Электрогенератор для дома своими руками

Изготовим электрогенератор своими руками

Не всегда местные электросети способны полноценно обеспечивать электричеством дома, особенно, если это касается загородных дач и особняков. Перебои с постоянным электроснабжением или же его полное отсутствие заставляет искать альтернативные способы получения электричества. Одним из таких является использование электрогенератора – прибора, способного преобразовывать и накапливать электричество, используя для этого самые необычные ресурсы (энергия солнца, ветра, приливов и отливов). Его принцип работы достаточно простой, что делает возможным сделать электрогенератор своими руками. Возможно, самодельная модель не сможет конкурировать с аналогом заводской сборки, однако это отличный способ сэкономить более 10 000 рублей. Если рассматривать самодельный электрогенератор в качестве временного альтернативного источника электроснабжения, то вполне можно обойтись и самоделкой.

Как сделать электрогенератор, что для этого потребуется, а также какие нюансы придется учитывать, узнаем далее.

Сделать или купить?

Желание иметь в своем пользовании электрогенератор омрачается одной неприятностью – это высокая стоимость агрегата. Как ни крути, но самые маломощные модели имеют достаточно заоблачную стоимость – от 15 000 рублей и выше. Именно этот факт наталкивает на мысль о собственноручном создании генератора. Однако, сам процесс может быть затруднительным, если:

• нет навыка в работе с инструментом и схемами;
• нет опыта в создании подобных приборов;
• не имеется в наличии необходимых деталей и запчастей.

Если же все это и огромное желание присутствуют, то можно попробовать собрать генератор, руководствуясь указаниями по сборке и приложенной схемой.

Не секрет, что покупной электрогенератор будет обладать более расширенным перечнем возможностей и функций, в то время как самоделка способна подводить и давать сбои в самые неподходящие моменты. Поэтому, покупать или делать своими руками – вопрос сугубо индивидуальный, требующий ответственного подхода.

Как работает электрогенератор

Принцип работы электрогенератора основывается на физическом явлении электромагнитной индукции. Проводник, проходящий через искусственно созданное электромагнитное поле, создает импульс, который преобразуется в постоянный ток.

Генератор имеет двигатель, который способен вырабатывать электричество, сжигая в своих отсеках определенный вид топлива: бензин, газ или дизельное топливо. В свою очередь топливо, попадая в камеру сжигания, в процессе горения вырабатывает газ, который вращает коленчатый вал. Последний передает импульс ведомому валу, который уже способен предоставить определенное количество энергии на выходе.

Принцип работы устройства достаточно прост, но ровно до тех пор, пока нет необходимости рассмотрения каждого отдельного процесса. Нужно понимать, что закон Фарадея о принципах магнитной индукции, который используется в электрогенераторе, даст желаемый результат только тогда, когда будут созданы определенные условия. Главным из них является правильный расчет и соединение главных конструктивных единиц.

Независимо от потребляемого топлива и мощности, электрогенераторы имеют два основополагающих механизма: ротор и статор. Ротор необходим для создания электромагнитного поля, поэтому в его основе лежат магниты, равноудаленные от сердечника. Статор неподвижен, позволяет приводить ротор в движение, а также регулирует электромагнитное поле, за счет наличия металлических блоков из стали.

Вариант изготовления электрогенератора своими руками показан на видео

Асинхронный генератор: особенности и преимущества

По типу вращения ротора генераторы бывают синхронными и асинхронными. Первые имеют сложную конструкцию, а также более чувствительны к перепадам напряжения в сети, что сказывается на их продуктивности. Асинхронные, напротив, обладают более простым принципом действия, а также имеют отличные технические характеристики.

На роторе синхронного генератора помещаются магнитные катушки, что усложняет процесс движения ротора, в то время как ротор асинхронного генератора скорее похож на обычный маховик. Конструктивные особенности значительно влияют на КПД, и в синхронном есть его потери (до 11%). В асинхронном показатель потери энергии снижается до 5%, что делает его более востребованным не только в быту, но и в производстве.

Также есть и другие преимущества асинхронных генераторов:

1. Более простой корпус защищает двигатель от попадания влаги и отработанного топлива, снижая необходимость частого технического обслуживания.
2. Генератор устойчив к перепадам напряжения, а также имеет выпрямитель на выходе, который защищает подключенные электроприборы от поломки.
3. Устройство способно служить источником питания для приборов, имеющих омическую нагрузку и высокую чувствительность к скачкам напряжения: сварочные аппараты, компьютерная и вычислительная техника, лампы накаливания.
4. Обладает высоким КПД, который сочетается с минимальным клирфактором (показатель потери энергии, которая затрачивается на нагрев самого прибора).
5. Имеет срок службы не менее 15 лет, поскольку все используемые детали достаточно надежные и не поддаются быстрому износу в процессе эксплуатации.

Все эти преимущества дают повод к использованию именно асинхронного агрегата, а простота его конструкции позволяет собрать в домашних условиях.

Вариант электрогенератора с асинхронным двигателем Toyota

С чего начать и что потребуется?

Для того, чтобы собрать небольшой асинхронный генератор своими руками, потребуются такие конструктивные детали:

1. Двигатель – его можно сделать самостоятельно, но это достаточно длительный и трудоемкий, поэтому лучше сэкономить время и взять двигателя из старых нерабочих бытовых приборов. Хорошо подходят двигателя от стиральной машинки и дренажных насосов.
2. Статор – лучше брать готовый вариант, где уже будет находиться обмотка.
3. Провода электрические, а также изолента.
4. Трансформатор или выпрямитель – нужен в том случае, когда получаемая на выходе электроэнергия имеет различную мощность.

Итак, приступим к работе, предварительно выполнив несколько подготовительных манипуляций, позволяющих произвести расчет мощности будущего генератора:

1. Подключаем двигатель в сеть, чтобы определить скорость вращения. Для этого нужно воспользоваться специальным прибором – тахометром.
2. Записываем полученную величину и прибавляем к ней 10%, так называемая компенсаторная величина, которая позволит исключить перенагрев двигателя в процессе работы.
3. Подбираем конденсаторы, учитывая необходимую мощность. Для удобства величины можно взять из таблицы, расположенной ниже.

Поскольку электрогенератор продуцирует электричество, нужно позаботиться о его заземлении. Отсутствие заземления и плохая изоляция может стать причиной не только быстрого износа прибора, но и представлять опасность для жизни.

Сам процесс сборки крайне прост: к двигателю поочередно подсоединяем конденсаторы, руководствуясь указанной схемой. В схеме отображена поочередность подключения, при этом емкость каждого последующего конденсатора аналогична предыдущему.

Это все, что нужно для получения маломощного генератора, способного снабжать электричеством электропилу, болгарку или циркулярку.

Этот вариант создания генератора самый простой и удобный, но имеет свои нюансы:

1. Во-первых, придется постоянно следить за температурой двигателя, не давая ему перегреваться.
2. Во-вторых, если КПД будет снижаться прямопропорционально продолжительности работы – это норма. Поэтому время от времени генератору нужно давать отдыхать, снижая его температуру до 40-45°С.
3. В-третьих, отсутствие автоматики заставит пользователя самостоятельно контролировать все процессы, периодически подсоединяя измерительные приборы к генератору (вольтметр, амперметр и тахометр).
4. Перед сборкой важно подобрать правильное оборудование, рассчитав его основные показатели и характеристики. Чертеж и схема значительно облегчат процесс работы.
5. Генератор на дровах или ветряной можно собрать подобным образом, однако для получения нужного напряжения на выходе потребуется достаточное количество энергоресурса.

Преимущества и недостатки собственноручной сборки

К положительным сторонам самодельного изготовления электрогенератора своими руками можно отнести:

1. Повышение собственной самооценки, что крайне важно для мужчин. Удачно собранный агрегат может стать предметом не только альтернативного источника питания, но и гордости.
2. Значительная экономия финансов.
3. Способность создать такой аппарат, который бы отвечал всем заявленным требованиям.

Помимо этого, процесс может усложняться и иметь массу негативных последствий:

1. Возможно, агрегат будет часто ломаться, что обусловлено невозможностью герметичного соединения всех отделов генератора.
2. Неправильное подключение или расчет мощности приведет к неисправности генератора, а также снизит его продуктивность на порядок.
3. Требуется определенный навык в работе, а также осторожность, поскольку все работы осуществляются с электричеством, с которым, как известно, шутки плохи.

Интересный вариант. Электрогенератор из велосипеда

Заключение

Его мощности будет достаточно для обеспечения электроэнергией строительных приборов, а также небольших домашних приборов. Поскольку работа производится с электричеством, то у людей, не имеющих ни малейшего представления о серьезности и опасности проделываемых манипуляций, электрогенератор может не получиться.

Не секрет, что сделанный своими руками генератор, будет раз в 5 дешевле, но не факт, что его продуктивность может конкурировать с покупной моделью заводской сборки, оснащенной автоматикой. Отказаться от подобной затеи следует в таких случаях:

• если нет уверенности в собственных силах и знаниях;
• когда несколько попыток сборки не увенчались успехом;
• если нет в наличии соответствующего оборудования и измерительных приборов;
• если нет навыка в расчетах и подборе компонентов прибора, а также в чтении схем.

При наличии всех необходимых конструктивных деталей можно попробовать собрать агрегат своими руками. Если процедура не увенчалась успехом – всегда можно прибегнуть к помощи покупных моделей. Покупка электрогенератора имеет только один минус – это высокую стоимость. Однако в некоторых случаях она вполне оправдана точностью рабочего процесса, а также возможностью самостоятельного контроля всего процесса переработки и преобразования постоянного тока в переменный.

Источник

Как сделать генератор своими руками?

Электроэнергия от ближайшей ЛЭП не всегда подаётся бесперебойно. В дачных посёлках, где отключение света на один или несколько часов – частое явление, исключить перерывы с электроснабжением помогают генераторы. При наличии некоторых умений их можно сделать своими руками.

Особенности самодельных генераторов

Главная особенность, из-за которой многие пользователи всевозможных гаджетов решаются на подобную «самоделку» – возможность довести генератор до мощности, которой хватит не только на то, чтобы подзарядить мобильник, но и на снабжение ноутбука, телевизора и даже самодельной мини-морозилки, не говоря о десятке светодиодных ламп. Как правило, выбирается вариант устройства с наибольшей отдачей на выходе и наименьшими прилагаемыми усилиями.

Основой в любом случае является обратимый двигатель, работающий не только на превращение электричества в кинетическую (механическую) энергию, но и наоборот.

Чтобы изготовить такое устройство, пользователь должен обладать следующими познаниями.

• Разбираться в электросхемах, уметь их читать. По одной из них и собирается подобное устройство.
• Иметь представление о том, как работает электрогенератор. В основе его работы лежит закон Фарадея: число магнитных линий постоянного магнита, пронизывающего контур, должно меняться, иначе электричество вырабатываться не будет.
• Обладать навыками электромонтажных и слесарных работ, уметь обращаться с электроинструментами. Раньше, в советское время, обязательной частью образовательной программы являлась не только физика, но и сопромат (раздел науки о сопротивлении материалов). Дело в том, что неправильно выбранные элементы несущих конструкций, соединённые между собой не так, как это требуется, при активной нагрузке быстро деформируются.

При наличии всех вышеперечисленных знаний и желания пользователь легко соберёт устройство, экономящее (по сравнению с промышленным) не один десяток тысяч рублей.

Изготовление

Сделать своими руками электрогенератор в домашних условиях несложно. Простой магнитный генератор собирается на основе любого из готовых двигателей: коллекторного, шагового и т. д. Собрать с нуля такую «самоделку» также можно, закрепив магниты на вращающейся оси и поместив их в прямоугольную катушку, вырабатывающую при их вращении электростатическое поле.

Электрогенератор на дровах – это, по сути, печь (в том числе и походная), на стенках которой закреплены элементы Пельтье, закрытые радиаторами. Суть эффекта Пельтье заключается в том, что пластины из разных проводников с одной стороны нагреваются, а с другой – охлаждаются. Это приводит к появлению электрического тока на полюсах такой пластины. Лучше всего подобная печь-генератор работает на морозе: наибольшая разница температур с каждой из сторон пластины приводит к выработке предельной мощности.

Паровой генератор – это классическая ТЭС в мини-исполнении. Печь с водяным контуром вырабатывает пар, подающийся на лопасти турбины. Тепловая энергия пара заставляет турбину крутить мотор-генератор, чей вал жёстко соединён с валом самой турбины. Такая система является замкнутой: она требует периодического контроля со стороны, а также наличия охлаждающего контура, в котором пар переконденсируется обратно в воду.

Подобная установка весьма массивна, в поход вы её с собой не возьмёте.

Генератор на базе асинхронного двигателя, работающего от сетевых 220 вольт – это устройство с тремя разнесёнными обмотками статора (неподвижной части мотора). Поскольку сам мотор работает от 220 или 380 (в трёхфазной сети) вольт, то и вырабатывать он будет такое же напряжение, стоит только раскрутить его вал хотя бы до 50 оборотов в секунду. Собирать его незачем: чтобы задействовать готовый агрегат, к обмоткам всего-навсего потребуется подключить дополнительные конденсаторы.

Инструменты и материалы

В качестве рабочего модуля электромагнитного (механического) генератора берётся подходящий двигатель. Используются двигатели нескольких типов: коллекторный (щёточный), бесколлекторный, шаговый (щётки и кольца не используются), синхронный и асинхронный. В зависимости от того, какой ток вырабатывается, применяют следующие детали и узлы.

• Диоды выпрямительные. Преобразуют переменный ток в постоянный. В продаже имеются высокомощные диодные мосты, рассчитанные на ток в десятки ампер и напряжение до 50 В.
• Полярные конденсаторы. Рассчитаны на постоянный ток. Играют роль сглаживающего фильтра, выравнивающего пульсации постоянного напряжения.
• Дополнительная плата с USB-портом – преобразует напряжение в 1,5-20 вольт в нужные смартфонам, планшетам и большинству ноутбуков 5. Заказывается на AliExpress и в других интернет-магазинах.

Все эти радиокомпоненты нужны, когда мотор-генератор выдаёт не более пары десятков вольт.

Использование же, например, асинхронного двигателя потребует подключения ваших гаджетов и других устройств в обычном режиме – как от бытовой розетки.

Вспомогательные материалы могут быть любыми, так как они играют роль несущей конструкции:

• деревянные бруски;
• металлическая арматура;
• профили;
• крепёжные соединения (болты с гайками и шайбами, хомуты, скобы, струбцины, кронштейны, саморезы);
• трубы любого диаметра и т. д.

В качестве электроинструментов применяются следующие изделия.

• Болгарка с набором отрезных дисков (по металлу и по дереву) и шлифдиском (поставляется в виде наждачки-круга или универсального твёрдого диска).
• Электродрель с набором свёрл по металлу. Если устанавливается, например, ветрогенератор с опорой на стене дома, то может потребоваться стандартный перфоратор с набором ударных свёрл и/или коронок по бетону. Перфоратор может также комплектоваться переходником под простые или конические свёрла и коронки по дереву.
• Шуруповёрт. Потребуется, когда конструкция массивная, а вкрутить саморезы нужно в количестве от нескольких десятков. Может комплектоваться головками под переходник-гайковёрт или универсальной головкой под гайки, напоминающей разводной ключ.

Подготовив нужный инвентарь, приступим к процессу изготовления генераторной установки.

Схема сборки

Асинхронный генератор обладает свойством самосинхронизации: включение в работу без питания роторной обмотки, в которой возбуждается постоянное магнитное поле. Самовозбуждение обмотки короткозамкнутого ротора производится за счёт явления остаточной намагниченности. Чтобы собрать асинхронный генератор, следуйте нижеописанной инструкции.

1. Разместите двигатель и передаточный привод на одной несущей конструкции.
2. Подключите к обмоткам переменные (неполярные) конденсаторы. Сами обмотки включены по схеме «звезда»: одни их концы сходятся в центре (на корпус), другие же выведены отдельно.
3. Конденсаторы соединятся по схеме «треугольник»: к его вершинам и подключаются свободные концы обмоток. Мощность двигателя – 2-5 киловатт, ёмкость конденсаторов – 28-138 микрофарад. Подберите такую ёмкость, чтобы вырабатываемое напряжение не снижалось – в зависимости от нагрузки, которую планируется использовать.

Перед запуском генератора произведите его тестирование. Тест можно выполнить с помощью обычной лампочки накаливания на несколько десятков ватт. Задача – обеспечить бесперебойную выдачу вырабатываемого напряжения. Потребуется установка, способная выдать 3000 оборотов в минуту. Например, мощный ветряк с редуктором (или цепным приводом), топливный двигатель от любого агрегата, гидротурбина на речке и т. д.

Дело в том, что человек в одиночку не сможет раскрутить любой мотор-генератор на мощность свыше 150 Вт, какие бы усилия ни прилагал. Здесь его возможности ограничены.

Изготовление асинхронного генератора – это простейшая переделка схемы готового такого же двигателя. Переточки ротора под неодимовые магниты не требуется, чего не скажешь об автомобильном генераторе, в котором питание роторной обмотки производится от аккумулятора. Кстати, большинство современных автомобильных генераторов выполняется на основе синхронного двигателя, в котором число оборотов в минуту жёстко связано с частотой вырабатываемого тока. Чтобы избавиться от необходимости питать обмотку ротора, можно переделать двигатель, сняв эту обмотку и проточив ось ротора под плоские магниты.

Для сборки генератора на дровах сделайте следующее.

1. На стенке буржуйки или пиролизной печи поместите радиатор «шипами» внутрь.
2. Смонтируйте на нём один или несколько элементов Пельтье, ориентируясь по площади радиатора.
3. Прикрепите к элементу Пельтье ещё один радиатор.
4. Расположите установку на теневой стороне дома в специально отведённом месте. Стена не должна иметь утепления, а также быть слишком толстой в данной точке, поскольку нужен доступ к уличному холоду. Идеальный вариант – техническое помещение-отсек для такой печки, в котором есть втяжной вентканал для горения дров. Радиатор располагают рядом с ним с холодной стороны.

Запуск такого генератора осуществляется при поджигании дров. Когда дрова разгорятся, элемент Пельтье выдаст максимальную мощность. Он будет охлаждаться холодным воздухом, заходящим с улицы. Процесс же нагрева обеспечит стенка печки.

Для сборки коллекторного генератора рекомендуется воспользоваться следующей инструкцией.

1. Поместите коллекторный мотор на несущую раму или другую конструкцию.
2. Присоедините к его выводам сглаживающий конденсатор постоянного тока и плату преобразователя (DC-инвертор).
3. Подсоедините к выходу DC-платы USB-порт (если она им не укомплектована).
4. Расположите генератор на раме велосипеда либо изготовьте «ветряк» для него (например, из деталей от вентилятора с вышедшим из строя двигателем). В последнем случае для удобства «ветряка» размещают флюгер-хвостовик, поворачивающий конструкцию в ту сторону, куда дует ветер.

Подключите смартфон, планшет, мобильник, смарт-часы или иное устройство. Моторчик от принтера, например, вырабатывает до нескольких ватт мощности: так, при 12 вольтах, на которые он рассчитан, ток может достигать 600 миллиампер. Недостатки коллекторных двигателей: низкий КПД и частая замена щёток.

Работая каждый день по нескольку часов, щётки прослужат максимум 2-3 месяца.

Вместо коллекторного электродвигателя используйте шаговый: его КПД значительно выше, он способен прослужить не один десяток лет. В интернет-магазинах полно моделей, дающих напряжение в 12 вольт и ток в 1,8-4,2 ампера. Обмоток у шагового двигателя может быть 2, 3 или 4. Включив их последовательно, вы получите 24, 36 или 48 В. Параллельное включение даст пропорционально больший ампераж. «Разогнать» генератор до нужного номинала напряжения будет сложнее.

Рекомендации по эксплуатации

Используемый в уличных условиях генератор (ветряная электростанция для частного дома, велогенератор) рекомендуется защитить от дождя, дорожной грязи и других посторонних частиц, поместив его в отдельный корпус.

Устройство, работающее в уличных условиях в режиме многочасовой каждодневной нагрузки, нуждается в регулярной (хотя бы раз в полгода) смазке подшипников. Они, в свою очередь, есть в каждом моторе-генераторе.

Не допускается замыкание накоротко выводов двигателя и вспомогательной электроники. Замкнутый двигатель раскрутить в несколько раз сложнее за счёт тормозящей вращение ротора силы, пропорциональной нагрузке. Обмотки, замкнутые накоротко при крутящемся вале, могут сгореть. Полупроводниковая электроника (солнечные батареи, элементы Пельтье) тоже быстро выходит из строя, будучи замкнутой.

О том, как сделать генератор своими руками, смотрите далее.

Источник