Довольно часто встречаются проблемы с подачей электроэнергии в отдалённых от города поселениях, в том числе и на дачах. Поэтому многие владельцы начинают задумываться над альтернативными способами для домашнего пользования. Одним из таких является прибор для преобразования и накапливания электроэнергии — бензогенератор. Своими руками его сделать несложно. Ресурсы для переработки используются разные. Это может быть энергия солнца, ветра, воды и прочее. Вариант считается выгодным, кроме этого, основывается на простом принципе работы.
Сравнивая свойства моделей, сделанных своими руками с заводскими, отмечают некоторые просчёты. Но даже самый примитивный самодельный генератор способен выручить в ситуации полного отсутствия электроэнергии. И в плане стоимости сможет существенно сэкономить семейный бюджет.
Принцип работы генератора
В основе работы бензинового генератора для вырабатывания электричества положены явления электромагнитной индукции, изучаемые ещё в школьном курсе физики. Суть заключается в том, что через электромагнитное облако проходит проводник и получает импульс, который впоследствии перерабатывается в ток постоянного характера.
Общая картина ясна, но необходимо понимать, что положительный результат гарантирован только в том случае, если правильно выполнены расчёты и соединения основных конструктивных частей.
Генераторы существуют разной мощности. Потребление топливных ресурсов также отличается. Но, независимо от перечисленных параметров, основополагающими являются две составляющих: ротор и статор.
В зависимости от того, как совершает вращение ротор, генераторы бывают синхронного и асинхронного типа. Синхронные считаются более капризными, так как восприимчивы к изменениям напряжения. Отличаются они и сложностью конструкции. Выигрышны в этом отношении асинхронные электрогенераторы. Они имеют довольно солидный перечень технических характеристик.
Сборка бензогенератора своими руками
Для создания электрогенераторов на 220 своими руками дома с целью использования в бытовых условиях, необходимо выполнить ряд мероприятий. Для начала составляется схема и уже согласно ей определяются с деталями и порядком сборки.
Перечень основных деталей
Для сборки электрогенератора на 220 В своими руками необходимо заранее подобрать все основные детали, из которых он состоит.
Принцип сборки
После того как все составляющие найдены и подготовлены, приступают непосредственно к сборке самодельного генератора переменного тока 220 В. Принцип состоит из нескольких этапов .
Самодельные генераторы переменного тока 220 В собрать довольно просто. Подготовленные детали соединяют между собой в такой последовательности: к двигателю подключают конденсаторы, как указано в схеме. Обращают внимание на тот факт, что ёмкость каждого последующего конденсатора такая же, как у предыдущего.
Самодельные генераторы на 220 В вполне справляются с обеспечением питания таких бытовых электроприборов, как болгарки, сварочного аппарата, электропилы и прочих.
Нюансы в использовании
Рассмотренный вариант очень прост как в сборке, так и в использовании, но имеет определённые недочёты:
Электрогенераторы могут работать не только на бензине. Для них подойдёт любой энергоресурс, к примеру, дрова или ветряной вариант. Но мощность таких приборов незначительна, да и самих ресурсов понадобится довольно много, что становится затратным.
Плюсы и минусы самодельных генераторов
Бесспорно, генератор, собранный в заводских условиях, существенно выигрывает перед самодельными. Но, тем не менее, стоит поговорить о том, какие положительные и отрицательные стороны отмечают у приборов, изготовленных в домашних условиях.
К плюсам самодельных генераторов переменного тока 220 В относят:
Кроме всех перечисленных достижений, присутствуют и негативные факторы, которые не смогут обеспечить бесперебойную работу генератора.
- невозможность обустройства герметичных соединений между деталями;
- неверный расчёт потребляемой мощности может вывести из строя генератор или понизить его производительность;
- отсутствие определённого опыта.
Для начинающих можно попробовать свои силы, изготавливая самодельный бензогенератор на 12 вольт. Принцип устройства аналогичный.
Как видим, электрогенераторы на 220 своими руками — неплохая альтернатива обычному электроснабжению. Он станет па
Несмотря на то что мы живем в 21 веке, частые и долгосрочные перебои электроэнергии во многих регионах России актуальны по сей день.
Я расскажу Вам о решении данной проблемы способом подключения бензогенератора в качестве резервного источника питания
Сегодня мы поговорим о том как подключать бензиновый генератор и рассмотрим наиболее распространенные схемы и варианты подключения.
1. Простая схема подключения бензоэлектростанции (Постоянная)
В данной схеме все электроприборы подключены в розетку электрогенератора и в ней нет никаких сложных цепей и подключений к сети. Данный метод подключения называется постоянным так, как сам генератор подключается к потребительской сети не касаясь централизованной сети и постоянно подключен к общей разводке электро потребителей.
Единственное на что нужно обратить внимание при подключении бензогенератора данным способом это соответствие сечений разводки проводов к номинальному току генератора.
2. Резервная схема подключения бензогенератора
Эта схема работающая в двух режимах от центральной электросети и от генератора. Переключение между двух сетей может производиться в ручную или автоматически с помощью коммутирующих устройств.
Прошу обратить внимание! Что важную роль здесь играет правильное расположение точки установки коммутатора. Правильное его расположение и подключение должно быть после электросчетчика и перед устройством защиты!
Теперь давайте разберем две схемы подключения резерва генератора на бензине
Схема с ручным переключением бензогнератора
Данный вид переключения требует ручное действие оператора, при возникновении отсутствия напряжения в центральной сети переход на питание всех электроприборов в потребительской сети от резервного генератора осуществляется ручным переключением рубильника либо поворота ключа, тем самым мы отключаем потребительскую цепь от центральной сети и переключаем на сеть генератора.
Важно! Переключатель должен гарантировать невозможность одновременного переключения двух сетей центральной и генератора к потребительской сети, в нем должно быть промежуточное нейтральное положение.
Для коммутации в ручном режиме применяются реверсивные переключатели либо перекидные рубильники.
При выборе данного устройства нужно обратить внимание на их номинальные токи, они должны соответствовать току потребляемой сети.
Существует множество схем установки переключения коммутирующего устройства. Мы рассмотрим всего одну схему для трех полюсного переключателя OT40F3С.
Трех полюсный переключатель OT40F3С
Схема коммутации сети через переключатель OT40F3С
К ручному переключателю можно поставить индикатор для контроля наличия и отсутствия центральной сети. Подключение производится между фазой и нулем центральной сети. Для индикации можно использовать модульные индикаторы рассчитанные под 220В, а так же светодиодные в закрытом корпусе.
Схема с автоматическим режимом переключения с использованием блока АВР
Данный тип схемы позволит без участия оператора запустить бензиновый генератор и автоматически перевести потребительскую сеть на питание от генератора при отсутствии электричества в центральной сети.
Поможет нам решить эту задачу блок автоматического ввода резерва «АВР». Для автоматического запуска бензиновой электростанции с помощью электростартера.
Есть множество разных блоков АВР, отличаются качеством и разной функциональностью. Мы рассмотрим сегодня на примере блока ATS Champion.
Последовательность работы данного блока заключается в следующим:
1. При отсутствии электричества от центральной сети происходит запуск блока ATS
2. Происходит отключение всех электро потребителей от центральной сети
3. Через 2 секунды происходит запуск генератора, и производится проверка его работы
4. При работе бензогенератора в штатном режиме через 13 секунд происходит соединение всех электро потребителей в потребительской сети.
5. При возобновлении электроэнергии от центральной сети, блок ATS производит контроль и стабильность центральной сети, если стабильность была зафиксирована то отключение бензиновой электростанции происходит в течение 5 секунд и затем происходит полная остановка генератора.
Блок автоматического ввода резерва — ATS Champion
Как подключать генератор, работающий от бензина, мы уже разобрали, теперь нужно подумать об установке самого агрегата, а именно выбора подходящего места для него.
При выборе оптимального места для бензогенератора в первую очередь нужно учесть тот факт, что при, работающем двигатели издается неприятный шум, а так же выброс выхлопных газов.
Оптимальным вариантом будет установка генератора в отдельном специально оборудованном помещении с учетом всех технических условий для комфортной эксплуатации.
