Электрогенератор своими руками: устройство и принцип работы, схема для сборки

Самодельный асинхронный генератор

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

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

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

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Устройство и принцип работы

Главными рабочими частями асинхронного генератора является ротор (подвижная деталь) и статор (неподвижный). На рисунке 1 ротор расположен справа, а статор слева. Обратите внимание на устройство ротора. На нём не видно обмоток из медной проволоки. На самом деле обмотки существуют, но они состоят из алюминиевых стержней короткозамкнутых на кольца, расположенные с двух сторон. На фото стержни видны в виде косых линий.

Конструкция короткозамкнутых обмоток образует, так называемую, «беличью клетку». Пространство внутри этой клетки заполнено стальными пластинами. Если быть точным, то алюминиевые стержни впрессовываются в пазы, проделанные в сердечнике ротора.

Рис. 1. Ротор и статор асинхронного генератора

Асинхронная машина, устройство которой описано выше, называется генератором с короткозамкнутым ротором. Тот, кто знаком с конструкцией асинхронного электродвигателя наверняка заметил схожесть в строении этих двух машин. По сути дела они ничем не отличаются, так как асинхронный генератор и короткозамкнутый электродвигатель практически идентичны, за исключением дополнительных конденсаторов возбуждения, используемых в генераторном режиме.

Ротор расположен на валу, который сидит на подшипниках, зажимаемых с двух сторон крышками. Вся конструкция защищена металлическим корпусом. Генераторы средней и большой мощности требуют охлаждения, поэтому на валу дополнительно устанавливается вентилятор, а сам корпус делают ребристым (см. рис. 2).

Рис. 2. Асинхронный генератор в сборе

Принцип действия

По определению, генератором является устройство, преобразующее механическую энергию в электрический ток. При этом не имеет значения, какая энергия используется для вращения ротора: ветровая, потенциальная энергия воды или же внутренняя энергия, преобразуемая турбиной либо ДВС в механическую.

В результате вращения ротора магнитные силовые линии, образованные остаточной намагниченностью стальных пластин, пересекают обмотки статора. В катушках образуется ЭДС, которая, при подсоединении активных нагрузок, приводит к образованию тока в их цепях.

При этом важно, чтобы синхронная скорость вращения вала немного (примерно на 2 – 10%) превышала синхронную частоту переменного тока (задаётся количеством полюсов статора). Другими словами, необходимо обеспечить асинхронность (несовпадение) частоты вращения на величину скольжения ротора.

Следует заметить, что полученный таким образом ток будет небольшим. Чтобы повысить выходную мощность необходимо увеличить магнитную индукцию. Добиваются повышения КПД устройства путём подключения конденсаторов к выводам катушек статора.

На рисунке 3 изображена схема сварочного асинхронного альтернатора с конденсаторным возбуждением (левая часть схемы). Обратите внимание на то, что конденсаторы возбуждения подключены по схеме треугольника. Правая часть рисунка – собственно схема самого инверторного сварочного аппарата.

Рис. 3. Схема сварочного асинхронного генератора

Существуют и другие, более сложные схемы возбуждения, например, с применением катушек индуктивности и батареи конденсаторов. Пример такой схемы показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема устройства с индуктивностями

Отличие от синхронного генератора

Главное отличие синхронного альтернатора от асинхронного генератора в конструкции ротора. В синхронной машине ротор состоит из проволочных обмоток. Для создания магнитной индукции используется автономный источник питания (часто дополнительный маломощный генератор постоянного тока, расположенный на одной оси с ротором).

Преимущество синхронного генератора в том, что он генерирует более качественный ток и легко синхронизируется с другими альтернаторами подобного типа. Однако синхронные альтернаторы более чувствительны к перегрузкам и КЗ. Они дороже от своих асинхронных собратьев и требовательнее в обслуживании – необходимо следить за состоянием щёток.

Коэффициент гармоник или клирфактор асинхронных генераторов ниже, чем у синхронных альтернаторов. То есть они вырабатывают практически чистую электроэнергию. На таких токах устойчивее работают:

  • ИБП;
  • регулируемые зарядные устройства;
  • современные телевизионные приёмники.

Асинхронные генераторы обеспечивают уверенный запуск электромоторов, требующих больших пусковых токов. По этому показателю они, фактически, не уступают синхронным машинам. У них меньше реактивных нагрузок, что положительно сказывается на тепловом режиме, так как меньше энергии расходуется на реактивную мощность. У асинхронного альтернатора лучшая стабильность выходной частоты на разных скоростях вращения ротора.

Классификация

Генераторы короткозамкнутого типа получили наибольшее распространение, ввиду простоты их конструкции. Однако существуют и другие типы асинхронных машин: альтернаторы с фазным ротором и устройства, с применением постоянных магнитов, образующих цепь возбуждения.

На рисунке 5 для сравнения показаны два типа генераторов: слева на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а справа – асинхронная машина на базе АД с фазным ротором. Даже при беглом взгляде на схематические изображения видно усложнённую конструкцию фазного ротора. Привлекает внимание наличие контактных колец (4) и механизма щёткодержателей (5). Цифрой 3 обозначены пазы для проволочной обмотки, на которую необходимо подать ток для её возбуждения.

Рис. 5. Типы асинхронных генераторов

Наличие обмоток возбуждения в роторе асинхронного генератора повышает качество генерируемого электрического тока, однако при этом теряются такие достоинства как простота и надёжность. Поэтому такие устройства используются в качестве источника автономного питания только в тех сферах, где без них трудно обойтись. Постоянные магниты в роторах применяют в основном для производства маломощных генераторов.

Область применения

Наиболее часто встречается применение генераторных установок с короткозамкнутым ротором. Они недорогие, практически не нуждаются в обслуживании. Устройства, оборудованные пусковыми конденсаторами, обладают приличными показателями КПД.

Асинхронные альтернаторы часто используют в качестве автономного или резервного источника питания. С ними работают переносные бензиновые генераторы, их используют для мощных мобильных и стационарных дизельных генераторов.

Альтернаторы с трёхфазной обмоткой уверенно запускают трехфазный электродвигатель, поэтому часто используются в промышленных энергоустановках. Они также могут питать оборудование в однофазных сетях. Двухфазный режим позволяет экономить топливо ДВС, так как незадействованные обмотки находятся в режиме холостого хода.

Сфера применения довольно обширная:

  • транспортная промышленность;
  • сельское хозяйство;
  • бытовая сфера;
  • медицинские учреждения;

Асинхронные альтернаторы удобны для сооружения локальных ветровых и гидравлических электростанций.

Асинхронный генератор своими руками

Оговоримся сразу: речь пойдёт не об изготовлении генератора с нуля, а о переделывании асинхронного двигателя в альтернатор. Некоторые умельцы используют готовый статор от мотора и экспериментируют с ротором. Идея состоит в том, чтобы с помощью неодимовых магнитов сделать полюса ротора. Примерно так может выглядеть заготовка с наклеенными магнитиками (см. рис. 6):

Рис. 6. Заготовка с наклеенными магнитами

Вы наклеиваете магниты на специально выточенную заготовку, посаженную на валу электродвигателя, соблюдая их полярность и угол сдвига. Для этого потребуется не менее 128 магнитиков.

Готовую конструкцию необходимо подогнать к статору и при этом обеспечить минимальный зазор между зубцами и магнитными полюсами изготовленного ротора. Поскольку магнитики плоские, придётся их шлифовать или обтачивать, при этом постоянно охлаждая конструкцию, так как неодим теряет свои магнитные свойства при высокой температуре. Если вы сделаете всё правильно – генератор заработает.

Проблема состоит в том, что в кустарных условиях очень сложно изготовить идеальный ротор. Но если у вас есть токарный станок и вы готовы потратить несколько недель на подгонку и доработки – можете поэкспериментировать.

Я предлагаю более практичный вариант – превращение асинхронного двигателя в генератор (смотрите видео ниже). Для этого вам понадобится электромотор с подходящей мощностью и приемлемой частотой вращения ротора. Мощность двигателя должна быть минимум на 50% выше от требуемой мощности альтернатора. Если такой электромотор есть в вашем распоряжении – приступайте к переработке. В противном случае лучше купить готовый генератор.

Для переработки вам потребуется 3 конденсатора марки КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно брать другие марки, но не электролитические). Конденсаторы подбирайте на напряжение не менее 600 В (для трёхфазного двигателя). Реактивная мощность генератора Q связанная с емкостью конденсатора следующей зависимостью: Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 .

При увеличении нагрузки возрастает реактивная мощность, а значит, для поддержания стабильного напряжения U необходимо увеличивать ёмкость конденсаторов, добавляя новые ёмкости путём коммутации.

Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1

Самодельный генератор для дома

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.

Читайте также:  Подсветка для кухни: преимущества и недостатки светодиодного освещения

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.


Как сделать ветрогенератор своими руками: устройство, принцип работы + лучшие самоделки

Сложно не заметить, насколько стабильность поставок электроэнергии загородным объектам отличается от обеспечения городских зданий и предприятий электроэнергией. Признайтесь, что вы как владелец частного дома или дачи не раз сталкивались с перебоями, связанными с ними неудобствами и порчей техники.

Перечисленные негативные ситуации вместе с последствиями перестанут осложнять жизнь любителей природных просторов. Причем с минимальными трудовыми и финансовыми затратами. Для этого нужно всего лишь сделать ветряной генератор электроэнергии, о чем мы детально рассказываем в статье.

Мы подробно описали варианты изготовления полезной в хозяйстве системы, избавляющей от энергетической зависимости. Согласно нашим советам соорудить ветрогенератор своими руками сможет неопытный домашний мастер. Практичное устройство поможет существенно сократить ежедневные расходы.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

  • Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
  • Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
  • Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
  • Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Как сделать самодельный генератор

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 синхронными генераторами 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.
Читайте также:  Почему светодиодная лампа тускло горит после выключения: поиск неисправности

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 двигатели от стиральных машинок 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.

Принцип работы генератора

Генератор переменного тока: принцип работы

Генератор из асинхронного двигателя

Схема синхронного генератора

АВР для генератора

Принцип работы генераторов переменного тока

Грамотно делаем электрогенератор своими руками

Желание сделать свое жилище полностью автономным присуще каждому владельцу загородного коттеджа и даже маленькой дачи. Но если с водой и канализацией особых проблем не возникает, то централизованные электрические сети часто подбрасывают неприятные моменты. Поэтому многие стараются обзавестись автономными мини-электростанциями, которые смогли бы поддерживать работу бытовой технике при аварии в сети.

Но такое оборудование стоит очень дорого и не каждому по средствам. Как поступить в такой ситуации? Можно купить один агрегат на несколько домов в складчину, но тогда он должен иметь большую мощность, а, значит, и высокую цену. Есть более дешевый вариант – собрать электрогенератор своими руками, используя для этого подручные средства. Каждый ли сможет сделать такое устройство? Попытаемся выяснить, проанализировав информацию в сети.

Что представляют собой генераторы и где применяются

Автономная электростанция – это оборудование способное производить электричество за счет сжигания топлива. Они бывают как одно-, так и трехфазными. Причем последние отличаются возможностью работы с различными нагрузками.

Они находят применение в качестве резервного и в некоторых случаях постоянного источника электроснабжения и предназначены для эксплуатации:

  • На дачах и в коттеджах;
  • Выставочных и торговых павильонах;
  • Строительных площадках;
  • Оздоровительных лагерях;
  • Небольших поселках.

Виды и их особенности применения

Технологическое оборудование этого класса классифицируется по следующим параметрам:

  1. Сфере иcпользования;
  2. Типу сжигаемого топлива;
  3. Числу фаз;
  4. Мощности.

Начнем рассмотрение с области применения. В зависимости от этого фактора генераторы подразделяются на бытовые и профессиональные, хотя простой электрогенератор можно собрать и своими руками. Первые обычно выполнены в виде компактного силового агрегата и имеют мощность от 0,7 до 25 кВт. Они укомплектовываются двигателем внутреннего сгорания, работающем на бензине или дизельном топливе и оснащенном системой воздушного охлаждения. Такие устройства применяются в качестве резервных источников энергии для бытовых приборов и электроинструмента, как и электрогенератор с самозапиткой собранный своими руками.

Они отличаются небольшим весом и низким уровнем шума, поэтому находят широкое применение в частных домовладениях. Эксплуатация и обслуживание таких агрегатов не представляет сложности и справиться с ней сможет каждый, как и собрать электрический генератор своими руками.

Смотрим видео, немного о генераторах их видах и приемуществах:

Профессиональное оборудование рассчитано на работу в качестве постоянного источника энергоснабжения. Обычно такие генераторы используются в медицинских учреждениях и административных зданиях, а также в строительной отрасли при проведении аварийных и других работ. Агрегаты этого класса имеют значительный вес и не отличаются тихой работой, что значительно усложняет их транспортировку и выбор места для установки. Но в то же время они обладают более высоким моторесурсом и надежностью при эксплуатации в экстремальных условиях. К достоинствам таких электрогенераторов стоит отнести и экономное расходование топлива.

Мощность промышленных силовых установок может превышать 100 кВт, что позволяет использовать их в качестве резервных источников питания для электрооборудования крупных предприятий. Недостатком этих агрегатов является сложное техническое обслуживание.

Следующий параметр, используемый при классификации – тип топлива:

Первые имеют небольшой диапазон мощностей, но в то же время отличаются мобильностью и простотой в применении, как и электрогенератор используемый для дома, сделанный своими руками. Они используются в качестве резервных источников, так как обладают небольшим моторесурсом и высокой стоимость получаемой энергии.

Дизельные агрегаты имеют широкий диапазон мощностей и могут использоваться для электроснабжения общественных учреждений и даже небольших поселков. Однако они не отличаются компактными размерами и тихой работой, поэтому должны быть установлены на укрепленном фундаменте в отдельном помещении.

Газовые электрогенераторы применяются в основном на промышленных объектах. Они отличаются высокой экологичностью и дешевизной вырабатываемой энергии.

Различаются силовые установки и по количеству фаз на:

Первые подходят для приборов с однофазным питанием в соответствующих сетях. Вторые могут служить источником энергии для различных приборов и устанавливаются в домах с трехфазной разводкой сети.

Устройство и принцип работы

Машина, способная преобразовать механическую энергию в электрическую называется силовой установкой. Ее принцип действия основан на хорошо знакомом каждому с курса школьной физики явлении электромагнитной индукции.

В нем говорится, что в проводнике, перемещающемся в магнитном поле и пересекающем силовые линии образуется ЭДС. Поэтому он может рассматриваться в качестве источника электроэнергии.

Но так как этот способ не совсем удобен для практического применения, то в генераторах его несколько изменили, используя вращательное движение проводника. В теоретическом плане силовые установки представляют собой систему электромагнитов и проводников. Но в конструктивном они состоят из двигателей внутреннего сгорания и генераторов.

Схема силовой установки, собранной своими руками

Многие, стараясь сэкономить средства, стараются насколько это возможно создавать самодельное оборудование, например, генератор. То, что этот прибор необходим в каждом доме объяснять никому не нужно, но промышленная модель стоит дорого.

Чтобы получить аналогичное оборудование в более дешевом варианте придется собирать его самому. Существуют различные схемы электрогенераторов, собранных своими руками: от самых простых – ветряков, до более сложных – выполненных на основе двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрим некоторые из них.

Ветряк – простой вариант

Собрать такой агрегат можно из подручных материалов. Он может использоваться, как в походе, так и на даче и относится к бестопливным электрогенераторам собранным своими руками. Для него потребуются:

  • Электродвигатель постоянного тока (ему будет отводиться роль генератора);
  • Кареточные узел и ведомая звездочка со взрослого велосипеда;
  • Роликовая цепь от мотоцикла;
  • Дюралюминий толщиной 2 мм.

Все это не требует больших затрат, а возможно и вообще найдет бесплатно у вас в гараже. Как сделать электрогенератор своими силами вы сможете посмотреть на видео ниже. Сборка также не требует особых знаний. На вал электродвигателя устанавливается цепная звездочка.

Смотрим видео, подробная инструкция по сборке:

При этом генератор электрического тока, собранный своими руками может быть прикреплен к велосипедной раме. Лопасти ветряка делаются немного загнутыми и по длине до 80 см. Даже при небольшом ветре такое устройство способно давать то от 4 до 6 ампер и напряжение 14 В. В качестве генератора для ветряка может быть взят даже двигатель со старого сканера. Это самый простой электрогенератор, который можно собрать своими руками.

Силовая установка на основе старого генератора от мотоблока

Прежде, чем искать схему самодельного устройства решите, какой вариант для вас будет самым доступным. Возможно вы сможете найти генератор от старого мотоблока и на его основе соберете устройство, которое сможет обеспечить питание электролампы, размещенные в нескольких помещениях.

Читайте также:  Освещение в ванной комнате: с натяжным потолком, количество и расположение ламп

В качестве генератора для такой установки подойдет асинхронный двигатель серии АИР с частотой вращения до 1600 об/мин и мощностью до 15 кВт. Его связывают при помощи шкивов и приводного ремня с мотором, снятым с мотоблока. Диаметр шкивов должен быть таким, чтобы частота вращения электродвигателя, используемого как генератор была на 15% выше паспортного значения.

Смотрим видео, подробно о данных работах:

Обмотки двигателя должны быть соединены звездой, причем параллельно каждой их паре включается конденсатор. В итоге получается треугольник. Но чтобы обеспечить работу генератора необходимо, чтобы все генераторы имели одинаковую емкость.

Причем этот показатель зависит от мощности генератора. Для возможности использования трех фаз для питания однофазного прибору используют трансформатор.

Более подробные схемы электрогенератора своими руками, как самого простого ветряка, так и сложных моделей можно найти в сети. Если у вас есть желание и возможность собрать электрогенератор для дачи своими силами, то он поможет чувствовать себя комфортно в походе или на даче. Для обеспечения энергией более сложного оборудования все же лучше приобретать промышленные модели, отличающиеся высокой надежностью и экономичностью.

Бензогенератор своими руками

Есть несколько причин для того, чтобы иметь в собственности миниатюрную электростанцию. Это и частые перебои в поставках электрической энергии в сельской местности, и новое строительство, когда электричество еще не подведено к строительной площадке. Лучший вариант – это приобретение готовой конструкции. На рынке большой выбор бензиновых и дизельных электростанций всевозможных диапазонов выходной мощности. Проблемой становится их высокая стоимость.

При наличии необходимых частей и материалов, а также опыта и желания вполне под силу собрать самодельный бензогенератор.

Устройство бензогенератора

Принцип работы бензинового генератора таков же, как и большинства любых электростанций, основанных на преобразовании механической энергии в электрическую. Внешняя сила вращает якорь генератора, и в обмотках статора наводится электрическое напряжение. В случае бензогенератора якорь вращает бензиновый двигатель. Впрочем, вместо бензинового с тем же успехом может использоваться и дизельный двигатель. Отличие заключается лишь в используемом топливе – бензина или дизельного.

Итак, что входит в устройство бензинового генератора? Основные части:

  • Бензиновый двигатель (двух,- или четырехтактный);
  • Генератор;
  • Схема контроля, защиты и управления;
  • Устройство стабилизации оборотов;
  • Бак для топлива;
  • Рама для крепления всех составляющих частей.

Выбор комплектующих

Как сделать бензогенератор своими руками? Основными частями являются двигатель и генератор. В качестве двигателя можно использовать любой подходящий бензиновый двигатель от бензопилы, мотокультиватора, мотоцикла или мопеда.

Мощность мотора должна несколько превышать требуемую на выходе электрического генератора. Определенную трудность составляет соотношение мощностей, выраженных в киловаттах (характеристика электрогенераторов) и в лошадиных силах, обычно применяемых для характеристик двигателей внутреннего сгорания. Различные величины соотносятся между собой следующей зависимостью:

Таким образом, двигатель бензопилы мощностью 2 л.с. в переводе на киловатты имеет 1.47 кВт.

