3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вертикальный генератор как двигатель

За длительное время существования альтернативной энергетики были созданы электрогенераторы самых разных конструкций. Их можно сделать своими руками. Большинство людей думает, что это трудно, так как требуется определенный объем знаний, различные дорогостоящие материалы и т.д. При этом генераторы будут очень низкой производительности по причине большого количества просчетов. Именно эти мысли заставляют желающих отказаться от идеи сделать ветряк своими руками. Но все утверждения являются абсолютно неправильными, и сейчас мы это покажем.

Умельцы чаще всего создают электрогенераторы для ветряка двумя методами:

  1. Из ступицы;
  2. Переделывают готовый двигатель под генератор.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Устройство и принцип работы

В автономных электростанциях, как и в автомобилях, устанавливаются двигатели внутреннего сгорания. За счет сжигания топлива вырабатывается энергия, которая преобразуется в механическую и приводит в действие генератор, который вырабатывает электрический ток. В разных типах двигателей процесс работы происходит по-своему. В связи с этим различают:

  • Двухтактный – в таком двигателе рабочий цикл происходит за два такта. То есть, при совершении одного оборота коленвала за первый такт осуществляется выпуск топливной смеси и ее сжатие в цилиндре, за второй такт происходит воспламенение сжатой смеси, в результате чего повышается давление и температура. Расширение газов приводит в движение поршень, затем происходит выпуск отработанных газов и продувка. Преимуществом двухтактного двигателя является компактность, так как отсутствует система клапанов и распределительного вала. Для работы приходится подготавливать топливную смесь из масла и бензина в строгих пропорциях.
  • Четырехтактный – основные рабочие процессы происходят за 4 такта: сначала осуществляется выпуск топливной смеси, затем ее сжатие (и повышение температуры), после этого – сгорание и расширение (воздушная смесь поджигается и расширяется, толкая поршень), четвертым тактом является выпуск отработанных газов, выталкиваемых движущимся поршнем. В отличие от двухтактного, в четырехтактном двигателе не такая сложная выхлопная система, а при сгорании топлива получается более чистый выхлоп.

Так как двухтактные двигатели очень компактны, их устанавливают в бензогенераторах невысокой мощности (до 1 кВт), что позволяет сделать устройства малогабаритными и легкими. Для более мощных установок используются четырехтактные двигатели, которые гораздо проще в эксплуатации: не требуется предварительного приготовления масляно-топливной смеси. К тому же, обеспечивается более тихая работа и экономичный расход топлива.

Важно знать! При выборе генератора Вы можете столкнуться с такой аббревиатурой в названии двигателя как «OHV». В переводе с английского overhead-valve, она означает «верхний клапан». Такое расположение клапанов характерно для четырехтактных двигателей. Это способствует меньшему расходу топлива и масла. Гораздо реже встречается маркировка «ОНС» (верхнее расположение распределительного вала). Эта новинка, позаимствованная из автомобилестроения, применяется в двигателях Robin Subaru. Такая система отличается пониженным износом деталей, более экономичным расходом топлива и увеличенной производительностью.

Кроме конструктивных отличий, необходимо учесть еще и вид используемого топлива. Одни генераторы оснащаются бензиновыми двигателями, другие – дизельными. В данном случае выбор нужно делать не только из-за цен на топливо, но и из предполагаемых условий эксплуатации.

Ветровое колесо

Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:

Читать еще:  Двигатель blr технические характеристики

  1. Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
  2. Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
  3. Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
  4. Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
  5. Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
  6. Далее к этому диску прикручивается генератор.

Лопасти для ветрового колеса

После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.

Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.

Схема сборки генератора

Генераторы (альтернаторы) переменного тока

Конструкция генератора (альтернатора) переменного тока содержит магнитные полюсы, размещенные на вращающейся части машины, именуемой ротором, как показано на картинке ниже. Ротор вращается внутри статора. Магнитные полюсы проецируются на корпус ротора.

Структурная схема синхронного альтернатора: 1 – магнитное поле ротора; 2 – проводник статора; a-a’, b-b’, c-c’ – секции статора; 3, 4 – области действия демпферных обмоток, N, S — магниты

Арматурные проводники размещены на статоре. В проводниках якоря индуцируется переменное трехфазное напряжение, представленное секциями (aa’, bb’, cc’), что составляет в целом генерацию трехфазной электрической мощности.

Большая часть современных электростанций используют подобную конструкцию генераторов трехфазного тока. Для народного хозяйства генератор переменного тока (синхронный генератор) является важным инструментом, а для сферы энергетиков это оборудование высокой значимости.

Генератор переменного тока часто называют синхронным генератором. Такая интерпретация обусловлена очевидными факторами. Магнитные полюсы генератора переменного тока сделаны под вращение на синхронной скорости, которая рассчитывается формулой:

Ns = 120 f / P

где: f — частота переменного тока, P — количество магнитных полюсов.

Большинство практических конструкций генераторов переменного тока имеют стационарно сидящую обмотку якоря и вращающееся магнитное поле. Этим машина отличается от генератора постоянного тока, где расположение элементов конструкции в точности наоборот.

Стандартная модификация генератора переменного тока рассчитана на поддержку очень высоких мощностей, порядка нескольких сотен мегаватт. И этот фактор – ещё одно отличие для сравнения с генераторами постоянного тока.

Для обеспечения такой высокой мощности, вес и размеры естественным образом требуют увеличения. Но для достижения высокой эффективности разумно заменять мощные обмотки якоря менее мощными.

Снижение мощности обмоток способствует снижению веса, уменьшая центробежную силу, необходимую для поворота ротора и допускающей более высокие пределы скорости.

Конструкции генераторов переменного тока наделяются, главным образом, двумя типами роторов:

  1. Ротор выступающих полюсов.
  2. Ротор гладкий цилиндрический.

Ротор выступающих полюсов

Первый тип обычно используется на машинах с медленной скоростью, имеющих большие диаметры и относительно небольшие осевые длины.

В этом случае полюса выполнены из толстых слоистых стальных секций, склеенных вместе и прикрепленных к ротору механическим соединением.

Читать еще:  Mpi gdi двигатель что это такое

Структурная схема ротора с выступающими полюсами: 1 – обмотка возбуждения; 2 – тело полюса; 3 – башмак полюса; 4 – отверстие для насадки на вал; 5 – демпферная арматура (обмотка)

Как упоминалось ранее, генератор переменного тока в основном отвечает за генерацию очень высокой электрической мощности.

Чтобы добиться высоких мощностей, механический ввод вращающего момента также должен быть очень высоким. Это высокое значение крутящего момента приводит к эффекту генерации на синхронной машине.

Между тем генерацию необходимо ограничивать заданными пределами. Поэтому торможение демпферными обмотками предусмотрено на магнитных полюсах, как показано на рисунке.

Демпферные обмотки генератора переменного тока в основном представляют собой медные штыри, закороченные с двух концов, которые помещаются в отверстия, выполненные на оси полюса.

Когда генератор переменного тока работает с постоянной скоростью, относительная скорость демпфирующей обмотки относительно основного поля будет равна нулю.

Но как только генератор отходит от синхронной скорости, возникает относительное движение между обмоткой демпфера и основным полем, которое всегда вращается с синхронной скоростью.

Эта относительная разность вызывает формирование дополнительного тока в обмотках, который неизбежно приводит к изменению крутящего момента полюсов таким образом, чтобы генератор продолжал работать на синхронной скорости.

Характерной особенностью структуры магнитных полюсов для таких конструкций являются:

  1. Большой диаметр по сравнению с более короткой горизонтальной осевой длиной.
  2. Полюсные башмаки покрывают не более 2/3 высоты полюса.
  3. Полюса ламинируются для уменьшения потерь вихревых токов.

Генераторы, наделённые роторами с выступающими полюсами, обычно используются на скоростях 100 — 400 об/мин. Такие конструкции генераторов переменного тока применяются на электростанциях с гидравлическими турбинами или дизельными двигателями.

Цилиндрический ротор генератора

Цилиндрический ротор обычно используется на высокоскоростных генераторах, вращение которых обеспечивает паровая турбина (турбогенераторы). Машины производятся для эксплуатации в диапазоне мощностей 10 — 1500 мегавольт-ампер.

Структурная схема ротора цилиндрической формы, применяемого в альтернаторе: 1 – отверстие посадки на вал; 2 – магнитный полюс; 3 – катушка магнитного полюса; 4 – слот для катушки магнитного поля

Генератор с цилиндрическим ротором имеет равномерную длину в любом направлении, цилиндрическую форму под ротор, чем обеспечивается равномерная «резка» потока по всем направлениям.

Цилиндрический ротор представляет собой гладкий сплошной стальной цилиндр с определённым числом прорезей (слотов), расположенных вдоль внешней периферии. Прорези (слоты) сделаны под размещение полюсных катушек.

Генераторы с цилиндрическими роторами обычно выпускаются как машины 2-полюсного типа, поддерживающие скорость вращения до 3000 об/мин. Кроме того, выпускаются четырёхполюсные генераторы, скорость которых ограничивается частотой 1500 об/мин. Машины с цилиндрическим ротором обеспечивают лучший баланс и более тихую работу наряду с меньшими потерями.

Видео по теме: как собрать полностью разобранный контактор?

На видео ниже демонстрируется сборка магнитного пускателя (вторая часть видео) после полной разборки (первая часть видео). Такая практика поможет сэкономить на покупке новых приборов коммутации, вышедших из строя, не способных запускать тот же альтернатор (генератор) или иные системы:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Читать еще:  Бмв нет мощности двигателя причины

Особенности сборки вертикального ветрогенератора из автомобильного генератора своими руками

Когда «самоделкины» задумываются, как сделать ветрогенераторы на 220В своими руками, чаще всего используют именно автомобильные генераторы в качестве основы. Собрать его несложно, а для работы потребуются:

  • генератор в 12В от авто;
  • аккумулятор;
  • преобразователь с 12 на 220 Вт с мощностью 1,2 кВт;
  • бочка или ведро алюминиевое или стальное для лопастей;
  • контрольная лампочка от авто;
  • выключатель;
  • вольтметр;
  • провода из меди с сечением более 2 мм;
  • хомута для крепления.

Для сборки ветрогенератора вертикального своими руками потребуются рулетка и карандаш, набор ключей, электродрель и болгарка, а также ножницы по металлу. Подробная инструкция по монтажу приведена ниже.

Таблица 2. Сборка вертикального ветрогенератора из автомобильного генератора

ДействиеИзображение
Подготовленную металлическую емкость необходимо разметить и разрезать на 4 равные части, только делать это надо не до конца. В каждой детали просверлите отверстия для болтов, которые должны быть симметричными.
Не до конца прорезанные лопасти слегка отгибают, от этого процесса напрямую зависит скорость вращения, поэтому заранее решите в какую сторону должно вращаться оборудование.
Необходимо закрепить лопасти на шкиве, а генератор при помощи хомутов установить на мачту, а также собрать проводку по заготовленной схеме.
Главное правильно подсоединить провода, к которым в щитке подсоединяется аккумулятор, а также преобразователь.

Чтобы вам было проще сориентироваться, посмотрите видеоматериал по варианту сборке ветрогенератора из автомобильного генератора своими руками.

Видео: ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора

Эксплуатация и безопасность

Ветрогенератор из автомобильного генератора, как и все технические устройства, требует периодического контроля и обслуживания. Можно выделить следующие необходимые операции при эксплуатации ветрогенератора:

  • Уделяйте внимание состоянию токосъёмника. Раз в несколько месяцев щётки генератора требуется чистить, смазывать и регулировать;
  • Обязательно проводить ревизию крепления мачты к фундаменту, а также состояние растяжек;
  • Если появляются какие-то мелкие неисправности лопастей, их нужно тут же устранять. Кроме того, нужно проводить постоянный контроль балансировки лопастей;
  • Подшипники генератора и поворотных механизмов требует регулярной смазки;
  • Один раз в 3─4 года металлические элементы ветрогенератора следует перекрашивать;
  • Один раз в полгода следует проверять изоляцию электрооборудование и проводки.

Гидроэнергетика продолжает развиваться, что связано с все сильнее возрастающими нагрузками на электрические сети и необходимостью обеспечивать статическую и динамическую стабильность их работы. Для этого требуется разрабатывать быстроотзывчивые системы возбуждения. При этом опыт многих стран показывает, что полная замена гидрогенераторов может быть экономически выгодна только для машин малой мощности, для остальной же части более целесообразна модернизация действующего оборудования.

1.Мустафин М.А., Шидерова Р.М., Алексеев С.Б., Алмуратова Н.К. – «Электромеханика и электротехническое оборудование. Методические указания к расчетно-графической работе». – Алматы: АУЭС, 2011.
2.Копылов И.П. – «Электрические машины: Учебник для вузов». – 3-е издание, испр. – Москва: Высшая школа, Логос, 2000.
3.ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения»
4.Электрические сети и системы: Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 10.04 всех форм обучения. — Норильск, 1991.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector