Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Генератор из асинхронного двигателя своими руками без переделки

Проверка возможностей автомобильного генератора в качестве электродвигателя.

Решил провести эксперимент, по возможности использования генератора от легкового автомобиля, как тягового двигателя с прямым приводом на колесо, для велосипеда или что-либо подобного.
У меня как раз есть исправный генератор, но использовать его в автомобиль я не могу, как и некоторые другие вещи, но зато попробую провести этот эксперимент сам. В интернете на специализированных форумах есть размышления, что так не делают, что и в конструкции генератора специально особым образом подобраны формы ротора и статора, для работы его как генератора. Да и наличие отдельной катушки возбуждения усложняет конструкцию. Но из достоинств – генератор не создает практически никаких сопротивлений вращению, если на него не подан ток, и он есть за бесплатно. Заниматься самому математическим анализом реализации такой возможности, нет достаточного опыта и данных, пока (если кто разложит все по полочкам — буду признателен).
Схема подключения генератора:

Генератор был аккуратно разобран:

Из него был удален диодный мост и схема регулятора напряжения, подключены провода к обмоткам генератора, и щеточному узлу катушки возбуждения:

Затем все было собрано аккуратно и стало иметь такой вид:

Скрепка – торчащая из задней крышки генератора, фиксирует подпружиненные щетки в заглубленном состоянии, что позволяет правильно установить заднюю крышку, ничего не сломав. Затем скрепка вытягивается, и щетки упираются в коллектор.

Далее, из имеющегося блока электроусилителя руля, работающего на трехфазный мотор, изымаем блок силовых транзисторов. К сожалению, использовать его как полноценный блок управления трехфазным мотором (BLDC) нельзя.

Поэтому подключим блок силовых транзисторов к имеющейся плате 2CAN (описано ранее), через самодельную плату с драйверами управления транзисторами. А так как лето у нас короткое, то плата сделана самым простым и быстрым проверенным способом лазерной печати и утюга:

Общая схема получилась примерно такая:

Так как на плате 2CAN разведены не все выводы платы и микроконтроллера, пришлось добавить соединений навесным монтажом:

Написана простая программа управления трехфазным двигателем, используя таймер №1.Пока решил не использовать датчики положения ротора, ограничившись только регулировкой частоты вращения и заполнением ШИМ (амплитуду синусоид). Если генератор покажет оптимистичные характеристики, то тогда и усложню схему и программу. Форму напряжения выбрал синусоидальную, коэффициенты для таймера рассчитал простой программой на javascript, (позволяет писать программы в любом текстовом редакторе и запускать на выполнение любым браузером), файл sine.html (в zip) прилагаю ниже.

При открытии его браузером, можно просмотреть значения, и скопировать в буфер обмена:

Такая конструкция получилось в итоге:

Форма результирующего напряжения двух фаз такая (осциллограф двухлучевой к сожалению):

(после простого R-C фильтра для щупа осциллографа), а так без фильтра на прямую:

В качестве источника питания был выбран аккумулятор 12В 7А, через предохранитель 30 Ампер питание подавалось на схему. Обороты генератора, которые меня интересовали, были в пределах от 0 до 420 оборотов в минуту. Исходя из того, что если на шкив генератора надеть колесо диаметром 20 см, и при этом скорость максимальную ограничить в 16км/час. Подключим генератор:

Примитивным способом оценить крутящий момент, развиваемый генератором, решили с помощью поднятия груза, подвешенного за веревку к шкиву генератора.

