На втором этапе к обмоткам подключаются переменные и неполярные конденсаторы. Последние соединяются в звезду, при этом часть концов подключается к центру корпуса, а остальные работают отдельно.
Электрогенератор своими руками: топ-6 простых и интересных конструкций
Сегодня генераторы все чаще используются в домашних хозяйствах. Растущая популярность обусловлена эволюцией их конструкции. Современные устройства компактны, экономичны и мощны. Существует множество различных моделей с разной мощностью, силой тока, степенью мобильности и приводами.
Для обогрева частных домов используются различные методы. Они различаются по теплопередаче и типу источника энергии. Для нагрева воды используются различные типы котлов в зависимости от вида топлива:
- Твердотопливные — в этом случае применяют для работы твердое топливо.
- Электрические — в таких котлах тепло преобразуется с помощью преобразования электричества.
- Газовые — в таких котлах теплоотдача происходит в момент сгорания газа.
Генератор воды — это резервуар с водой и электродами, которые преобразуют воду в кислород и водород. Чтобы сделать генератор воды самостоятельно, вам понадобится генератор воды, содержащий электролит, и генератор кислорода:
- лист нержавеющей стали;
- пластина из оргстекла;
- трубки из резины для подвода воды и отвода газа;
- листы резины;
- источник напряжения, который должен обеспечивать поступление тока в 5–8 А.
Для сборки генератора воды вам понадобятся:
- Сначала нарезать нержавеющие пластины на прямоугольные листы.
- Уголки на них срезать, чтобы в дальнейшем стянуть устройство болтами.
- В каждой пластине просверлить отверстие в 5 мм на расстоянии 3 см от низа пластины для поступления и отвода воды.
- Кроме того, к пластинам следует припаять провод, чтобы присоединить его к источнику питания.
Перед сборкой резинового генератора сначала нарежьте кольца диаметром 200 × 190 мм. Подготовьте две пластины из оргстекла размером 200 × 200 мм и заранее просверлите отверстия для винтов М8 со всех сторон.
Генератор воды собирается следующим образом: Сначала прикрепляют первую пластину, затем резиновое кольцо с герметиком и так далее в том же духе. Затем вся конструкция стягивается винтами и пластинами из оргстекла.
В последнем необходимо просверлить отверстия, одно внизу для потока жидкости и одно вверху для выхода газа. В них необходимо установить соединитель. В эти ниппели вставляются трубы ПВХ.
Советы. Чтобы газ не возвращался в газогенератор, путь от газогенератора до горелки должен быть уплотнен водяным уплотнителем.
К преимуществам этого типа отопления относятся следующие:
- экологический тип отопления, ведь при сгорании водорода в кислороде появляется вода в виде пара, при этом нет выбросов вредных веществ в атмосферу;
- можно не переделывая подключить генератор к уже существующей системе водяного отопления;
- установка работает без шума, поэтому ей не требуется какое-то специальное помещение.
К недостаткам водяного генератора относятся:
- Водород имеет большую температуру горения, поэтому простой котел может быстро сломаться.
- Во время работы с газом Брауна необходимо быть осторожным, так как он взрывоопасный.
- При работе водяного генератора необходимо применение дистиллированной воды.
Домашний агрегат, работающий на дровах
Самостоятельная сборка такой модели не представляет сложности. Для конструкции необходимо приобрести или извлечь из старого холодильника элемент Пельтье. Он представляет собой квадрат с тонкой стенкой из пластин. Одна из пластин изготовлена из меди, другая — из никеля.
К ним прикреплены контактные клеммы, которые подключаются к электросети. Принцип работы этого генератора таков: когда ток проходит через металлические поверхности, одна сторона нагревается, а другая охлаждается.
В эксплуатации твердотопливный генератор работает по обратному принципу: одна пластина нагревается за счет сгорания древесины, другая охлаждается радиатором и нагревателем, подключенным к устройству. В этот момент между нагреваемыми частями возникает электрический ток.
Помимо пеллетного элемента, необходима также сборка генератора:
- металлический лист для корпуса;
- деталь, которая стабилизирует напряжение;
- кулер и радиатор;
- теплопроводящая паста;
- прибор для установки заклепок;
- ножницы по металлу;
- клепки, дрель и паяльник.
Справка: После того как все необходимые инструменты и материалы подготовлены, можно приступать к сборке механизма. Готовые наборы электроинструментов можно приобрести в магазинах.
Первым делом необходимо изготовить цилиндрический металлический корпус. Отверстия для входа воздуха должны располагаться внизу, а основание с резервуаром для воды — вверху.
Нагревательный элемент закрепляется с помощью термопасты на холодной стороне. С другой стороны крепится основной нагревательный элемент. При сборке вам также понадобится стабилизатор питания с USB-разъемом. Он вырабатывает напряжение и позволяет готовить пищу и заряжать различные электрические устройства. Деталь стабилизатора нужно заизолировать и припаять к основному компоненту, обращая внимание на полюса.
Рассматривая данное устройство в деталях, можно отметить один существенный недостаток — высокую цену для многих кемперов и владельцев автодомов. Однако при частом использовании стоимость оправдывается экономией на топливе. Дрова дешевле дизельного топлива или бензина.
Кроме того, такой генератор требует установки дымохода в помещении. Он выбрасывает продукты сгорания в атмосферу. Но, несмотря на эти недостатки, устройство, работающее на дровах, имеет и преимущества:
- способен отопить дом до 50 метров кубических;
- может использоваться как плита для приготовления еды;
- у прибора небольшие размеры, поэтому его можно установить в небольших помещениях;
- продолжительный срок службы;
- небольшой вес;
- отсутствие шума при работе;
- экономность в применении топлива.
Особенности самодельных генераторов
Главная особенность, из-за которой многие пользователи всевозможных гаджетов выбирают подобную «самоделку» — возможность питания генератора, которого хватает не только на зарядку мобильного телефона, но и на питание ноутбука, телевизора и даже самодельного мини-морозильника, не говоря уже о десятке светодиодных ламп. Как правило, выбирается устройство с наибольшим КПД и наименьшими усилиями.
В каждом случае основой является реверсивный двигатель, который не только преобразует электрическую энергию в кинетическую (механическую), но и наоборот.
Чтобы создать такое устройство, пользователь должен обладать следующими знаниями.
- 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.
Обладая вышеперечисленными знаниями и желаниями, пользователь может легко собрать устройство, которое сэкономит многие десятки тысяч рублей (по сравнению с промышленными устройствами).
Изготовление
Построить электрогенератор самостоятельно в домашних условиях несложно. В основе простого магнитного генератора лежит один из существующих двигателей: коллекторный, шаговый и т.д. Также можно построить такой «самодельный» генератор с нуля, прикрепив магниты к вращающемуся валу и установив его на прямоугольную катушку, которая при вращении генерирует электростатическое поле.
Дровяной электрогенератор — это, по сути, кухонная плита (даже походная) с элементами Пельтье, прикрепленными к стенкам и окруженными теплоотводами. Суть эффекта Пельтье заключается в том, что пластины с разными проводниками нагреваются с одной стороны и охлаждаются с другой. В результате на полюсах такой пластины возникает электрический ток. Такой печной генератор лучше всего работает в мороз: большая разница температур на каждой стороне пластины приводит к выработке максимальной мощности.
Парогенератор — это классическая мини-версия когенерационной установки. Печь с водяным контуром производит пар, который подается на лопасти турбины. Тепловая энергия пара заставляет турбину вращать двигатель генератора, вал которого жестко связан с валом самой турбины. Система представляет собой замкнутый контур: она требует периодического внешнего контроля и охлаждающего контура, который конденсирует пар обратно в воду.
Такая установка довольно громоздка и не может быть взята в поход.
Генератор на основе асинхронного двигателя, питающегося от сети 220 вольт, представляет собой устройство с тремя отдельными обмотками статора (неподвижная часть двигателя). Поскольку сам двигатель питается от сети 220 или 380 вольт (трехфазный ток), он вырабатывает такое же напряжение, если только вращать его вал со скоростью не менее 50 оборотов в секунду. Собирать его не нужно: Чтобы использовать готовое устройство, достаточно подключить к обмоткам дополнительные конденсаторы.
Инструменты и материалы
В качестве рабочего органа электромагнитного (механического) генератора используется подходящий двигатель. Используются различные типы двигателей: коммутируемые двигатели, двигатели без коммутаторов, шаговые двигатели (не используются щетки и втулки), синхронные двигатели и асинхронные двигатели. В зависимости от типа генерируемого тока используются 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 радиоузлы необходимы, если генератор двигателя вырабатывает не более нескольких десятков вольт.
Если вы используете, например, асинхронный двигатель, то подключать оборудование нужно обычным способом — например, через бытовую розетку.
В качестве опорных материалов можно использовать любые материалы, 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.
Разновидности генераторов электроэнергии
Как правило, самодельный генератор для бытового использования строится на основе асинхронного двигателя, магнитного двигателя, парогенератора и деревянного генератора.
Вариант #1 — асинхронный генератор
Устройство способно вырабатывать напряжение 220-380 В, в зависимости от КПД выбранного двигателя.
Чтобы собрать такой генератор, достаточно задействовать асинхронный двигатель, подключив к его обмоткам конденсаторы.
Генератор асинхронного двигателя является самосинхронизирующимся и управляет обмотками ротора с постоянным магнитным полем.
Двигатель оснащен трехфазной или однофазной обмоткой ротора, кабельным вводом, устройством короткого замыкания, щетками и датчиком управления.
У ротора с короткозамкнутым сепаратором обмотки возбуждаются остаточной магнитной силой.
Вариант #2 — устройство на магнитах
Для магнитного генератора подходят коллектор, шаговый двигатель (бесщеточный синхронный двигатель) и другие.
Обмотка с большим числом полюсов повышает КПД. По сравнению с обычной схемой (с КПД 0,86), обмотка с 48 полюсами делает генератор более мощным.
При сборке магниты соединяются с вращающимся валом и устанавливаются на прямоугольную катушку. Последняя генерирует электростатическое поле при вращении магнитов.
Вариант #3 — паровой генератор
Для парогенератора используется печь с водяным контуром. Устройство приводится в движение за счет тепловой энергии пара и лопастей турбины.
Чтобы построить парогенератор самостоятельно, вам понадобится печь с водяным охлаждением (контур охлаждения).
Это замкнутая система со стационарным, не движущимся устройством, требующая системы управления и контура охлаждения для преобразования пара в воду.
Вариант #4 — устройство на дровах
Для дровяного генератора используются кухонные плиты, в том числе кемпинговые. Элементы Пельтье крепятся к стенкам плит, а сама конструкция встраивается в корпус печи.
Принцип работы генератора заключается в следующем: Нагревая поверхность плит с одной стороны, другая сторона охлаждается.
Для самостоятельного изготовления генератора на дровах можно использовать любой тип плиты. Генератор работает с помощью элементов Пельтье, которые нагревают и охлаждают печатные платы.
На полюсах пластин возникает электрический ток. Наибольшая разница температур между пластинами обеспечивает генератору максимальную мощность.
Устройство лучше всего работает при температуре ниже нуля.
Принцип работы электрогенератора
Работа генераторов основана на принципе электромагнитной индукции, согласно которому ток индуцируется в закрытом корпусе вращающимся магнитным полем, проходящим через корпус. Магнитное поле создается обмотками или постоянными магнитами.
Когда электродвижущая сила от коллектора достигает замкнутого контура и щеточных узлов, ротор начинает вращаться вместе с магнитным потоком. Это создает напряжение в подпружиненных щетках, которые прижимаются к пластинчатым коллекторам.
Затем ток поступает на выходные клеммы, подается в сеть и распределяется по генератору.
Используются генераторы переменного и постоянного тока. Генератор переменного тока имеет небольшие размеры, не производит биполярных токов и может работать при экстремальных температурах. Генератор постоянного тока не нуждается в тщательном контроле и имеет большое количество ресурсов.
Конструкция генератора переменного тока включает в себя: Щетки со щеткодержателями, коллектор, якорь, стартер, втулки контактора, обмотка стартера, ротор, корпус, вентилятор, привод и станина.
Генератор переменного тока может быть синхронным или асинхронным. В первом случае имеется постоянный электромагнит, а число оборотов статора равно числу оборотов ротора, который создает магнитное поле. Преимуществом такого генератора является постоянное высокое напряжение, недостатком — перегрузка по току из-за перегрузки регулятора, который увеличивает ток в обмотке ротора.
Конструкция асинхронного генератора: короткозамкнутый ротор, статор. Когда ротор вращается, в генераторе индуцируется ток, а магнитное поле создает синусоидальное напряжение.
Преимущества и недостатки собственноручной сборки
Преимуществом является то, что генератор можно сделать дома своими руками:
- Повышение собственной самооценки, что крайне важно для мужчин. Удачно собранный агрегат может стать предметом не только альтернативного источника питания, но и гордости.
- Значительная экономия финансов.
- Способность создать такой аппарат, который бы отвечал всем заявленным требованиям.
Кроме того, процесс может стать сложным и иметь много негативных последствий:
- Возможно, агрегат будет часто ломаться, что обусловлено невозможностью герметичного соединения всех отделов генератора.
- Неправильное подключение или расчет мощности приведет к неисправности генератора, а также снизит его продуктивность на порядок.
- 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
Итак, самодельный электрогенератор может стать отличным вариантом альтернативного энергоснабжения.
Его мощности будет достаточно для выработки электроэнергии для зданий и небольших бытовых приборов. Поскольку работа ведется с помощью электричества, эксплуатировать электрогенератор нельзя людям, не имеющим ни малейшего представления о серьезности и опасности обращения с ним.
Не секрет, что самодельный генератор в пять раз дешевле, но не факт, что его производительность может сравниться с купленной, собранной на заводе моделью, оснащенной автоматикой. От подобной идеи в таких случаях следует отказаться:
- 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.
Если все необходимые компоненты имеются в наличии, можно попробовать собрать агрегат самостоятельно. Если же это не удастся, всегда можно прибегнуть к помощи серийно выпускаемой модели. Единственным недостатком покупки генератора является его стоимость.
