Простая тепловая электростанция своими руками

Содержание

Электрогенераторы на дровах: цены и изготовление своими руками

Простая тепловая электростанция своими руками

Электрогенераторы в последнее время становятся все более востребованным товаром. Они нужны для автономного электроснабжения в различных ситуациях.

Электрогенератор на дровах даст возможность получить электрический ток практически в любом месте. Устройство состоит из топки и элемента, преобразующего тепловую энергию в электрическую. Этот элемент нагревается с одной стороны и охлаждается с другой.

В результате происходит выработка электричества. Фактически, это печь с элементом-преобразователем энергии.

Такой генератор можно купить в готовом виде, а можно собрать его даже из подручных материалов, что обойдется буквально в копейки.

Электрогенератор, работающий на дровах, больше всего подходит для обеспечения резервного источника питания на даче или в небольшом доме, а также как основной автономный источник электричества в походе или во время отдыха на природе.

Кроме выработки электричества печь-генератор выполняет основную функцию — нагревает помещение, кроме того, на ней можно приготовить еду и вскипятить воду.

Электрогенератор на вырабатывает постоянный электрический ток 12 вольт. Если подключить инвертор, то можно преобразовать постоянный ток в переменный 220 вольт.

Плюсы и минусы устройства

Как у любого устройства, у электрогенератора на дровах есть свои преимущества и недостатки. Сравнив их, можно понять, насколько вам необходима такая печь и какую именно выбрать.

Преимущества

  • Возможность обогрева помещения до 50 м3 и приготовления пищи,
  • Компактность,
  • Длительный срок службы,
  • Возможность использовать не только дрова, но и древесные отходы,
  • Невысокая стоимость энергии,
  • Возможность изготовить своими руками.

Читайте так же:  Говорим про 10 кВт стабилизаторы напряжения для дома

Недостатки

  • Высокая цена готовой печи-генератора,
  • Низкая мощность (примерно 50-60 Вт) и напряжение в сети (12 вольт).

В основном дровяной электрогенератор позволяет подключить освещение в небольшом доме и обеспечить зарядку телефонов и других гаджетов.

Можно подключить радиоприемник или портативный телевизор.

При необходимости можно с помощью инвертора получить и более высокое напряжение в сети, то есть привычные нам 220 вольт.

Сегодня выпускаются разные модели дровяных генераторов: от компактных устройств весом до 1 килограмма, которые удобно брать с собой на природу, до автономных дровяных электростанций, вырабатывающих до 100 кВт, которые могут обеспечить электричеством небольшое производство.

Будьте внимательны при эксплуатации дровяных генераторов, ведь это устройства с «живым» огнем. Обязательно соблюдайте технику безопасности, особенно когда используете печи, созданные своими руками.

Купить дровяной электрогенератор можно в специализированных компаниях. Связаться с ними и получить исчерпывающую информацию удобно на сайтах этих компаний:

  • интернет-магазин AvtoStudio
  • сайт madrobots.ru,
  • компания Термофор.

Предлагаем вашему вниманию несколько моделей таких печей-генераторов, предназначенных для бытовых нужд.

Портативные модели

Они представлены щепочницами и грилями, оснащенными электропреобразующим элементом. Такая печка хороша в походе для разогрева еды, на ней можно согреть кружку чая, пожарить небольшой кусочек мяса и заодно зарядить гаджеты. На большее они не рассчитаны.

К примеру, печь BioLite CampStove способна работать на любом древесном топливе: веточки, щепки, шишки. Она выдает до 5 Вт мощности, оборудована USB. Чтобы вскипятить литр воды, достаточно совсем немного древесины, а займет это буквально 5 минут. Цена BioLite CampStove 9 600 рублей.

Индигирка

Печь Индигирка — это наиболее известная модель дровяных электрогенераторов. Эта печь отапливает помещение до 50 м3, весит 37 килограммов, выполнена она из жаростойкой стали и служит не один десяток лет. Объем топки – 30 литров.

Выходное напряжение Индигирки — 12 вольт, максимальная выходная мощность — 50 Вт. Конечно, основное предназначение печи — обогрев, удобная чугунная конфорка позволяет приготовить пищу или согреть чай.

В качестве электрогенератора печь в состоянии работать уже через 15 минут после розжига.

В комплект поставки входят

  • Кабель с зажимами «крокодил»,
  • Кабель с разъемом как у прикуривателя автомобиля,
  • USB 5 вольт.

Конечно, 50 Вт – это немного, однако 2-3 светодиодных лампы для освещения, 10 дюймовый телевизор и зарядку для мобильного телефона такой электрогенератор «потянет».

Индигирка 2

Это обновленная модель, которая немного больше по размерам и вырабатывает электричества на 10 Вт больше, то есть 60, что дает дополнительные возможности.

Стоимость такой печки порядка 30 000 — 50 000 рублей в зависимости от комплектации и поставщика.

Печи kibor с электрогенератором

Компания Kibor представляет две модели электрогенераторов на дровах. Первая модель весит всего 22 килограмма, объем топки у нее 30 литров, выходная мощность – 25 Вт. Стоит такая печь 45 000 рублей.

Более мощная модель способна вырабатывать 60 Вт. Она больше по размерам, весит 59 килограммов, а объем топки у нее 60 литров. Цена – 60 000 рублей.

Термоэлектрический генератор

Не обязательно покупать целую печь с электрогенератором. Можно приобрести отдельно термоэлектрический генератор, который монтируется на горячие поверхности, и приспособить его к уже имеющейся печи. Такой агрегат стоит порядка 15 000 рублей.

При эксплуатации дровяного генератора образуются продукты горения, для удаления которых из помещения обязательно нужен дымоход.

Изготовление своими руками

Производить электрогенераторы на дровах стали совсем недавно, поэтому цены на них довольно высокие. Это подстегивает умельцев делать такие приспособления самостоятельно. Основа генератора – элемент Петелье, то есть термоэлектрический преобразователь, который можно купить. Если вам нужна небольшая щепочница, то подойдет элемент Петелье, извлеченный из старого компьютера.

Понадобится стабилизатор напряжения, модуль с выходом USB, корпус, кулер для охлаждения.

Репортаж про один из вариантов данного устройства

Читайте так же:  Подбираем масло для воздушного компрессора

Пока дровяные печи с электрогенератором не очень популярны. Это объясняется их высокой стоимостью и малой выходной мощностью.

Одни пользователи считают, что гораздо удобнее и выгоднее приобрести электрогенератор на бензине или дизельном топливе. Другие утверждают, что дровяной вариант выгоден, потому что в качестве топлива можно использовать совершенно бесплатные древесные отходы.

В любом случае, при выборе электрогенератора нужно учесть все особенности ваших конкретных потребностей и условий.

Источник: http://generatorexperts.ru/elektrogeneratory/elektrogenerator-na-drovax.html

Как сделать паровую турбину

Простая тепловая электростанция своими руками

Идея практического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома.

Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности.

О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.

Как работает паровая турбина?

В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.

На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:

  • твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
  • полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
  • по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
  • сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
  • вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия;
  • отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.

Ниже на функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной установкой, электрическим генератором и прочими элементами системы:

Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений.

Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении.

Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор.

Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции.

Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара; 2 – рабочее пространство блока; 3 – ротор с лопатками; 4 – вал; 5 – выход отработанного пара в конденсатор.

Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.

В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П.

Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают.

Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.

Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.

С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника.

В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя.

Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.

Применение паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.

В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой.

А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность.

Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:

Заключение

К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.

Источник: https://cotlix.com/kak-sdelat-parovuyu-turbinu

Советы: как создать бесплатное электричество

Простая тепловая электростанция своими руками

Для того, чтобы получить электричество, нужно найти разность потенциалов и проводникЛюди всегда стремились экономить, да и в эпоху постоянно растущих коммунальных платежей – это совсем не удивительно.

На сегодня уже существуют способы, с помощью которых человек может добыть бесплатное для него свободное электричество.

Как правило, это определенные установки, сделанные своими руками, в основе которых находится электрогенератор.

Термоэлектрический генератор – это устройство, позволяющее вырабатывать электрическую энергию из тепла. Это прекрасный паровой источник электроэнергии, правда, с небольшим КПД.

В качестве устройства для прямого превращения теплоты в электрическую энергию применяют термоэлектрические генераторы, которые используют принцип работы обычных термопар

По сути, термоэлектричество – это прямое преобразование тепла в электричество в жидких или твердых проводниках, а затем обратный процесс нагревания и охлаждения контакта различных проводников с помощью электрического тока.

