Самодельный асинхронный генератор. Из чего собрать мощный самодельный генератор электроэнергии

К сожалению, часто электроснабжающие организации не справляются с обеспечением частных домовладений электроэнергией. Из-за перебоев с электричеством владельцы дач и загородных коттеджей вынуждены обращаться к альтернативным источникам электричества. Наиболее распространенный из них – генератор.

Особенности электрогенератора и область его применения

Электрогенератором называется мобильный прибор, служащий для преобразования и накапливания электроэнергии. Принцип действия данного устройства несложен, что позволяет изготовить его собственноручно. Схему простого генератора можно легко найти в Интернете.

Агрегат, сделанный вручную, не станет достойным конкурентом изделию, собранному на заводе, но это оптимальное решение, если вы хотите сэкономить значительную сумму денег.

Электрогенераторы имеют довольно широкую область применения. Как видно на фото самодельных генераторов, они могут использоваться на ветровых электростанциях, в сварочных работах, а также в качестве автономного устройства для поддержки электроэнергии в частных домах.

Включение генератора осуществляется входящим напряжением. Для этого аппарат подключают к источнику питания, но это не рационально для мини-электростанции, ведь она обязана вырабатывать электрический ток, а не расходовать его для запуска.

Вследствие этого, особой популярностью пользуются модели, оснащённые возможностью последовательно переключать конденсаторы или функцией самовозбуждения.

Нюансы, которые надо знать для создания электрогенератора

Покупка генератора обойдётся довольно дорого. Поэтому всё больше рачительных хозяев прибегают к изготовлению агрегата своими руками. Простота принципа действия и конструкционного решения позволяет собрать электрогенерирующее устройство всего за пару часов.

Как сделать генератор своим руками?

Первый этап – настройка всего оборудования таким образом, чтобы скорость вращения превышала скорость оборотов электродвигателя. Измерив величину вращения мотора, прибавьте еще 10%. Вы получите скорость, с которой должен работать электрогенератор.

Шаг второй – переделка генератора под себя при помощи конденсаторов. Очень важно правильно определить требуемую ёмкость.

Третий шаг – установка конденсаторов. Здесь необходимо строго следовать расчёту. Кроме того, нужно убедиться в качестве изоляции. Вот и всё – сборка генератора завершена.

Мастер-класс по изготовлению генератора асинхронного типа

Одним из наиболее распространённых видов самодельных генераторов является асинхронный электрогенератор. Это объясняется его несложным принципом работы и неплохими теххарактеристиками.

Что нужно для изготовления такого генератора своими руками? Прежде всего, вам потребуется асинхронный двигатель. Его отличительной чертой являются короткозамкнутые витки вместо магнита на роторе. Ещё понадобятся конденсаторы.

Инструкция по изготовлению

Подключим вольтметр к любой из обмоток двигателя, и раскрутим вал. Вольтметр покажет наличие напряжения, которое берётся вследствие остаточной намагниченности ротора.

Это ещё не генератор. Попробуем создать магнитное поле при помощи роторных витков. При включении электродвигателя происходит намагничивание короткозамкнутых витков ротора. Аналогичный результат можно получить и при работе устройства в режиме «генератор».

Поставим шунт на одну из статорных обмоток, используя не электрический конденсатор. Раскрутим вал. Значение появившегося напряжения со временем станет равным номинальному напряжению двигателя. Далее зашунтируем при помощи конденсатора оставшиеся обмотки силового устройства и соединим их.

Генератор считается потенциально опасным устройством, потому обращение с ним требует особой аккуратности. Он должен быть защищён от атмосферных осадков и механических ударов. Лучше всего изготовить специальный кожух.

Если устройство автономное, то оно должно быть оборудовано датчиками и приборами для фиксации необходимых данных. Также желательно оснащение прибора кнопкой включения/выключения.

При малейших сомнениях в своих силах лучше отказаться от самостоятельного изготовления генератора.

