Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

klimatlab.com

Асинхронный генератор своими руками: устройство, принцип работы, схемы

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

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

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

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Устройство и принцип работы

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

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

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).

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.

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

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.

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):

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

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

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

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

Для переработки вам потребуется 3 конденсатора марки КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно брать другие марки, но не электролитические). Конденсаторы подбирайте на напряжение не менее 600 В (для трёхфазного двигателя). Реактивная мощность генератора Q связанная с емкостью конденсатора следующей зависимостью: Q = 0,314·U²·C·10^-6.

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

Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1

Часть 2

Часть 3

Часть 4

Часть 5

Часть 6

Для упрощения подбора конденсаторов воспользуйтесь таблицей:

Таблица 1

На практике, обычно выбирают среднее значение, предполагая, что нагрузка не будет максимальной.

Подобрав параметры конденсаторов, подключите их к выводам обмоток статора так, как показано на схеме (рис. 7). Генератор готов.

Советы по эксплуатации

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

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

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

www.asutpp.ru

устройство и принцип работы, схема для сборки

Содержание статьи:

Электрический генератор – это устройство, предназначенное для получения электроэнергии, расходуемой на конкретные цели. Самодельный аппарат способен выполнять функцию источника лишь при соблюдении определенных условий. Собрать его полностью «с нуля» дома вряд ли удастся. Единственный способ изготовить электрогенератор своими руками – использовать для этих целей другие, работающие по тому же принципу механизмы. Больше всего подходит старый двигатель от мотоблока или ветряной установки. Работы по сборке потребуют больших затрат сил и средств, а также наличия определенного опыта. Если полной уверенности в удаче нет – лучше всего приобрести хоть и дорогое, но эффективно работающее фирменное изделие.

Устройство и принцип работы

Генератор постоянного тока

Перед тем как изготовить электрогенератор своими руками в чисто домашних условиях потребуется ознакомиться с его конструкцией и разобраться, как он работает. Основой такого устройства является многосекционная обмотка, располагающаяся на неподвижном статоре. Внутри помещается подвижный якорь (ротор), в конструкции которого предусмотрен постоянный магнит. Эта часть генератора посредством специального приводного механизма связана с движителем, приводимым во вращение от ветряка или бензинового двигателя. В качестве привода допускается использовать альтернативные энергоресурсы (вода или тепло, образуемое при сгорании дров, например).

Порядок работы:

• при вращении ротора его магнитные линии пересекают э/м поле статорных катушек;
• благодаря этому, согласно закону индукции Фарадея, в них наводится ЭДС соответствующей величины;
• к катушкам статора подключается нагрузка, переменный ток в которой меняется по синусоиде.

В зависимости от числа обмоток статора и схемы включения можно получить однофазный 220 Вольт или трехфазный (380 Вольт) самодельный генератор.

Этот принцип действия распространяется на все образцы электрических машин без исключения (независимо от типа привода).

Эффективно работающий генератор электрического тока, своими руками изготовленный из подсобных деталей, способен решить целый ряд бытовых проблем. Самодельные изделия традиционно используются для выработки электрической энергии, достаточной для питания домашней электросети. Помимо этого от агрегата может работать не очень мощное сварочное оборудование или водяной насос для полива грядок на даче. Изготовленное в виде ветряного генератора изделие допускается эксплуатировать на даче и в походе.

Сборка генератора своими руками

Инструкция по сборке генераторов тока своими руками предполагает выполнение работ в несколько этапов. Они начинаются с подготовительной стадии, на которой необходимо запастись исходными заготовками и требуемым материалом.

Подготовительный этап

Двигатель мотоблока Крот

Для сборки потребуются:

• Старый электродвигатель от мотоблока или ветряка с рабочей статорной обмоткой. Также популярны варианты использования двигателей от старой стиральной машины или водяного насоса.
• Для выравнивания выходного тока желательно заранее изготовить выпрямитель (преобразователь).
• Для облегчения запуска будущего устройства и самовозбуждения его обмоток 220 Вольт потребуется высоковольтный (не менее 400-500 Вольт) конденсатор емкостью 3-7 микрофарад. Точное его значение выбирается в зависимости от планируемой мощности генератора.

Следует заранее побеспокоиться о заземлении корпуса будущего изделия, вырабатывающего напряжение опасной для человека величины.

По завершении подготовки переходят к сборке, порядок которой зависит от выбранного исходного образца.

Ветряк – простейший вариант

Схема ветрогенератора своими руками

Самый простой в исполнении способ – изготовление ветряного генератора, собранного из подручных деталей и готовых модулей. От него могут работать совсем простые электрические нагрузки, мощность которых не превышает 100 Ватт (лампочка, например). Для его изготовления потребуются:

•  (он будет работать в качестве генератора).
• Каретка и основная звездочка от взрослого велосипеда.
• Цепь роликовая от старого мотоцикла.
• Велосипедная рама.

У хорошего мастера все эти подручные заготовки наверняка отыщутся в гараже, из них без труда своими руками собирается электрический генератор.

Для ознакомления с этой процедурой желательно просмотреть видео, в котором подробно рассказывается о порядке изготовления ветряка.

Силовая установка на основе генератора от мотоблока

Строение генератора от мотоблока

Более сложный в исполнении вариант предполагает применение старого мотоблока, используемого в качестве привода. Функцию генератора в этой системе выполняет асинхронный двигатель с частотой вращения до 1600 об/мин и эффективной мощностью до 15 кВт. В процессе сборки его приводной механизм посредством шкивов и ремня связывается с осью мотоблока. Диаметр шкивов выбирается таким, чтобы частота вращения переделанного в генератор электродвигателя была на 15% выше паспортного значения.

Достоинства и недостатки

В отличие от заводских самодельные бензиновые генераторы, изготовленные в домашних условиях, обычно имеют большие габариты и вес

К достоинствам собранного ручным способом изделия следует отнести:

• Возможность не зависеть от перебоев в работе питающих подстанций, получая необходимый минимум электричества самостоятельно.
• Генератор-самоделка настраивается на рабочие параметры, соответствующие конкретным запросам пользователя.
• Его изготовление вместо покупного изделия позволит сэкономить значительные суммы (особенно – в ситуации с асинхронными машинами на 380 Вольт).

Недостатком самостоятельного изготовления считаются возможные сложности со сборкой конкретного типа изделия и необходимость расходования средств на энергоносители (горючее, например).

Советы по эксплуатации

Перед тем как сделать бытовой генератор электричества, нужно ознакомиться с правилами его эксплуатации. Их суть состоит в следующем:

1. Перед запуском устройства все нагрузки отключаются, чтобы он поработал вхолостую.
2. Проверяется наличие масла в рабочем отсеке генератора – его уровень должен быть выше установленной отметки;
3. Устройство остается включенным примерно на 5 минут, после чего допускается подключать нагрузку.

В соответствии с правилами эксплуатации и ухода за такими генераторами, самым подходящим режимом работы считается использование его мощности на 70% от предельного значения. При соблюдении этого требования оборудование не будет перегреваться и легко справится с расчетной нагрузкой.

strojdvor.ru

Какой генератор выбрать для дома или дачи

Использование автономных генераторов широко распространенная практика – в целом, это достаточно простые устройства и с их приобретением проблем не возникает. Более остро стоит вопрос, какой генератор выбрать для дома или дачи, ведь неправильно подобранные характеристики оборудования в лучшем случае повлекут за собой чрезмерную дороговизну его эксплуатации, а в худшем – неспособность выполнять свои функции и поломку от систематической перегрузки.

Типы двигателей автономных генераторов

Двигатели внутреннего сгорания в первую очередь делятся на двух и четырехтактные. Принципиальная разница для пользователя в том, что для «кормления» двухтактного придется готовить ему смесь из топлива и масла, а в четырехтактный просто подливать бензин (или дизтопливо) – масло такой двигатель тоже расходует, но заливается оно отдельно и с выхлопными газами не выбрасывается.

Удел двухтактников это генераторы малой мощности – 1-5 кВт, а в редких случаях до 10.

Этого может быть достаточно для автономного энергоснабжения дома без большого количества электроприборов, поэтому есть вероятность столкнуться с двухтактным двигателем при выборе, хотя в целом для питания дома его преимущества выглядят несколько призрачными и выбор гораздо чаще падает на четырехтактные.

Следующий пункт это используемый двигателем тип топлива – бензин, дизтопливо или газ. При этом надо помнить, что для работы на газу переделываются бензиновые двигатели, так что можно переключаться между этими видами топлива.

