Проверка возможностей автомобильного генератора в качестве электродвигателя. / Робототехника, механика и привод / Сообщество

Проверка возможностей автомобильного генератора в качестве электродвигателя.

Решил провести эксперимент, по возможности использования генератора от легкового автомобиля, как тягового двигателя с прямым приводом на колесо, для велосипеда или что-либо подобного.
У меня как раз есть исправный генератор, но использовать его в автомобиль я не могу, как и некоторые другие вещи, но зато попробую провести этот эксперимент сам. В интернете на специализированных форумах есть размышления, что так не делают, что и в конструкции генератора специально особым образом подобраны формы ротора и статора, для работы его как генератора. Да и наличие отдельной катушки возбуждения усложняет конструкцию. Но из достоинств – генератор не создает практически никаких сопротивлений вращению, если на него не подан ток, и он есть за бесплатно. Заниматься самому математическим анализом реализации такой возможности, нет достаточного опыта и данных, пока (если кто разложит все по полочкам — буду признателен).
Схема подключения генератора:

64b9e6

Генератор был аккуратно разобран:

6e3d6c

Из него был удален диодный мост и схема регулятора напряжения, подключены провода к обмоткам генератора, и щеточному узлу катушки возбуждения:

ef7997

Затем все было собрано аккуратно и стало иметь такой вид:

3ae90b

Скрепка – торчащая из задней крышки генератора, фиксирует подпружиненные щетки в заглубленном состоянии, что позволяет правильно установить заднюю крышку, ничего не сломав. Затем скрепка вытягивается, и щетки упираются в коллектор.

Далее, из имеющегося блока электроусилителя руля, работающего на трехфазный мотор, изымаем блок силовых транзисторов. К сожалению, использовать его как полноценный блок управления трехфазным мотором (BLDC) нельзя.

017c36

Поэтому подключим блок силовых транзисторов к имеющейся плате 2CAN (описано ранее), через самодельную плату с драйверами управления транзисторами. А так как лето у нас короткое, то плата сделана самым простым и быстрым проверенным способом лазерной печати и утюга:

9b742a

Общая схема получилась примерно такая:

7a8b53

Так как на плате 2CAN разведены не все выводы платы и микроконтроллера, пришлось добавить соединений навесным монтажом:

795758

Написана простая программа управления трехфазным двигателем, используя таймер №1.Пока решил не использовать датчики положения ротора, ограничившись только регулировкой частоты вращения и заполнением ШИМ (амплитуду синусоид). Если генератор покажет оптимистичные характеристики, то тогда и усложню схему и программу. Форму напряжения выбрал синусоидальную, коэффициенты для таймера рассчитал простой программой на javascript, (позволяет писать программы в любом текстовом редакторе и запускать на выполнение любым браузером), файл sine.html (в zip) прилагаю ниже.

Читать статью  Что лучше, бензин или дизель? — DRIVE2

2fa0de

При открытии его браузером, можно просмотреть значения, и скопировать в буфер обмена:

Такая конструкция получилось в итоге:

a22c9b

Форма результирующего напряжения двух фаз такая (осциллограф двухлучевой к сожалению):

b2f654

(после простого R-C фильтра для щупа осциллографа), а так без фильтра на прямую:

bbcd22

В качестве источника питания был выбран аккумулятор 12В 7А, через предохранитель 30 Ампер питание подавалось на схему. Обороты генератора, которые меня интересовали, были в пределах от 0 до 420 оборотов в минуту. Исходя из того, что если на шкив генератора надеть колесо диаметром 20 см, и при этом скорость максимальную ограничить в 16км/час. Подключим генератор:

46ed1d

Примитивным способом оценить крутящий момент, развиваемый генератором, решили с помощью поднятия груза, подвешенного за веревку к шкиву генератора.

