Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

• малая мощность и эффективность;
• необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
• небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство генератора переменного тока

Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.

Генератор состоит из следующих основных элементов:

• привод со шкивом, подшипниками и валом;
• ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
• статор с сердечником и обмоткой;
• корпус, состоящий из двух крышек;
• регулятор напряжения;
• выпрямительный блок или диодный мост;
• щеточный узел.

Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.

В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.

Привод

Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.

На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.

Статор

Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.

Выпрямительный блок или диодный мост

Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.

Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.

С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.

Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.

Регулятор напряжения

Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.

Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.

Щеточный узел

Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.

Принцип работы

Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.

В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.

Параметры генератора

Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:

• номинальный ток и номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• частота самовозбуждения;
• коэффициент полезного действия (КПД).

Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.

Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.

Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.

На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Основные неисправности

Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.

Так как генератор автомобиля и аккумулятор работают неотъемлемо друг от друга, при неисправности любого из устройств загорится лампа разряда аккумулятора, а также может загореться индикатор “Check Engine”. Проверить состояние аккумулятора и диагностировать неисправность можно с помощью универсального автомобильного сканера Rokodil ScanX Pro.

На неисправность, связанную с генератором или плохим электрическим соединением в цепи управления часто указывают ошибки P0620 и P0622.

Механические неисправности

Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.

Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.

Электрические неисправности

Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.

Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.

Самодельный генератор на 220в из автомобильного генератора

Пользу от собственного бензогенератора искать нет надобности, она лежит на поверхности.

Владельцы гаражей, дачных участков, частных домов (при условии, что эти объекты имеют ненадежное энергообеспечение, или не электрифицированы вовсе) давно оценили преимущества резервного электропитания.

Даже если вы живете в коттеджном поселке с нормальным подводом электричества, возможны аварийные ситуации. Пропадание энергии на продолжительное время приведет к порче продуктов в холодильнике летом, и нарушениям в работе отопительного котла зимой.

Поэтому многие домовладельцы приобретают промышленные генераторы, стоимость которых не назовешь экономной.

Еще одно направление для мобильных электростанций – туризм, экспедиции и выполнение работ с помощью электроинструмента в автономном режиме.

Этот полезный прибор не относится к слишком сложным устройствам, поэтому бензогенератор вполне можно собрать своими руками, в том числе и на 220 в.

Разумеется, главная причина такого решения – стремление экономить. Если вы будете приобретать компоненты для мобильной электростанции в магазине – затраты на детали превысят экономию на сборке.

Поэтому, рентабельным самодельный бензогенератор станет, лишь при наличии условно бесплатных компонентов.

Самыми дорогими запчастями являются: привод (бензиновый двигатель) и электромотор, который выступит в роли генератора. Именно их необходимо подобрать из имеющегося в запасниках «хлама».

Чем они хороши?

• Просты в эксплуатации;
• Компактны и мобильны;
• Обладают высокой производительностью;
• Легко ремонтируются;
• По цене дешевле дизельных генераторов.

Используются бензогенераторы при аварийных отключениях в качестве замены источника тока. Выручают владельцев дач, строительных участков, где еще не подведена энергия, обеспечивают достойный быт геологам, егерям, оленеводам, буровикам – всем, кто вынужден работать в труднодоступных районах. Хороший помощник домашним мастерам на даче или в гараже. Дают возможность заменить ручной труд на механизированный даже там, где недоступно использование электроэнергии. Через генератор подключают освещение, электрические приборы и инструменты, бытовую технику.
При подключении приборов
обращайте внимание на допустимый вольтаж – если генератор рассчитан на 127 Вольт, то приборы, изготовленные под напряжение 220 Вольт, не смогут работать с заявленной мощностью.
Время бесперебойной работы бензогенератора зависит от мощности устройства, объема топливного бака, величины нагрузки. Есть модели, способные обеспечить работу под нагрузкой до полутора тысячи часов.

Какую силовую установку можно подобрать для генератора?

Прежде всего – мощность. В мобильных энергоустановках применяется следующее соотношение: на каждый киловатт вырабатываемой электроэнергии (не в пиковом, а в штатном режиме) подается 2-3 л/с двигателя.

Важно! Эта пропорция работает при грамотно подобранных компонентах и минимальными потерями. Следует помнить, что даже самый недорогой генератор из «Поднебесной» спроектирован инженерами.

Как правило, бензогенераторы разрабатываются в комплексе, то есть под определенный мотор разрабатывается генерирующий элемент. Для самодельной установки следует выбирать коэффициент 2-4 л/с на 1 киловатт энергии. В противном случае, при полной нагрузке двигатель быстро выйдет из строя.

На практике, собирая электростанцию «из того, что было», домашние мастера зачастую устанавливают пару мотор/генератор без предварительного расчета. Порой встречаются варианты «сращивания» достаточно мощного двигателя, по случаю купленного за бутылку самогона у знакомого прапорщика, с моторчиком от швейной машинки. И наоборот.

Рекомендуется собрать максимально много технической информации о компонентах, прежде чем рассчитывать их совместимость.

Важно! При расчете пары генератор/двигатель следует учитывать конечную мощность нагрузки (с учетом электрического обвеса и потерь на преобразовании), а не чистую мощность на обмотке генератора.

Двигатель от бензопилы или триммера

Неприхотливый механизм, очень простой в обслуживании. Как правило, двухтактный.

В такой схеме есть как преимущества, так и недостатки. С одной стороны вас не беспокоит вопрос, какое масло заливать в бензогенератор (оно добавляется в бензин, как на старых мопедах). Техническое обслуживание фактически отсутствует, как класс.

Популярное: Пайка медных труб — несколько способов реализации

С другой стороны – высокий расход топлива и резкий запах из глушителя. Отвод выхлопных газов от бензогенератора обязателен, особенно если он расположен возле жилища.

Мощность не превышает нескольких л/с, соответственно генератора хватит для освещения, поддержания работоспособности насоса котла отопления и зарядки для мобильника. При малой нагрузке может проработать пару часов.

Мотор от колесной газонокосилки

Такие агрегаты у нас не очень распространены, однако подходящий экземпляр мотора от сломанного агрегата найти можно.

Мощность достигает 3-5 л/с, это уже заявка на полноценное питание для дачного домика. Можно даже небольшой холодильник включить. Попадаются четырехтактные модели. Это позволяет сэкономить топливо, получит более экологичный выхлоп, да и шума от таких моторов меньше. Обслуживание более сложное, однако, этот факт нивелирует высокая надежность, и возможность работать 4-6 часов под нагрузкой.

Двигатель от мопеда (мотоцикла)

Мопедный мотор подойдет для генераторов средней мощности. В зависимости от модели, можно снять мощность 2-3 кВт.

Двигатель от мотоцикла (типа «Ява» или «ИЖ») — это вообще находка для генератора.

Мощность более 25 л/с позволяет смело подключать генерирующую установку 5 кВт. Это полноценный источник питания для частного дома. Если использовать еще и коробку передач, вы получите относительно экономичную установку. Обкатка генератора позволит выяснить, на какой скорости вырабатывается мощность с эффективной нагрузкой.

Главное достоинство таких моторов – простота обслуживания и возможность работать продолжительное время. Пожалуй, самый доступный (в плане поиска) вариант.

Важно! При использовании таких моторов необходимо предусмотреть принудительную вентиляцию.

Иначе можно перегреть цилиндры. Двигатели для мопедов и мотоциклов рассчитаны на эксплуатацию в набегающем потоке воздуха.

Автомобильный мотор

Пусть это не покажется слишком амбициозной идеей. Найти на авторынке двигатель от «Москвича» или «Запорожца» не составит труда. Стоимость копеечная, можно купить сразу два, на запчасти.

Ремонтируются такие агрегаты изолентой и пассатижами. Если уважаемый читатель иного мнения – для вас данный материал не руководство к действию, а просто интересная информация.

Переделка такого мотора в привод для бензогенератора своими руками, не представляет сложности. Установить на прочный фундамент, вывести педаль газа и сцепления на ручной привод, и можно использовать даже коробку передач.

Популярное: Сварочный стол своими руками: пошаговая инструкция

Главное преимущество – фактически неограниченный период работы. Охлаждение мотора от ЗАЗ воздушное, он сам себя обдувает. Вам не придется даже подключать электростартер для бензогенератора своими руками, мотор просто заводится ключом от штатной системы запуска.

Мощность 30-40 л/с позволяет собрать генератор 10 кВт. Правда это будет скорее стационарный, чем мобильный вариант.

Устройство

Принцип работы бензинового генератора основан на превращении энергии, полученной при сгорании бензина в электрическую. Составные части бензогенератора:

• Бензиновый двигатель;
• Электрический двигатель 127, 220 или 380 В;
• Топливный бак;
• Пусковой стартер;
• Конденсаторы;
• Электрические автоматы и выключатели;
• Вольтметр;
• Розетки для подключения электроприборов.

Промышленные модели снабжены дополнительными функциями, позволяющими контролировать все параметры работы. Особенно удобен АВР (автоматический ввод резервного питания в аварийных ситуациях). Все устройство монтируется на удобную жесткую раму, снабженную колесами и ручками для транспортировки. Заводской кожух намного красивее и прочнее самодельного. Ниже приведен рисунок с указание всех деталей бензинового генератора.

Принцип действия электрогенератора

Генераторы асинхронного типа являются устройствами переменного тока, способными вырабатывать электрическую энергию. Принцип действия этих аппаратов аналогичен работе асинхронных двигателей, поэтому они имеют другое название – индукционные электрогенераторы. По сравнению с синхронными генераторами в этих агрегатах намного быстрее поворачивается ротор, соответственно, скорость вращения становится более высокой. В качестве генератора можно использовать обыкновенный асинхронный двигатель переменного тока, которому не требуются какие-либо преобразования схемы или дополнительные настройки.

Включение однофазного асинхронного генератора осуществляется под действием входящего напряжения, для чего требуется подключение устройства к источнику питания. В некоторых моделях используются конденсаторы, подключаемые последовательно, обеспечивающие им самостоятельную работу за счет самовозбуждения.

В большинстве случаев генераторам требуется какое-то внешнее движущее устройство, вырабатывающее механическую энергию, которая, затем, преобразуется в электрический ток. Чаще всего используются бензиновые или дизельные двигатели, а также ветровые и гидроустановки. Независимо от источника движущей силы, все электрогенераторы состоят из двух основных элементов – статора и ротора. Статор находится в неподвижном положении, обеспечивая движение ротора. Его металлические блоки позволяют регулировать уровень электромагнитного поля. Это поле создается ротором за счет действия магнитов, находящихся на равноудаленном расстоянии от сердечника.

Однако, как уже отмечалось, стоимость даже самых маломощных устройств остается высокой и недоступной для многих потребителей. Поэтому единственным выходом остается собрать генератор тока своими руками, и заранее заложить в него все необходимые параметры. Но, это вовсе не простая задача, особенно для тех, кто слабо разбирается в схемах и не имеет навыков работы с инструментами. Домашний мастер должен обладать специфическим опытом по изготовлению таких устройств. Кроме того, необходимо подобрать все необходимые элементы, детали и запасные части с нужными параметрами и техническими характеристиками. Самодельные устройства успешно используются в быту, несмотря на то, что по многим показателям они значительно уступают заводским изделиям.

С чего начать?

Исходя из величины требуемых нагрузок для одновременного включения приборов, подбирают все основные элементы.

Оптимальные показатели рабочих характеристик достигаются правильным подбором мощностей бензинового и электрического двигателей.

Для получения однофазного тока 220 В подойдет двухтактный бензиновый двигатель, а если планируется получение более высоких мощностей, то выбор следует остановить на четырехтактном. Расход топлива будет зависеть от выбранного двигателя. Помимо основной задачи – выработки энергии, следует предусмотреть систему шумоподавления, смазки, вентиляции, установку выхлопной трубы для отвода газов. Придется купить колеса, чтобы обеспечить мобильность аппарата. Кожух можно изготовить из металла или фанеры.

Бензогенератор на основе двухтактного бензинового двигателя выручит при необходимости краткосрочного подключения. Когда требуется работа надолго и с большой нагрузкой, лучше изготовить генератор с четырехтактным бензиновым двигателем.

Панель управления должна иметь вольтметр, кнопку прерывания цепи, клеммы для подключения заземления, розетки для использования выработанной энергии.

Заниматься самостоятельным изготовлением бензогенератора имеет смысл в том случае, когда у вас имеются неиспользуемые двигатели от старых приборов. Можно, конечно, купить все составляющие специально для этих целей, однако большой экономии получить при этом не удастся – стоимость комплектующих может даже превысить цену готовой заводской модели.

На практике часто используют мотоциклетные или автомобильные движки, двигатели от косилок, бензопил и прочих устройств.

Принцип работы генератора

В основе работы бензинового генератора для вырабатывания электричества положены явления электромагнитной индукции, изучаемые ещё в школьном курсе физики. Суть заключается в том, что через электромагнитное облако проходит проводник и получает импульс, который впоследствии перерабатывается в ток постоянного характера. Все операции следуют друг за другом:

Одним из составляющих генератора является двигатель. Его задача — вырабатывание электроэнергии посредством сжигания топлива, чаще всего бензина или дизтоплива.

Общая картина ясна, но необходимо понимать, что положительный результат гарантирован только в том случае, если правильно выполнены расчёты и соединения основных конструктивных частей.

Генераторы существуют разной мощности. Потребление топливных ресурсов также отличается. Но, независимо от перечисленных параметров, основополагающими являются две составляющих: ротор и статор. Якорь используется для создания электромагнитных полей, именно поэтому состоит из магнитов, равноудалённых от сердечника. Назначение статора — приведение в движение ротора и регулировка состояния электромагнитных полей.

Простейший бензогенератор

В качестве примера разберем простейшую самодельную конструкцию на основе бензопилы и электрического двигателя от старой стиральной машинки:

1. Электродвигатель от стиральной машинки крепим к шине бензопилы с помощью специально изготовленного устойчивого кронштейна.
2. На приводные валы обоих двигателей одеваем шкивы и соединяем их с помощью ременной передачи.
3. Кнопку для регулировки оборотов двигателя бензопилы, расположенную на ручке, снабжаем дополнительным приспособлением для регулировки силы нажатия. Простой болт, закрепленный хомутом, отлично справится с этим. Для увеличения оборотов будет достаточно подкрутить его, а для уменьшения – ослабить.
4. К внешней пусковой обмотке электродвигателя параллельно присоединяем два конденсатора, рассчитанных на мощность 400-450 Вольт.

Как сделать бензогенератор, имея готовую силовую установку?

Ответ лежит на поверхности – подключить генератор к бензиновому мотору. Где его взять? Любой электромотор, при правильной организации системы возбуждения обмоток, становится генератором.

Есть два направления создания самодельных генераторов:

Генератор постоянного тока

Он получает крутящий момент от двигателя вашей машины, и вырабатывает напряжение постоянного тока 14 вольт.

Ничего не надо изобретать. Достаточно посмотреть мощностные характеристики, и подобрать небольшой двигатель из перечисленных выше.

Главное условие – исправный регулятор напряжения и желательно «живые» обмотки. Впрочем, если вам достался сгоревший экземпляр – не беда. Как снять якорь с электроустановки бензогенератора, знает любой радиолюбитель.

Перемотать обмотку можно за один вечер. В принципе, если вы самостоятельно сможете собрать мини электростанцию, можно садиться писать книгу: «Неисправности бензогенератора и способы их устранения». Это крайне полезный опыт.

Поломка источника электроэнергии в чистом поле – это проблема. А знакомый с устройством «Кулибин», сможет восстановить работу без вызова мастера.

Единственный недостаток, правда, существенный – напряжение 12-14 вольт. Освещение, зарядка мобильных устройств, подключение музыки и компьютера – без проблем. Но для дома необходимо 220 вольт. Выручит преобразователь напряжения, например, от старого бесперебойника.

Двигатель переменного тока

Тут ситуация сложнее (правда и дешевле, нет необходимости искать преобразователь). Любой электромотор можно сделать генератором, подключив его к приводу.

Есть нюансы. Для возбуждения обмоток в режиме генератора, необходима конденсаторная схема (см. рисунок) и точный подбор оборотов.

Если вы дочитали до этого места – нет смысла объяснять, как из 3-х фазного источника 380В получить одну фазу 220В. Это тема отдельной статьи.

Для измерения оборотов потребуется тахометр. Вы подключаете мотор к сети, и замеряете скорость вращения. Добавляете к полученным оборотам 5%-10%, и получаете оптимальную скорость вращения вала для возбуждения обмоток генератора.

Самодельный бензогенератор на 220 вольт из движка от ГАЗ 21 и генератора переменного тока на 15 кВт — видео

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим.

Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.

В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750….1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 ,

где С — ёмкость конденсаторов, мкФ.

Мощность генератора,кВ·А	Холостой ход		Полная нагрузка
	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	cos = 1		cos = 0,8
			ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар
2,0 3,5 5,0 7,0 10,0 15,0	28 45 60 74 92 120	1,27 2,04 2,72 3,36 4,18 5,44	36 56 75 98 130 172	1,63 2,54 3,40 4,44 5,90 7,80	60 100 138 182 245 342	2,72 4,53 6,25 8,25 11,1 15,5

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом.

Финальная сборка

Раму генератора сваривают из профильной трубы. Хвост изготавливают из оцинкованной жести. Поворотная ось представляет собой трубку с двумя подшипниками. Генератор крепят к мачте таким образом, чтобы расстояние от лопасти до мачты было не менее 25 см. В целях безопасности для финальной сборки и монтажа мачты стоит выбрать безветренный день. Лопасти под действием сильного ветра могут изогнуться и разбиться о мачту.

Чтобы использовать аккумуляторы для питания техники, которая работает от сети 220 В, потребуется установить инвертор преобразования напряжения. Ёмкость батареи подбирается индивидуально к ветрогенератору. Этот показатель зависит от скорости ветра на местности, мощности подключаемой техники и частоты пользования ею.

Чтобы батарея не вышла из строя от чрезмерной зарядки, понадобится контроллер напряжения. Его можно изготовить самостоятельно, если обладаете достаточными знаниями в электронике, или купить готовый. В продаже имеется множество контролеров для механизмов получения альтернативной энергии.

Совет. Чтобы лопастник не сломался при сильном ветре, устанавливают простое устройство – защитный флюгер.

Задумка

Задумка такова: поставить движки параллельно друг другу. А вращение передавать по средствам ременной передачи.

Перед воплощением я решил проверить как вырабатывает ток мотор от газонокосилки. Вращаю его вал шуруповертов.

В роли нагрузки, как видите, используется 40 Ваттная лампа накаливания на 220 В. Конечно шуруповерт не может дать тех оборотов для достаточного воспроизводства, однако мультиметр показывает при максимуме 156 Вольт. Но это предварительный результат.

Сопряжение двигателя и генератора

Вращение от двигателя к генератору передается путем ременной передачи или редуктора. Но редуктор имеет большую массу, высокую шумность, поэтому лучше воспользоваться ременной передачей.

Двигатели и генераторы характеризуются различными значениями номинальных оборотов, поэтому шкивы на валах этих устройств должны обеспечивать определенное передаточное число. Рассчитывается оно просто: во сколько раз обороты генератора должны быть меньше оборотов двигателя, во столько же раз диаметр шкива генератора должен превышать диаметр шкива двигателя. Например, генератор легкового автомобиля рассчитан на номинальные обороты 5000 в минуту, а двигатель бензопилы работает при 10000 оборотах в минуту. Таким образом, диаметр шкива генератора должен быть в два раза больше диаметра шкива двигателя.

Обратите внимание!

Нельзя брать слишком маленький диаметр шкива, поскольку сильный изгиб приводного ремня сократит его срок службы, и уменьшится коэффициент полезного действия, поскольку часть мощности двигателя будет теряться на изгибание ремня. На практике можно использовать шкивы с минимальным диаметром не менее 100 мм.

Заманчиво использовать генераторы с родными шкивами. Но, если там используется плоский ремень, то найти подобный нужной длины довольно затруднительно, поэтому, чтобы облегчить поиски нужного ремня, шкивы нужно изготовить под клиновой ремень. Таких ремней всевозможной длины множество в любом автомагазине или авторынке, и стоимость их невысока.

Шкивы изготавливают из дюралюминия или текстолита. Это может сделать любой токарь за символическую плату. Главное – обеспечить плотную посадку на валу генератора и двигателя.

Источник https://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/istochniki-pitaniya/generator.html

Источник https://piko-train.ru/devajsy/benzogenerator-iz-trimmera.html

Источник

Источник