Далее все расчеты довольно примитивны, и возможно есть ошибки. В качестве груза выбрал две 5-литровых емкости с водой. При диаметре шкива 5,5см, генератор с уверенно поднимал этот груз при 50 % заполнении ШИМ таймера на высоту 50 см за 3 секунды. Ток от аккумулятора составлял порядка 16 Ампер, но и напряжение на нем падало до 11 Вольт (слабоват аккумулятор). Получается, гарантирован крутящий момент примерно 2,75 ньютона на метр, при 3 оборотах в секунду. Сила тяги генератора с колесом диаметром 20см, одетого напрямую на вал, составила бы 12,5 ньютона (условная скорость составила бы примерно 7км/час). Для ребёнка, стоящего на роликах может быть и хватит. Для реализации полной мощности потребовался бы аккумулятор большей емкости, и более толстые провода. Без нагрузки, генератор вращается без подачи тока на катушку возбуждения (как несинхронный трехфазный электродвигатель). По идее, учитывая, что при потребляемой мощности в 176 ватт, получаем мощность на совершение работы, очень примерно оцененной в 16 Ватт, КПД полученного устройства не радует. Даже если удастся увеличить КПД использованием датчиков положения ротора в два -три раза, тяга маловата все таки для взрослого человека. Значительная часть тока тратится на катушку возбуждения, при этом, в зависимости от нагрузки, оборотов и температуры генератора составляет это порядка 5 — 12 Ампер. Да и генератор в родном рабочем режиме крутится на горазбо более высоких оборотах (2100 — 18000 об/мин). Выходить на рабочие токи больше 30 Ампер в схеме посчитал нецелесообразным. Конечно, используя мотор с постоянными магнитами, можно значительно поднять КПД устройства. Но все равно, значительные токи в узлах схемы, при напряжении питания в 12 Вольт, не позволяют добиться приемлемых параметров при длительной работе мотора в тяговом режиме. А перематывать катушки статора генератора под другое напряжение, количество оборотов, делать ротор с неодимовыми магнитами — это уже надо быть сильно мотивированным на это. Практичнее переходить на готовые, относительно легко доступные BLDC моторы для велосипедов, скутеров и т.д. с напряжением 36 Вольт и более. Также был подключен оригинальный двигатель, и это совсем другая тема и возможности:

Читать еще:  Как установить двигатель от газели на ниву

В автомобильных вентиляторах охлаждения, часто применяются двухфазные электродвигатели с постоянными магнитами, выдавая мощность под 300ватт (но коррозия и большие токи зачастую выводят из строя компактную схему управления, встроенную в мотор).

Других целей больше не было, остался удовлетворенным полученным отрицательным результатом 🙂

Приведу настройки таймера:

А табличные значения получаем как написано выше (редактируем имя распечатываемого на экран массива ) 🙂 Плохо что видео нельзя тут приложить, довольно забавно. Если есть вопросы – без проблем задавайте, пишите 🙂

С уважением, Астанин Сергей, ICQ 164487932.

Добавил сам проект, правда внутри много лишнего осталось от проекта общения по CAN, но мотору не мешает.

Генератор из асинхронного двигателя, перемотка статора и переделка ротора под магниты

Долго я думал на каком-же асинхронике его сделать, так как изначально имелось в наличие 2 мотора. Тот который D-106mm, L-100mm. 24 необходимых магнита 10х13, ложатся по кругу впритык почти без зазора, побоялся так делать. 18 магнитов не захотел, уж больно мало мне это показалось. Решение было принято в пользу АИР90L4 D-96mm, L-100mm. Тот на четырёх полюсах 3Кватт, а этот 2,2Кватт. Тот весит 25 кг, этот 18. Вот такой с меня обмотчик. Далее занялся статором, для этого мотал отдельно каждую обмотку на импровизированом станочке из жестяных банок, мотал на 6 полюсов проводом 1,12мм , вместилось в паз 24 проводника. И то с таким скрипом, что клинья некуда было вбивать. Так что ограничился тем-же электрокартоном в качестве изоляции.Пропитывать ещё не пропитывал т.к. понятия не имею что такое электролак. Купил Цапон лака и всё равно побоялся. Думаю народ подскажет как лучше тем более не к спеху.

Дело дошло и до ротора, на ротор из отлитой балванки выточил полую насадку. В ней просверлил отверстия под магниты, но когда насаживал на ротор насадка раскололась. Пришлось вытачивать новую, после этого вышло всё нормально, наклеел магниты и собрал генератор.

Сразу после сборки последовали испытания, генератор крутил дрелью, обороты мерял тахометром с датчиком холла от комповского кулера. Как меряет мне нравится, стрелка движется плавно, тарировал стрелочным механическим тахометром. Вся проблема в том, что дрелью меньше 300 об. неудержишь, а больше 700 не крутит. Генаратор тестировался нагрузкой 5 Ом, сопротивление одной фазы 1 Ом.Мерялось на одной фазе. (Не между фаз).В таблице результат испытаний.

Вольты-амперы:16-3,5/ 21-5/ 27-6/ 32-7/ 38-8,1

Далее занялся изготовлением диодного моста, так-же привёл в порядок свой тахометр, собрав его в картонную коробку и ещё раз сверив его показания с механическим тахометром.Три диодных моста поставил только для того, чтобы можно было поэкспериментировать с тремя полными мостами параллельно и последовательно. Сварил переходник на перфоратор и подключил его через диммер на 1000W.

После подготовки всех этих составляющих, появилась возможность снять реальные характеристики генератора. Сопротивление фазы 0,9-1,0 Ом. В качестве нагрузки использовалася аккумулятор. Ниже снятые данные генератора. Из нашей таблички видно, что винт 2,3м ранее рассчитанный по моей просьбе, вполне подойдёт для этого генератора. Начало заряда с 3м/с, момент страгивания этого винта на этом ветре 0,5Нм, а у генератора 0,4Нм.

Как сделать генератор из двигателя стиральной машины

Иметь дома автономный источник питания очень выгодно: такой прибор выручит, если отключат энергоснабжение. Мощность его хоть и небольшая, но достаточная, чтобы послужить резервным источником энергии.

Покупать новый генератор дорого, а вот сделать своими руками – возможно. В статье вы узнаете, как сделать генератор из двигателя стиральной машины.

Как выбрать и переделать двигатель стиральной машины в генератор

Как своими руками сделать генератор из электродвигателя? Непросто. Понадобится терпение, а также возможность изготовить некоторые детали на токарном станке.

Из обычного асинхронного мотора стиральной машинки-автомат мощностью 170-180 Вт возможно создать генератор мощностью 1,5 кВт. Лучше использовать движок от стиральной машины «Вятка» и других моделей советского производства, поскольку они более мощные.

Инструменты и детали

Также для работы понадобятся:

  • неодимовые магниты размером по 20, 10 и 5 мм – всего 32 штуки;
  • выпрямитель;
  • клей;
  • токарный станок;
  • наждачная бумага;
  • холодная сварка;
  • ножницы;
  • плоскогубцы, отвертки.

Порядок выполнения работ

Магниты можно купить либо в специализированных магазинах, либо в интернете. Если у вас дома нет токарного станка, заказать изготовление деталей можно у знакомого мастера.

  1. Нужно переделать ротор асинхронного двигателя, чтобы можно было установить магниты. Для этого снимаются сердечники, их часть срезается на токарном станке на глубину 2 мм.
  2. Для установки магнитов нужно проделать в сердечнике пазы на глубину 5 мм.

Подготовка сердечников завершена. Теперь нужно посадить на места магниты. Для этого из куска жести изготовьте покрытие для сердечника. Этот шаблон должен точно соответствовать расположенным отверстиям. Поэтому вырезайте кусок в точности по диаметру сердечника, с отверстиями в нужных местах.

Обратите внимание! Магниты должны устанавливаться на равном расстоянии друг от друга. Иначе в процессе работы они начнут слипаться, из-за чего электрогенератор потеряет мощность.

Установка магнитов и пошаговая сборка генератора

Рассмотрим, как переделать двигатель в самодельный генератор.

Читать еще:  Что использовать для изоляции обмоток в трехфазном двигателе

  1. Расположите магниты на полоске приклеенной жести – на равном расстоянии. Магниты также крепятся на суперклей. Важно, чтобы все они располагались ровно, без наклона. Поскольку магниты достаточно сильные и могут соскакивать во время работы, надевайте защитные очки.
  2. После того, как шаблон с магнитами расположен на роторе, заполните все пробелы между ними холодной сваркой. Для этого хорошо разомните состав и замажьте все пространство. Можно также заполнить расстояние между магнитами эпоксидной смолой.
  3. Используя наждачную бумагу, зачистите поверхность ротора до полной гладкости. Для удобства можно зажать его в тиски.
  4. Проверьте болты корпуса и подшипник, возможно, их нужно поменять на новые.

Работа по переделке закончена. Вы изготовили генератор из двигателя прямого привода. Можно приступать к проверке самодельного прибора.

Как проверить генератор

Что понадобится для проверки:

  • контроллер;
  • тестер;
  • выпрямитель;
  • аккумулятор.

При помощи мультиметра отыщите два провода, ведущие к рабочей обмотке, они должны показывать одинаковое сопротивление. Остальные провода обрезаем за ненадобностью.

Теперь провода рабочей обмотки подсоедините к выпрямителю. Последний подключается к контроллеру, который в свою очередь соединен с аккумулятором. Чтобы проверить, какую мощность выдает генератор, подсоедините щупы мультиметра (настроенного в режиме вольтметра) к аккумулятору.

С помощью дрели или шуруповерта раскручивайте электрогенератор со скоростью 800-1000 оборотов в минуту. Если на мультиметре показало от 200 до 300 Вольт – это прекрасный результат. Если напряжение небольшое, скорее всего, магниты установлены неравномерно.

Варианты использования

Теперь у вас есть генератор, что дальше?

  • Установив генератор к бензопиле, можно получить небольшую электростанцию. Ее энергии хватит на освещение 2-х небольших комнат, работу компьютера и телевизора.
  • Подключить к гидротурбине, которую можно установить в домашний водопад или быстрый ручей.

А можно установить ветрогенератор для получения механической энергии, которую можно переработать в электрическую. Можно использовать генератор из асинхронного или коллекторного двигателя. Это безопасный альтернативный источник питания, который запускается при ветре 2-3 м/с. Максимальное КПД можно получить при 9-10 м/с.

Однако для домашнего потребления достаточно будет силы ветра 4 м/с, тогда вы получите:

  • При 0,15-0,20 кВт можно осветить комнаты и посмотреть телевизор.
  • При 1-5 кВт подключить компьютер, стиралку, холодильник.
  • При 20 кВт даже запустить отопление.

Рекомендуется устанавливать ветряк на три лопасти, он считается самым эффективным. Для установки понадобится прочный железный прут – он послужит опорой. На него устанавливается генератор, ротор и лопасти. Также нужно предусмотреть защитный кожух для генератора от непогоды.

Подвижная часть ветряка крепится на шарнирах. Затем крепится мачта – так, чтобы вся конструкция была устойчива. По мачте прокладывается провод к генератору, другой конец крепится к щитку. После чего подключается контроллер, аккумулятор и инвертор.

Подробнее о том, как сделать ветрогенератор из стиральной машины, читайте в следующей статье.

Как сделать генератор для ветряка из асинхронного двигателя своими руками

Эти работы между собой не имеют практически ничего общего, так как надо сделать разные по сути и назначению узлы системы. Для изготовления того и другого элемента используются подручные механизмы и приспособления, которые можно использовать или переделать в необходимый узел. Один из вариантов создания генератора, часто используемый при изготовлении ветрогенератора — изготовление из асинхронного электродвигателя, которое наиболее удачно и качественно позволяет решить проблему. Рассмотрим вопрос подробнее:

Схема генератора из асинхронного двигателя

схема генератора на базе асинхронного двигателя

В фактически любой машине электрического типа, сконструированной по типу генератора, имеются 2 разные активные обмотки, без которых невозможно функционирование устройства:

  1. Обмотка возбуждения, которая находится на специальном якоре.
  2. Статорная обмотка, которая отвечает за образование электрического тока, данный процесс происходит внутри нее.

Для того, чтобы наглядно представить и точнее понять все процессы, происходящие во время функционирования генератора, наиболее оптимальным вариантом будет подробнее рассмотреть схему его работы:

  1. Напряжение, которое подается от аккумулятора или любого иного источника, создает магнитное поле в якорной обмотке.
  2. Вращение элементов устройства вместе с магнитным полем можно реализовать разными способами, в том числе и вручную.
  3. Магнитное поле, вращающееся с определенной скоростью, порождает электромагнитную индукцию, благодаря чему в обмотке появляется электрический ток.
  4. Подавляющее большинство используемых на сегодняшний день схем не имеет возможностей для обеспечения якорной обмотки напряжением, это связано с наличием в конструкции короткозамкнутого ротора. Поэтому, вне зависимости от скорости и времени вращения вала, питающие клеммы устройства все равно будут обесточены.

К положительным качествам разработки принадлежат:

  1. Простая и быстрая сборка с возможностью избежать разборки электродвигателя и перемотки обмотки.
  2. Способность осуществлять вращение электротока с помощью ветряной либо гидротурбины.
  3. Применение устройства в системах мотор-генератор, чтобы преобразовать однофазную сеть (220В) на трехфазную (380 В).
  4. Способность использовать разработку в местах отсутствия электричества, применяя для раскрутки двигатель внутреннего сгорания.
Читать еще:  Чем хорош прямой привод двигателя в стиральной машине

Минусы:

  1. Проблематичность расчета емкости конденсата, который присоединяется к обмоткам.
  2. Сложно достичь максимальной отметки мощности, на которую способна самостоятельная разработка.

Самодельный генератор из асинхронного двигателя

Материалы и инструменты

Чтобы сделать ветрогенератор, достаточно иметь асинхронный двигатель, который и придется переделывать. В то же время придется запастись рядом материалов:

  • стальная труба, минимальный диаметр которой должен составлять 7 см, используемая в качестве материала для мачты;
  • труба из ПВХ или металла, из которой будут изготовлены лопасти. Альтернативой им может выступать деревянная доска, профиль из стеклоткани, на который наносят эпоксидную смолу либо готовые лопасти;
  • бетон послужит материалом для опоры, хотя его можно заменить деревом и металлом.
  • дрель с набором сверл;
  • ножовка, рулетка, разводной и газовый ключ;
  • стальная рама, при помощи которой будет выполняться монтаж лопастей и генератора с поворотным узлом;
  • стальной лист, который послужит материалом для хвоста;
  • инструмент, при помощи которого будут изготовлены необходимые детали;
  • костыли и хомуты — с их помощью будет выполнен монтаж растяжек;
  • металлический трос, сечение которого должно составлять 12 мм — на его основе и будут делаться растяжки.

Готовимся к изготовлению генератора

Если решили «сварганить по-быстрому» свой собственный самодельный электрогенератор, «переклепав» двигатель от стиральной машины, лучше сразу отбросьте иллюзии в сторону, ибо «по-быстрому» не получится. Для начала нужно будет решить три основные проблемы:

  • как частично убрать сердечник старого рабочего двигателя от стиральной машины и подготовить на нем пазы под магниты;
  • где взять неодимовые магниты для ротора генератора;
  • из чего сделать шаблон для крепления магнитов.

Решим первую проблему. Возьмем асинхронный двигатель от старой «стиралки», разберем его корпус, а затем, воспользовавшись токарным станком, срежем часть сердечника на глубину около 2 мм. Отложим пока двигатель в сторонку. Дальше нам нужно будет приобрести комплект неодимовых магнитов, легче всего их заказать в интернет магазине. Ждем, когда магниты придут.

После этого вырезаем на станке пазы на сердечнике двигателя, глубиной 5 мм, под магниты. Здесь нужно виртуозно владеть токарным станком, лучше всего позвать на помощь какого-нибудь знакомого токаря. После того как подготовите сердечник двигателя, нужно будет подумать из чего сделать шаблон для крепления магнитов. Мы использовали полоску жести, хотя допускаем, что может подойти и другой материал с подобными свойствами. Вырезаем полоску по длине и ширине так, чтобы она точно легла на поверхность сердечника.

Жестяную полоску также надлежит подготовить, а именно, разметить ее по всей длине для размещения на ней 2 рядов магнитов так, чтобы магниты располагались на одинаковом расстоянии. Далее для переделки электродвигателя стиральной машины в генератор, нам понадобится суперклей, холодная сварка, можно вместо сварки взять эпоксидную смолу, а также наждачная бумага.

К сведению! Лучше взять холодную сварку, с ней проще работать, к тому же она сразу поможет лучше закрепить магниты, облегчая вам задачу по их наклеиванию.

Как проверить генератор

Что понадобится для проверки:

  • контроллер;
  • тестер;
  • выпрямитель;
  • аккумулятор.

При помощи мультиметра отыщите два провода, ведущие к рабочей обмотке, они должны показывать одинаковое сопротивление. Остальные провода обрезаем за ненадобностью.

Теперь провода рабочей обмотки подсоедините к выпрямителю. Последний подключается к контроллеру, который в свою очередь соединен с аккумулятором. Чтобы проверить, какую мощность выдает генератор, подсоедините щупы мультиметра (настроенного в режиме вольтметра) к аккумулятору.

С помощью дрели или шуруповерта раскручивайте электрогенератор со скоростью 800-1000 оборотов в минуту. Если на мультиметре показало от 200 до 300 Вольт – это прекрасный результат. Если напряжение небольшое, скорее всего, магниты установлены неравномерно.

Советы по эксплуатации: какие трудности могут возникнуть

Частым проблемным явлением работы генератора является перегрузка по мощности. При ней идет интенсивный нагрев обмотки, пробой изоляции. Как следствие — поломка генератора. Возникает из-за:

  • Неверного подбора емкости конденсаторной батареи;
  • Подсоединения большого количества электротехники, суммарная мощность которой превышает номинальную мощность.

О правилах подбора емкости и расчетах мы уже говорили выше. А по проблеме перегруза по мощности в генераторе на три фазы, нужно отметить еще некоторые нюансы при подключении однофазных потребителей:

  • Потребителей с вольтажом 220 Вольт можно подключать только на одну треть общей мощности (к примеру, если ген выдает 6 кВт, то это только для приборов на 380 Вольт, а для однофазных будет только 2 кВт, не больше). Иначе, возникнет перегрузка.
  • Если у вашего генератора две однофазных линии, то вместе мощность по ним будет составлять 2/3 от общего показателя мощности. То есть, 6 кВт — это 4 кВт для однофазных, по 2 кВт на каждую фазу. Причем, при одновременном задействовании фаз, следите, чтоб нагрузка не отличалась от мощности до 10%, иначе возникнет явление «перекос фаз», и ток поступать не будет.

При работе важно следить за показателем частоты переменного тока. Если вы не встроили частотомер на общий электрощит, то на холостом ходу выходной вольтаж выше значения 380 Вольт (или 220 при подключении однофазных) на 4÷6 процентов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector