Электричество - основа современной жизни. Без него сложно представить повседневный быт. Однако что делать, если в вашем доме или на дачном участке нет подключения к электросети? В такой ситуации на помощь приходят самодельные электрические генераторы.
Один из простейших способов сделать генератор - это переделать подходящий электродвигатель. Давайте разберемся, как это можно осуществить.
Строение типичного электродвигателя и принцип его работы
Любой электродвигатель состоит из неподвижной (статор) и вращающейся части (ротор). В статоре находится обмотка, по которой протекает электрический ток и создается магнитное поле. Под действием этого поля ротор начинает вращаться. Так преобразуется электрическая энергия в механическую.
Электродвигатель превращает электричество в движение. А генератор, наоборот, вырабатывает электричество от движения.
Поэтому для того, чтобы превратить двигатель в генератор, нужно заставить ротор вращаться не от поданного тока, а от внешнего источника энергии - двигателя внутреннего сгорания, воды, ветра и т.д. При вращении магнитное поле ротора будет наводить ЭДС в обмотках статора, и на выходе мы получим готовое электричество.
Обратимость электротехнических агрегатов
Возможность преобразования электродвигателя в генератор основана на свойстве обратимости. Это значит, что одно и то же устройство при определенных условиях может работать и как двигатель, и как генератор.
Например, асинхронный двигатель при превышении синхронной частоты вращения ротора начинает отдавать электроэнергию в сеть вместо ее потребления. То есть фактически превращается в генератор переменного тока.
Подходящие типы электродвигателей для создания генератора
Для переделки лучше всего подходят асинхронные электродвигатели переменного тока. В этом случае магнитное поле будет обеспечиваться за счет вращения якоря при подаче внешней механической энергии.
Однофазные электродвигатели для этих целей не годятся, поскольку в них нет ротора, необходимого для генерации тока в статорных обмотках.
Как определить нужные параметры: скорость вращения, емкость конденсаторов
Перед началом переделки необходимо определить оптимальную скорость вращения ротора электродвигателя и подобрать подходящие конденсаторы.
- Подключаем двигатель к сети и запускаем.
- С помощью тахометра замеряем его текущую скорость вращения.
- Прибавляем к полученному значению 10%. Это и будет нужная нам скорость.
- Подбираем конденсаторы, исходя из расчетной скорости вращения ротора.
Слишком большая емкость конденсаторов приведет к перегреву будущего генератора. Оптимально подобрать такие, которые обеспечат повышение скорости всего на 5-10% от синхронной.
Схемы подключения конденсаторов "Звезда" и "Треугольник"
Существует две основные схемы подключения компенсирующих конденсаторов к выводам электродвигателя:
- "Звезда" - обеспечивает запуск генератора при минимальном количестве оборотов, но вырабатывает невысокое напряжение.
- "Треугольник" - требует большей начальной скорости вращения, зато дает бóльшую ЭДС на выходе.
| Схема | Плюсы | Минусы |
| Звезда | - Запуск при низких оборотах | - Невысокое напряжение |
| Треугольник | - Высокая ЭДС на выходе | - Нужна большая стартовая скорость вращения |
Таким образом, схему следует выбирать, исходя из требований к будущему генератору по вырабатываемому напряжению и доступной скорости вращения ротора.
Рекомендуемые пределы мощности электродвигателя для переделки
Стоит отметить, что мощность исходного электродвигателя имеет определенные ограничения. Оптимальный диапазон для переделки в генератор - до 20 кВА.
Более мощные агрегаты могут дать слишком высокие токи и напряжения, что приведет к выходу из строя самодельного генератора.
Поэтому, если в вашем распоряжении есть электромотор большей мощности, следует установить ограничители тока и стабилизаторы напряжения, чтобы не допустить перегрузки в процессе работы.
Последовательность переделки электродвигателя в генератор с конкретными действиями
Итак, перейдем непосредственно к процессу создания генератора на базе электродвигателя. Понадобятся следующие компоненты:
- Асинхронный электродвигатель
- Тахометр для замера оборотов
- Конденсаторы необходимой емкости
- Корпус для конденсаторов
- Инструменты для сборки
Порядок действий таков:
- Устанавливаем тахометр и запускаем электродвигатель от сети, замеряем скорость вращения.
- Увеличиваем расчетную скорость на 10% для компенсации потерь.
- Подбираем и устанавливаем конденсаторы в подготовленный корпус.
- Подключаем конденсаторы по схеме "звезда" или "треугольник".
- Запускаем двигатель от двигателя внутреннего сгорания или другого источника вращения.
- Измеряем вырабатываемое электродвигателем напряжение.
- При необходимости регулируем параметры для получения нужных характеристик.
После этих действий электродвигатель превращается в полноценный генератор, готовый к подаче нагрузки.
Меры безопасности при работе с самодельным электрогенератором
Переделка электродвигателя в генератор и последующая эксплуатация самодельного устройства требует соблюдения определенных мер предосторожности.
- Работать только в защитных перчатках во избежание поражения электрическим током.
- Проверить заземление корпуса электрогенератора перед началом использования.
- Не эксплуатировать агрегат под дождем во влажных условиях.
- Держать посторонних и детей вдали от работающего электрогенератора.
- Делать перерывы в работе для охлаждения двигателя и генератора.
Варианты модернизации электрогенератора для увеличения мощности
Собранный вами генератор в базовой комплектации обеспечит электроснабжение небольшого потребителя типа лампочки или зарядного устройства для телефона.
Для подачи бо́льшей мощности можно доработать конструкцию следующими способами:
- Заменить штатный электродвигатель на более мощный (в пределах 20 кВА) для увеличения максимальной нагрузки.
- Добавить дополнительные магнитные стержни и обмотки в состав ротора и статора.
- Установить редуктор для увеличения частоты вращения ротора и выходного напряжения.
Подключение электрогенератора к сети или потребителям
Вырабатываемое напряжение с выхода самодельного генератора может быть как переменным, так и постоянным в зависимости от способа соединения его обмоток. Чтобы сделать электрогенератор, подходящий для бытового применения, потребуется понижающий трансформатор 220/12 В или выпрямитель на диодах для получения постоянного тока.
Варианты использования:
- Подключение бытовой техники и освещения напрямую или через инвертор напряжения к аккумуляторной батарее для накопления избыточной выработанной энергии.
- Использование электрогенератора своими руками как аварийного источника питания при отключении централизованного электроснабжения.
Обслуживание и ремонт самодельного электрогенератора
Как и любое электромеханическое устройство, генератор требует периодического техобслуживания для бесперебойной работы. Рекомендуется выполнять такие процедуры:
- Регулярная протяжка всех электрических контактов для исключения окисления и перегрева.
- Замена компенсирующих конденсаторов через каждые 2-3 года эксплуатации.
- Чистка коллектора и щеток от загрязнений в генераторах постоянного тока.
При выходе из строя подшипников или обмоток может потребоваться частичная разборка генератора и замена вышедших из строя компонентов. Это потребует соответствующих навыков и инструментов.
Где применяются самодельные электрогенераторы
Благодаря компактным размерам, энергоэффективности и возможности работы в автономном режиме, сделать генератор своими руками выгодно в таких областях как:
- Дача или частный дом без централизованного энергоснабжения.
- Мобильные кемпинги, палаточные лагеря.
- Системы бесперебойного электропитания для нужд медучреждений или оргтехники.
- Аварийный источник электроэнергии в коммунальных службах городов.
При этом правильно спроектированный и смонтированный электрогенератор своими руками может надежно работать на протяжении многих лет, окупая затраты на материалы и изготовление.