742d73

Далее все расчеты довольно примитивны, и возможно есть ошибки. В качестве груза выбрал две 5-литровых емкости с водой. При диаметре шкива 5,5см, генератор с уверенно поднимал этот груз при 50 % заполнении ШИМ таймера на высоту 50 см за 3 секунды. Ток от аккумулятора составлял порядка 16 Ампер, но и напряжение на нем падало до 11 Вольт (слабоват аккумулятор). Получается, гарантирован крутящий момент примерно 2,75 ньютона на метр, при 3 оборотах в секунду. Сила тяги генератора с колесом диаметром 20см, одетого напрямую на вал, составила бы 12,5 ньютона (условная скорость составила бы примерно 7км/час). Для ребёнка, стоящего на роликах может быть и хватит. Для реализации полной мощности потребовался бы аккумулятор большей емкости, и более толстые провода. Без нагрузки, генератор вращается без подачи тока на катушку возбуждения (как несинхронный трехфазный электродвигатель). По идее, учитывая, что при потребляемой мощности в 176 ватт, получаем мощность на совершение работы, очень примерно оцененной в 16 Ватт, КПД полученного устройства не радует. Даже если удастся увеличить КПД использованием датчиков положения ротора в два -три раза, тяга маловата все таки для взрослого человека. Значительная часть тока тратится на катушку возбуждения, при этом, в зависимости от нагрузки, оборотов и температуры генератора составляет это порядка 5 — 12 Ампер. Да и генератор в родном рабочем режиме крутится на горазбо более высоких оборотах (2100 — 18000 об/мин). Выходить на рабочие токи больше 30 Ампер в схеме посчитал нецелесообразным. Конечно, используя мотор с постоянными магнитами, можно значительно поднять КПД устройства. Но все равно, значительные токи в узлах схемы, при напряжении питания в 12 Вольт, не позволяют добиться приемлемых параметров при длительной работе мотора в тяговом режиме. А перематывать катушки статора генератора под другое напряжение, количество оборотов, делать ротор с неодимовыми магнитами — это уже надо быть сильно мотивированным на это. Практичнее переходить на готовые, относительно легко доступные BLDC моторы для велосипедов, скутеров и т.д. с напряжением 36 Вольт и более. Также был подключен оригинальный двигатель, и это совсем другая тема и возможности:

Читать статью  Составляем правильно дефектный акт - образец.

3567d7

В автомобильных вентиляторах охлаждения, часто применяются двухфазные электродвигатели с постоянными магнитами, выдавая мощность под 300ватт (но коррозия и большие токи зачастую выводят из строя компактную схему управления, встроенную в мотор).

Других целей больше не было, остался удовлетворенным полученным отрицательным результатом :)

Приведу настройки таймера:

А табличные значения получаем как написано выше (редактируем имя распечатываемого на экран массива ) :) Плохо что видео нельзя тут приложить, довольно забавно. Если есть вопросы – без проблем задавайте, пишите :)

С уважением, Астанин Сергей, ICQ 164487932.

Добавил сам проект, правда внутри много лишнего осталось от проекта общения по CAN, но мотору не мешает.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Автомобильные генераторы, благодаря своей конструкции, имеют малые размеры и очень высокую мощность. Казалось бы, такая кроха может запросто выдать в среднем 2000 Вт мощности (бывают модели и до 5 кВт).
Генератор не может работать как электродвигатель, если просто приложить к нему напряжение. Чтобы превратить его в малогабаритный, мощный мотор его необходимо доработать.

Переделываем генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Под этим кожухом располагаются трехфазный мост выпрямительных диодов закрепленный на радиаторе. И щеточный узел с контроллером регулировки выходного напряжения.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Откручиваем радиатор с диодами. Возможно придется поработать кусачками, чтобы все можно было быстро удалить.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Сам генератор построен по типу коллекторного двигателя. Имеет 6 выводом соответственно от трех обмоток на статоре.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

В итоге получился обыкновенный коллекторный, трехфазный двигатель 12 В и мощностью порядка 1,5 кВт.
Для управления им можно использовать контроллер от велосипеда, который предназначен для управления мотор-колесом. Купить его можно на Али Экспресс — http://ali.pub/4aplqd
Напряжение может быть любое, все они рассчитаны на напряжение не ниже 12 В. А вот мощность контроллера должна быть не ниже 1,5 кВт.

Читать статью  Отзыв владельца Renault Duster (2G) после года эксплуатации, за который пробег составил 21450 км — Renault Duster, 1.6 л, 2020 года на DRIVE2

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Чтобы запустить генератор как двигатель, необходимо на его коллектор подать постоянное напряжение. Для этого устанавливаем на место щеточный узел и подаем на него постоянное напряжение 12 В.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Ручкой управления регулируем обороты вала двигателя.
Длаее такой мотор можно установить хоть на багги, хоть на велосипед. 1,5 кВт мощности хватит на все.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Смотрите видео

В видеоролике вы можете наглядно убедится о скорости и мощности багги, построенного на двигателе из автомобильного генератора.

Как из автомобильного генератора сделать мощный низковольтный двигатель

imgpreview?key=pic7471520557694036684&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

По своей сути, автомобильный генератор практически не отличается от трехфазного асинхронного электродвигателя, за тем исключением, что в генераторе используется не короткозамкнутый ротор, а с обмоткой возбуждения.

Переделать такой генератор в мощный и высокооборотистый электродвигатель не оставит труда. Контроллер для его управления можно сделать самому всего из 3 транзисторов, без применения микросхем.

Детали

  • Транзистор IRF3205 — 3 шт. — http://alii.pub/68qqw8
  • Диод 1N4007 — 6 шт. — http://alii.pub/5m5na6
  • Резисторы кОм — 3шт.; 4,7 кОм — 1 шт. — http://alii.pub/5h6ouv
  • Переменный резистор 100 кОм. — http://alii.pub/5o27v2
  • Аккумулятор 18650 — http://alii.pub/5becfz

Изготовление контроллера для трехфазного двигателя

Схема контроллера крайне проста и напоминает трехфазный мультивибратор.

imgpreview?key=pic1002713410257496307&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=469&w=630,

Возбуждение на ротор подается от аккумулятора 3,7 В. При помощи переменного резистора можно производить регулировку оборотов двигателя.

imgpreview?key=pic1576729674627909833&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Схема, для наглядности, собирается навесным монтажом. Мосфеты установлены на радиатор через теплопроводящую диэлектрическую прокладку.

Как сделать из генератора мощный электродвигатель с низковольтным питанием

Далее, нужно немного доработать будущей электродвигатель. Удаляем колодку с выпрямительным блоком с генератора.

imgpreview?key=pic3707621599173900701&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Припаиваем провод к общему проводу соединения катушек генератора.

imgpreview?key=pic1577744206414436829&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Припаиваем провода к фазам и изолируем термоусадкой.

imgpreview?key=pic642780710149608887&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Припаиваем провода к щеткам коллектора ротора, далее к колодке с аккумулятором.

imgpreview?key=pic456543211660707490&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Устанавливаем аккумулятор в бокс, подаем питание от источника постоянного тока на схему 12-19 В. Движком переменного резистора регулируем обороты двигателя.

imgpreview?key=pic7922536747227328578&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Максимальная скорость вращения более 7000 об/мин.

imgpreview?key=pic4930282766636376999&mb=pulse&fu=1&kr=1&h=355&w=630,

Вся «соль» данной переделки в том, что на выходе вы получаете мощный и высокооборотистый электродвигатель с низковольтным питанием. Ну а где его можно применить — решать как всегда вам.

Смотрите видео

Источник http://we.easyelectronics.ru/robots/proverka-vozmozhnostey-avtomobilnogo-generatora-v-kachestve-elektrodvigatelya.html

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/5898-peredelka-avtomobilnogo-generatora-v-moschnyj-jelektrodvigatel.html

Источник https://pulse.mail.ru/article/kak-iz-avtomobilnogo-generatora-sdelat-moschnyj-nizkovoltnyj-dvigatel-5518951781384553486-8170947841579787187/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: