В связи с возможными перебоями электроснабжения, обусловленными удаленностью линий электропередач от жилых строений, может возникнуть необходимость в приобретении генератора. Однако покупка готового устройства – затратное мероприятие, не всегда оправданное.
Альтернативой является самостоятельное изготовление генератора. Такой подход не требует значительных финансовых вложений и позволяет преобразовывать энергию, используя не только бензин или дизельное топливо, но и более доступные источники энергии: газ, пар и др.
Проблема перебоев электричества и возможность сэкономить средства побуждают его решить эту задачу самостоятельно. Но как создать качественный генератор? Какие еще у самодельных устройств преимущества перед покупными? В статье рассмотрим схемы сборки, принцип работы, плюсы использования самоделки. Также приведём пошаговую инструкцию по изготовлению генератора в домашних условиях.
Преимущества самодельного генератора
Генератор собственного изготовления дешевле купленного аналога. Хотя финансы играют роль, самодельное устройство выполняет только необходимые функции.
Выбор конструкции влияет на эффективность работы генератора. Например, асинхронные генераторы обладают КПД с потерями не более 5%. Компактная конструкция корпуса с защитой мотора от влаги и грязи сокращает потребность в обслуживании. Асинхронный генератор устойчив к скачкам напряжения благодаря выпрямителю на выходе, что предотвращает поломки подключенного оборудования.
Это устройство подходит для питания сварочных аппаратов, ламп накаливания, компьютеров и мобильных устройств, которые реагируют на скачки напряжения. Работает эффективно и долговечно.
Это устройство – хорошее замещение традиционных источников электроэнергии. Оно помогает во время отключения электричества, экономит деньги. Портативное, компактное, с простым устройством, легко ремонтируется: можно своими руками заменить неисправные детали и узлы.
Изделие компактное и помещается даже в ограниченном пространстве.
При работе с генератором, тип топлива которого влияет на необходимый уровень предосторожности.
Разновидности генераторов электроэнергии
В домашних условиях часто делают электрогенераторы из асинхронных двигателей, работающих от магнитов, пара или древесины.
Вариант #1 — асинхронный генератор
Устройство будет генерировать напряжение от 220 до 380 В в зависимости от характеристик установленного двигателя.
Сборку этого генератора можно произвести, включив асинхронный двигатель и присоединив конденсаторы к обмоткам.
Асинхронный двигатель в генераторе обеспечивает самосинхронизацию и запуск ротора с постоянным магнитным полем.
В случае с ротором короткого замыкания обмотки возбуждаются за счет остаточного magnetization.
Вариант #2 — устройство на магнитах
Для магнитного генератора пригодны коллекторные, шаговые (синхронные бесщёточные) двигатели и другие.
Во время сборки магниты фиксируют на вращающейся оси и помещают в прямоугольную катушку. Вращение магнитов создаёт электрическое поле.
Вариант #3 — паровой генератор
Паровой генератор использует печь с водяным контуром. Его работа основана на тепловой энергии пара и вращательных движениях турбинных лопастей.
Система представляет собой закрытую конструкцию с крупным стационарным оборудованием. Для её функционирования необходимы контроль и система охлаждения, предназначенная для конденсации пара до состояния воды.
Вариант #4 — устройство на дровах
В качестве источника тепла для генератора применяются печи, среди которых представлены и походные модели. Элементы Пельтье крепят к стенкам печей, а затем помещают всю конструкцию в радиаторный отсек.
Генератор функционирует следующим образом: нагрев поверхностей проводящих пластин с одной стороны вызывает охлаждение другой стороны.
На полюсах пластин возникает электрический ток. Максимальная разность температур пластин даёт генератору наибольшую мощность.
Агрегат эффективнее работает при отрицательных температурах.
Принцип работы электрогенератора
Генераторы действуют по закону электромагнитной индукции: вращающееся магнитное поле, создаваемое катушками или постоянными магнитами, вызывает в замкнутой рамке ток.
Электродвижущая сила из коллектора, достигая замкнутого контура и узлов щеток, приводит к вращению ротора вместе с магнитным потоком. Это создает напряжение в подпружиненных щетках, прижатых к коллекторам пластинчатого типа.
Затем ток поступает на выводы, идёт в сеть и распространяется по генератору.
В работе применяют генераторы переменного и постоянного тока. Генератор переменного тока компактен, не создает вихревые токи, способен функционировать при экстремальных температурах. Аппарат с постоянным током не нуждается в пристальном контроле, обладает большим ресурсом.
