Генераторы

Делаем генератор из велосипеда и мотора от стиральной машины

В этой статье рассматривается изготовление генератора из мотора стиральной машинки. Для привидения генератора в работу используется велосипедный привод. Мастер рассматривает изготовление, тестирование и целесообразность применения такой конструкции.

Инструменты и материалы:
-Электромотор;
-Арматура;
-Велосипед;
-Провода;
-Мультиметр;
-Отвертка;
-Молоток;
-Подшипник;
-Съемник подшипников;
-Тиски;
-Сверлильный станок;
-Шестеренка;
-Источник постоянного тока;
-Лампочка 12 В;
-Сварочный аппарат;
-Ушм;
-Струбцины;
-Штангенциркуль;
-Слесарные ключи;
-Металлические трубки;
-Напильники;
-Ножовка по металлу;
-Профильная труба;
-Велосипедная камера;
-Металлическая пластина;
-3D-принтер;

Шаг первый: о генераторе
Поискав информацию в интернете, мастер обнаружил, что велосипедист, в зависимости от подготовки, вероятно, произведет мощность от 100 Вт до 400 Вт. Это средняя производительность, которую они могут произвести за час тренировки.
Мастер оценивает свои возможности в 200 Вт.

Производство 200 Вт на педалях велосипеда еще не означает, что генератор также будет производить 200 Вт электроэнергии. Всегда есть потери, связанные с преобразованием механической энергии в электрическую, и эти потери могут легко составить более 50% входной мощности. Трение в подшипниках педалей, в каретке, в цепи, в переключателе передач и в задней ступице велосипеда — это потери. Потери любое проскальзывание между задним колесом и валом генератора. А в генераторе есть потери на трение в подшипниках, на сопротивление в медных проводах и соединителях, потери из-за магнитных полей. Мастер не использовал такие компоненты, как регулятор напряжения, аккумулятор или инвертор, но при их использовании все эти компоненты также имеют потери эффективности.

Тем не менее, мастер основывает свой расчет произведенной энергии на теоретическом сценарии, при котором нет потерь.
Предполагается, что он будет крутить педали велосипеда два часа в неделю в течение всего года, то есть 2 часа в неделю в течение 50 недель в году = 100 часов в год.

В самом оптимистичном сценарии он будет производить 200 Вт в течение 100 часов в год, что составляет 200 x 100 = 20 000 Вт-часов в год. Электроэнергия обычно рассчитывается в киловатт-часах (кВтч), и, поскольку в 1 киловатте 1000 ватт, нужно разделить 20 000 ватт-часов на коэффициент 1000, так что 20 000/1000 = 20 кВт-ч в год.

Сравним это с годовым потреблением электроэнергии средней семьей. Если человек живет один и не потребляет много электроэнергии, то, вероятно, будете использоваться не менее 1000 кВтч в год. А если есть семья с детьми и есть кондиционер, стиральная машина, микроволновая печь и некоторые другие электроприборы, будет использоваться от 3000 до 4000 кВтч в год.

В первом случае электроэнергия, вырабатываемая с помощью велосипедного генератора, составляет 2%, во втором случае 0,5% от годового потребления энергии.

Шаг второй: ревизия мотор
Мотор стиральной машины мастер использовал от сломанной стиральной машины. Шкив мотора не двигался, значит нужно его разбирать. Основные части мотора стягиваются четырьмя шпильками.

Подшипник установленный на роторе был заклинен.

Соответственно ротор был смещен и щетки не доставали до ламелей.

Шаг третий: ремонт и доработка двигателя
Многие самодельщики, которые делали велосипедный генератор, используют ремень на ободе велосипедного колеса и на шкиве двигателя. Мастер решил сделать привод через шестерню.
Шкив, который установлен на валу ротора, нужно демонтировать.

Вместо нее будет установлена шестерня, которая проточена на валу барабана стиральной машины.

Шестерня отрезается и в ней нужно просверлить отверстие по диаметру оси ротора. Затем шестерня надевается на вал.

Теперь нужно собрать мотор.

Шаг четвертый: электрика двигателя
Провода от двигателя установлены в одной колодке. Провода необходимо из колодки демонтировать.
Теперь нужно выяснить, какой провод куда подключен.

Черная крышка, изображенная на фото ниже, представляет собой корпус датчика скорости. Этот датчик для дальнейшей работы не нужен, поэтому он удалил два желтых провода, подключенных к нему.
Теперь осталось 5 проводов: белый, синий, черный, коричневый и желтый.

Сначала прозванивает, какого цвета провода подключены к обеим угольным щеткам. В данном двигателе это белый и синий провода.
Теперь осталось три провода: коричневый, черный и желтый, и все три были подключены к якорю.
Мастер измерил сопротивление между каждой парой проводов и получил следующие результаты:
коричнево-черный — 1,2 Ом
черно-желтый — 0,6 Ом
коричнево-желтый — 0,6 Ом
Измерение сопротивление между синим и желтым проводом показывает 5,4 Ом.

Шаг пятый: запуск двигателя от источника постоянного напряжения
Такой двигатель будет работать как на переменном, так и на постоянном токе, но если подключить его, без нагрузки, двигатель быстро разгонится до больших оборотов и может повредится. В самой стиральной машине есть схема управления, предотвращающая такой сценарий, но у у мастера такой схемы управления нет, поэтому он будет тестировать двигатель только на постоянном токе.
Для тестирования мастер использует свой самодельный блок питания. У блока питания есть выходы + 3,3 В, + 5 В + 12 В постоянного тока. При тестировании двигатель запустился только от 12 В.
+12 В постоянного тока — синий (ротор) белый — черный (якорь) коричневый — масса -> двигатель вращается в направлении черной стрелки.
+12 В постоянного тока — коричневый (якорь) черный — белый (ротор) синий — земля -> двигатель вращается в направлении черной стрелки.
+12 В постоянного тока — синий (ротор) белый — коричневый (якорь) черный — масса -> двигатель вращается в направлении красной стрелки.
+12 В постоянного тока — черный (якорь) коричневый — белый (ротор) синий — масса -> двигатель вращается в направлении красной стрелки.
Итак, чтобы изменить направление вращения, нужно соединить белый провод с черным для направления вращения по черной стрелке и белый с коричневым для направления по красной стрелке.
В любом случае мотор работает нормально во всех четырех вариантах.

Шаг шестой: тестирование в качестве генератора
Сначала мастер подключил вольтметр к черному и синему проводу, а белый провод подключил к коричневому проводу. Затем намотал на шкив веревку и потянул ее.
Результат тестирование — напряжение 0,77 В.

Затем запустил генератор от велопривода (один человек крутил педали, второй прижимал шкив к колесу).

Тестирование показало около 80 В. Также он подключил к генератору лампочку 12 В.

Шаг седьмой: задняя опора
Идея была — использовать заднюю шину велосипеда для непосредственного привода вала генератора. Значит, нужна подставка под заднее колесо.

Решение было сделать подставку из арматуры.

Сначала он отрезал заготовки. Затем сварил опору.

Шаг восьмой: крепление заднего колеса
Теперь нужно закрепить колесо на стойке. Сначала мастер демонтировал заднюю ось.

Идея была, сделать удлинение с обеих сторон оси. Сначала он из металлической трубки делает две детали, которые крепятся с обеих сторон оси.

Потом к торцам этих деталей он приварил по болту.

Теперь можно установить ось на место и закрепить заднее колесо на стойке.

Шаг девятый: крепление генератора
Для генератора мастер делает крепление из профильной трубы, арматуры и металлических пластин.

Чтобы пол не царапался он напечатал на 3D-принтере ножки.

Шаг десятый: тестирование
Пришло время приступить к тестированию. Для тестирования он использовал вольтметр и несколько других тестовых объектов, таких как компьютерный вентилятор на 12 В и 24 В, лампочка на 6 В от велосипеда, лампочка на 12 В от автомобиля и лампочка на 230 В.
Следующий вопрос: как подключать провода? Для этого важно знать разницу между генератором с самовозбуждением и генератором с внешним возбуждением.

Данный мотор — универсальный, у него нет постоянных магнитов. Однако генератор может производить электричество только в том случае, если электрические обмотки проходят через магнитное поле. Это магнитное поле может быть создано электромагнитом, но для электромагнита требуется электричество.

В генераторе с внешним возбуждением небольшой электрический ток от внешнего источника подается на обмотки якоря. Этот ток превращает якорь в электромагнит, и когда ротор вращается через это магнитное поле, он генерирует электричество.

Другой альтернативой является использование генератора в качестве генератора с самовозбуждением. Это означает, что внешний источник питания не используется. Но данный метод не всегда работает. Только если металлические части генератора намагничены, его можно использовать как самовозбуждающийся генератор. Магнетизма должно хватить как раз для выработки небольшого количества электричества при вращении ротора. Затем это произведенное электричество подается на обмотки возбуждения в якоре, чтобы увеличить магнитное поле, чтобы ротор мог производить больше электричества.

Проведя ряд различных подключений, ему удалось возбудить генератор.
Он соединил генератор с ротором последовательно с якорем, и подключил белый провод к коричневому. Такое подключение дало результат, генератор заработал.

От него он смог запитать велосипедный фонарь на 6 В, компьютерный вентилятор на 12 В, вентилятор на 24 В.
Лампочка на 230 В не работает. Лампочка на 12 В, 24 В работает, но не очень хорошо. Свет горит, но сразу становится тяжело продолжать крутить педали.

Т.е. использование универсального двигателя с последовательной обмоткой в качестве самовозбуждающегося генератора возможно, но только с небольшой нагрузкой, которая использует небольшой ток, как это делают компьютерные вентиляторы.
Самый оптимальный вариант — использовать для возбуждения 12 В постоянного тока. В этом случае и педали крутить не тяжело и генератор вырабатывает около 160 — 180 В.

В дальнейшем он тестировал с генератором различные электроприборы от лампочки 230 В до электромиксера. Все они работали, но конечно, мощности работы миксера не хватит для смешивания «тяжелых» продуктов.

Из данной работы мастер делает выводы, что в качестве альтернативы сетевого электричества такие устройства наверняка не подойдут, но в экстремальных условиях с помощью такого генератора можно зарядить аккумулятор, обеспечить освещение и т.д.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть