепло преобразуется с помощью преобразования электричества.
• Газовые — в таких котлах теплоотдача происходит в момент сгорания газа.

Водяной генератор представляет собой емкость с водой, в которой находятся электроды для преобразования воды в кислород и водород. Чтобы сделать самостоятельно водяной генератор, потребуются:

• лист нержавеющей стали;
• пластина из оргстекла;
• трубки из резины для подвода воды и отвода газа;
• листы резины;
• источник напряжения, который должен обеспечивать поступление тока в 5–8 А.

Чтобы собрать водяной генератор, необходимо:

• Сначала нарезать нержавеющие пластины на прямоугольные листы.
• Уголки на них срезать, чтобы в дальнейшем стянуть устройство болтами.
• В каждой пластине просверлить отверстие в 5 мм на расстоянии 3 см от низа пластины для поступления и отвода воды.
• Кроме того, к пластинам следует припаять провод, чтобы присоединить его к источнику питания.

Прежде чем собрать генератор из резины, сначала нарезают кольца с диаметром 200 × 190 мм. Готовят две пластины из оргстекла с размерами 200 × 200 мм, при этом нужно заранее просверлить в них отверстия по всем сторонам под болты М8.

Собирать водяной генератор начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное герметиком, и так далее по такой же схеме. После этого всю конструкцию стягивают болтами и пластинами из оргстекла.

В последних нужно просверлить отверстия: в одной пластине внизу, чтобы проходила жидкость, в другой — наверху для отвода газа. Туда следует вставить штуцер. На эти штуцера нужно одеть полихлорвиниловые трубки.

Справка! Чтобы газ не попал обратно в газогенератор, на пути от него к горелке нужно установить водяной затвор.

Из достоинств данного вида отопления выделяют следующие:

• экологический тип отопления, ведь при сгорании водорода в кислороде появляется вода в виде пара, при этом нет выбросов вредных веществ в атмосферу;
• можно не переделывая подключить генератор к уже существующей системе водяного отопления;
• установка работает без шума, поэтому ей не требуется какое-то специальное помещение.

К недостаткам водяного генератора относятся:

• Водород имеет большую температуру горения, поэтому простой котел может быстро сломаться.
• Во время работы с газом Брауна необходимо быть осторожным, так как он взрывоопасный.
• При работе водяного генератора необходимо применение дистиллированной воды.

Домашний агрегат, работающий на дровах

Самостоятельная сборка такой модели не представляет трудностей. При его создании необходимо купить или изъять из старого холодильника элемент Пельтье. Он представляет собой тонкостенный пластинчатый квадрат. Одна его панель производится из меди, а другая из никеля.

На них закрепляются контактные зажимы, которые подключаются к сети. Работа такого генератора заключается в том, что в момент прохождения тока сквозь металлические поверхности одна его сторона нагревается, а вторая остывает.

Во время работы генератора на твердом топливе используется обратный способ действия: одна пластина нагревается благодаря сжиганию дров, а другая охлаждается кулером и радиатором, подключенным к агрегату. В этот момент между деталями образуется электрический ток, который и нужно было получить.

Кроме элемента Пельте в процессе сборки генератора потребуются:

• металлический лист для корпуса;
• деталь, которая стабилизирует напряжение;
• кулер и радиатор;
• теплопроводящая паста;
• прибор для установки заклепок;
• ножницы по металлу;
• клепки, дрель и паяльник.

Справка: после подготовки всех необходимых инструментов и материалов можно приступать к сборке механизма. В продаже бывают готовые наборы электроинструментов.

Для начала нужно изготовить металлический корпус в форме цилиндра. Отверстия для поступления воздуха нужно устроить снизу, а сверху установить подставку с емкостью под воду.

Радиатор термопастой закрепляется с холодной стороны. С другого края закрепляется основной нагревательный элемент. При сборке еще потребуется стабилизатор электричества с USB-разъемом. Данное приспособление создаст напряжение и позволит готовить еду и заряжать разные электроприборы. Стабилизирующую часть нужно изолировать и спаять с основным элементом с учетом полюсов.

При подробном рассмотрении данного устройства есть один большой изъян — высокая цена для многих туристов и дачников. Но при частом применении стоимость оправдывается экономией на топливе. Дрова стоят дешевле в отличие от дизельного топлива и бензина.

Кроме этого, при работе такого электрогенератора в помещении нужно установить дымоход. Он выбрасывает в атмосферу продукты сгорания. Но, несмотря на эти недостатки, прибор на дровах имеет и достоинства:

• способен отопить дом до 50 метров кубических;
• может использоваться как плита для приготовления еды;
• у прибора небольшие размеры, поэтому его можно установить в небольших помещениях;
• продолжительный срок службы;
• небольшой вес;
• отсутствие шума при работе;
• экономность в применении топлива.

Из электродвигателя

Для преобразования электромотора в функционирующий генератор необходимо использовать неполярные конденсаторные батареи, поэтому электролитические конденсаторы лучше не применять.

В моторе подключить конденсатор можно по двум схемам:

• «Звезда» — с ее помощью можно провести генерацию при наименьшем количестве оборотов, но с низким напряжением на выходе.
• «Треугольник» — работает на больших оборотах, поэтому вырабатывает больше напряжения.

Мнение эксперта

Иван Зайцев

Специалист по освещению, консультант в отделе строительных материалов крупной сети магазинов

Задать вопрос эксперту

Можно создать свое устройство из однофазного мотора при условии, что оно будет оборудовано ротором. Для запуска разработки нужно использовать фазосдвигающий конденсатор. Однофазный для переделки не подойдет.

Создать генератор просто, главное, иметь под рукой все необходимые компоненты в виде:

• асинхронного мотора;
• тахометра;
• емкости под конденсатор;
• самого конденсатора;
• набор инструментов.

В процессе сборки потребуется выполнить следующие действия:

1. Для начала нужно подсоединить электродвигатель к сети и завести его. Далее тахометром определить скорость его вращения.
2. Узнав скорость, нужно к полученному значению надбавить еще 10 %.
3. Далее нужно выбрать емкость под конденсаторы.

Важно! Если емкость будет большая, то генератор быстро нагреется. Нужно подобрать такие, которые обеспечат необходимую скорость вращения.

Генератор с короткозамкнутым ротором создает высокое напряжение, поэтому если нужен показатель в 220 В, то потребуется установка понижающего трансформатора.

Основное преимущество данного аппарата состоит в том, что имеющиеся конденсаторы не требуют обслуживания, ведь вся энергия ротора передается от магнитного поля ротора и тока, вырабатываемого в процессе работы генератора.

Но есть и некоторые недостатки:

• В процессе работы нет возможности обеспечения промышленных параметров электрического тока, который вырабатывается генератором.
• Высокая чувствительность даже к небольшим перепадам рабочих нагрузок.
• При высоких нагрузках на генератор происходит нехватка электричества, после чего подзарядка становится невозможной, и генератор перестает работать.

Самодельный из магнитов

Магнитный генератор немного отличается от предыдущего. К примеру, ему не нужна установка компенсаторных батарей. Магнитное поле, которое создает электричество в обмотке статора, образуется благодаря неодимовым магнитам.

Как же создать такой тип генератора:

1. Нужно открутить имеющиеся крышки двигателя.
2. Вытащить ротор.
3. Ротор нужно проточить, при этом снять верхний слой необходимой толщины. Самостоятельно сделать такую процедуру без токарного оборудования сложно.
4. Сделать шаблон для круглых магнитов на листе бумаги. Подбирать необходимый размер нужно в зависимости от размеров ротора. Далее закрепить созданный шаблон на ротор и установить магниты полюсами и под углом в 20 градусов к оси ротора.
5. Должно получиться четыре группы полос с расстоянием в два диаметра магнита, а между ними в группе один диаметр. За счет такого расположения ротор не станет залипать к статору.
6. После установки всех магнитов нужно залить ротор эпоксидной смолой. Когда она высохнет, следует покрыть цилиндрическую часть стекловолокном и опять смолой. Благодаря такому креплению магниты крепко зафиксируются.
7. При просушке ротора его можно поставить на место и прикрутить две крышки двигателя.

Многие специалисты полагают, что для обеспечения электричеством загородного дома достаточно будет маятника с осью длиной 6 м.

В этом случае электромагниты будут толкать неодимовые магниты с силой больше 100 кг. Достоинства данного устройства заключаются в том, что оно не зависит от солнца и ветра. Кроме того, генератор не нуждается в дорогостоящих аккумуляторах как другие генераторы энергии.

Но во время его использования не исключены и некоторые проблемы:

• в процессе движения маятника в обратную сторону может поменяться полярность магнитов;
• в момент зависания маятника в верхней точке может образоваться эффект пульсации в сети.

Внимание! С ферритовыми магнитами данный проект реализовать не удастся из-за их технических характеристик.

Бензиновая модификация

Есть две конструкции бензинового генератора, изготовленного своими руками на базе двигателя от триммера и генератора от машины.

Для сборки первого генератора потребуются:

• бензиновый двигатель от триммера, желательно 4-тактный;
• рабочий автомобильный генератор;
• аккумулятор 12 В, необязательно мощный, он будет использоваться только для запуска; без него генератор не сможет вырабатывать электричество, так как на коллектор нужно будет подать начальное напряжение для первого возбуждения.

Устройство с прямой подачей простое и незамысловатое. Единственный сложный этап — подготовка вала под сверлильный патрон.

• Сначала вал обрезают и точат на станке, а затем нарезают резьбу под патрон.
• Затем навинчивают патрон, в который зажимают вал электрогенератора.
• Дальше все крепится на деревянную поставку.
• Теперь нужно запустить бензиновый движок и подключить генератор к аккумулятору. Вольтмер с лампочкой проверит его работу.

Второй способ сборки генератора чем-то похож на первый, только для процесса вращения применяется ремень. На вал триммера крепится шкив, и все соединяется ремнем. Далее все крепится на деревянное основание. Запускается триммер, и проверяется работа устройства.

Что касается достоинств бензиновых устройств, то их немало:

• Сфера использования устройства практически не ограничена. Его используют для электроснабжения загородного дома, дачного участка, при аварийном отключении электричества в больницах, аптеках и торговых точках.
• Бензиновое устройство имеет небольшие размеры и вес. Его малогабаритность обеспечивает мобильность: удобно брать с собой и перевозить в багажнике.
• Низкий уровень шума отличает бензиновые устройства от дизельных или газовых.
• Бензиновые генераторы экономичны в плане расхода топлива, его можно купить на любой заправке.

К недостаткам данного типа генераторов относятся:

• Основной минус заключается в высокой цене. Газ и дизель обходятся дешевле. Поэтому частое использование подобного устройства невыгодно в финансовом плане.
• Обладает низкой продолжительностью непрерывной работы, которая не превышает 8 часов. Но этого времени достаточно для энергоснабжения или проведения работ на участке.

Вертикальный ветряной генератор электрического тока

Сделать своими руками ветряное устройство с вертикальной осью вращения несложно. Достаточно купить обязательные составляющие детали, собрать их правильно и установить агрегат на выбранное место.

Для изготовления ветряного устройства потребуются следующие материалы:

• Осевая мачта — несущая конструкция в виде пирамиды, имеющая высоту 5 метров. На ней закрепляются генератор и лопасти.
• Лопасти ловят потоки ветра.
• Статор включает в себя фазы из катушек.
• Ротор является подвижной частью ветряка.
• Контроллер замедляет работу устройства, когда тот развивает большую мощность.
• Инвертер выдает переменный ток, а аккумулятор накапливает энергию.

Для изготовления лопастей потребуется качественный пластик. Подойдут даже пластиковые трубы. В этом случае к каждой стороне трубы закрепляются жестяные фрагменты.

Для ротора потребуются два ферритовых диска, диаметр которых 32 см. Для статора следует сделать девять катушек с 60 витками меди.

Форму для катушек нужно сделать из фанеры и выложить стекловолокном.

Собирать ветряной генератор нужно следующим образом:

• сверху в роторе проделать отверстие для шпилек.
• В статоре проделать отверстия для закрепления к подставке.
• Уложить нижний диск ротора на подставку магнитами наверх.
• Здесь же установить статор и закрепить шпильками в пластину.
• Накрыть конструкцию еще одним диском.
• С помощью вращения шпилек следует добиться равномерного сближения верхнего и нижнего дисков, после чего шпильки с пластиной аккуратно убрать.
• Закрепить генератор гайками.
• Готовое устройство прикрутить к осевой мачте.

Электричество запускается в последнюю очередь: энергия от устройства попадает на контроллер, далее собирается на аккумуляторе и превращается в переменный ток инвертором.

Вертикальный генератор превращает ветер в энергетический ресурс. Для хорошей работы ему не нужны дополнительные устройства, которые определяют направление ветра.

Для его обслуживания не требуются приспособления, обеспечивающие безопасное проведение ремонтных работ.

Полезное! Минимальное количество движущихся деталей делают такую установку надежной и устойчивой.

Аппарат работает без шума, не мешает соседям и хозяевам, не образует вредные выбросы в атмосферу и надежно служит долгие годы.

Полезное видео

Посмотрите интересный видео ролик про асинхронный электрогенератор на магнитах:

принцип действия, инструкция по сборке в домашних условиях

Очень часто любителям отдыха на природе не хочется отказываться от удобств повседневной жизни. Поскольку большинство из этих удобств связано с электричеством, появляется необходимость в таком источнике энергии, который можно было бы взять с собой. Кто-то покупает электрогенератор, а кто-то решается сделать генератор своими руками. Задача не из лёгких, но вполне выполнимая в домашних условиях для любого, кто обладает техническими навыками и нужным оборудованием.

Выбор типа генератора

Прежде чем решиться сделать самодельный генератор на 220 В, стоит подумать о целесообразности такого решения. Необходимо взвесить все за и против и определить, что подойдет вам больше — заводской образец или самодельный. Вот основные достоинства промышленных аппаратов:

• Надёжность.
• Высокая производительность.
• Гарантия качества и возможность получения технического обслуживания.
• Безопасность.

Однако у промышленных образцов есть один существенный недостаток — очень высокая цена. Не всем по карману такие агрегаты, поэтому стоит подумать и о достоинствах самодельных устройств:

• Низкая цена. В пять раз, а иногда и больше, меньшая цена по сравнению с заводскими электрогенераторами.
• Простота устройства и хорошее знание всех узлов аппарата, так как всё собрано собственноручно.
• Возможность модернизировать и улучшать технические данные генератора под свои потребности.

Сделанный своими руками в домашних условиях электрогенератор вряд ли будет отличаться высокой производительностью, но обеспечить минимальные запросы вполне способен. Ещё один минус самоделки — это электробезопасность.

Не всегда она отличается высокой надёжностью, в отличие от промышленных образцов. Поэтому следует очень серьезно подойти к выбору вида генератора. От этого решения будет зависеть не только экономия денежных средств, но и жизнь, здоровье близких и самого себя.

Конструкция и принцип работы

Электромагнитная индукция лежит в основе работы любого генератора, вырабатывающего ток. Всем, кто помнит закон Фарадея из курса физики за девятый класс, понятен принцип преобразования электромагнитных колебаний в постоянный электроток. Также очевидно, что создать благоприятные условия для подачи достаточного напряжения не так уж просто.

Любой электрогенератор состоит из двух основных частей. Они могут иметь разную модификацию, но присутствуют в любой конструкции:

• Статор. Это статичная часть генератора. В ней находится двигатель, металлический регулятор электромагнитного поля, другие вспомогательные приспособления и крепления.
• Ротор. Подвижная часть с равноудалёнными от середины магнитами. Его роль заключается в создании электромагнитного поля.

Существуют две основных разновидности генераторов в зависимости от типа вращения ротора: асинхронные и синхронные. Выбирая одну из них, учитывают преимущества и недостатки каждой. Чаще всего выбор народных умельцев падает на первый вариант. Для этого есть веские причины:

• Генераторы из первой группы обладают более простой конструкцией, поэтому их проще собрать в домашних условиях.
• Потери КПД у первой группы ниже, чем во второй на 5−6%.
• У асинхронных генераторов есть выпрямитель и они более устойчивы к перепадам напряжения, что защищает подключённые электроприборы от поломок.
• Простой корпус позволяет быстрее и качественнее обслуживать агрегат, в отличие от синхронного аналога.
• Асинхронные электрогенераторы можно подключать к компьютеру и другим электроприборам, высокочувствительным к перепадам электронапряжения.
• Низкий процент нагрева корпуса тоже говорит в пользу асинхронного варианта.
• Детали, из которых собирают асинхронный аппарат, могут служить до 15 лет при должном уходе, с приборами из второй группы в этом отношении всё намного сложнее.

В связи с приведёнными доводами, наиболее вероятным выбором для самостоятельного изготовления является асинхронный генератор. Остается только найти подходящий образец и схему его изготовления.

Порядок сборки агрегата

Для начала следует оборудовать рабочее место необходимыми материалами и инструментами. Рабочее место должно соответствовать правилам техники безопасности при работе с электроприборами. Из инструментов понадобится всё, что связано с электрооборудованием и техобслуживанием автомобилей. По сути, хорошо оснащенный гараж вполне годится для создания своего генератора. Вот что понадобится из основных деталей:

• Источник энергии. Здесь выбор огромный: от ветряной мельницы до солнечных батарей, но наиболее приемлемым является жидкое топливо.
• Двигатель. Опять же всё зависит от выбора источника энергии. Мотор для генератора кто-то решается сделать собственноручно, обычно переделав или починив сломанный двигатель. А кто-то берёт электромотор от испорченного бытового прибора, например, от стиральной машины или насоса.
• Статор и ротор. Лучший вариант — найти готовые, чтобы не заниматься перемоткой и очень сложными работами по их подгонке. Обычно в электродвигателе всё уже есть.
• Электропровода и различные клеммы для крепления. Кроме того, понадобится изоляция.
• Выпрямитель или трансформатор для регулирования выходящего тока.
• Дополнительные электроприборы и датчики для контроля работы агрегата.

Собрав необходимые материалы, приступают к расчёту будущей мощности аппарата. Для этого необходимо выполнить три операции:

1. Тахометром замерить скорость вращения двигателя.
2. К полученному результату добавить 10% и записать полученное значение. Это число показывает предел перегрева двигателя.
3. Используя специальную таблицу, подобрать конденсаторы для увеличения или уменьшения мощности, если в этом есть необходимость.

Когда конденсаторы припаяны на места, и на выходе получается нужное напряжение, производят сборку конструкции.

При этом следует учитывать повышенную электроопасность таких объектов. Важно продумать правильное заземление генератора и тщательно изолировать все соединения. От выполнения этих требований зависит не только срок службы прибора, но и здоровье тех, кто им будет пользоваться.

Устройство из автомобильного двигателя

Пользуясь схемой сборки приспособления для получения тока, многие придумывают собственные невероятные конструкции. Например, генератор на велосипедной или водяной тяге, ветряной мельнице. Однако есть вариант, который не требует особых конструкторских навыков.

В любом двигателе автомобиля есть электрогенератор, который чаще всего вполне исправен, даже если сам движок уже давно отправлен в утиль. Поэтому разобрав двигатель, можно воспользоваться готовым изделием для своих целей.

Решить проблему с вращением ротора намного проще, чем думать, как его сделать заново. Можно просто восстановить поломанный двигатель и использовать его, как генератор. Для этого из двигателя удаляются все лишние узлы и приспособления.

Ветряная динамо-машина

В местах, где ветра дуют, не прекращая, неугомонным изобретателям не даёт покоя пустая трата энергии природы. Многие из них решаются на создание маленькой ветряной электростанции. Для этого нужно взять электродвигатель и переоборудовать его в генератор. Последовательность действий будет следующей:

1. Достать ротор и проточить его под установку магнитов.
2. Используя шаблон, приклеить эпоксидной смолой магниты к ротору.
3. Перемотать двигатель более толстым проводом для поднятия силы тока и уменьшения напряжения.
4. Собрать генератор и проверить электродрелью его работоспособность. Для этого можно подключить лампочку или прибор для замера силы тока.
5. Можно приступать к изготовлению лопастей ветряка. Для этого нужно взять трубу ПВХ (160 мм) и вырезать из неё лопасти по чертежу.
6. Взять винт 1,7 мм диаметром и приварить к нему широкую шляпку для крепления лопастей.
7. Приклеить лопасти к винту.
8. Закрутить винт в ротор генератора.
9. Сделать металлическую подставку для динамо-машины. Её оснащают хвостом и подшипником для вращения по ветру.
10. Установить стойку для подъёма конструкции и удержания. Её делают из металлической трубы среднего диаметра.
11. Подключить контролёр и другие приборы для более эффективной работы.

Сделав свой ветряк с маленьким электрогенератором или генератор из автомобильного двигателя своими руками, хозяин может быть спокоен во время непредвиденных катаклизмов: в его доме всегда будет электрический свет. Даже выехав на природу, он сможет продолжать пользоваться удобствами, которые обеспечивает электрооборудование.

создан генератор, собирающий энергию капель дождя

Бессовестно дождливое лето капает не только на землю, но и на мозг. Изобретателям. Они решили, что пора бы каплям не стучать без толку по стеклам наших домов и автомобилей, а снабжать их тем самым энергией, и разработали устройство, собирающее энергию падающих капель дождя.

Новое устройство, преобразующее механическую энергию капель в электрическую энергию, было создано учёными из Нидерландов и Китая. Статья о разработке вышла в журнале Advanced Materials.

Поясним, что ранее учёными уже предпринимались попытки создать устройство, собирающее энергию падающей с небес воды. Потенциал этого источника энергии более чем очевиден. Но все прежние разработки либо недостаточно стабильно работали, либо требовали для своей работы слишком много энергии, и потому коэффициент их полезного действия оказывался слишком низким.

Принцип работы нового устройства базируется на явлении электросмачивания.

Напомним, что летящая в воздухе капля стремится принять округлую форму. Сделать это её заставляют силы поверхностного натяжения. Но, если капля упадёт на заряженную поверхность, то она буквально распластается в блин, так как молекулы воды будут стремиться смочить собой поверхность из-за воздействия на них электрического поля заряженной поверхности.

Таким образом капля дождя, попадая на новый генератор, удерживается на нем за счёт электросмачивания. В это же время внутри генератора происходит перераспределение зарядов.

Таким образом каждое падение маленькой капли приводит к тому, что в генераторе начинает протекать слабый ток, который можно «собрать». Объём собираемого таким образом тока определяется количеством свободных зарядов, которые присутствуют в материале генератора. Поэтому учёные тщательно продумали, какие материалы использовать для создания генератора.

Схема появления заряда внутри генератора под воздействием капель дождя и его снятия.

Конструкция в итоге получилась не просто надёжной, но ещё и чрезвычайно эффективной. Инженерам удалось собрать 11,8% энергии упавших капель.

Для сравнения: фотосинтезирующие растения аккумулируют только 2% энергии Солнца, а рекордсмены природы зелёные водоросли – 12%. Так что этот электрогенератор близок к природному рекорду.

Однако в отличие от «скоропортящихся» живых систем, требующих постоянной «починки», этот генератор может работать 100 дней без снижения эффективности (это показали тесты). При этом перед началом длительной работы ему требуется всего 15 минут подзарядки\подготовки.

Ток вырабатывается благодаря явлению электросмачивания. Рисунок d показывает зависимость плотности поверхностного заряда от подаваемого напряжения. Перевод Вести.Ru.

Результаты действительно впечатляющие. Однако соавтор исследования Нильс Мендель (Niels Mendel) считает, что нужно провести больше исследований, чтобы создать по-настоящему эффективный генератор энергии из капель дождя. Для этого нужно решить проблему работы подобных устройств при 100-процентной влажности. Во-вторых, необходимо решить проблему снижения эффективности подобных устройств в присутствии солей (всё-таки дождевая вода не является дистиллированной).

Конечно, всех потребностей человечества энергия дождя в любом случае не покроет. Но, судя по всему, будущее за различными источниками возобновляемой энергии, каждый из которых будет брать на себя часть работы по обеспечению человечества «зелёной» энергией.

Инженеры учатся приспосабливать под это самые разные системы. Так, они уже смогли заставить вырабатывать электричество бактерии, приручили энергию холода и даже превратили в электрогенераторы оконные стёкла.

Как работают генераторы и динамо-машины

Как работают генераторы и динамо-машины — объясните это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 августа 2020 г.

Нефть может быть любимым топливом в мире, но ненадолго. В современных домах в основном используется электричество. и скоро большинство из нас тоже станет водить электромобили. Электричество очень удобно. Вы можете производить его самыми разными способами, используя все, от угля и нефти до ветра и волн.Вы можете сделать это в в одном месте и используйте его на другом конце света, если хотите. И, как только вы его изготовите, вы можете хранить его в батареях и использовать это дни, недели, месяцы или даже годы спустя. Что делает электрический возможная мощность — и действительно практичная — это превосходный электромагнитный устройство, называемое электрогенератором: разновидность электродвигателя. работа в обратном направлении, которая преобразует обычную энергию в электричество. Давайте подробнее рассмотрим генераторы и узнаем, как они работают!

Фото: Дизельный электрогенератор середины 20-го века, сделанный в музее электростанции REA недалеко от Хэмптона, штат Айова.Любезно предоставлены фотографиями в Кэрол М. Хайсмит Архив, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Откуда берется электричество?

Лучший способ понять электричество — начать с того, что его собственное название: электрическая энергия. Если вы хотите запустить что-нибудь электрические, от тостера или зубную щетку MP3-плеер или телевидение, вам необходимо обеспечить его постоянным запасом электроэнергии. Откуда ты это возьмешь? Есть основной закон физики называется сохранение энергии, которое объясняет, как можно получить энергия — и как вы не можете.Согласно этому закону существует фиксированный количество энергии во Вселенной и некоторые хорошие новости и некоторые плохие новости о том, что мы можем с этим сделать. Плохая новость в том, что мы не можем создавать больше энергии, чем у нас уже есть; хорошая новость в том, что мы не можем уничтожить любую энергию. Все, что мы можем сделать с энергией, это преобразовать из одной формы в другую.

Фото: Большой электрогенератор, приводимый в движение паром, на геотермальной электростанции «Кожа» компании CalEnergy в округе Империал, Калифорния.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы хотите найти электричество для питания своего телевизора, вы не будет производить энергию из воздуха: сохранение энергии говорит нам, что это невозможно. Вы будете использовать энергию преобразуется из какой-либо другой формы в необходимую вам электрическую энергию. Обычно это происходит на электростанции. на некотором расстоянии от вашего дома. Подключите телевизор к розетке, и электрическая энергия течет в него через кабель.Кабель намного длиннее, чем вы думаете: на самом деле он проходит от вашего телевизора — под землей или по воздуху — до электростанция, на которой для вас подготавливается электроэнергия из богатое энергией топливо, такое как уголь, нефть, газ или атомное топливо. В этих экологически чистые времена, часть вашей электроэнергии также будет поступать из ветряные турбины, гидроэлектростанции (которые вырабатывают энергию, используя энергию плотин рек) или геотермальную энергию (внутренняя высокая температура). Откуда бы ни пришла ваша энергия, она почти наверняка будет превратился в электричество с помощью генератора.Только солнечные элементы и топливные элементы производить электричество без использования генераторов.

Рекламные ссылки

Как мы можем производить электричество?

Фото: Типичный электрогенератор. Он может производить до 225 кВт электроэнергии и используется для испытаний прототипов ветряных турбин. Фото Ли Фингерша любезно предоставлено Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы читали нашу подробную статью о электродвигатели, вы уже довольно много знают, как работают генераторы: генератор — это просто электродвигатель, работающий в обратном направлении.Если ты не прочтите эту статью, вы можете быстро взглянуть, прежде чем читать на — но вот краткое изложение в любом случае.

Электродвигатель — это, по сути, просто плотный моток медной проволоки, намотанный на железный сердечник, который свободно вращается с высокой скоростью внутри мощного постоянного магнита. Когда вы подаете электричество в медную катушку, она становится временный магнит с электрическим приводом — другими словами, электромагнит — и создает вокруг себя магнитное поле. Этот временное магнитное поле противодействует магнитному полю, которое постоянный магнит создает и заставляет катушку вращаться.Немного продуманная конструкция, катушка может непрерывно вращаться в в том же направлении, вращаясь по кругу и питая что угодно из электрическая зубная щетка к электричке.

Фотография: Вращающаяся часть (ротор) типичного небольшого электродвигателя. Электрогенератор имеет точно такие же компоненты, но работает противоположным образом, превращая движение в электрическую энергию.

Так чем же генератор отличается? Предположим, у вас есть электрический зубная щетка с аккумулятором внутри.Вместо того, чтобы позволить батарее питать двигатель, который толкает щетку, что, если бы вы сделали противоположный? Что, если вы несколько раз поворачиваете щетку вперед и назад? То, что вы делали бы, было бы вручную крутить электродвигатель. ось вокруг. Это заставит медную катушку внутри двигателя повернуться постоянно внутри его постоянного магнита. Если вы переместите электрический провод внутри магнитного поля, вы заставляете течь электричество через провод — по сути, вы производите электричество. Так что держи поворачивая зубную щетку достаточно долго, и теоретически вы получите электричества достаточно для подзарядки аккумулятора.По сути, вот как генератор работает. (На самом деле, это немного сложнее, чем это и вы не можете зарядить зубную щетку таким образом, хотя добро пожаловать!)

Как работает генератор?

Изображение: такой простой генератор вырабатывает переменный ток (электрический ток, который периодически меняет направление на противоположное). Каждая сторона генератора (зеленая или оранжевая) движется вверх или вниз. Когда он движется вверх, он будет генерировать односторонний ток; когда он движется вниз, ток течет в обратном направлении.Если вы измеритель, подключенный к проводу, вы не знаете, в какую сторону движется провод: все, что вы видите, — это то, что направление тока периодически меняется на противоположное: вы видите переменный ток.

Возьмите кусок провода и подключите его к амперметру (то, что измеряет ток) и поместите его между полюсами магнита. Теперь резко проведите проволокой сквозь невидимое магнитное поле, создаваемое магнитом, и через провод на короткое время протекает ток (регистрируемый на измерителе). Это фундаментальная наука, лежащая в основе электрогенератора, продемонстрированная в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем. (прочитать краткая биография или длинная биография).Если вы переместите провод в противоположном направлении, вы создадите ток, который течет в обратном направлении. (Если вам интересно, вы можете выяснить направление, в котором течет ток, используя то, что называется правило правой руки или правило генератора, которое является зеркальным отображением правила левой руки, используемого для определения того, как работают двигатели.)

Важно отметить, что вы генерируете ток только тогда, когда вы перемещаете провод через магнитное поле (или когда вы перемещаете магнит мимо провода, что равносильно тому же).Недостаточно просто поднести провод к магниту: для выработки электричества провод должен пройти мимо магнита или наоборот. Предположим, вы хотите производить много электроэнергии. Поднимать и опускать провод в течение всего дня не будет особенным удовольствием, поэтому вам нужно придумать способ, как провести провод мимо магнита, установив один или другой из них на колесо. Затем, когда вы поворачиваете колесо, проволока и магнит перемещаются друг относительно друга, и возникает электрический ток.

А теперь самое интересное.Предположим, вы сгибаете проволоку в петлю, помещаете ее между полюсами магнита и располагаете так, чтобы она постоянно вращалась, как на схеме. Вероятно, вы увидите, что при повороте петли каждая сторона провода (оранжевая или зеленая) иногда будет двигаться вверх, а иногда — вниз. Когда он движется вверх, электричество течет в одну сторону; когда он движется вниз, ток будет течь в другую сторону. Таким образом, базовый генератор, подобный этому, будет производить электрический ток, который меняет направление каждый раз, когда петля провода переворачивается (другими словами, переменный ток или переменный ток).Однако большинство простых генераторов на самом деле вырабатывают постоянный ток — так как же им управлять?

Генераторы постоянного тока

Так же, как простой электродвигатель постоянного тока использует электричество постоянного тока (DC) для создания непрерывного вращательного движения, так и простой генератор постоянного тока производит стабильную подачу электричества постоянного тока, когда он вращается. Как двигатель постоянного тока, Генератор постоянного тока использует коммутатор. Звучит технически, но это всего лишь металлическое кольцо с трещинами в нем, которое периодически меняет местами электрические контакты катушки генератора, одновременно меняя направление тока.Как мы видели выше, простая проволочная петля автоматически меняет направление тока, которое он производит каждые пол-оборота, просто потому, что он вращается, а задача коммутатора — нейтрализовать эффект вращения катушки, обеспечивая создание постоянного тока.

Иллюстрация: Сравнение простейшего генератора постоянного тока с простейшим генератором переменного тока. В этой конструкции катушка (серая) вращается между полюсами постоянного магнита. Каждый раз, когда он поворачивается на пол-оборота, ток, который он генерирует, меняется на противоположный.В генераторе постоянного тока (вверху) коммутатор меняет направление тока на противоположное каждый раз, когда катушка перемещается на пол-оборота, отменяя реверсирование тока. В генераторе переменного тока (внизу) нет коммутатора, поэтому выходная мощность просто поднимается, опускается и меняет направление вращения при вращении катушки. Вы можете увидеть выходной ток от каждого типа генератора на диаграмме справа.

Генераторы переменного тока

Что делать, если вы хотите генерировать переменный ток (AC) вместо постоянного тока? Тогда вам понадобится генератор, который представляет собой просто генератор переменного тока.Самый простой вид генератора переменного тока похож на генератор постоянного тока без коммутатора. Когда катушка или магниты вращаются мимо друг друга, ток естественным образом растет, падает и меняет направление, давая на выходе переменный ток. Так же, как есть Асинхронные двигатели переменного тока, в которых для создания вращающегося магнитного поля используются электромагниты, а не постоянные магниты, поэтому существуют генераторы переменного тока, которые работают за счет индукции аналогичным образом.

Генераторы в основном используются для выработки электроэнергии от двигателей транспортных средств. В автомобилях используются генераторы, приводимые в движение их бензиновые двигатели, которые заряжают свои аккумуляторов во время движения (переменный ток преобразуется в постоянный диоды или выпрямительные схемы).

Генераторы в реальном мире

Фото: Генератор переменного тока — это генератор, вырабатывающий переменный ток (переменный ток) вместо постоянного (постоянного). Здесь мы видим, как механик снимает генератор с двигателя подвесной моторной лодки. Фото Есении Росас любезно предоставлено ВМС США.

Производство электричества звучит просто — и это так. Сложность в том, что нужно приложить огромное количество физических усилий. для выработки даже небольшого количества энергии. Вы поймете это, если у вас есть велосипед с динамо-машиной. фары, работающие от колес: вам нужно немного крутить педали, чтобы фары светились — и это просто для производства крошечного количества электричества, необходимого для питания пара лампочек.Динамо — это просто очень маленькое электричество генератор. Напротив, на реальных электростанциях гигантские генераторы электричества приводятся в действие паровыми турбинами. Это немного похоже на вращающиеся пропеллеры или ветряные мельницы, приводимые в движение паром. Пар производится путем кипячения воды с использованием энергии, выделяемой при сжигании угля, масло или другое топливо. (Обратите внимание, как применяется сохранение энергии здесь тоже. Энергия, питающая генератор, поступает от турбина. Энергия, питающая турбину, поступает от топлива.И топливо — уголь или нефть — изначально поступало с заводов, работающих на энергия Солнца. Суть проста: энергия всегда должна исходить от где-то.)

Какую мощность вырабатывает генератор?

Генераторы указаны в ваттах (измерение мощности, указывающее, сколько энергии производится каждую секунду). Как и следовало ожидать, чем больше генератор, тем больше мощности он производит. Вот приблизительное руководство от самого маленького до самого большого:

Тип	Мощность (Вт)
Велосипед динамо	3
Генератор USB с ручным приводом	20
Микро-ветряная турбина	500
Малый дизель-генератор	5000 (5 кВт)
Ветряная турбина	2 000 000 (2 МВт)

Переносные генераторы

Фото: Переносной электрогенератор, работающий от дизель.Фото Брайана Рида Кастильо любезно предоставлено ВМС США.

В большинстве случаев мы принимаем электричество как должное. Мы включаем фонари, телевизоры или стиральные машины, не переставая думать, что электрическая энергия, которую мы используем, должна откуда-то поступать. Но что, если вы работаете на улице, в глуши, и нет источник электричества, который вы можете использовать для питания вашей бензопилы или вашего электродрель?

Одна из возможностей — использовать аккумуляторные инструменты с перезаряжаемые батарейки. Другой вариант — использовать пневматические инструменты, такие как отбойные молотки.Они полностью механические и питаются от сжатый воздух вместо электричества. Третий вариант — использовать портативный электрогенератор. Это просто небольшой бензиновый двигатель (бензиновый двигатель), похожий на компактный двигатель мотоцикла, с прилагается электрогенератор. Когда двигатель пыхтит, дожигая бензин, он толкает поршень взад и вперед, поворачивая генератор и вырабатывающий на выходе постоянный электрический ток. С с помощью трансформатора вы можете использовать такой генератор для производите практически любое необходимое напряжение в любом месте, где оно вам нужно.В виде пока у вас достаточно бензина, вы можете производить собственное электричество поставка на неопределенный срок. Но помните о сохранении энергии: кончится газа, и у вас кончится электричество!

Artwork: Генераторные технологии быстро развивались в 19 веке. Английский химик и физик Майкл Фарадей построил первый примитивный генератор в 1831 году. В течение нескольких десятилетий многочисленные изобретатели создавали практические электрические генераторы. Эта («динамо-электрическая машина») была разработана Эдвардом Уэстоном в 1870-х годах как способ «преобразовывать механическую энергию в электрическую с большей эффективностью, чем прежде.«Он имеет статическое внешнее кольцо из магнитов (синий) и вращающийся якорь (катушки) в центре (красный). Коммутатор (зеленый) преобразует генерируемый ток в постоянный. Из патента США 180 082, переиздание 8141 Эдварда Уэстона, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по смежным темам:

Видео

• Демонстрация электрического генератора ?: Превосходное короткое видео доктора Джонатана Хэра и Vega Science Trust очень ясно показывает, как перемещение катушки через магнитное поле может производить электричество.
• Простой генератор: электрический генератор для научной выставки: Уильям Бити дает пошаговое руководство по созданию простого генератора с использованием простых для поиска компонентов (эмалированный провод, магниты, картон и т. Д.).
• Велогенератор: Как привести в действие кухонный комбайн с помощью велосипеда, приводящего в действие генератор переменного тока (разновидность электрогенератора). Довольно изящный эксперимент, хотя комментарий мог бы быть немного яснее.

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

Статьи

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Генераторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/generators.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как построить модель электрогенератора

Обновлено 25 сентября 2019 г.

Роберт Аллен

Принцип индукции Майкла Фарадея лежит в основе как различных типов электродвигателей, так и электрических генераторов. Фактически, просто вращая ось электродвигателя, он превращается в простой электрический генератор.Переменные магнитные поля создают электрические поля, которые, в свою очередь, генерируют ток (движущиеся заряды).

Но если вы хотите сделать свою собственную, для создания модели электрогенератора — или «динамо-машины» — потребуется немного больше, чем мощный магнит и катушка с проволокой. Достаточно простого генератора, чтобы проиллюстрировать физику, лежащую в основе.

Модель генератора

: Подготовка

Нарисуйте на картоне два круга диаметром 3–4 дюйма и вырежьте их с помощью ножа.

Оберните половину гвоздя 60D изолентой. Начните с головы и двигайтесь к точке.

Проденьте гвоздем отверстие в центре одного из картонных кружков и прижмите его до самого верха гвоздя. Проделайте то же самое с другим картонным кружком, прижав его к краю изоленты.

Включите клеевой пистолет и дайте ему нагреться. Приклейте два картонных круга, чтобы они не двигались. Осторожно нанесите клей в местах соединения кружков с гвоздем на внешней стороне созданной вами катушки — не допускайте попадания клея на внутреннюю часть катушки.

Начните наматывать магнитную проволоку на гвоздь между двумя картонными кругами. Оберните проволоку как можно плотнее и плотнее. Точное количество витков вокруг гвоздя не имеет значения, поэтому остановитесь, когда у вас останется только 10 дюймов проволоки.

Приклейте провод на место, чтобы он не откручивался, когда вы отпускаете.

Обрежьте края картонных кружков ножом.

Модель генератора

: Конструкция

Приклейте центр стержневого магнита к оси вашего кривошипа.Вам нужно быть максимально точным, чтобы он был устойчивым при повороте рукоятки.

Приклейте катушку с проволокой к монтажной поверхности.

Соскребите изоляцию с обоих концов провода ножом для хобби.

Установите кривошип так, чтобы магнит находился как можно ближе к катушке. Магнит должен вращаться по той же оси, что и гвоздь.

Приклейте кривошип к монтажной поверхности.

Модель генератора

: тестирование

Включите вольтметр и, при необходимости, переключите его для измерения постоянного тока (DC) с наиболее чувствительной настройкой.

Оберните один свободный конец катушки с проволокой вокруг металлического щупа на черном кабеле вольтметра. Другой свободный конец катушки с проволокой оберните вокруг металлического щупа на красном кабеле вольтметра.

Вращайте рукоятку, чтобы вращать магнит и генерировать электроэнергию.

Убедитесь, что вольтметр регистрирует генерирование тока. Если это не так, измените порядок подключения проводов к счетчику.

Электрический генератор: базовое введение в принцип работы генераторов, их особенности и применение

Как работают электрические генераторы?
Электрогенератор — это устройство, которое используется для производства электроэнергии, которая может храниться в батареях или может подаваться непосредственно в дома, магазины, офисы и т. Д.Электрогенераторы работают по принципу электромагнитной индукции. Катушка-проводник (медная катушка, плотно намотанная на металлический сердечник) быстро вращается между полюсами магнита подковообразного типа. Катушка проводника вместе с ее сердечником называется якорем. Якорь соединен с валом источника механической энергии, такого как двигатель, и вращается. Требуемая механическая энергия может быть обеспечена двигателями, работающими на таких видах топлива, как дизельное топливо, бензин, природный газ и т. Д., Или с помощью возобновляемых источников энергии, таких как ветряная турбина, водяная турбина, турбина на солнечной энергии и т. Д.Когда катушка вращается, она разрезает магнитное поле, которое находится между двумя полюсами магнита. Магнитное поле будет мешать электронам в проводнике, вызывая в нем электрический ток.

Характеристики электрогенераторов

• Мощность: Электрогенераторы с широким диапазоном выходной мощности легко доступны. Как низкие, так и высокие требования к мощности можно легко удовлетворить, выбрав идеальный электрический генератор с соответствующей выходной мощностью.
• Топливо: Для электрических генераторов доступны различные варианты топлива, такие как дизельное топливо, бензин, природный газ, сжиженный газ и т. Д.
• Портативность: На рынке доступны генераторы, на которых установлены колеса или ручки, чтобы их можно было легко перемещать с одного места на другое.
• Шум: Некоторые модели генераторов имеют технологию снижения шума, которая позволяет держать их в непосредственной близости без каких-либо проблем с шумовым загрязнением.

Применение электрогенераторов

• Электрогенераторы полезны для домов, магазинов, офисов и т. Д., Которые часто сталкиваются с перебоями в подаче электроэнергии. Они действуют как резервные, чтобы гарантировать бесперебойное электропитание устройств.
• В отдаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
• При работе на проектных площадках, где нет доступа к электричеству из сети, электрические генераторы могут использоваться для питания машин или инструментов.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Электрический генератор: базовое введение в принцип работы генераторов, их особенности и применение

Как работают электрические генераторы?
Электрогенератор — это устройство, которое используется для производства электроэнергии, которая может храниться в батареях или может подаваться непосредственно в дома, магазины, офисы и т. Д.Электрогенераторы работают по принципу электромагнитной индукции. Катушка-проводник (медная катушка, плотно намотанная на металлический сердечник) быстро вращается между полюсами магнита подковообразного типа. Катушка проводника вместе с ее сердечником называется якорем. Якорь соединен с валом источника механической энергии, такого как двигатель, и вращается. Требуемая механическая энергия может быть обеспечена двигателями, работающими на таких видах топлива, как дизельное топливо, бензин, природный газ и т. Д., Или с помощью возобновляемых источников энергии, таких как ветряная турбина, водяная турбина, турбина на солнечной энергии и т. Д.Когда катушка вращается, она разрезает магнитное поле, которое находится между двумя полюсами магнита. Магнитное поле будет мешать электронам в проводнике, вызывая в нем электрический ток.

Характеристики электрогенераторов

• Мощность: Электрогенераторы с широким диапазоном выходной мощности легко доступны. Как низкие, так и высокие требования к мощности можно легко удовлетворить, выбрав идеальный электрический генератор с соответствующей выходной мощностью.
• Топливо: Для электрических генераторов доступны различные варианты топлива, такие как дизельное топливо, бензин, природный газ, сжиженный газ и т. Д.
• Портативность: На рынке доступны генераторы, на которых установлены колеса или ручки, чтобы их можно было легко перемещать с одного места на другое.
• Шум: Некоторые модели генераторов имеют технологию снижения шума, которая позволяет держать их в непосредственной близости без каких-либо проблем с шумовым загрязнением.

Применение электрогенераторов

• Электрогенераторы полезны для домов, магазинов, офисов и т. Д., Которые часто сталкиваются с перебоями в подаче электроэнергии. Они действуют как резервные, чтобы гарантировать бесперебойное электропитание устройств.
• В отдаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
• При работе на проектных площадках, где нет доступа к электричеству из сети, электрические генераторы могут использоваться для питания машин или инструментов.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Электрогенератор | инструмент | Британника

Полная статья

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям.Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, вырабатываемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели.Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное изменение полярности в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Частной формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1.Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены, и в результате они имеют одинаковую форму. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что приблизительно соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, причем две стороны размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже.Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Роторная конструкция генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту.Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °. Напряжение, индуцированное в катушке статора, которое охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов.Возможные значения скорости ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f — частота, а p — количество полюсов.