Фото генераторов своими руками

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

Для сборки мощного самодельного генератора электроэнергии нам потребуется старый без восьмёрок на заднем колесе. Чем больше максимальное передаточное отношение, тем лучше. Из-за особенностей посадки предпочтительнее женские велосипеды, но их сложнее найти. 28-дюмовое колесо и передняя звёздочка на 52 зуба будут неплохим вариантом, но мой первый самодельный педальный генератор электричества был с 26-дюймовым колесом и звёздочкой на 46 зубов и он работал без проблем. Будет задействована только самая высокая передача, так что можно избавиться от переключателя передач. Снимите с все остальные ненужные детали — тормоза, переднее колесо, и т. д. можно сохранить, чтобы было за что держаться и было где закрепить выключатель, и вольтметр. Так как мы избавились от переднего колеса, то для установки велосипеда потребуется сделать подставку из металла, дерева или чего-то другого, чтобы заднее колесо не касалось земли.

Если вы используете генератор переменного тока K1 (используется на таких автомобилях, как Форд Fiesta, Escort, Granada, Воксхолл, Опель), то он часто идёт в комплекте с двухразмерным шкивом. Генераторов Lucas нужно избегать, так как они не так эффективны как генераторы Bosch и Motorola. Обратите внимание на автомобили с большими двигателями, в которых генераторы переменного тока рассчитаны на работу на низких оборотах. Генераторы Ford/Bosch N1 можно найти на автомобилях Sierra и Volvo. Они качественные, но немного больше и тяжелее за K1. Убедитесь, что вы купили автономный генератор, не требующий внешнего блока управления, так как некоторые японские генераторы поставляются без него. Лучше купить генератор с двумя большими клеммами и одной маленькой. Две большие клеммы подсоединятся вместе и служат плюсом, маленькая подсоединяется к индикаторной лампочке, а 5-миллиметровая клемма заземления соединяется с корпусом и служит минусом. После покупки неплохо будет провести базовый тест генератора. Для того, чтобы проверить работает ли генератор, можно использовать маленькую лампочку, которая у нас далее будет выступать в роли иникатора заряда. Если генератор переменного тока прошёл тест, то это ещё не значит, что он способен генерировать электричество. Но таким способом можно выявить самые распространённые недостатки: проблемы с предохранителем, блоком диодов, изношенные щётки. Эти неисправности можно устранить, позаимствовав запчасти у других сломанных генераторов с целыми диодными и управляющими блоками и т. д. Не выбрасывайте ржавые или грязные генераторы переменного тока. Если они прошли тесты, то они скорей всего они работоспособны.

Почистите генератор, предварительно сняв охлаждающий вентилятор (он шумный и не нужен). Закрепите генератор на кронштейне сзади сидения, так чтобы его шпиндель находился на 10 - 12 см кнаружи от обода, как показано на картинке ниже.

С помощью ленты или кабеля измерьте требуемую окружность ремня. Она равна приблизительно 82 дюймам. В автомагазине купите ремень A82 «V». Они выпускаются с шагом один дюйм, стоят около 500 рублей, также используются в сельскохозяйственной технике. На 26-дюймовых колёсах можно использовать ремни A78 и на 27-дюймовых — ремни A80. Ещё лучше купить ремень зубчатого типа, например, Goodyear Extraflex.

Такие ремни легче изгибаются вокруг небольших шкивов, что по сравнению со сплошным ремнём значительно снижает механические потери. Регулировка натяжения генератора переменного тока, установленного на автомобиле, осуществляется с помощью специальной пластины с прорезью. Вместо неё будем использовать пружинный натяжитель, предназначенный для сглаживания неровностей колеса. Так как требуется очень низкий вращающий момент, то не нужно сильно затягивать ремень. Сильно затянутый ремень увеличивает потери на трение. Если у вас шкив от K1, то после стабилизации его движения подсчитайте количество оборотов генератора за один поворот колеса — больше 45 хорошо, а 60 вообще идеально. Если вы купили разборный шкив K1, разберите его и между двумя тарелками положите прокладку, чтобы ремень прошёл дальше внутрь. Это позволит увеличить скорость.

После завершения механических работ при условии использования генератора в публичных местах, нужно обеспечить защиту всем движущимся частям. Маленьких детей привлекают блестящие движущиеся предметы — колесо и обод, а человек сидящий за генератором не видит, что происходит сзади! Даже несмотря на то, что не требуются передачи, не спешите избавляться от переключателя. Он натягивает цепь и в случае попадания пальца между цепью и звёздочкой можно отделаться только лёгким ушибом, тогда как без переключателя дело может дойти до ампутации.

Версия мощного педального генератора, описанная выше — «вертикальный велосипед на этажерке» — самый простой и очевидный способ создания самодельного генератора, но также несложно сделать версию на основе кресла. Дополнительно потребуется только дешёвое пластмассовое стуло, какая-нибудь подставка для ног, часть старого каркаса от палатки, две трубы большого диаметра (вставляются друг в друга) или регулятор высоты от вращающегося кресла. Если вы разрезаете офисное кресло, то берите только старые механические кресла без воздушных пружин, которые могут представлять опасность при разрезании и сверлении! Генераторы проще перевозить, если сделать их разборными посередине. Также можно избавится от натягивающей ремень пружины, прикрепив генератор так, чтобы ремень натягивался под своим собственным весом.

В сравнении с генератором на базе велотренажёра у генератора на основе шоссейного велосипеда есть недостаток, заключающийся в слабом эффекте маховике. Эту проблема решается с помощью дополнительного веса, который крепиться к ободу болтами диаметром 4 мм. Придайте грузу U-образный вид (выпуклостью наружу). Проследите, чтобы у груза не было никакой возможности оторваться. Не перестарайтесь с грузом! Я видел однажды как развалился нагруженный свинцом обод!

В продолжении статьи мы рассмотрим .

Для нужд строительства частного жилого дома или дачи домашнему мастеру может понадобиться автономный источник электрической энергии, который можно купить в магазине или собрать своими руками из доступных деталей.

Самодельный генератор способен работать от энергии бензинового, газового или дизельного топлива. Для этого его надо подключить к двигателю через амортизирующую муфту, обеспечивающую плавность вращения ротора.

Если позволяют местные природные условия, например, дуют частые ветры или близко расположен источник проточной воды, то можно создать ветряную или гидравлическую турбину и подключить ее к асинхронному трехфазному двигателю для выработки электроэнергии.

За счет подобного устройства у вас будет постоянно работающий альтернативный источник электричества. Он снизить потребление энергии от государственных сетей и позволить экономить на ее оплате.

В отдельных случаях допустимо использовать однофазное напряжение для вращения электрического двигателя и передачи им крутящего момента на самодельный генератор для создания собственной трехфазной симметричной сети.

Как подобрать асинхронный двигатель для генератора по конструкции и характеристикам

Технологические особенности

Основу самодельного генератора составляет асинхронный электродвигатель трехфазного тока с:

• фазным;
• или короткозамкнутым ротором.

Устройство статора

Магнитопроводы статора и ротора изготавливают из изолированных пластин электротехнической стали, в которых созданы пазы для размещения проводов обмотки.

Три отдельные обмотки статора могут быть соединены на заводе по схеме:

• звезды;
• или треугольника.

Их выводы подключают внутри клеммной коробки и соединяют перемычками. Сюда же монтируют кабель питания.

В отдельных случаях может выполняться подключение проводов и кабеля другими способами.

К каждой фазе асинхронного двигателя подводятся симметричные напряжения, сдвинутые по углу на треть окружности. Они формируют токи в обмотках.

Эти величины удобно выражать в векторной форме.

Особенности конструкции роторов

Двигатели с фазным ротором

Их снабжают обмоткой, выполненной по образцу статорной, а выводы от каждой соединяют с контактными кольцами, которые обеспечивают электрический контакт со схемой запуска и регулировки через прижимные щетки.

Такая конструкция довольно сложная в изготовлении, дорогая по стоимости. Она требует периодического наблюдения за работой и квалифицированного обслуживания. По этим причинам для самодельного генератора применять ее в таком исполнении нет смысла.

Однако, если имеется подобный двигатель и ему нет другого применения, то можно выводы каждой обмотки (те концы, которые подключаются к кольцам) закоротить между собой. Таким способом фазный ротор превратится в короткозамкнутый. Его можно подключать по любой рассматриваемой ниже схеме.

Двигатели с короткозамкнутым ротором

Внутри пазов магнитопровода ротора залит алюминий. Обмотка выполнена в виде вращающейся беличьей клетки (за что и получила такое дополнительное название) с замкнутыми накоротко по концам кольцами-перемычками.

Это самая простая схема двигателя, которая лишена подвижных контактов. За счет этого она длительно работает без вмешательства электриков, отличается повышенной надежностью. Ее и рекомендуется применять для создания самодельного генератора.

Обозначения на корпусе двигателя

Чтобы самодельный генератор надежно работал необходимо обращать внимание на:

• , характеризующий качество защиты корпуса от воздействий внешней среды;
• мощность потребления;
• число оборотов;
• схему соединения обмоток;
• допустимые токи нагрузок;
• КПД и косинус φ.

Принцип работы асинхронного двигателя в качестве генератора

В основу его воплощения заложен метод обратимости электрической машины. Если у отключенного от напряжения сети двигателя начать принудительно вращать ротор с расчетной скоростью, то в обмотке статора будет наводиться ЭДС за счет наличия остаточной энергии магнитного поля.

Остается только подключить к обмоткам конденсаторную батарею соответствующего номинала и по ним станет протекать емкостной опережающий ток, имеющий характер намагничивающего.

Чтобы происходило самовозбуждение генератора, а на обмотках формировалась симметричная система трехфазных напряжений, необходимо подобрать емкость конденсаторов, большую определенной, критической величины. Кроме ее значения на выходную мощность, естественно, влияет конструкция двигателя.

Для нормальной выработки трехфазной энергии с частотой 50 Гц необходимо поддерживать скорость вращения ротора, превышающую асинхронную составляющую на величину скольжения S, которая лежит в пределах S=2÷10%. Ее требуется поддерживать на уровне синхронной частоты.

Отход синусоиды от стандартного значения по частоте отрицательно повлияет на работу оборудования с электрическими двигателями: пилами, рубанками, различными станками и трансформаторами. На резистивных нагрузках с ТЭН и лампами накаливания это практически не сказывается.

Электрические схемы подключения

На практике используются все распространенные способы соединения обмоток статора асинхронного двигателя. Выбирая одну из них создают различные условия для работы оборудования и вырабатывают напряжение определённых значений.

Схемы звезды

Популярный вариант подключения конденсаторов

Схема подключения асинхронного двигателя с обмотками, соединенными звездой, для работы в качестве генератора трехфазной сети имеет стандартный вид.

Схема асинхронного генератора с подключением конденсаторов к двум обмоткам

Этот вариант довольно популярен. Он позволяет питать от двух обмоток три группы потребителей:

• две напряжением 220 вольт;
• одну - 380.

Рабочий и пусковой конденсаторы подключаются в схему отдельными выключателями.

На основе этой же схемы можно создать самодельный генератор с подключением конденсаторов к одной обмотке асинхронного двигателя.

Схема треугольника

При сборке обмоток статора по схеме звезды генератор будет выдавать трехфазное напряжение 380 вольт. Если осуществить их переключение на треугольник, то - 220.

Приведенные выше на картинках три схемы являются базовыми, но не единственными. На их основе могут создаваться другие способы подключения.

Как рассчитать характеристики генератора по мощности двигателя и емкости конденсаторов

Для создания нормальных условий работы электрической машины необходимо соблюсти равенство ее номинального напряжения и мощности в режимах генератора и электродвигателя.

С этой целью подбирают емкость конденсаторов с учетом вырабатываемой ими реактивной мощности Q при различных нагрузках. Ее величину рассчитывают по выражению:

Q=2π∙f∙C∙U 2

Из этой формулы, зная мощность двигателя, для обеспечения полной нагрузки можно рассчитать емкость батареи конденсаторов:

С=Q/2π∙f∙U 2

Однако, следует учесть режим работы генератора. На холостом ходу конденсаторы станут излишне нагружать обмотки и нагревать их. Это приводит к большим потерям энергии, перегреву конструкции.

Для устранения подобного явления конденсаторы подключают ступенчато, определяя их количество в зависимости от приложенной нагрузки. Чтобы упростить подбор конденсаторов для запуска асинхронного двигателя в режиме генератора, создана специальная таблица.

