Как сделать самодельный генератор из асинхронного двигателя. Принципы сборки электрогенератора в домашних условиях

Бесперебойное обеспечение электроэнергией – это залог комфортной жизни в любое время года.

Для организации автономного питания жилища часто используется асинхронный генератор, который также можно сделать своими руками.

Что это такое

Асинхронный генератор – это устройство переменного тока, который при помощи принципа работы асинхронного двигателя, может производить электрическую энергию. Его еще называют индукционным. Асинхронный электрогенератор обеспечивает быстрый поворот ротора, скорость вращения при этом намного больше, чем, если бы их вращал синхронный аналог устройства. Обычный асинхронный электродвигатель переменного тока может использоваться как генератор без каких-то дополнительных настроек или преобразований схемы.

Фото – асинхронный генератор

Область использования асинхронного генератора довольно широкая:

1. Их применяют как двигатели для ветровых электростанций;
2. С целью обеспечения автономного питания дома или квартиры, или как миниатюрные ГЭС-станции;
3. Как инверторный (сварочный) генератор;
4. Для организации бесперебойного питания от переменного тока.

При этом однофазный асинхронный генератор должен быть включен при помощи входящего напряжения. Обычно для этого устройство подключают к питанию. Но некоторые модели могут работать самостоятельно, самовозбуждением, посредством последовательного подключения конденсаторов.
Видео: устройство асинхронного двигателя

Принцип работы

Асинхронный электрический генератор производит электрическую энергию, когда скорость вращения ротора быстрее, чем синхронная. У самого обычного генератора этот показатель находится в пределах 1800 оборотов в минуту, при этом характеристики синхронной скорости около 1500 об/мин.

Схема генератора

Принцип работы асинхронного генератора основан на преобразовании механической энергии в энергию тока, т. е., электрическую. Для того чтобы ротор начал крутиться и вырабатывать ток, нужен довольно сильный крутящий момент. Идеальным, по мнению электриков, считается так называемый «вечный холостой ход», при котором поддерживается равная скорость вращения на протяжении всей работы асинхронного генератора.

Как сделать самому

Купить асинхронный генератор – это дорогое удовольствие, тем более что можно его сделать самостоятельно. Принцип работы прост, главное – обеспечить себя необходимыми инструментами.

1. Согласно принципу действия устройства, Вам нужно настроить генератор так, чтобы скорость его вращения была выше, чем обороты двигателя. Для этого подключаем электродвигатель к сети и заводим его. Чтобы вычислить скорость вращения двигателя, нужно использовать тахогенератор или тахометр;
2. К полученному значению нужно добавить 10 %. Скажем, технические характеристики двигателя 1200 об/мин, значит, генератор должен иметь 1320 об/мин (1200 * 0,1 % = 120, 120 + 1200 = 1320 об/мин);
3. Далее, переделка асинхронного двигателя в генератор включает в себя подбор необходимой емкости для используемых конденсаторов (каждый конденсатор между фазами аналогичен предыдущему);
4. Следите за тем, чтоб емкость не была слишком большой, иначе асинхронный генератор будет нагреваться;
5. Подбираете конденсаторы, необходимые для обеспечения определенной скорость вращения, расчет которой производился выше. Их установка требует особенной внимательности, очень важно, чтобы они были изолированы при помощи специальных покрытий.

На этом обустройство генератора на базе двигателя окончено. Теперь его можно устанавливать как источник энергии. Важно помнить, что устройство с короткозамкнутым ротором производит довольно высокое напряжение, поэтому если Вам нужен показатель 220 В, есть резон установить понижающий трансформатор.

Схема включения двигателя в качестве генератора

Вот так выглядит схема, как сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя, здесь основные отличия заключаются в скорости вращения и в принципе включения. Как пример, представляем Вам схему ветряной ГЭС, которую включает асинхронный бензиновый генератор.

При этом нужно отметить, что он не работает с самозапиткой, в большинстве случаев, для включения такого генератора используется специальный мотоблок или блок управления по типу замка зажигания.

Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1

Часть 2

Часть 3

Часть 4

Часть 5

Часть 6

В качестве генератора с небольшой мощностью, можно применять даже однофазные асинхронные двигатели от бытовых электроприборов – стиральных машин Geko, дренажных насосов и т. д. Как и двухопорный двигатель, мотор от таких устройств нужно подключать параллельно их обмотке. Еще один способ – это использовать конденсаторы сдвига фазы. Они не всегда отличаются нужной мощностью, поэтому нужно будет её увеличить до необходимых показателей. Такой простой генератор можно будет использовать для питания лампочек или модемов. Если немного переделать схему, то Вам удастся подключить этот автономный прибор даже к обогревателю или электрической печке. Также можно сделать подобный генератор на постоянных магнитах.

Фото – маломощный генератор

1. Любой асинхронный генератор (бензогенератор, электрический, бесщеточный) считается устройством с повышенный уровнем опасности, поэтому постарайтесь его изолировать;
2. Каждый автономный генератор обязательно должен быть оснащен дополнительными измерительными устройствами, чтобы фиксировать данные о его работе. Это должен быть частотометр или тахометр, а также вольтметр;
3. Желательно обустроить генератор кнопками включения и выключения;
4. Данный тип электрогенератора, в обязательном порядке, заземляется;
5. Будьте готовы к тому, что КПД асинхронного генератора будет падать на 30, а иногда и на 50 % – это явление неизбежно при преобразовании механической энергии в электрическую;
6. Заменить устройство при необходимости могут синхронные бесщеточные генераторы типа ГС-200 или ГС-250, асинхронные АИР 63, ЕСС 5-93-4у2 (75 кВт), и прочие, цена которых от 30 000 рублей в Красноярске и от 35 000 в Москве;
7. Очень важен тепловой режим асинхронного генератора. Как и ДВС он может нагреваться от холостого хода, следите за температурой устройства.

В современных реалиях каждый домовладелец хорошо знаком с постоянным ростом стоимости коммунальных услуг – это касается и электрической энергии. Поэтому для создания комфортных условий обитания в загородном домостроении, как летом, так и зимой, придётся или оплачивать услуги по энергоснабжению, или найти альтернативный выход из сложившейся ситуации, благо природные источники энергии бесплатны.

Как сделать ветрогенератор своими руками - пошаговое руководство

Территория нашего государства – это по большей части равнины. Несмотря на то, что в городах доступ ветра перекрыт высотными постройками, за городом буйствуют сильные воздушные потоки. Поэтому самостоятельное изготовление ветряного генератора - единственно правильное решение для обеспечения загородного дома электричеством. Но для начала нужно разобраться, какая модель подходит для самостоятельного изготовления.

Роторный

Роторный ветряк – несложное преобразовательное устройство, которое просто сделать своими руками. Естественно, такое изделие не сможет обеспечить электроэнергией загородный особняк, но для дачного домика вполне сгодится. Он позволит осветить не только жиле домостроение а, и хозяйственные постройки и даже дорожки в саду. Для самостоятельной сборки агрегата мощностью до 1500 ватт нужно подготовить расходные материалы и комплектующие из следующего перечня:

Естественно, нужно иметь и минимальный комплект инструмента: ножницы для резки металла, болгарка, измерительная рулетка, карандаш, набор гаечных ключей и отвёрток, дрель со свёрлами и пассатижи.

Пошаговые действия

Сборку начинают с изготовления ротора и переделки шкива для чего придерживаются определённой последовательности работ.

Для подсоединения аккумуляторной батареи используются проводники с 4 мм сечением и длиной не более 100 см. Потребители подключаются проводниками с сечением в 2 мм. Важно в разрыв цепи включить преобразователь постоянного напряжения в переменное значение 220В согласно схеме клеммных контактов.

Плюсы и минусы конструкции

Если все манипуляции проделаны, верно, то аппарат прослужит достаточно долго. При использовании достаточно мощной аккумуляторной батареи и подходящего инвертора до 1,5 кВт можно обеспечить питанием уличное и внутридомовое освещение, холодильник и телевизор. Сделать такой ветряк очень просто и экономически выгодно. Такое изделие легко ремонтируется и неприхотливо в использовании. Оно очень надёжно в плане работы и не шумит, надоедая обитателям дома. Однако роторный ветряк имеет низкую производительность, и его работа зависит от наличия ветра.

Аксиальная конструкция с без железным статором на основе неодимовых постоянных магнитов, на территории нашего государства появились не так давно из-за недоступности комплектующих частей. Но на сегодняшний день, мощные магниты не являются редкостью, да и стоимость на них значительно упала по сравнению с несколькими годами тому назад.