Автономные генераторы с бензиновым двигателем

Бензиновые двигатели по праву являются самыми распространенными в генераторах бытового класса, так как обладают целым рядом преимуществ, нивелирующих не особо критичные для домашнего использования недостатки. В первую очередь это цена, которая в 2-3 раза ниже дизельного аналога со схожими характеристиками. Далее идет способность без особых трудностей запускаться в мороз до 20 °C, а иногда и выше. Наконец, звук таких моторов тише чем у дизельных, а сам двигатель способен работать на минимальных оборотах (дизелю нужна минимальная нагрузка, хотя бы в 40% от номинала).

При этом, к минусам бензина можно отнести только относительно малый моторесурс (в пределах 4-5 тыс. часов) и низкую границу максимальной мощности генератора (15 кВт) – теоретически можно создать и более мощный, но экономически выгоднее использовать дизельный двигатель.

Автономные генераторы работающие на газу

Использование газа несколько уменьшает статью расхода на топливо и в целом увеличивает долговечность бензиновых двигателей, так как в продуктах сгорания намного меньше сажи. Если же к дому подходит газовая магистраль, то это едва ли не идеальный вариант, ведь газ отключается гораздо реже, чем электричество.

Дизельные автономные генераторы

Дизельные двигатели внутреннего сгорания дороже в производстве и тяжелее, но экономичнее и долговечнее, поэтому используются для автономных электростанций большой мощности или, когда требуется повышенная экономичность и надежность. Особенно актуальны эти требования при необходимости запитывать мощные потребители тока в круглосуточном или просто продолжительном режиме.

Как определиться с типом генератора

Второе название этой части генератора – альтернатор. Именно он непосредственно отвечает за выработку электроэнергии, преобразовывая механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую.

Есть две основные разновидности генераторов, которые получили свое название от соответствующих типов электродвигателей, взятых за их основу – синхронный и асинхронный. Если не вдаваться в технические подробности, то в основном для рядового пользователя разница будет в простоте обслуживания и качестве (стабильности) вырабатываемого электричества.

Асинхронный генератор

По простоте обслуживания изначально бесспорно лидировали асинхронные генераторы, ведь их ротор короткозамкнут, т.е. не имеет дополнительной обмотки. Это значит, что внутреннюю часть асинхронника нет необходимости дополнительно охлаждать – проделывать в статоре дополнительные вентиляционные отверстия, через которые вовнутрь также попадает пыль и влага. Единственное обслуживание, которое со временем могло понадобиться – заменить подшипники или просто обновить на них смазку. Также к плюсам асинхронных генераторов можно записать «дружбу» с режимом короткого замыкания (они лучше себя показывают при работе со сварочными аппаратами).

Синхронный генератор

Что до качества вырабатываемого электричества, то здесь лучше себя показывали синхронные генераторы – у них гораздо меньшая зависимость выходного напряжения от частоты вращения вала двигателя (у асинхронных она линейная, а синхронные выдают заданное напряжение даже при некоторых отклонениях). Также синхронные генераторы гораздо лучше показывают себя в условиях постоянно меняющейся нагрузки и без особых последствий выдерживают кратковременные перегрузки (у асинхронных в таком случае высок риск размагнитить якорь).

Как итог, асинхронники показывают лучшие результаты только если их применять для сварочных работ. Если нужно выбрать генератор для дачи или дома, в большинстве случаев синхронный тип генератора является более предпочтительным, даже несмотря на необходимость в периодической замене щеток и более высокую общую стоимость. Дополнительным козырем является появление бесщеточных синхронных генераторов с короткозамкнутым ротором, которые постепенно вытесняют асинхронные модели.

При необходимости запитывать точную аппаратуру стоит обратить внимание на генераторы с инверторной схемой формирования напряжения. В таких устройствах генерируемый ток выпрямляется, проводится через стабилизатор, а потом обратно преобразуется в переменный. В результате, погрешность выходного напряжения составляют всего 1% от номинала, тогда как в любой другой схеме она составляет порядка 5%.

Системы запуска автономного генератора

Принципиально используется только две системы запуска генератора – ручная и автоматическая. Стартер первой из них приводится в действие тросиком, который надо дергать вручную, только сначала для этого надо переключить питание, отключив основную линию, и затем запускать двигатель.

Автоматический старт производится посредством достаточно сложной системы, ведь кроме непосредственно раскручивания стартера надо выполнить ряд дополнительных действий:

• Отслеживание наличия напряжения в основной сети. Когда оно исчезает, то подается команда на активацию генератора.
• Переключение питания дома с основной линии на генератор, чтобы при появлении электричества не возникло противотоков, которые гарантированно сожгут обмотку.
• Каждый автомобилист знает, что холодный двигатель надо запускать с закрытой воздушной заслонкой. Если генератор работает автономно, то нужен блок закрывающий заслонку перед запуском и открывающий ее после прогрева двигателя.
• Запуск стартера.
• При появлении напряжения на основной линии, двигатель генератора глушится, а питание дома переключается обратно.

Как итог – если нужен генератор, способный к полностью автономной работе, то необходимо выбирать устройство с системой автоматического запуска. Система запуска может составить достаточно заметную часть стоимости всего оборудования.

Дополнительные элементы

Обычно все дополнительное оборудование предназначено для повышения безопасности и удобства работы с генератором. Часть его может быть установлена еще при изготовлении устройства или добавлена в магазине (иногда проводятся акции), а остальное можно докупить по желанию.

В первую очередь это защитные устройства – предохранители и автоматические выключатели, которые после отключения заново могут включаться в ручном или автоматическом режиме (в зависимости от класса генератора).

Датчик падения – еще с завода устанавливается на большинстве генераторов, кроме самых маленьких по мощности (также они не нужны на двухтактных двигателях).

Индикаторы – ламповые, стрелочные или светодиодные. Показывают информацию о состоянии уровня масла, сигнализируют о появлении перегрузки или просто отображают текущий режим работы.

Счетчик моточасов – серьезно облегчает контроль времени, которое осталось до следующего капитального ремонта или просто техобслуживания двигателя. Зачастую присутствует еще в заводской сборке.

Вольтметр – полезен при подключении большой нагрузки – показывает, если генератор начинает работать неправильно. Считается обязательной деталью, но на самых маломощных устройствах может все-таки отсутствовать – этим часто грешат именитые производители, как бы подчеркивая уверенность в своей продукции.

Топливный бак с указателем уровня топлива и сливным краном. Насколько необходимыми являются последние две детали, каждый решает для себя самостоятельно, но сам бак в целом определяет, какое количество времени генератор способен проработать без дозаправки. Если это устройство рамного типа, то на него вообще стараются установить бак на всю длину рамы. Еще надо учитывать, что так как бензиновым устройствам зачастую нужны перерывы в работе, то для них может быть подобран и соответствующий объем бака – если топливо закончилось, значит надо дать генератору отдохнуть.

Розетки – одно и трехфазные. Их наличие ничем не регламентировано и полностью зависит от производителя. Может быть вариант, когда есть обычная и силовая розетки – если нет опыта различать их «на глаз», то лучше изучить документацию к генератору, где должно быть указано к какой розетке что можно подключать.

Вывод 12 Вольт – для которого делают зажимные клеммы, гнездо или отдельную розетку. По утверждению пользователей, чаще всего наличие такого вывода радует автомобилистов, так как от него удобно подзаряжать аккумуляторы. Для других целей его лучше не использовать, так как приборы, которым для работы надо 12 Вольт питания обычно чувствительные и напрямую к генератору их подключать не стоит.

Количество фаз генератора

Сделать выбор между одно и трехфазным генератором очень просто – если требуется подключать трехфазные потребители электроэнергии, то выбирается соответствующее устройство, а при наличии только однофазных приборов – однофазный генератор.

В некоторых случаях для однофазной сети пытаются установить трехфазный генератор, руководствуясь тем соображением, что можно «раскидать» фазы по разным линиям. Так действительно сделать можно, но только при одном важном условии – если на каждой фазе будет «висеть» примерно одинаковая нагрузка – разница в мощности не должна превышать максимум 30%. Это значит, что если две фазы генератора на 15 кВт не будут заняты, то на третью можно включить максимум 5 кВт. При этом сам генератор будет работать далеко не в номинальном режиме и со временем есть большой риск выхода его из строя.

В частном доме добиться равномерного распределения нагрузки практически невозможно, поэтому если подавляющее количество приборов однофазные, а одно-два – трехфазные, то надо либо приобретать дополнительный генератор, либо менять сами электроприборы на однофазные, либо не пользоваться этими устройствами, когда питание в дом подается от генератора.

Подбор мощности генератора

Непосвященному пользователю может показаться, что особых сложностей в том, как выбрать бензогенератор для дачи по мощности быть не должно. Это простая математическая задача – если на генераторе указано, что он может выдавать, к примеру, 10 киловатт, то одновременно на него можно повесить именно такую суммарную мощность. Некоторые даже могут учесть, что генератору нужен некоторый «запас прочности», отнять от максимальной мощности 20-30% и полагать, что все правильно рассчитали. На практике все несколько сложнее и для грамотного расчета придется учитывать дополнительный ряд нюансов.

