Генераторы функционируют по принципу электромагнитной индукции, что означает, что в замкнутой рамке происходит индукция тока за счет взаимодействия с вращающимся магнитным полем. Это магнитное поле создается с помощью обмоток или постоянных магнитов.
Генератор своими руками: пошаговая инструкция по изготовлению в домашних условиях
Электричество не всегда поступает бесперебойно, особенно если передача электроэнергии осуществляется через линии электропередач, которые находятся на значительном расстоянии от жилых домов. И если вы часто сталкиваетесь с отключениями электричества, может возникнуть желание приобрести генератор. Тем не менее, готовые устройства зачастую стоят довольно дорого, и такие расходы не всегда оправданы. Поэтому более доступным вариантом становится возможность собрать генератор самостоятельно, что не требует крупных финнансовых вложений и позволяет использовать не только традиционные источники энергии, такие как бензин и дизельное топливо, но и более доступные альтернативы, такие как газ или пар.
Таким образом, самодельный генератор решает проблему периодического отсутствия электричества и позволяет значительно сэкономить в бюджете. Но как создать качественный генератор и какие преимущества есть у самодельных устройств перед покупными аналогами? В этой статье мы поможем вам разобраться с этими вопросами, представим схемы для сборки электрогенератора, объясним принцип его работы, а также рассмотрим пошаговую инструкцию по изготовлению генератора в домашних условиях.
Преимущества самодельного генератора
Создание генератора своими руками имеет множество плюсов, среди которых основным является более доступная стоимость. Разумеется, финансовый аспект является значительным, но стоит отметить, что инструмент, собранный собственными руками, всегда будет оснащен только необходимыми для вас функциями.
Необходимо понимать, что выбранная вами конструкция влияет на коэффициент полезного действия (КПД) устройства. Например, в некоторых асинхронных генераторах потери КПД не превышают 5%. Простота конструкции корпуса, который добавляет защиту от влаги и грязи, снижает необходимость в частом техобслуживании. Асинхронные генераторы также отличаются повышенной устойчивостью к скачкам напряжения благодаря выпрямителю на выходе, что снижает риск повреждения подключенного к нему оборудования.
Самодельный генератор может функционировать независимо от удаленности линий электропередач, это позволяет получать электроэнергию в любых условиях. Он способен преобразовать энергию, используя доступные источники топлива.
Такое устройство демонстрирует высокую эффективность в питании сварочных аппаратов, ламп накаливания, а также компьютерной и мобильной техники, которые чувствительны к колебаниям напряжения. Генераторы обладают хорошей производительностью и длительным сроком службы.
Кроме того, это устройство представляет собой отличную альтернативу традиционным источникам электроэнергии, спасая в случае аварийного отключения электричества и позволяя сэкономить средства. Такие генераторы обычно компактны и мобильны, простота их конструкции обеспечивает легкость в ремонте — заменить вышедшие из строя детали или узлы можно своими силами.
Также, благодаря своим небольшим размерам, самодельные генераторы можно без труда разместить даже в ограниченном пространстве.
Разместить самодельный генератор можно в небольшом помещении, благодаря компактной конструкции прибор не требует много места для своей установки.
В зависимости от типа используемого топлива, генератору достаточно лишь соблюдать мероприятия предосторожности в процессе эксплуатации.
При эксплуатации самодельного генератора следует строго соблюдать технику безопасности: следить за состоянием электрических кабелей, избегать их запутывания, не трогать оголенные провода и т.д.
Особенности самодельных генераторов
Одной из главных особенностей, по которой многие пользователи техники решаются на создание самоделки, является возможность настроить генератор на такую мощность, которой будет достаточно не только для зарядки мобильного телефона, но и для питания ноутбука, телевизора или даже создания самодельной мини-морозилки, не говоря уже о возможности подключения нескольких светодиодных ламп. Обычно выбирается конструкция, обеспечивающая максимальную отдачу с минимальными затратами усилий.
