Линейный генератор
Если мы снабдим ноутбук тюнером, у нас будет радиоприемник, телевизор, интернет и прочие прибамбасы для развлечения и работы. Добавим пару светодиодных лампочек, и мы уже почти полностью независимы от чубайсиков. При низком энергопотреблении ноутбуков, 7 амперного аккумулятора хватит на 8-12 часов работы. Если снабдить аккумулятор зарядкой на линейном генераторе, который будет подзаряжать его непрерывно – проблема будет решена.
Предлагаю для энтузиастов более простую и дешевую модель, которая уже «обкатана» и работает. Собрать эту модель может любой желающий поэкспериментировать в этой области, специальных знаний не требуется, но конечно желательно.
Я имею в виду «линейный генератор». Многие видели фонарики, изготовленные на линейном генераторе. Стоит их немного потрусить и энергии хватает на несколько минут горения светодиода. http://mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=55 пройдя по этой ссылке можно ознакомиться с линейным генератором сделанным любителями, для зарядки аккумулятора. Этот линейный генератор собранный на небольших магнитах уже обладает достаточной мощностью для зарядки аккумулятора.
Конечно, линейный генератор собранный любителями, требует усовершенствования – не трусить же вам его сутки напролет руками. Я приобрел поисковой магнит P-60-06-30-N, от всех других поисковых магнитов он отличается тем, что не имеет стального стакана и одинаково сильно работает, как на плоскостях, так и по окружности. Это довольно сильный магнит, с силой сцепления 124 кг, линейный генератор на нём должен получиться мощным.
В центре этого магнита имеется отверстие, что облегчает его применение. Представьте шпильку, в центре которой с помощью шайб и гаек закреплен этот магнит. Шпилька, через «П» образную пластину, закрепленную на концах шпильки, горизонтально подвешена на неподвижной опоре. Это позволяет ей, вместе с магнитом, горизонтально перемещаться, внутри жестко закрепленной катушки. Подвеска жесткая, поэтому магнит может перемещаться только вдоль катушки. Если мы возьмемся за конец шпильки рукой и начнем её двигать в катушке, она начнет вырабатывать ток – вот и получился генератор, осталось только его автоматизировать.
Это можно сделать с помощью электромагнита и датчика Холла. На одном конце шпильки закрепляем дисковый магнит, напротив него закрепляется электромагнит, с сердечником равным по диаметру магниту. Электромагнит подключен через исполнительный механизм, управляемый датчиком холла, к аккумулятору.
При движении шпильки в сторону электромагнита, постоянный магнит, закрепленный на конце шпильки, притягивается к сердечнику электромагнита. Но на минимальном расстоянии до электромагнита срабатывает датчик Холла, включается электромагнит, одноименным полем с постоянным магнитом, и в результате сильным толчком отбрасывает шпильку с магнитом в противоположный конец.
На другом конце, напротив шпильки можно неподвижно закрепить пружину, которая будет отбрасывать шпильку в обратную сторону. Таким образом, процесс будет длиться непрерывно. Вместо пружины можно закрепить неподвижно дисковый постоянный магнит, а на шпильке такой же дисковый магнит, одноименными полюсами друг к другу.
Если вы пробовали соединить, одноименными полюсами, два неодимовых магнита, даже не очень больших, вы представляете, как это трудно. Причем магниты, при соединении, стремятся уйти в сторону, поэтому возможно потребуется вместо одного магнита, установить 4, с небольшим наклоном, чтобы они уравновешивали друг друга. В этом случае шпилька будет получать толчок строго горизонтально, что и требуется. Таким образом, на шпильке будет один магнит, а неподвижно будут закреплены 4, может быть будет достаточно и 3, симметрично расположенных.
Когда вы соберете подобное устройство, катушку электромагнита необходимо будет настроить в резонанс, для минимального потребления тока. Для этого в разрыв катушки необходимо включить амперметр, а к самой катушке параллельно подсоединять неполярные конденсаторы, добиваясь наименьшего потребления тока электромагнитом. При входе в резонанс электромагнит будет потреблять минимальный ток, вся остальная мощность генератора будет расходоваться на подзарядку аккумулятора.
Обмотку генератора можно намотать, исходя из опыта любителей, получится две катушки в поперечном сечении 30х20 каждая. Провод толщиной 1,5-2 мм с таким расчетом, чтобы он выдавал около 20 вольт, с возможно большим током.
Удлинив шпильку её подвес можно сделать на магнитах, тогда верхний маятниковый подвес можно исключить. Еще больше удлинив шпильку можно расположить на ней два, три таких генератора, увеличив общую мощность. В общем, здесь есть над чем поэкспериментировать любителю.
Вот к каким выводам приходили любители, проводя эксперименты с катушками:
«Рассмотрите этот процесс подробнее. Если магнит не находится в катушке и начинает входить в неё одним полюсом, то до того момента, пока катушка не дойдет до середины магнита в катушке будет наведён импульс только одной полярности. А вот когда в катушку начинает входить другой полюс, вот тогда появляется импульс другой полярности. Только вначале он маленький (т.к. магнитное поле в середине магнита незначительно), но по мере продвижения магнита вглубь катушки противоимпульс становится всё больше и больше и наступает момент когда эти импульсы равны. Это и есть момент перехода напряжения через 0. Это как раз и есть тот момент, когда магнит находится полностью в катушке и расстояние от его торцов (полюсов) до края катушки равны. А соответственно равны и наведённые напряжения разноименными полюсами. При выходе одного из полюсов из катушки картина аналогичная».
«Как и ожидал — торцы магнита формируют разнополярную ЭДС. А катушка, находящаяся у «бока» магнита — мало что дает. Основной импульс формируется, когда напротив витков проходит торец магнита. А у боков МП уже значительно рассеяно.
1) Надо 2 катушки, разнонаправленные и коммутированные так, что бы ЭДС суммировались.
2) амплитуда колебаний магнита не должна быть больше, чем длина катушек, что бы торцы магнита не выходили за пределы «своей» катушки.
С магнитной подвеской такой генератор генерит практически синусоиду! В других случаях генерация тоже есть, но это всякие разные импульсы, разные как по амплитуде, так и по полярности».
Линейный генератор вертикального типа
В этом генераторе катушка будет такая же, как и в прошлом генераторе, только расположена она будет вертикально. Магнит, соответственно, будет совершать возвратно поступательные движения, внутри катушки, в вертикальной плоскости. Катушка 2 каркасная, с внутренним диаметром 62 мм, длинна 60 мм. Магнит толщиной 30 мм, будет перемещаться на 30 мм.
Внизу катушки будет неподвижно закреплен постоянный магнит, направленный одноименным полюсом к подвижному магниту. Он будет служить пружиной, отталкивающей подвижный магнит.
Сверху катушки будет закреплен металлический сердечник электромагнита. Сердечник должен быть такого размера, чтобы подвижный магнит реагировал (притягивался) на него с нижней точки. На металлический сердечник можно наклеить резину или кожу, поможет при настройке. Как и в предыдущем генераторе, управлять электромагнитом будет датчик Холла.
При окончательной сборки этого генератора, подвижный магнит будет притянут к сердечнику электромагнита. При подключении аккумулятора, сработает датчик Холла и электромагнит с силой отбросит постоянный магнит. Достигнув нижней точки, магнит получит толчок от постоянного магнита, закрепленного внизу, и начнет притягиваться сердечником электромагнита. Достигнув верхней точки, ещё до соприкосновения с сердечником электромагнита, сработает датчик Холла, включится электромагнит и последует очередной толчок.
При сравнительной простоте конструкции, не всё так просто, как выглядит. Подвижный магнит имеет массу 620 гр., это довольно большой вес. Поэтому электромагнит должен быть достаточно мощным, чтобы погасить инерцию этой массы, при движении вверх. При движении магнита к верхней точке, электромагнит должен включиться ещё на подходе магнита, к верхней точке, чтобы погасить инерцию, остановить, а потом отбросить магнит вниз. Отключиться электромагнит может только после прохождения постоянным магнитом ¾ пути вниз. Таким образом, период включения электромагнита будет достаточно продолжительный, а значит – он будет потреблять много энергии. Останется ли энергии для полезной работы?
Генератор маятник вертикальный
Компенсировать расход энергии электромагнита можно разными способами. Один из них подвесить магнит на пружину, которую подобрать такой жесткости, чтобы магнит качался в пределах 30 мм. Электромагнит можно разместить снизу, сердечник электромагнита, может быть не таким массивным. В этом случае будет достаточно одного короткого импульса, чтобы придать магниту дополнительное ускорение, для непрерывного качания.
Компенсировать силу инерции, можно и в предыдущей схеме описания генератора. Для этого на подвижный магнит можно поставить снизу дополнительную ось, на которой расположить дополнительный магнит компенсатор. Нижний отталкивающий магнит в этом случае должен иметь форму кольца, для свободного прохождения оси.
При движении постоянного магнита, в катушке будет наводиться ЭДС, и появляться свое магнитное поле, которое будет противодействовать движению магнита. Чем большую мощность мы будем снимать с катушки, тем сильней она будет тормозить движение магнита. Можно ли компенсировать эту силу?
В генераторах на постоянных магнитах эту силу компенсируют разными способами. Самый эффективный – это способ, применяемый в генераторах бесщелевого типа, как известно у них нулевое сопротивление вращению. Возможно, этот способ удастся применить и в линейных генераторах.
Тогда идеальный генератор будет выглядеть, как набор из колец. Катушки, которых может быть больше чем магнитов, могут быть расположены как снаружи, так и внутри колец. Идеальная конструкция будет в виде маятника, с двумя линейными генераторами на концах.
Линейный генератор вертикального типа можно собирать на любых дисковых неодимовых магнитах. Чем больше размер, тем большую мощность можно получить. Отверстие в центре магнита не обязательно.
Если кто-нибудь добьется заметных успехов в сборке линейного генератора, напишите о результатах – размещу на этой странице, другим будет легче идти проторенным путем. Сам успел приобрести магнит, шпильку и примерно в это же время успел потерять работу. Поэтому не до экспериментов – тут бы выжить, работу найти перед пенсией сложно.
Источник
Линейный генератор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы
Традиционные двигатели внутреннего сгорания отличаются тем, что в качестве начального звена выступают поршни, которые выполняют слаженные возвратно-поступательные движения. После изобретения кривошипно-шатунных агрегатов специалисты смогли достичь вращательного момента. В некоторых современных моделях оба звена совершают один вид движений. Именно этот вариант считается наиболее практичным.
Например, в линейном генераторе нет необходимости воздействовать на возвратно-поступательные действия, извлекая при этом прямолинейную составляющую. Применение современных технологий позволило адаптировать для пользователя выходное напряжение агрегата, за счет этого часть замкнутого электрического контура совершает не вращательные движения в магнитном поле, а только поступательные.
Описание
Линейный генератор часто называют изделием на постоянных магнитах. Агрегат предназначен для эффективного преобразования механической энергии дизельного двигателя в выходной электрический ток. За выполнение этой задачи отвечают постоянные магниты. Качественный генератор может быть выполнен на основе разных геометрических схем. Например, стартер и ротор могут изготавливаться в виде соосных дисков, которые вращаются относительно друг друга.
Эксперты называют такие линейные генераторы дисковыми или просто аксиальными. Используемая на производстве схема позволяет создавать высококачественные агрегаты компактных размеров с наиболее плотной компоновкой. Такое изделие можно смело устанавливать в ограниченном пространстве. Самыми востребованными считаются цилиндрические и радиальные генераторы. В таких изделиях стартер и ротор выполнены в виде соосных цилиндров, вложенных друг в друга.
Характеристика
Линейный генератор относится к сфере энергомашиностроения, так как умелое его использование позволяет повысить топливную экономичность и минимизировать выбросы токсичных газов в распространенных свободнопоршневых двигателях внутреннего сгорания. В автономном изделии, в котором электричество преобразуется при помощи сцепления между постоянным магнитом и неподвижной обмоткой, спаренные с поршнями цилиндры имеют характерную коническую форкамеру. Генератор функционирует с измененными ходами сжатия. Обмотка и поисковой магнит устроен так, что итоговое соотношение между количествами механической энергии, применяемой для производства электричества, равно имеющемуся между степенями сжатия.
Конструкция
Поисковой магнит в классических генераторах отличается принципом строения, так как производители полностью исключили трущиеся детали, такие как токоснимающие щетки и коллекторы. Отсутствие таких механизмов повышает степень надежности работы дизельной электростанции. Конечному потребителю не придется тратить большие суммы на техническое обслуживание оборудования. Устройство линейного генератора на дизельном топливе с постоянными магнитами позволяет экспертам надежно обеспечивать ценной электроэнергией различные лаборатории, жилые дома, а также небольшие производственные объекты.
Высокая степень надежности, доступность и легкий запуск делают такие установки просто незаменимыми в том случае, когда нужно обеспечить наличие резервного источника питания. К негативным сторонам линейных генераторов можно отнести то, что самая надежная конструкция не позволяет получить высокого напряжения выходного тока. Если же нужно обеспечить электроэнергией мощное оборудование, тогда пользователю придется задействовать многополосные модели, стоимость которых значительно выше базовых установок.
Линейные цепи
Это отдельная категория деталей, которая пользуется огромным спросом среди профессионалов. В соответствии с законом Ома ток в линейных электрических цепях пропорционален приложенному напряжению. Уровень сопротивления постоянен и абсолютно не зависит от приложенного к нему напряжения. Если ВАХ электрического элемента является прямой линией, то такой элемент называется линейным. Стоит отметить, что в реальных условиях сложно добиться высоких показателей, так как пользователю нужно создать оптимальные условия.
Для классических электрических элементов линейность носит условный характер. Например, сопротивление резистора зависит от температуры, влажности и других параметров. В жаркую погоду показатели существенно возрастают, из-за чего механизм теряет свою линейность.
Преимущества
Универсальный линейный генератор на постоянных магнитах выгодно отличается от всех современных аналогов многочисленными положительными характеристиками:
- Небольшой вес и компактность. Такой эффект достигается за счет отсутствия кривошипно-шатунного механизма.
- Доступная цена.
- Качественная наработка на отказ из-за отсутствия системы сжигания.
- Технологичность. Для производства долговечных деталей используются исключительно нетрудоемкие операции.
- Регулировка объема камеры сгорания топлива без остановки двигателя.
- Базовый ток нагрузки генератора не влияет на магнитное поле, что не влечет за собой снижение характеристик оборудования.
- Отсутствует система зажигания.
Недостатки
Несмотря на многочисленные положительные характеристики, многофункциональный генератор с качественными втулками рабочего цилиндра имеет некоторые отрицательные характеристики. Негативные отзывы владельцев связаны со сложностью получения выходного напряжения в виде синусоида. Но даже этот недостаток можно легко устранить, если задействовать универсальную электронную и преобразовательную технику. Новичкам нужно быть готовыми к тому, что агрегат оснащен несколькими цилиндрами внутреннего сгорания. Классическая регулировка объема топливной камеры осуществляется по тому же принципу, что и в тестовой заготовке.
Дизельные установки
Каждый мужчина может сделать своими руками линейный генератор, который будет обладать оптимальными эксплуатационными характеристиками. Главное – придерживаться основных рекомендаций и заранее подготовить все необходимые инструменты. Дизельный линейный генератор пригодится в том случае, если пользователю приходится самостоятельно вносить изменения в существующую электрическую сеть. Агрегат поможет существенно упростить осуществление профессиональных и бытовых задач. Любое изделие нуждается в периодическом техническом обслуживании. С такими манипуляциями справится любой мастер, если будет знать принцип работы механизма.
Ограничения
Все большую популярность приобретает доступный и надежный линейный генератор. В качестве источника энергии этот агрегат можно использовать как в бытовой, так и промышленной сфере. Но каждый пользователь должен помнить о некоторых ограничениях. В процессе эксплуатации стираются кулачки приводов клапанов, в результате чего механизм не открывается, из-за чего мощность падает до критических отметок.
Из-за частой эксплуатации быстро прогорают края горячего клапана. В устройстве присутствуют вкладыши – подшипники скольжения, которые расположены на шейке коленвала. Со временем эти изделия тоже стираются. В результате образуется свободное пространство, через которое начинает проходить заправленное масло.
Топливный насос
Привод этого агрегата представлен в виде кулачковой поверхности, которая прочно зажата между роликом поршня и самого корпуса. Механизм совершает возвратно-поступательные движения вместе с шатуном двигателя внутреннего сгорания. Если мастер планирует изменить количество выталкиваемого за один такт топлива, то он обязательно осуществляет аккуратный поворот кулачковой поверхности по отношению к продольной оси. В этой ситуации ролики поршня насоса и корпуса будут сдвигаться либо раздвигаться (все зависит от направления вращения). Итоговые значения напряжения и электроэнергии, вырабатываемые во время различных циклов, нельзя отнести к категории автоматически пропорциональных изменений механической энергии.
Такой подход предусматривает применение крупногабаритных аккумуляторных батарей, которые чаще всего устанавливают между частью внутреннего сгорания и электродвигателями. Использование линейного генератора позволяет сохранить благоприятную экологическую обстановку окружающей среды. Экспертам удалось минимизировать образование токсичных составов при работе агрегата, что высоко ценится в современном обществе.
Источник