Генераторы переменного тока бывают синхронными и асинхронными. Синхронный генератор имеет постоянный электрический магнит и скорость вращения статора равна скорости вращения ротора, который создает магнитное поле. Преимуществами такого генератора является стабильно высокое напряжение, недостатки – перегрузка по токам из-за большой нагрузки на регулятор, увеличивающий ток обмотки ротора.
Асинхронный генератор состоит из короткозамкнутого ротора и статора. При вращении ротора генератор индуцирует ток, а магнитное поле создает напряжение синусоидальной формы.
Пошаговая инструкция по сборке
Сборка генератора в домашней обстановке возможна лишь при наличии комплекта радиодеталей, инструментов и материалов.
Этап 1 — подготовка радиокомпонентов
Чтобы собрать модуль механического генератора с электромагнитами, нужно двигатель. Для создания маломощного генератора можно применить электродвигатель от стиральной машины моделей «Ока», «Волга», насоса «Агидель» и так далее.
Вырабатываемый двигателем ток определяет выбор деталей и узлов. Преобразование переменного тока в постоянный требует выпрямительных диодов, например, высокомощного диодного моста на десятки ампер с напряжением не выше 50 В. Полярные конденсаторы постоянного тока нуждаются в фильтрах для сглаживания пульсации напряжения постоянного характера.
В качестве дополнительного блока с USB-портом для подключения гаджетов выбирается устройство, преобразующее напряжение в 1,5-20 В. Такой набор радиокомпонентов достаточен для маломощного генератора напряжением до двух десятков вольт. С асинхронным двигателем мобильные устройства можно подключить напрямую.
Этап 2 — подготовка инструментов и материалов
Для работы потребуются инструменты из области электротехники, а именно болгарка с комплектом дисков: по металлу и дереву, а также шлифовальным (твердым или кругом-наждачкой).
Рекомендуем ознакомиться с правилами работы с болгаркой.
Для работы требуется электрическая дрель со сверлами для металла. Возможно понадобится перфоратор с ударными сверлами и коронками для бетона. Иногда в комплекте к перфоратору есть переходник с простыми, коническими сверлами и коронками для дерева. Также полезен шуруповерт с головками под переходник-гайковерт и головкой под гайки.
Для сборки каркаса генератора потребуется материал. Его выбор индивидуален. Это может быть трубный прокат разного диаметра, металлическая арматура, профиль и так далее.
Для крепления используется крепёж: гайки, шайбы, саморезы, болты. С этим набором инструментов можно соорудить генераторную установку самостоятельно.
Этап 3 — подготовительные работы
После подготовки инструментов и материалов приступают к подготовительным работам, необходимым перед сборкой генератора из-за включения в них первоначального расчета мощности устройства.
Мощность двигателя определяют, подсоединяя его к электросети. Количество оборотов, производимых двигателем, указывает на его мощность. Для измерений иногда применяют тахометр, а полученные данные увеличивают на 10% для компенсации нагрузки (чтобы избежать перегрева двигателя при работе).
Подберут конденсатор по рассчитанной мощности двигателя.
В процессе подготовки к установке генерирующего устройства проектируют систему заземления. Это способствует предупреждению несчастных случаев и увеличению срока службы генератора.
Четвертый этап — изучение схем звезда и треугольник.
Для сборки генератора на напряжение 220 вольт необходимы схемы-аналоги промышленной модели — «звезда» или «треугольник».
Для схемы звезды к одной точке подключают оба конца обмоток, а для схемы треугольника — соединение типа последовательности.
Этап 5 — непосредственно сборка
Анализируем различные схемы устройства генератора тока.
Сборка асинхронного генератора
Изготовление асинхронного генератора не нуждается в переточке ротора под неодимовые магниты, поэтому конструкцию называют переделкой готового асинхронного мотора. В таком варианте нет потребности в питании роторной обмотки; её снимают с двигателя, а ось ротора обрабатывают для плоских магнитов.
Мощность асинхронного генератора по схеме сборки достигает от двух до пяти киловатт при емкости конденсаторов от 28 до 138 микрофарад. Для постоянного напряжения требуется емкость, зависящая от планируемой нагрузки на устройство.
Сборку агрегата выполняют в три этапа. На первом этапе собирают несущую конструкцию и устанавливают в неё двигатель с приводом передаточного типа.
На втором этапе к обмоткам подсоединяются переменные и неполярные конденсаторы. Конденсаторы включены по схеме «звезда»: часть их выводов соединены с центром корпуса, а остальные выводятся отдельно.
В завершении к выводным точкам конденсатора подсоединяют торчащие части проволочек по схеме «треугольник».
Перед первым включением новое устройство испытывают с помощью обычной лампочки накаливания мощностью двадцать—тридцати ватт. Такой тест нужен для того, чтобы проверить генератор на способность беспрерывно подавать напряжение при 3000 оборотах в минуту.
Собираем генератор на дровах
Рассмотрим сборку дровяного генератора на примере буржуйки. Сначала радиатор размещают на стенках буржуйки шипами внутрь. Затем, исходя из размеров радиатора, устанавливаются элементы Пельтье, к одному из которых крепят ещё один радиатор.
Для лучшего охлаждения установите устройство в тени рядом с непрохладной стеной небольшого размера.
Для запуска генератора поджигают поленья. Разгораясь, поленья нагревают стенки печи, что приводит к максимальной мощности элемента Пельтье. Генератор охлаждается холодным уличным воздухом.
У нас на сайте есть подробная инструкция по изготовлению древесного газогенератора своими руками.
Нюансы сборки коллекторного генератора
Сборка коллекторного генератора выполняется в такой последовательности: сначала монтируют двигатель коллекторного типа на несущую раму определенного вида конструкции.
Затем к выводам двигателя подключают сглаживающий конденсатор и плату преобразователя DC в переменный ток.
Если отсутствует USB-порт, следующим шагом станет подключение к выходу от DC-платы. К этому генератору можно подключать мобильные устройства.
Генератор можно установить на раму велосипеда или ветряной турбины.
Вместо коллекторного можно установить шаговый мотор с большей эффективностью и сроком службы не менее десяти лет. Лучше всего подходят модели с напряжением 12 В и током от 1,8 до 4,2 ампера. Такие моторы имеют от двух до четырех обмоток, которые подключают последовательно для получения напряжения 24, 36 или 48 В. Параллельное подключение обмоток даст высокий ток на выходе, что затруднит разгон генератора до нужного напряжения.
На нашем сайте вы найдёте также детальные руководства по сборке. ветрогенератора и водородного генератора.
Рекомендации по безопасной эксплуатации
Для генераторов, применяемых на улице – например, ветротурбины, велогенераторы – необходима защита от осадков, пыли и грязи. Для этого устройство устанавливают в специальном корпусе.
При работе генератора на улице в течение длительного времени и при ежедневной нагрузке подшипники требуют систематической смазки. Производят такие манипуляции раз в полгода, от одного до двух раз.
Короткий замыкание в проводах двигателя, вспомогательной радиоэлектроники и полупроводниках недопустимо.
Ремонт двигателя может быть затруднен из-за трудностей доступа к внутренним частям вследствие сил ротора, которые препятствуют вращению пропорционально нагрузке. Для предупреждения подобных случаев необходимо постоянно следить за температурой двигателя, не допуская его перегрева.
Рекомендуется избегать длительной работы устройства: чем дольше генератор работает, тем ниже его мощность. Оптимальная температура двигателя находится в диапазоне от 40 до 45 градусов.
Самодельному генератору без автоматизированных систем управления необходим непрерывный контроль со стороны пользователя, включая забор показателей.
Если вам сложно собрать и использовать собственный электрогенератор, обратите внимание на готовые модели — о них рассказано в статье далее. рейтинг газовых генераторов электроэнергии.
Выводы и полезное видео по теме
Несмотря на это, генератор собранный дома – запасной источник электроэнергии с хорошим показателем производительности, ресурсом работы и экономической выгодой. Даже маломощные генераторы обеспечивают приборы и оборудование работоспособностью, поддерживают уровень комфорта в частном доме, квартире внутри города или за его пределами. Чтобы создать самодельный генератор, нужно выбрать конструкцию, тип устройства и подобрать нужные детали.
Имеете ли вы собственные методы создания генератора без посторонней помощи или у вас есть неординарные подходы? Пожалуйста, раскройте свои секреты в комментариях к этой статье, в разделе, размещённом ниже.
Видео об изготовлении ручного электрогенератора:
Собираем ветрогенератор своими руками:
Домашний генератор — это резервный источник электропитания с хорошим ресурсом работы и производительностью. Даже не очень мощные генераторы позволяют поддерживать работоспособность приборов и оборудования, а также уровень комфорта в частном доме, квартире внутри города или за его пределами. Для сборки самодельного генератора необходимо выбрать конструкцию, тип и подобрать нужные детали.
Есть ли у вас опыт создания генератора самостоятельно? Разделитесь своим опытом с пользователями сайта, оставив комментарий под этой статьёй. Здесь же можно загрузить фотографии собственного устройства.