Для использования в составе емкостной батареи хорошо подходят пусковые конденсаторы серии K78-17 и им подобные с рабочим напряжением от 400 вольт и больше. Вполне допустимо заменить их металлобумажными аналогами с соответствующими номиналами. Собирать их придется параллельным подключением.

Использовать модели электролитических конденсаторов для работы в цепях асинхронного самодельного генератора не стоит. Они предназначены для цепей постоянного тока, а при прохождении синусоиды, меняющейся по направлению, быстро выходят из строя.

Существует специальная схема их подключения для подобных целей, когда каждая полуволна направляется диодами на свою сборку. Но она довольно сложная.

Конструктивное исполнение

Автономное устройство электростанции должно в полной мере обеспечивать работающего оборудования и выполняться единым модулем, включающим навесной электрощит с приборами:

• измерения - вольтметром до 500 вольт и частотомером;
• коммутации нагрузок - три выключателя (один общий подает напряжение от генератора на схему потребителей, а два остальных осуществляют подключения конденсаторов);
• защит - , устраняющим последствия возникновения коротких замыканий или перегрузок и ), спасающее работников от пробоя изоляции и попадания потенциала фазы на корпус.

Резервирование основной схемы питания

Создавая самодельный генератор необходимо предусмотреть его совместимость со схемой заземления рабочего оборудования, а при автономной работе – надежно подключать к .

Если электростанция создается для резервного питания приборов, работающих от государственной сети, то использовать ее следует при отключении напряжения с линии, а при восстановлении - останавливать. С этой целью достаточно установить рубильник, управляющий всеми фазами одновременно или подключить сложную систему автоматики включения резервного питания.

Выбор напряжения

Схема на 380 вольт обладает повышенной опасностью поражения человека. Ее используют в крайних случаях, когда фазной величиной на 220 обойтись нет возможности.

Перегрузки генератора

Такие режимы создают излишний нагрев обмоток с последующим разрушением изоляции. Они возникают при превышении токов, проходящих по обмоткам из-за:

1. неправильного подбора емкости конденсаторов;
2. подключения потребителей повышенной мощности.

В первом случае необходимо тщательно следить за тепловым режимом во время холостого хода. При излишнем нагреве требуется корректировать емкость конденсаторов.

Особенности подключения потребителей

Общая мощность трехфазного генератора состоит из трех частей, вырабатываемых в каждой фазе, которая составляет 1/3 от общей. Ток, проходящий по одной обмотке, не должен превышать номинальную величину. Это надо учитывать при подключении потребителей, распределять их равномерно по фазам.

Когда самодельный генератор создан для работы от двух фаз, то он не может безопасно выработать электроэнергии больше, чем на 2/3 от общей величины, а если задействована всего одна фаза, то - только 1/3.

Контроль частоты

Следить за этим показателем позволяет частотомер. Когда его в конструкцию самодельного генератора не установили, то можно пользоваться косвенным методом: на холостом ходу выходное напряжение превышает номинальное 380/220 на 4÷6% при частоте 50 Гц.

Один из вариантов изготовления самодельного генератора из асинхронного двигателя и его возможности показывают в своем видеоролике владельцы канала Мария с Александром Костенко.

Товары

Энергия электрического тока, входя внутрь асинхронного двигателя, легко переходит в энергию движения на выходе из него. А что делать, если требуется обратное превращение? В таком случае можно соорудить самодельный генератор из асинхронного двигателя. Только функционировать будет он в другом режиме: за счет совершения механической работы начнет вырабатываться электричество. Идеальное решение – перевоплощение в ветрогенератор – источник бесплатной энергии.

Экспериментально доказано, что магнитное поле создается переменным электрическим полем. На этом и основан принцип действия асинхронного двигателя, конструкция которого включает в себя:

• Корпус – это то, что мы видим снаружи;
• Статор – неподвижная часть электродвигателя;
• Ротор – элемент, приводящийся в движение.

У статора главный элемент – обмотка, на которую подается переменное напряжение (принцип действия не на постоянных магнитах, а на магнитном поле, повреждающемся переменным электрическим). В роли ротора выступает цилиндр с пазами, в которые уложена намотка. Но поступающий на нее ток имеет противоположное направление. В результате образуется два переменных электрических поля. Каждое из них создает по магнитному полю, которые начинают взаимодействовать между собой. Но устройство статора таково, что он не может двигаться. Поэтому результатом взаимодействия двух магнитных полей становится вращение ротора.

Конструкция и принцип действия электрогенератора

Опытами подтверждается и то, что магнитное поле создает переменное электрическое поле. Ниже показана схема, которая доступно иллюстрирует принцип действия генератора.

Если металлическую рамку поместить и повращать в магнитном поле, то пронизывающий ее магнитный поток начнет меняться. Это приведет к образованию индукционного тока внутри рамки. Если соединить концы с потребителем тока, к примеру, с электрической лампой, то можно наблюдать ее свечение. Это говорит о том, что механическая энергия, затрачиваемая на вращение рамки внутри магнитного поля, превратилась в электрическую энергию, которая помогла загореться лампе.

Конструктивно электрогенератор состоит их тех же частей, что и электродвигатель: из корпуса, статора и ротора. Разница заключается лишь в принципе действия. Не ротор приводится в движение от магнитного поля, создаваемого электрическим в статорной намотке. А появляется электрический ток в обмотке статора за счет изменения магнитного потока, пронизывающего ее, благодаря принудительному вращению ротора.

От электродвигателя к электрогенератору

Жизнь человека сегодня немыслима без электричества. Поэтому всюду строятся электростанции, преобразующие энергию воды, ветра и атомных ядер в электрическую энергию. Она стала универсальной, потому что ее можно преобразовать в энергию движения, тепла и света. Это стало причиной массового распространения электродвигателей. Электрогенераторы менее популярны, потому что электричеством государство снабжает централизованно. Но все же иногда случается, что электроэнергия отсутствует, и получить ее неоткуда. В таком случае вам поможет генератор из асинхронного двигателя.

Мы уже говорили выше, что конструктивно электрогенератор и двигатель похожи друг на друга. Отсюда возникает вопрос: нельзя ли это чудо техники использовать в качестве источника как механической, так и электрической энергии? Оказывается, можно. И мы расскажем, как своими руками переделать мотор в источник тока.

Смысл переделки

Если понадобился электрогенератор, зачем его делать из двигателя, если можно купить новое оборудование? Однако качественная электротехника – удовольствие не из дешевых. И если у вас есть не использующийся в данный момент мотор, почему бы ему не сослужить добрую службу? Путем простых манипуляций и с минимальными затратами вы получите отличный источник тока, который сможет питать приборы, обладающие активной нагрузкой. К таким относятся компьютерная, электронная и радиотехника, обыкновенные лампы, обогреватели и сварочные преобразователи.

Но экономия – не единственный плюс. Преимущества электрического генератора тока, сооруженного из асинхронного электродвигателя:

• Конструкция проще, чем у синхронного аналога;
• Максимальная защита внутренностей от влаги и пыли;
• Высокая устойчивость к перегрузкам и короткому замыканию;
• Почти полное отсутствие нелинейных искажений;
• Клирфактор (величина, выражающая неравномерность вращения ротора) не более 2%;
• Обмотки во время работы статичны, поэтому долго не изнашиваются, увеличивая эксплуатационный срок;
• Выработанное электричество сразу обладает напряжением 220В или 380В в зависимости от того, какой двигатель вы решили переделать: однофазный или трехфазный. Это значит, что к генератору можно напрямую подключать потребителей тока, без инверторов.

Даже если электрогенератор не сможет полностью обеспечить ваши нужды, его можно использовать совместно с централизованным электроснабжением. В этом случае речь снова идет об экономии: платить придется меньше. Выгода будет выражаться в разности, полученной путем вычитания выработанного электричества из суммы потребленной электроэнергии.

Что нужно для переделки?

Чтобы своими руками смастерить генератор из асинхронного двигателя, нужно сначала понять, что мешает преобразованию электрической энергии из механической. Напомним, что для образования индукционного тока необходимо наличие изменяющегося со временем магнитного поля. При работе оборудования в режиме мотора оно создается и в статоре, и в роторе за счет питания от сети. Если же перевести технику в режим генератора, окажется, что магнитного поля нет совсем. Откуда же ему взяться?

После работы оборудования в режиме двигателя ротор сохраняет остаточную намагниченность. Именно она от принудительного вращения вызывает индукционный ток в статоре. А для того чтобы магнитное поле сохранялось, потребуется установка конденсаторов, которые обладает током емкостным. Именно он будет поддерживать намагниченность за счет самовозбуждения.

С вопросом, откуда взялось исходное магнитное поле, мы разобрались. Но как приводить в движение ротор? Конечно, если вы раскрутите его своими руками, можно будет питать небольшую лампочку. Но вряд ли результат удовлетворит вас. Идеальное решение – превращение мотора в ветрогенератор, или ветряк.

Так называют устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую, а затем – в электрическую. Ветрогенераторы снабжены лопастями, которые при встрече с ветром приводятся в движение. Вращаться они могут как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.

От теории к практике

Соорудим ветрогенератор из мотора своими руками. Для простого понимания к инструкции прилагаются схемы и видео. Вам понадобятся:

• Устройство для передачи энергии ветра к ротору;
• Конденсаторы на каждую обмотку статора.

Сформулировать правило, по которому бы вы могли с первого раза подобрать устройство для улавливания ветра, сложно. Тут нужно руководствоваться тем, что при работе техники в генераторном режиме частота вращения ротора должна быть выше на 10%, чем при работе в качестве двигателя. Учитывать нужно частоту не номинальную, а холостого хода. Пример: номинальная частота 1000 оборотов, а в холостом режиме – 1400. Тогда для выработки тока понадобится частота, равная примерно 1540 оборотам в минуту.

Подбор конденсаторов по емкости производится по формуле:

C – искомая емкость. Q – скорость вращения ротора в оборотах в минуту. П – число «пи», равное 3,14. f – фазовая частота (постоянная величина для России, равная 50 Герцам). U – напряжение в сети (220, если одна фаза, и 380, если три).

Пример расчета : трехфазный ротор вращается со скоростью 2500 оборотов в минуту. Тогда C = 2500/(2*3,14*50*380*380)=56 мкФ.

Внимание! Не подбирайте емкость больше расчетной величины. Иначе будет высоким активное сопротивление, что приведет к перегреву генератора. Это может произойти и тогда, когда устройство будет запускаться без нагрузки. В таком случае будет полезно уменьшить емкость конденсатора. Чтобы это было просто сделать своими руками, ставьте емкость не цельную, а сборную. Например, 60 мкФ можно составить из 6 штук по 10 мкФ, соединенных параллельно друг другу.

Как соединять?

Рассмотрим, как сделать генератор из асинхронного двигателя, на примере трехфазного мотора:

1. Соедините вал с устройством, приводящим во вращение ротор за счет энергии ветра;
2. Подключите конденсаторы по схеме треугольник, вершины которого соедините с концами звезды или вершинами треугольника статора (зависит от типа соединения намоток);
3. Если на выходе требуется напряжение 220 Вольт, соедините статорные намотки в треугольник (конец первой обмотки – с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой);
4. Если вам нужно запитать приборы от 380 Вольт, то для соединения статорных обмоток подойдет схема «звезда». Для этого соедините начало всех намоток вместе, а концы подключите к соответствующим емкостям.

Пошаговая инструкция о том, как сделать своими руками однофазный ветрогенератор малой мощности:

1. Вытащите из старой стиральной машины электродвигатель;
2. Определите рабочую намотку и подключите параллельно ей конденсатор;
3. Обеспечьте вращение ротора за счет энергии ветра.

Получится ветряк, как на видео, и он выдаст 220 Вольт.

Для электроприборов, питающихся от постоянного тока, дополнительно потребуется установка выпрямителя. А если вы заинтересованы в контроле параметров источника питания, установите на выходе амперметр и вольтметр.

Совет! Ветрогенераторы в связи с отсутствием постоянного ветра могут иногда прекращать работу или работать не в полную силу. Поэтому удобно организовать собственную электростанцию. Для этого ветряк подключают во время ветряной погоды к аккумулятору. Накопленную электроэнергию можно будет использовать во время штиля.