Устройство теплогенератора:

  • Тепловой генератор имеет два полупроводника, каждый из которых состоит из определенного количества электронов;
  • Они тоже объединены между собой проводником, над которым находится слой, способный проводить тепло;
  • К нему присоединен еще термоэмиссионный проводник для передачи контактов;
  • Далее идет охлаждающий слой, а за ним полупроводник, чьи контакты ведут к проводнику.

К сожалению, теплоэлектрогенератор не всегда бывает в состоянии работать с большими мощностями, поэтому используется в основном в быту, а не на производстве.

На сегодняшний день теплоэлектрический преобразователь почти нигде не используется. Ресурсов он «просит» много, места занимает тоже, а вот напряжение и ток, которые он может выработать и преобразовать, очень малы, что крайне невыгодно.

Солнечный тепловой генератор электричества и радиоволны

Источники электрической энергии могут быть самыми разными. Сегодня стало набирать популярность производство солнечных термоэлектрических генераторов. Такими установками могут пользоваться на маяках, в космосе, автомобилях, а также иных сферах жизни.

Солнечные тепловые генераторы – это отличный способ сэкономить энергоресурсы

РИТЭГ (расшифровывается как радионуклидный термоэлектрический генератор) работает за счет преобразования энергии изотопов в электрическую. Это весьма экономный способ, позволяющий получить практически халявное электричество и возможность освещения в условиях отсутствия электроэнергии.

Особенности РИТЭГ:

  • Получить источник энергии из распадов изотопов проще, чем например, сделать то же самое нагревая горелку или керосиновую лампу;
  • Получение электричества и распад частиц возможны при наличии специальных изотопов, ведь процесс их распада может длиться десятилетиями.

Используя такую установку нужно понимать, что при работе со старыми моделями оборудования есть риск получить дозу радиации, да и утилизировать такой прибор очень сложно. Если неправильно его уничтожить, он может сыграть роль радиационной бомбы.

Выбирая производителя установки, лучше остановиться на уже зарекомендовавших себя фирмах. Таких как Глобал, Алтек (Altec), ТГМ (Tgm), Криотерм, Термиона (Termiona).

Кстати, еще одним неплохим способом получить электричество на халяву, считается генератор по сбору радиоволн. Он состоит из пар пленочных и электролитических конденсаторов, а также маломощных диодов. В качестве антенны берется изолированный кабель около 10-20 метров и еще один заземляющий провод крепится к водопроводной или газовой трубе.

Как сделать элемент Пельтье своими руками

Обычный элемент Пельтье – это пластина, собранная из деталей различного металла, с разъемами для подключения в сеть. Такая пластинка пропускает через себя ток, нагреваясь с одной стороны (например, до 380 градусов) и работая от холода с другой.

Элемент Пельтье – это специальный термоэлектрический преобразователь, который работает по одноименному принципу подачи электрического тока

Такой термогенератор имеет обратный принцип:

  • Одна сторона может греться от горящего топлива (например, огня на дровах или какого-либо другого сырья);
  • Другая сторона, наоборот, охлаждается жидким или воздушным теплообменником;
  • Таким образом, на проводах происходит выработка тока, который можно использовать по своим нуждам.

Правда, работоспособность у прибора не сильно большая, да и эффект не впечатляющий, но, тем не менее, такой простой самодельный модуль вполне может зарядить телефон или подключить светодиодный фонарик.

Этот генераторный элемент имеет свои плюсы:

  • Бесшумную работу;
  • Возможность использовать то, что есть под рукой;
  • Легкий вес и мобильность.

Такие печки-самоделки стали набирать популярность среди любителей заночевать в лесу у костра, пользуясь дарами земли и которые не прочь получить электричество на халяву.

Модуль Пельтье также используется для охлаждения плат компьютеров: элемент подключается к плате и как только температура становится выше допустимой, начинает охлаждать схемы. С одной стороны в прибор входит холодное воздушное пространство, с другой – горячее. Популярностью пользуется модель 50X50X4mm (270w). Такое устройство можно купить в магазине или сделать самому.

Кстати, подключение к такому элементу стабилизатора, позволит получить на выходе отличное зарядное устройство для бытовой техники, а не просто термомодуль.

Чтобы изготовить элемент Пельтье в домашних условиях, нужно взять:

  • Проводники из биметалла (примерно 12 штук или больше);
  • Две пластины из керамики;
  • Кабели;
  • Паяльник.

Схема изготовления такова: проводники припаиваются и размещаются между пластинами, после чего плотно фиксируются. При этом нужно помнить о проводах, которые потом будут крепиться к преобразователю тока.

Сфера использования такого элемента очень разнообразна. Так как одна из его сторон имеет свойство охлаждаться, с помощью этого приспособления можно сделать походный небольшой холодильник, или например, автокондиционер.

Но, как и любой прибор, этот термоэлемент имеет свои плюсы и минусы. К плюсам можно отнести:

  • Компактный размер;
  • Возможность работы охлаждающими или нагревающими элементами вместе или каждым в отдельности;
  • Тихая, практически бесшумная работа.

Минусы:

  • Необходимость осуществлять контроль разницы температур;
  • Большое потребление энергии;
  • Невысокий уровень КПД при высокой себестоимости.

Простой самодельный генератор

Несмотря на то, что эти приборы сейчас не пользуются популярностью, на данный момент нет ничего практичнее, чем термогенераторный агрегат, который в путешествии вполне способен заменить электрическую печь, осветительную лампочку или выручить, если сломалась зарядка к мобильному телефону, запитать электростеклоподъемник. Такое электричество поможет и дома в случае отключения электроэнергии. Его можно добыть даром, можно сказать, на шару.

Итак, чтобы сделать термоэлектрогенератор, нужно приготовить:

  • Стабилизатор напряжения;
  • Паяльник;
  • Любой корпус;
  • Радиаторы для охлаждения;
  • Термопасту;
  • Нагревающие элементы Пельтье.

Сборка прибора:

  • Вначале делается корпус приборчика, который должен быть без дна, с отверстиями внизу для воздуха и вверху с подставкой для емкости (хотя это не обязательно, так как генератор может не работать на воде);
  • Далее на корпус крепится элемент Пельтье, а к его холодной стороне через термопасту – охлаждающий радиатор;
  • Затем нужно спаять стабилизатор и модуль Пельтье, согласно их полюсам;
  • Стабилизатор следует очень хорошо изолировать, чтобы туда не попала влага;
  • Остается проверить его работу.

Кстати, если нет возможности достать радиатор, вместо него можно использовать компьютерный кулер или автомобильный генератор. Ничего страшного не произойдет от такой замены.

Стабилизатор можно купить с диодным индикатором, который подаст световой сигнал, когда напряжение достигнет указанной величины.

Такой теплогенератор разогревается около 30 секунд, но при этом потребленное им напряжение уже достигает нескольких вольт. После нескольких минут разогрева генератор уже будет готов к работе.

Термопара своими руками: особенности процесса

Что такое термопара? Термопара – это электроцепь, состоящая из двух разных элементов с электрическим контактом.

ТермоЭДС термопары при разности температуры в 100 градусов на ее краях – величина примерно в 1 мВ. Чтобы сделать ее более высокой, можно последовательно соединить несколько термопар. Получится термобатарея, термоЭДС которой будет равна общей сумме ЭДС, входящих в нее термопар.

Процесс изготовления термопары заключается в следующем:

  • Создается прочное соединение двух разных материалов;
  • Берется источник напряжения (например, автомобильный аккумулятор) и к одному его концу подключаются заранее скрученные в жгут проволоки разных материалов;
  • В это время к другому концу нужно подвести вывод, соединенный с графитом (тут подойдет обычный стержень от карандаша).

Кстати, для безопасности очень важно не работать под высоким напряжением! Максимальный показатель в этом плане – 40-50 Вольт. Но лучше начать с небольших мощностей от 3 до 5 кВт, постепенно их повышая.

Есть еще «водный» способ создания термопары. Он заключается в обеспечении разогрева соединенных проволок будущего сооружения дуговым разрядом, который появляется между ними и крепким раствором воды с солью.

В процессе такого взаимодействия «водяные» пары скрепляют материалы между собой, после чего термопару можно считать готовой. При этом имеет значение, какого диаметра жгут изделия.

Он не должен быть слишком большим.

Бесплатное электричество своими руками (видео)

Получение бесплатного электричества дело не такое уж и мудреное, как кажется. Благодаря различного рода генераторам, работающих с разными источниками, уже не страшно остаться без света при отключении электроэнергии. Немного сноровки и у вас уже готова собственная мини-станция по выработке электричества.

Источник: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Автономная электростанция своими руками

Простая тепловая электростанция своими руками

И свет стал. Во всяком случае, так говорится в Ветхом Завете. На деле же снабдить электричеством дачный домик далеко не просто. Когда еще подведут к участку линию электропередач! Вот и приходится как-то выходить из положения: одни обзаводятся свечами да керосиновыми лампами, другие покупают японские бензогенераторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Впрочем, я думаю, читателям моего сайта об альтернативных источниках энергии сделать такую автономную электростанцию своими руками не слишком сложно. Тем более, что практически все комплектующие для такого аппарата найти можно.

В качестве силового агрегата вполне подойдет двигатель типа Д-8 — такими моторами комплектовались легкие мопеды (мы в детстве называли их «дырчиками»). Д-8 имеет мощность около 1 л.с.

(0,736 кВт) при частоте вращения 4500 об/мин и работает на смеси моторного масла с бензином А-76.

Электрогенератор для нашей автономной электростанции — «жигулевский», типа Г-221, по стечению обстоятельств его характеристики неплохо сочетаются с параметрами двигателя Д-8: при частоте вращения 5000 об/мин и напряжении 14 В ток отдачи генератора составляет 42 А и, соответственно, его электрическая мощность — 0,588 кВт. Так что, если учесть механические и электрические потери, два этих преобразователя энергии идеально подходят друг для друга.

Самодельную автономную электростанцию полезно оснастить автомобильным аккумулятором емкостью 50-60 А*ч, который даст возможность пользоваться электроэнергией, например, ночью, когда вращать двигатель нерационально. Вообще, наличие аккумулятора позволяет запускать генератор и заряжать аккумулятор в удобное для всех время, когда шум работающего двигателя никому не мешает.

Понадобится еще устройство, стабилизирующее напряжение и обеспечивающее подзарядку аккумулятора. Проще всего воспользоваться для этого электронным выпрямителем-стабилизатором типа БПВ-14-10, который применяется на ижевских мотоциклах.

Этот блок выпрямляет переменный трехфазный ток, вырабатываемый генератором, стабилизирует напряжение при токе до 10 А, обеспечивает зарядку аккумулятора и переключение питания потребителей от аккумулятора на генератор и обратно при изменении частоты вращения генератора или мощности нагрузки.

Можно, конечно, оснастить генератор электронным преобразователем постоянного тока в переменный напряжением 220 В и частотой 50 Гц, однако коэффициент полезного действия такого устройства не слишком велик. Да и к тому же сейчас в продаже помимо электроламп есть немало 12-вольтных бытовых приборов посложнее — телевизоров, магнитол, пылесосов, электродрелей, насосов, компрессоров и т.п.

Двигатель Д-8 оснащен рядом агрегатов, необходимых для его работы в паре с мопедом и совершенно бесполезных с электрогенератором. Поэтому имеет смысл демонтировать механизм сцепления вместе с крышкой, ведущую звездочку и ведущую моторную шестерню.

Вместо шестерни на оси коленчатого вала штатным винтом закреплена ведущая часть самодельной муфты сцепления. Эта муфта представляет собой точеный из алюминиевого сплава корпус с тремя ввинченными в него стальными пальцами, на которые надета резиновая втулка с шестью отверстиями.

В свободные три отверстия входят пальцы ведомой части муфты — шкива привода генератора, на котором и закреплены эти три пальца.

Понадобится топливный бак, а также мотоциклетный топливный кран с фильтром-отстойником. Можно воспользоваться баком от любого мопеда, однако форма его не слишком удобна для стационарного агрегата, поэтому имеет смысл сделать самодельную емкость, врезав в подходящую пластиковую или, лучше, алюминиевую канистру объемом 2,5-5 л топливный кран.

Двигатель Д-8 рассчитан на охлаждение набегающим потоком воздуха, поэтому придется организовать принудительное воздушное охлаждение.

Для этого из листового алюминия толщиной 2,5 мм нужно изготовить четырехлопастную крыльчатку вентилятора.

Привод крыльчатки — с помощью клиноременной передачи, причем клиновой ремень перебрасывается через штатный шкив генератора и самодельный шкив, выточенный из дюралюминия.

Шкив (он же — ступица вентилятора) вращается на подшипниках № 200, осью для них служит выточенная из стального прутка консоль. Последняя пристыкована к головке цилиндра двигателя и крепится двумя гайками — теми, что фиксируют головку цилиндра.

Нужно только спилить на головке пару центральных ребер охлаждения, ввернуть в цилиндр две новые удлиненные шпильки, а при монтаже развернуть головку цилиндра на 90°, чтобы ребра располагались по потоку воздуха, идущего от вентилятора.

Для организации воздушного потока в стенку корпуса вставлено направляющее сопло — часть пластикового ведра.

Основой мини-электростанции является металлический короб с каркасом из стальных труб квадратного сечения и обшивкой из листовой стали толщиной около 1 мм.

К одной из поперечин основания каркаса приварены передняя и задняя опоры двигателя — V-образно расположенные трубы диаметром 30 мм (вполне подойдут трубы от старой рамы дорожного велосипеда), усиленные косынками из листовой стали толщиной 2 мм — к ним с помощью штатных хомутов крепится двигатель. При этом нужно обеспечить наклон цилиндра двигателя «вперед» от вертикали на 15°.

Операцию эту удобнее всего производить по месту. Для этого на двигателе штатными хомутами закрепляются две трубчатые заготовки, подгоняются к поперечине и фиксируются несколькими сварочными точками. После контроля правильности установки опоры привариваются окончательно и усиливаются косынками.

Электрогенератор Г-221 крепится на основании каркаса практически так же, как и на двигателе автомобиля. Нужно только приварить к раме ушки и стойку. Фиксация генератора при этом обеспечивается парой гаек с шайбами и длинной шпилькой, проходящей через ушки и штатные кронштейны генератора, а также гайкой, соединяющей стойку со шпилькой штатного натяжного устройства.

Двигатель оснащен самодельным глушителем, представляющим собой полый цилиндр с приваренными к нему крышками, в котором располагается перфорированная труба.

Полость цилиндра заполнена так называемой путанкой — тонкой проволокой или, лучше, тонкой сливной стальной (еще лучше нержавеющей) стружкой.

Сбоку к цилиндру приварен выпускной патрубок с накидной гайкой — часть штатной выхлопной системы двигателя Д-8.

Как известно, двухтактные (особенно маломощные) моторы не отличаются высокой стабильностью в работе. Если зафиксировать дроссельную заслонку карбюратора в выбранном для работы положении, то через некоторое время частота вращения коленвала двигателя может произвольно измениться.

Поэтому мотор оснащен простейшим регулятором оборотов, управляющим дросселем карбюратора с помощью тяги и системы рычагов с приводом от энергии отработавших газов.

При произвольном увеличении частоты вращения коленвала заслонка на выхлопной трубе отклоняется, опуская при этом дроссель карбюратора и уменьшая тем самым обороты двигателя.

Доработка карбюратора для этого минимальна: нужно отвернуть крышку колодца дросселя, извлечь из него возвратную пружину, завернуть в дроссель вместо резьбового переходника троса «газа» жесткую тягу и установить крышку колодца.

При сборке на выступающий из крышки конец тяги надевается пружина, затем шайба, после чего тяга стыкуется с рычагом привода и подвижное соединение фиксируется гайкой.

Длину тяги привода, представляющей собой своего рода тандер, можно менять с целью регулировки оборотов мотора.

Запуск двигателя осуществляется ручным стартером, состоящим из ручной дрели, в патрон которой заправлена вилка со скошенными зубьями. Вилка вводится в направляющее сопло и состыковывается с вентилятором, после чего вращением дрели за рукоятку и осуществляется пуск двигателя.

Компоновка самодельной автономной электростанции:

  1. горловина бензобака;
  2. бензобак;
  3. вентилятор принудительного воздушного охлаждения;
  4. каркас короба мини-электростанции;
  5. двигатель Д-8;
  6. лента крепления бензобака;
  7. бензокран-отстойник;
  8. маховик вентиля бензокрана;
  9. обшивка короба;
  10. опоры двигателя;
  11. ушко крепления генератора;
  12. генератор автомобильный Г-221;
  13. стойка крепления генератора;
  14. аккумулятор автомобильный (12 В, 60 А*ч);
  15. муфта соединительная;
  16. сопло направляющее;
  17. труба глушителя.

Силовой агрегат самодельной автономной электростанции:

  1. хомут вентилятора охлаждения двигателя;
  2. лопасть вентилятора;
  3. рычаг-кулиса управления дроссельной заслонкой карбюратора;
  4. тяга-тандер;
  5. вилка фиксации рычага-пробки;
  6. рычаг-пробка;
  7. труба выхлопная;
  8. корпус глушителя;
  9. карбюратор двигателя;
  10. хомуты крепления двигателя;
  11. опоры крепления двигателя;
  12. ухо крепления генератора;
  13. генератор Г-221;
  14. стойка крепления генератора;
  15. поперечина основания каркаса;
  16. гайка крепления двигателя;
  17. гайка крепления генератора;
  18. ремень клиповой привода вентилятора;
  19. консоль вентилятора;
  20. гайка крепления консоли и головки двигателя;
  21. двигатель Д-8;
  22. муфта соединительная, упругая;
  23. крыльчатка-шкив генератора;
  24. втулка дистанционная;
  25. втулка-шкив вентилятора;
  26. крышка втулки;
  27. винт М5;
  28. кольцо стопорное;
  29. подшипник № 200 (2 шт.);
  30. кольцо резиновое соединительной муфты;
  31. палец ведущей части соединительной муфты;
  32. винт крепления ведущей части муфты;
  33. шпонка сегментная;
  34. часть муфты, ведущая;
  35. гайка крепления крыльчатки-шкива генератора;
  36. палец ведомой части соединительной муфты с гайкой и пружинной шайбой;
  37. заполнение глушителя;
  38. патрубок выпускной;
  39. кронштейн рычага-кулисы;
  40. тяга.

Принципиальная электрическая схема автономной электростанции сделанной своими руками:

  1. генератор автомобильный Г-221;
  2. выпрямитель-регулятор БПВ-14-10;
  3. аккумулятор (12 В, 60 А*ч);
  4. предохранитель;
  5. потребители.

Буквами на схеме обозначены: С1, С2 и С3 — фазы статорной обмотки генератора; M1 и М2 — обмотка возбуждения генератора; X1 -«минусовый» вывод обмотки возбуждения; Х2 — «минусовый» вывод аккумулятора; Х3 — «плюсовый» вывод на контрольную лампу; Х4, Х5 и Х7 — фазы статорной обмотки генератора; Х8 — «плюсовый» вывод аккумулятора.

Источник: https://alternattiveenergy.com/avtonomnaya-elektrostantsiya-svoimi-rukami/

Термоэлектрический генератор: принцип работы, применение, как сделать

Простая тепловая электростанция своими руками

Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым.

Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком.

Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют.

Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Термопара из опыта Зеебека

Обозначения:

  • 1 – медный проводник.
  • 2 – проводник из сурьмы.
  • 3 – стрелка компаса.
  • А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии.

Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века.

К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Перспективы

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД.

Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов.

Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.

Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.д.

Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.

Молекула вместо термопары

Первые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.

Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов

В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:

  1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
  2. В процессах, где имеется избыток тепла.

Приведем несколько примеров таких устройств.

Энергопечи

Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:

  • Варочной поверхности.
  • Обогревателя.
  • Источника электроэнергии.

Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.

Индигирка – три в одном

У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:

  • Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
  • Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
  • Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
  • Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
  • Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
  • Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.

Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.

Радиоизотопные ТЭГ

В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными.

Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива.

Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:

  • Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
  • Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
  • Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
  • Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.

Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.

Сфера применения РИТЕГ

Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле.

Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет.

Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.

Радиоизотопное «сердце» Кассини

Кассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.

На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом. То есть, речь идет о труднодоступных регионах.

К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.

РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле Сахалина

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками?

В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.

Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности.

К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор.

Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета. Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.

Основные моменты сборки:

Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.

Туристический ТЭГ

В качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».

Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).

Конструкция готова, можно приступать к проверке.

Источник: https://www.asutpp.ru/termoelektricheskij-generator.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.