Una Guida Pratica ai Dispositivi di
Energia Libera
Autore:
Patrick J. Kelly
Capitolo 19:
Costruire un Piccolo Generatore Autoalimentato
Uno sviluppatore di energia libera che lavora in Sud Africa, dove è difficile trovare componenti elettronici, ha molto gentilmente condividere i dettagli del suo generatore autoalimentato compatta in modo che si può costruire uno se si sceglie di farlo. Usando un piccolo invertitore, l'uscita del prototipo è di 40 watt a tensione e frequenza di rete e il generatore è un piccolo apparecchio da tavolo che non è difficile costruire. Il generatore utilizza cinque a 12 volt 7 batterie al piombo Amp ore piccole come questo:
Anche se questo suona come un sacco di batterie, tenere a mente che si tratta di un generatore che ha una potenza elettrica continua, giorno e notte e le batterie non devono essere caricate - un po 'come un pannello solare che funziona di notte, così come durante il giorno. Anche se non si ha familiarità con gli schemi dei circuiti elettronici (capitolo 12 può risolvere che per voi, se si vuole), per favore cercate di seguire come si corre attraverso lo schema del circuito e spiegare come funziona il generatore. Questo è lo schema circuitale:
La batteria ha
segnato poteri "A"
Quando il
magnete
Nel prototipo, il carico per il test a lungo termine è un dodici volt inverter 150 watt alimentare 40 watt di rete lampadina:
Il disegno di base sopra indicato fu poi modificato con l'aggiunta di due bobine di uscita aggiuntiva:
Bobine "B", "D" ed "E" sono tutti attivati allo stesso tempo da tre diversi magneti. L'energia elettrica prodotta in tutte e tre le bobine è passato ai quattro diodi blu per produrre un rifornimento di corrente continua che viene utilizzato per caricare la batteria "A" che alimenta il circuito. Tale ingresso supplementare per la batteria e l'aggiunta di due ulteriori bobine di unità allo statore, rende il sistema di funzionare in modo sicuro come autoalimentato, mantenendo la tensione della batteria "A" a tempo indeterminato.
L'unica parte
mobile di questo sistema è il rotore che è di 110 mm di diametro ed è un disco
in acrilico spessore 25 mm montato su un cuscinetto prelevato da una vecchia unità
di disco rigido
Nelle foto, il disco sembra per essere vuota, ma in realtà è plastica solida, molto chiaro. Il disco è stato perforato a cinque punti equidistanti lungo la circonferenza, vale a dire, a intervalli di 72 gradi. I cinque principali fori nel disco sono a prendere i magneti che sono insiemi di nove i magneti in ferrite circolare, ogni 20 mm di diametro e 3 mm di spessore, rendendo ogni pila di magneti 27 mm di lunghezza e 20 mm di diametro. Gli stack di magnete sono posizionati in modo che loro poli nord rivolto verso l'esterno. Quando i magneti sono stati installati, il rotore è posizionato all'interno di una striscia di tubo di plastica che impedisce i magneti fuggire quando il disco è filato rapidamente. Il tubo di plastica è fissato al rotore con cinque bulloni con testa svasata.
Il divario tra il rotore e le bobine possa essere impostato come qualcosa da 1 mm a 10 mm come le bobine hanno scanalato monta come si può vedere da questa immagine di una versione precedente del generatore:
Si noti il modo in cui i supporti bobina consentono la distanza tra le bobine e il rotore da modificare. Il divario di lavoro tra il rotore e le bobine può essere regolata in modo che le prestazioni possono essere massimizzata trovando il gap più efficace.
Le bobine delle bobine sono lunghi 80 mm e le estremità sono 72 mm di diametro. L'albero centro di ogni bobina è costituita da un tratto di tubo di plastica con un diametro esterno 20 mm e un diametro interno di 16 mm. dando uno spessore di 2 mm. Dopo essere stato avvolto, che il diametro interno è riempito con una serie di aste di saldatura con il loro rivestimento saldatura rimosso, e che sono poi racchiuso in resina poliestere anche se una barra di ferro dolce è una buona alternativa:
I tre
filoni di filo che le bobine di forma "1", "2" e
"3" sono filo di diametro 0,7 millimetri e sono intrecciati insieme
per diventare un filo "Litz", prima di essere avvolto nella bobina
"B". Ciò produce una molto
più spessa filamento filo composito che è facile da avvolgere accuratamente
sulla bobina. L'avvolgitore mostrato
sopra utilizza un mandrino per afferrare il nucleo della bobina per
l'avvolgimento, ma qualsiasi semplice avvolgitore funzionerà bene.
Lo
sviluppatore fa il Litzing allungando tre fili di ferro, ciascuno proveniente
da una bobina separata 500 grammi di filo. I tre elementi sono serrati a ciascuna
estremità con i fili toccano ad ogni estremità e con tre metri tra le ganasce. Quindi, i fili sono bloccati nel mezzo e 80
giri applicati al centro. Che dà 80
giri per ciascuna delle due lunghezze 1,5 metri tenuti tra i morsetti. Il filo ritorto viene avvolto su di una
bobina di fortuna per mantenerla ordinata, come questa torsione deve essere
ripetuto 46 volte di più come l'intero contenuto delle bobine di filo saranno
necessari per questo una bobina composita:
I
prossimi 3 metri delle tre fili è ora bloccati e 80 giri applicati al punto
centrale, ma questa
Questo
bel gruppo contorto di fili è ora utilizzato per avvolgere la bobina. Un foro è perforato in una flangia rocchetto,
accanto al tubo centrale e nucleo, e l'inizio
Questa bobina
completato ora contiene tre bobine separate in stretta vicinanza l'uno
all'altro e che disposizione è eccellente quando una bobina viene acceso, per
indurre l'energia nelle altre due bobine. Questo avvolgimento ora contiene bobine 1,2 e
3 dello schema elettrico. Non c'è
bisogno di preoccuparsi con la marcatura le estremità di ogni filone di filo
come un semplice ohmmetro vi dirà che due estremità hanno un avvolgimento tra
di loro.
Bobina 1
viene utilizzato come bobina trigger che accende il transistor nell'istante
destra. Bobina 2 è la bobina di
azionamento che è alimentata dal transistore e bobina 3 è la prima delle bobine
di uscita:
A causa
delle bobine che erano già a portata di mano durante lo sviluppo di questo
sistema di grande successo, bobine 4 e 5 sono semplici bobine elicoidali-ferita
che sono collegati in parallelo con la bobina di auto 2. Essi aumentare l'unità e sono necessarie. Bobina
4 ha una resistenza CC di 19 ohm e batteria 5 una resistenza di 13 ohm. Tuttavia, indagini in corso al momento di
determinare la migliore combinazione serpentina per questo generatore ed è
probabile che le bobine supplementari saranno la stessa della prima bobina, la
bobina "B" e che tutti i tre bobine sono collegati allo stesso modo e
la guida avvolgimento in ogni bobina guidato da quella potente transistor,
veloce. La presente disposizione si
presenta così:
I due paesi possono essere ignorati come
erano solo per investigare modi alternativi di innesco
In questo momento, bobine 6 e 7 sono bobine
di uscita supplementari collegati in parallelo con la bobina di uscita 3. Possono essere aria-core o di avere un nucleo
di ferro solido. Test indica che la
versione air-core funziona leggermente meglio che avere un nucleo di ferro. Questi due bobine sono avvolte su 22 bobine
mm di diametro e ciascuno ha 4000 giri di 0,7 millimetri (AWG # 21 o SWG 22)
smalto o gommalacca isolati filo di rame solido. Tutte le bobine sono avvolte
con questa dimensione di filo.
Con questa disposizione a bobina, il
prototipo ha funzionato ininterrottamente per tre settimane, mantenendo la
batteria di azionamento a 12,7 volt per tutto il tempo. Alla fine delle tre
settimane, il sistema è stato interrotto in modo che potesse essere modificato
e testato con una nuova configurazione. Nella configurazione mostrata sopra, la
corrente che fluisce dalla batteria al circuito è di 70 milliampere, che a 12,7
volt è una potenza in ingresso di 0,89 watt. La potenza in uscita è di 40 watt
o vicino ad esso, che è un COP di 45, senza contare il fatto che tre batterie
aggiuntive da 12 V vengono caricate allo stesso tempo. Questa è una prestazione
molto impressionante per il circuito.
Ancora una volta, i nostri ringraziamenti
vanno allo sviluppatore per condividere liberamente questo circuito più
importante che ha sviluppato e per le sue future modifiche, il primo di cui è
mostrato qui:
In questa disposizione, la bobina
"B" viene anche pulsata dal transistor e l'uscita dalle bobine
attorno al rotore viene ora diretta all'invertitore di uscita. La batteria di
azionamento è stata eliminata e un trasformatore e un diodo a bassa potenza a
30 V scorrono dall'uscita dell'inverter come sostitutivo. La rotazione del
rotore genera una carica sufficiente sul condensatore per far funzionare il
sistema senza batteria. La potenza di uscita è ora salita a 60 watt, con un
miglioramento del 50%. Anche le tre batterie da 12 volt sono state eliminate e
il circuito può funzionare con una sola batteria. La produzione di energia
continua da una singola batteria che non ha mai bisogno di essere ricaricata è
una situazione molto soddisfacente.
Il
prossimo avanzamento è una disposizione circuitale che utilizza un sensore ad effetto
Hall e un transistor FET. Il sensore ad
effetto Hall è allineato esattamente con i magneti. Cioè, il sensore è
posizionato tra una delle bobine e il magnete del rotore. C'è una distanza di 1
mm tra il sensore e il rotore e la disposizione si presenta così:
O quando la bobina è in posizione, la vista dall'alto è così:
Questo circuito ha un'uscita continua
da 150 watt e utilizza tre batterie da 12 volt. Vengono utilizzate le prime due
batterie, una per alimentare il circuito mentre la seconda viene ricaricata
attraverso tre diodi cablati in parallelo per migliorare il flusso di corrente
di ricarica. L'interruttore a due vie di commutazione a due vie "RL1"
scambia le batterie ogni pochi minuti utilizzando il circuito mostrato di
seguito. Questa tecnica mantiene entrambe le batterie completamente cariche.
La corrente di ricarica fluisce anche
attraverso una seconda serie di tre diodi collegati in parallelo, ricaricando
la terza batteria da 12 volt che alimenta l'inverter che alimenta il carico. Il
carico di prova era una lampadina da 100 watt e una ventola da 50 watt.
Il sensore ad effetto Hall aziona un
transistor C5353 ma è possibile utilizzare qualsiasi transistor a commutazione
rapida come un transistor BC109 o 2N2222. Noterai che tutte le bobine vengono
ora pilotate dal FET IRF840. Il relè utilizzato per la commutazione è di tipo
latch come questo:
Ed è pilotato da un timer ILC555N a basso assorbimento di
corrente come questo:
I condensatori mostrati in blu sono scelti per operare il
relè fisico reale che viene utilizzato nel circuito. Forniscono al relè un
breve impulso di commutazione ogni cinque minuti circa. Le resistenze da 18 K
attraverso i condensatori devono scaricare la carica del condensatore durante i
cinque minuti in cui il timer si trova nello stato alternativo.
Tuttavia, se si desidera evitare di passare da una batteria
all'altra, il circuito può essere organizzato in questo modo:
Qui, la batteria che alimenta l'inverter che alimenta il carico è aumentata di capacità e mentre lo sviluppatore ha utilizzato due delle sue batterie da 7 AHr, è possibile utilizzare una batteria standard da 12 volt da 12 AHr per uno scooter elettrico. Tutte le bobine tranne una sono utilizzate per fornire corrente alla batteria di uscita e l'altra bobina, che fa parte della bobina principale a tre fili, viene utilizzata per alimentare direttamente la batteria.
Il diodo 1N5408 è un componente da 3 Amp a 1000 volt. I diodi che non sono indicati con un numero di tipo contro di essi possono essere diodi nell'intervallo 1 di gamma di diodi.
Le bobine mostrate collegate al transistor FET IRF840 sono posizionate fisicamente attorno alla circonferenza del rotore. Ci sono cinque di queste bobine poiché l'ombreggiatura grigia indica che le tre bobine più dirette sono i trefoli separati della bobina composita a 3 fili principale che è stata mostrata nei circuiti precedenti.
Patrick Kelly
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