Постройте термоэлектрический генератор, подобный генераторам, которые используются для миссий в глубоком космосе

Как вы можете видеть по вольтметру, я получаю 1,2 милливольта. Это немного, но кое-что. (Если вам интересно, масса на горячей пластине должна подтолкнуть соединение медь-сталь вниз для хорошего контакта.)

Здесь вы видите эффект Зеебека (названный в честь Томаса Зеебека). Два разных металла вместе при двух разных температурах могут создавать электрический ток. Эффект более выражен при большей разнице температур, и некоторые комбинации металлов работают лучше, чем другие, но вот он, ваш термоэлектрический генератор.

На самом деле, вы можете сделать генератор лучше, используя полупроводник вместо двух разных металлов, но двухметаллический вариант построить намного проще.Вот демонстрация полупроводника. Устройство зажато между двумя алюминиевыми ножками, одна ножка находится в горячей воде, а другая — в холодной. Выход из устройства идет в небольшой электродвигатель сверху.

Итак, как это работает? Почему из-за разницы температур (для разных металлов) возникает электрический ток? Я не буду вдаваться в подробный рассказ о , так как это займет слишком много времени. Но вот мой суперкороткий ответ: у электрического проводника есть свободные заряды, которые могут перемещаться (в некоторой степени).Когда вы прикладываете электрическое поле, эти заряды перемещаются и создают электрический ток. Обычно мы думаем об этих зарядах как об электронах, но это может быть что-то еще. Если вы возьмете металл и сделаете один конец горячим, а другой — холодным, электроны на горячей стороне будут иметь больше энергии и двигаться дальше. Эти более горячие электроны распространяются, и на холодном конце электроны имеют меньше энергии. Степень разделения заряда зависит от конкретного металла.

Теперь возьмем другой металл с двумя концами при разных температурах.Но поскольку этот металл отличается от первого, у него будет другое разделение заряда на горячем и холодном концах. Когда эти разные металлы соединяются вместе, они образуют батарею — не очень хорошую батарею, но все же это похоже на батарею. И бум — вот и твой термоэлектрический генератор.

Если вы думаете о создании термоэлектрического генератора для питания вашего дома, у меня плохие новости. Эти вещи очень неэффективны. Чтобы извлечь из них что-то полезное, нужны довольно большие перепады температур.Однако есть и хорошие новости. Эти термоэлектрические генераторы не имеют движущихся частей. Отсутствие движущихся частей означает, что они маленькие и довольно надежные. И поэтому они используются в некоторых космических кораблях (например, «Вояджер», «Кассини» и др.). Чтобы изменить температуру, космический корабль будет использовать радиоактивный источник, который остается очень горячим — вот и все. Так работает ваш радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). Это похоже на скрепку и генератор из медной проволоки, только лучше.

Гидроэлектроэнергия: как это работает

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы водопользования •

Падающая вода производит гидроэлектроэнергию.

Кредит: Управление долины Теннесси

Так как же нам получить электричество из воды? Фактически, гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию одинаковым образом. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллероподобной детали, называемой турбиной, которая затем вращает металлический вал в электрическом генераторе, который является двигателем, вырабатывающим электричество.На угольной электростанции пар вращает лопасти турбины; тогда как гидроэлектростанция использует падающую воду для вращения турбины. Результаты такие же.

Взгляните на эту схему (любезно предоставленную Управлением долины Теннесси) гидроэлектростанции, чтобы увидеть подробности:

Теория состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке , которая имеет большой перепад высот (в Канзасе или Флориде не так много гидроэлектростанций). Плотина хранит много воды за собой в резервуаре .У подножия стены дамбы находится водозабор. Гравитация заставляет его проваливаться через напорный водовод внутри дамбы. В конце напорного водовода находится пропеллер турбины, который вращается движущейся водой. Вал турбины идет вверх в генератор, который производит мощность. К генератору подключены линии электропередач, по которым электричество доставляется в ваш дом и в мой. Вода проходит мимо гребного винта через отводной канал в реку мимо плотины. Кстати, играть в воде прямо под плотиной, когда выходит вода, — не лучшая идея!

Турбина и генератор вырабатывают электроэнергию

Схема гидроэлектрической турбины и генератора.

Источник: Инженерный корпус армии США

Что касается того, как работает этот генератор, Инженерный корпус объясняет это следующим образом:
«Гидравлическая турбина преобразует энергию проточной воды в механическую энергию. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Работа генератора основана на На принципах, открытых Фарадеем, он обнаружил, что когда магнит проходит мимо проводника, он заставляет течь электричество.В большом генераторе электромагниты создаются за счет циркуляции постоянного тока через петли из проволоки, намотанные на стопки пластин из магнитной стали. Они называются полевыми полюсами и устанавливаются по периметру ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, полюса поля (электромагниты) проходят мимо проводников, установленных в статоре. Это, в свою очередь, вызывает прохождение электричества и повышение напряжения на выходных клеммах генератора.»

Насосный накопитель: повторное использование воды для пиковой потребности в электроэнергии

Спрос на электроэнергию не «плоский», а постоянный. Спрос повышается и понижается в течение дня, и в ночное время потребность в электричестве в домах, на предприятиях и других объектах снижается. Например, здесь, в Атланте, штат Джорджия, в 17:00 в жаркий августовский выходной день можно поспорить, что существует огромный спрос на электроэнергию для работы миллионов кондиционеров! Но 12 часов спустя, в 5:00 … не так уж и много.Гидроэлектростанции более эффективны в обеспечении пиковой потребности в энергии в течение коротких периодов времени, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе и атомные электростанции, и один из способов сделать это — использовать «гидроаккумулирующие станции», которые повторно используют одну и ту же воду более одного раза.

Насосный накопитель — это метод сохранения воды в резерве на период пиковой нагрузки за счет перекачки воды, которая уже прошла через турбины, в резервный бассейн над электростанцией в то время, когда потребность потребителей в энергии низка, например, во время полночь.Затем воде позволяют течь обратно через турбогенераторы в периоды, когда потребность высока и на систему ложится большая нагрузка.

Насосный накопитель: повторное использование воды для пикового спроса на электроэнергию

Резервуар действует как батарея, накапливая энергию в виде воды, когда потребности в ней низкие, и вырабатывая максимальную мощность в периоды суточных и сезонных пиковых нагрузок. Преимущество гидроаккумулирующего оборудования заключается в том, что гидроагрегаты могут быстро запускаться и быстро регулировать мощность.Они работают эффективно при использовании в течение одного или нескольких часов. Поскольку гидроаккумуляторы относительно малы, затраты на строительство обычно невысоки по сравнению с обычными гидроэнергетическими сооружениями.