Вследствие удаленности линий электропередач от жилых строений подача электричества не всегда непрерывная. При частых перебоях с освещением вас наверняка задумывало о приобретении генератора. Но покупка — дорогое решение, которое не всегда оправданно. Более доступный вариант — собранный своими руками генератор. Такое устройство не требует больших затрат на сборку и может преобразовывать энергию не только за счет бензина или дизельного двигателя, но и более доступных источников: газа, пара и так далее.
Решая вопрос с перебоями электроснабжения, он экономит определенную сумму в бюджете. Как же сделать качественный генератор? Какие еще у самодельных устройств преимущества перед готовыми? В этой статье представлена информация о принципах работы и сборке электрогенератора. Вы узнаете о его преимуществах и найдете пошаговую инструкцию по изготовлению генератора в домашних условиях.
Преимущества самодельного генератора
В изготовлении генератора своими руками преимущество отдаётся более демократичной ценой по сравнению с покупными аналогами. Хотя финансовый аспект значим, самодельный аппарат комплектуется исключительно необходимым оборудованием, отвечающим заявленным параметрам.
Выбор конструкции оказывает прямое влияние на КПД. В асинхронных генераторах потери КПД не превышают 5%. Простая конструкция корпуса с защитой двигателя от влаги и грязи сокращает необходимость частого технического обслуживания. Асинхронный генератор более устойчив к скачкам напряжения благодаря выпрямителю на выходе, что предотвращает поломки подключенного оборудования.
Это устройство обеспечивает стабильное питание для сварочных аппаратов, ламп накаливания, компьютеров и мобильных устройств, подверженных скачкам напряжения. Сочетает высокую эффективность с продолжительным сроком службы.
Это устройство — хорошее замещение традиционных источников электропитания. Помогает при отключении света, экономит деньги. Маленький, мобильный, прост в конструкции и ремонте: можно самостоятельно заменить сломанные части.
Благодаря своим скромным габаритам конструкция легко размещается даже в ограниченном пространстве.
Тип топлива, применяемый генератором, диктует необходимость выполнения мер предосторожности при его эксплуатации.
Разновидности генераторов электроэнергии
В домашних условиях обычно делают самодельные генераторы на базе асинхронных двигателей, работающих от магнитов, пара или древесины.
Вариант #1 — асинхронный генератор
Устройство обеспечит выработку напряжения от 220 до 380 В в зависимости от мощности мотора.
Чтобы собрать такой генератор, нужно запускать асинхронный двигатель и подключать конденсаторы к его обмоткам.
Асинхронный двигатель в генераторе самосинхронизируется и приводит в действие роторные катушки с постоянным магнитным полем.
При короткой замыкании ротора возбуждение обмоток происходит за счёт остаточного магнетизма.
Вариант #2 — устройство на магнитах
Для магнитного генератора подходят коллекторные, шаговые (синхронные бесщёточные) двигатели и другие типы.
Во время монтажа магниты фиксируются на валу и размещаются внутри прямоугольной катушки. При вращении магнитов катушка генерирует электростатическое поле.
Вариант #3 — паровой генератор
Генератор, работающий на паре, оснащен печами с водяным контуром. Его функционирование основано на тепловой энергии пара и вращательных движениях турбинных лопастей.
Система закрытого типа с большой неподвижной установкой нуждается в контроле и системе охлаждения для преобразования водяного пара в воду.
Вариант #4 — устройство на дровах
Для древесного генератора применяют печи, в том числе походные. Элементы Пельтье крепят к стенкам печей и размещают конструкцию внутри корпуса радиатора.
При нагревании одной стороны проводящих пластин другой стороны охлаждают для функционирования генератора.
На границах пластин возникает электрический ток. Максимальная мощность генератора достигается при наибольшей разнице температур пластин.
Агрегат лучше работает при отрицательных температурах.
Принцип работы электрогенератора
Генераторы функционируют по закону электромагнитной индукции: при вращении магнитного поля вокруг замкнутой рамки в рамке индуцируется ток. Магнитные поля создаются обмотками или постоянными магнитами.
При прохождении электродвижущей силы из коллектора через замкнутый контур и узлы щеток ротор начинает вращаться синхронно с магнитным потоком. Это создает напряжение в подпружиненных щетках, прижимаемых к коллекторам пластинчатой формы.
Затем электроток поступает на выходные клеммы и движется в сеть, далее распространяясь по генератору.
Используются генераторы как переменного, так и постоянного тока. Генератор переменного тока компактный, не создаёт вихревых токов и способен работать в экстремальных температурных условиях. Аппарат с постоянным током не нуждается в пристальном контроле и имеет большой ресурс.
Генератор переменного тока бывает синхронным и асинхронным. Синхронный — с постоянным электрическим магнитом и количеством вращений статора, равным количеству вращений ротора, формирующего магнитное поле. К преимуществам такого генератора относят стабильно высокое напряжение, к недостаткам — перегрузку по токам из-за завышенной нагрузки на регулятор, повышающий ток обмотки ротора.
Асинхронный генератор состоит из короткозамкнутого ротора и статора. Вращение ротора индуцирует ток в генераторе, а магнитное поле создаёт напряжение синусоидальной формы.
Пошаговая инструкция по сборке
Сборка генератора возможна при наличии набора радиоэлементов, инструментов и материалов.
Этап 1 — подготовка радиокомпонентов
Для сборки модуля механического генератора с электромагнитами нужен двигатель. Маломощный генератор можно сделать, используя электродвигатель от стиральной машины типа «Ока», «Волга», насоса «Агидель» или других подобных моделей.
Выработка мотором тока определяет выбор деталей и узлов. Переход от переменного к постоянному току осуществляется с помощью выпрямительных диодов, например, высокомощного диодного моста на десятки ампер при напряжении до 50 В. Для полярных конденсаторов постоянного тока важны фильтры, способные сглаживать пульсацию напряжения постоянного характера.
Для подключения гаджетов через порт USB используется устройство, преобразующее напряжение в диапазоне от 1,5 до 20 В. Этот набор радиокомпонентов подходит для маломощного генератора с напряжением до двадцати вольт. Асинхронный двигатель позволяет подключать мобильные устройства напрямую.
Этап 2 — подготовка инструментов и материалов
Для работы потребуются болгарка с отрезными дисками по металлу и дереву, а также шлифовальным диском.
Рекомендуем ознакомиться с правилами работы с болгаркой.
Для работы потребуется электрическая дрель со сверлами для металла. Возможно понадобится перфоратор с ударными сверлами и коронками для бетона. Иногда к перфоратору прилагается переходник с обычными коническими сверлами и коронками для дерева. Шуруповерт со специальными головками, под переходник-гайковерт и под гайки, также окажется полезным.
Для сборки каркаса генератора необходимы материалы, выбор которых произволен. Могут использоваться труба различного диаметра, металлическая арматура, профили и другие аналогичные изделия.
Для скрепления используются гаечные элементы: гайки, шайбы, саморезы, болты. Этот набор инструментов позволит начать самостоятельное создание генераторной установки.
Этап 3 — подготовительные работы
После подготовки инструментов и материалов приступают к подготовительным работам, необходимым перед сборкой генератора из-за их включения в первоначальный расчет мощности устройства.
Мощность двигателя измеряют, подключая его к сети. Число оборотов определяет мощность мотора. Для измерений иногда применяют тахометр, а полученные данные увеличивают на 10% для компенсации нагрузки (предотвращение перегрева мотора при эксплуатации).
После точного расчета мощности выбирают конденсатор по заранее полученным данным о мощности двигателя.
В конце подготовительных этапов проектируют заземление для нового генератора.
Четвёртый этап — изучение схем «звезда» и «треугольник».
Для сборки генератора с напряжением 220 вольт нужны схемы соединения аналогичные производственным моделям: звезда или треугольник.
По схеме звезды все концы обмоток соединяются в одну точку, по схеме треугольника — последовательно.
Этап 5 — непосредственно сборка
Проанализируем различные конфигурации сборки электрогенератора.
Сборка асинхронного генератора
Изготовление асинхронного генератора не предполагает переточки ротора под неодимовые магниты, поэтому схему устройства называют переделкой готового асинхронного двигателя. В этом варианте нет необходимости в питании роторной обмотки: ее снимают с двигателя, а ось ротора протачивают для плоских магнитов.
По схеме сборки асинхронного генератора мощность составляет от двух до пяти киловатт при емкости конденсаторов от 28 до 138 микрофарад. Для статичного напряжения требуется емкость, зависящая от предполагаемой нагрузки на генератор.
Сборка агрегата делится на три этапа. На первом этапе собирают несущую конструкцию и устанавливают в неё двигатель с приводом передаточного типа.
На втором этапе присоединяют переменные и неполярные конденсаторы к обмоткам. Конденсаторы подключают по схеме звезда: часть концов соединяют с центром корпуса, а другие выводы выводят отдельно.
В финале к выводам конденсатора подсоединяются свободных витков проводов по схеме «треугольник».
Перед первым использованием новое устройство испытывают, например, с обычной лампочкой накаливания мощностью двадцати-тридцати ватт. Это требуется для проверки генератора на способность непрерывно подавать напряжение при тридцати тысячах оборотах в минуту.
Собираем генератор на дровах
Сборка дровяного генератора представлена на примере буржуйки. Процесс сборки следующий: сначала радиатор устанавливают на стенках буржуйки, ориентируя шипы внутрь. После этого, с учетом размеров радиатора, монтируют элементы Пельтье, к одному из которых в дальнейшем крепят еще один радиатор.
Для наилучшего охлаждения рекомендуется размещать установку в тени, рядом с неизолированной стеной небольшого размера.
Для запуска генератора на дровах разжигают поленья. Разгораясь, поленья нагревают стенки печки, что заставляет элемент Пельтье выдавать максимальную мощность. 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 происходит в такой последовательности: сначала устанавливают мотор коллекторного типа на несущую раму определённой конструкции.
Затем к выходным сигналам двигателя подсоединяют сглаживающий конденсатор и плату преобразователя переменного тока в постоянный. Конденсатор необходимо использовать постоянной емкости.
При отсутствии USB-порта следует подключить устройство к выходному разъему платы питания постоянного тока. К такому генератору можно подключать мобильные устройства.
Генератор устанавливается на раме велосипеда или ветряка.
Можно заменить коллекторный двигатель шаговым мотором с большей эффективностью и сроком службы не менее 10 лет. Лучше выбирать модели с напряжением 12 В и током от 1,8 до 4,2 ампера. Такие двигатели имеют от двух до четырех обмоток, которые подключают последовательно для получения напряжения в 24, 36 или 48 В. Параллельное подключение моторов повышает выходной ток, что усложняет разгон генератора до требуемого напряжения.
Кроме перечисленных возможностей, на нашем сайте доступны точные руководства по сборке. ветрогенератора и водородного генератора.
Рекомендации по безопасной эксплуатации
Генераторы, применяемые на улице, такие как ветротурбины или велогенераторы, нуждаются в защите от атмосферных осадков, пыли и грязи.
При работе генератора на улице продолжительное время с ежедневными нагрузками подшипники нуждаются в регулярной смазке.
Короткий замыкание в проводах двигателя, вспомогательных радиоэлектронных приборов и полупроводниках недопустимо. В результате это может вызвать перегорание замкнутых обмоток.
Ремонт двигателя может быть затруднен ограниченным доступом к внутренним деталям вследствие действия ротора, препятствующего вращению в зависимости от нагрузки.
Рекомендуется избегать длительной работы устройства, так как чем дольше генератор функционирует, тем ниже его производительность. Оптимальная температура двигателя — от сорока до сорока пяти градусов.
Самодельному генератору без автоматики нужно постоянно вмешиваться, чтобы снимать данные и управлять работой.
Если изготовление и применение домашнего электрогенератора кажутся трудными, обратите внимание на покупные варианты — в следующей статье представлен рейтинг газовых генераторов электроэнергии.
Выводы и полезное видео по теме
Генератор, собранный дома — это резервный источник электропитания с высокой производительностью, долговечностью и выгодной ценой. Даже маломощные генераторы обеспечивают работу приборов и оборудования, поддерживают комфорт в частном доме, квартире в городе или за его пределами. Чтобы построить такой генератор, нужно лишь выбрать его конструкцию, вид устройства и подобрать нужные детали.
Есть ли у вас собственные методы создания генератора без помощи специалистов или интересные подходы? Пожалуйста, расскажите о своих находках.
Видео об изготовлении ручного электрогенератора:
Собираем ветрогенератор своими руками:
Домашний генератор — резервное электропитание с высокой производительностью и ресурсом работы. Даже маломощные агрегаты обеспечивают работоспособность бытовой техники, поддерживают комфорт в доме, квартире внутри города или за его пределами. Создание самодельного генератора начинается с выбора конструкции, вида и подбора деталей.
Обладаете ли Вы опытом в изготовлении генераторов самостоятельно? Предложите советы другим участникам нашего сайта через раздел комментариев, находящийся ниже. Там же можно разместить фотографии собственного изготовления электрогенератора.