Механический генератор электроэнергии своими руками. Самодельный генератор для дома

В наше время добыча собственной электроэнергии не такая уж необычная вещь. Электросети работают с перебоями, особенно вне крупных городов. И чтобы избежать с этим проблем многие прибегают к использованию электрогенераторов. Для того, чтобы приобрести или сделать такой нужно узнать о лучших электрогенераторах, которые можно сделать своими руками.

Что это такое

Электрогенератор — это специальное устройство, которое предназначено для преобразования и накапления электричества. А добывается оно обычно из необычных источников — от бензина и газа до экологичных, вроде ветра, солнца и воды. Такой генератор может стоить дорого. Даже самые маломощные могут стоить от 15000 рублей.

Поэтому чтобы сэкономить несколько десятков тысяч многие создают их сами. Хорошо, что идей, как сделать электрогенератор своими руками, сейчас уже достаточно много.

Принцип работы

Электромагнитная индукция лежит в основе принципа работы электрогенератора.

Создаётся искусственное магнитное поле. Через него проходит проводник, создающий импульс. Импульс тем временем становится постоянным током.

В самом генераторе есть двигатель, который способен к выработке электричества через сжигание топлива определённого вида. Это может быть дизельное топливо, бензин, газ.

В это время топливо, попадающее в место сжигания, производит газ в процессе горения. А газ заставляет вращаться коленчатый вал. Он в свою очередь даёт импульс ведомому валу. Последний предоставляет энергию на выходе в определённых количествах.

Электрогенераторы в своей основе имеют два обязательных механизма — ротор и статор. Их наличие от топлива и мощности не зависит.

Ротор нужен, чтобы создать то самое электромагнитное поле. В его основе лежат магниты, которые находятся на одинаковом расстоянии от сердечника.

Статор не двигается. Это позволяет заставлять ротор двигаться, пока статор регулирует электромагнитное поле. Достигается из-за стальных блоков в его устройстве.

Асинхронные

Типы устройств электрогенераторов не заканчиваются на разделении по использованию топлива. Так же, по типу вращения ротора, генераторы могут быть:

• Синхронными — сложнее в своей конструкции. Перепады напряжения приводят к неисправностям. Это сказывается на работе и продуктивности.
• Асинхронными — с лёгким принципом работы, другими техническими характеристиками.

Магнитные катушки на роторе синхронного генератора затрудняют движение ротора. Ротор в асинхронном генераторе больше походит на маховик.

Особенности конструкции оказывают большое влияние на КПД. Синхронные имеют потерю до 11%. У асинхронного потеря максимально достигает 5%. Такие показатели делают асинхронные устройства популярными не только в быту, но и на производстве.

У асинхронных генераторов есть и ещё преимущества:

• Частая починка не нужна, потому что простой корпус надёжно защищает двигатель от отработанного топлива и лишней влаги.
• Выпрямитель на выходе защитит электроприборы, питающиеся от генератора.
• Устойчивость к перепадам напряжения.
• Всё детали в конструкции достаточно надежны и долговечны, поэтому эксплуатация без починок может длиться более 15 лет.
• Благодаря устойчивости к перепадам и способности питать приборы с омической нагрузкой, количество различных приборов для подключения растёт — от компьютеров до сварочных аппаратов и ламп.
• Высокий КПД.

Какие материалы нужны

Чтобы собрать небольшой асинхронный генератор, пригодятся такие детали, как:

• Двигатель. Легче всего взять из вышедших из строя электроприборов, потому что делать его своими руками сложно и долго. Особенно хорошо сгодятся двигатели из стиральных машин.
• Статор. Нужно брать готовый, с обмоткой.
• Трансформатор или выпрямитель. Пригодится, если электроэнергия на выходе имеет разную мощность.
• Электрические провода.
• Изолента.

Конечно, чтобы сделать ветряные и солнечные электрогенераторы своими руками потребуются более сложные схемы и большее количество материалов, но при желании и их, и инструкции к ним можно найти.

Обратите внимание!

Сборка

Процесс сборки может быть усложнён по разным причинам. Например, нет определённого навыка для работы. Нет опыта в создании таких устройств. Нет нужных деталей и запчастей. Однако если всё это и большое желание в наличии, то попробовать можно.

Но перед началом работы обязательно нужно выполнить несколько условий — добыть материалы и инструкции для изготовления электрогенератора. И прочесть их. А также позаботиться о технике безопасности.

Перед началом работы имеет смысл позаботиться о схемах сборки и чертежах. Это значительно облегчит и ускорит процесс.

Газовые и бензиновые электрогенераторы собираются своими руками чаще всего. Но как при их сборке, так и при сборке других, нужно произвести подготовку и некоторые расчёты. Например, важно знать мощность нужного генератора.

Чтобы определить скорость вращения, двигатель должен быть подключён в сеть. Для определения потребуется тахометр. Величину, полученную при измерениях, нужно прибавить к компенсаторной величине, составляющей 10%. Эта величина позволяет не дать двигателю перегреться.

Обратите внимание!

Учитывая мощность нужно подобрать конденсаторы.

Важно помнить о заземлении, ведь дело идёт о работе с электричеством. И это не только вопрос износа устройства, но и вопрос безопасности.

Сама сборка проста — Конденсаторы подсоединяются к двигателю по очереди по схеме (её можно найти в интернете). Это всё, что нужно для создания генератора малой мощности.

Этот вариант самый удобный и лёгкий. Однако стоит обратить внимание на следующие моменты:

• Нужно следить за температурой двигателя, чтобы он не перегрелся.
• Иногда генератору нужно будет давать остыть до 40 градусов.
• КПД, возможно, будет снижаться в зависимости от времени работы. Это нормально.
• Пользователю нужно будет самостоятельно следить за состоянием генератора, подключать к нему измерительные приборы.

После сборки механической части следует заняться электрической стороной. Начинать стоит после установки шкивов, соединяющихся ремнем.

• Обмотки на электрическом моторе соединяются согласно схеме звезда.
• Конденсаторы, подключаемые к обмотке, должны образовать собой треугольник.
• Напряжение будет сниматься между концом обмотки и средней точкой. Тогда получается ток с напряжением 220 вольт, а между обмотками — 380 вольт.

Обратите внимание!

Специалисты дают ещё несколько полезных советов, которые помогут при сборке генератора:

• Электрический двигатель может сильно нагреваться. Чтобы этого не было — нужно заменить конденсаторы на те, у которых меньше ёмкость.
• Самодельные электрогенераторы обычно предполагают конденсаторы с напряжением от 400 вольт. Для правильной работы хватит и одного.
• В сети нужен трехфазный трансформатор, если для питания дома нужны все фазы двигателя.

Скорее всего, даже сделанный, как на красивых фото, самодельный электрогенератор, не сможет конкурировать с покупными моделями.

Однако, если воспринимать его как дополнительный, запасной источник электроэнергии, то его вполне можно сделать и использовать. Тем более что как показывает практика, сделать генератор самостоятельно не так уж и сложно. Нужно просто приложить старания и всё получиться.

Фото электрогенераторов своими руками

Многие используют бензиновый генератор в своей работе и повседневной жизни. Сегодня рынок насыщен подобными устройствами, и вам нужна идея того, что есть и что необходимо для определения вашего выбора.

Бензиновый генератор представляет собой автономную систему электропитания, которая использует бензин в качестве потребляемого топлива.

Классификация бензиновых генераторов.

АЗС можно классифицировать по нескольким критериям. Каждый генератор готов к работе при определенных условиях и при определенных напряжениях.

• Профессиональные и домашние;
• Портативный и стационарный;
• Двухтактный и четырехтактный;
• Однофазные и трехфазные;
• Мощность: до 4 кВт, до 15 кВт, до 30 кВт.

Бытовые генераторы идеально подходят для частных домов или длительных поездок на природу.

Использование профессиональных агрегатов необходимо для того, чтобы компании могли подключать сложные инструменты.

Портативные модели имеют малую мощность (до 5 кВА), вес и габариты, что позволяет им перемещаться в другое место.

Двухтактные двигатели установлены на низкоэнергетических бензиновых агрегатах, мощность которых не превышает 1 кВт. Во всех остальных случаях установлен четырехтактный двигатель.

Большинство частных потребителей могут быть ограничены однофазным электрическим генератором.

Трехфазный намного дороже, а не тот факт, что его функциональность когда-то будет востребована. В то же время большинство одиночных электрических сетей питаются от однофазного тока.

1. Внутренние электростанции.

   Мощность не превышает 4 кВт. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией частный дом, склад или меньшую мастерскую. Бензиновые генераторы этого типа не предназначены для 24-часовой работы.

   Самый продолжительный период непрерывной работы — 4 часа. Затем должна быть предусмотрена система охлаждения, а затем перезапущена.

2. Промышленный БГУ. Они имеют мощность до 15 кВт. Подходит для торговых организаций и строительных площадок. Повышенная производительность расширяет непрерывное время работы генератора до 10 часов.

   Из дизельных генераторов того же класса БГУ характеризуется меньшим весом и габаритами.

3. АЗС мощностью до 30 кВт чаще всего используются для энергоснабжения в офисных зданиях или на больших складах. Эти устройства постоянно устанавливаются в заранее подготовленных помещениях.

Бензиновый генератор.

Газовый генератор похож на дизельный агрегат.

Ключевым элементом устройства является двигатель.

Могут использоваться два типа двигателей:

1. Двухтактный.

   Они устанавливаются на низкоэнергетических установках для краткосрочной эксплуатации.

2. Четырехтактный. У них повышенный запас прочности. Период бесперебойной работы составляет 5-7 часов. Источник двигателя — 3-4 тысячи часов.

Двигатель комплектуется различными системами. Один из них отвечает за поставку топлива, второй — для предотвращения шума, третий для поставки смазочных материалов. В выхлопной трубе также имеется комплект.

Выход двигателя определяет тип используемого генератора — однофазный или трехфазный.

Если запланированная нагрузка превышает 5 кВт, электростанция оснащена трехфазным генератором.

Кроме того, генераторы могут быть асинхронными и синхронными.

Некоторые бюджетные модели оснащены асинхронными генераторами, которые имеют простую конструкцию.

Синхронные генераторы могут выдерживать трехмесячные напряжения.

Качество и безупречная работа ключевых внутренних блоков электрогенератора контролируются приборами.

Схема газогенератора показывает расположение всех блоков электроустановки и их влияние на работу устройства. Структурная структура структуры соединяет все узлы в одном рабочем комплексе.

Принцип работы бензинового генератора.

Чтобы обеспечить качество и своевременную работу устройства и выявить возможные проблемы, нужно иметь представление о том, как работает генератор энергии.

Принцип работы бензинового генератора следующий.

Мощность генератора бензина определяется количеством витков обмотки статора.

Мощность бензиновых мини-электростанций обычно не превышает 12 кВт.

Увеличить мощность генератора в 2 раза

Когда в применение для получения постоянного тока вошли генераторы с катушкой возбуждения, стоимость полупроводниковых диодов была достаточно высока, поэтому в целях экономии использовалась традиционная схема по соединению обмоток трехфазного генератора, именуемая звездой.

В то время мало кого волновали такие моменты, что иногда катушки работами в противофазе, так как главным считалось то, что дешевле.

На сегодняшний день полупроводниковые диоды для генераторов постоянного тока, обладающих катушкой возбуждения, стоят намного дешевле в сравнении с остальной конструкцией генератора. В связи с этим с увеличением числа диодов не приведет к существенному увеличению стоимости изделия, при этом имеется возможность также уменьшить размеры самого генератора, что приведет к существенному уменьшению ео массы и общей стоимости.

Рассмотрим разработанную и испытанную оригинальную схему включения диодов и обмоток генератора постоянного тока.

Благодаря современной электронной элементной базе можно подобрать диодные мосты достаточной мощности в миниатюрных корпусах.

В связи с этим можно 6 диодов под крышкой генератора заменить на 3 мощных диодных моста.

На практике это устройство проверялось на мотоциклетном генераторе, обладающем изначальной номинальной мощностью 150 ватт.

Был получен потрясающий результат. Для рассмотрения всех нюансов был разработан испытательный стенд под генератор. Проанализирует результаты проведенных испытаний по увеличению мощности генератора .

Показания, расположенные ниже линии, отвечают за разряд аккумулятора, а те что выше – за заряд.

Система зажигания во время проведения замеров не учитывалась, это означает, что стандартный генератор, расположенный в электрической схеме мотоцикла, не в состоянии подпитывать лампы в 200 Ватт. Генератор, на котором была увеличена мощность, неплохо показал себя при нагрузке 200 Ватт во время движения по городу, а также при нагрузке 400 Ватт во время движения по автостраде. Отмечался нагрев катушки статора, который при этом ни разу не превысил более 100 градусов.

Делаем бензогенератор своими руками

Отметим, что повод выдерживает до 120 градусов. На практике выяснилось, что для качественного диодного моста требуется лишь хороший радиатор, при этом, если не использовать генератор при нагрузке 400 Ватт по время простоя мотоцикла, то крыльчатку устанавливать не потребуется.

В результате конструкция облегчается на одну деталь, которая ране докучала дополнительным звоном, легко прослушиваемым на стенде.

Используя такую схему включения обмоток, можно увеличить мощность генератора без конструктивных изменений с 200 до 500 Ватт.

Как сделать бензогенератор на 12 вольт

Можно конечно купить любой обычный бензогенератор на 220 вольт и подключить зарядное устройство и это будет бензогенератор с выходом 12 вольт. Но если вы ищете именно 12-ти вольтовый бензогенератор значит вы хотите иметь большую мощность заряда аккумуляторов, и при этом иметь высокий КПД заряда.

Я лично испробовал первый вариант с зарядным устройством.

У меня имеется бензогенератор на 1кВт, к нему я подключал трансформаторное автомобильное зарядное устройство. Ток заряда оно могло давать до 10-12А, при этом перегревалось сильно. Таким способом за час работы бензогенератора я смог «залить» в аккумулятор всего 120 ватт энергии.

Это очень мало, а за час бензогенератор потребляет более 0.5л бензина.

Чтобы зарядить севший аккумулятор на 120Ач мне придётся 10 часов гонять бензогенератор, а это как минимум 6 литров бензина, а энергии я запасу всего 1кВт.

Пробовал я ставить импульсное зарядное устройство, но оно сгорело от превышения напряжения бензогенератором. Дело в том что эти импульсные зарядные устройства выдерживают максимум 260-270 вольт.

Самодельный генератор

А если отключить нагрузку от бензогенератора то он не может резко сбросить обороты, и кратковременно напряжение без нагрузки поднимается до 300 вольт. Вот это и убивает импульсные зарядники, а трансформаторным пофигу на это.

К слову сказать мой бензогенератор имел выход на 12 вольт 10А. Но по факту он давал ток заряда всего 5-6А и постоянно срабатывала встроенная защита по току, короче это бесполезная опция оказалась.

В продаже бензогенераторов на 12 вольт нет совсем, есть только дорогие сварочные генераторы. И я решил переделать свой бензогенератор чтобы заряжать аккумуляторы 12 вольт.

Ниже на видео первые пробы работы бензогенератора. В родном корпусе я не стал делать, там не получалось разместить генератор из-за ременной передачи.

Генератор я использовал автомобильный на 14В 60А.

В таком варианте я получил ток заряда в среднем 25А, при этом обороты двигателя всего около 1500об/м, что в два раза ниже чем он работал раньше с генератором на 220В. Двигатель стал тише работать, стал намного экономичнее по бензину, и при этом за час работы бензогенератора получается выдать около 400 ватт энергии.

>

Вообще если добавить оборотов двигателю то генератор легко выдаёт 40-50А тока заряда. Можно поставить генератор на 90А и получать 1кВтч мощности. Я иногда заряжаю таким переделанным бензогенератором свои аккумуляторы в солнечной электростанции. Пока меня всё устраивает, ток заряда 25А при небольших оборотах генератора.

Кстати автомобильный генератор вообще никак не надо переделывать, и при этом в нём уже встроен регулятор заряда, по этому аккумуляторы вы не перезарядите.

Подключение генератора к АКБ как в автомобиле.

В итернете достаточно много фото и видео по самодельным генераторам на 12 вольт. Вот например

>

Также бензогенератор на 12 вольт из бензопилы и автомобильного генератора

>

Вариантов изготовления таких бензогенераторов множество.

Из бензопилы будет наверно самый дешёвый вариант, но не очень долговечный и надёжный. Самое то это двигатель от мотоблока, к нему можно мощный автомобильный генератор подсоединить через ремень.

E-VETEROK.RU энергия ветра и солнца — 2013г. Почта: [email protected] Google+

Из чего можно собрать электрогенератор своими руками

К сожалению, отечественные электроснабжающие организации не держат своего слова.

Их контракты, подписанные с потребителями, ничего не стоят. Подача электроэнергии за пределами больших городов непостоянная, качество подаваемого тока низкое (имеется в виду напряжение), поэтому жители небольших городов и поселков в запасе всегда имеют свечи, керосиновые лампы, а самые продвинутые устанавливают бензиновые генераторы тока.

В этой статье будет предложен другой вариант, который будет обозначен вопросом, как сделать электрогенератор своими руками? Давайте рассмотрим один вариант этого прибора.

Электрический генератор из мотоблока

Жители загородных поселков давно пользуются мотоблоками.

Ведь это на сегодняшний день, если так можно выразиться, самый надежный помощник, без которого работы в огороде или саду не проводятся. Правда, как и все этого типа инструменты, мотоблок выходит из строя. Восстановить его можно, но как показывает практика, лучше купить новый.

Владельцы инструмента распрощаться с ним не спешат, поэтому у каждого хозяина загородного дома в кладовке найдется один старый экземпляр. Его-то и можно будет использовать в конструкции электрогенератора напряжением 220/380 вольт.

Он будет создавать крутящий момент генератору тока, в качестве которого можно приспособить обычный асинхронный двигатель. При этом необходим будет мощный электродвигатель (не меньше 15 кВт, с частотой оборотов вала 800-1600 об/мин).

Почему такая большая мощность электродвигателя?

Делать самодельный генератор для парочки лампочек нет смысла, ведь решается вопрос полного обеспечения загородного дома электроэнергией. А с электродвигателем небольшой мощности получить достаточно электроэнергии не получиться.

Хотя все зависит от суммарной мощности бытовых приборов и освещения дома. Ведь в небольших дачах кроме холодильника с телевизором ничего-то и нет. Поэтому совет – сначала рассчитайте мощность дома, затем выбирайте электрический мотор-генератор.

Сборка электрогенератора

Итак, чтобы собрать бензиновый генератор своими руками напряжением 220 вольт, необходимо установить на одной станине мотоблок и электродвигатель так, чтобы их валы располагались параллельно.

Все дело в том, что вращение от мотоблока к электрическому мотору будет передаваться при помощи двух шкивов. Один будет установлен на валу бензинового двигателя, второй на валу электрического. При этом необходимо правильно выбрать диаметры шкивов. Именно этими размерами подбирается частота вращения электрического мотора. Этот показатель должен быть равен номинальному, который указан на бирке оборудования.

Небольшое отклонение в большую сторону в пределах 10-15% приветствуется.

Когда механическая часть сборки будет закончена, будут установлены шкивы, соединяемые ремнем, можно переходить к электрической части.

Устройство электрогенератора

• Во-первых, обмотки электрического мотора соединяются по схеме звезда.
• Во-вторых, подключаемые к каждой обмотке конденсаторы должны образовать треугольник.
• В-третьих, напряжение в такой схеме снимается между концом обмотки и средней точкой.

  Именно здесь получается ток напряжением 220 вольт, а между обмотками 380 вольт.

Внимание! Устанавливаемые в электрическую схему конденсаторы должны иметь одинаковую емкость. При этом величину емкости подбирают в зависимости от мощности электродвигателя. Именно данное соотношение будет поддерживать правильно саму работу генератора тока, но особенно его пуск.

Для информации даем соотношение мощности мотора с емкостью конденсаторов:

• 2 кВт – 60 мкФ.
• 5 кВт – 140 мкФ.
• 10 кВт – 250 мкФ.
• 15 кВт – 350 мкФ.

Обратите внимание на некоторые полезные советы, которые дают специалисты.

• Если электрический двигатель будет греться, то необходимо поменять конденсаторы на элементы с пониженной емкостью.
• Обычно для самодельных электрогенераторов используют конденсаторы напряжением не меньше 400 вольт.
• Обычно одного конденсатора хватает для активной нагрузки.
• Если есть необходимость использовать для питания дома все три фазы электродвигателя, то необходимо установить в сеть трехфазный трансформатор.

И еще один момент.

Если перед вами стоит проблема, как организовать отопление с помощью самодельного электрогенератора, то двигатель от мотоблока здесь будет мал (имеется в виду мощность прибора).

Оптимальный вариант – это двигатель от автомобиля, к примеру, от Оки или Жигулей. Многие могут сказать, что такое оборудование обойдется в копеечку. Ничего подобного. Купить сегодня подержанный автомобиль можно именно за копейки, так что расходы будут мизерными.

Достоинства и недостатки

Итак, в чем достоинства этого прибора:

• Вы тешите себя мыслью, что сделали его сами.

  То есть, вы горды собой.

• Финансовые затраты снижены до минимума. Самодельный агрегат будет стоить гораздо меньше, чем заводской его собрат.
• Если все этапы сборки провести грамотно, то собранное вашими руками электрическое оборудование можно считать надежным и достаточно продуктивным.

Несколько отрицательных моментов этого рода приборов.

• Если вы в электрике новичок или пытаетесь, не вникая во все тонкости и нюансы сборки, изготовить генератор тока, то потерпите фиаско.

В принципе, это и есть единственный недостаток, что и вселяет оптимизм.

Другие конструкции электрогенератора

Бензиновый вариант не является единственным.

Заставить вращаться вал электродвигателя можно разными способами. К примеру, с помощью ветряка или водяного насоса. Не самые простые конструкции, но именно они позволяют отойти от потребления энергоносителя в виде бензина.

К примеру, собрать гидрогенератор своими руками тоже несложно. Если возле дома протекает речка, ее воду можно использовать в качестве силы для вращения вала.

Для этого в ее русло устанавливается колесо со множеством емкостей. С помощью этой конструкции можно создать поток воды, который будет вращать турбину, прикрепленную к валу электродвигателя. И чем больше объем каждой емкости, чем чаще они установлены (увеличивается количество), тем большей мощности водяной поток. По сути, это своеобразный регулятор напряжения генератора.

С ветровыми генераторами все немного по-другому, потому что ветровые нагрузки не являются величинами постоянными.

Вращение ветряка, которое передается валу электрического мотора, необходимо регулировать, подстраивая под необходимую величину частоты вращения вала электродвигателя.

Поэтому в этой конструкции регулятор напряжения - это обычный механический редуктор. Но здесь, как говорится, палка о двух концах. Если ветер снижает порывы, необходим повышающий редуктор, если, наоборот, увеличивает, нужен снижающий.

В этом и заключается сложность сооружения ветрового электрогенератора тока.

Заключение по теме

Подводя итог, нужно понять, что самодельные электрогенераторы не панацея.

Собираем и подключаем электрогенераторы для дома своими руками

Лучше добиться того, чтобы в поселок постоянно подавался электрический ток. Добиться этого сложно, а вот получить компенсацию за неудобства можно через суд. А уже полученные деньги направить на приобретение заводского бензинового генератора. Правда, придется учитывать расход недешевого топлива (бензина).

Но если есть желание собрать электрогенератор своими руками, тогда вникайте в тему и пытайтесь.

Как правильно провести подключение электродвигателя 380 на 220 вольт

Как сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками

Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Генераторные установки

Генераторная установка, или, как ее обычно называют – генератор, является основным источником электрического тока на автомобиле. Следует отметить, что генераторная установка включает не только генератор, как таковой, но и его привод, а также устройства для регулирования и преобразования вырабатываемого напряжения.

Генераторами называют электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую.

В принципе генераторами электрической энергии являются машины, преобразующие любой вид энергии – тепловую, ядерную, химическую, световую и т. д. в электрическую. Но традиционно сложилось так, что генераторами обычно называют машины, преобразующие механическую энергию движения в электроэнергию.

Чаще всего для такого преобразования в генераторах используют механическую энергию вращения одного из элементов конструкции, называемого якорем или ротором.
Принципиально возможно преобразование механической энергии поступательного движения какого-либо тела в электрическую энергию, но такой тип генераторов на практике не используется из-за сложности конструкции и малой эффективности.

Автомобильный генератор получает механическую энергию от коленчатого вала двигателя, с которым связан приводом, чаще всего — клиноременным или плоскоременным.

Полученная в результате работы генератора электрическая энергия используется для питания электропотребителей автомобиля — системы зажигания, освещения и сигнализации, электрических приводов и контрольно измерительных приборов, компьютерных устройств и т. п., а также для зарядки аккумуляторной батареи.
Поскольку количество и суммарная мощность потребителей электроэнергии в современных автомобилях прогрессивно растет, используемые для получения электрической энергии генераторы обладают высокой мощностью, которая может достигать 1 кВт и даже более.

Эту мощность генератор «отнимает» у двигателя, снижая его динамические и экономические показатели. Тем не менее, с такими потерями приходится мириться, поскольку современный автомобиль, даже дизельный, без электрической энергии далеко не уедет.

На автомобилях могут применяться генераторы постоянного или переменного тока.

История изобретения генератора

Работа генератора, преобразующего механическую энергию в электроэнергию, основана на явлении магнитоэлектрической индукции, которое обычно (и не совсем правильно) называют явлением электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Практически это может быть достигнуто, например, перемещением металлической рамки в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом.
Явление было открыто и описано английским физиком Майклом Фарадеем (Michael Faraday, 1791–1867) в 1831 году.
Изучением природы электрических явлений при воздействии на проводник постоянным магнитом занимались многие ученые, однако Фарадей первым опубликовал свои опыты и сделал надлежащие выводы.

Анализируя результаты опытов по изучению электромагнитной индукции Фарадей обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле.
Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Возникновение ЭДС объясняется действием сил магнитного поля на находящиеся в проводниках свободные электроны, которые начинают направленно перемещаться, скапливаясь на одном из концов проводника.

В итоге этого движения электронов на одном конце проводника возникнет отрицательный электрический заряд, а на другом конце — положительный.

Разность потенциалов на концах проводника численно равна индуцированной в проводнике ЭДС.

Индуцирование ЭДС в проводнике происходит независимо от того, включен ли он в какую-либо электрическую цепь либо нет. Если присоединить концы этого проводника к какому-либо приемнику электрической энергии, то под воздействием разности потенциалов по замкнутой цепи потечет электрический ток.

Считается, что первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 г.

парижским изобретателем Ипполитом Пикси (Hippolyte Pixii, 1808–1835). Этот генератор годился лишь для демонстрационных целей, а не для практического использования, поскольку приходилось вручную вращать тяжёлый постоянный магнит, благодаря чему в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток.
В дальнейшем генератор Пикси был усовершенствован, и стал применяться в различных областях машиностроения.

Генераторы постоянного тока

До 60-х годов основным источником энергии автомобилей являлись генераторы постоянного тока, в которых, как и следует из названия, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию постоянного тока.

Генератор постоянного тока состоит из статора — неподвижного корпуса с размещенными в нем электромагнитными элементами, вращающегося якоря с обмотками, и коллектора со щеточным узлом.

Якорь снабжен несколькими обмотками из токопроводящих катушек, которые при вращении якоря пересекают магнитное поле неподвижного статора, в результате чего в обмотках индуцируется электродвижущая сила — ЭДС.
Величина ЭДС в обмотках при вращении якоря постоянно изменяется по величине и по направлению в зависимости от положения катушек относительно магнитного поля статора.
Посредством коллекторного узла индуцируемая в обмотках статора ЭДС снимается в электрическую цепь для дальнейшей обработки и приведения к требуемым параметрам.

Принцип работы генератора постоянного тока основан на том, что если в постоянном магнитном поле вращать токопроводящую рамку с разомкнутыми концами, в ней индуцируется ЭДС, а на ее концах рамки появляется разность потенциалов.

Упрощенная схема генератора постоянного тока приведена на рис. 1.
В магнитном поле постоянного магнита вращается стальной цилиндрический сердечник, в продольных пазах которого размещен диаметральный виток abcd.

Начало d и конец a этого витка присоединены к двум взаимно изолированным медным полукольцам, образующим коллектор, который вращается вместе со стальным сердечником.
По коллектору скользят неподвижные контактные щетки А и В, от которых отходят провода к потребителю энергии R.

Стальной сердечник с витком (обмоткой) и коллектором образует вращающуюся часть генератора постоянного тока – якорь.

Если с помощью какой-либо внешней силы вращать якорь, то стороны витка будут пересекать магнитное поле, и в обмотках якоря будет возникать ЭДС, величина которой определяется по формуле:

где B – индукция; l – длина стороны витка; v – скорость перемещения пазовых сторон витка.

Так как длина и скорость перемещения пазовых сторон обмотки якоря неизменны, то ЭДС обмотки якоря прямо пропорциональна B, а форма графика ЭДС определяется законом распределения магнитной индукции B, размещенной в воздушном зазоре между поверхностью якоря и полюсом самого магнита.

Так, например, магнитная индукция в точках зазора, лежащих на оси полюсов, имеет максимальные значения (рис. 2, а): под северным полюсом (N) – положительное значение и под южным полюсом (S) – отрицательное. В точках n и n’, лежащих на линии, проходящей через середину межполюсного пространства, магнитная индукция равна нулю.

Допустим, что магнитная индукция в воздушном зазоре рассматриваемой схемы распределяется синусоидально:

B = Bmax×sinα.

Тогда ЭДС витка при вращении якоря будет также изменяться по синусоидальному закону.

Как сделать электрогенератор своими силами

Угол α определяет изменение положения якоря относительно исходного положения.

На рис. 2, а показан ряд положений витка abcd (обмотки) в различные моменты времени за один оборот якоря.
При α = 360˚ ЭДС якоря равна нулю, а при α = 270˚ — имеет максимальное значение, причем отрицательное.

Таким образом, в обмотке якоря генератора постоянного тока наводится переменная ЭДС, и, следовательно, при подключении нагрузки в обмотке будет действовать переменный ток (рис.

2, б – линия 1).

За время второго полуоборота якоря, когда ЭДС и ток в обмотке якоря отрицательны, ЭДС и ток во внешней цепи генератора (в нагрузке) не меняют своего направления, т. е. остаются положительными, как и в течение первой половины оборота якоря.

Действительно, при α = 90˚ щетка А соприкасается с коллекторной пластиной проводника d, расположенного под полюсом N, и имеет положительный потенциал, а щетка В – отрицательный, так как она соприкасается с пластиной коллектора, соединенной со стороной a витка, находящейся под полюсом S.

При α = 270˚, когда стороны a и d поменялись местами, щетки А и В сохраняют неизменной свою полярность, так как полукольца коллектора также поменялись местами и щетка А по-прежнему имеет контакт с коллекторной пластиной, связанной со стороной, находящейся под полюсом N, а щетка В – с коллекторной пластиной, связанно со стороной, находящейся под полюсом S.

В результате ток во внешней цепи не изменяет своего направления (рис. 2, б – линия 2), т. е. переменный ток обмотки якоря с помощью коллектора и щеток преобразуется в постоянный ток.
Ток во внешней цепи постоянен лишь по направлению, а его величина изменяется, т.

е. он пульсирует, как показано на графике рис. 2, б.

Пульсация тока и ЭДС значительно ослабляются, если обмотку якоря выполнить из большого числа равномерно расположенных и распределенных по поверхности сердечника витков и увеличить соответственно число коллекторных пластин.

Например, в двух витках на сердечнике якоря (четырех пазовых сторонах), оси которых смещены относительно друг друга на угол 90˚, и четырех пластинах в коллекторе (рис. 3, а).
В этом случае ток во внешней цепи генератора пульсирует с удвоенной частотой, но глубина пульсации значительно меньше (рис.

3, б). Если витков в обмотке якоря от 12 до 16, то ток на выходе из генератора практически постоянен.

На рис. 4 приведена конструкция генератора постоянного тока.

Генераторы переменного тока

Для нужд строительства частного жилого дома или дачи домашнему мастеру может понадобиться автономный источник электрической энергии, который можно купить в магазине или собрать своими руками из доступных деталей.

Самодельный генератор способен работать от энергии бензинового, газового или дизельного топлива. Для этого его надо подключить к двигателю через амортизирующую муфту, обеспечивающую плавность вращения ротора.

Если позволяют местные природные условия, например, дуют частые ветры или близко расположен источник проточной воды, то можно создать ветряную или гидравлическую турбину и подключить ее к асинхронному трехфазному двигателю для выработки электроэнергии.

За счет подобного устройства у вас будет постоянно работающий альтернативный источник электричества. Он снизить потребление энергии от государственных сетей и позволить экономить на ее оплате.

В отдельных случаях допустимо использовать однофазное напряжение для вращения электрического двигателя и передачи им крутящего момента на самодельный генератор для создания собственной трехфазной симметричной сети.

Как подобрать асинхронный двигатель для генератора по конструкции и характеристикам

Технологические особенности

Основу самодельного генератора составляет асинхронный электродвигатель трехфазного тока с:

• фазным;
• или короткозамкнутым ротором.

Устройство статора

Магнитопроводы статора и ротора изготавливают из изолированных пластин электротехнической стали, в которых созданы пазы для размещения проводов обмотки.

Три отдельные обмотки статора могут быть соединены на заводе по схеме:

• звезды;
• или треугольника.

Их выводы подключают внутри клеммной коробки и соединяют перемычками. Сюда же монтируют кабель питания.

В отдельных случаях может выполняться подключение проводов и кабеля другими способами.

К каждой фазе асинхронного двигателя подводятся симметричные напряжения, сдвинутые по углу на треть окружности. Они формируют токи в обмотках.

Эти величины удобно выражать в векторной форме.

Особенности конструкции роторов

Двигатели с фазным ротором

Их снабжают обмоткой, выполненной по образцу статорной, а выводы от каждой соединяют с контактными кольцами, которые обеспечивают электрический контакт со схемой запуска и регулировки через прижимные щетки.

Такая конструкция довольно сложная в изготовлении, дорогая по стоимости. Она требует периодического наблюдения за работой и квалифицированного обслуживания. По этим причинам для самодельного генератора применять ее в таком исполнении нет смысла.

Однако, если имеется подобный двигатель и ему нет другого применения, то можно выводы каждой обмотки (те концы, которые подключаются к кольцам) закоротить между собой. Таким способом фазный ротор превратится в короткозамкнутый. Его можно подключать по любой рассматриваемой ниже схеме.

Двигатели с короткозамкнутым ротором

Внутри пазов магнитопровода ротора залит алюминий. Обмотка выполнена в виде вращающейся беличьей клетки (за что и получила такое дополнительное название) с замкнутыми накоротко по концам кольцами-перемычками.

Это самая простая схема двигателя, которая лишена подвижных контактов. За счет этого она длительно работает без вмешательства электриков, отличается повышенной надежностью. Ее и рекомендуется применять для создания самодельного генератора.

Обозначения на корпусе двигателя

Чтобы самодельный генератор надежно работал необходимо обращать внимание на:

• , характеризующий качество защиты корпуса от воздействий внешней среды;
• мощность потребления;
• число оборотов;
• схему соединения обмоток;
• допустимые токи нагрузок;
• КПД и косинус φ.

Принцип работы асинхронного двигателя в качестве генератора

В основу его воплощения заложен метод обратимости электрической машины. Если у отключенного от напряжения сети двигателя начать принудительно вращать ротор с расчетной скоростью, то в обмотке статора будет наводиться ЭДС за счет наличия остаточной энергии магнитного поля.

Остается только подключить к обмоткам конденсаторную батарею соответствующего номинала и по ним станет протекать емкостной опережающий ток, имеющий характер намагничивающего.

Чтобы происходило самовозбуждение генератора, а на обмотках формировалась симметричная система трехфазных напряжений, необходимо подобрать емкость конденсаторов, большую определенной, критической величины. Кроме ее значения на выходную мощность, естественно, влияет конструкция двигателя.

Для нормальной выработки трехфазной энергии с частотой 50 Гц необходимо поддерживать скорость вращения ротора, превышающую асинхронную составляющую на величину скольжения S, которая лежит в пределах S=2÷10%. Ее требуется поддерживать на уровне синхронной частоты.

Отход синусоиды от стандартного значения по частоте отрицательно повлияет на работу оборудования с электрическими двигателями: пилами, рубанками, различными станками и трансформаторами. На резистивных нагрузках с ТЭН и лампами накаливания это практически не сказывается.

Электрические схемы подключения

На практике используются все распространенные способы соединения обмоток статора асинхронного двигателя. Выбирая одну из них создают различные условия для работы оборудования и вырабатывают напряжение определённых значений.

Схемы звезды

Популярный вариант подключения конденсаторов

Схема подключения асинхронного двигателя с обмотками, соединенными звездой, для работы в качестве генератора трехфазной сети имеет стандартный вид.

Схема асинхронного генератора с подключением конденсаторов к двум обмоткам

Этот вариант довольно популярен. Он позволяет питать от двух обмоток три группы потребителей:

• две напряжением 220 вольт;
• одну - 380.

Рабочий и пусковой конденсаторы подключаются в схему отдельными выключателями.

На основе этой же схемы можно создать самодельный генератор с подключением конденсаторов к одной обмотке асинхронного двигателя.

Схема треугольника

При сборке обмоток статора по схеме звезды генератор будет выдавать трехфазное напряжение 380 вольт. Если осуществить их переключение на треугольник, то - 220.

Приведенные выше на картинках три схемы являются базовыми, но не единственными. На их основе могут создаваться другие способы подключения.

Как рассчитать характеристики генератора по мощности двигателя и емкости конденсаторов

Для создания нормальных условий работы электрической машины необходимо соблюсти равенство ее номинального напряжения и мощности в режимах генератора и электродвигателя.

С этой целью подбирают емкость конденсаторов с учетом вырабатываемой ими реактивной мощности Q при различных нагрузках. Ее величину рассчитывают по выражению:

Q=2π∙f∙C∙U 2

Из этой формулы, зная мощность двигателя, для обеспечения полной нагрузки можно рассчитать емкость батареи конденсаторов:

С=Q/2π∙f∙U 2

Однако, следует учесть режим работы генератора. На холостом ходу конденсаторы станут излишне нагружать обмотки и нагревать их. Это приводит к большим потерям энергии, перегреву конструкции.

Для устранения подобного явления конденсаторы подключают ступенчато, определяя их количество в зависимости от приложенной нагрузки. Чтобы упростить подбор конденсаторов для запуска асинхронного двигателя в режиме генератора, создана специальная таблица.

Для использования в составе емкостной батареи хорошо подходят пусковые конденсаторы серии K78-17 и им подобные с рабочим напряжением от 400 вольт и больше. Вполне допустимо заменить их металлобумажными аналогами с соответствующими номиналами. Собирать их придется параллельным подключением.

Использовать модели электролитических конденсаторов для работы в цепях асинхронного самодельного генератора не стоит. Они предназначены для цепей постоянного тока, а при прохождении синусоиды, меняющейся по направлению, быстро выходят из строя.

Существует специальная схема их подключения для подобных целей, когда каждая полуволна направляется диодами на свою сборку. Но она довольно сложная.

Конструктивное исполнение

Автономное устройство электростанции должно в полной мере обеспечивать работающего оборудования и выполняться единым модулем, включающим навесной электрощит с приборами:

• измерения - вольтметром до 500 вольт и частотомером;
• коммутации нагрузок - три выключателя (один общий подает напряжение от генератора на схему потребителей, а два остальных осуществляют подключения конденсаторов);
• защит - , устраняющим последствия возникновения коротких замыканий или перегрузок и ), спасающее работников от пробоя изоляции и попадания потенциала фазы на корпус.

Резервирование основной схемы питания

Создавая самодельный генератор необходимо предусмотреть его совместимость со схемой заземления рабочего оборудования, а при автономной работе – надежно подключать к .

Если электростанция создается для резервного питания приборов, работающих от государственной сети, то использовать ее следует при отключении напряжения с линии, а при восстановлении - останавливать. С этой целью достаточно установить рубильник, управляющий всеми фазами одновременно или подключить сложную систему автоматики включения резервного питания.

Выбор напряжения

Схема на 380 вольт обладает повышенной опасностью поражения человека. Ее используют в крайних случаях, когда фазной величиной на 220 обойтись нет возможности.

Перегрузки генератора

Такие режимы создают излишний нагрев обмоток с последующим разрушением изоляции. Они возникают при превышении токов, проходящих по обмоткам из-за:

1. неправильного подбора емкости конденсаторов;
2. подключения потребителей повышенной мощности.

В первом случае необходимо тщательно следить за тепловым режимом во время холостого хода. При излишнем нагреве требуется корректировать емкость конденсаторов.

Особенности подключения потребителей

Общая мощность трехфазного генератора состоит из трех частей, вырабатываемых в каждой фазе, которая составляет 1/3 от общей. Ток, проходящий по одной обмотке, не должен превышать номинальную величину. Это надо учитывать при подключении потребителей, распределять их равномерно по фазам.

Когда самодельный генератор создан для работы от двух фаз, то он не может безопасно выработать электроэнергии больше, чем на 2/3 от общей величины, а если задействована всего одна фаза, то - только 1/3.

Контроль частоты

Следить за этим показателем позволяет частотомер. Когда его в конструкцию самодельного генератора не установили, то можно пользоваться косвенным методом: на холостом ходу выходное напряжение превышает номинальное 380/220 на 4÷6% при частоте 50 Гц.

Один из вариантов изготовления самодельного генератора из асинхронного двигателя и его возможности показывают в своем видеоролике владельцы канала Мария с Александром Костенко.

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

Особенности электрогенератора и область его применения

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

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

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

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

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

Нюансы, которые надо знать для создания электрогенератора

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

Как сделать генератор своим руками?

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

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

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

Мастер-класс по изготовлению генератора асинхронного типа

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

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

Инструкция по изготовлению

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

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

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

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

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

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

Фото генераторов своими руками

Не всегда местные электросети способны полноценно обеспечивать электричеством дома, особенно, если это касается загородных дач и особняков. Перебои с постоянным электроснабжением или же его полное отсутствие заставляет искать получения электричества. Одним из таких является использование – прибора, способного преобразовывать и накапливать электричество , используя для этого самые необычные ресурсы (энергия , приливов и отливов). Его принцип работы достаточно простой, что делает возможным сделать электрогенератор своими руками. Возможно, самодельная модель не сможет конкурировать с аналогом заводской сборки, однако это отличный способ сэкономить более 10 000 рублей. Если рассматривать самодельный электрогенератор в качестве временного альтернативного источника электроснабжения, то вполне можно обойтись и самоделкой.