При наличии выбора лучше остановиться на четырехтактном двигателе, поскольку двухтактный имеет такие недостатки:

  • Необходимость использования в качестве топлива смеси бензина и специального масла;
  • Невозможность использовать топливный бак большого объема, поскольку топливная смесь имеет обыкновение расслаиваться, и вязкое и более тяжелое масло окажется на дне емкости;
  • Низкая экономичность.

Не менее сложная задача – выбор генератора. В качестве электрического генератора теоретически возможно использовать любой электродвигатель, поскольку эти устройства обладают обратимостью и могут выполнять функции друг друга. Заманчиво использовать двигатель переменного тока, чтобы на выходе сразу получалось переменное напряжение с необходимыми параметрами. Но на практике это неосуществимо по ряду причин:

  • Невозможность точной стабилизации частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, с изменением количества оборотов двигателя будут изменяться выходные напряжение и частота;
  • Высокая сложность схемы контроля.

В промышленных бензогенераторах используют специальные обмотки, нагруженные на конденсатор. При повышении оборотов растет частота напряжения, соответственно, сопротивление конденсатора падает, и растет нагрузка на управляющую обмотку. Та, создавая дополнительное намагничивание, притормаживает ротор генератора, снижая частоту вращения. При понижении частоты происходит обратный процесс. На практике это требует полного изменения конструкции двигателя, введения в него дополнительной обмотки и вряд ли осуществимо в домашних условиях.

Единственный выход из ситуации – использование генератора постоянного тока.

Наилучшим образом для самодельного бензогенератора подходят автомобильные генераторы, поскольку:

  • Имеется возможность стабилизации выходного напряжения путем использования штатного регулятора напряжения автомобиля;
  • Возможность подключения любого генератора взамен вышедшего из строя;
  • Преобразование постоянного напряжения путем использования источника бесперебойного питания.

На последнем пункте нужно остановиться поподробнее. Понятно, что автомобильный генератор выдает постоянное напряжение. Его величина составляет 12-14 В. Но как преобразовать его в переменное напряжение 220 В? Выход прост – использование блока бесперебойного питания, у которого вместо аккумулятора подключен автомобильный генератор.

Вполне возможно, что именно блок бесперебойного питания будет являться самой дорогой частью самодельной домашней электростанции, поскольку у устройств с мощностью более 500 Вт резко растет их стоимость. Вариантов увеличения допустимой мощности несколько:

  • Переделка существующего бесперебойника под более высокие значения мощности;
  • Приобретение неисправного мощного с его последующим ремонтом;
  • Сборка собственной конструкции.

Первый вариант требует большой квалификации по части ремонта радиоэлектронных устройств, поскольку требуются:

  • Замена штатного трансформатора на более мощный;
  • Замена выходных транзисторных ключей (возможно, вместе с их обвязкой);
  • Переделка либо регулировка токовой защиты под новый диапазон выходного тока.

Изготовление полностью самодельной конструкции требует не меньших знаний, но нет необходимости воспроизводить множество ненужных функций промышленного устройства. Таким образом, себестоимость самодельного преобразователя может оказаться более низкой, чем остальных составляющих самодельной электростанции.

Наиболее просто иногда воспользоваться неисправным преобразователем. Зачастую их списывают по причине неработоспособности, хотя там неисправна всего лишь аккумуляторная батарея. Стоимость мощных аккумуляторов для блоков бесперебойного питания высока и составляет большую часть стоимости устройства, поэтому иногда выгоднее приобрести новый бесперебойник, чем менять батарею в старом.

Обратите внимание! Несмотря на то, что генератор подключается вместо аккумулятора, батарея, хоть и минимальной емкости, необходима для сглаживания пульсаций генератора. В противном случае бесперебойник не запустится или выйдет из строя.

Также можно использовать готовые инверторные преобразователи необходимой мощности.

Сопряжение двигателя и генератора

Вращение от двигателя к генератору передается путем ременной передачи или редуктора. Но редуктор имеет большую массу, высокую шумность, поэтому лучше воспользоваться ременной передачей.

Двигатели и генераторы характеризуются различными значениями номинальных оборотов, поэтому шкивы на валах этих устройств должны обеспечивать определенное передаточное число. Рассчитывается оно просто: во сколько раз обороты генератора должны быть меньше оборотов двигателя, во столько же раз диаметр шкива генератора должен превышать диаметр шкива двигателя. Например, генератор легкового автомобиля рассчитан на номинальные обороты 5000 в минуту, а двигатель бензопилы работает при 10000 оборотах в минуту. Таким образом, диаметр шкива генератора должен быть в два раза больше диаметра шкива двигателя.

Обратите внимание! Нельзя брать слишком маленький диаметр шкива, поскольку сильный изгиб приводного ремня сократит его срок службы, и уменьшится коэффициент полезного действия, поскольку часть мощности двигателя будет теряться на изгибание ремня. На практике можно использовать шкивы с минимальным диаметром не менее 100 мм.

Заманчиво использовать генераторы с родными шкивами. Но, если там используется плоский ремень, то найти подобный нужной длины довольно затруднительно, поэтому, чтобы облегчить поиски нужного ремня, шкивы нужно изготовить под клиновой ремень. Таких ремней всевозможной длины множество в любом автомагазине или авторынке, и стоимость их невысока.

Шкивы изготавливают из дюралюминия или текстолита. Это может сделать любой токарь за символическую плату. Главное – обеспечить плотную посадку на валу генератора и двигателя.

Бензобак

В качестве бензобака можно использовать металлическую герметичную емкость с заливной горловиной с крышкой и штуцером для подачи топлива в карбюратор. Лучше всего использовать топливный бак с любого автомобиля. Главное – его исправное состояние и подходящие габариты.

Нельзя использовать пластмассовые емкости:

  • Пластик на холоде становится хрупким;
  • Некоторые типы пластмассы постепенно разрушаются бензином;
  • Пластики имеют свойство электризоваться и накапливать статическое электричество, что чревато воспламенением топлива.

Сборка конструкции и регулировка

Бензиновый генератор собирают на подходящей платформе. При сборке главное – обеспечить строгую параллельность и расположение в одной плоскости шкивов генератора и двигателя. В противном случае возможно соскакивание ремня и его повышенный износ. Расстояние между шкивами выбирают таким образом, чтобы ремень находился в натянутом состоянии и не проскальзывал во время работы.

Важно! Не переусердствуйте с натяжением. Это вызовет снижение КПД и износ ремня и шкивов, а главное – подшипников валов двигателя и генератора.

Имея еще один шкив, пусть даже и малого диаметра, можно сделать устройство натяжения ремня при помощи пружины нужной силы упругости.

Бензобак размещают в самой высокой части конструкции, чтобы бензин мог самотеком поступать в карбюратор. При этом важно не допустить нагрева бака теплом работающего двигателя. При необходимости выполните теплоизоляцию при помощи асбестовых прокладок.

Важно! Асбестовая пыль не ядовита, но может вредно воздействовать на легкие, поэтому работать с асбестом нужно в респираторе.

Не забудьте про топливный фильтр.

Собранная конструкция должна обеспечивать простоту запуска двигателя и доступ ко всем элементам: карбюратору, свечам зажигания, регулятору напряжения.

Регулировка заключается в установке необходимого напряжения при помощи штатного регулятора генератора. Некоторые генераторы, к примеру, от автомобилей «Самара» и более новых имеют встроенный регулятор, который не допускает регулировки.

При напряжении ниже допустимого уровня блок бесперебойного питания не запустится, выдавая сигнал сильного разряда аккумулятора. Высокое значение может вызвать повреждение элементов схемы.

Как видно, сборка домашнего бензогенератора – занятие вполне осуществимое. Своими руками собранный бензогенератор способен работать не хуже заводского, но следует знать, что этим заниматься можно только при наличии хотя бы части комплектующих. Изготовление электростанции с «нуля» при полном отсутствии деталей приведет к затратам, превышающим приобретение готовой конструкции.

Видео

Ссылка на основную публикацию