Как сделать электрогенератор своими руками: Как сделать генератор своими руками?

Как собрать и подключить генератор своими руками

Многие владельцы садовых участков задаются вопросом – реально ли своими руками изготовить электрогенератор для автономного питания своих владений? Мы отвечаем – да, это вполне возможно. Как именно это сделать, рассказываем в нашем сегодняшнем материале.

Важные моменты сборки электрического генератора

Сегодня мы рассмотрим процесс самостоятельного изготовления асинхронного генератора, способного питать энергией электроприборы разной мощности. Необходимо отметить, что различные виды силовых установок асинхронного типа применяются в самых разных отраслях деятельности человека, например:

• их применяют в качестве сварочных агрегатов;
• они являются важным звеном работы ветровых электростанций;
• они могут обеспечивать автономное электропитание дома и участка.

Иногда для пуска генератора прибор подсоединяют к электрической сети, однако это не самый рациональный и логичный вариант для силовой установки, ее задача – самостоятельная выработка электричества, а не его потребление.

В связи с этим большинство современных генераторов могут работать в режиме «самовозбуждения» или в режиме поочередного переключения конденсаторов.

О принципе работы электрогенератора

Стандартная асинхронная силовая установка генерирует ресурсы при скорости вращения двигателя свыше полутора тысяч оборотов. Энергия вырабатывается при условии, что скорость ротора при запуске выше синхронной скорости. Разность данных параметров называют скольжением и высчитывают, как процентное соотношение. Однако магнитное поле статора вращается еще быстрее, чем ротор. Благодаря этой разнице образуются потоки заряженных частиц, которые меняют свою полярность.

После запуска силовой установки электрический генератор контролирует синхронную скорость и, таким образом, осуществляет управление над процессом скольжения. В результате активное электропитание перемещается в неподвижную катушку – статор.
Итак, основная задача силовой установки – преобразовывать механическую энергию в электроэнергию. Ротор, который играет ключевую роль в генерации энергии, запускается при помощи сильного крутящего момента.

О преимуществах асинхронного генератора

У силовых установок асинхронного типа множество реальных плюсов, по сравнению с синхронными генераторами. В первую очередь следует сказать о низком клирфакторе асинхронных устройств. Известно, что высокий клирфактор – это высшие гармоники напряжения «на выходе». При таком раскладе неизбежны постоянные перегревы двигателя, а также неравномерное вращение. У синхронных установок показатель клифрактора составляет, как правило, от 5 до 15 процентов, у асинхронных – не более 2 процентов. Эта разница доказывает, что устройства асинхронного типа имеют значительно более высокий КПД – осуществляют выработку исключительно полезной энергии.

Еще одно серьезное преимущество варианта с асинхронным генератором – в данном устройстве практически отсутствуют электронные элементы, которые чувствительны к внешним воздействиям и могут часто ломаться (механические повреждения). Из этого следует, что для такого типа устройств не характерен активный износ, и они могут служить безотказно долгое время. 

Процесс самостоятельной сборки генератора

Купить хороший асинхронный генератор с серьезным уровнем мощности – такое могут себе позволить далеко не все владельцы загородных участков. Такая покупка связана с серьезными финансовыми затратами. Именно по этой причине многие домовладельцы предпочитают решить вопрос с генератором путем самостоятельной сборки устройства. В принципе, конструкция самодельной силовой установки достаточно проста. Если в вашем распоряжении есть необходимый инструментарий, весь процесс сборки может занять не более двух часов.

В соответствии с вышеописанными принципами работы устройства, настройте прибор таким образом, чтобы каждое вращение превосходило по скорости оборот двигателя. Для этого подключите мотор к сети и заведите. Вычислить точное число оборотов в минуту можно при помощи тахогенератора или тахометра. После того, как вы определите точную скорость вращения, прибавьте к этому значению еще 10 процентов от данной цифры. Допустим, скорость равна полутора тысячам оборотам в минуту, в этом случае установка должна функционировать с показателем 1650 оборотов.
Следующий шаг – переделываем электрогенератор под свои потребности при помощи конденсаторов, необходимого объема. Для того чтобы правильно определить емкость и тип конденсатора, воспользуйтесь специальной таблицей.
Важный момент! Не следует выбирать конденсаторы со слишком высокой емкостью, иначе силовая установка с дизельным двигателем может серьезно перегреваться. Установка конденсаторов производится в соответствии с предварительными расчетами. Следует убедиться в том, что изоляция на всех участках надежная. Если у вас есть определенный сомнения на этот счет, лучше применить для изоляции одно из специальных покрытий.
Нередко бывает так, что генератор, оснащенный короткозамкнутым ротором, дает напряжение, превышающее двести двадцать вольт. При таком раскладе следует позаботиться об установке понижающего трансформатора для стабилизации напряжения на необходимой отметке.

Не забывайте о том, что для обеспечения нормальной работы всех электроприборов в доме следует контролировать уровень напряжения самодельной силовой установки (оптимальный режим — 220 вольт).
В электрогенераторе, работающем на малой мощности, часто применяются разновидности однофазных асинхронных двигателей, снятых с электрических бытовых устройств (бензопила, газонокосилка, стиральная машина и т.д.). Делается это, конечно, из экономических соображений.
В некоторых случаях используются модели конденсаторов, способных сдвигать фазу. Чаще всего в этом случае мощность прибора приходится увеличивать до необходимого показателя. Такие электрогенераторы отлично зарекомендовали себя в ситуациях, когда необходимо запитывать устройства, где уровень напряжения активный и стабильный (модемы, лампочки и т.д.).
Собранную и готовую к работе силовую установку рекомендуем поставить таким образом, чтобы на устройство не могла попасть влага (дождевая вода, брызги и прочее).

Позаботьтесь о дополнительном кожухе, который защитит установку от неблагоприятных условий.

Видео: Принцип работы асинхронного генератора

С этим материалом читают так же:

Как самостоятельно изготовить и подключить тепловую пушку

Электроснабжение частного дома своим руками

Как правильно установить и подключить автомат-предохранитель 

Как сделать велосипедный электрогенератор своими руками?

На чтение 6 мин. Просмотров 678

При вращении педалей вырабатывается энергия, которую можно преобразовать в ток и запустить этим фары. Такой прибор позволяет не тратиться на фары с батарейками или другим самостоятельным блоком энергии.

У бюджетных генераторов есть эффект воздействия на компоненты велосипеда, из-за чего они быстрее затираются. Поэтому многих людей интересует, как сделать электрогенератор своими руками.

Что такое велосипедный генератор и для чего он нужен?

Велосипед – это конструкция, которая передвигается за счет работы ног для вращения педалей. Вращательные действия можно использовать для выработки энергии. За эту выработку отвечает велосипедный электрогенератор.

Он нужен для функционирования световой фары, как у автомобиля. Электрогенератор перерабатывает часть энергии от вращений педалей для освещения дороги. Это удобно при езде в темное время суток как на специально отведенных дорожках, так и на проезжей части.

Виды велосипедных генераторов, их особенности, плюсы и минусы

Динамо-втулка

Динамо-втулка – это улучшенная магнитом обычная втулка. Ее механика заключается в образовании вихревых токов. На выходе энергия становится током, соответствующим велосипеду по силе, напряжению и мощности. Для сравнения в автомобиле энергия мощностью 6 Ватт, а для велосипеда – не больше 2.

• Динамо-втулка популярна из-за простоты и небольшого размера.
• Она закрепляется на втулку, а не колесо и не создает лишнее трения. Ток передается прямо к фаре.
• Из недостатков этого типа выделяют замедленную скорость переднего колеса и тяжесть велосипеда. Вес исправляется легким магнитом.

При вращении педалей ток поступает волнообразно, с ускорением или замедлением. Поэтому в фарах при втулочном генераторе установлен стабилизатор.

Если фара другая, то будет необходим выпрямитель для стабилизации. Яркость освещения зависит от мощности выхода втулки. Чем мощнее фара и менее мощный выход, тем более тусклый свет.

Конструкция состоит из компонентов:

• Якорь, который обматывает ось,
• Кольцевой магнит, закрепленный на втулку,
• Двойные проводы с клеммами.

Бутылочный велогенератор

Бутылочный электрогенератор имеет такое название из-за внешнего сходства с бутылкой. Он прикрепляется на колесо, регулируется в сторону увеличения или уменьшения мощности. При его смещении он легко выключается.

• Цена на генераторы такого типа недорогие.
• Почти не влияют на вес байка.
• Но от него затираются покрышки колеса.
• На сильной скорости работу сопровождает характерный шум.
• А в дождливое время энергия вырабатывается плохо.

Бутылочный электрогенератор подойдет для недолгих поездок по городу в хорошую погоду.

Бесконтактный велосипедный генератор

Бесконтактный генератор – это самая дорогая конструкция из всех аналогов. Это оправдывается почти полным отсутствием недостатков. Принцип работы заключается в накоплении энергии от вращений колеса через магнитное поле.

Электрогенератор располагается близко к колесу, в которое встроена динамо-втулка. Таким образом нет трения или сопротивления движению, как в других конструкциях. Электрогенератор крепится парой спереди и сзади.

Весь принцип похожий на работу фонариков. У электрогенератора прямой мост передачи тока от выхода втулки к фаре. Получается, что фара работает, как самостоятельный механизм. У такого прибора нет стабилизатора, поэтому при низкой езде свет должен был бы тускнеть.

Но этот недостаток возместили накоплением энергии во время поездки. Таким образом, фара может гореть даже в условиях полной остановки велосипеда.

Плюсы прибора:

• Отсутствие трения, затирания, контакта с компонентами велосипеда,
• Низкий вес,
• Система сохранения энергии для работы фар во время остановок.
• Из минусов характерна высокая стоимость.

Как сделать генератор для велосипеда самостоятельно?

Электрогенератор можно сделать самостоятельно в домашних условиях. Для этого за основу берется шаговый мотор.

Характеристики у мотора для осветительного прибора должны быть:

• Напряжении – 2.88 Ватт,
• Сопротивление – 1.2 Ом,
• Номинальный ток – 2.4 А.

Установить такую конструкцию можно у втулки на заднем колесе.

Необходимые материалы и инструменты

Для создания оптимального электрогенератора понадобятся материалы:

• Пластиковая лента (гибкого материала) для маховичка.
• Светодиоды выпрямительного 4 типа, компании 1N400 –4 пары.
• Регулятор линейного напряжения (стабилизирующий) компании LinearRegulatorStandardRegulatorPos.
• Резистор одноваттныйCF-100.
• Резистор 1206 на 820 Ом.
• Резистор для диода до 0.25 Ватт.
• Одноваттный диод.
• Проводки.
• Конденсатор на 1 мкФ.
• Емкость для помещения генератора (пластиковая коробка).
• Пластина для дополнительного пространства при креплении (по необходимости).

Инструменты:

• Клеевой пистолет (клей-герметик),
• Сварочный аппарат,
• Плоскогубцы,
• Острый нож.

Порядок действий

Для создания электрогенератора своими руками нужно придерживаться порядка действий:

• Создание передаточного кольца. Ток должен поступать от вращений колеса к маховичку (или колесику) мотора через соединение – передаточное кольцо. Для этого следует пластиковую ленту скрутить в кольцо и заварить концы.

По бокам вырезаются прорези для посадки под спицы. Глубина не должна превышать четверть толщины скрученной ленты. Далее следует установка кольца на спицы. Закреплять лучше внутри клеем-герметиком, чтобы конструкция крепче держалась.

После этого можно приступить к созданию самого генератора:

• Диоды 1N4004 нужно спаять до параллельного состояния.
• Конденсатор прикрепляется посередине концов схемы + и -.
• К конструкции прикрепляются резисторы и стабилизатор скачков напряжения.
• После этого одноваттный светодиод с резистором крепятся к фарной цепи.
• При помощи проводов фара соединяется с конденсаторами.
• Требуется соединить электрогенератор и электрическую цепь.
• Для удобства можно установить выключатель между конденсаторами. Его принцип действия будет в замыкании или размыкании цепи. Это позволит велосипедисту выключать фары даже при езде.
• Далее закрепляется электрическая схема на раму велосипеда, а оставшиеся провода фиксируются хомутиками.
• После этого к перьям можно прикрутить мотор и установить маховик поверх пластиковой конструкции. При отсутствии места рекомендуется приварить пластину с отверстиями к раме.
• Обязательная проверка в конце: маховичок передвигается синхронно с колесом велосипеда. При вращении фара включится. Стоит обратить внимание, что на низкой скорости свет имеет мерцательный эффект.

Электрогенераторы делятся на три основных типа:

• Динамо-втулка (у бюджетных вариантов низкая мощность, тусклое освещение, но не воздействует на колесо),
• Бутылочный электрогенератор (трение о колесо, перевес на одну сторону),
• Бесконтактный электрогенератор (высокая стоимость).

Можно сделать электрогенератор своими руками при наличии инструментов и компонентов для сборки. Проще всего сделать динамо-втулку из подручных средств. Создание своими руками бесконтактного электрогенератора требует большей подготовки и материалов.

Электрогенератор перенаправляет ток в фару для ее работы. Это удобно при поездках в ночное время суток вдоль шоссе, на отведенных местах, по городу. Хорошее освещение обеспечивают мощные электрогенераторы или стабильное быстрое вращение колеса.

Все про генератор электроэнергии

Уставшие от шума и смога мегаполисов горожане все чаще покидают тесные городские квартиры и переселяются в просторные загородные коттеджи поближе к лесу, речке, чистому воздуху и тут оказывается, что без электричества современная жизнь немыслима. Мы уже не можем обойтись без холодильников, кондиционеров, компьютеров, стиральных машин, зарядных устройств для сотовых телефонов и прочей бытовой техники, но мощность старых линий централизованного электроснабжения не всегда соответствует  возросшей нагрузке, а нередко к участку электричество вообще еще не подведено. Чтобы жизнь загородного дома не замирала даже на мгновение, еще при его проектировании рачительные домовладельцы предусматривают автономный бензиновый, дизельный, газовый генератор электричества либо иной независимый источник электроэнергии. Статья расскажет, в каких случаях стоит выбирать тот или иной генератор электроэнергии и поможет ли самодельный генератор электроэнергии существенно сэкономить на энергоносителях.

Содержание

Как бы далеко от цивилизации не находился загородный дом или дача, электричество позволит создать в нем самые современные атрибуты комфорта: бесперебойное водоснабжение и работу бытовых приборов, централизованное отопление, связь с внешним миром. А в черте города электрическая генераторная установка в доме избавит от таких неприятностей, как отключение электроэнергии во время техногенных аварий или природных катаклизмов.

Таким образом, автономный генератор электроэнергии — это механизм, преобразующий механическую, тепловую или любую иную энергию в электрическую. Все электрогенераторы состоят из установленных на одной раме двигателя, сжигающего топливо, и генератора, которому двигатель передает вращающий момент через механическую передачу. Электрогенераторные установки работают с высоким, близким к 95%, коэффициентом полезного действия, производят электрическую энергию сжиганием топлива и передачей генератору полученной механической энергии, а различаются по виду двигателя и типу производимого электрического тока.

Автономный стационарный генератор электроэнергии

В зависимости от типа производимого тока электрогенераторы бывают:

• однофазные с выходным напряжением 220 вольт и частотой 50 герц;
• трехфазные, которым соответствует напряжение 380 вольт при частоте 50 герц.

Эти исходные параметры электроснабжения сети способны обеспечить бесперебойную работу всех видов бытовых электроприборов и электроинструментов.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

В зависимости от вида двигателя и используемого исходного вида топлива или источника энергии, независимые электрогенератор может быть:

• бензиновый;
• дизельный;
• газовый;
• работающий на альтернативных источниках энергии: солнца, ветра, воды;
• бестопливный генератор электроэнергии.

Бензиновый ↑

Бензиновые электрогенераторы широко используются для аварийного обеспечения электричеством дач, загородных домов и коттеджей в случаях отключения стационарного электроснабжения, а также для локального освещения открытых придомовых, автомобильных или торговых площадок. В качестве самостоятельных постоянных источников электропитания бензиновые генераторные установки почти не используются, так как их номинальная мощность редко превышает 20 кВт.

Автономные бензиновые электрогенераторы работают, в основном, на бензине марки АИ-92, в некоторых случаях можно использовать топливо марок АИ-76 или АИ-92 с добавлением масла. Выпускаются бензиновые генераторы электричества в следующем исполнении:

• стационарные;
• передвижные;
• переносные.

Переносной бензиновый генератор электричества

Импортные бензиновые генераторные установки адаптированы к отечественным маркам топлива и наряду с отечественными используются для запуска и обеспечения стабильной работы двигателей в экстремальных условиях низких температур. В зависимости от потребностей можно подобрать бензиновый электрогенератор со стартерным или ручным запуском, с увеличенным или стандартным топливным баком, а также в открытом исполнении либо в звукопоглощающем кожухе.

Дизельный ↑

Бытовой автономный дизельный электрогенератор благодаря широкому диапазону мощности от 2 кВт до 3 МВт может использоваться как в качестве резервного, так и в качестве основного источника электропитания загородного дома, дачи или любого другого объекта. Выпускаются дизельные электрогенераторы в следующем исполнении:

• стационарные;
• передвижные;
• открытые;
• в контейнере;
• в шумозащитном кожухе.

Дизельные электрогенераторные установки, в равной степени отечественные и импортные, адаптированы к к отечественным и европейским стандартам дизельного топлива, а к их преимуществам можно отнести:

• низкий расход топлива;
• низкий уровень шума;
• незначительный выброс вредных продуктов сгорания.

Дизельный электрогенератор — оптимальный вариант, идеально справляющийся с энергоснабжением частного дома

Современные дизельные электрогенераторы оснащены устройствами видеонаблюдения, контроля и управления процессом генерации электрической энергии, показателями качества электрического тока на выходе, возможностью синхронизации работы нескольких генераторов в сети, устройствами для их автоматического пуска и остановки. Сегодня дизельные электрогенераторы остаются наиболее популярными устройствами для бесперебойного обеспечения электроэнергией жилых индивидуальных домов и небольших производств.

Газовый ↑

В газогенераторных установках в качестве топлива используется любой природный, промышленный, попутный газ, а также балонная сжиженная газовая смесь пропан-бутан. Широкий диапазон паспортной мощности газовых генераторных устройств от 20 кВт до 2 МВт обусловливает и широчайший спектр их применения в качестве источников аварийного и постоянного электроснабжения жилых загородных домов, торговых, производственных и любых других объектов.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Для обеспечения безаварийной работы газогенераторной установки еще на стадии проектирования необходимо обеспечить принудительную вентиляцию и систему отвода отработанных газов из помещения, где установка будет размещена.

Для обеспечения безаварийной работы газогенераторной установки необходимо обеспечить принудительную вентиляцию и систему отвода отработанных газов из помещения

По сравнению с бензиновым и дизельным аналогами газогенераторная установка имеет следующие преимущества:

• невысокая цена и более высокая экологичность газа в качестве топлива;
• повышенный моторесурс: при сгорании газа не образуются твердые продукты сгорания, приводящие к быстрому износу деталей двигателя;
• долговечность электрогенератора: газ не вызывает коррозии металлических деталей устройства.

Благодаря перечисленным преимуществам, а также возможности адаптации к газу бензинового двигателя, газ пока остается самым эффективным видом топлива для автономных электрогенераторов. При равной мощности эффективность газогенераторной установки вдвое выше по сравнению с бензиновым и дизельным аналогами даже при использовании баллонного сжиженного газа, а при подключении к магистральному газоснабжению этот показатель увеличивается в 15-17 раз.

Стремясь жить в гармонии с природой и сэкономить на постоянно растущих в цене энергоносителях, все больше домовладельцев пытаются создать генератор электроэнергии своими руками, используя многолетний опыт ученых и современные инновационные технологии. Можно скептически относиться к солнечным батареям, ветровым генераторам электричества, приватным мини-гидроэлектростанциям и не умирающей надежде человека изобрести если не вечный двигатель, то как минимум автономный бестопливный генератор электричества, но перечисленные устройства позволяют если не полностью удовлетворить потребность дома в электроэнергии, то прилично сэкономить.

Самодельный ветрогенератор ↑

На просторах СНГ электрогенераторы-ветряки пока не получили должного распространения, а в вот в Дании они стали важнейшим фигурантом государственной программы энергосбережения и обеспечения станы электроэнергией.

Самодельный ветрогенератор электричества

Создать такой асинхронный стационарный генератор электричества своими руками не сложно, а в ветреных приморских или горных районах он вполне может покрыть потребность в электроэнергии небольшого частного дома. Принцип работы ветрового генератора построен на том, что двигатель работает на энергии ветра и запускает генератор, а полученная от него электроэнергия затем аккумулируется в специальных батареях и распределяется затем по назначению.

Видео: как сделать ветряной генератор ↑

Солнечные генераторы электроэнергии ↑

Эта разновидность генераторов электроэнергии все чаще используется в частных и многоквартирных домах солнечных южных городов, но солнечные батареи последних моделей уже способны обращать в электрическую энергию и непрямые солнечные лучи, а поэтому в ближайшем будущем энергия солнца придет и в дома северных городов. К недостаткам солнечных батарей можно отнести их высокую стоимость и наличие достаточно большой площади для установки, а поэтому используются они чаще только для подогрева воды.

Видео: постройка солнечной батареи ↑

Видео: обзор самодельной солнечной электростанции 600 вт ↑

Давнюю мечту человечества о вечном двигателе возможно удалось воплотить грузинскому изобретателю Капанадзе, создавшему первый бестопливный электрогенератор. Суть изобретения сводится к тому, что устройство запускается от любого источника электроэнергии, а, войдя в резонанс, превращается в своеобразный генератор статического электричества, извлекающий статическое электричество из окружающей среды посредством двух разнесенных заземлителей.

Несмотря на популярность идеи, промышленный образец бестопливного генератора пока не создан

Несмотря на огромную популярность идеи, промышленный образец бестопливного генератора пока не создан, а поэтому и эффективность его еще не оценена по достоинству. Автор изобретения уверен, что устройство в будущем будет использоваться в электромобилях, на электротранспорте, а также в качестве стационарного источника бытового электричества или же зарядов статического электричества для различных целей.

Схемы бестопливных генераторов электричества ↑

Видео: бестопливный генератор своими руками ↑

Видео: генератор статического электричества своими руками ↑

Размышляя, как сделать генератор электричества самостоятельно, не забывайте, что реализация любой понравившейся идеи получения электроэнергии нетрадиционным способом требует существенных первоначальных затрат. Правда, в случае удачи они могут окупиться за 3-5 лет, а возможно и раньше. Каждый должен сам для себя решить, купить ли генератор от известного производителя или создать его самостоятельно, но одно очевидно — дом должен быть обеспечен надежным источником электричества на случай любых неожиданных форс-мажорных обстоятельств.

Электрогенератор своими руками | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Просмотров 7 Опубликовано

11.06.2018 Обновлено 12.06.2018

Просматривая в Интернете различные статьи по теме «Электрогенератор своими руками», наткнулся на очень интересную и познавательную, как я считаю, статью. Она мне очень понравилась и я решил не писать что-то своё на данную тему, а напечатать на своём сайте уже существующее и прекрасно написанное. Внизу статьи я написал имя и фамилию её автора (я надеюсь, что это автор), если у него есть какие-то возражения, то пусть напишет мне и я удалю её. Просто не хочется нарушать авторские права и в то же время не хочется переписывать статью своими словами, портя при этом, в некотором роде, её смысл и содержание. Вот эта статья:

«С появлением и широким распространением портативных и достаточно экономичных электронных приборов типа мобильный телефон, GPS-навигатор, рации и радиостанции, карманный или портативный компьютер, цифровой фотоаппарат и т. п., возникла и обострилась проблема обеспечения их электропитанием. Если вы отлучаетесь от электросети на 1-2 дня или рядом с вами автомобиль, такого вопроса не возникает — всегда можно взять с собой 1-2 комплекта запасных аккумуляторов или батарей, а так же подзарядиться от бортовой сети автомобиля.

А как быть тем, кто например уходит в поход на неделю или постоянно живет на даче, не имеющей централизованного электроснабжения?

Ну тем, кто находится на одном месте несколько проще — они могут установить либо солнечную батарею либо простейший ветроэлектрогенератор, даже самодельный. А вот тем, кто находится в движении (идет пешком, плывет на байдарке, едет на велосипеде — такой вариант не подойдет.

В этом случае им поможет зарядить аккумуляторы своих телефонов, раций, навигаторов и компьютеров простейший самодельный электрогенератор. Такой генератор может вырабатывать напряжение практически в любых условиях. Разумеется, мощность его невелика (хотя зависит от размеров и конструкции), но он может вполне обеспечить практически постоянную подзарядку аккумуляторов.

Немного теории. Вам наверняка известно из школьных уроков физики, что если перемещать проводник в магнитном поле (поперек его магнитных линий), то в проводнике наводится ЭДС – элекродвижущая сила. Она вызывает разность потенциалов на концах проводника, что и порождает движение электронов, т.е. электрический ток.
Настоящие электрогенераторы по такому принципу и построены. Они имеют постоянные магниты или специальные электрические катушки, которые создают магнитное поле. В этом поле движутся (обычно вращаются) другие катушки, в которых и возникает ЭДС.

В нашем случае электрогенератор должен быть максимально компактным, легким, удароустойчивым. Поэтому он состоит собственно из катушки, на которую намотан медный провод. Внутри катушки свободно перемещается постоянный магнит.

Торцы внутренней трубки катушки заглушены, что бы магнит не выпал. Если мы будем трясти такой «электрогенератор», магнит внутри катушки будет перемещаться, а в проводе будет наводиться ЭДС. Т. е. катушка будет вырабатывать электроток.

И напряжение и полярность его будет меняться достаточно хаотично, поэтому что бы с его помощью заряжать аккумулятор потребуется сделать простой выпрямитель — диодный мост. Тогда при любом колебании магнита в катушке на выходе выпрямителя будет вырабатываться импульс тока нужной для зарядки полярности.

Теперь о том, как заставить магнит колебаться в катушке. Разумеется — самый простой способ – это просто махать катушкой, как шейкером. Как это делает бармен при приготовлении коктейлей. Но такой способ и трудоемок (хотя и самый эффективный) и руки занимает. Нам же интересно, что зарядка происходила автоматически, почти без нашего участия.

Те, кто постарше, возможно помнят интермедию Аркадия Райкина, в которой он говорит:
— Вот балерина крутится! Привяжи к ноге динаму. Пусть она ток вырабатывает и дает в недоразвитые районы!

Вот в нашем случае это оказывается самым действенным приводом!

Допустим, вы сделали такой генератор размером со спичечный коробок. (Кстати, его мощности вполне хватит, что бы за день зарядить ваш, и не только ваш, сотовый телефон). Тогда, приделав к нему ремешок от часов и разместив на руке вы и станете такой «балериной с динамой». Пока вы идете и размахиваете рукой, магнит колышется внутри катушки и катушка вырабатывает ток!

Генератор помощнее можно разместить на ноге и даже на обеих. Тогда электроэнергии хватит и на светодиодный фонарик!

Если вы плывете на байдарке, можно прикрепить его к веслу — оно как раз совершает колебательные движения. И т.д.

Можно разработать всевозможные конструкции. Например — с дебалансом, используя криволинейную форму катушки, с маятником, где магнит пролетает вдоль катушки. Можно сделать кривошипно-шатунный механизм, который будет приводиться в движение ветром или водой, и т.д.

Если вам не удалось достать магнит линейной формы, воспользуйтесь кольцевым, от динамика. Только в этом случае катушка будет перемещаться внутри магнита или придется сделать диаметр генератора побольше.

В одной из статей был описан привод с помощью другого магнита, укрепленного на велосипедном колесе. Когда этот магнит приближался к магниту генератора (а они были повернуты друг к другу одноименными полюсами), то магнит генератора отталкивался от другого и совершал колебательное движение.

Конструкция генератора, как видите, чрезвычайно проста и вы может изготовить его для себя за пару часов. Но несмотря на это, КПД такого генератора очень высок, так как все проводники пересекают практически все магнитные линии.

Генератор не боится влаги, не требует смазки, имеет минимум движущихся частей и при тщательном изготовлении может работать хоть под водой будучи залитым ею. Он не боится грязи (достаточно обернуть его полиэтиленом), дождя, пыли, работает при любых температурах.

Для обеспечения лучших условий для колебания магнита в катушке, можно использовать уже описанный выше принцип — установить 2 магнита одноименными полюсами друг к другу. Можно использовать очень мягкую пружину. Вообщем, все зависит от конструкции генератора и его назначения. А остальное – в ваших руках.

Автор: Константин Тимошенко

Генератор с ручным приводом

Увеличиваем скорость вращения генератора с помощью редуктора
(Технологические карты 1А и 1В, с. 16, шаг 1)

Учащиеся должны исследовать, какое количество энергии (Дж) вырабатывает генератор за 60 секунд и какое расстояние может проехать электромобиль с таким запасом энергии.

Прежде всего предложите ребятам переделать редуктор генератора, а затем подумать, используя свои знания о свойствах шестерен, сколько энергии может выработать генератор за 60 секунд, и представить свои предположения в виде графика в координатах
«энергия–время».

Затем попросите их измерить, сколько энергии выработал генератор с ручным приводом за 60 секунд, и нанести показания мультиметра, зарегистрированные с интервалом в 10 секунд, на тот же график.

И, наконец, пусть ребята определят, как длина пробега электромобиля зависит от количества запасенной энергии.

Полученные результаты будут различаться, но существенное возрастание количества запасенной энергии учащиеся заметят. В идеале они должны предсказать 60-процентное увеличение этой величины. Длина пробега электромобиля зависит от величины запасенной энергии.

Полезный совет
Перед выполнением каждого нового задания нужно не забыть устано-
вить показание ЛЕГО^®— мультиметра на 0

Параметры, влияющие на результат
Предложите учащимся определить и выписать не менее трех параметров, влияющих на эффективность работы генератора и электромобиля, и объяснить, в чем и как это выражается.

Некоторое влияние на работу генератора могут оказать изменения в редукторе, длина ручки, скорость ее вращения, сила и выносливость человека вращающего ручку. На длину пробега электромобиля влияют его вес, характеристики шестерен и состояние поверхности испытательной дорожки.

Знаете ли вы?
Энергия, запасенная в продуктах питания, измеряется в калориях (кал). Одна калория равна 4,2 Дж.

Самодельный генератор из постоянных магнитов на 12В

Решил показать на всеобщее обозрение свой генератор собраный на велосипедной втулке от заднего колеса. Я имею дачу на берегу реки. Очень интересно мастерить самоделки своими руками на дачу, потому расскажу о своем генераторе.

Часто летом ночюем с детьми на даче а электричества нет, и меня толкнуло собрать этот генератор. Вообще-то этот генератор уже второй. Первый был попроще и послабее. Но при ветре приёмник работал. Его фото нет, я его уже разобрал. Конструкция была не такой.

 

Все детали моего генератора при желании можно найти. Магниты брал от сгоревших громкоговорителей (колокольчик). Эти колокольчики висят на вокзалах  и в парках ж.д оборудованых громкой связью.

Мне понадобилось 4 сгоревших динамика. Попросил сгоревшие у людей обслуживающих эти устройства. Вытащил магниты, поделил на 16 частей болгаркой. Магниты стоят друг к другу одним полюсом.

На катушке 4 вывода, потому что я наматывал сразу 2 провода диаметром по1мм каждый. Если их запараллелить — увеличится ток, а соединяя последовательно увеличится напряжение, но ток соответственно будет меньше. В общем нужного напряжения добиваюсь методом эксперимента.

Катушка намотана на куске трубы 50 с резьбой. С одной стороны щечка затянута гайкой с другой — щечка приварена. И прикреплена к алюминевой пластине а пластина уже к основанию. При необходимости можно разобрать и поменять катушку. Провод 1 мм сечением, сколько витков не считал.

Куда приспособить этот генератор ещё думаю, может заставлю речку работать.

Затраты на изготовление такие:

• велосипедная втулка 250 руб;
• кусок трубы с гайкой 70руб;
• сварщику 50руб;
• проволоку от старых тансформаторов и полоску  дал тот же сварщик.   

У генератора есть магнитное залипание. Стронуть с места требуется усилие. 10 -12 кгс на звездочке 70 мм. Около 3,6 Нм. На маленьких оборотах чувствуется небольшая вибрация.

Пробовал подключать маленкий телевизор, и крутил руками. Немного не хватало скорости, чтоб кинескоп развернулся. При 1обороте в секунду генератор даёт 12 вольт 0,8 ампер.

Автор: Афанасьев Юрий (rosinmn.ru).

порядок сборки Самодельные генераторы для дома

Основная масса людей убеждена, что энергию для существования можно получать только из газа, угля или нефти. Атом достаточно опасен, строительство гидроэлектростанций — очень трудоемкий и затратный процесс. Ученые всего мира утверждают, что запасы природного топлива могут скоро закончиться. Что же делать, где же выход? Неужели дни человечества сочтены?

Все из ничего

Исследования видов «зеленой энергии» в последнее время ведутся все интенсивней, так как это является путем в будущее. На нашей планете изначально есть все для жизни человечества. Нужно только уметь это взять и использовать на благо. Многие ученые и просто любители создают такие устройства? как генератор свободной энергии. Своими руками, следуя законам физики и собственной логике, они делают то, что принесет пользу всему человечеству.

Так о каких явлениях идет речь? Вот несколько из них:

• статическое или радиантное природное электричество;
• использование постоянных и неодимовых магнитов;
• получение тепла от механических нагревателей;
• преобразование энергии земли и ;
• имплозионные вихревые двигатели;
• тепловые солнечные насосы.

В каждой из этих технологий для высвобождения большего объема энергии используется минимальный начальный импульс.

Свободной энергии своими руками? Для этого нужно иметь сильное желание изменить свою жизнь, много терпения, старание, немного знаний и, конечно, необходимые инструменты и комплектующие.

Вода вместо бензина? Что за глупости!

Двигатель, работающий на спирте, наверное, найдет больше понимания, чем идея разложения воды на молекулы кислорода и водорода. Ведь еще в школьных учебниках сказано, что это совершенно нерентабельный способ получения энергии. Однако уже существуют установки для выделения водорода способом сверхэффективного электролиза. Причем стоимость полученного газа равна стоимости кубометров воды, использованных при этом процессе. Не менее важно, что затраты электричества тоже минимальны.

Скорее всего, в ближайшем будущем наряду с электромобилями по дорогам мира будут разъезжать машины, двигатели которых будут работать на водородном топливе. Установка сверхэффективного электролиза — это не совсем генератор свободной энергии. Своими руками ее достаточно трудно собрать. Однако способ непрерывного получения водорода по данной технологии можно совместить с методами получения зеленой энергии, что повысит общую эффективность процесса.

Один из незаслуженно забытых

Таким устройствам, как совершенно не требуется обслуживание. Они абсолютно бесшумны и не загрязняют атмосферу. Одна из самых известных разработок в области экотехнологий — принцип получения тока из эфира по теории Н. Теслы. Устройство, состоящее из двух резонансно настроенных трансформаторных катушек, является заземленным колебательным контуром. Изначально генератор свободной энергии своими руками Тесла сделал в целях передачи радиосигнала на дальние расстояния.

Если рассматривать поверхностные слои Земли как огромный конденсатор, то можно представить их в виде одной токопроводящей пластины. В качестве второго элемента в этой системе используется ионосфера (атмосфера) планеты, насыщенная космическими лучами (так называемый эфир). Через обе эти «пластины» постоянно текут разнополюсные электрические заряды. Чтобы «собрать» токи из ближнего космоса, необходимо изготовить генератор свободной энергии своими руками. 2013 год стал одним из продуктивных в этом направлении. Всем хочется пользоваться бесплатным электричеством.

Как сделать генератор свободной энергии своими руками

Схема однофазного резонансного устройства Н. Тесла состоит из следующих блоков:

1. Две обычные аккумуляторные батареи по 12 В.
2. с электролитическими конденсаторами.
3. Генератор, задающий стандартную частоту тока (50 Гц).
4. Блок усилителя тока, направленный на выходной трансформатор.
5. Преобразователь низковольтного (12 В) напряжения в высоковольтное (до 3000 В).
6. Обычный трансформатор с соотношением обмоток 1:100.
7. Повышающий напряжение трансформатор с высоковольтной обмоткой и ленточным сердечником, мощностью до 30 Вт.
8. Основной трансформатор без сердечника, с двойной обмоткой.
9. Понижающий трансформатор.
10. Ферритовый стержень для заземления системы.

Все блоки установки соединяются согласно законам физики. Система настраивается опытным путем.

Неужели все это правда?

Может показаться, что это абсурд, ведь еще один год, когда пытались создать генератор свободной энергии своими руками — 2014. Схема, которая описана выше, просто использует заряд аккумулятора, по мнению многих экспериментаторов. На это можно возразить следующее. Энергия поступает в замкнутый контур системы от электрополя выходных катушек, которые получают ее от высоковольтного трансформатора благодаря взаимному расположению. А зарядом аккумулятора создается и поддерживается напряженность электрического поля. Вся остальная энергия поступает из окружающей среды.

Бестопливное устройство для получения бесплатного электричества

Известно, что возникновению магнитного поля в любом двигателе способствуют обычные изготовленные из медного или алюминиевого провода. Чтобы компенсировать неизбежные потери вследствие сопротивления этих материалов, двигатель должен работать непрерывно, используя часть вырабатываемой энергии на поддержание собственного поля. Это значительно снижает КПД устройства.

В трансформаторе, работающем от неодимовых магнитов, нет катушек самоиндукции, соответственно и потери, связанные с сопротивлением, отсутствуют. При использовании постоянного вырабатываются ротором, вращающимся в этом поле.

Как сделать небольшой генератор свободной энергии своими руками

Схема используется такая:

• взять кулер (вентилятор) от компьютера;
• удалить с него 4 трансформаторные катушки;
• заменить небольшими неодимовыми магнитами;
• ориентировать их в исходных направлениях катушек;
• меняя положение магнитов, можно управлять скоростью вращения моторчика, который работает абсолютно без электричества.

Такой почти сохраняет свою работоспособность до извлечения из цепи одного из магнитов. Присоединив к устройству лампочку, можно бесплатно освещать помещение. Если взять более мощный движок и магниты, от системы можно запитать не только лампочку, но и другие домашние электроприборы.

О принципе работы установки Тариэля Капанадзе

Этот знаменитый генератор свободной энергии своими руками (25кВт, 100 кВт) собран по принципу, описанному Николо Тесла еще в прошлом столетии. Данная резонансная система способна выдавать напряжение, в разы превосходящее начальный импульс. Важно понимать, что это не «вечный двигатель», а машина для получения электричества из природных источников, находящихся в свободном доступе.

Для получения тока в 50 Гц используются 2 генератора с прямоугольным импульсом и силовые диоды. Для заземления используется ферритовый стержень, который, собственно, и замыкает поверхность Земли на заряд атмосферы (эфира, по Н. Тесла). Коаксиальный кабель применяется для подачи мощного выходного напряжения на нагрузку.

Говоря простыми словами, генератор свободной энергии своими руками (2014, схема Т. Капанадзе), получает только начальный импульс от 12 В источника. Устройство способно постоянно питать током нормального напряжения стандартные электроприборы, обогреватели, освещение и так далее.

Собранный генератор свободной энергии своими руками с самозапиткой устроен так, чтобы замкнуть цепь. Некоторые умельцы пользуются таким способом для подзарядки аккумулятора, дающего начальный импульс системе. В целях собственной безопасности важно учитывать тот факт, что выходное напряжение системы имеет высокие показатели. Если забыть об осторожности, можно получить сильнейший удар током. Так как генератор свободной энергии своими руками 25кВт может принести как пользу, так и опасность.

Кому все это нужно?

Сделать генератор свободной энергии своими руками может практически любой человек, знакомый с основами законов физики из школьной программы. Электропитание своего собственного жилища можно полностью перевести на экологическую и доступную энергию эфира. С использованием таких технологий снизятся транспортные и производственные расходы. Атмосфера нашей планеты станет чище, остановится процесс «парникового эффекта».

При росте цен на электроэнергию повсюду идёт поиск и разработка её альтернативных источников. В большинстве регионах страны целесообразно применять ветрогенераторы . Чтобы полностью обеспечить электричеством частный дом, требуется достаточно мощная и дорогостоящая установка.

Ветряной генератор для дома

Если сделать небольшой ветрогенератор, с помощью электрического тока можно подогревать воду или использовать для части освещения, например, хозяйственных построек, садовых дорожек и крыльца. Подогрев воды для хозяйственных нужд или отопления – это простейший вариант использования ветровой энергии без её аккумулирования и преобразования. Здесь вопрос больше заключается в том, достаточно ли мощности будет для отопления.

Перед тем как сделать генератор, сначала следует выяснить особенности ветров в регионе.

Большой ветрогенератор, для многих мест российского климата, мало подходит из-за частой смены интенсивности и направления воздушных потоков. При мощности выше 1 кВт он будет инерционным и не сможет в полной мере раскручиваться, когда меняется ветер. Инерция в плоскости вращения приводит к перегрузкам от бокового ветра, приводящим к его выходу из строя.

С появлением маломощных потребителей энергии имеет смысл применять небольшие самодельные ветрогенераторы не более чем на 12 вольт, чтобы освещать дачу светодиодными светильниками или заряжать телефонные аккумуляторы при отсутствии в доме электричества. Когда в этом нет необходимости, электрогенератор можно применять для нагрева воды.

Тип ветрогенератора

Для безветренной области подходит только парусный ветрогенератор. Чтобы электроснабжение было постоянным, понадобится аккумуляторная батарея не менее чем на 12В, зарядное устройство, инвертор, стабилизатор и выпрямитель.

Для слабоветренных районов можно самостоятельно изготовить вертикальный ветрогенератор, мощностью не более 2-3 кВт. Вариантов есть много и они почти не уступают промышленным образцам. Покупать целесообразно ветряки с парусным ротором. Надёжные модели мощностью от 1 до 100 киловатт выпускаются в Таганроге.

В ветреных регионах можно сделать генератор для дома своими руками вертикальный, если требуемая мощность составляет 0,5-1,5 киловатт. Лопасти можно изготовить из подручных средств, например, из бочки. Более производительные устройства целесообразно купить. Самыми дешёвыми являются «парусники». Вертикальный ветряк стоит дороже, но он надёжней работает при сильных ветрах.

Маломощный ветряк своими руками

В домашних условиях небольшой самодельный ветрогенератор изготовить несложно. Для начала работы в области создания альтернативных источников энергии и накопления в этом ценного опыта как собрать генератор, можно изготовить самостоятельно простое устройство, приспособив мотор от компьютера или принтера.

Ветряной генератор на 12 В с горизонтальной осью

Чтобы сделать своими руками маломощный ветряк, необходимо сначала подготовить чертежи или эскизы.

На скорости вращения 200-300 об./мин. напряжение можно поднять до 12 вольт, а вырабатываемая мощность составит около 3 Вт. С его помощью можно зарядить небольшой аккумулятор. Для других генераторов мощность необходимо увеличивать до 1000 об./мин. Лишь в этом случае они будут эффективны. Но здесь понадобится редуктор, создающий значительное сопротивление и к тому же имеющий высокую стоимость.

Электрическая часть

Чтобы собрать электрогенератор, необходимы комплектующие:

1. небольшой мотор от старого принтера, дисковода или сканера;
2. 8 диодов типа 1N4007 для двух выпрямительных мостов;
3. конденсатор ёмкостью 1000 мкф;
4. труба ПВХ и пластиковые детали;
5. алюминиевые пластины.

На рисунке ниже изображена схема генератора.

Шаговый мотор: схема подключения к выпрямителю и стабилизатору

Диодные мосты подключаются к каждой обмотке двигателя, которых две. После мостов подключается стабилизатор LM7805. В результате на выходе получается напряжение, которое обычно подаётся на 12-вольтную батарею.

Большую популярность получили электрогенераторы на неодимовых магнитах с чрезвычайно высокой силой сцепления. Их следует аккуратно использовать. При сильном ударе или нагреве до температуры 80-250 0 С (в зависимости от вида) у неодимовых магнитов происходит размагничивание.

За основу генератора, изготавливаемого своими руками, можно взять ступицу автомобиля.

Ротор на неодимовых магнитах

На ступицу производится наклейка суперклеем неодимовых магнитов диаметром около 25 мм примерно в количестве 20 шт. Однофазные электрогенераторы делаются с равенством количества полюсов и магнитов.

Магниты, расположенные напротив друг друга, должны притягиваться, т. е. повёрнуты противоположными полюсами. После приклеивания неодимовых магнитов производится их заливка эпоксидной смолой.

Катушки мотают круглыми, а общее количество витков составляет 1000-1200. Мощность генератора на неодимовых магнитах подбирается такой, чтобы его можно было использовать как источник постоянного тока, порядка 6А для зарядки АКБ на 12 В.

Механическая часть

Лопасти делают из пластиковой трубы. На ней рисуют заготовки шириной 10 см и длиной 50 см, а затем вырезают. Изготавливается втулка на вал двигателя с фланцем, к которому винтами крепятся лопасти. Их количество может быть от двух до четырёх. Пластик долго не прослужит, но на первое время его хватит. Сейчас появились достаточно износостойкие материалы, например, карбон и полипропилен. Затем можно изготовить более прочные лопасти из алюминиевого сплава.

Балансировку лопастей производят путём отрезания лишних частей на концах, а угол наклона создают путём их нагрева с изгибом.

Генератор крепится болтами к куску пластиковой трубы с приваренной к нему вертикальной осью. На трубу также соосно устанавливается флюгер из алюминиевого сплава. Ось вставляется в вертикальную трубу мачты. Между ними устанавливается упорный подшипник. Вся конструкция может свободно вращаться в горизонтальной плоскости.

Электрическую плату можно разместить на вращающейся части, а напряжение потребителю передавать через два токосъёмных кольца со щётками. Если плату с выпрямителем установить отдельно, тогда количество колец будет равно шести, сколько выводов имеет шаговый мотор.

Ветряк крепят на высоте 5-8 м.

Если устройство будет эффективно вырабатывать энергию, его можно усовершенствовать, сделав вертикально-осевым, например, из бочки. Конструкция меньше подвержена боковым перегрузкам, чем горизонтальная. На рисунке ниже изображён ротор с лопастями из фрагментов бочки, установлен на оси внутри рамы и на него не действует опрокидывающее усилие.

Ветряк с вертикальной осью и ротором из бочки

Профилированная поверхность бочки создаёт дополнительную жёсткость, за счёт чего можно применять жесть меньшей толщины.

Ветрогенератор мощностью более 1 киловатта

Устройство должно приносить ощутимую пользу и выдавать напряжение 220 В, чтобы можно было включить некоторые электроприборы. Для этого оно должно самостоятельно запускаться и вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне.

Чтобы сделать ветрогенератор своими руками , прежде следует определить конструкцию. Она зависит от того, какая сила ветра. Если она слабая, то единственным вариантом может быть парусный вариант ротора. Больше 2-3 киловатт энергии здесь не получить. Кроме того, для него понадобятся редуктор и мощный аккумулятор с зарядным устройством.

Цена всего оборудования высокая, поэтому следует выяснить, будет ли это выгодно для дома.

В районах с сильными ветрами, самодельным ветрогенератором можно получить 1,5-5 киловатт мощности. Тогда его можно подключать в домашнюю сеть на 220В. Аппарат с большей мощностью самостоятельно сделать сложно.

Электрогенератор из двигателя постоянного тока

В качестве генератора можно использовать малооборотный мотор, генерирующий электрический ток при 400-500 об/мин: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Длина корпуса 143 мм, диаметр – 80 мм, диаметр вала – 12 мм.

Как выглядит двигатель постоянного тока

Для него нужен мультипликатор с передаточным отношением 1:12. При одном обороте лопастей ветряка электрогенератор сделает 12 оборотов. На рисунке ниже изображена схема устройства.

Схема устройства ветряка

Редуктор создаёт дополнительную нагрузку, но всё же это меньше, чем для автомобильного генератора или стартера, где требуется передаточное отношение как минимум 1:25.

Лопасти целесообразно изготавливать из алюминиевого листа размером 60х12х2. Если на мотор их установить 6 штук, устройство будет не таким быстрым и не пойдёт вразнос при больших порывах ветра. Следует предусмотреть возможность балансировки. Для этого лопасти припаиваются к втулкам с возможностью накручивания на ротор, чтобы можно было их смещать дальше или ближе от его центра.

Мощность генератора на постоянных магнитах из феррита или стали не превышает 0,5-0,7 киловатт. Увеличить её можно только на специальных неодимовых магнитах.

Генератор с не намагниченным статором для работы не годится. При небольшом ветре он останавливается, а после не сможет самостоятельно запуститься.

Для постоянного отопления в холодное время года требуется много энергии, и протопить большой дом — это проблема. Для дачи в этом плане он может пригодиться, когда туда приходится ездить не чаще 1 раза в неделю. Если всё правильно взвесить, система отопления на даче работает всего несколько часов. Остальное время хозяева находятся на природе. Используя ветряк как источник постоянного тока для зарядки АКБ, за 1-2 недели можно накопить электроэнергии для отопления помещений на такой промежуток времени, и таким образом, создать себе достаточный комфорт.

Чтобы сделать генератор из двигателя переменного тока или автомобильного стартера, требуется их переделка. Мотор можно модернизировать под генератор, если ротор изготовить на неодимовых магнитах, проточив на их толщину. Его делают с количеством полюсов, как и у статора, чередуя друг с другом. Ротор на неодимовых магнитах, приклеенных к его поверхности, при вращении не должен залипать.

Типы роторов

Конструкции роторов отличаются разнообразием. Распространённые варианты изображены на рисунке ниже, где указаны значения коэффициента использования энергии ветра (КИЭВ).

Виды и конструкции роторов ветряков

Для вращения ветряки делают с вертикальной или горизонтальной осью. Вертикальный вариант обладает преимуществом в удобстве обслуживания, когда основные узлы расположены внизу. Опорный подшипник выполнен самоустанавливающимся и долго служит.

Две лопасти ротора «Савониуса» создают рывки, что не очень удобно. По этой причине его делают из двух пар лопастей, разнесённых на 2 уровня с поворотом одной относительно другой на 90 0 . В качестве заготовок можно использовать бочки, вёдра, кастрюли.

Ротор «Дарье», лопасти которого делают из упругой ленты, отличается простотой изготовления. Для облегчения раскрутки их количество должно быть нечётным. Движение происходит рывками, из-за чего механическая часть быстро разбивается. Кроме того, лента при вращении вибрирует, издавая рёв. Для постоянного применения подобная конструкция не очень подходит, хотя лопасти иногда делают из звукопоглощающих материалов.
В ортогональном роторе крылья выполняются профилированными. Оптимальное количество лопастей равно трём. Устройство быстроходное, но его необходимо раскручивать при пуске.

Геликоидный ротор имеет высокий КПД за счёт сложной кривизны лопастей, снижающей потери. Его применяют реже других ветряков из-за высокой стоимости.

Горизонтальный лопастный ротор исполнения является наиболее эффективным. Но он требует наличия стабильного среднего ветра, а также для него необходима ураганная защита. Лопасти можно изготовить из пропилена, когда их диаметр меньше 1 м.

Если вырезать лопасти из толстостенной пластиковой трубы или бочки, достичь мощности выше 200 Вт не удастся. Профиль в виде сегмента для сжимаемой газообразной среды не подходит. Здесь нужен сложный профиль.

Диаметр ротора зависит от того, какую мощность требуется получить, а также от количества лопастей. Двухлопастнику на 10 Вт нужен ротор диаметром 1,16 м, а на 100 Вт – 6,34 м. Для четырёх-, и шестилопастника диаметр составит соответственно 4,5 м и 3,68 м.

Если насадить ротор непосредственно на вал генератора, его подшипник долго не протянет, поскольку нагрузка на все лопасти неравномерная. Опорный подшипник для вала ветряка должен быть самоустанавливающимся, с двумя или тремя ярусами. Тогда для вала ротора будут не страшны изгибы и смещения в процессе вращения.

Большую роль в работе ветряка играет токосъёмник, который требуется регулярно обслуживать: смазывать, чистить, регулировать. Возможность его профилактики должна быть предусмотрена, хотя это сложно сделать.

Безопасность

Ветряки, мощность которых превышает 100 Вт, являются шумными устройствами. Во дворе частного дома можно установить промышленный ветродвигатель, если он сертифицирован. Его высота должна быть выше ближайших домов. На крыше нельзя устанавливать даже маломощный ветряк. Механические колебания от его работы могут создать резонанс и привести к разрушению строения.

Высокие скорости вращения ветрогенератора требуют качественного изготовления. Иначе, при разрушении устройства существует опасность, что его детали могут отлететь на большие расстояния и нанести травму человеку или домашним животным. Особенно это следует учитывать при изготовлении ветряка своими руками из подручных материалов.

Видео. Ветрогенератор своими руками.

Применение ветрогенераторов целесообразно не во всех регионах, поскольку зависит от климатических особенностей. Кроме того, изготавливать их своими руками не имеет смысла без определённого опыта и знаний. Для начала можно взяться за создание простой конструкции мощностью несколько ватт и напряжением до 12 вольт с помощью, которой можно зарядить телефон или зажечь энергосберегающую лампу. Применение неодимовых магнитов в генераторе позволяет значительно увеличить его мощность.

Мощные ветровые установки, берущие на себя значительную часть электроснабжения дома, лучше приобретать промышленные, на создание напряжения 220В, тщательно взвесив при этом все за и против. Если совместить их с другими видами альтернативных источников энергии, электричества может хватить на все хозяйственные нужды, включая систему отопления дома.

Содержание:

Уют и комфорт в современном жилье во многом зависит от стабильного обеспечения электрической энергией. Бесперебойное электроснабжение достигается различными способами, среди которых считается достаточно эффективным самодельный генератор асинхронного типа, изготавливаемый в домашних условиях. Качественно изготовленное устройство позволяет решить множество бытовых проблем, начиная от выработки переменного тока и заканчивая обеспечением питания инверторных сварочных аппаратов.

Принцип действия электрогенератора

Генераторы асинхронного типа являются устройствами переменного тока, способными вырабатывать электрическую энергию. Принцип действия этих аппаратов аналогичен работе асинхронных двигателей, поэтому они имеют другое название — индукционные электрогенераторы. По сравнению с в этих агрегатах намного быстрее поворачивается ротор, соответственно, скорость вращения становится более высокой. В качестве генератора можно использовать обыкновенный асинхронный двигатель переменного тока, которому не требуются какие-либо преобразования схемы или дополнительные настройки.

Включение однофазного асинхронного генератора осуществляется под действием входящего напряжения, для чего требуется подключение устройства к источнику питания. В некоторых моделях используются конденсаторы, подключаемые последовательно, обеспечивающие им самостоятельную работу за счет самовозбуждения.

В большинстве случаев генераторам требуется какое-то внешнее движущее устройство, вырабатывающее механическую энергию, которая, затем, преобразуется в электрический ток. Чаще всего используются бензиновые или дизельные двигатели, а также ветровые и гидроустановки. Независимо от источника движущей силы, все электрогенераторы состоят из двух основных элементов — статора и ротора. Статор находится в неподвижном положении, обеспечивая движение ротора. Его металлические блоки позволяют регулировать уровень электромагнитного поля. Это поле создается ротором за счет действия магнитов, находящихся на равноудаленном расстоянии от сердечника.

Однако, как уже отмечалось, стоимость даже самых маломощных устройств остается высокой и недоступной для многих потребителей. Поэтому единственным выходом остается собрать генератор тока своими руками, и заранее заложить в него все необходимые параметры. Но, это вовсе не простая задача, особенно для тех, кто слабо разбирается в схемах и не имеет навыков работы с инструментами. Домашний мастер должен обладать специфическим опытом по изготовлению таких устройств. Кроме того, необходимо подобрать все необходимые элементы, детали и запасные части с нужными параметрами и техническими характеристиками. Самодельные устройства успешно используются в быту, несмотря на то, что по многим показателям они значительно уступают заводским изделиям.

Преимущества асинхронных генераторов

В соответствии с вращением ротора все генераторы разделяются на устройства синхронного и асинхронного типа. Синхронные модели обладают более сложной конструкцией, повышенной чувствительностью к перепадам сетевого напряжения, из-за чего снижается их эффективность. У асинхронных агрегатов подобные недостатки отсутствуют. Они отличаются упрощенным принципом работы и прекрасными техническими характеристиками.

Синхронный генератор имеет ротор с магнитными катушками, существенно усложняющими процесс движения. У асинхронного устройства эта деталь напоминает обыкновенный маховик. Особенности конструкции оказывают влияние на коэффициент полезного действия. В синхронных генераторах потери КПД составляют до 11%, а в асинхронных — всего 5%. Поэтому наиболее эффективным будет самодельный генератор из асинхронного двигателя, обладающий и другими преимуществами:

• Простая конструкция корпуса обеспечивает защиту двигателя от попадания внутрь влаги. Таким образом, снижается потребность с слишком частом техническом обслуживании.
• Более высокая устойчивость к перепадам напряжения, наличие на выходе выпрямителя, защищающего от поломок подключенные приборы и оборудование.
• Асинхронные генераторы обеспечивают эффективное питание для сварочных аппаратов, ламп накаливания, компьютерной техники, чувствительной к перепадам напряжения.

Благодаря этим преимуществам и высокому сроку эксплуатации, асинхронные генераторы, даже собранные в домашних условиях, бесперебойно и эффективно обеспечивают электроэнергией бытовые приборы, оборудование, освещение и другие важные участки.

Подготовка материалов и сборка генератора своими руками

Перед началом сборки генератора нужно подготовить все необходимые материалы и детали. В первую очередь понадобится электродвигатель, который может быть изготовлен своими силами. Однако это очень трудоемкий процесс, поэтому в целях экономии времени, нужный агрегат рекомендуется снять со старого нерабочего оборудования. Лучше всего подходят и водяных насосов. Статор должен быть в сборе, с готовой обмоткой. Для выравнивания выходного тока может понадобиться выпрямитель или трансформатор. Также, нужно подготовить электрический провод, а также изоленту.

Перед тем как сделать из электродвигателя генератор, необходимо рассчитать мощность будущего устройства. С этой целью двигатель включается в сеть для определения скорости вращения с помощью тахометра. К полученному результату прибавляется 10%. Эта прибавка является компенсаторной величиной, предупреждающей излишний нагрев двигателя во время работы. Конденсаторы выбираются в соответствии с запланированной мощностью генератора с помощью специальной таблицы.

В связи с выработкой агрегатом электрического тока, необходимо обязательно выполнить его заземление. Из-за отсутствия заземления и некачественной изоляции, генератор не только быстро выйдет из строя, но и станет опасным для жизни людей. Сама сборка не представляет особой сложности. К готовому двигателю по очереди подключаются конденсаторы, в соответствии со схемой. В результате получается генератор переменного тока 220В своими руками малой мощности, достаточный для снабжения электричеством болгарки, электродрели, циркулярной пилы и другого аналогичного оборудования.

В процессе эксплуатации готового устройства необходимо учитывать следующие особенности:

• Требуется постоянно контролировать температуру двигателя во избежание перегрева.
• В процессе эксплуатации наблюдается снижение КПД генератора в зависимости от продолжительности его работы. Поэтому периодически агрегату необходимы перерывы, чтобы его температура снизилась до 40-45 градусов.
• При отсутствии автоматического контроля, эту процедуру нужно периодически выполнять самостоятельно с использованием, амперметра, вольтметра и других измерительных приборов.

Большое значение имеет правильный выбор оборудования, расчет его основных показателей и технических характеристик. Желательно наличие чертежей и схем, существенно облегчающих сборку генераторного устройства.

Плюсы и минусы самодельного генератора

Самостоятельная сборка электрогенератора позволяет сэкономить значительные денежные средства. Кроме того, генератор, собранный собственноручно, будет иметь запланированные параметры и отвечать всем техническим требованиям.

Однако, у таких устройств имеется ряд серьезных недостатков:

• Возможные частые поломки агрегата из-за невозможности герметично соединить все основные части.
• Неисправность генератора, значительное снижение его продуктивности в результате неправильного подключения и неточных расчетов мощности.
• В работе с самодельными устройствами требуются определенные навыки и соблюдение осторожности.

Тем не менее, самодельный генератор на 220В вполне подходит как альтернативный вариант бесперебойного электроснабжения. Даже маломощные устройства способны обеспечить работу основных приборов и оборудования, поддерживая должный уровень комфорта в частном доме или в квартире.

Вам хотелось бы получать дешевую электроэнергию, используя силу ветра? Уверен, что да. Тогда встает вопрос, как сделать электрогенератор своими руками. Чтобы выполнить поставленную задачу, следует составить план его разработки, а именно:

• заготовить материалы, из которых будут изготавливаться детали генератора;
• составить чертеж, по которому можно сделать электрогенератор;
• пролистать учебники физики для закрепления некоторых знаний об электрике в целом.

Таким целям соответствует установка ветряной «мельницы» — системы подачи электроэнергии посредством ветра. Этого маломощного механизма достаточно, чтобы, к примеру, осветить комнату небольшого здания или полить огород. Экономия в килловат-часах налицо.

Составляющие электрогенератора на энергии ветра

Механизм этой «мельницы» состоит из четырех половинок полого цилиндра, смещенных в сторону от общей оси. С одной стороны заметен аэродинамический перекос. Воздушный поток, циркулирующий поперек оси, стремится как бы соскользнуть вниз. Это происходит в выпуклой части одного из полуцилиндров. Другой же обращен вогнутым зазором к ветру и оказывает определенное сопротивление воздуху. При движении ветра обе половинки раскачиваются, меняясь местами. Это создает ускорение механизма, и упомянутый цилиндрический барабан крутится довольно быстро.

Чем эта схема отличается от вертушки-пропеллера

Электрогенератор, своими руками выполненный в форме пропеллера, должен изготавливаться очень точно. Приведенная же выше схема очень удобна в конструировании и монтаже. При этом мощность такой системы такая же, как и у пропеллера с тремя лопастями до 2,5 м в диаметре. Цилиндры обеспечивают достаточный крутящийся момент. Еще одно преимущество мельницы — отсутствие токосъемного механизма.

Электрогенератор своими руками. Детализация устройства

Устройство представляет четырехлопастный барабан, о котором говорилось выше. Для изготовления половинок барабана подойдет фанера, листовой пластик или Толщина стенок ротора не должна быть большой, следует обратить на это внимание, делая заготовки. Чем стенки легче, тем меньше будут тереться подшипники, то есть сопротивление воздуху при раскрутке будет незначительное.

Перед использованием материалов…

Для кровельного железа вертикаль лопастей нужно усилить. В бортики барабана для этого подкладывается армированный прутик толщиной в палец.

Если части ветрогенератора изготовлены из фанеры, то важно сделать их пропитку горячей олифой. Выпуклые стороны лопастей можно выполнить из легкого пластика или металла. В последнем случае все стыки необходимо тщательно прокрасить плотной масляной краской. Также для конструирования подойдет и древесина.

Из чего делать крестовины, соединяющие лопасти

Чтобы объединить лопасти в ротор, нужна крестовина. Ее лучше сделать из железных полосок сечением 5х60 мм или из деревянных заготовок толщиной около 25 мм и 80 мм по ширине. У краев лопастей с небольшим отступом следует высверлить крепежные отверстия для их закрепления. Всю конструкцию нужно насадить на ось.

Из чего сделать ось

Электрогенератор, своими руками сделанный, нужно закрепить на какой-то основе. Эта основа — стальная ось, имеющая 30 мм в диаметре. Перед сборкой оси нужно найти подходящие под диаметр оси шариковые подшипники. Затем в нее вваривается стальная крестовина, а если крепеж лопастей сделан из древесины, он клеится к оси и одновременно зажимается стальными болтами М12 в рассверленные на крестовине и трубе отверстия. Следите за расстоянием всех лопастей от оси, его примерная величина — 150 мм. Расстояние везде должно быть одним и тем же.

Последняя деталь устройства — станина. Как сделать

Подойдет сварка нескольких металлических уголков или дерево. Когда станина сделана, можно устанавливать подшипники. Главное, чтобы они стояли ровно, без перекоса. В нижнюю часть оси на ее конец проденьте соединительные ремни разного диаметра, зацепив их за шкив. Осталось соединить ременные концы с каким-нибудь токогенератором, к примеру, от автомобиля. Конструкция готова.

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

Велогенератор

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

Основные материалы генератора

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

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

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

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

Зарядное устройство

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

Добавление стабилитрона

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

Аккумулятор

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

Инвертор

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

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

Как спроектировать простой генератор с ручным кривошипом?

Продуманная современная электрическая сеть дает нам доступ к электричеству практически везде и в любое время. Трудно представить жизнь без электричества даже на один день.

В некоторых ситуациях, таких как штормы, наводнения или стихийные бедствия, могут возникнуть серьезные перебои в подаче электроэнергии.

На восстановление электроснабжения у сбытовых компаний может уйти несколько дней. В случае временного отключения электроэнергии мы обычно зависим от инверторов.

Инверторы

могут быть полезны только в течение нескольких часов. Но в случае нескольких дней перебоев в электроснабжении пригодятся электрические генераторы.

Малые электрические генераторы

очень полезны для домашнего или небольшого промышленного использования в чрезвычайных ситуациях. Цель этой статьи — проиллюстрировать самодельный ручной генератор, который может зажечь светодиод высокой мощности.

Существуют светодиодные фонари с батарейным питанием, но заряда батареи хватает лишь на несколько часов. Благодаря очень простому оборудованию и процессу сборки, ручной генератор, сделанный своими руками, можно использовать для генерации небольшого тока, который можно использовать в течение очень долгого времени.

Схема

Схема

Требуемое оборудование

• Двигатель постоянного тока
• Пластиковые шестерни для двигателя
• Колесо с коленчатым валом
• 1N4007
• 1Ф / 5,5 В суперконденсатор
• Светодиод высокой мощности
• Резистор 100 Ом
• Переключатель

Описание компонента

1F / 5.5V Конденсатор

Это суперконденсатор, использованный в проекте. Суперконденсаторы — это конденсаторы с большой емкостью. Как правило, емкость 1 Ф и выше считается суперконденсаторами.

Конденсатор 1F, используемый здесь, представляет собой суперконденсатор кнопочного типа, который обычно используется в качестве конденсатора для монтажа на печатной плате. Некоторые из распространенных применений суперконденсатора 1F — резервное копирование памяти, резервное питание от батареи и в качестве альтернативы батареям.

Мотор-редуктор постоянного тока

Это обычный двигатель постоянного тока с набором шестерен, прикрепленных к ротору. При нормальной работе редуктор увеличивает крутящий момент двигателя, но снижает скорость вращения.

Следовательно, когда мотор-редуктор включен, конечные обороты прикрепленного к нему колеса будут намного меньше.В генераторном режиме двигателя постоянного тока будет трудно вращать обычный двигатель на максимальной скорости.

Но, когда мотор-редуктор вращается, один оборот последней шестерни или прикрепленного к нему колеса будет эквивалентен множеству оборотов двигателя на максимальной скорости.

Двигатель постоянного тока оснащен пластиковой зубчатой ​​передачей для легкого проворачивания. Этот мотор-редуктор соединен с колесом с малым коленчатым валом. Рассмотрим две клеммы двигателя как положительную и отрицательную шины питания.

Положительный вывод двигателя соединен с анодом диода. Катод диода подключен к положительному выводу суперконденсатора 1F.

Размещение диода гарантирует, что заряд от конденсатора не течет обратно в двигатель. Отрицательный вывод конденсатора подключается к отрицательному выводу двигателя.

Вращение колеса определяет клеммы двигателя. Обязательно проверьте направление вращения колеса и определите клеммы двигателя.

Положительный вывод конденсатора подключен к мощному светодиоду через токоограничивающий резистор. Катод светодиода подключен к переключателю. Другой вывод переключателя подключен к отрицательному выводу конденсатора.

Работа генератора с коленчатым валом

Когда двигатель постоянного тока получает питание, вал вращается. Катушка с током будет испытывать силу, создаваемую постоянным магнитом, и в результате вал ротора вращается.

Когда операция меняется на противоположную, двигатель постоянного тока работает как генератор.Когда вал двигателя вращается, в катушках генерируется ток. Поскольку двигатель постоянного тока состоит из коммутатора, выходной ток — постоянный.

В этом проекте разработан генератор с ручным коленчатым валом, который можно использовать для включения светодиода высокой мощности. Принцип работы схемы очень прост и объясняется здесь.

Когда колесо редукторного двигателя постоянного тока проворачивается, на клеммах двигателя генерируется постоянный ток. Когда эти клеммы подключены к суперконденсатору 1F / 5.5V, он начинает заряжаться.

Между конденсатором и двигателем установлен диод, чтобы заряд от конденсатора не возвращался обратно в двигатель. Клеммы конденсатора подключены к белому светодиоду высокой мощности через токоограничивающий резистор. Выключатель используется для включения или выключения света.

При непрерывном проворачивании на высокой скорости в течение 30 секунд можно ожидать, что свет будет светиться около 7 минут при очень хорошей яркости. По истечении этого времени яркость светодиода начинает уменьшаться.

Можно использовать дополнительную цепь для обеспечения стабильного выходного напряжения.Выход конденсатора можно подать на стабилитрон 5,1 В вместе с резистором Зенера 47 Ом.

ПРИМЕЧАНИЕ

• Это простой ручной генератор, который можно использовать для питания светодиода высокой яркости.

• Использование суперконденсатора, то есть конденсатора 1Ф / 5,5В, гарантирует, что он может хранить большое количество заряда, который может медленно разряжаться.

№ 267: Ранние динамо

Сегодня мы находим нужные нам технологии на ферма.Колледж Хьюстонского университета Инжиниринг представляет серию о машинах которые заставляют нашу цивилизацию бежать, а люди чья изобретательность создала их.

Первый практический электрический Генератор, или динамо-машина, был построен в Париже в 1870 году. Это был плод многолетнего теоретического мышления, и это была очень важная веха.Когда Эдисон и Вестингауз взяли его в свои руки, несколько лет спустя они изменили американскую жизнь.

Но электрические генераторы также преобразовали пар. двигатели, которые ездили на них, и там висит сказка. Динамо плохо сочетается с механическими двигателями потому что электричество, в отличие от пара, движется скорость света — без задержек.Генераторы естественно, работают быстрее, чем паровые машины.

Стационарные электростанции были большими тихоходными дела в течение большей части 19 века. Они бегали на отметке 60 об / мин — один ход в секунду. В этом чувство, что они все еще были родственниками двигателей Джеймса Ватт, 100 лет назад. Динамо оказалось намного быстрее — может быть, 900 об / мин.Его нужно было соединить с неуклюжая паровая машина со сложными механизмами и ремни.

Новое поколение высокоскоростных паровых машин действительно существовало в глубинке. Сельские лесопилки и обмолот машины использовали небольшие высокоскоростные двигатели, которые всего 600 об / мин — 10 ходов в секунду. Они были сделаны небольшими компаниями вдали от мейнстрим крупных промышленных паровых машин.

Первые генераторы Эдисона приводились в движение теми обычные монстры. Но вскоре он нашел свой путь к маленькие компании, которые производили высокоскоростные двигатели. И они увидели свет. Может быть, быстро движется двигатели разрабатывались в хозяйстве, но теперь маленькие компании взяли верх. К 1890 году можно было купить двигатель-генератор, чей двигатель работал быстро достаточно, чтобы запустить генератор по прямому вал — без коробки передач.

Как ни странно, день появления этих новых скоростных пар двигатели были довольно короткими. Они быстро заменили их медлительные предки; но поршневые двигатели не были долгосрочным ответом. Сразу после Эдисона установил свою первую электростанцию, человек по имени Парсонс построил практичную паровую турбину. Он видел, как пропускать пар через лопасти вентилятора, вращающие вал в устойчивом вращении.

Паровая турбина Парсона быстро стала возвратно-поступательной. паровые машины устарели. Итак, динамо-машина наконец-то закончилась эра, которую начал Джеймс Ватт. Сегодня, даже современные атомные станции используют паровые турбины для управляют своими генераторами.

И весь этот переход завершился в всего несколько десятилетий, потому что правильная технология выросли, пока мы не смотрели.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы работай.

(Музыкальная тема)

---

Боудич Дж. За рулем динамо. Механический Engineering , апрель 1989 г., стр. 80-89.

из Паровая турбина , 1905 г.

Паровая турбина Parsons с параллельным потоком

От Паровая турбина , 1905 г.

Турбина Парсона приводит в движение генератор мощностью 500 кВт

От Паровая турбина , 1905 г.

Турбиния, первое судно на пару турбина.Он был построен ок. 1894 год, всего несколько лет после того, как Парсонс начал производство турбин.

Двигатели нашей изобретательности Авторские права © 1988-1997, Джон Х. Линхард.

---

Предыдущая Эпизод | Поиск серий | Индекс | Дом | Далее Эпизод

Ручной генератор, электричество и магнетизм: Educational Innovations, Inc.

NGSS

Этот продукт будет способствовать пониманию учащимися научных стандартов следующего поколения (NGSS) *, как показано в таблице ниже.

Элементарная		Средняя школа		Средняя школа
4-PS3-2 Учащиеся могут сделать наблюдения за ручным генератором энергии постоянного тока, чтобы предоставить доказательства переносится с места на место звуком, светом, теплом и электрическим током. 4-PS3-4 Студенты могут использовать ручной генератор постоянного тока в исследовании, чтобы применить научные идеи для разработки, тестирования и усовершенствования устройства, преобразующего энергию из одной формы в другую.		MS-PS2-3 Учащиеся могут наблюдать за ручным генератором постоянного тока и использовать данные, собранные в ходе расследования, чтобы задавать вопросы о данных для определения факторов, влияющих на силу электрических и магнитных сил. MS-PS2-5 Учащиеся могут наблюдать за ручным генератором постоянного тока, проводить расследование и оценивать план эксперимента, чтобы предоставить доказательства существования полей между объектами, оказывающих силы друг на друга, даже если объекты не контактируют. MS-PS3-5 Учащиеся могут использовать ручной генератор постоянного тока в расследовании для построения, использования и представления аргументов в поддержку утверждения о том, что при изменении энергии движения любого объекта энергия передается к объекту или от него.		HS-PS2-5 Студенты могут планировать и проводить расследование с помощью ручного генератора постоянного тока, чтобы предоставить доказательства того, что электрический ток может создавать магнитное поле и что изменяющееся магнитное поле может производить электрический ток. HS-PS3-1 Учащиеся могут планировать и проводить исследование с помощью ручного генератора постоянного тока для сбора данных для использования в вычислительной модели для расчета изменения энергии одного компонента в системе при изменении энергии другие компоненты и потоки энергии в систему и из нее известны. HS-PS3-3 С помощью ручного генератора постоянного тока учащиеся могут спланировать и провести исследование, чтобы спроектировать, построить и усовершенствовать устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии. HS-PS3-5 Студенты могут планировать и проводить исследование с помощью ручного генератора постоянного тока, чтобы разработать и использовать модель двух объектов, взаимодействующих посредством электрических или магнитных полей, чтобы проиллюстрировать силы между объектами и изменения энергии объектов из-за к взаимодействию.

Предлагаемые научные идеи 4-PS3-2
4-PS3-4
MS-PS2-3
MS-PS2-5
MS-PS3-5
HS-PS2-5
HS -PS3-1
HS-PS3-3
HS-PS3-5

Этот ручной кривошипный генератор вырабатывает до 12 вольт постоянного тока. Его можно подключить к внешней цепи с помощью черных и красных винтовых клемм на передней панели генератора. Корпус из прозрачного пластика, все компоненты легко просматриваются. Благодаря природе этого простого генератора, он предоставляет возможности для изучения электрических цепей, передачи энергии и магнитных сил.

* NGSS является зарегистрированным товарным знаком Achieve. Ни Achieve, ни ведущие государства и партнеры, разработавшие научные стандарты следующего поколения, не участвовали в производстве этого продукта и не поддерживают его.

Создание электромагнита — Задание

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Студенческие отряды исследуют свойства электромагнитов.Они создают свои собственные небольшие электромагниты и экспериментируют, пытаясь изменить свою силу, чтобы взять больше скрепок. Студенты узнают о том, как инженеры используют электромагниты в повседневных применениях. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры проектируют электромагниты, которые являются основной частью двигателей. Электромагнитные двигатели — большая часть повседневной жизни, а также промышленности и фабрик.Мы можем даже не осознавать, что ежедневно взаимодействуем с электромагнитами, поскольку используем самые разные двигатели, чтобы облегчить себе жизнь. Обычные устройства, в которых используются электромагнитные двигатели: холодильники, сушилки для одежды, стиральные машины, посудомоечные машины, пылесосы, швейные машины, мусорные баки, дверные звонки, компьютеры, компьютерные принтеры, часы, вентиляторы, автомобильные стартеры, двигатели стеклоочистителей, электрические зубные щетки, электрические бритвы. , консервные ножи, динамики, музыкальные или магнитофонные проигрыватели и т. д.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Сообщите, что электрический ток создает магнитное поле.
• Опишите, как сделан электромагнит.
• Исследуйте способы изменения силы электромагнита.
• Перечислите несколько элементов, разработанных инженерами с использованием электромагнитов.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS
3-ПС2-3.Задайте вопросы, чтобы определить причинно-следственные связи электрических или магнитных взаимодействий между двумя объектами, не контактирующими друг с другом. (3-й степени) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Щелкните, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Сквозные концепции
Задавайте вопросы, которые можно исследовать на основе таких закономерностей, как причинно-следственные связи. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Электрические и магнитные силы между парой объектов не требуют, чтобы объекты соприкасались. Размеры сил в каждой ситуации зависят от свойств объектов и их расстояний друг от друга, а для сил между двумя магнитами — от их ориентации относительно друг друга. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Причинно-следственные связи обычно выявляются, тестируются и используются для объяснения изменений. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемые характеристики NGSS
3-ПС2-4. Определите простую конструктивную задачу, которую можно решить, применив научные идеи о магнитах. (3-й степени) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Щелкните, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Сквозные концепции
Определите простую проблему, которую можно решить путем разработки нового или улучшенного объекта или инструмента. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Электрические и магнитные силы между парой объектов не требуют, чтобы объекты соприкасались. Размеры сил в каждой ситуации зависят от свойств объектов и их расстояний друг от друга, а для сил между двумя магнитами — от их ориентации относительно друг друга. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Научные открытия о мире природы часто могут привести к новым и усовершенствованным технологиям, которые разрабатываются в процессе инженерного проектирования. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

• Представляйте и интерпретируйте данные. (Оценка 4) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Представляйте реальный мир и математические проблемы, отображая точки в первом квадранте координатной плоскости, и интерпретируйте значения координат точек в контексте ситуации.(Оценка 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Графические точки на координатной плоскости для решения реальных и математических задач.(Оценка 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Студенты разовьют понимание отношений между технологиями и связи между технологиями и другими областями обучения.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Материалы обладают множеством разных свойств.(Оценки 3 — 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Энергия бывает разных форм.(Оценки 3 — 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

• гвоздь, 3 дюйма (7.6 см) или длиннее (из цинка, железа или стали, но не из алюминия)
• Изолированный медный провод 2 фута (0,6 м) (не менее AWG 22 или выше)
• D-элементный аккумулятор
• несколько металлических скрепок, кнопок или булавок
• широкая резинка
• Рабочий лист электромагнита

Для каждой станции электромагнитного поля:

• Картонная трубка для туалетной бумаги
• Изолированный медный провод (не менее AWG 22 или выше), несколько футов (1 м)
• картон (~ 5 x 5 дюймов или 13 x 13 см)
• прищепки или зажимы (по желанию)
• малярная лента
• резинка
• 2-3 батареи типа D
• Аккумулятор 9 В (вольт)
• несколько металлических скрепок, кнопок и / или булавок
• дополнительные батареи, при наличии: 6 В, 12 В, фонарь
• (опция) изолента
• 2 малых компаса для спортивного ориентирования

На долю всего класса:

• кусачки
• устройства для зачистки проводов

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_mag_lesson2_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной программы

Две стороны одной силы

Студенты узнают больше о магнетизме и о том, как магнетизм и электричество связаны в электромагнитах. Они изучают основы работы простых электродвигателей и электромагнитов. Студенты также узнают о гибридных бензиново-электрических автомобилях и их преимуществах перед обычным бензиновым двигателем…

Смена полей

Учащиеся индуцируют ЭДС в катушке с проволокой с помощью магнитных полей. Студенты рассматривают кросс-произведение относительно магнитной силы и вводят магнитный поток, закон индукции Фарадея, закон Ленца, вихревые токи, ЭДС движения и индуцированную ЭДС.

Магнитная личность

Студенты изучают свойства магнитов и то, как инженеры используют магниты в технике. В частности, студенты узнают о хранении на магнитной памяти, которое представляет собой чтение и запись информации о данных с помощью магнитов, например, на жестких дисках компьютеров, zip-дисках и флэш-накопителях.

Электрические и магнитные личности мистера Максвелла

Студенты кратко знакомятся с уравнениями Максвелла и их значением для явлений, связанных с электричеством и магнетизмом. Рассмотрены и усилены основные понятия, такие как ток, электричество и силовые линии.Благодаря множеству тем и заданий учащиеся видят, как электричество и магнит …

Предварительные знания

Некоторое знание магнитных сил (полюсов, сил притяжения). Для получения информации об электромагнитах см. Модуль «Магнетизм», Урок 2: Две стороны одной силы .

Введение / Мотивация

Сегодня мы поговорим об электромагнитах и ​​создадим собственные электромагниты! Во-первых, может кто-нибудь сказать мне, что такое электромагнит? (Выслушайте идеи студентов.) Название электромагнита помогает нам понять, что это такое. (Напишите слово «электромагнит» на классной доске, чтобы ученики увидели его.) Давайте разберемся с ним. Первая часть слова, electro , звучит как электричество.Вторая часть слова, магнит , звучит так — магнит! Итак, электромагнит — это магнит, который создается электричеством.

Сегодня действительно важно помнить, что электричество может создавать магнитное поле . Это может показаться странным, потому что мы привыкли к магнитным полям, исходящим только от магнитов, но это действительно правда! Провод, по которому проходит электрический ток , создает магнитное поле. Фактически, простейший электромагнит представляет собой одиночный свернутый в спираль провод, по которому проходит электрический ток.Магнитное поле, создаваемое катушкой с проволокой, похоже на обычный стержневой магнит. Если мы поместим железный (или никелевый, кобальтовый и т. Д.) Стержень (возможно, гвоздь) через центр катушки (см. Рис. 1), стержень станет магнитом, создавая магнитное поле. Где взять электричество для электромагнита? Что ж, мы можем получить это электричество несколькими способами, например, от батареи или от розетки.

Мы можем усилить это магнитное поле, увеличив количество электрического тока, проходящего через провод, или мы можем увеличить количество витков проводов в катушке электромагнита.Как вы думаете, что произойдет, если мы сделаем и то, и другое? Верно! Наш магнит будет еще сильнее!

Инженеры используют электромагниты при проектировании и производстве двигателей . Двигатели используются вокруг нас каждый день, поэтому мы постоянно взаимодействуем с электромагнитами, даже не осознавая этого! Вы можете вспомнить какие-нибудь двигатели, которые вы использовали? (Возможные ответы: стиральная машина, посудомоечная машина, консервный нож, вывоз мусора, швейная машина, компьютерный принтер, пылесос, электрическая зубная щетка, проигрыватель компакт-дисков [CD], проигрыватель цифровых видеодисков [DVD], видеомагнитофон, компьютер, электрическая бритва. , электрическая игрушка [радиоуправляемые машины, движущиеся куклы] и т. д.)

Процедура

Перед мероприятием

• Соберите материалы и сделайте копии рабочего листа по сборке электромагнита.
• Установите достаточно станций электромагнитного поля для размещения команд по два студента в каждой.
• В качестве альтернативы, проведите обе части задания в виде демонстрации класса под руководством учителя.

Рис. 2. Установка для станции электромагнитного поля.авторское право

Авторское право © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

• Подготовка к работе со станциями электромагнитного поля: Оберните проволоку вокруг картонной трубки от туалетной бумаги 12-15 раз, чтобы получилась проволочная петля. Оставьте два длинных конца проволоки свисающими с катушки. Проделайте четыре дырочки в картоне. Проденьте концы проводов через отверстия в картоне так, чтобы трубка и катушка картона были прикреплены к картону (см. Рисунок 2). Используйте прищепки, зажимы или скотч, чтобы прикрепить картон к столу или письменному столу.Используя малярную ленту или резинку, подсоедините один конец провода катушки к любой батарее, оставив другой конец провода неподключенным к батарее. Прикрепите к станции булавки, скрепки или кнопки. Кроме того, поместите на эту станцию ​​любые другие доступные запасные батареи (6 В, 12 В и т. Д.) И два небольших компаса для ориентирования.
• Приготовьтесь к созданию электромагнита: для этой части задания либо установите материалы на станции, либо раздайте их парам учеников, чтобы они поработали за их партами.
• Отложите несколько дополнительных батарей, чтобы студенты могли проверить свои собственные электромагниты. Это могут быть батареи на 9 В. Вы можете установить батарею 3 В, соединив 2 D-элемента последовательно, или батарею 4,5 В, подключив 3 D-элемента последовательно.
• Отрежьте по одному куску проволоки длиной 2 фута (0,6 м) для каждой команды. С помощью инструментов для зачистки проводов удалите примерно ½ дюйма (1,3 см) изоляции с обоих концов каждого куска провода.

Со студентами: Станции электромагнитного поля

1. Разделите класс на пары учеников.Раздайте по одному листу на команду.
2. При работе с настройкой перед занятием (см. Рисунок 2), в которой один конец спирального провода прикреплен к одному концу батареи, попросите учащихся подсоединить другой конец провода к другому концу батареи с помощью ленты или резинка.
3. Чтобы определить местонахождение магнитного поля электромагнита, попросите учащихся переместить компас по кругу вокруг электромагнита, обращая внимание на направление, которое указывает компас (см. Рисунок 3). Посоветуйте ученикам нарисовать батарею, катушку и магнитное поле на своих рабочих листах.Используйте стрелки, чтобы показать магнитное поле. Пометьте положительный и отрицательный полюса батареи и полюса магнитного поля. Что произойдет, если вы повесите скрепку на другую скрепку рядом с катушкой (см. Рисунок 3)? (Ответ: болтающаяся скрепка движется, меняет направление и / или качается.)

Рис. 3. Эксперименты с магнитным полем электромагнита. Авторское право

Copyright © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

4. Затем поменяйте местами подключение электромагнита, заменив оба конца провода на противоположные концы батареи.(Когда направление тока в катушке или в электромагните меняется на противоположное, магнитные полюса меняются местами — северный полюс становится южным полюсом, а южный полюс становится северным полюсом.) Используйте компас, чтобы проверить направление магнитного поля. Сделайте второй рисунок. Снова повесьте скрепку возле катушки. Что случилось? (Ответ: опять же, свисающая скрепка движется, меняет направление и / или качается.)
5. Отсоедините хотя бы один конец провода от аккумулятора для экономии заряда аккумулятора.
6. Если позволяет время, используйте другие батареи и наблюдайте за изменениями. Более высокое напряжение означает больший ток, а чем больше ток, тем сильнее электромагнит.

Со студентами: создание электромагнита

1. Убедитесь, что у каждой пары учащихся есть следующие материалы: 1 гвоздь, 2 фута (0,6 м) изолированного провода, 1 батарея типа D, несколько скрепок (или кнопок или булавок) и резинка.
2. Оберните проволоку вокруг гвоздя не менее 20 раз (см. Рисунок 4).Убедитесь, что ученики плотно накручивают ногти, не оставляя зазоров между проволоками и не перекрывая накладки.
3. Дайте ученикам несколько минут, чтобы посмотреть, смогут ли они самостоятельно создать электромагнит, прежде чем давать им остальные инструкции.
4. Чтобы продолжить изготовление электромагнита, подсоедините концы спирального провода к каждому концу батареи, используя резиновую ленту, чтобы удерживать провода на месте (см. Рисунок 4).

Рис. 4. Установка для изготовления электромагнита с использованием батареи, проволоки и гвоздя.авторское право

Авторское право © 2006 Минди Зарске, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

5. Проверьте силу электромагнита, посмотрев, сколько скрепок он может поднять.
6. Запишите количество скрепок на листе.
7. Отсоединить провод от АКБ после проверки электромагнита. Может ли электромагнит подхватить скрепки при отключенном токе? (Ответ: нет)
8. Проверить, как изменение конструкции электромагнита влияет на его прочность.Две переменные, которые необходимо изменить, — это количество витков вокруг гвоздя и ток в витой проволоке, используя другой размер или количество батарей. Для экономии заряда аккумулятора не забывайте отключать провод от аккумулятора после каждого теста.
9. Заполните рабочий лист; составить список способов, которыми инженеры могут использовать электромагниты.
10. В заключение проведите обсуждение в классе. Сравните результаты команд. Задайте учащимся вопросы для обсуждения инженерных вопросов после оценивания, представленные в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

Батарея: элемент, несущий заряд, способный питать электрический ток.

ток: поток электронов.

Электромагнит: магнит, сделанный из изолированного провода, намотанного на железный сердечник (или любой магнитный материал, такой как железо, сталь, никель, кобальт), через который проходит электрический ток для создания магнетизма. Электрический ток намагничивает материал сердечника.

электромагнетизм: магнетизм, созданный электрическим током.

инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашей планеты. Это включает в себя проектирование, производство и эксплуатацию эффективных и экономичных конструкций, машин, продуктов, процессов и систем.

магнит: объект, создающий магнитное поле.

магнитное поле: пространство вокруг магнита, в котором присутствует магнитная сила магнита.

двигатель: электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.

постоянный магнит: объект, который сам генерирует магнитное поле (без помощи тока).

соленоид: катушка с проводом.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Предсказание : попросите учащихся предсказать, что произойдет, когда проволока намотана на гвоздь и добавлено электричество.Запишите их прогнозы на классной доске.

Мозговой штурм : В небольших группах предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении. Напомните им, что никакая идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует с уважением выслушать. Спросите студентов: что такое электромагнит?

Оценка деятельности

Рабочий лист : В начале упражнения раздайте Рабочий лист «Создание электромагнита». Попросите учащихся сделать рисунки, записать измерения и следить за действиями на своих рабочих листах.После того, как учащиеся завершат работу с рабочим листом, предложите им сравнить ответы со сверстниками или другой парой, давая всем учащимся время закончить. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Гипотеза : Пока ученики делают свой электромагнит, спросите каждую группу, что произойдет, если они изменят размер своей батареи. Как насчет большего количества витков проволоки вокруг гвоздя? (Ответ: Электромагнит можно сделать сильнее двумя способами: увеличив количество электрического тока, проходящего через провод, или увеличив количество витков проволоки в катушке электромагнита.)

Оценка после деятельности

Технические вопросы для обсуждения : запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов.

• Как инженер может модифицировать электромагнит, чтобы изменить силу его магнитного поля? Какие модификации могут быть самыми простыми или дешевыми? (Возможные ответы: увеличение количества катушек, используемых в соленоиде [электромагните], вероятно, является наименее дорогостоящим и самым простым способом увеличить силу электромагнита.Или инженер может увеличить ток в электромагните. Или инженер может использовать металлический сердечник, который легче намагничивается.)
• Как инженеры могут использовать электромагниты для разделения перерабатываемых материалов? (Ответ: некоторые металлы в куче для утилизации или переработки притягиваются к магниту и могут быть легко отделены. Цветные металлы должны пройти двухэтапный процесс, в котором к металлу прикладывается напряжение, чтобы временно вызвать ток. в нем, который временно намагничивает металл, так что он притягивается к электромагниту для отделения от неметаллов.)
• Каким образом инженеры могут использовать электромагниты? (Возможные ответы: инженеры используют электромагниты в конструкции двигателей. Примеры см. В возможных ответах на следующий вопрос.)
• Как электромагниты используются в повседневной жизни? (Возможные ответы: двигатели используются вокруг нас каждый день, например, холодильник, стиральная машина, посудомоечная машина, консервный нож, мусоропровод, швейная машина, компьютерный принтер, пылесос, электрическая зубная щетка, проигрыватель компакт-дисков [CD], цифровой видеодиск. [DVD]-плеер, кассетный видеомагнитофон, компьютер, электробритва, электрическая игрушка [радиоуправляемые автомобили, движущиеся куклы] и т. Д.)

Практика построения графиков : поставьте перед классом следующие задачи и попросите студентов построить график своих результатов (или результатов всего класса). Обсудите, какие переменные привели к большему изменению силы электромагнита.

• Создайте график, показывающий, как изменилась сила электромагнита, когда вы изменили количество витков проволоки в вашем электромагните.
• Создайте график, показывающий, как сила вашего электромагнита изменялась при изменении тока (при изменении размера батареи).

Вопросы безопасности

Электромагнит может сильно нагреваться, особенно на клеммах, поэтому попросите учащихся часто отключать батареи.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Высокая плотность покрытия ногтей важна для создания магнитного поля. Если обернутые гвозди не действуют как магниты, проверьте обмотки катушек учащихся, чтобы убедиться, что они не перекрещиваются, и что обертки плотно затянуты.Кроме того, используйте тонкую проволоку, чтобы обеспечить большее количество витков по длине гвоздя.

Железные гвозди работают лучше, чем болты, поскольку резьба болта не позволяет плавно наматывать медную проволоку, что может нарушить магнитное поле.

Избегайте использования неполностью заряженных аккумуляторов. Частично разряженные батареи не вызывают сильной и заметной магнитной реакции.

Если электромагниты становятся слишком горячими, попросите учащихся обращаться с ними в резиновых кухонных перчатках.

Расширения деятельности

Другой способ изменить ток в электромагните — использовать провода разного калибра (толщины) или из разных материалов (например: медь vs.алюминий). Попросите учащихся протестировать разные типы проводов, чтобы увидеть, как это влияет на силу электромагнита. В качестве контроля сохраняйте постоянным количество катушек и величину тока (батареи) для всех испытаний проводов. Затем, основываясь на результатах их отдыха, попросите учащихся предположить сопротивление различных проводов.

Масштабирование активности

• Для младших классов попросите учащихся следовать инструкциям учителя по созданию простого электромагнита.Обсудите основное определение электромагнита и то, как электромагниты используются в повседневных приложениях.
• Для старших классов попросите учащихся изучить способы изменения силы своих электромагнитов, не давая им никаких подсказок или подсказок. Попросите учащихся изобразить данные своего рабочего листа в зависимости от количества катушек и / или размера батареи в их электромагните.

Авторские права

© 2004 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Джо Фридрихсен; Эбигейл Уотрус; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 № 0338326).Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 января 2021 г.

Проект велосипедного генератора

| Исследования и образование в области чистой энергии

Wind for Schools работал с несколькими учителями, которые проявили интерес к использованию велосипедных генераторов, чтобы научить своих учеников некоторым фундаментальным понятиям энергии и основам механики, инженерии и электричества.В рамках этого проекта мы работали со школьниками и студентами колледжей, чтобы организовать практическое проектирование и строительство велосипедных генераторов. Затем мы использовали велосипедные генераторы в классе для веселых демонстраций, которые улучшили понимание и осведомленность учащихся по вопросам энергетики.

История проекта

В 2010 году Джефф Хайнс, местный учитель Флагстаффа, который также был первым WindSenator в Аризоне, вдохновил нас на разработку велосипедных генераторов для использования в классах K-12.Вскоре после этого мы узнали о студенте НАУ Мэтью Петни, который построил генератор на два велосипеда, который включал в себя аккумулятор для хранения энергии, инвертор и розетку, чтобы к нему можно было подключать обычные 120-вольтовые устройства. Мы купили систему у Мэтта и поделились ею с несколькими заинтересованными учителями и классами в качестве учебного пособия. Мэтт присоединился к нашей команде осенью 2011 года, чтобы дать нашим сотрудникам и нашим партнерам-преподавателям дополнительные технические рекомендации по созданию генераторов для велосипедов, смесителей для велосипедов и многого другого.

Осенью 2011 года и весной 2012 года Марилла Лэмб и Мэтью Петни посетили две из наших школ-партнеров (младшую академию Флагстаффа и школу Орм), чтобы построить велосипедные блендеры и велосипедный генератор с учениками средних и старших классов. Студентам были представлены задачи по проектированию, а также инструменты и материалы, и они вместе с нашими сотрудниками работали над проектированием и сборкой велосипедов. Эти велосипеды использовались на нескольких школьных мероприятиях, а в следующем году в классе в качестве учебного пособия.

В 2011 году Марилла Лэмб написала грант Зеленому фонду НАУ для финансирования зарядной станции с приводом от велосипеда (Eco-Pedaler), в комплекте с счетчиками энергии, чтобы студенты могли видеть энергию, которую они производят, и энергию, которую они используют, и с прозрачными покрытиями. так что все компоненты видны.Проект был профинансирован, и команда студентов спроектировала и построила велосипед в 2012 году. Готовую зарядную станцию ​​можно увидеть в инженерном здании НАУ. Сейчас группа старших студентов-электриков и инженеров-механиков работает над второй версией зарядной станции, которая также финансируется Зеленым фондом НАУ для повышения удобства использования и универсальности.

Wind for Schools получил финансирование в рамках программы грантов APS Leadership Grant в 2012 году и получил почти 5000 долларов для работы с несколькими учителями в Аризоне в некоторых из наших школ-партнеров по созданию велосипедных генераторов либо в своих научных классах, либо в своих научных клубах.Весной 2013 года наша команда построила эти велосипедные генераторы вместе с учениками средней школы Маунт Элден, средней школы Коконино, школы STAR, средней школы Уильямса и Подготовительной академии Нортленд. Велосипедные генераторы, которые мы построили и с которыми мы работали в K-12, сопровождаются несколькими уроками энергии. классы.

Использование велосипедного генератора в классе

Велогенератор — отличный инструмент для объяснения сложных понятий, таких как энергия, мощность, электричество и преобразование энергии.Когда студенты используют велосипедный генератор, они получают физическое практическое понимание этих концепций. Это также увлекательное занятие, так как учащиеся пытаются удержать мяч в воздухе с помощью воздуходувки для листьев, нагревают фен или зажигают лампочку.

По ссылкам ниже можно найти учебные материалы и узнать, как построить велосипедный генератор.

Эко-педалер

Весной 2012 года студенты, работающие с Wind for Schools, получили деньги от Зеленого фонда НАУ на проектирование и строительство зарядной станции для велосипедов.Eco-Pedaler используется студентами и преподавателями в качестве альтернативного источника питания для зарядки своих электронных устройств, таких как iPod и сотовые телефоны. Система вырабатывает электричество, когда кто-то крутит педаль велосипеда, что позволяет им заряжать свое электронное устройство с помощью соответствующего зарядного устройства, предоставленного на станции. К системе прилагается образовательная информация, в которой обсуждается значение традиционных источников энергии и подчеркивается важность новых технологий возобновляемой энергии. Кроме того, пользователи могут видеть количество вырабатываемой энергии и сравнивать его с количеством, которое они используют.Это дает учащимся возможность понять и сравнить количество энергии, необходимое для питания электронного устройства, такого как сотовый телефон, с количеством энергии, которое они могут произвести, крутя педали велосипеда. Eco-Pedaler установлен на втором этаже Инженерного корпуса в кампусе НАУ.

Фото: Кристина Вудворд

Просмотрите документы и ресурсы по созданию зарядной станции для велосипедов.

Две группы старших студентов-механиков и студентов-электротехников НАУ в настоящее время работают над проектированием второй итерации зарядной станции, чтобы повысить ее удобство использования и универсальность.Эта зарядная станция будет мобильной, у нее будет более интерактивный дисплей с дополнительной информацией, и она будет обеспечивать питание от сети переменного тока, поэтому от нее можно будет питать гораздо больше устройств.

Лучшие портативные генераторы для дома (Руководство покупателя)

Фото: istockphoto.com

Сбои в электросети — это реальная неприятность, а в некоторых случаях и опасность. Если в вашем районе отключения электроэнергии случаются чаще или на более длительные периоды времени, возможно, вам стоит изучить возможные варианты.

Отключение электричества не должно означать приостановление вашей жизни до восстановления подачи электроэнергии. Вы можете взять дело в свои руки, используя портативный генератор. Решение о покупке — только первый шаг. Далее следует процесс определения лучшего портативного генератора для ваших нужд.

Прочтите подробные сведения об основных соображениях, которые следует учитывать при навигации по доступным опциям и узнать, почему мы выбрали указанные ниже модели как наши лучшие в категории.

1. ЛУЧШИЙ В ЦЕЛОМ: Champion 3800-ваттный портативный двухтопливный портативный генератор
2. САМЫЙ ТИХИЙ РАБОТА: Honda EB2200iTAG Супер тихий портативный промышленный инверторный генератор мощностью 2200 Вт
3. НАИЛУЧШИЙ ДЛЯ ТЯЖЕЛЫХ УСЛОВИЙ: Westinghouse WGen22750021 Portable ЛУЧШЕЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ: WEN 56380i Портативный инверторный генератор мощностью 3800 Вт

Фото: istockphoto.com

Основные соображения

Выберите портативный генератор, который соответствует вашим потребностям и обстоятельствам.Правильный выбор зависит от понимания категории продукта и основных различий между различными типами портативных генераторов, которые обычно доступны.

• Мощность. Генераторы различаются по мощности, которую они способны производить. Чтобы сузить диапазон, сначала определите, сколько ватт вам понадобится. Только вы можете ответить на это; Ответ зависит от того, с какими приборами вы хотите комфортно работать во время отключения электроэнергии. Составьте список этих обязательных устройств и запишите количество ватт, которое необходимо каждому для запуска.Знайте, что для включения освещения обычно требуется от 60 до 200 Вт, холодильнику — около 600 Вт, а обогревателю — 1500 Вт. Для многих домовладельцев достаточно генератора мощностью от 5000 до 7000 Вт.
• Тип топлива. Этот список обязательных устройств также имеет отношение к тому, какие генераторы вам лучше всего подходят, те, которые работают от батарей, газа, пропана или дизельного топлива.
• Инверторные генераторы. Эта категория генераторов вырабатывает электричество в три этапа: сначала создается высокочастотный переменный ток (переменный ток), который затем инвертируется в постоянный (постоянный ток), а затем снова инвертируется в ваш стандартный переменный ток.Этот генератор не только вырабатывает больше электричества, но этот процесс также создает очень стабильный электрический поток, который необходим для защиты хрупких электронных систем, таких как компьютеры и офисное оборудование.
• Выхлоп. Любой переносной генератор, работающий на газе, дизельном топливе или пропане, производит выхлоп. По этой причине такие машины должны использоваться на открытом воздухе, с защитой от непогоды, на расстоянии не менее 15 футов от дома. Если вы живете в Калифорнии, сосредоточьтесь на генераторах, соответствующих стандартам, установленным Калифорнийским советом по воздушным ресурсам.
• Шум. Переносные газовые генераторы могут быть довольно громкими. Но некоторые из них построены с использованием звукопоглощающей стекловаты, специальных глушителей и / или вибропоглощающих ножек. Если вы ожидаете, что шум станет проблемой, лучше всего подумать о генераторах, специально разработанных для эффективного, но бесшумного выполнения своей работы.
• Принадлежности. Многие вещи, которые, как вы думаете, включены в генератор, на самом деле нужно покупать отдельно, и эти непредвиденные расходы могут увеличиться.Комплекты колес часто продаются отдельно, как и переключатели, которые позволяют подключить выход генератора к электрической панели. Перед покупкой генератора убедитесь, что вы понимаете, каких компонентов будет не хватать.

Наш лучший выбор

Фото: amazon.com

1. ЛУЧШИЙ В ЦЕЛОМ: двухтопливный портативный генератор Champion на 3800 Вт

Если вы ищете генератор, работающий на бензине или пропане, этот портативный генератор Champion Power Equipment отвечает всем требованиям.Он предлагает розетку для дома на колесах на 120 вольт и 30 ампер для питания кемпера или автодома; розетка с замком на 120 В, 30 А для подключения генератора к электрической панели вашего дома; и две стандартные розетки 120 В, 20 А для стандартного домашнего использования. Он работает до 20 часов на одном баке бензина или 20 фунтах. баллон с пропаном, и все ваши операции будут безопасными благодаря встроенному сетевому фильтру Volt Guard. Нам нравится запуск с помощью кнопки (без необходимости проворачивать), а также способность устройства питать несколько устройств во время сбоя.

Фото: amazon.com

2. САМАЯ ТИХАЯ РАБОТА: Honda EB2200iTAG Супер тихий портативный промышленный инверторный генератор мощностью 2200 Вт

Некоторые генераторы звучат как взлетающая струя, но этот газовый генератор Honda мощностью 2200 Вт радует тихий. Он производит от 48 до 57 децибел, как звук работающего холодильника, поэтому ваши соседи не будут жаловаться! И дело не в том, что касается производительности. Эта Honda также имеет уникальную встроенную функцию безопасности: она автоматически отключается, если обнаруживает опасный уровень угарного газа в непосредственной близости от места эксплуатации.

Фото: amazon.com

3. НАИЛУЧШИЙ ДЛЯ ТЯЖЕЛЫХ УСЛОВИЙ: Портативный генератор Westinghouse WGen7500

Этот генератор мощностью 7500 Вт от Westinghouse обеспечивает надежную резервную мощность благодаря 4-тактному двигателю 420 куб. Несмотря на то, что он работает от бензина, кнопка запуска и дистанционный брелок для запуска с ключа, который можно использовать на расстоянии до 109 ярдов, делают его чрезвычайно удобным для включения. После запуска он проработает до 18 часов на 6,6 галлонах бензина и обеспечит множество розеток — блокирующую розетку на 120/140 В, 30 А и пять бытовых розеток на 120 В, 20 А.Генератор может похвастаться собственным глушителем, который снижает шум двигателя, и даже поставляется с дистанционным управлением.

Фото: amazon.com

4. ЛУЧШЕЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ: WEN 56380i Портативный инверторный генератор мощностью 3800 Вт

Если вам нужен резервный источник энергии, достаточно стабильный для чувствительной электроники, инвестируйте в высококачественный инверторный генератор как эта модель WEN. У вас будет достаточно мощности для запуска таких устройств, как смартфоны, планшеты и ноутбуки, и, что не менее важно, вы будете уверены, что ток не нанесет никакого вреда.С двумя бытовыми розетками 120 В, 20 А, розеткой на 120/240 В, 30 А для жилого дома и запирающейся розеткой на 120 В, 30 А, генератор WEN может работать до 8,5 часов на полном баке бензина — и это примерно так же громко, как средний разговор .

Ручной генератор Genecon — Arbor Scientific

Проведите десятки захватывающих практических экспериментов с Genecon и его аксессуарами.

Генератор Genecon, идеальный в качестве замены батареи для широкого спектра основных экспериментов с электричеством, представляет собой источник питания низкого напряжения, который позволяет создавать электрический ток простым поворотом рукоятки.Это гениальное устройство вызывает интерес у студентов, а также вырабатывает 5 вольт постоянного тока, производя электрическую энергию благодаря практическим усилиям студентов. Энтузиазм учащихся проявляется немедленно, будь то третьеклассники, зажигающие лампочку, или студенты колледжа, изучающие сложные принципы, такие как закон Ома или электромагнитные свойства света.

Изготовлен из прочной прозрачной пластмассы ABS с нейлон-пластиковыми шестеренками и рукояткой, Genecon разработан, чтобы избежать использования и неправильного обращения. Он производит примерно 200 мА полезного тока.Он способен вырабатывать до 12 вольт. Вы можете изменить полярность, просто повернув ручку в противоположном направлении. А при питании от другого Genecon или источника низкого напряжения он действует как двигатель.

Вы можете изучать поток электронов, параллельные и последовательные цепи, закон Ома, двигатели и генераторы, преобразования энергии и многое другое. Для некоторых занятий требуются аксессуары, которые продаются отдельно, и их можно просмотреть на вкладке «Аксессуары».

Продаваемые товары — это не игрушки.Они предназначены только для образовательного / лабораторного использования. Они не предназначены для детей до 12 лет.

Видео

Прочие ресурсы

Начальная и средняя школа

• Электричество в цепях может вызывать световые, тепловые, звуковые и магнитные эффекты.Электрические цепи требуют полного цикла, через который может проходить ток.
• Используйте электрические токи для создания магнитных полей.
• Студенты знают роль электромагнитов в конструкции электродвигателей, электрогенераторов и простых устройств, таких как дверные звонки и наушники.
• Опишите поток электронов в простых схемах.
• Студенты знают, как проектировать и строить простые последовательные и параллельные цепи, используя такие компоненты, как провода, батареи и лампочки.

Средняя школа

• Энергия — это свойство многих веществ, связанное с теплом, светом, электричеством, механическим движением, звуком, ядрами и природой химического вещества. Энергия передается разными способами. Полная энергия Вселенной постоянна. Энергия может передаваться столкновениями в химических и ядерных реакциях, световыми волнами и другими излучениями и многими другими способами. однако его никогда нельзя уничтожить. По мере того, как эти переводы происходят, вопрос становится все менее упорядоченным.
• Электричество и магнетизм — два аспекта единой электромагнитной силы. Движущиеся электрические заряды создают магнитные силы, а движущиеся магниты создают электрические силы. Эти эффекты помогают учащимся понять электрические двигатели и генераторы. Измерьте теплопроводность и электропроводность различных материалов и объясните результаты.
• Проанализируйте взаимосвязь между электрическим током и силой его магнитного поля с помощью простых электромагнитов.
• Изучите и сравните последовательные и параллельные цепи.

.