В любом случае основа устройства — это обратимый двигатель, который выполняет как преобразование электричества в кинетическую (механическую) энергию, так и наоборот.
Чтобы собрать такое устройство, пользователю потребуются следующие знания:
- Знания в области электрических схем; умение их читать. Сборка подобных устройств осуществляется по одной из схем.
- Понимание принципа работы электрогенератора. В основе его функционирования лежит закон Фарадея: количество магнитных линий постоянного магнита, проходящих через контур, должно меняться, иначе электрический ток не будет выработан.
- Навыки в электромонтажных и слесарных работах, умение работать с электроинструментами. В советское время обязательно изучались не только физика, но и сопромат (наука о сопротивлении материалов). Неправильный выбор элементов несущих конструкций приведет к их быстрой деформации под воздействием активной нагрузки.
Имея все вышеперечисленные знания и желание, пользователь сможет легко построить устройство, которое существенно сэкономит по сравнению с промышленными аналогами.
Изготовление
Сборка электрогенератора в домашних условиях — процесс достаточно простой. Простой магнитный генератор можно собрать на основе любого готового двигателя: коллекторного, шагового и других. Также возможно создание такого устройства с нуля, для этого следует закрепить магниты на вращающейся оси и поместить их в прямоугольную катушку, которая будет генерировать электростатическое поле при их вращении.
Генератор на дровах — это фактически печь (в том числе и для походов), на стенках которой располагаются элементы Пельтье, закрытые радиаторами. Принцип действия эффекта Пельтье заключается в том, что при нагревании одной стороны площадки, а другой — охлаждении, возникает электрический ток на полюсах этой площадки. Наилучшие показатели генератор показывает в мороз — максимальная разница температур на каждой стороне пластины ведет к выработке максимальной мощности.
Паровой генератор – это уменьшенная версия тепловой электростанции. Эта установка состоит из печи с водяным контуром, где вырабатываемый пар вращает лопасти турбины. Тепловая энергия пара приводит в движение турбину, соединенную жестко с валом генератора. Данная система является замкнутой и требует периодического контроля, а также наличие охлаждающего контура, где пар конденсируется обратно в воду.
Подобная установка имеет довольно габаритные размеры, и взять её с собой в поход будет невозможно.
Генератор на базе асинхронного двигателя, запитываемого от сети 220 вольт, — это устройство с тремя обмотками статора (неподвижной части мотора), разнесенными по расстоянию. Поскольку мотор работает от 220 или 380 вольт (в случае трехфазной сети), он будет выдавать такое же напряжение — достаточно раскрутить его вал хотя бы до 50 оборотов в секунду. Собирать такой генератор не нужно: чтобы активировать готовый агрегат, требуется просто подключить дополнительные конденсаторы к обмоткам.
Инструменты и материалы
В качестве рабочего модуля электромагнитного (механического) генератора подойдет подходящий двигатель. Используются двигатели различных типов: коллекторные (щёточные), бесколлекторные, шаговые (без щеток и колец), синхронные и асинхронные. В зависимости от вырабатываемого тока, потребуются следующие детали и узлы.
- Выпрямительные диоды. Позволяют трансформировать переменный ток в постоянный. В продаже можно найти высокомощные диодные мосты, рассчитанные на ток до десятков ампер и напряжение вплоть до 50 В.
- Полярные конденсаторы. Предназначены для постоянного тока и служат сглаживающим фильтром, выравнивающим пульсации постоянного напряжения.
- Дополнительная плата с USB-портом, которая преобразует напряжение 1.5-20 вольт в стандартные 5 вольт, необходимых для большинства смартфонов, планшетов и ноутбуков. Эти платы можно заказать на AliExpress и в других интернет-магазинах.
Все эти радиокомпоненты понадобятся, когда генератор выдает не более нескольких десятков вольт.
При использовании, к примеру, асинхронного двигателя, подключение ваших гаджетов и других устройств осуществляется в обычном режиме, как от бытовой электрической розетки.
Дополнительные материалы могут быть любыми, так как они служат несущей конструкцией:
- деревянные бруски;
- металлическая арматура;
- профили;
- крепежные соединения (болты, гайки, шайбы, хомуты, скобы, струбцины, кронштейны, саморезы);
- трубы любого диаметра и т. д.
Устройство генератора
Нажмите на изображение чтобы увеличить
Перед тем как начать преобразование асинхронного двигателя в генератор, важно понимать устройство данной машины, которое делится на несколько ключевых компонентов:
- Статор, который оснащен сетевой обмоткой с тремя фазами, расположенной по его рабочей поверхности.
- Обмотка устроена таким образом, что по своей форме напоминает звезду: три начальных элемента соединены между собой, а три противоположных стороны соединены с контактными кольцами, которые не соприкасаются между собой.
- Контактные кольца имеют надежное крепление к валу ротора.
- В конструкции есть специальные щетки, которые не перемещаются самостоятельно, но способствуют подключению реостата с тремя фазами, что позволяет изменять параметры сопротивления обмотки, находящейся на роторе.
- Иногда во внутреннем устройстве присутствует автоматический короткозамыкатель, который необходим для закорачивания обмотки и остановки реостата.
- Дополнительным элементом генератора может быть устройство, разводящее щетки и контактные кольца в момент их замыкания, что значительно снижает потери на трение.
Изготовление генератора из двигателя
Фактически, любой асинхронный электродвигатель можно собственными руками переделать в генератор, который затем будет использоваться в быту. К примеру, подойдет даже двигатель от старой стиральной машины или другого бытового оборудования.
Чтобы этот процесс прошел успешно, рекомендуется придерживаться следующего порядка действий:
- Снять верхний слой сердечника двигателя, создавая тем самым углубление в его структуре.
- Для этого лучше использовать токарный станок, сняв 2 мм по всему сердечнику и проделав дополнительные отверстия глубиной около 5 мм.
- Сделать замер с полученного ротора, затем из жестяного материала изготовить шаблон в виде полосы, соответствующий размерам устройства.
- Установить в свободном месте неодимовые магниты, для чего потребуется как минимум 8 магнитов на каждый полюс.
- Крепление магнитов можно осуществить с помощью универсального суперклея, при этом следует учитывать, что при приближении к ротору они будут менять свое положение, поэтому необходимо держать их в руках до момента, пока клей не схватится. Для защиты глаз от брызг клея рекомендуется использовать защитные очки.
- Оборачиваем ротор обычной бумагой и скотчем, который нужно для фиксации.
- Закрыть торцевую часть ротора пластилином, чтобы обеспечить герметизацию устройства.
- После этого необходимо обработать свободные пространства между магнитами. Для этого оставшуюся между магнитами пустоту следует залить эпоксидной смолой. Это можно сделать, сделав специальное отверстие в оболочке и залив смолу, затем заклейте границы пластилином.
- Подождать окончания застывания смолы, после чего можно будет снять защитную бумажную оболочку.
- Закрепить ротор на станке или в тисках для шлифовки поверхности, используя наждачную бумагу средней зернистости.
- Определить состояние и назначение проводов, выходящих из двигателя. Две пары должны быть подсоединены к рабочей обмотке, остальные можно обрезать, чтобы не запутаться.
- Если вращение выполняется плохо, вероятной причиной могут быть изношенные или заедающие подшипники, их следует заменить новыми.
- Выпрямитель для генератора можно собрать из кремниевых диодов, предназначенных для этих целей. Также понадобится контроллер для зарядки, который подойдет почти любая современная модель.
После выполнения всех этих шагов можно считать процесс завершенным, асинхронный двигатель был успешно преобразован в подобный генератор.
Как сделать простой генератор на 220В своими руками
Для большинства людей самодельный генератор ассоциируется с переделанным электродвигателем, однако его можно создать и с нуля. И это довольно просто, быстро и не потребует значительных затрат.
Основные материалы:
- листовой пластик;
- болты М10-М14;
- шпилька М6-М8;
- медная эмалированная проволока 0,25 мм;
- многопроволочный провод;
- микро подшипники 5x10x4 мм – 2 шт. — http://ali.pub/5209tq
- неодимовые магниты 60x10x4 мм – 8 шт. — http://ali.pub/4yy1yd
Сначала необходимо изготовить 2 сердечника для намотки проволоки. Для этого в ряд выставляются по 3 болта, и головки между собой склеиваются суперклеем.
В качестве промежуточных элементов между их стержнями размещаются обрезки шпильки, которые также приклеиваются.
Из листового пластика вырежьте 4 одинаковые пластины и склейте их попарно. Затем в них сделайте пропил для вклейки сердечников со стороны головок болтов.
Приготовьте еще 2 пластины меньшего размера, которые нужно приклеить напротив сердечников. Полученные катушки следует изолировать.
Теперь припаивайте провод к медной проволоке. Соединение изолируйте с помощью термоусадки.
Затем нужно намотать медную проволоку на сердечник. Для этого сначала проденьте провод через одну из пластин, предварительно просверлив её. Важно намотать как можно больше витков. На оставшийся конец проволоки также припаивайте проводок. Аналогично изготовьте вторую катушку.
Организация приводной части
В домашних условиях в качестве механического привода, как правило, используют стандартные бензогенераторы, с которых вращающий момент передается непосредственно на рабочий вал. Основная сложность при таком подключении заключается в том, чтобы обеспечить надежное муфтовое соединение, которое полностью передает крутящий момент на якорь генератора (в данной ситуации его функцию выполняет ротор двигателя).
Когда будете организовывать такую систему, рекомендуется обратиться за помощью к профессиональным механикам, которые помогут настроить муфтовое соединение требуемого уровня качества и надежности.
Обратите внимание! Ротор переделываемого механизма по своей конструкции напоминает статор с тремя обмотками, сдвинутыми на 120 градусов, он называется фазным.
Ротор фазного типа
Линейные выводы каждой обмотки соединяются со съемными контактными кольцами, через которые на механизм двигателя поступает запускающее напряжение, подаваемое через графитовые щетки. Если оставить все как есть, конструкция получится сложной в изготовлении и обслуживании, и использование ее в составе будущего генератора вряд ли будет оправданным.
Для упрощения переделки лучше всего воспользоваться схемой короткозамкнутой подвижной части, которая может быть получена путем закорачивания рабочих выводов каждой из катушек фазного ротора.
Генератор на постоянных магнитах
Существует еще один способ создания бытовых генераторов, который основывается на использовании мощных постоянных магнитов и ряда дополнительных приспособлений (в некоторых источниках их называют вечными).
Принцип работы такого генератора заключается во взаимодействии электромагнитных полей, создаваемых постоянными магнитами, которые жестко закреплены как на статоре, так и на роторе устройства (см. рисунок ниже).
Генератор на магнитах
Основное преимущество таких генераторов заключается в том, что они не нуждаются в источниках внешней энергии или топлива. Однако у этого способа есть и минусы, особенно в том, что сильные магнитные поля могут негативно влиять на здоровье обслуживающего персонала.
Несмотря на этот недостаток, в остальных случаях такие электромotorы широко используются в различных приводных механизмах, которые часто устанавливаются на промышленном оборудовании. Примером может служить популярный среди специалистов генератор, известный под обозначением Г 303.
В заключение обзора самодельных генераторов следует отметить, что переделка из асинхронных двигателей может потребовать целый набор специального съемного инструмента, по составу напоминающего общее автомобильное оборудование.
