Макет электростанции своими руками

Генератор является устройством, который производит продукты, вырабатывающие электрическую энергию либо преобразующую ее в другую. Что собой представляет устройство, как сделать генератор, каков принцип его работы, в чем отличие от синхронного генератора? Об этом расскажем далее.

Устройство и принцип работы

Генератором называется электромашина, которая занимается преобразованием механической энергии в токовую электроэнергию. В большинстве случаев используется для этого вращательный тип магнитного поля. Состоит аппарат из реле, вращающегося индуктора, контактных колец, терминала, скользящей щетки, диодного моста, диодов, токосъемного кольца, статора, ротора, подшипников, роторного вала, шкива, крыльчатки и передней крышки. Нередко в конструкцию входит виток с электромагнитом, который осуществляет выработку энергии.

Важно отметить, что генератор бывает переменного и постоянного тока. В первом случае не образовываются вихревые токи, работать аппарат может при экстремальных условиях и обладает пониженным весом. Во втором случае генератор не нуждается в повышенном внимании и имеет большее количество ресурсов.

Бывает генератор переменного тока синхронным и асинхронным. Первый это агрегат, который работает как генератор, где количество совершаемых вращений статора равно ротору. Ротор формирует магнитное поле и создает в статоре ЭДС.

Обратите внимание! В результате создается постоянный электрический магнит. Из преимуществ отмечают высокую стабильность создаваемого напряжения, из недостатков — токовую перегрузку, поскольку при завышенной нагрузке, регулятор повышает ток в роторной обмотке.

Асинхронный аппарат состоит из короткозамкнутого ротора и точно такого же статора, как и предыдущей модели. В момент вращения ротора асинхронный генератор индуцирует электроток и магнитное поле создает синусоидальное напряжения. Поскольку он не имеет связи с ротором, то возможности в том, чтобы искусственно регулировать напряжение и ток, нет. Эти параметры изменяются под электрической нагрузкой на стартерной обмотки.

Принцип действия

Любой генератор действует по электромагнитному индуктивному закону, благодаря наводке электротока в замкнутой рамке пересечением вращающегося магнитного поля, создаваемое с помощью постоянных магнитов или обмоток. Электродвижущая сила попадает в замкнутый контур из коллектора и щеточного узла вместе с магнитным потоком, вращается ротор и вырабатывает напряжение. Благодаря подпружиненным щеткам, которые прижимаются к пластинчатым коллекторам, передается электроток к выходным клеммам. Далее он идет в сеть пользователя и распространяется по электрооборудованию.

Отличие от синхронного генератора

Синхронный бензиновый генератор не перегружается из-за переходных режимов, которые связаны с пуском под нагрузкой из потребителей подобной мощности. Он является источником реактивной мощности, в то время как асинхронный ее потребляет. Первый не боится перегрузок при поставленном режиме благодаря системе авторегулирования через связь, которая обратна току с напряжением в проводе. Второй имеет нерегулируемую искусственно силу сцепления электромагнитного роторного поля.

Обратите внимание! Важно понимать, что асинхронная разновидность более популярна благодаря простой конструкции, неприхотливости, отсутствию надобности в техническом квалифицированном обслуживании и сравнительной дешевизне. Он ставится тогда, когда: нет высоких требований к частоте с напряжением; предполагается работать агрегату в запыленном месте; нет возможности переплачивать за другую разновидность.

Область применения

Генератор переменного тока — многофункциональный аппарат, благодаря которому энергию можно передавать на большие расстояния и при этом быстро ее перераспределять. Кроме того, она превращается в световую, тепловую, механическую и другую энергию по инструкции. Прост в изготовлении. Поэтому область их применения обширна. Сегодня используются такие устройства везде: как в промышленности, так и в условиях быта. Ими оснащается мощный мотор.

К примеру, электро и ветрогенератор будет полезен в то время, когда будет отключена сеть вольт, произойдет авария на электростанции, нужна будет дополнительная энергия в двигателе.

Бензиновый и магнитный генератор, благодаря небольшому весу и компактности, можно транспортировать и использовать в сельском хозяйстве, на даче, в лесу. Он послужит оборудованием быстрого реагирования и поможет создать аварийное освещение.

