VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Ручной генератор

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Самсонов П.А. 1

---

1Маягасская СОШ

Васильев Н.И. 1

---

1Маягасская СОШ

Работа в формате PDF

125.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современной жизни нас повсюду окружают разные электронные гаджеты и приборы. И все они работают на электрическом токе, который не всегда можно найти. Например, в походах, в сенокосе и при сборе ягод. Для таких случаев существуют источники питания батареи, аккумуляторы. Но их служба ограничена определенной энергетической емкостью.

Для постоянного и бесперебойного использования электроэнергии создали генераторы разной мощности. Некоторые генераторы потребляют некоторое количество топлива и энергии.

На наш взгляд наилучшим и стабильным, в таких условиях, является ручной генератор.

Гипотеза: ручной генератор может вырабатывать ток с мощностью способной зарядить телефон

Цель: разработка ручного генератора

Задачи:

1 Изучить виды генераторов

2 Выбор генератора

3 Разработка генератора

4 Апробация генератора

1. Выбор генератора

1.1. Виды генераторов

Использование энергетических ресурсов нуждается в преобразовании одних форм энергии в другие. Устройства, в которых такое преобразование происходит, являются преобразователями энергии. Данное преобразование, как правило, включает в себя промежуточную стадию: энергия простого носителя предварительно преобразуется в механическую, а после этого полученная механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

Энергетический преобразователь, преобразующий механическую энергию в электрическую энергию или наоборот, называется электрической машиной. Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую энергию, называются электрическим генератором. Любая электрическая машина является электромагнитным устройством, которое включает в себя взаимозависимые магнитные и электрические цепи.

Если встал вопрос, как выбрать электростанцию или генератор, то нужно учитывать множество факторов: мощность, время непрерывной работы, вид топлива и т.д.

Ниже приведена классификация генераторов по различным параметрам.

По типу первичного двигателя промежуточной стадии электрические генераторы бывают:

турбогенераторами, приводимыми в движение газотурбинным двигателем;

гидрогенераторами, приводимыми в движение гидравлической турбиной;

дизель-генераторами, бензо-генераторами, газогенераторами, приводимыми в движение двигателем внутреннего сгорания;

ветрогенераторами, приводимыми в движение энергией ветра.

По виду выходного электрического тока бывают электрические генераторы:

Постоянного тока. Их принцип действия основан на законе электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году, — электродвижущая сила индуцируется в прямоугольном контуре, который находится в однородном вращающемся магнитном поле. Преобразование в постоянный ток осуществляется посредством электромеханического выпрямителя — коллектора.

Переменного тока. В основе их действия также лежит закон электромагнитной индукции. Поток электрических зарядов вызван перемещением электрического проводника. Это движение создает разность напряжений между двумя концами провода, что в свою очередь заставляет двигаться электрические заряды, таким образом, генерируя электрический ток.

По мобильности:

Портативные (переносные), передвижные, стационарные генераторы и электростанции.

По назначению:

Бытовые. Из-за способности эффективного обеспечения электрической энергией не более 8 часов в сутки, бытовые генераторы используются как резервный источник при кратковременных отключениях электроэнергии централизованными линиями электропередач на дачах, в загородных домах, на небольших производствах. Зачастую эти устройства бывают бензиновыми, весят от 25 до 200кг, просты в обслуживании, имеют небольшие габариты.

Профессиональные. Предназначены для интенсивного использования на крупных объектах (больницах, супермаркетах, стройплощадках, промышленных предприятиях), а также в жестких условиях эксплуатации. Могут работать в качестве как основных, так и резервных источников электроэнергии. Имеют большой моторесурс.

По применению:

Резервные. Используются как резервные источники электроэнергии.

Основные. Используются там, где вообще отсутствует электроснабжение.

По числу фаз: Однофазные. Трехфазные.

По виду пуска или степени автоматизации:

Ручной. Запускается пусковой рукояткой.

Электростартерный или автоматический. Запускается поворотом ключа или нажатием на кнопку. Также может иметь дистанционный запуск пультом, соединенным с генератором кабелем.

По виду топлива в двигателе внутреннего сгорания: Бензиновые, дизельные, газовые.

Из всего этого мы будем классифицировать генераторы по следующей классификации.

По типу первичного двигателя:

Турбогенератор — электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной или газотурбинным двигателем;

Гидрогенератор — электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной;

Дизель-генератор — электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем;

Ветрогенератор — электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра;

Механический генератор - Электрический генератор, преобразующий в электричество механическое движение (ручной генератор)

1.2 Выбор генератора

Из множества выборов мы выделили основные 5 генераторов и моторчиков, которые можно использовать как генераторы и сравнили их.

Автомобильный генератор - устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для питания электропотребителей, таких, как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие, а также для заряда автомобильного аккумулятора[1]. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля. Типовая мощность современного генератора в легковом автомобиле около 1 кВт.

Моторчик из ДВД привода Моторчик из игрушки

С амодельный генератор из компьютерного кулера

2. Разработка ручного генератора

2.1 Разработка ручного генератора

Д ля разработки, как уже сказано, мы выбрали моторчик из игрушки. В дополнение к нему мы получили шестеренки из этой же игрушки, которые по нашим подсчетам увеличивала обороты генератора в 10 раз.

Д алее мы нашли шкив небольшого размера и рукоятку к нему. По подсчетам, при подключении шкива к нашему механизму обороты должны увеличиться еще в 10 раз.

Отпилили небольшой кусок доски и присоединили весь наш механизм к нему. Шкив и механизм с моторчиком соединили резиной.

Первые испытания ручного генератора прошли удачно.

Но вскоре выяснилось, что из за сильной нагрузки резина быстро натиралась. Для более сильного натяжения и крепости мы стали использовать резину из камеры мотоцикла.

При дальнейших испытаниях больших технических проблем не было выявлено.

2.2. Характеристики ручного генератора и возможные

доработки механизма.

При первых испытаниях нашей модели генератор без нагрузки вырабатывал напряжение от 2-3 Вольт, а силу тока от 0,3-0,4 Ампер.

Если взять максимальное значения напряжения и силу тока_; то у нас получится генератор с мощностью 1,2 Вт.

Для зарядки мобильного телефона необходимо минимум 3,5 Вт.

Заменим мотор на более мощный из другой игрушки. При этом напряжение выросло до 5 В, а сила тока 0,8 Ампер.

Для, более лучшей работы, нашего генератора возможно необходимо дополнительные шестеренки. Для уменьшения трения необходимо смазать детали механизма и добавить подшипники. Так же необходимо стабилизировать напряжение и ток электросхемой.

Заключение

В ходе нашей работы мы изучили виды генераторов. Генераторы классифицируют по разным качествам. Мы использовали классификацию по типу первичного двигателя:

Турбогенератор — электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной или газотурбинным двигателем;

Гидрогенератор — электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной;

Дизель-генератор — электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем;

Ветрогенератор — электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра

Механический генератор - Электрический генератор, преобразующий в электричество механическое движение (ручной генератор)

В качестве генератора был выбран моторчик из игрушки. Разработка генератора велась по следующим этапам: Поиск деталей, присоединение деталей испытание модели, доработка.

Последней задачей было определение мощности генератора. В которой мы выяснили, что мощности не хватает для зарядки телефона и

необходимы некоторые доработки.

В выводе можно сказать, что генератор работает и для, более лучшей работы, нашего генератора возможно необходимо дополнительные шестеренки. Для уменьшения трения необходимо смазать детали механизма и добавить подшипники. Так же необходимо стабилизировать напряжение и ток электросхемой.

Использованная литература

1. Автомобильный генератор [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Автомобильный генератор (дата 5.01.17)

2. Адаменко М.В. Электроника своими руками. / Адаменко М.В./. - M.:NT Press,2007. - 132 с.

3. Аксенова М.Д. Энциклопедия для детей. Т. 14. Техника / Аксенова М.Д./. - М.: Аванта+,2000. - 688 с.

4. Виды генераторов [Электронный ресурс] Статья в сайте посвященная генераторам. URL: https://www.inteps- moskva.ru/vidy generatorov electrostanciy.html (дата 12.12.16)

5. Генератор из обычного компьютерного кулера [Электронный ресурс] Статья в сайте посвященная самоделю. URL: http://eurosamodelki.ru/video-samodelki/free-energy/generator-se-bedini-iz- obvchnogo-kulera-svoimi-rukami