Основой такого генератора является ступица с тормозными дисками от легковой машины. Если это будет не новая деталь, то целесообразно её перебрать и сменить смазочные материалы и подшипники.

Размещение и установка неодимовых магнитов

Работы начинают с наклеивания магнитов на диск ротора. С этой целью используются магниты в количестве 20 шт. и размерами 2,5 на 0,8 см. Для изменения количества полюсов нужно придерживаться следующих правил:

• однофазный генератор подразумевает количество магнитов соответствующе числу полюсов;
• в случае с трёхфазным прибором соблюдается соотношение в 2/3 полюсов и катушек соответственно;
• размещение магнитов должно происходить с чередованием полюсов, для упрощения их распределения лучше пользоваться готовым шаблоном, сделанным из картона.

По возможности целесообразно использовать магниты прямоугольной формы, так как в круглых аналогах сосредоточение магнитных полей идёт в центре, а не по всей поверхности. Важно соблюсти условие, чтобы стоящие друг напротив друга магниты имели противоположные полюса. С целью определения полюсов магниты подносятся друг к другу, и притягивающиеся стороны являются положительными, следовательно, отталкивающиеся края отрицательными.

Для крепления магнитов используется специальный клеевой состав, после чего для увеличения прочности выполняют усиление посредством эпоксидной смолы. С этой целью, ею заливают магнитные элементы. Для предотвращения растекания смолы делают бортики при помощи обычного пластилина.

Агрегат трёхфазного и однофазного типа

Однофазные статоры по своим параметрам уступают трёхфазным аналогам, так как при увеличении нагрузки возрастает вибрация. Это обусловлено разницей амплитуды тока возникающей в результате непостоянности его отдачи за определённый промежуток времени. В свою очередь, в трёхфазном аналоге такой проблемы нет. Это позволило увеличить отдачу трёхфазного генератора почти на 50% в сравнении с однофазной моделью. Плюс ко всему из-за отсутствия дополнительной вибрации во время работы устройства не создаются посторонние шумы.

Намотка катушек

Каждый электрик в курсе, что прежде чем начинать намотку катушки, важно выполнить предварительные расчёты. Самодельный ветрогенератор на 220В – устройство, работающее на малых скоростях. Необходимо добиться, чтобы зарядка аккумуляторной батареи стартовала со 100 оборотов в минуту.

Если исходить из таких параметров, то для намотки всех катушек потребуется не более 1200 витков. Для определения витков для одной катушки нужно выполнить простое деление общих показателей на число отдельных элементов.

Для поднятия мощности ветряка с низкими оборотами увеличивается число полюсов. При этом будет происходить увеличение частоты тока в катушках. Намотка катушек должна, выполнятся толстыми медными проводами. Это позволит уменьшить величину сопротивления а, следовательно, увеличить силу тока. Важно учитывать, что с резким увеличением напряжения ток может полностью расходоваться на сопротивление обмоток. Для упрощения намотки можно использовать специальный станок.

В соответствии с числом и толщиной магнитов, закреплённых на дисках, изменяются рабочие характеристики аппарата. Чтобы выяснить, какие показатели мощности получатся в конечном счёте, достаточно выполнить намотку одного элемента и прокрутить его в агрегате. Для определения мощностных характеристик замеряется напряжение при определённых оборотах.

Зачастую катушка выполняется круглой, но целесообразно её слегка вытянуть. В таком случае меди в каждом секторе будет больше, а расположение витков становится плотнее. По диаметру внутреннее отверстие катушки должно равняться габаритам магнита. При изготовлении статора важно учитывать, что он по толщине должен равняться параметрам магнитов.

Обычно в качестве заготовки для статора используется фанера, но, вполне возможно, выполнить разметку на бумажном листе расчертив сектора для катушек, а для бордюров использовать обычный пластилин. Для придания прочности изделию используется стеклоткань, располагаемая на дне формы сверху катушек. Важно чтобы не происходило прилипания эпоксидной смолы к форме. Для этого её покрывают сверху воском. Катушки неподвижно фиксируются друг с другом, а концы фаз выводятся наружу. После чего выполняется соединение всех проводов по схеме звезда или треугольник. Для тестирования готового устройства его вращают вручную.

Обычно конечная высота мачты составляет 6 метров, но по возможности лучше её увеличить в 2 раза. Из-за этого для её крепления используется бетонное основание. Крепление должно быть таким, чтобы труба легко поднималась и опускалась с помощью лебёдки. На верхнем конце трубы выполняется фиксация винта.

Чтобы сделать винт, понадобиться ПВХ труба, сечение которой должно составлять 16 см. Из трубы вырезается винт двухметровой длины с шестью лопастями. Оптимальная форма лопастей определяется экспериментальным путём, что позволяет увеличить крутящий момент при минимальных оборотах. Для отвода винта от сильных порывов ветра используется хвост складной конструкции. Вырабатываемая электроэнергия накапливается в аккумуляторных батареях.

Видео: самодельный ветряной генератор

После рассмотрения доступных вариантов ветрогенераторов каждый домовладелец сможет определиться с подходящим для его целей устройством. Каждый из них имеет как свои положительные стороны, так и отрицательные качества. Особенно прочувствовать эффективность ветряка можно за городом, где происходит постоянное движение воздушных масс.

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М.О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту.

Асинхронные электродвигатели - самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.

Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель состоит из неподвижной части - статора и подвижной части - ротора, вращающегося в подшипниках, укреплённых в двух щитах двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора укладывают стержневую обмотку или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки накоротко замыкают обмотку ротора по концам (отсюда и название - короткозамкнутый). В отличие от короткозамкнутого ротора, в пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укреплённым на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.

По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.

Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.

В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели , которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.

Автономные асинхронные генераторы - трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность.

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим.

Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.

В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750….1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 ,

где С - ёмкость конденсаторов, мкФ.

Мощность генератора,кВ·А	Холостой ход
	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	cos = 1		cos = 0,8
			ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар
2,0 3,5 5,0 7,0 10,0 15,0	28 45 60 74 92 120	1,27 2,04 2,72 3,36 4,18 5,44	36 56 75 98 130 172	1,63 2,54 3,40 4,44 5,90 7,80	60 100 138 182 245 342	2,72 4,53 6,25 8,25 11,1 15,5

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом.

Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя.

В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя-генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:

• бытовые сварочные трансформаторы;
• электропилы, электрофуганки, зернодробилки (мощность 0,3…3 кВт);
• электропечи типа "Россиянка", "Мечта" мощностью до 2 кВт;
• электроутюги (мощность 850…1000 Вт).

Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов. Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии.

Если бытовой сварочный трансформатор рассчитан на работу с электродами диаметром 2…3 мм, то его полная мощность составляет примерно 4…6 кВт, мощность асинхронного генератора для его питания должна быть в пределах 5…7 кВт. Если бытовой сварочный трансформатор допускает работу с электродами диаметром 4 мм, то в самом тяжелом режиме - "резки" металла, потребляемая им полная мощность может достигать 10…12 кВт, соответственно мощность асинхронного генератора должна находиться в пределах 11…13 кВт.

В качестве трёхфазной батареи конденсаторов хорошо использовать так называемые ком-пенсаторы реактивной мощности, предназначенные для улучшения соsφ в промышленных осветительных сетях. Их типовое обозначение: КМ1-0,22-4,5-3У3 или КМ2-0,22-9-3У3, которое расшифровывается следующим образом. КМ - косинусные конденсаторы с пропиткой минеральным маслом, первая цифра-габарит (1 или 2), затем напряжение (0,22 кВ), мощность (4,5 или 9 квар), затем цифра 3 или 2 означает трёхфазное или однофазное исполнение, У3 (умеренный климат третьей категории).

В случае самостоятельного изготовления батареи, следует использовать конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Электролитические конденсаторы применять нельзя.

Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

Двухфазный режим асинхронного генератора.

Рис.2 Двухфазный режим асинхронного генератора.

Такую схему следует использовать тогда, когда нет необходимости в получении трёхфазного напряжения. Этот вариант включения уменьшает рабочую ёмкость конденсаторов, снижает нагрузку на первичный механический двигатель в режиме холостого хода и т.о. экономит "драгоценное" топливо.

В качестве маломощных генераторов, вырабатывающих переменное однофазное напряжение 220 В, можно использовать однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели бытового назначения: от стиральных машин типа "Ока", "Волга", поливальных насосов "Агидель", "БЦН" и пр. У них конденсаторная батарея может подключаться параллельно рабочей обмотке, либо использовать уже имеющийся фазосдвигающий конденсатор, подключенный к пусковой обмотке. Емкость этого конденсатора, возможно, следует несколько увеличить. Его величина будет определяться характером нагрузки, подключаемой к генератору: для активной нагрузки (электропечи, лампочки освещения, электропаяльники) требуется небольшая емкость, индуктивной (электродвигатели, телевизоры, холодильники) - больше.

Рис.3 Маломощный генератор из однофазного асинхронного двигателя.

Теперь несколько слов о первичном механическом двигателе, который будет приводить во вращение генератор. Как известно, любое преобразование энергии связано с её неизбежными потерями. Их величина определяется КПД устройства. Поэтому мощность механического двигателя должна превышать мощность асинхронного генератора на 50…100%. Например, при мощности асинхронного генератора 5 кВт, мощность механического двигателя должна быть 7,5…10 кВт. С помощью передаточного механизма добиваются согласования оборотов механического двигателя и генератора так, чтобы рабочий режим генератора устанавливался на средних оборотах механического двигателя. При необходимости, можно кратковременно увеличить мощность генератора, повышая обороты механического двигателя.

Каждая автономная электростанция должна содержать необходимый минимум навесного оборудования: вольтметр переменного тока (со шкалой до 500 В), частотомер (желательно) и три выключателя. Один выключатель подключает нагрузку к генератору, два других - коммутируют цепь возбуждения. Наличие выключателей в цепи возбуждения облегчает запуск механического двигателя, а также позволяет быстро снизить температуру обмоток генератора, после окончания работы - ротор невозбужденного генератора еще некоторое время вращают от механического двигателя. Эта процедура продлевает активный срок службы обмоток генератора.

Если с помощью генератора предполагается запитывать оборудование, которое в обычном режиме подключается к сети переменного тока (например, освещение жилого дома, бытовые электроприборы), то необходимо предусмотреть двухфазный рубильник, который в период работы генератора будет отключать данное оборудование от промышленной сети. Отключать надо оба провода: "фазу" и "ноль".

В заключение несколько общих советов.

1. Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

2. По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

3. Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он "не любит" холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

4. Не ошибитесь с мощностью электрического тока, вырабатываемого генератором. Если при работе трёхфазного генератора используется одна фаза, то её мощность будет составлять 1/3 общей мощности генератора, если две фазы - 2/3 общей мощности генератора.

5. Частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, можно косвенно контролировать по выходному напряжению, которое в режиме "холостого хода" должно на 4…6 % превышать промышленное значение 220/380 В.

Стоит уточнить определение «электрогенератора ». У большинства возникают ассоциации с бензиновыми или дизельными генераторами, построенными на базе двигателя внутреннего сгорания. Безусловно, электрогенератор своими руками, обязательный компонент автомобиля, и бытовые электростанции на базе ДВС самые распространенные из промышленных образцов. По определению электрический генератор — устройство, преобразовывающее различные виды энергии в электрическую.

Энергию атома в домашних условиях использовать не получится (не те масштабы). Энергию солнца, ветра, движущейся воды и тепловую энергию (ДВС) использовать по силам.

Энергия солнца

Солнечная батарея — альтернативный источник энергии, не отличается большой мощностью, но как вспомогательная (резервная) система уже довольно широко распространена.

Она напрямую генерирует электричество, которое используется для заряда аккумулятора. Конечно, электростанция работает днем и мощность зависит от продолжительности светового дня. Если посмотреть на карту инсоляции России, то видно, что продолжительность «солнечного сияния» на половине территории составляет от 1700 до 2000 часов в год, а в южных регионах (удивительно, в Якутске) более 2000 часов.

КПД таких батарей колеблется в пределах 9% — 25% от заявленной мощности (зависит от типа элемента), наиболее распространены модели с КПД 14-19%. Если не вдаваться в отличительные особенности батарей, то в большинстве случаев, чтобы получить 1 кВт электроэнергии необходима панель площадью от 7 до 10 кв. м. А теперь можно умножить на количество солнечных часов и получить неплохую цифру годовой экономии…

Чем еще хороши солнечные батареи - простотой монтажа. Если не монтировать систему по принципу «подсолнуха», с поворотом относительно положения солнца, то схема солнечного генератора очень проста.

Электрогенератор своими руками: расположение стационарной батареи

для круглогодичной эксплуатации должно быть +15° к широте, для летних месяцев надо отнять 15° от широты. Хотя для небольших систем можно увеличить мощность до 50%, отслеживая азимут солнца, так как отклонение батареи от перпендикуляра солнечного луча не более чем на 15° дает 99% гелиорадиации. Высоту солнца можно и не отслеживать, так как она в основном попадает в 30° разброс. Главное все это учесть при установке батареи, например, на скатной кровле.

Кроме стационарных систем можно купить или изготовить своими руками переносную солнечную электростанцию, мощности которой вполне будет хватать для подзарядки телефона или планшета где-нибудь на природе.

Электрогенератор своими руками: энергия ветра

Ветер - еще один экологически чистый вид энергии. Но если солнечная энергия преобразуется в электрическую при помощи фотоэлементов просто (с точки зрения конечного потребителя), то ветряной электрогенератор — это сложное инженерное сооружение, требующее проведения целого комплекса работ. По сути в домашних условиях необходимо повторить промышленную установку.

Основные узлы: двигатель - мультипликатор (редуктор) — генератор постоянного тока — контролер заряда аккумулятора - аккумулятор — преобразователь напряжения.

Ветряной двигатель, или ветроколесо, может быть с горизонтально ориентированной осью и вертикальной. В первом случае — это знакомая (и самая распространенная) конструкция с пропеллером.

Вертикальная ось - это ветродвигатели на основе ротора Дарье или Савониуса. Из них двоих сделать электрогенератор своими руками проще по второму варианту.

Электрогенератор своими руками: у каждой схемы есть свои преимущества.

Вертикально-осевые имеют КПД не больше 15%, но они и имеют гораздо ниже уровень шума, а ротор Савониуса довольно несложен с точки зрения ветродвигателя. К тому же такой тип меньше зависит от силы ветра и не требует ориентации относительно направления воздушного потока.

Горизонтально осевые модификации имеют более высокое КПД, но требуют ориентирование относительно направления воздушного потока (флюгером, или лопатой) и защиту от сильного ветра. К тому же они довольно шумные не только из-за аэродинамических шумов, но добавляются и механические (все-таки опорный подшипник «шумит»). Плюс ко всему, для генерации приличной мощности нужен немаленький размер винта. Но тем не менее, именно этот тип используется практически во всех промышленных образцах.

Теперь о пропеллере, его размерах и количестве лопастей. Существует уже строго выверенная, в том числе и опытным путем, таблица зависимости мощности установки от скорости ветра, размера лопасти и их количества.

Чтобы не путаться с дробями стоит привести простой расклад при скорости ветра 4 м (КПД горизонтального «ветряка» 0.35, КПД генератора - 0.9, редуктора - 0.8):

• диаметр 2 м: 2 лопасти - 10 Ватт, 3 лопасти - 15 Ватт, 4 лопасти - 20 Ватт, 6 лопастей - 30 Ватт, 8 лопастей - 40 Ватт;
• диаметр 4 м: 2 лопасти - 40 Ватт, 3 лопасти - 60 Ватт, 4 лопасти - 80 Ватт, 6 лопастей - около 120 Ватт.

В принципе, при увеличении диаметра зависимость не совсем линейная, но общее представление дает. Чтобы получить 500 Ватт при скорости ветра 4 м в секунду необходим диаметр ветрового колеса для 2 лопастей - 14 м, 3 лопастей - 11.48 м, 4 лопастей - 9.94.

Почему для расчета выбраны 4 метра в секунду?

Как правило, для средней полосы России этот показатель — потолок для среднемесячных значений. Например, для Москвы и области среднемесячный показатель скорости ветра в течение 2012 года вообще колеблется в районе 2.5 м/сек. Так что при выборе ветряного электрогенератора стоит вначале поинтересоваться статистикой в регионе, а потом посчитать, стоит ли напрягаться, но если есть доступные материалы и узлы, то почему бы и не сделать такое устройство.

Теперь о лопастях - самый ответственный момент. Парусные лопасти (как у ветряных старинных мельниц) имеют низкий КПД, поэтому нужны аэродинамические, как крыло самолета.

Выточить их можно даже из дерева, хотя многие умельцы режут пластиковую трубу. А вот здесь есть нюансы.
При малом количестве лопастей их труднее сбалансировать и к тому же возможны вибрации. Ветроколесо с 2-3 лопастями относится к быстроходным, линейная скорость при сильном ветре на конце лопасти может достигать до 200 м/сек (пуля пистолета Макарова - 400м/сек, а скорость пули дуэльного пистолета Сент-Этьен образца 1835 года - 168 м/сек).

Пластик — материал хрупкий, может при наличии вибрации расколоться на высокой скорости. Поэтому лучше всего для изготовления ветрогенератора электрогенератор своими руками использовать более «тихоходные» ветровые колеса с 6 лопастями и диаметром 2-3 метра.

А для их изготовления брать ПВХ трубу для напорного водопровода с толщиной стенки от 4 мм. Вырезаем лопасти, обтачиваем ее края и шлифуем, чтобы получить требуемые аэродинамические характеристики.

Затем из листовой стали делают «звездочку» для сборки пропеллера.

После монтажа лопастей ветроколесо необходимо сбалансировать. Для этого его устанавливают в закрытом помещении на вертикальной опоре с уровнем оси строго по горизонтали и добиваются того, чтобы колесо произвольно не поворачивалось при любом положении лопастей, в противном случае будут возникать вибрации.

Одновременно с балансировкой проверяют положение лопастей в пространстве относительно вертикали. Используют для этого неподвижный ориентир в нижней (или верхней) точке, определяя расстояние от этой точки до каждой лопасти, когда она находится напротив ее.

К сожалению, без применения фабричного электрогенератор своими руками или двигателя постоянного тока не получится сделать ветрогенератор не получится.

Теоретически и его можно изготовить, но зачем… Всегда можно найти и купить низкооборотный электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами и напряжением до 100 В. Можно установить и автомобильный, но для него требуются высокие обороты, а значит и редуктор. Можно выбрать веломотор, у которого при 200 об/сек максимальная мощность 250 Ватт, при 24 В (хватит с запасом).

После пропеллера и выбора генератора надо изготовить раму с надежной конструкцией (как никак «самолет» на привязи).
Затем сделать поворотный узел, прикрепляемый к раме и несущий ветровое колесо и генератор, с щеточным токосъемником (если есть возможность подобрать фабричный, то лучше использовать его).

А для защиты от ураганного ветра установить на шарнире подвижную боковую лопату с пружинной стяжкой. При сильном ветре, силы пружины будет недостаточна, чтобы выравнять лопату перпендикулярно лопастям. А сила ветра просто развернет лопасти вдоль направления ветра. При нормальной скорости потока пружина будет разворачивать лопасти перпендикулярно лопате.

Осталось собрать конструкцию: пропеллер к генератору, генератор на станину, станина к раме, к ней же крепится лопата на растяжке, рама к поворотному механизму, генератор к токосъемнику, а уже от него идут провода к электрической части.

Вся эта конструкция устанавливается на мачту.

Электрическая часть ветряного генератора самая простая: диодный мост через предохранители и контроллер напряжения подключается к аккумулятору, а от него напряжение распределяется дальше. Постоянное - для питания приборов с соответствующим типом питания. А для получения переменного тока используют преобразователь напряжения.

• Видео

Видео

В загородных домах и на дачных участках зачастую отсутствует стационарное электричество, поэтому немалой популярностью пользуются электрогенераторы. Поскольку – далеко недешевое удовольствие, многие умельцы пытаются своими руками смастерить это устройство. Но для того чтобы оно полноценно справлялось с возложенной на него задачей – обеспечением дома электроэнергией, необходимо четко понимать схему устройства прибора. Вашему вниманию инструкция по созданию электрогенератора своими руками в домашних условиях (прилагается видео инструкция).

Электрогенератор: сферы применения, принцип действия

Сегодня речь пойдет об асинхронном электрогенераторе, поскольку он обладает рядом достоинств, отличающих его от классического синхронного. Самым главным из них является низкий клирфактор. Дело в том, что синхронные генераторы отличаются довольно высоким клирфактором, который характеризуется большим количеством высоких гармоник в выходном напряжении. Это, в свою очередь, приводит к ненужному нагреву устройства и неравномерному вращению мотора.

Асинхронный электрогенератор, сделанный своими руками, вполне подходит для использования в дачном хозяйстве, но, если говорить о промышленном применении подобных устройств, то их используют для добычи энергии на ветровых станциях, в качестве сварочных агрегатов или автономного средства поддержки электричества в доме наряду со стационарной ТЭС.

Устройство двигателя

Принцип действия устройства достаточно прост, если не рассматривать каждый происходящий внутри него процесс отдельно. Работа генератора происходит за счет явления магнитной индукции. Проводник проходит через электрополе (созданное искусственно) и создает при этом импульс, преобразующийся в постоянный ток.

Внутри генератора расположен мотор, который вырабатывает электричество по следующей схеме: в камерах сжигания двигателя сжигается топливо, при этом выделяется газ, приводящий в движение коленчатый вал. Тот, в свою очередь, передает импульс ведомому валу, на выходе дающему определенное количество энергии.

Процесс сборки генератора своими руками

Собрать асинхронный электрогенератор, в принципе, не составляет труда, если подойти к процессу со всей ответственностью. Для начала необходимо собрать все конструктивные элементы, которые понадобятся для сборки устройства:

• Двигатель. Этот генераторный элемент можно изготовить самостоятельно, но процесс настолько длителен и кропотлив, что легче использовать бывший в употреблении мотор из какого-нибудь старого бытового прибора (оптимально подойдет или ).
• Статор. Лучше купить полностью собранный статор (уже с обмоткой).
• Электропровода, в дополнении к которым также понадобится изолента.
• Трансформатор. Необязательный элемент, который необходим лишь в том случае, когда энергия на выходе имеет разную мощность.

Бывший в употреблении мотор

Перед тем как осуществлять сборку, вычисляем мощность будущего генератора. Для этого необходимо лишь подключить двигатель к сети и тахометром определить скорость его вращения. К полученной величине прибавляем 10% (компенсаторная величина, которая предотвратит перегрев устройства).

Совет. Так как генератор непосредственно связан с производством электричества, необходимо обязательно заземлить его. Отсутствие такового может привести не только к быстрому износу устройства, но и к его превращению в устройство опасное для жизни.

Вычислив мощность, подбираем подходящие конденсаторы и подключаем их в определенной последовательности по одной из схем, которые можно найти в свободном доступе в интернете.

Создавая электрогенератор в домашних условиях, будьте готовы к тому, что он (в большинстве случаев) не сможет конкурировать с заводскими моделями по производительности. Пытаться воплощать идею в жизнь стоит лишь в тех случаях, когда:

• имеются соответствующие навыки и знания в области электроники и механики;
• уже были успешные попытки создания подобных устройств;
• на руках имеется все необходимое оборудование и приборы для точных вычислений;
• есть опыт в чтении электросхем, а также умение осуществлять расчеты при конструировании электроприборов.

Самодельные генераторы, безусловно, обладают определенными достоинствами, среди которых можно отметить экономию средств и возможность создания устройства, полностью отвечающего предъявляемым требованиям.

Самодельный генератор не будет таким мощным как покупной

Но есть у подобных устройств и свои недостатки:

• большая вероятность частых поломок ввиду отсутствия герметичных креплений между конструктивными элементами устройства;
• возможная неточность в вычислениях мощности прибора, что приведет в процессе эксплуатации устройства к его невысокой продуктивности;
• для создания эффективного и надежного устройства нужны определенные знания и навыки.

Совет. Для повышения защиты устройства от воздействия внешних факторов (что, в свою очередь, позволит сохранить его продуктивность на протяжении длительного периода) желательно соорудить для него специальный защитный кожух.

И напоследок несколько полезных советов относительно грамотной эксплуатации асинхронного генератора. Во-первых, лучше оборудовать генераторное устройство кнопкой «вкл./выкл.» (по возможности). Во-вторых, периодически следует контролировать температуру прибора для предотвращения его перегрева. В-третьих, поскольку создаваемое устройство не имеет автоматических элементов, во время его эксплуатации необходимо будет периодически использовать тахометр, вольтметр и амперметр.

Как вы могли убедиться, в принципе, создать генератор в домашних условиях не так уж и сложно, особенно, если в наличии есть его основные конструктивные элементы. Вопрос в целесообразности таких устройств. С финансовой точки зрения это может быть выгодно лишь в одном случае: если у вас есть под рукой бывший в употреблении рабочий двигатель. В любом случае попробовать стоит. Удачи!