Если вы всё-таки решили сделать помещение для установки генератора, то нужно учесть следующие требования:
В помещение должна присутствовать приточно-вытяжная система вентиляции для подачи холодного воздуха и оттока горячего, если не сделать этого, то с большой вероятностью ваша бензиновая электроустановка быстро выйдет из строя.
Следующем шагом нужно подумать о шумоизоляции, так как я уже упоминал выше при рабочем двигатели абсолютно все генераторы очень шумят. Основной шум распространяется через выхлопные газы и через основание, на котором он установлен.
Первое на что стоит обратить внимание это основание, на котором установлена электросиловая установка, она не должна быть жестко связана со зданием. Для исключения данной ситуации может служить мягкая резиновая подложка, она обеспечит амортизацию генератора, тем самым позволит снизить лишний шум и вибрацию.
Стены в помещении рекомендуется оббить специальным звукоизолирующим материалом в один или два слоя все зависит от того насколько вам будет оптимально комфортно слышать шум работающего генератора.
Для эффективной шума изоляции и правильной вентиляции и охлаждения генератора существуют специально разработанные кожухи контейнеры заводского типа, в них генераторы чувствуют себя комфортно и долго прослужат Вам!
Существуют и самодельные контейнеры для генераторов, Вы тоже можете смастерить себе контейнер, самостоятельно соблюдая основные условия для правильной эксплуатации генератора.
Но прошу обратить внимание на тот факт, что зачастую обслуживание и проведения ТО генератора в заводском контейнере проще, чем в самодельном.
Контейнер для бензинового генератора самодельного типа
Контейнер для бензогенератора заводского типа
Следующим немаловажным этапом идет заземление генераторной установки.
Для подачи земли на генератор вполне подойдет металлический прут не менее 16 мм и длиной не менее 2 метров, так же можно воспользоваться металлической трубой не менее 55мм и длиной не мене 2 метров.
Металлическое изделие практически полностью должно быть погружено в землю, на металлический прут заземления можно приварить болт с двумя шайбами и гайкой или установить хороший металлический хомут для надежного соединения заземления от прута до генератора.
Схема заземления генератора
Если идет речь об установке генератора в помещении, то вы должны позаботится об отводе выхлопных газов на улицу. Чаще всего вывод выхлопной трубы устанавливают с помощью гибкой гофрированной трубы из нержавейки.
При установке гофры Вы должны соблюдать все правила по технике безопасности, так как неправильная установка выхлопной трубы может привести к отравлению угарным газом вплоть до летального исхода.
Схема для монтажа выхлопной системы бензинового генератора
Видео бензогенератор с системой автозапуска (АВР). Что это такое и как выбрать?
от generator-prosto.
Повседневная жизнь человека практически немыслима без электроэнергии, ведь вся его профессиональная деятельность, а также досуг, невозможны в принципе без этого. Отключение света в самый ненужный момент может не только надолго испортить настроение, но и повредить некоторые бытовые приборы, чувствительные к нестабильной подаче электроэнергии и скачкам напряжения сети. Чтобы себя подстраховать от таких негативных последствий, многие задумываются о приобретении бензогенератора для своего дома. Такой прибор, являющийся автономным источником электрической энергии, способен обеспечить светом практически все жилище, в зависимости от того, какой мощности устройство было приобретено. Также отличительной особенностью некоторых разновидностей бензогенератора является то, что его можно брать с собой за пределы дома, например, на природу. Чтобы более конкретно узнать о данном устройстве, следует тщательно разобрать его отличительные особенности, классификацию, а также другую информацию, которая может стать полезной при покупке.
Содержание:
Классификация бензогенераторов
Бензиновый генератор, как уже было сказано ранее, представляет собой автономное устройство для снабжения электричеством, использующее в своей системе бензин.
На российском рынке существует достаточно много различных агрегатов, отличающихся друг от друга сразу по нескольким признакам. Исходя из этого, можно сформировать своеобразную классификацию бензинового генератора как вид технического устройства:
- Профессиональные и бытового назначения. Агрегаты, относящиеся к первому типу, используются на крупных предприятиях промышленного назначения, где подключаются к мощной аппаратуре. Что касается бытового бензинового генератора, то такое устройство прекрасно подходит для применения в частных загородных домах, а также за его пределами.
- Стационарные устройства и переносного типа. Переносной бензогенератор отличается более скромными габаритами, чтобы его можно было свободнее транспортировать за пределы дома. Естественно, это сказалось на его мощности — она, как правило, не превышает 5 кВА.
- В зависимости от двигателя, т.е. 2-тактные и 4-тактные. Двухтактный движок устанавливается на бензогенераторы небольшой мощности — до 1 кВт. Начиная с 1 кВт и выше — устанавливают четырехтактный двигатель.
- Однофазного (220В) и трехфазного (380В) типа. Трехфазные агрегаты стоят на порядок дороже, да и большой необходимости в них нет. Это объясняется тем, что для домашней сети необходимы однофазные устройства, которые и получили наибольшее распространение.
Исходя из показателей мощности — небольшой мощности (до 4 кВт), средней (до 15 кВт) и агрегаты высокой мощности (до 30 кВт).
Что касается мощности бензинового генератора, то есть свои нюансы:
- Агрегаты, мощность которых не превышает 4 кВт, относятся к домашним устройствам. Один такой бензиновый генератор способен полностью обеспечить электроэнергией небольшой домик или склад. Специфика конструкции таких генераторов не позволяет им работать без перерыва — в среднем, продолжительность беспрерывной работы составляет порядка четырех часов. По истечении данного времени, устройство необходимо отключить, чтобы система могла охладиться.
- Агрегаты, мощность которых составляет до 15 кВт, могут использоваться на строительных площадках и в офисных зданиях. Это более современная конструкция, поэтому срок беспрерывной работы такого бензинового генератора составляет порядка десяти часов.
- Агрегаты мощностью до 30 кВт используются для обеспечения электричеством больших складских и торговых помещений. Как правило, заранее рассчитывается схема подключения, а также место, где будет расположен бензогенератор.
Устройство бензогенератора
Бензогенератор представляет собой довольно сложное техническое устройство, одним из основных рабочих узлов которого считается двигатель.
Как уже было сказано ранее, в конструкции могут использоваться два вида мотора — 2-тактный и 4-тактный.
Дополнительно к двигателю, агрегат комплектуется дополнительными системами подачи топлива, смазки, а также системой подавления шума. Естественно, что в конструкции присутствует выхлопная труба, т.к. устройство работает на бензине.
Бензиновые генераторы могут быть синхронными и асинхронными. Агрегаты, относящиеся к первому типу, считаются более усовершенствованными, поэтому могут переносить более сильные скачки напряжения. Асинхронные системы используются в дешевых моделях, поэтому их конструкция более простая, чем у синхронных.
На видео рассказ про асинхронные
[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/BVEBwnWey1Y?feature=oembed»]
В системе также присутствуют контрольно-измерительные приборы, осуществляющие регулировку основных рабочих узлов. Данная функция крайне важна для стабильной работы всего бензогенератора в целом.
Представленная ниже схема наглядно демонстрирует весь агрегат, а также основные его рабочие узлы и степень их влияния на систему в целом. Стоит заметить, что узлы соединены между собой крепежными элементами, а также целостной рамной конструкцией.
Принцип работы
Для своевременного реагирования на возможные трудности в работе бензинового генератора, необходимо четко понимать весь принцип его работы.
Данное знание позволит устранить различные неполадки, риск возникновения которых всегда присутствует в процессе эксплуатации.
Для лучшего понимания обозначим весь принцип работы поэтапно:
- В соответствующий кратер топливного бака заливается топливо — бензин.
- После того, как осуществлено подключение устройства в сеть, топливо поступает в двигатель по бензопроводу.
- В процессе поступления топлива к двигателю, оно проходит специальный процесс очистки от всевозможных примесей.
- По завершении данного процесса, топливный насос производит закачку бензина в карбюратор.
