Stavba třífázového generátoru

Neefektivní, ale poučný experiment

Příspěvek od: Marco Bienek, Německo, [email protected]

Online od: 2010-03-30

V mém projektu se jedná o poměrně jednoduše koncipovaný třífázový generátor.

(Třífázový generátor je v podstatě „běžný“ generátor střídavého proudu, u kterého jsou však cívky uspořádány vždy v úhlech 120°.)

Potřebný materiál:

4 kotoučové magnety typu S-20-10-N
3 relé (případně jejich cívky)
Stavební materiál (dřevo, kabely, osy ...)

Základní myšlenkou je upevnění tří cívek relé na dřevěnou desku ve vzájemném úhlu 120° a montáž uložené osy uprostřed, na kterou se pomocí spojovacího dílu připevní magnety.

Rychlým otáčením se magnety pohybují kolem cívek a indukují napětí.

Výroba třífázového generátoru:

Pro realizaci tohoto úkolu je nejprve nutná demontáž tří relé (viz obrázky níže), aby na každém relé zůstaly pouze 2 kontakty a jedna cívka.

Pohled zepředu

Tato relé se následně upevňují na jeden ze tří předvrtaných dřevěných dílů, které jsou od středu stejně vzdálené a vzájemně svírají úhel 120°.

Zadní pohled

Zapojení je poměrně jednoduché, protože je třeba, jak je vidět na obrázku, správně oddělit kontakty a propojit je dvěma různými kabely, například připájením nebo jiným způsobem, a následně červené a zelené kabely spojit odděleně od sebe.

Nyní je nutné umístit osu a rotor, na který budou později připevněny magnety, přesně do středu. Jako rotor lze použít téměř cokoli: dřevo, plast apod. Nejvhodnější je však kovový díl, protože v takovém případě se magnety na protilehlých stranách automaticky správně vyrovnají a jejich magnetická síla se vzájemně zesílí.

Schématický nákres třífázového generátoru

Schématický výkres generátoru

Takto nakonec vypadal můj surový magnet

Na závěr se připevní kotoučové magnety. Na každou stranu rotoru se umístí vždy dva magnety. Bylo by také možné postavit osu se 4 rameny a na každou stranu připevnit jeden magnet. Rotor by se pak musel otáčet jen poloviční rychlostí. V tomto okamžiku mi však chyběl odpovídající díl :-(.

Při celé konstrukci je nutné neustále dbát na rozestupy a přeměřovat je, protože pokud rozestupy mezi magnety a cívkami nejsou správné, může to vést k nepravidelnému výstupnímu proudu (výstupnímu napětí) nebo dokonce k tomu, že se rotor vůbec neotočí.

Dále je vhodné udržovat co nejmenší vzdálenost mezi cívkami a magnety, aby bylo možné indukovat co nejvyšší napětí.

Každá cívka vytváří vlastní napětí (jednu fázi). Protože jsou zde tři cívky, které jsou v různých časech indukovány napětím, dochází k překrývání těchto napětí, respektive fází, takže na výstupu vzniká více či méně konstantní napětí.

Čím rychleji je na konci poháněn generátor, tím méně bude napětí pulzovat (to znamená: frekvence, s jakou se střídají fáze cívek, se natolik zvýší, že to již nelze pouhým okem postřehnout), protože spotřebič (v mém případě žárovka) už nemá dostatek času zhasnout, než se napětí znovu objeví.

Od určité rychlosti lidské oko vnímá už jen pulzování nebo dokonce vůbec nic.

Video zachycuje jednoduchý zkušební provoz, při kterém jsem jako pohon použil převodový motor.

V pozadí je vidět napájecí zdroj, který dodává potřebný proud, v popředí je spotřebič (v podobě žárovky). Po několika sekundách se žárovka rozsvítí.

Možná si někteří diváci všimnou, že se celý stůl při napětí 10–11 voltů začne třást. Důvodem je, že se při tomto napětí generátor otáčí přesně na vlastní frekvenci stolu.

Úvahy o třífázovém generátoru

Samozřejmě, že generátor není příliš efektivní ;) To by mělo být zřejmé nejpozději po zhlédnutí videa, protože dodávaná energie je přibližně 23 voltů a 3 ampéry a proud, který se nakonec „získá“, stačí sotva na malou žárovku (myslím, že ta svítí už při necelých 1,5 voltech :D )

Můj třífázový generátor měl pouze ilustrovat princip.

Generátor lze snadno vylepšit použitím více a silnějších magnetů a cívek, tedy pokud je vše provozováno ve větším měřítku.

Poznámky týmu supermagnete:

Pro zlepšení generátoru by bylo vhodné zmenšení jeho průměru: Rotor by měl být o něco kratší, než je znázorněno, a magnety rotoru by měly být vedeny ještě blíže kolem cívek. Výsledné napětí by tak mělo tvar pravidelné sinusové křivky namísto pulzujícího průběhu.
Srovnatelnou aplikací je projekt Oprava generátoru.