Запас мощности

Как ни странно, но многие забывают про эту азбучную истину или просто стараются сэкономить на выборе более мощного генератора, чтобы обеспечить те самые 20-30% запаса мощности. Как результат – генератор может работать на износ, что резко понижает ресурс его работы.

Также неприятный сюрприз может подбросить асинхронный генератор, который хоть и невосприимчив к токам короткого замыкания, но крайне чувствителен к перегрузкам, даже кратковременным. Дело в том, что его запуск и работу обеспечивает остаточное магнитное поле якоря – после остановки генератора ротор сохраняет некоторую намагниченность, которой хватает для индуцирования ЭДС на обмотках статора при следующем пуске устройства. В моменты пиковых перегрузок магнитное поле якоря просто исчезает и генератор перестает вырабатывать ток, хотя двигатель продолжает вращаться. В таком случае приходится принудительно намагничивать ротор – хоть это и несложная процедура, но необходимость ее повторения в моменты перегрузок пользователю достаточно неприятна.

Также запас мощности нужен для питания электроприборов с электродвигателями, которым для запуска нужен ток в 2-3 раза больший от номинала.

Активная и реактивная мощность (вольт-амперы и коэффициенты)

Самый простой пример, когда может появиться впечатление, что генератор неисправен, возникает в случае неучтенной реактивной мощности электрооборудования. Простыми словами ее можно назвать паразитным явлением, когда часть мощности расходуется не на работу электроприбора, а на потери (выделение тепла и т.п.).

Не погружаясь в дебри электротехники, рядовому пользователю для выполнения правильных расчетов надо знать, что любой электроприбор, в котором есть электродвигатель, обладает реактивной мощностью – в его обмотках происходит сдвиг фаз и возникают дополнительные потери электроэнергии. Поэтому мощность здесь определяется произведением силы тока и напряжения относительно коэффициента мощности (Cos φ), который для каждого прибора свой и может составлять от 0,3 до 1 (чем больше, тем меньше потери).

То же самое относится и к самому генератору – так как по сути это электродвигатель, то он обладает своим коэффициентом, который обычно равен 0,8 (хотя могут быть и другие значения). Это значит, если на генераторе указана мощность 15 кВт, то это активная составляющая, а при подключении реактивной нагрузки придется учитывать коэффициент и в итоге получится 15*0,8=12 кВт (домножение, а не деление на коэффициент, производится, так как генератором ток вырабатывается) и это без учета коэффициентов питаемых электроприборов.

Также рассчитывается и реальная мощность электроприборов. К примеру, есть пылесос с паспортной мощностью 1000 Вт и коэффициентом 0,6. В таком случае от генератора он будет забирать не 1 кВт, а 1000/0,6≈1,7 ВА (Вольт-Ампер). Такие расчеты не придется проводить, если производителями изначально указана мощность вместо привычных кВт в Вольт-Амперах, хотя если часть оборудования промаркирована киловаттами, а другая вольт-амперами, то попрактиковаться в переводах между системами измерений придется.

Как итог – если на оборудовании не указано точных значений в виде Вольт-Амперов и коэффициент Cos φ, то проще всего к мощности электроприборов с электродвигателями прибавить 50% и это значение использовать в расчетах.

Емкостная нагрузка

С понятием емкостной нагрузки чаще всего сталкиваются профессиональные фотографы – именно они могут использовать на выезде осветительные приборы на основе разрядных ламп или им подобные.

Сам характер получения емкостной составляющей электрического тока предполагает использование асинхронного генератора, так как он выдает напряжение «мягким» способом – поле статора вращается вслед за ротором.

Использование генератора для электроснабжения дома или дачи

Выбирая генератор для частного дома одним из главных вопросов будет понимание того, как именно он будет использоваться – в качестве резервного или постоянного источника электроэнергии. Только точно зная ответ на этот вопрос можно подбирать тип двигателя, мощность инвентора и решать, взять качественное брендовое устройство или бюджетную китайскую модель.

В любом случае, если нужен генератор для целого дома, пусть даже это просто дача, нет смысла смотреть в сторону переносных моделей, мощностью 0,8-1,5 кВт. Их хватит только для работы осветительных приборов и телевизора, а даже маломощный холодильник при запуске может вызвать перегрузку.

Также надо быть готовым выделить генератору отдельное помещение и совсем хорошо если есть возможность сделать там звукоизоляцию и отопление. Последний вопрос особенно важен при необходимости использования дизельного двигателя.

Все большую популярность приобретают готовые решения, в которых бензиновый, газовый или дизельный генератор заключен в специальный корпус. Такие электростанции монтируются на бетонной площадке недалеко от дома. Если средства позволяют, то лучше отдать предпочтение таким системам, так как это наиболее практичные, удобные и надежные устройства.

При необходимости, можно сделать подобный контейнер самостоятельно. Ниже вы можете видеть пример подобной конструкции, изготовленной из профнастила.

И один из главных вопросов – способ подключения генератора к домашней сети. Для этого подходят исключительно рубильники типа «или-или» – они полностью исключают возможность попадания электрического тока из основной линии энергоснабжения на обмотки генератора, что без вариантов приводит к их перегоранию.

Использование генератора в качестве резервного или аварийного источника для жилого дома

Если электричество на основной линии отключают лишь время от времени, то можно поздравить себя с возможностью сэкономить. Кроме того, что нет особой необходимости приобретать мощный генератор, для этих целей вполне подойдет устройство китайского производства с бензиновым двигателем. Ресурс работы такого генератора составляет порядка 1-1,5 тысяч часов и если запускать его раз в неделю на 3-4 часа, то несложно подсчитать, что его вполне хватит на 12-15 лет.

Другой вопрос, если электричество выключается едва ли не ежедневно (нет смысла думать, куда при этом смотрят энергоснабжающие организации – чаще быстрее проблему решить своими силами) – в таком случае выгоднее приобрести брендовый генератор. Даже устройства с бензиновым двигателем от проверенного производителя обладают моторесурсом в 4-5 тыс. часов.

Следующим пунктом экономии станет устройство запуска двигателя – если электричество отключается время от времени, то можно включать генератор вручную. Конечно, это занимает некоторое время, но избавляет от необходимости переплачивать за отдельную систему автоматического запуска. Впрочем, решение про необходимость ее использования в любом случае надо принимать на месте.

Еще, при использовании ручного включения генератора, обязательно надо позаботиться про систему сигнализации появления электричества в основной сети. Для этого можно отдельной линей провести в помещение обыкновенную лампочку, которая будет включаться мимо генератора – когда она засветится, значит можно переключаться на общую линию.

Использование генератора в качестве постоянного источника электроэнергии

Если в качестве резервного источника экономически более оправдано использование генераторов с бензиновыми двигателями, то для постоянной работы без вариантов придется выбирать исключительно из моделей с дизельными ДВС и от проверенных производителей такого оборудования.

Так как генератор будет работать практически без перерывов, то в обязательном порядке надо обращать внимание на наличие в нем водяного охлаждения – это усложняет и утяжеляет всю конструкцию, но для стационарного устройства это далеко не самый критичный фактор.

Также надо со всей тщательностью подойти к вопросу о подборе мощности устройства – если нет навыков подсчета активной и реактивной мощностей, то это дело лучше доверить специалистам. Даже если продавец генератора не сможет проконсультировать на эту тему и услуга будет заказана платно на стороне – она в любом случае окупится.

Скорее всего, для работы в качестве постоянного источника тока нет смысла приобретать генератор с автоматической системой запуска. В таком случае надобность в ней это редкое исключение, а если вдруг она понадобится, то ее всегда можно установить отдельно.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

srbu.ru

Самодельный генератор. Все способы своими руками

Способ 1

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

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

Предлагается пользоваться простыми двигателями по такой схеме.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Способ 2

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

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

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

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

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

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

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

Способ 3

Можно сконструировать самодельный генератор, электростанцию на бензине.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

elektronchic.ru

Генератор своими руками на 220 вольт. Теперь отключения света не страшны / Habr

Потребуется:

Сборка:

Где взять детали?

Мой опыт:

— 3 Вт — зарядка телефона
— 5 Вт — радио приёмник
— 7 Вт — зарядка и пользование планшетом
— 10 Вт — зарядное фотоаппарата, фонарика и видеокамеры
— 12 Вт — энергосберегающая лампочка
— 30 Вт — музыкальный центр
— 40 Вт — ноутбук
— 70 Вт — телевизор (включал редко)

Мне хватало заряда почти на день, после чего я в течении часа крутил педали и вновь можно было пользоваться электричеством.

Если кто знает другие методы добычи электричества в домашних условиях делитесь в комментариях.

habr.com