Электроэнергия не всегда подается бесперебойно, например, из-за удаленного расположения ЛЭП от жилых построек. И когда то и дело отключают свет, наверняка вы задумывались о покупке генератора? Конечно, покупное устройство — недешевое решение, да и затраты не всегда оправданы. Более доступный вариант — изготовить генератор своими руками. Такое решение не требует больших вложений на сборку, может преобразовать энергию не только за счет дорогостоящего бензина, дизельного движка, но и более доступных — газа, пара и т.п.
Поэтому он решает проблему с перебоями электричества и экономит энную сумму в бюджете. Но как сделать действительно качественный генератор, какие еще у самоделки преимущества перед покупными устройствами? Мы поможем вам разобраться во всех нюансах — в этой статье приведем схемы сборки электрогенератора, принцип его работы, преимущества использования самоделки. Также рассмотрим пошаговую инструкцию по изготовлению генератора в домашних условиях.
Что такое асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель (АД) – это электрическая машина, используемая для превращения электрической энергии в механическую. Свое название такой двигатель получил за счет то, что частоты вращения подвижной части двигателя и магнитного поля (МП) не совпадают.
- Основа АД, это статор и ротор. Статор представляет собой цилиндр из листов электротехнической стали.
- В его сердечнике уложены специальные обмотки, которые должны быть сдвинуты на 120 градусов друг от друга.
- Ротор – это вращающаяся часть электрической машины, приводящаяся в движение ведущим или приводным валом.
Выполняется ротор из листов стали. Он может быть двух видов, фазный или короткозамкнутый, а выполнен в виде барабана, диска или колеса
Принцип действия АД заключается в том, что при подаче напряжения от внешнего источника на неподвижные обмотки статора, во вращающейся части двигателя наводится ЭДС взаимоиндукции и индуцирует вихревые токи. Из-за вихревых токов генерируется собственная ЭДС, формирующая МП ротора.
Бензиновая модификация
Есть две конструкции бензинового генератора, изготовленного своими руками на базе двигателя от триммера и генератора от машины.
Для сборки первого генератора потребуются:
- бензиновый двигатель от триммера, желательно 4-тактный;
- рабочий автомобильный генератор;
- аккумулятор 12 В, необязательно мощный, он будет использоваться только для запуска; без него генератор не сможет вырабатывать электричество, так как на коллектор нужно будет подать начальное напряжение для первого возбуждения.
Устройство с прямой подачей простое и незамысловатое. Единственный сложный этап — подготовка вала под сверлильный патрон.
- Сначала вал обрезают и точат на станке, а затем нарезают резьбу под патрон.
- Затем навинчивают патрон, в который зажимают вал электрогенератора.
- Дальше все крепится на деревянную поставку.
- Теперь нужно запустить бензиновый движок и подключить генератор к аккумулятору. Вольтмер с лампочкой проверит его работу.
Второй способ сборки генератора чем-то похож на первый, только для процесса вращения применяется ремень. На вал триммера крепится шкив, и все соединяется ремнем. Далее все крепится на деревянное основание. Запускается триммер, и проверяется работа устройства.
Что касается достоинств бензиновых устройств, то их немало:
- Сфера использования устройства практически не ограничена. Его используют для электроснабжения загородного дома, дачного участка, при аварийном отключении электричества в больницах, аптеках и торговых точках.
- Бензиновое устройство имеет небольшие размеры и вес. Его малогабаритность обеспечивает мобильность: удобно брать с собой и перевозить в багажнике.
- Низкий уровень шума отличает бензиновые устройства от дизельных или газовых.
- Бензиновые генераторы экономичны в плане расхода топлива, его можно купить на любой заправке.
К недостаткам данного типа генераторов относятся:
- Основной минус заключается в высокой цене. Газ и дизель обходятся дешевле. Поэтому частое использование подобного устройства невыгодно в финансовом плане.
- Обладает низкой продолжительностью непрерывной работы, которая не превышает 8 часов. Но этого времени достаточно для энергоснабжения или проведения работ на участке.
Виды асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели могут различаться по количеству используемых фаз.
Различают однофазные, двухфазные и трехфазные электродвигатели.
- Электродвигатели, использующие одну фазу, имеют одну рабочую обмотку, используют однофазный ток. Такой двигатель может работать от стандартной сети и является самым распространенным в своей категории. Недостатком однофазного двигателя является потребность в дополнительной обмотке, которая обеспечивает дополнительное вращение для начала движения ротора.
- Двухфазный асинхронный двигатель устроен немного сложнее чем однофазный, он имеет фазосдвигающий конденсатор и две обмотки, которые находятся друг напротив друга. Двухфазные аппараты работают на переменном токе.
- Трехфазный АД имеет три рабочие обмотки сдвинутые относительно друг друга на 120 градусов. Стабильная работа в таком двигателе осуществляется за счет сдвинутого в пространстве МП. Главным плюсом такого двигателя является устойчивость к перегрузкам, но у трехфазных АД сложная система регулировки скорости вращения вала.
Так же асинхронные моторы могут отличаться типом установленного в них ротора. Более распространенными в промышленности являются АД с короткозамкнутым ротором (АД с КЗР), среди преимуществ такого двигателя можно выделить:
- Дешевизна;
- Прочность;
- Высокая производительность;
- Неприхотливость в обслуживании.
Асинхронные двигатели с ротором фазного типа отличаются меньшей популярностью, обусловлено это рядом недостатков:
- Потребность в регулярном обслуживании;
- Большой расход меди;
- Сложность конструкции.
Как выбрать солнечные панели?
На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.
Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.
Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.
Что такое асинхронный генератор
Асинхронный генератор (АГ) – это работающая в генераторном режиме асинхронная машина.
Конструкция асинхронного генератора очень схожа с асинхронным двигателем, но преобразование энергии происходит в обратном направлении. АГ преобразует механическую энергию (это может быть ветровая, гидравлическая или др.) в электрическую.
Принцип работы асинхронных генераторов заключается в том, что образованные в результате вращения ротора магнитные силовые линии пересекают обмотки статора. При присоединении нагрузки, образованная в катушках ЭДС приводит к появлению тока в цепи. Ниже представлены фото асинхронных генераторов:
Простейший бензогенератор
В качестве примера разберем простейшую самодельную конструкцию на основе бензопилы и электрического двигателя от старой стиральной машинки:
- Электродвигатель от стиральной машинки крепим к шине бензопилы с помощью специально изготовленного устойчивого кронштейна.
- На приводные валы обоих двигателей одеваем шкивы и соединяем их с помощью ременной передачи.
- 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.
- К внешней пусковой обмотке электродвигателя параллельно присоединяем два конденсатора, рассчитанных на мощность 400-450 Вольт.
На видео показан генератор с двигателем от стиральной машинки
Эта простейшая по своей конструкции установка способна выдать ток 220 В 180 А, которого хватит на питание дрели, шуруповерта, осветительных приборов.
Такое элементарное устройство способен изготовить практически любой мастер. Разумеется, за исключением случаев, когда человек не видит разницы между двигателем и карбюратором, или слова кронштейн и контейнер для него звучат одинаково. Совершенно неприемлемо изготовление электрических приборов для человека, не знающего различий между понятиями мощность (ватт), сила тока (ампер) и напряжение цепи (вольт). Более сложные конструкции требуют фундаментальных знаний и умений, которые помогут правильно рассчитать мощности двигателей, обеспечить безопасное использование готовой конструкции, правильно настроить все параметры.
В интернете на форумах мастера обсуждают разные самодельные конструкции. Для желающих пополнить ряды «Самоделкиных», участие в обсуждениях принесет много пользы – можно получить много полезных советов по устройству нового или ремонту старого. Наглядно посмотреть процесс изготовления помогут специальные видео. Какой выбрать глушитель, электростартер, можно ли сделать функцию автозапуска – на все интересующие вопросы можно найти ответ. Желаете пойти дальше, и поставить на участке ветрогенератор для экономии электроэнергии? Какой ток нужен на выходе – 12 или 16 А? Инструкций на любую тему хватает, изучайте и применяйте лучшие из них в деле.
Тем, кто решил сделать бензогенератор своими руками, необходимо правильно оценить свои возможности. Неудачные попытки могут стать причиной порчи бытовых приборов или даже стать угрозой для жизни.
На видео показан еще один генератор своими руками, давайте посмотрим
Работа с электрическими устройствами предъявляет повышенные требования по безопасности и не прощает небрежности. Будьте очень внимательны и аккуратны!
Преимущества и недостатки асинхронных генераторов
Среди всех преимуществ асинхронного генератора стоит выделить:
- Простоту обслуживания;
- Низкую стоимость;
- Малую чувствительность к КЗ (короткому замыканию);
Несмотря на это асинхронные генераторы не пользуются большой популярностью, причиной этому являются ряд недостатков:
- Ненадежность работы при высокой нагрузке;
- Зависимость от параметров электрической сети;
- Зависимость от активно-индуктивного характера нагрузки.
Яркая маска
Вам понадобится: цветная бумага, простой карандаш, ножницы, резинка, клей.
Мастер-класс
- Нарисуйте шаблон маски в виде совы на обычной бумаге.
- Отметьте места прорези для глаз и прорежьте отверстия.
- Перенесите шаблон на синюю бумагу, затем вырежьте маску.
- Сделайте круги для глаз и декор для ушек из чёрной бумаги.
- Вырежьте и прикрепите клюв, как показано на изображении.
- Вырежьте из цветной бумаги мелкие и крупные пёрышки и приклейте их к маске.
- Проделайте 2 отверстия по краям маски и закрепите резинку.
Яркая маска из бумаги готова!
Асинхронный генератор из асинхронного двигателя
При необходимости абсолютно любой АД можно своими руками переделать в АГ. Для того, чтобы собрать такой генератор, понадобится любой АД, который можно снять со старой стиральной машины или другой техники, неодимовые магниты и эпоксидная смола.
Инструкция как сделать асинхронный генератор:
- Для начала необходимо сделать небольшие отверстия в структуре сердечника и снять тонкий слой в 2 миллиметра. Глубина отверстий 5 миллиметров.
- Замерить ротор, и изготовить полосы из металла в соответствии с габаритами устройства.
- Приобрести и установить неодимовые магниты. Для каждого полюса понадобится 8 магнитов.
- Зафиксировать магниты. Стоит учесть, что когда вы поднесете магниты к ротору они начнут смещаться, поэтому их следует хорошо удерживать пока они окончательно не зафиксируются.
- Взять бумагу или скотч и обернуть ротор.
- Торцевую часть ротора требуется залепить пластилином или другим похожим материалом для герметизации устройства.
- Заполнить свободное пространство между магнитами. Сделать это нужно с помощью эпоксидной смолы.
- Когда смола полностью застынет снять ранее используемую бумагу или скотч.
- Отшлифовать поверхность ротора.
- Определить состояние устройства, при необходимости заменить подшипники.
- Для генератора требуется собрать выпрямитель, и приобрести контроллер для зарядки.
Если вы выполнили все вышеперечисленные действия, то работу можно считать завершенной. Таким образом потратив немного времени и денег, вы получаете рабочий генератор.
Мой выбор солнечной электростанции
Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.
Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!
Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично. Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:
- Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
- Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
- Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт
Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.
Где применяются асинхронные генераторы
Разные виды асинхронных генераторов возможно применять в бытовых условиях при необходимости получения небольшого количества электрической энергии из механической.
Помимо этого, АГ находят применение в качестве основных элементов электроэнергетических установок.
Например, они могут использоваться для:
- Питания АД, бытовых приборов, для освещения, и т. п. в районах, удаленных от линий электропередач.
- Питания радиостанций низкой мощности.
- Нагрева и расплавления материалов теплом.
- Электросварки.
- Получения постоянного напряжения в автономных электрических установках.
Таким образом, выходит, что, выполнив ряд несложных операций с АД, можно получить бюджетное генераторное устройство для автономной выработки электроэнергии.
Эксплуатация гибридной солнечной электростанции
После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.
Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.
Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:
- Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
- При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
- Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.
Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.
Фото генератора сделанного из асинхронного двигателя
Поделитесь с друзьями
Классификация бытовых приборов
Бензиновые
Системы с приводом от ветра или текущей воды бывают только на более или менее крупных электростанциях. Использовать их в полевых (походных) условиях и даже просто дома не так-то просто. Особенно это относится к гидрогенераторам. Что касается тепловых электростанций для частного использования, то они почти всегда работают на бензине и выдают ограниченную мощность, устройства мощнее 20 кВт можно встретить нечасто. Обычно они используют бензин Аи-92, применение Аи-76 и Аи-95 возможно лишь эпизодически, да и то не рекомендуется.
Собираем необходимые компоненты, инструменты
Данный агрегат состоит из следующих деталей:
- Двигатель от мотокосы;
- Двигатель постоянного тока – 12-24V;
Из инструментов нам понадобятся:
- Дрель или шуруповерт + сверла и крестовая насадка под саморезы;
- Циркульная пила или лобзик (для любителей ручного труда подойдет ножовка);
- Вольтметр;
- Отвертки, пассатижи, малярный нож или ножницы;
- Угольник, рулетка.
Советы и рекомендации по соблюдению безопасности
Трехфазный вольтаж 380 Вольт — это большая опасность поражения человека и его смерти. Поэтому, безопасная эксплуатация самоделки — самое важное требование. Для ее гарантии необходимо выполнить такие условия:
- Управление единым электрощитом, в состав которого входят:
- Измерительные приборы: вольтметр (с максимумом не ниже 500 Вольт), амперметр и частотомер.
- Выключатели для взаимодействия нагрузок (три клавиши). Одна из них включает питание непосредственно к потребителю, а две других отвечают за подключение конденсаторных элементов.
- Систему защиты — автовыключатель, который срабатывает при коротком замыкании или перегрузке по мощности. Сюда также входит и устройство защитного отключения, которое должно сработать, если фаза пробьет на корпус.
- Надежное заземление к контуру земли.
- Система АВР. Для удобства работы и повышения безопасности, также советуем использовать автоматический ввод резерва. Он актуален, если вам нужно резервное питание в качестве генератора. Тогда он сможет самостоятельно включаться при исчезновении тока в стационарной сети, и так же автоматом отключаться при его появлении. АВР создают путем установки перекидного рубильника, который задействует все три фазы.
Видео
В этой статье вы узнаете как своими руками сделать генератор на 220 В с использованием 2-х тактного двигателя. Данный генератор можно использовать для различных целей, дома для освещения и подключения не больших нагрузок, на природе, для освещения палатки или найти другое применение. Он обладает не большими габаритами, а используемые детали не очень дефицитные.
Читать также: Приспособление для высверливания болтов
Бензобак
В качестве бензобака можно использовать металлическую герметичную емкость с заливной горловиной с крышкой и штуцером для подачи топлива в карбюратор. Лучше всего использовать топливный бак с любого автомобиля. Главное – его исправное состояние и подходящие габариты.
Нельзя использовать пластмассовые емкости:
- Пластик на холоде становится хрупким;
- Некоторые типы пластмассы постепенно разрушаются бензином;
- Пластики имеют свойство электризоваться и накапливать статическое электричество, что чревато воспламенением топлива.
