Budowa generatora trójfazowego

Nieskuteczny, ale pouczający eksperyment

Wpis od: Marco Bienek, Niemcy, [email protected]

Online od: 30.03.2010

W moim projekcie chodzi o dość prosto skonstruowany generator trójfazowy.

(Generator trójfazowy jest w gruncie rzeczy „zwykłym” prądnicą prądu przemiennego, w którym jednak cewki są rozmieszczone pod kątami po 120° każda.)

Wymagane materiały:

4 magnesy walcowe typu S-20-10-N
3 przekaźniki (lub ich cewki)
Materiały budowlane (drewno, kable, osie ...)

Podstawowa idea polega na tym, aby trzy cewki przekaźników zamocować na drewnianej płycie, przesunięte kątowo o 120°, oraz centralnie zamontować łożowaną oś, do której następnie przy pomocy elementu łączącego zostaną przymocowane magnesy.

Szybki ruch obrotowy powoduje, że magnesy mijają cewki i indukują napięcia.

Wykonanie generatora trójfazowego:

Aby to zrealizować, należy najpierw rozebrać trzy przekaźniki (zdjęcia poniżej), tak aby na końcu każdy przekaźnik miał już tylko 2 styki i jedną cewkę.

Przekaźnik w obudowie z tworzywa sztucznego

Przekaźnik zamocowany do drewnianej deski

Widok z przodu

Te przekaźniki mocuje się następnie do jednego z 3 wstępnie nawierconych kawałków drewna, które są rozmieszczone w jednakowej odległości od środka i oddalone od siebie o 120°.

Widok z tyłu

Okablowanie jest stosunkowo proste, ponieważ wystarczy, jak widać na obrazku, prawidłowo oddzielić styki i połączyć je z dwoma różnymi przewodami poprzez przylutowanie lub w inny sposób, a następnie osobno połączyć czerwone i zielone przewody.

Teraz należy umieścić centralnie oś i wirnik, do którego później zostaną przymocowane magnesy. Jako wirnik nadaje się praktycznie wszystko: drewno, plastik itp. Najlepiej sprawdza się jednak element metalowy, ponieważ wtedy magnesy po przeciwnych stronach samoczynnie ustawiają się prawidłowo i wzmacniają swoją siłę magnetyczną.

Rysunek schematyczny prądnicy trójfazowej

Rysunek schematyczny generatora

Tak w końcu wyglądał mój stan surowy

Na koniec mocuje się magnesy walcowe. Po dwa magnesy montuje się po każdej stronie wirnika. Można też zbudować oś z 4 żyłami i wtedy przymocować po jednym magnesie z każdej strony. Wówczas wirnik musiałby obracać się tylko o połowę wolniej. W tamtym momencie brakowało mi jednak odpowiedniej części :-(.

Przy całej konstrukcji należy zawsze zwracać uwagę na odstępy i je sprawdzać, ponieważ jeśli odstępy między magnesami a cewkami nie są prawidłowe, może to spowodować, że prąd wyjściowy (napięcie wyjściowe) będzie nieregularny albo że nie dojdzie nawet do jednego obrotu.

Ponadto odstęp między cewkami a magnesami należy oczywiście utrzymywać możliwie jak najmniejszy, aby wzbudzić wysokie napięcie.

Każda cewka wytwarza własne napięcie (fazę). Ponieważ są 3 cewki, które w różnych chwilach mają indukowane napięcie, napięcia te, czyli fazy, nakładają się, tak że ostatecznie powstaje mniej lub bardziej stałe napięcie.

Im szybciej napędza się na końcu generator, tym mniej będzie pulsować napięcie (to znaczy: częstotliwość, z jaką fazy cewek się zmieniają, rośnie tak bardzo, że nie da się tego dostrzec gołym okiem), ponieważ odbiornik (u mnie żarówka) nie ma wtedy wystarczająco dużo czasu, aby całkowicie przygasnąć, zanim napięcie ponownie się pojawi.

Od pewnej prędkości ludzkie oko dostrzega już tylko migotanie albo wręcz niczego nie zauważa.

Film pokazuje prosty testowy rozruch, w którym użyłem silnika z przekładnią jako napędu.

W tle znajduje się zasilacz dostarczający potrzebny prąd, na pierwszym planie odbiornik (w postaci żarówki). Po kilku sekundach żarówka zaczyna świecić.

Być może niektórzy widzowie zauważą, że cały stół przy 10–11 woltach zaczyna się trząść. Powód: przy tym napięciu generator obraca się dokładnie z częstotliwością własną stołu.

Przemyślenia o generatorze trójfazowym

Oczywiście generator nie jest szczególnie wydajny ;) Najpóźniej po obejrzeniu filmu powinno to być jasne, ponieważ dostarczana energia wynosi około 23 wolty i 3 ampery, a prąd, który na końcu zostaje „uzyskany”, wystarcza zaledwie na maleńką żarówkę (myślę, że działa nawet już przy nieco poniżej 1,5 wolta :D )

Mój generator trójfazowy miał jedynie zobrazować zasadę działania.

Generator można łatwo ulepszyć, stosując więcej i mocniejsze magnesy oraz cewki, czyli uruchamiając wszystko na większą skalę.

Uwagi zespołu supermagnete:

Aby ulepszyć generator, należałoby zmniejszyć jego średnicę: wirnik powinien być nieco krótszy niż pokazano, a magnesy wirnika musiałyby przechodzić jeszcze bliżej cewek. Wówczas uzyskane napięcie miałoby kształt regularnej sinusoidy zamiast pulsować.
Porównywalną aplikacją jest projekt Naprawa generatora.