Jak vyrobit generátor vlastníma rukama? Domácí jednoduchý elektrický generátor z elektromotoru doma

Přátelé, zdravím všechny. Každý, kdo sleduje náš kanál, ví, že téměř celý rok jsme vytvářeli výkonnou elektrickou buginu. A na podzim byly provedeny první bojové zkoušky. Pokud má někdo zájem, můžete si přečíst zde Domácí elektrická bugina.

Souběžně s buginou jsme zahájili druhý projekt. Jedná se o projekt elektrocentrály s názvem Move&Move.

Jaké jsou jeho hlavní úkoly:

1. Pracujte jako nouzový generátor pro venkovský dům. AC provoz.

2. Funguje jako nabíječka pro elektrická vozidla s možností nabíjení na cestách. DC provoz.

Téměř každý majitel elektromobilu potřebuje cestovat 2-3x ročně. Je velmi výhodné mít takový generátor na přívěsu (přívěsu) a jet kamkoli bez přemýšlení o nabíjecích stanicích. Pro majitele Tesly bude velmi užitečné si takový generátor pronajmout při cestování na dlouhé vzdálenosti. Na rozdíl od běžných generátorů vám umožní okamžitě vydat stejnosměrný proud, což výrazně urychlí nabíjení.

3. Experimenty s vysokým napětím v řádu milionů voltů na odlehlých neobydlených místech. Tesla cívka.

4. Získání zkušeností s vývojem vysokovýkonných elektrických generátorů.

K výrobě elektrického proudu potřebujeme přeměnit jeden druh energie na jiný.

Základem byl spalovací motor HR12DE od Nissanu. Splňovalo několik vyhledávacích kritérií najednou. Protože se v budoucnu plánuje instalace tohoto vlastního generátoru na kolejová vozidla, musel být motor lehký a kompaktní. Zároveň by měl mít nízkou spotřebu paliva v celém spektru otáček. A konečně, samotný motor měl mít nízkou cenu až 20 tisíc rublů (na konci roku 2021).

Spalovací motor Nissan HR12DE byl uveden na trh v roce 2010 společností Nissan Motors. Má 3 válce a 12 ventilů. Objem tohoto motoru je 1,2 litru. V pístovém systému je průměr pístu 78 milimetrů a jeho zdvih je 83,6 milimetrů. Systém vstřikování paliva je Double Over Head Camshaft (DOHC). Takový systém předurčuje instalaci dvou vačkových hřídelů do hlavy válců (hlavy válců). Takové technologie výroby motoru umožnily dosáhnout poměrně silného snížení hluku a získat výkon 79 koňských sil, stejně jako točivý moment 108 Nm. Motor je poměrně lehký: 60 kilogramů (hmotnost samotného motoru).

Výkon, hp (kW) při ot./min 79 (58) / 6000

Spotřeba paliva (smíšený režim) 6,1

Dále dochází k přeměně mechanické energie na elektrickou energii otáčením přes setrvačník generátoru z krabice elektrické verze Nissan Note. Samotný motor musel být trochu upraven, aby správně seděl zvon převodovky. Navíc jsou v krabici instalovány 2 elektromotory. Jeden výkon a druhý pomocný na 50 kW (na obrázku vpravo). Toto je pomocná, kterou potřebujeme. Silový bude demontován a umístěn na polici, kde bude čekat v křídlech.

Na výstupu generátor produkuje 3 fáze vysokofrekvenčního střídavého proudu cca 1 kHz v závislosti na otáčkách, kterých spalovací motor dosahuje.

Samotný generátor zapadá do skříně převodovky.

Dále je střídavé vysokofrekvenční napětí přiváděno do usměrňovací jednotky. Jako modul usměrňovače byl použit IGBT modul od Toyota Aqua o výkonu až 50 kW.

Poté je usměrněné napětí přiváděno do DC-DC měniče, rovněž z Toyota Aqua o výkonu 27 kW.

Samotný převodník musel být silně přepracován. Na výstupu máme dobře stabilizované napětí 400V DC. A ty výstupy, které se dříve používaly pro připojení elektromotorů, lze nyní použít pro připojení zátěže 220V 50 Hz.

Podrobnější informace o generátoru vlastníma rukama si můžete prohlédnout na našem kanálu Youtube „Time of Engineers“

Ne všechny existující elektrické sítě (zejména ty, které fungují v regionech vzdálených od měst) mohou spotřebitelům poskytnout dostatečný výkon vhodný pro provoz moderního vybavení domácnosti. Vzhledem k nízké kvalitě napětí přicházejícího z rozvoden a jeho častým výpadkům je mnoho uživatelů nuceno přemýšlet o výrobě domácího generátoru elektřiny. Jak takový asynchronní generátor vypadá externě, můžete vidět na Obr. níže.

Celkový pohled na domácí generátor zařízení

Tento přístup k řešení problému zásobování energií mimo město umožňuje výrazné úspory ve srovnání se situací, kdy je výrobní zařízení nakupováno prostřednictvím maloobchodního řetězce v hotové podobě.

Efekt vratnosti

Je známo, že princip činnosti jakéhokoli zařízení generujícího elektrický proud je založen na přeměně jedné formy energie (například tepla) na formu potřebnou pro napájení zařízení. Můžete využít tzv. alternativní (nazývané také obnovitelné) zdroje dodávek energie, ale s tímto způsobem jsou spojeny ještě větší materiálové a výrobní náklady.

Je mnohem jednodušší a ekonomičtější vyrobit domácí generátor proudu s využitím potenciálních schopností starého asynchronního elektromotoru, který má uživatel k dispozici.

Základem takové výroby je v elektrotechnice dobře známý princip vratnosti procesů interakce elektromagnetických polí, což je vysvětleno specifiky elektrických procesů probíhajících v tomto případě. Jestliže se v motoru využívá energie třífázového proudu k jeho přeměně na mechanické otáčení hřídele, pak v generátoru se vše děje přesně naopak. V těchto jednotkách se nucená rotace kotvy přeměňuje na elektrický proud protékající fázovými vinutími, jehož výkon se vynakládá na obsluhu spotřebitele (viz obrázek níže).

Princip činnosti generátoru

Před vytvořením vzorku domácího elektrického generátoru z použitého asynchronního motoru tedy v nejobecnějším případě musíte provést následující manipulace:

• Svorky, na které je přiváděno třífázové (nebo jednofázové – u kolektorových vzorků výrobků) napětí, musí být přepnuty na výstupní kontakty generátoru;
• Pohyblivá část generátoru, ze které je ovládán ten či onen mechanismus (například obráběcí stroj), by měla být vybavena pohonem z vnějšího zdroje mechanického rotačního impulsu;

Další informace. Jako takový zdroj lze použít jakoukoli pohonnou jednotku vhodnou pro specifické podmínky, otáčející se vlivem energie hořícího paliva (benzínu, plynu nebo motorové nafty). Pokud má soukromá domácnost větrný mlýn nebo domácí vodní mlýn, řešení problému pohonu je výrazně zjednodušeno.

• Vzhledem k vysokým nákladům na benzín v příměstských podmínkách je jedinou přijatelnou možností výroba malé elektrárny poháněné naftovým motorem nebo plynem.

Motor na relativně levné palivo je v tomto případě spojen přes speciální spojku pohonu s hřídelí konstruované konstrukce, která se po drobných úpravách promění v generátor střídavého proudu.

Výběr designu

Generátor z asynchronního motoru je možné vyrobit docela úspěšně, pokud pečlivě prostudujete konstrukci a strukturu každého z těchto mechanismů. Uvažujme nejprve typický asynchronní motor pracující na principu klouzání rotoru v elektromagnetickém poli statoru, které je mimo fázi. Pevná část této jednotky (stator) je vybavena, jak známo, třemi cívkami, vzájemně vůči sobě posunutými v prostoru o 120 geometrických stupňů.

Vlivem interakce pohyblivého a stacionárního pole se v cívkách statoru indukuje střídavé napětí, reprezentované sledem tří pracovních fází (A, B a C).

Jednodušší varianta výroby synchronního stroje (generátoru) zahrnuje použití použitého komutátorového jednofázového motoru, jehož součástí je zařízení fázového posuvu na kondenzátoru s pevnou kapacitou.

Výroba jednofázového systému výrazně zjednodušuje konstrukci budoucího generátoru, ale výkon takového produktu je relativně malý. Tato okolnost neumožňuje jeho použití pro napájení některých vzorků jednofázových energetických jednotek (např. vrtného čerpadla).

Dávejte pozor! Jednofázové zařízení sestavené na bázi kolektorového motoru může mít dostatečný výkon pouze k napájení sítě domácího osvětlení.

V případech, kdy je potřeba připojit k napájecímu vedení výkonnější silové zařízení, je jediným správným řešením vyrobit generátor z asynchronního mechanismu (obrázek níže).

Zvažme, jak lze tento mechanismus převést na třífázový generátor podrobněji.

Postup pro úpravu vinutí

Před výrobou generátoru z asynchronního motoru byste měli pochopit jeho statorové cívky, vzájemně spojené a připojené k napájecímu vedení podle určitého obvodu.

Další informace. Pro klasické zapojení asynchronních mechanismů se používají dva typy zapojení statorových vinutí: podle obvodu tzv. „hvězda“ nebo „trojúhelník“.

V prvním případě jsou všechny tři lineární cívky (A, B a C) na jedné straně spojeny do společného nulového vodiče, zatímco jejich druhé konce jsou připojeny ke třem fázovým vedením. Při zapnutí pomocí „trojúhelníku“ je konec jedné cívky připojen k začátku druhého a jeho konec je připojen k začátku třetího vinutí a tak dále, dokud se řetěz neuzavře.

V důsledku tohoto spojení vzniká pravidelný geometrický obrazec, jehož vrcholy odpovídají třem fázovým vodičům a nulový vodič zcela chybí.

Z důvodů snadné instalace a provozní bezpečnosti se v obvodech pro domácnost obvykle volí hvězdicové zapojení, které poskytuje možnost organizovat místní (opakované) ochranné uzemnění.

Při úpravě motoru byste měli sejmout kryt spojovací skříňky a získat přístup ke svorkám, které za normálních podmínek přijímají třífázové napájecí napětí. V režimu generátoru by k těmto kontaktům mělo být připojeno napájecí vedení s připojenými domácími třífázovými spotřebiči.

Aby bylo možné uspořádat jednofázové napájení (zejména zásuvková vedení a osvětlovací obvody), bude nutné je na jednom konci připojit ke zvolenému fázovému kontaktu A, B nebo C a na druhém konci ke společnému neutrálnímu vodiči. Postup připojení vodičů k asynchronnímu motoru je na následujícím obrázku.

Schéma zapojení na rozvodné skříni

Důležité! V případě více lineárních (jednofázových) zatížení je nutné je rozložit mezi fáze tak, aby byly zatěžovány víceméně rovnoměrně.

Do všech napájecích obvodů se tak zatíží kutilský generátor sestavený z třífázového motoru a koncoví spotřebitelé dostanou standardní výkon, na který mají nárok.

Organizace části pohonu

V domácích podmínkách se jako mechanický pohon obvykle používají standardní plynové generátory, ze kterých je krouticí moment přenášen přímo na pracovní hřídel. Hlavním problémem takového spojení je organizace spolehlivé spojky, která zcela přenáší točivý moment na osu kotvy generátoru (v této situaci je její funkce vykonávána rotorem motoru).

Při jeho zařizování je nejlepší možností vyhledat pomoc profesionálních mechaniků, kteří pomohou zorganizovat spojku spojky požadované kvality a spolehlivosti.

Dávejte pozor! Rotor přeměněného mechanismu svým provedením připomíná vinutí statoru se třemi vinutími posunutými o 120 stupňů (v tomto případě se nazývá fáze).

Skluzový typ rotoru

Lineární přívody každého z vinutí jsou připojeny k odnímatelným sběracím kroužkům, přes které bylo prostřednictvím grafitových kartáčů přiváděno startovací napětí do mechanismu motoru. Pokud vše necháte tak, jak bylo, dostanete se k designu, který je velmi náročný na výrobu a údržbu a nemá smysl jej používat jako součást budoucího generátoru.

Pro usnadnění přepracování je nejlepší použít obvod zkratovaného pohyblivého dílu, který lze získat zkratováním pracovních vodičů každé z vinutých cívek rotoru.

Generátor permanentních magnetů

Existuje další známý způsob uspořádání domácích generátorů, který spočívá v použití silných permanentních magnetů a řady přídavných zařízení při výrobě (v některých médiích se jim také říká „věčné“).

Principem činnosti takového zdroje magnetické energie je interakce em polí vytvořených permanentními magnetickými polotovary pevně připevněnými ke statorové a rotorové části zařízení (viz obrázek níže).

Hlavní výhodou takových motorů, které fungují jako generátor, je to, že není potřeba externí zdroj energie nebo paliva. I v tomto případě však existují určité nevýhody, které se projevují především v tom, že silná magnetická pole mohou negativně ovlivnit zdraví obsluhujícího personálu.

Vezmeme-li tuto nevýhodu v úvahu ve všech ostatních situacích, je takový elektromotor široce používán v různých pohonných jednotkách, často instalovaných na průmyslových zařízeních. Jako příklad lze uvést mezi odborníky známý generátor pod označením „g 303“.

Na závěr přehledu domácích generátorů je třeba poznamenat, že k jejich přeměně z asynchronních motorů může být zapotřebí celá sada speciálních odnímatelných nástrojů, jejichž složení připomíná automobilové vybavení.