- В самом карбюраторе происходит смешивание бензина до необходимой консистенции. После этого осуществляется подача кислорода в топливо. Как только достигается нужная горючесть, бензин подается на цилиндры используемого мотора.
- Происходит запуск двигателя. Топливная смесь воспламеняется посредством попадания на нее искры из свечи зажигания. Как только топливо сгорело, появляется газовое образование, запускающее в действия коленвал и поршневую систему. Крутящийся момент передается роторному механизму, который и образует электрическую энергию из механической.
- Роторный механизм вращается, что провоцирует образование магнитного поля, которое, в свою очередь, влияет на возникновение электромагнитного поля.
- Конечным итогом всего процесса является возникновение электрической энергии.
Вообще, мощность самого бензогенератора напрямую зависит от количества витков обмотки, поэтому нужно иметь данный факт в виду.
На видео происходит разбор бензогенератора Firman и рассказ о его устройстве
[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/LXA19oymf9Q?feature=oembed»]
Схема устройства
Безусловно, неопытному человеку довольно сложно разобраться во всевозможных схемах подключения и устройства бензиновых генераторов. Неудивительно, ведь данная информация является довольно специфической, разобраться в которой может только опытный электрик.
Однако, можно попробовать разобраться и самому во всех этих хитросплетениях. В принципе, данная статья и предназначена для этого, поэтому попытаемся доступным языком описать несколько схем бензогенератора.
Итак, первой нашего внимания заслуживает электрическая схема устройства (рассмотрим на примере модели Huter DY):
На схеме мы видим принцип работы устройства. A2 (альтернатор) раскручивается механическим образом при помощи троса, A5 (катушка зажигания) формирует искру на F1 (свеча). Подобным образом осуществляется процесс запуска бензинового двигателя агрегата. Примечательно, что в случае, если SB1 (выключатель) будет замкнут, то искра не возникнет, т.е.двигатель не запустится.
Две катушки L1 и L2 вырабатывают выходное напряжение разной мощности. В первом случае, данный показатель будет равен 220 В, а во втором — 12 В.
Уровень масла определяется по специальному индикатору — HL1, а PV1 (стрелочный прибор) определяет степень напряжения.
Стабильность работы всего агрегата формируется благодаря катушкам L3 и L4.
На видео идет рассказ об устройстве и схеме бензогенератора на примере моделей Зубр
[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/pfUGS5hAcGA?feature=oembed»]
Схема подключения к сети дома
При наличии определенных знаний, возможность подключения бензинового генератора к сети дома становится вполне реальной.
Данная работа осуществляется с использованием трех сетей:
- Общая электрическая сеть, через которую осуществляется подача всего электричества.
- Сеть потребителей электричества.
- Провода самого устройства.
При этом, подключение может осуществляться тремя способами:
- При помощи обычного рубильника (переключателя).
- С частичным использованием автоматизации.
- С полной автоматизацией процесса.
Понятно, что первый способ является наиболее простым, поэтому и рассмотрим его более подробно.
Сам рубильник функционирует в трех положениях, каждое из которых отвечает за свой этап работы.
Само подключение осуществляется поэтапно:
- Наиболее простой способ подключения — это в розетку домашней сети. После этого, необходимо подключить бензиновый генератор ко всем вероятным потребителям (приборам). Подключается он к разводке этих устройств.
- Следите за тем, чтобы номинальный ток агрегата и сечение проводов совпадали.
- Нет необходимости в проведении лишних манипуляций — достаточно лишь соединить вилку запитывающего устройства с генератором любым путем (через удлинитель или напрямую).
Переход ручки переключателя в следующую позицию обесточит весь обслуживаемый объект. Следующий поворот рубильника — и все питание переходит на альтернативный источник, т.е. бензиновый генератор.
Заключение
Несмотря на относительную сложность конструкции подобных устройств, находятся умельцы, которые самостоятельно изготавливают данный источник автономной подачи электричества.
Именно здесь и становятся необходимыми те схемы устройства и подключения, которые были предоставлены в данной статье. Их понимание и осуществление на практике — вот залог успешной реализации данных проектов.
Опубликовано в Всё о генераторахВ обще, такая самоделка доступна каждому, так как ведь движок от триммера вполне может валяться у вас в мастерской, а автомобильный генератор найти вообще не проблема.
Понадобится
- Бензиновый двигатель от триммера. Желательно использовать конечно 4-х тактный, но и 2-х тактный вполне сгодится.
- Исправный автомобильный генератор. В нем уже встроена система управления стабилизацией выходного напряжения.
- Аккумулятор 12 В. Не обязательно большой и мощный, он будет применен только для запуска. Без него генератор не будет вырабатывать электрический ток, так как на коллектор необходимо подать начальное напряжения для первичного возбуждения.
Вариант 1: бензиновый генератор с прямой передачей
Конструкция его проста и не замысловата, как видите. Единственным сложным этапом будет подготовка вала вод сверлильный патрон.
По порядку: вал обрезается, точится на токарном станке, нарезается резьба под патрон.
Далее навинчивается патрон, в который зажимается вал электрогенератора.
Далее все закрепляется на деревянной подставке. Сложность еще состоит в том, чтобы хорошо закрепить все агрегаты, чтобы их оси были в одной плоскости, чтобы при вращении биение было минимальным.
Запускаем бензиновый движок, подключаем генератор к аккумулятору. Вольтметром с лампочкой проверяем его работу.
Смотрите видео работы
Вариант 2: бензиновый генератор с ременной передачей
Очень похож на первый, только для передачи вращения используется ремень. На вал триммера закрепляется шкив, и все соединяется ремнем.
Закрепляем все на деревянном основании.
Запускаем триммер и так же проверяем работу.
Смотрите видео работы генератора
Применение
В зимнее время такой генератор будет просто находкой для тех у кого слабый аккумулятор в автомобиле. Такую установку можно запросто возить с собой в багажнике, она не займет много места.
А в обше, применение генератору можно найти самое различное. Как уже говорилось ранее: можно подключить мощный инвертор и питать любую нагрузку 220 В, вплоть до электроинструмента.
Инверторные электрогенераторы завоевывают все большую популярность. Оно и понятно — их ассортимент увеличивается, а стоимость приближается к обычным генераторам. Об их преимуществах над классическими наслышаны многие, кто хоть немного интересовался автономными электростанциями. Так в чем же заключаются их достоинства и насколько они хороши на самом деле?
Инверторный электрогенератор — что это?
В основе электрогенераторов положен принцип выработки электрической энергии за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую путем вращения генератора переменного тока — альтернатора.
В бытовых моделях чаще всего применяют синхронные генераторы переменного тока. Генератор состоит из статора и ротора. На статоре расположены обмотки, с которых снимается вырабатываемое генератором переменное напряжение. На роторе же — несколько полюсов с магнитами. Это могут быть как электромагниты, так и постоянные магниты, например, мощные неодимовые. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора, в результате чего в последней появляется электродвижущая сила, или, проще говоря, напряжение.
Схема классического электрогенераторабез инверторной технологии
Что же такое инверторные электростанции? Инвертор — это электронное устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, в инверторных электростанциях выходное переменное напряжение получают не напрямую от генератора переменного тока, а от инверторного преобразователя. Но пытливый читатель, вероятно, заметил, что инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А где же его взять, если с обмоток статора снимается переменное напряжение? Все правильно, от генератора переменного тока получается переменное напряжение. Для получения же постоянного напряжения используют выпрямители.
Схема электрогенератора с использованиемнезависимого формирователя выходного напряжения
Если в электростанции отсутствует инверторный преобразователь (далее будем называть такие электростанции классическими), то необходимое напряжение снимается напрямую с обмоток статора.
Зачем же так все усложнять, если можно просто подключить необходимое электрооборудование к обмотке статора генератора переменного тока и завести двигатель. На то есть, как минимум, три веские причины:
- Требуется не абы какое переменное напряжение, а с вполне определенными контролируемыми характеристиками.
- А еще требуется легкое и компактное устройство в целом.
- И было бы очень неплохо, чтобы это устройство поглощало как можно меньше горючего.
Думается, что эти причины стоят того, что бы немного заморочиться. Начнем с самого важного — характеристик переменного напряжения, требуемого для питания электроприборов.
Характеристики переменного напряжения
Какими же характеристиками должен обладать электрический ток, получаемый от автономной электростанции?
Пойдем простым логическим путем — если к электростанции планируется подключать бытовые электроприборы, то электрическое напряжение, получаемое от автономной электростанции, должно иметь те же характеристики, что и напряжение в обычной розетке.
Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», основные характеристики напряжения в бытовой электросети должны удовлетворять следующим значениям:
- номинальное значение напряжения — 220 Вольт,
- допустимое отклонение от номинального напряжения — ±10%,
- номинальное значение частоты напряжения — 50 Гц,
- допустимое отклонение частоты — ±5 Гц (для автономных систем электроснабжения).
Форма напряжения должна быть синусоидальной с минимальными искажениями. «Качество» синуса определяется уровнем гармонических искажений.
Допустимый уровень гармонических искажений по напряжению не должен превышать 8 %. Зачастую именно искажения формы напряжения, которую выдают автономные электростанции, является причиной плохой работы, а то и вовсе неработоспособности подключаемого электрооборудования.
Синусоидальный сигнал «высокого качества» можно посмотреть на экране осциллографа, подключив его к выходу специального генератора сигналов, который предназначен для тестирования различных устройств.
Синусоидальный сигнал частотой 50 Гц на экране осциллографа Hantek DSO5202P, полученный со специального генератора сигналов
Можно оценить и частотный спектр этого сигнала. Например, используя программу SpectraPlus и звуковую карту Sound Blaster X-Fi Xtreme Audio SB0790, можно получить вот такой график и значение коэффициента гармоник, которое в данном случае не превышает 0,03 %.
Частотный спектр сигнала, полученного со специального генератора
С точки зрения ценителей хорошего звука данную форму напряжения нельзя назвать идеальной, а вот инженер-электрик наверняка посчитает такую форму напряжения образцовой.
Некоторые электронные приборы и электрооборудование допускают электропитание с худшими характеристиками, чем указано в ГОСТе, но если требуется «универсальный» электрогенератор, к которому можно было бы подключать любые устройства, не задумываясь о последствиях, то характеристики его напряжения должны быть максимально приближены к требованиям ГОСТа.
А что творится в обычной розетке?
Чтобы понимать, о чем идет речь и какие в реальности основные параметры напряжения в бытовой электросети, были проведены их измерения.
Форма напряжения частотой 50 Гц в бытовой электросети
Спектр напряжения в бытовой электросети
По результатам измерений коэффициент гармоник (уровень гармонических искажений) по напряжению в бытовой электросети составил около 3.4 %, что полностью укладывается в требования ГОСТа. Изменения напряжения в течение двух часов не превышали допуски, указанные в ГОСТ.
Изменение напряжения в бытовой электросети в течение двух часов
Изменения частоты напряжения в бытовой электросети минимальны и не превышают 0,05 Гц.
Изменение частоты напряжения в бытовой электросети в течение 1 часа
Такая точность необходима в большей степени для синхронизации промышленных электрогенераторов, установленных на ТЭЦ, ГЭС, АЭС и прочих электростанциях. Для бытовых потребителей электроэнергии такая точность, как правило, избыточна. Поэтому в ГОСТе отдельно указаны допуски на отклонение частоты для автономных систем электроснабжения, значения которых составляют ±5 Гц.
С качеством электрической энергии разобрались, вернемся к электрогенераторам.
Классическая автономная электростанция
Для того, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками, в классической электростанции необходимо выполнить несколько условий.
У синхронных генераторов частота выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора. Если вращать ротор со скоростью 1500 оборотов в минуту, то на выходе получим напряжение частотой 50 Гц. При этом ротор должен быть двухполюсным, то есть иметь два магнита, закрепленных на противоположных сторонах оси ротора. Для двигателя внутреннего сгорания 1500 об/мин — это оптимальное значение, поэтому ось ротора напрямую соединяется с осью коленчатого вала двигателя. Теперь требуется тщательно следить за оборотами двигателя и поддерживать их на заданном уровне для обеспечения стабильной частоты получаемого переменного напряжения.
Нужную частоту получили, теперь разберемся с напряжением на выходе. Альтернатор, по сути, является источником тока, а не напряжения, поэтому выходное напряжение при условии постоянства оборотов будет зависеть от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше напряжение.
А еще выходное напряжение зависит от величины вращающегося магнитного поля, которое создают магниты на роторе. Силу магнитного поля можно менять, если установить на роторе электромагниты. Теперь, меняя ток в обмотках электромагнитов, можно регулировать выходное напряжение альтернатора. Так как ротор вращается, то для подачи тока в его обмотки применяют скользящие контакты — щетки. Устройство, которое поддерживает выходное напряжение генератора на уровне 220–230 В путем непрерывной регулировки тока в обмотках ротора, называется автоматическим регулятором напряжения (automatic voltage regulator — AVR). Без AVR синхронные генераторы в автономных электростанциях не применяются. Данные устройства чаще всего устанавливаются в корпусе альтернатора и выглядят примерно так.
Автоматический регулятор напряжения (AVR)
А вот так выглядит типичный альтернатор, установленный на классической автономной электростанции.
Типичный синхронный альтернатор мощностью 2,2 кВт. Сверху со снятой задней крышкой и демонтированным AVR, снизу вид сбоку с ориентировочными размерами
Как видно на фото, конструкция довольно громоздкая. Альтернатор сопоставим по размерам с применяемым двигателем внутреннего сгорания. При частоте выходного напряжения в 50 Гц и используемому принципу поддержания выходного напряжения на должном уровне уменьшить габариты альтернатора практически не возможно.
Характеристики напряжения в классическом электрогенераторе
Форма выходного напряжения классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.
Нагрузка 100 Вт Нагрузка 900 Вт Нагрузка 1700 Вт
Форма выходного напряжения на выходе классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт
Нетрудно заметить, что форма напряжения отличается от «идеальной» синусоиды. Частотные спектры сигналов и значения коэффициента гармоник показаны ниже на графиках.
Нагрузка 100 Вт Нагрузка 900 Вт
Нагрузка 1700 Вт
При мощностях нагрузки 900 и 1700 Вт коэффициент гармоник превышает требования ГОСТа.
Далее показана зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.
Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки
Что интересно, при увеличении нагрузки выходное напряжение генератора даже немного повышается. Это особенности работы AVR. В целом значение выходного напряжения достаточно стабильно. Тут некоторую озабоченность вызывают кратковременные всплески напряжения в моменты подключения нагрузки. Особенно это заметно, если к ненагруженному генератору сразу подключить довольно мощную нагрузку. В данном случае в момент подключении к генератору нагрузки в 1700 Вт сразу наблюдается провал напряжения на 9-10 вольт, затем кратковременный подъем на 11-12 вольт. Это результат работы системы AVR и системы автоматического поддержания оборотов двигателя, которые имеют естественную инерционность и не могут мгновенно производить регулировку.
А вот так меняется частота выходного напряжения при подключении нагрузки разной мощности.
Зависимость частоты выходного напряжения от величины нагрузки
При работе электростанции без нагрузки или при малой нагрузке частота напряжения немного завышена относительно номинального значения (50 Гц), это сделано умышлено, так как при номинальной нагрузке обороты двигателя в любом случае упадут даже при задействованной автоматической регулировке оборотов. А для электрооборудования незначительное повышение частоты питающего напряжения менее вредно, чем ее понижение, в особенности для устройств с трансформаторным питанием. При снижении частоты у трансформаторов увеличивается ток холостого хода, а значит и нагрев.
Как бы то ни было, характеристики напряжения исследуемой классической электростанции вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа, за исключением гармонических искажений выходного напряжения. Но для большинства оборудования это вполне допустимо.
Инверторная автономная электростанция
В инверторных электростанциях тоже используется синхронный генератор переменного тока. Но его конструкция отличается от тех, которые используются в классических электростанциях.
Какие же требования предъявляются к генератору переменного тока инверторной электростанции, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками? А требования эти очень лояльные, так как формированием нужных характеристик выходного напряжения занимается инверторный преобразователь, а не альтернатор. В этом и кроется ключевое отличие инверторных электростанций от классических.
Самое интересное заключается в том, что становится не важно, какая частота напряжения будет на выходе альтернатора, так как напряжение будет преобразовано в постоянное, а у него частота как параметр отсутствует в принципе. Это дает возможность применения многополюсного генератора с внешним ротором, обмотки которого работают на повышенной частоте (примерно 400–600 Гц).
Отпадает необходимость в роторе с обмоткой для создания электромагнита. Блок AVR тоже становится лишним. Ведь уровень напряжения, необходимый для питания инвертора можно регулировать, изменяя обороты двигателя. Поэтому на роторе можно установить постоянные магниты. Все эти конструктивные особенности значительно уменьшают размеры и вес альтернатора.
Синхронный многополюсный альтернатор с внешним ротором на постоянных магнитах мощностью 1,25 кВт
Показанная на фото инверторная электростанция имеет в составе два многополюсных генератора переменного тока, которые установлены по обе стороны коленчатого вала. В результате параллельной работы двух альтернаторов номинальная мощность электростанции составляет 2,5 кВт.
А вот так выглядит типичный блок формирователя выходного напряжения, в составе которого установлен выпрямитель и, собственно, инвертор. Размеры данного блока 175х130х80 мм.
Характеристики напряжения инверторного электрогенератора
Форма выходного напряжения инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.
Форма выходного напряжения на выходе инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт
Форма напряжения близка к «идеальной» синусоиде. Измерения коэффициента гармоник показали отличные результаты. Уровень искажений меньше, чем в бытовой электросети и в несколько раз меньше требований ГОСТа.
Нагрузка 100 Вт Нагрузка 900 Вт
Нагрузка 1700 Вт
Уровень гармоник выходного напряжения инверторной электростанциипри разных величинах нагрузки
Далее показана зависимость выходного напряжения от подключаемой нагрузки.
Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки
При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, но незначительно. Наблюдаются провалы напряжения в моменты подключения нагрузки. Более всего это заметно при резком увеличении нагрузки с нуля. Такие провалы объясняются конкретными схемотехническими решениями при разработке инвертора и в разных реализациях могут отличаться по величине.
А вот если посмотреть на график частоты выходного напряжения от нагрузки, то увидим ровненькую горизонтальную линию. При этом нагрузка к генератору подключалась аналогично предыдущему графику. Такие стабильные параметры являются следствием того, что инверторный преобразователь имеет свой собственный задающий электронный генератор, и его частота никак не зависит от оборотов двигателя.
Параметры напряжения инверторной электростанции полностью удовлетворяют требованиям ГОСТа. Отличительной особенностью являются малые гармонические искажения выходного напряжения и высокая стабильность частоты.
В каждой бочке бывает ложка…
Нельзя не отметить одну особенность инвертора, которой пользуются производители, чтобы удешевить его конструкцию. Дело в том, что по определению инвертор — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом речь не идет о форме этого переменного напряжения. Синусоидальную форму выходного напряжения чисто технически получить несколько сложнее, чем прямоугольную. В результате некоторые производители устанавливают на свои электростанции инверторы, которые вместо синуса дают прямоугольные импульсы частотой 50 Гц, при этом их ширина и амплитуда подобраны таким образом, что дают среднеквадратическое значение напряжения как раз в 220–230 В. Все это называют ступенчатой аппроксимацией синусоиды. Ниже показана форма выходного напряжения инверторной электростанции с выходным напряжением в виде как раз той самой ступенчатой аппроксимации.
Форма выходного напряжения инверторной электростанции со ступенчатой аппроксимацией синусоиды
Да, некоторое оборудование вполне сносно переваривает такую форму напряжения, но называть такую электростанцию универсальной для питания любого электрооборудования было бы опрометчиво. Сложно гарантировать стабильную и безотказную работу оборудования, подключенного к такому электрогенератору. Либо надо знать, что подключаемое оборудование допускает работу от напряжения такой формы.
К сожалению, производители зачастую умалчивают об этом параметре, но зато громко заявляют, если их изделие выдает «чистый» синус.
Что в итоге?
Основным преимуществом инверторных электростанций является малый вес и габариты. В среднем инверторная электростанция в 1,5-2 раза легче и меньше классической. Такие показатели удалось достичь благодаря применению многополюсного генератора переменного тока с внешним ротором на постоянных магнитах и работающего на повышенной частоте. А применяется такой генератор как раз из-за независимого формирователя выходного напряжения — инвертора. Ко всему прочему все эти технические решения увеличивают КПД электрогенератора, что уменьшает потребление горючего двигателем.
Что касается качества выходного напряжения, то тут неоспоримым преимуществом инвертора по сравнению с классической электростанцией является низкий уровень искажений формы выходного напряжения. На выходе практически идеальная синусоида (если, конечно, не попался инвертор с аппроксимацией). Тоже можно сказать и о стабильности частоты. Такие параметры позволяют использовать инверторную электростанцию для питания любого оборудования, не опасаясь негативных последствий.
Стабильность напряжения инверторной электростанции ничем не выделяется на фоне этого же параметра классического электрогенератора. И у того, и другого устройства этот параметр находится на должном уровне и зависит от применяемых решений при разработке и изготовлении AVR или инвертора.
Как сделать бензогенератор своими руками
Если рассматривать устройство бензогенератора, то можно увидеть, что в него входят всего два основных элемента: двигатель и генератор. Вся сложность изготовления устройства заключается в регулировке характеристик взаимодействия составляющих. Качество выдаваемой электроэнергии определяется двумя величинами – частотой и напряжением. И если стабилизацию величины напряжения выполнить достаточно просто, то регулировка частоты сопряжена со значительными трудностями.
Схема недорогого бензогенератора
Принцип работы
В недорогих промышленных бензогенераторах регулировка частоты и напряжения выполняется в два этапа. Первый этап механический. Принцип его работы основан на том, что при увеличении электрической нагрузки падают обороты двигателя. Датчик оборотов двигателя механически связан с дроссельной заслонкой карбюратора, поэтому любое изменение оборотов компенсируется регулировкой положения дроссельной заслонки автоматически. Второй этап регулировки осуществляется электронным способом. На рисунке выше показана схема типичного недорогого бензогенератора.
Принцип работы электронной стабилизации оборотов основан на зависимости сопротивления конденсатора от частоты тока. На схеме показана стабилизирующая обмотка (L3), нагруженная на конденсатор (С1). При работе на номинальную нагрузку выходное напряжение составляет 220 В с частотой 50 Гц. Поскольку частота выходного напряжения напрямую зависит от количества оборотов в секунду, то изменение скорости вращения ротора генератора вызывает однозначное изменение частоты напряжения на всех обмотках генератора.
Сопротивление конденсатора зависит от частоты приложенного напряжения. Чем больше частота, тем меньше сопротивление. В результате, ток через стабилизирующую обмотку изменяется в зависимости от нагрузки на генератор. При уменьшении нагрузки число оборотов возрастает, соответственно, растет частота и уменьшается сопротивление конденсатора. Растет ток через обмотку (L3) и растет ее тормозящее значение на ротор генератора. Таким образом, регулировка частоты вращения происходит непрерывно и мгновенно во время работы генератора.
Электрическая стабилизация работает в небольшом диапазоне изменений, поэтому основная функция регулировки возлагается на механический регулятор. Здесь диапазон регулировок гораздо шире, но в ущерб быстроты реакции. Двигатель внутреннего сгорания обладает инерционностью, и изменение количества его оборотов немного запаздывает при регулировке дроссельной заслонкой (такая характеристика работы двигателя называется приемистостью). Резкие скачки нагрузки могут вызвать колебательный процесс системы регулировки.
Подобную систему регулирования трудно сделать самостоятельно, а электронная требует переделки генератора. Достоинство подобной схемы управления – получение синусоидального напряжения с минимальными искажениями формы сигнала.
Более сложные генераторы выполнены по инверторной схеме с двойным преобразованием (рис. ниже).
Инверторный бензиновый генератор
Переменное напряжение генератора поступает на выпрямитель, а затем на транзисторный преобразователь, на выходе которого получается стабилизированное напряжение необходимой величины. Наличие выпрямителя снимает ограничения по стабильности частоты генератора, а транзисторный преобразователь формирует напряжения вне зависимости от величины нагрузки. Недостатком инверторных генераторов является их высокая стоимость и искажение формы выходного напряжения.
Выбор элементов для бензинового генератора
Как уже было сказано, механическую регулировку выполнить самостоятельно весьма затруднительно. Электронная потребует переделки генератора.
Поэтому бензогенератор своими руками имеет смысл делать по инверторной схеме, а в качестве преобразователя использовать преобразователь от источника бесперебойного питания.
На выбор оборудования влияют такие факторы:
- мощность двигателя;
- обороты двигателя;
- напряжение генератора;
- ток генератора;
- мощность преобразователя.
Максимальная мощность бензинового генератора в первую очередь зависит от мощности двигателя. Следующие устройства имеют такие значения мощности и количества оборотов:
- газонокосилка (триммер) – 0.5…2 кВт, 8000…9000 об/мин;
- бензопила – 1.5…3 кВт, 9000…12000 об/мин;
- мотоблок – 3…9 кВт, 2000…3000 об/мин.
Наиболее просто бензогенератор своими руками выполнить на генераторе от автомобиля (рис. ниже). Типичный генератор для легкового автомобиля способен выдать на выходе напряжение 13…14 В при токе нагрузки 80…100 А. Простой подсчет покажет, что мощность такого генератора составляет не более 1.4 кВт. Большие значения можно получить, используя генераторы от грузовых автомобилей.
Автомобильный генератор хорошо подходит для создания бензогенератора
Многие грузовые автомобили комплектуются генераторами на 24 В.
Указанные характеристики генератор имеет при количестве оборотов в среднем 5000 об/мин, что не соответствует нормальным оборотам перечисленных двигателей. Для выравнивания значений можно воспользоваться ременной передачей с разными диаметрами шкивов (рис. ниже). Количество оборотов на ведущем и ведомом шкиве обратно пропорционально их диаметрам. А вот передаваемая мощность изменяется наоборот.
Ременная передача с разными диаметрами шкивов
Бензиновый генератор, выполненный на двигателе от бензопилы или газонокосилки, нуждается в понижающей передаче, чтобы уменьшить количество оборотов на валу генератора примерно вдвое. Мощность, передаваемая двигателем на шкив генератора, также соответственно возрастет вдвое. В случае использования двигателя от мотоблока, передача необходима повышающая.
Использовать редукторные передачи в самодельной конструкции нецелесообразно, поскольку трудоемкость работы по изготовлению редуктора высока. Плохо выполненный редуктор сильно снижает КПД установки и служит источником дополнительного шума.
Следующее необходимое устройство – инверторный преобразователь напряжения (рис. ниже).
Инверторный преобразователь – источник бесперебойного питания
Говоря о мощностях двигателя и генератора, не была упомянута мощность преобразователя. Именно она может стать слабым местом самодельного бензинового генератора. Мощные преобразователи имеют достаточно высокую стоимость. Переделка маломощного преобразователя под силу только тем, кто очень хорошо разбирается в радиоэлектронике и знает принцип работы устройства. Минимальная переделка заключается в замене элементов выпрямителя (силовых диодов и конденсаторов фильтра), ключевых транзисторов и выходного трансформатора.
Аккумулятор источника бесперебойного питания отключать нежелательно. Он используется для нагрузки генератора и призван сглаживать скачки напряжения на его выходе. Большинство автомобильных генераторов при малой нагрузке выдают завышенное напряжение.
Конструкция самодельного бензогенератора
Все элементы конструкции необходимо закрепить на жестком основании. Для основания проще всего сделать раму из стальных уголков 50х50 мм. На раме нужно предусмотреть крепления для двигателя, генератора, преобразователя и бензобака.
Для уменьшения вибраций все элементы должны быть закреплены через амортизирующие прокладки из толстой резины.
Пример расчета бензинового генератора
Рассчитывать самодельный бензогенератор в каждом индивидуальном случае нужно, исходя из имеющихся деталей. В качестве примера можно привести расчет для двигателя от бензопилы и распространенного генератора от автомобиля ВАЗ 2110 5102.3771.
Двигатель имеет мощность 2 кВт при 10000 об/мин. Генератор 5102.3771 выдает напряжение 14 В током до 80 А при 5000 об/мин. Мощность генератора составляет 1120 Вт.
Для получения необходимого количества оборотов на валу генератора требуется понижающая передача с передаточным отношением 1:2. Если оставить на валу генератора его стандартный шкив с диаметром 51 мм, то на вал двигателя нужно будет устанавливать шкив с диаметром 25 мм. Это очень мало. Ремень передачи будет сильно изогнут и будет испытывать большие нагрузки. Лучше, если шкив генератора установить на двигатель, а на его место поставить шкив диаметром 100 мм. Шкив можно выточить на токарном станке из дюралюминия.
Во время работы двигателя на номинальных оборотах 10000 об/мин, ротор генератора будет вращаться с частотой 5000 об/мин, что является оптимальным значением. Для того чтобы полностью использовать запас мощности генератора, необходим преобразователь с мощностью не менее 1.5 кВт.
Видео. Бензогенератор своими руками.
Изготавливать бензогенератор своими руками имеет смысл только при наличии большей части необходимых комплектующих. Покупка всех составляющих не позволит сделать бензиновый генератор дешевле, чем готовый промышленный. Необходимо также учесть потраченное время и риск поломок в результате настройки и регулировки.
Оцените статью:Эффективно вырабатывайте газ HHO дома
Преобразование воды в свободный топливный газ HHO может быть крайне неэффективным, если для электролиза воды используются обычные средства. В этом посте мы попытаемся исследовать конструкцию схемы, которая могла бы извлекать этот газ из воды с использованием минимальной энергии и с высокой эффективностью.
Технические характеристики
Я хочу использовать эту схему контроллера мотора ШИМ для управления производством водорода по требованию ячейки ХО на тестовом генераторе.
Повышение концентрации газа в автомобильных двигателях также может быть проверено, поэтому я хочу использовать стандартную схему с широтно-импульсной модуляцией, которая будет способна проверять производительность как для малых, так и для больших двигателей.
Было бы целесообразно перейти от пуска и использования, например, к более мощному 12-вольтовому 55-амперному транзистору Mosfet плюс дополнительная защита на стороне нагрузки? Что ты предлагаешь?
И последнее, но не менее важное: знаете ли вы или знаете ли вы о том, как производить газ Hho, используя схему резонансной частоты для создания гармонического резонанса или колебаний, используя микросхему таймера 555 и переменную ячейку в цепи для установки? частота контура на собственной частоте воды в ячейке hho, которая действует как крышка для воды и разъединяет молекулы воды в газовую смесь водорода и кислорода без использования какого-либо электролита в ячейке hho для проводимости.Или, если вы знаете схему, которая хорошо работает в этом отношении, пожалуйста, дайте мне знать, если я смогу ее найти.
Спасибо за ваши ценные знания в области электроники и бескорыстный вклад, и все мы искренне благодарим вас за это. С наилучшими пожеланиями Daan
Видеоролик:
Конструкция
Возможно, вы знаете, как работает устройство топливных элементов Стэнли Мейера и как оно может генерировать газ HHO с минимальным потреблением.
В соответствии с теорией, предложенной Стэнли Мейером (изобретателем схемы газогенератора HHO), его аппарат мог бы использоваться для генерации газа HHO намного эффективнее, так что мощность, используемая для генерации, могла быть намного меньше, чем мощность, производимая при зажигании газ и для преобразования результатов в конкретное желаемое механическое действие.
Вышеприведенное утверждение явно противоречит стандартным законам термодинамики, согласно которым никакое преобразование энергии из одной формы в другую не может превышать исходную форму, фактически преобразованная энергия всегда будет меньше исходного источника энергии.
Однако у ученого, кажется, есть доказательства, которые фактически подтверждают его утверждение относительно способности к выходу излишнего единства его изобретения.
Как и большинство из вас, я лично лично очень уважаю законы термодинамики и, скорее всего, буду их придерживаться и мало доверяю таким пустым утверждениям, сделанным многими исследователями, независимо от того, какие доказательства они могут представить, они могли бы манипулировать или подделывать во многих скрытых техниках, кто знает.
Сказав это, всегда очень интересно на самом деле анализировать, исследовать и проверять обоснованность таких утверждений и выяснять, есть ли в них какие-либо следы истины, ведь научный закон может быть побежден только другим научным законом, который может быть более оснащенный, чем традиционный аналог.
HHO посредством электролиза
Теперь, что касается генерации газа HHO, мы все знаем об основах, что он может быть просто получен путем электролиза воды, и полученный газ будет иметь свойство быть чрезвычайно воспламеняемым и способен генерировать энергию в форме взрыва при внешнем воспламенении.
Мы также знаем, что электролиз воды можно проводить, применяя разность потенциалов (напряжение) внутри воды, вставляя два электрода, соединенных с внешней батареей или источником питания постоянного тока.Процесс будет вызывать эффект электролиза внутри воды, генерирующий кислород и водород над двумя погруженными электродами.
Наконец, генерированный газообразный кислород-водород вместе может быть пропущен по трубам, соответствующим образом отведенным из электролизера в другую камеру для сбора.
Собранный газ затем может быть использован для выполнения механического воздействия посредством внешнего возгорания. Например, этот газ обычно и широко используется для улучшения автомобильных двигателей путем подачи его в камеру сгорания через воздухозаборную трубу для повышения КПД двигателя примерно на 30% или даже больше.
Закон термодинамики
Однако противоречие и сомнения относительно концепции начинаются, когда мы изучаем закон термодинамики, который просто отвергает вышеуказанную возможность, потому что согласно закону, энергия, необходимая для электролиза, будет намного выше, чем энергия, полученная через HHO зажигание газа.
Это означает, что, если предположить, например, что процедура электролиза требует разности потенциалов 12 В при токе 5 А, потребление может быть рассчитано так, чтобы оно составляло около 12 x 5 = 60 Вт, и когда получаемый в результате газ из системы зажигается, он не дают эквивалентную мощность 60 Вт, а может быть, лишь небольшую часть, около 20 Вт или 40 Вт.
Концепция Стэнли Мейера
Однако, по словам Стэнли Мейера, его аппарат на топливных элементах HHO опирался на инновационную теорию, способную обходить термодинамический барьер, не противореча ни одному из правил.
В его инновационной идее использовалась резонансная техника для разрыва связи h3O в процессе электролиза. Электронная схема (довольно низкая технология по сравнению с теми, что мы имеем сегодня), которая использовалась для электролиза, была разработана, чтобы заставить молекулы воды колебаться с их резонансной частотой и распадаться на газ HHO.
Этот метод позволил потребовать минимальной энергии (ампер) для генерации газа HHO, тем самым получая гораздо более высокий коэффициент эквивалентной энергии выделения при воспламенении газа HHO.
Эффект резонанса
Однако мудрый аналитик и исследователь быстро понял технику, использованную Стенли Мейером, и после тщательной проверки схемы он полностью исключил любой резонансный эффект в процессе, по его словам, слово «резонанс» «был использован Стэнли только для того, чтобы ввести в заблуждение массы, чтобы фактическая концепция или теория его системы могли оставаться скрытыми и запутанными.
Я ценю вышеупомянутое откровение и согласен с тем фактом, что резонансный эффект не требуется или использовался наиболее эффективным топливным элементом HHO, изобретенным до сих пор.
Секрет кроется в простом введении высокого напряжения в воду через электроды … и это не обязательно должно колебаться, скорее, простой DC, повышенный до огромных степеней, необходим для инициирования генерации HHO в больших количествах.
Как эффективно генерировать газ HHO
Следующая простая схема может использоваться для разделения воды на газ HHO в больших количествах с использованием минимального тока для получения результатов.
Когда дело доходит до генерации высокого напряжения, ничто не может быть проще, чем использование трансформатора CDI, как это видно на приведенной выше диаграмме.
Использование CDI Voltage
По сути, это схема CDI, которая должна использоваться в автомобилях для улучшения их характеристик, я подробно обсудил ее в одной из моих предыдущих статей о том, как сделать улучшенный CDI, вы можете просмотреть публикацию для лучшее понимание дизайна.
Та же идея была использована для предлагаемой генерации газа HHO с максимальной эффективностью.
Как это работает
Давайте попробуем разобраться, как работает схема и может генерировать большие напряжения для расщепления воды на газ HHO.
Цепь может быть разделена на 3 основные ступени: нестабильная ступень IC 555, ступень повышающего трансформатора и ступень емкостного разряда с использованием автомобильного трансформатора CDI.
Когда питание включено, IC 555 начинает колебаться, и на его выводе 3 генерируется соответствующая частота, которая используется для переключения подключенного транзистора TIP122.
Этот транзистор, оснащенный повышающим трансформатором, начинает подавать мощность в первичную обмотку с приложенной скоростью, которая соответствующим образом повышается до 220 В через вторичную обмотку трактора.
Это повышенное напряжение 220 В используется в качестве напряжения питания для CDI, но реализуется путем его первоначального хранения в конденсаторе, и как только напряжение конденсатора достигает минимального заданного порогового предела, оно подается на первичную обмотку CDI с помощью переключателя. Схема SCR
Подведенные 220 В внутри первичной обмотки CDI обрабатываются и повышаются до огромных 20000 В или выше катушкой CDI и выводятся через показанный кабель высокого напряжения.
100-килограммовая емкость, связанная с IC 555, может использоваться для регулирования времени срабатывания конденсатора, которое, в свою очередь, определяет, какой ток может быть подан на выход трансформатора CDI.
Выход с катушки CDI теперь можно вводить в воду для процесса электролиза и для генерации HHO.
Простая экспериментальная установка для того же самого может быть замечена на следующей диаграмме:
Установка генератора HHO
В вышеупомянутой установке газогенератора HHO мы можем видеть два идентичных сосуда, которые должны быть сделаны вверх из пластика виден левый сосуд, состоящий из двух параллельных полых труб из нержавеющей стали и двух стержней из нержавеющей стали, вставленных в эти полые трубки.
Две трубки электрически связаны друг с другом, как и стержни, но трубки и стержни не должны строго касаться друг друга.
Здесь стержни и трубки становятся двумя электродами, погруженными в заполненный водой сосуд.
Крышка этого сосуда имеет две клеммы для интеграции погруженных электродов в высокое напряжение от цепи генератора высокого напряжения, как объяснено в предыдущем разделе этого поста.
Когда высокое напряжение из цепи включено, вода, захваченная внутри труб (между внутренними стенками труб и стержнями), быстро электролизуется под высоким напряжением и преобразуется в газ HHO с удивительной скоростью.
Однако этот газ, генерируемый внутри левого сосуда, необходимо транспортировать на какое-то внешнее судно для использования по назначению.
Это делается через соединительную трубку через другой сосуд справа.
Сосуд коллектора справа также заполнен водой, так что газ может выдуваться в камеру, но только тогда, когда он всасывается и используется внешней системой сгорания. Эта установка важна для предотвращения случайных взрывов и / или пожара внутри сосуда для сбора.
Можно предположить, что вышеупомянутые процедуры в сочетании с высоким напряжением способны эффективно генерировать большое количество готового к использованию газа HHO, обеспечивая выход, который может быть в 200 раз выше потребляемой входной мощности.
В следующем посте мы узнаем, как можно использовать ту же настройку в автомобильных системах зажигания для повышения эффективности использования топлива до 40%.
ОБНОВЛЕНИЕ:
Если вы считаете, что описанный выше метод катушки CDI Слишком сложный, тогда вместо этого вы можете использовать простую схему инвертора для ожидаемых результатов. Обязательно используйте трансформатор 6-0-6В / 220В 5 А для эффективного преобразования.
Просто погрузите выходные провода трансформатора в воду через мостовой выпрямитель, совсем как этот
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
— Жидкостные ракетные двигатели (J-2X, RS-25, общий)
Добро пожаловать в собачью будку J-2X. В последний раз, когда мы встречались здесь, мы обсуждали основы того, что именно делает ракету. Как я объяснил, на концептуальном уровне ракеты на самом деле не являются «ракетостроением». Вы собираете ракетные топлива вместе, зажигаете их в огне и выталкиваете из задней части автомобиля. Достаточно просто.
Хорошо, но как вы перемещаете такое количество топлива и создаете столько дыма и огня, что достаточно, чтобы продвигать нечто такое же большое, как, скажем, Saturn V, который был выше 300 футов в высоту и весил миллионы фунтов? Вот где все становится интересным и технически сложным.Как я уже говорил, все зависит от силы. И чтобы получить мощность вы используете двигатель.
Что делает ракетный двигатель двигателем, так это то, что он содержит больше, чем просто камеру сгорания, в которой смешиваются пропелленты. Это механизм машин, который после запуска питает и питает себя. Во время работы ракетный двигатель использует некоторый цикл — некоторую цепь трубопроводов и термодинамики, а также сгорания, клапанов, системы управления и вращающегося оборудования — для поддержания себя в рабочем состоянии и создания тяги.
Подумайте о двигателе вашего автомобиля. Вы поворачиваете ключ, двигатель заводится и начинает работать, а затем он может часами сидеть на холостом ходу, счастливо работая самостоятельно, превращая бензин и воздух в механическую энергию, без дополнительной помощи с вашей стороны. Вам не нужно вручную закачивать газ в инжекторы (или карбюратор). Вам не нужно подключать его к розетке, чтобы подавать больше электроэнергии. Он самодостаточен до тех пор, пока вы его не выключите или пока не закончится бензин. Вот что действительно делает его двигателем.Это похоже на ракетный двигатель, за исключением того, что продукт не является механической энергией; продукт — очень быстро движущиеся газы, создающие много тяги.
Для концептуального проектирования ракетного двигателя, с точки зрения его превращения в двигатель, цель всегда такова: «Как вы продолжаете прокачивать насосы?» Это чрезвычайно мощные насосы, которые перемещают много-много жидкости, поэтому вам нужен мощный источник энергии для их привода. Ответ заключается в том, чтобы использовать то, что у вас уже есть в двигателе: топливо. Есть разные способы сделать это, и, таким образом, у вас есть разные «циклы» двигателя, т.е.компоненты. Наиболее распространенными циклами ракетного двигателя являются цикл газогенератора (примеры включают J-2X, J-2, F-1, RS-68 и Vulcain 2 — см. Рисунки выше), цикл детандера (примеры включают RL10 и Vinci) и этап поэтапного сгорания (примеры включают главный двигатель космического челнока и RS-170/180). В дополнение к этому, есть много других циклов и вариаций. Каждый отдельный цикл имеет свои преимущества и недостатки и, как правило, ограничения, связанные с физикой. Выбор правильного цикла для приложения миссии, как правило, является первым решением, которое должен принять разработчик движка.Поскольку это блог, посвященный J-2X, я сосредоточусь на двигателе газогенераторного цикла.
В идеале, то, что вы хотели бы сделать с ракетным двигателем, — это использовать все ваши ракетные топлива как можно более эффективно, а это означает, что вы хотели бы использовать все их для создания тяги. В газогенераторном двигателе, однако, вы допускаете потерю некоторой эффективности, чтобы добиться большей простоты двигателя. Вы используете определенное количество топлива, введенного в двигатель, почти целиком, чтобы поддерживать работу двигателя, а не для создания тяги.На практике это означает, что у вас есть отдельная небольшая камера сгорания в двигателе, которая не производит ничего, кроме выработки газов для приведения в движение турбин, соединенных с топливными насосами. По сравнению с большим количеством пропеллентов, прокачиваемых по всему двигателю, количество, поступающее в газогенератор, невелико (менее 3% для J-2X), но когда-то использованное для привода турбомашины, выхлопные газы сбрасываются со значительной части его энергия, генерирующая тягу.
Ниже приведена упрощенная схема газогенераторного ракетного двигателя, такого как J-2X.Пропелленты, жидкий водород (топливо) и жидкий кислород (окислитель), входят в двигатель и сразу же поступают в насосы: топливный турбонасос (FTP) и турбонасос окислителя (OTP). Там механическая энергия вращающихся насосов превращается в высокое давление в жидких топливах.
После выхода из насосов небольшое количество каждого топлива выпускается для подачи в газогенератор (GG). GG, по сути, представляет собой небольшой ракетный двигатель, встроенный в больший ракетный двигатель.Он производит горячие продукты сгорания под высоким давлением, пар и газообразный водород, которые используются для привода сначала турбины, соединенной с топливным насосом, а затем турбины, соединенной с насосом окислителя. После приведения в движение двух турбин этот еще теплый газ сначала используется для нагревания гелия, протекающего через теплообменник (HEX), который используется для создания давления в кислородном баллоне ступени, а затем сбрасывается вдоль стенок удлинителя сопла, чтобы сохранить это относительно круто. Видео ниже является тестом компонентов J-2X GG, выполненным в НАСА MSFC.Даже при относительно небольшом количестве топлива, которое сжигает ГГ, выделяется огромное количество энергии для приведения в действие турбонасосов.
Остальная часть жидкого кислорода, выходящего из насоса окислителя, то есть то, что не идет в GG, направляется через главный инжектор в основную камеру сгорания (MCC). Основной инжектор аналогичен топливному инжектору в автомобильном двигателе, за исключением того, что здесь он впрыскивает два топлива через сотни элементов инжектора. Эффективность этого впрыска и смешивание топлива имеют решающее значение для общей производительности двигателя.
Водородный контур после топливного насоса более сложный. Это потому, что водород используется для охлаждения сопла и стенок камеры сгорания. Стенки этих двух компонентов по существу полые. Они содержат сотни проходов для потока водорода, предотвращая тем самым плавление стенок из-за экстремально высоких температур в зоне сгорания. Выполнив свою работу в качестве охлаждающей жидкости, водород затем направляется через главный инжектор в MCC. На диаграмме не показан тот факт, что очень небольшое количество теплого газообразного водорода отводится перед входом в главный инжектор и направляется обратно на сцену для создания давления в водородном баке (например, через гелий через HEX на стороне кислорода). ).
Именно в MCC, где смешанный водород и кислород сжигают, чтобы произвести пар и остаточный водородный газ. Температура этого сгорания составляет примерно 6000 градусов по Фаренгейту, а в J-2X давление составляет примерно 1300 фунтов на квадратный дюйм. Эти продукты сгорания затем ускоряются до звуковой скорости в сходящемся горловине MCC, а затем до сверхзвуковых скоростей вниз по расширяющемуся соплу и удлинению сопла. Как обсуждалось ранее, именно высокоскоростное вытеснение этих горячих газов создает тягу.
Обратите внимание, что выхлопные газы турбины, сбрасываемые вдоль удлинителя сопла, все еще создают некоторую тягу, но не так эффективно, как продукты сгорания, которые ускоряются через горловину сопла. Эта потеря эффективности — это цена, которую вы платите за этот относительно простой цикл двигателя. Для сравнения с более сложным циклом двигателя выполните поиск в сети для схемы основного двигателя космического челнока (SSME).
FYI, другими позициями, обозначенными на схеме GG-цикла выше, являются регулирующие клапаны: главный топливный клапан (MFV), главный клапан окислителя (MOV), топливный клапан газогенератора (GGFV) и газогенератор. клапан генератора окислителя (ГГОВ).Эти первичные клапаны, наряду с несколькими другими второстепенными клапанами, используются для управления двигателем во время запуска и выключения двигателя.
Вот как работает газогенераторный двигатель, такой как J-2X. Поскольку этот блог продолжается и мы собираемся провести тестирование в следующем году, я буду продолжать сообщать о прогрессе компонентов, составляющих движок.
,