Классификация прибора

Классификация прибора обширная. Сегодня он бывает асинхронным и синхронным, с неподвижным ротором или статором, однофазным, двухфазным и трехфазным, с независимым или самостоятельным возбуждением, с обмотками возбуждения или возбуждением от постоянно действующего магнита.

Обратите внимание! Стоит отметить, что на данный момент пользуются большей популярностью трехфазные модели благодаря вращающемуся круговому магнитному полю, уравновешенности системы, работы в нескольких режимах и высоких уровнях коэффициента полезного действия.

Схема сборки устройства

Собрать электро генераторы на 220 своими руками можно по аналогии с производственной моделью. Для этого могут понадобиться видеоуроки или учебные пособия. Затем нужно правильно подключать все приборы одной системы. Сделать это можно по схеме звезда или треугольник.

В первом случае электросоединение происходит для всех концов обмоток одной точки, а во втором случае предусматривается последовательный тип обмоточных генераторных соединений. Важно отметить, что эти схемы можно использовать лишь в том случае, если нагрузка фаз равномерная. Тогда тема, как сделать генератор в домашних условиях, будет актуальной.

В целом, генератором называется устройство, превращающее механическую энергию в электрическую при помощи проволочной разновидности катушки магнитного поля. По количеству фаз агрегаты бывают с одной, двумя и тремя фазами.

Сделать его сегодня можно своими руками, используя специальную схему, указанную выше.

И свет стал. Во всяком случае, так говорится в Ветхом Завете. На деле же снабдить электричеством дачный домик далеко не просто. Когда еще подведут к участку линию электропередач! Вот и приходится как-то выходить из положения: одни обзаводятся свечами да керосиновыми лампами, другие покупают японские бензогенераторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Впрочем, я думаю, читателям моего сайта об альтернативных источниках энергии сделать такую автономную электростанцию своими руками не слишком сложно. Тем более, что практически все комплектующие для такого аппарата найти можно. В качестве силового агрегата вполне подойдет двигатель типа Д-8 — такими моторами комплектовались легкие мопеды (мы в детстве называли их «дырчиками»). Д-8 имеет мощность около 1 л.с. (0,736 кВт) при частоте вращения 4500 об/мин и работает на смеси моторного масла с бензином А-76.

Электрогенератор для нашей автономной электростанции — «жигулевский», типа Г-221, по стечению обстоятельств его характеристики неплохо сочетаются с параметрами двигателя Д-8: при частоте вращения 5000 об/мин и напряжении 14 В ток отдачи генератора составляет 42 А и, соответственно, его электрическая мощность — 0,588 кВт. Так что, если учесть механические и электрические потери, два этих преобразователя энергии идеально подходят друг для друга.

Самодельную автономную электростанцию полезно оснастить автомобильным аккумулятором емкостью 50-60 А*ч, который даст возможность пользоваться электроэнергией, например, ночью, когда вращать двигатель нерационально. Вообще, наличие аккумулятора позволяет запускать генератор и заряжать аккумулятор в удобное для всех время, когда шум работающего двигателя никому не мешает.

Понадобится еще устройство, стабилизирующее напряжение и обеспечивающее подзарядку аккумулятора. Проще всего воспользоваться для этого электронным выпрямителем-стабилизатором типа БПВ-14-10, который применяется на ижевских мотоциклах. Этот блок выпрямляет переменный трехфазный ток, вырабатываемый генератором, стабилизирует напряжение при токе до 10 А, обеспечивает зарядку аккумулятора и переключение питания потребителей от аккумулятора на генератор и обратно при изменении частоты вращения генератора или мощности нагрузки.

Можно, конечно, оснастить генератор электронным преобразователем постоянного тока в переменный напряжением 220 В и частотой 50 Гц, однако коэффициент полезного действия такого устройства не слишком велик. Да и к тому же сейчас в продаже помимо электроламп есть немало 12-вольтных бытовых приборов посложнее — телевизоров, магнитол, пылесосов, электродрелей, насосов, компрессоров и т.п.

Двигатель Д-8 оснащен рядом агрегатов, необходимых для его работы в паре с мопедом и совершенно бесполезных с электрогенератором. Поэтому имеет смысл демонтировать механизм сцепления вместе с крышкой, ведущую звездочку и ведущую моторную шестерню. Вместо шестерни на оси коленчатого вала штатным винтом закреплена ведущая часть самодельной муфты сцепления. Эта муфта представляет собой точеный из алюминиевого сплава корпус с тремя ввинченными в него стальными пальцами, на которые надета резиновая втулка с шестью отверстиями. В свободные три отверстия входят пальцы ведомой части муфты — шкива привода генератора, на котором и закреплены эти три пальца.

Понадобится топливный бак, а также мотоциклетный топливный кран с фильтром-отстойником. Можно воспользоваться баком от любого мопеда, однако форма его не слишком удобна для стационарного агрегата, поэтому имеет смысл сделать самодельную емкость, врезав в подходящую пластиковую или, лучше, алюминиевую канистру объемом 2,5-5 л топливный кран.

Двигатель Д-8 рассчитан на охлаждение набегающим потоком воздуха, поэтому придется организовать принудительное воздушное охлаждение. Для этого из листового алюминия толщиной 2,5 мм нужно изготовить четырехлопастную крыльчатку вентилятора. Привод крыльчатки — с помощью клиноременной передачи, причем клиновой ремень перебрасывается через штатный шкив генератора и самодельный шкив, выточенный из дюралюминия.

Шкив (он же — ступица вентилятора) вращается на подшипниках № 200, осью для них служит выточенная из стального прутка консоль. Последняя пристыкована к головке цилиндра двигателя и крепится двумя гайками — теми, что фиксируют головку цилиндра. Нужно только спилить на головке пару центральных ребер охлаждения, ввернуть в цилиндр две новые удлиненные шпильки, а при монтаже развернуть головку цилиндра на 90°, чтобы ребра располагались по потоку воздуха, идущего от вентилятора. Для организации воздушного потока в стенку корпуса вставлено направляющее сопло — часть пластикового ведра.

Основой мини-электростанции является металлический короб с каркасом из стальных труб квадратного сечения и обшивкой из листовой стали толщиной около 1 мм. К одной из поперечин основания каркаса приварены передняя и задняя опоры двигателя — V-образно расположенные трубы диаметром 30 мм (вполне подойдут трубы от старой рамы дорожного велосипеда), усиленные косынками из листовой стали толщиной 2 мм — к ним с помощью штатных хомутов крепится двигатель. При этом нужно обеспечить наклон цилиндра двигателя «вперед» от вертикали на 15°.

Операцию эту удобнее всего производить по месту. Для этого на двигателе штатными хомутами закрепляются две трубчатые заготовки, подгоняются к поперечине и фиксируются несколькими сварочными точками. После контроля правильности установки опоры привариваются окончательно и усиливаются косынками.

Электрогенератор Г-221 крепится на основании каркаса практически так же, как и на двигателе автомобиля. Нужно только приварить к раме ушки и стойку. Фиксация генератора при этом обеспечивается парой гаек с шайбами и длинной шпилькой, проходящей через ушки и штатные кронштейны генератора, а также гайкой, соединяющей стойку со шпилькой штатного натяжного устройства.

Двигатель оснащен самодельным глушителем, представляющим собой полый цилиндр с приваренными к нему крышками, в котором располагается перфорированная труба. Полость цилиндра заполнена так называемой путанкой — тонкой проволокой или, лучше, тонкой сливной стальной (еще лучше нержавеющей) стружкой. Сбоку к цилиндру приварен выпускной патрубок с накидной гайкой — часть штатной выхлопной системы двигателя Д-8.

Как известно, двухтактные (особенно маломощные) моторы не отличаются высокой стабильностью в работе. Если зафиксировать дроссельную заслонку карбюратора в выбранном для работы положении, то через некоторое время частота вращения коленвала двигателя может произвольно измениться. Поэтому мотор оснащен простейшим регулятором оборотов, управляющим дросселем карбюратора с помощью тяги и системы рычагов с приводом от энергии отработавших газов. При произвольном увеличении частоты вращения коленвала заслонка на выхлопной трубе отклоняется, опуская при этом дроссель карбюратора и уменьшая тем самым обороты двигателя.

Доработка карбюратора для этого минимальна: нужно отвернуть крышку колодца дросселя, извлечь из него возвратную пружину, завернуть в дроссель вместо резьбового переходника троса «газа» жесткую тягу и установить крышку колодца. При сборке на выступающий из крышки конец тяги надевается пружина, затем шайба, после чего тяга стыкуется с рычагом привода и подвижное соединение фиксируется гайкой. Длину тяги привода, представляющей собой своего рода тандер, можно менять с целью регулировки оборотов мотора.

Запуск двигателя осуществляется ручным стартером, состоящим из ручной дрели, в патрон которой заправлена вилка со скошенными зубьями. Вилка вводится в направляющее сопло и состыковывается с вентилятором, после чего вращением дрели за рукоятку и осуществляется пуск двигателя.

Компоновка самодельной автономной электростанции:

1. горловина бензобака;
2. бензобак;
3. вентилятор принудительного воздушного охлаждения;
4. каркас короба мини-электростанции;
5. двигатель Д-8;
6. лента крепления бензобака;
7. бензокран-отстойник;
8. маховик вентиля бензокрана;
9. обшивка короба;
10. опоры двигателя;
11. ушко крепления генератора;
12. генератор автомобильный Г-221;
13. стойка крепления генератора;
14. аккумулятор автомобильный (12 В, 60 А*ч);
15. муфта соединительная;
16. сопло направляющее;
17. труба глушителя.

Силовой агрегат самодельной автономной электростанции:

1. хомут вентилятора охлаждения двигателя;
2. лопасть вентилятора;
3. рычаг-кулиса управления дроссельной заслонкой карбюратора;
4. тяга-тандер;
5. вилка фиксации рычага-пробки;
6. рычаг-пробка;
7. труба выхлопная;
8. корпус глушителя;
9. карбюратор двигателя;
10. хомуты крепления двигателя;
11. опоры крепления двигателя;
12. ухо крепления генератора;
13. генератор Г-221;
14. стойка крепления генератора;
15. поперечина основания каркаса;
16. гайка крепления двигателя;
17. гайка крепления генератора;
18. ремень клиповой привода вентилятора;
19. консоль вентилятора;
20. гайка крепления консоли и головки двигателя;
21. двигатель Д-8;
22. муфта соединительная, упругая;
23. крыльчатка-шкив генератора;
24. втулка дистанционная;
25. втулка-шкив вентилятора;
26. крышка втулки;
27. винт М5;
28. кольцо стопорное;
29. подшипник № 200 (2 шт.);
30. кольцо резиновое соединительной муфты;
31. палец ведущей части соединительной муфты;
32. винт крепления ведущей части муфты;
33. шпонка сегментная;
34. часть муфты, ведущая;
35. гайка крепления крыльчатки-шкива генератора;
36. палец ведомой части соединительной муфты с гайкой и пружинной шайбой;
37. заполнение глушителя;
38. патрубок выпускной;
39. кронштейн рычага-кулисы;
40. тяга.

Принципиальная электрическая схема автономной электростанции сделанной своими руками:

1. генератор автомобильный Г-221;
2. выпрямитель-регулятор БПВ-14-10;
3. аккумулятор (12 В, 60 А*ч);
4. предохранитель;
5. потребители.

Буквами на схеме обозначены: С1, С2 и С3 — фазы статорной обмотки генератора; M1 и М2 — обмотка возбуждения генератора; X1 -«минусовый» вывод обмотки возбуждения; Х2 — «минусовый» вывод аккумулятора; Х3 — «плюсовый» вывод на контрольную лампу; Х4, Х5 и Х7 — фазы статорной обмотки генератора; Х8 — «плюсовый» вывод аккумулятора.

После появления дополнительных источников энергии и их обширного распространения, большинство умельцев хотят сделать их своими руками и это у них отлично получается. В Америке такие технологии давно распространенные, и многим людям удается с их помощью экономить на электроэнергии. Жильцы частных домов, вблизи с которыми протекают реки целесообразно применять мини — ГЭС. Ее успешно можно сделать своими руками, без каких либо затруднений. За образец может служить такая инструкция от простых американских умельцев. Им удалось построить ГЭС за короткое время, КПД которой становит 2 А.

Сначала они подготовили металлические уголки и несколько листов железа. Для барабана турбины подобрали диски из поломанного генератора от Cummins Onan. Генератор сделали из двух 11-дюмовых тормозных роторов. А так же сделали со старого Доджа ступицу колеса.

Потом они начали делать лопасти для турбины. Для такого дела железные трубы диаметром 4 дюйма попросту порезали на 4 части.

Далее мастера создали шаблон для 12 дюймовых колес, с помощью которого пометили отметки необходимых отверстий и места где будут шестнадцать лопастей. Оба диска мы зажали вместе, при помощи такого подхода колеса будут отлично совпадать по размерам ступицы. Потом шаблон наложили на диск турбины, и только после этого сделали в нем отверстия, в которые будут закрепляться лопасти.

Для изготовления можно применять штамповку или же, все-таки делать все своими руками.
Когда изготовили два диска их соединили стальными прутами (размерами 10 дюймов) и удобно разместили их для дальнейшего приваривания лопастей.

Процесс сварки колеса показан на фото. Очень важно, чтобы лопасти были сделаны из оцинкованной стальной трубы. Зная тот факт, что при сварке гальванизированной цинком стали будет исходить вредный газ, ее вначале зачистили от верхнего слоя оцинковки, она предотвращает от ржавчины.

Готовое колесо нашей будущей гэс, без генератора. Конструкторы создали 4 небольших отверстия диаметром 15 см. Для возможности провести монтаж генератора, и при этом, свободно иметь доступ до внутреннего наполнения турбины с одной ее стороны (та которая не подключена к генератору).

Для того, чтобы усилить поток воды к турбине, к трубе, которая подает воду, присоединили необходимую насадку из согнутого листового металла, как все это делается показано на фото.

После того как все это сделали, приступили к непосредственной сборке изготовленных деталей и посмотрели, на свою будущую турбину. Трубу с насадкой прикрепили к турбине под углом в 45 градусов, которую вначале надели на втулку. Благодаря чему у нас получилось возможность регулировать все детали. Труба будет передвигаться в разные стороны, а турбина вместе с будущим генератором лишь вперед-назад.

Изготовление генератора для ГЭС.
И напоследок осталось дело за малым. Сделать сам генератор.
Создаем обмотку статора и подготавливаем для заливки. Обмотка включает из 9 катушек, каждая катушка выполнено из 125 витков медной проволоки сечением 1,5 мм. Каждая фаза складывается из 3-х последовательно соединенных катушек, мы вывели наружу 6 концов, так что можем создать соединение как звездой, так и треугольником.
Нужно еще добавить, что для достижения постоянной работы ротора и что бы был генератор чист к нему нужно еще создать защитный кожух, так как магниты будут притягивать песок.

А это статор – после заливки.(Для его заливки используем полиэстеровую смолу) Его диаметр 14 дюймов (35.5 см) , толщина 0,5 дюйма 1,3 см.
Последующий шаг это создание роторов, по бокам коих они поставили 12 магнитов (любой из них схожего размера — 2,5 х 5 см, толщиной 1,3 см."). Статор и ротор соединили смесью стекловолокна и полиэстера.

Так у нас получился генератор.

После его закрепили к турбине, с другой стороны закрепили преобразователь в алюминиевом кожухе. Его цель исправлять полученный трехфазный переменный ток в постоянный. Сила тока составила 12,5 В при 38 оборотах в минуту что и было приемлимо.

В заднем магнитном роторе есть 3 настроечных винта для регулирования воздушного зазора, помогающие контролировать непосредственно расстояние между всеми роторами, а посему и скорость вращения генератора.

Ротор залили смолой, после того как все высохнет ротор готов к работе.

И теперь осталось только установить созданную своими руками установку.

В нашем случае, воду из ручья, который течет вблизи от дома, направили по четырехдюймовой трубе в диаметре, к которой и закрепили самодельный генератор.
И напоследок, что сделали мастера, так это настроили угол наклона и запустили турбину. В результате получилось, что примерно она вращается со скоростью 110 оборотов в минуту и реально выдает ток 2 А. Естественно эти данные можно увеличить, найдя самый эффективный угол наклона трубы, и расположение ротора относительно друг друга.
Делая выводы можно сказать, что такой пример показывает, такую установку мини-ГЭС сделать вполне реально , она успешно работает во многих садовых участках Америки, так почему же не применить и в наших условиях.