Auto-alternator

Projectonderdelen en materialen

• Auto-alternator (één vereist, maar twee aanbevolen)

Oude dynamo's kunnen tegen lage prijzen worden verkregen bij auto-sloopwerven. Veel werven hebben voor uw gemak al dynamo's uit de auto verwijderd. Ik doe niet raad aan om de volledige prijs te betalen voor een nieuwe dynamo, aangezien gebruikte units veel minder geld kosten en net zo goed werken voor de doeleinden van dit experiment.

Ik raad ten zeerste aan om een ​​dynamo van het merk Delco-Remy te gebruiken. Dit is het type dat wordt gebruikt in voertuigen van General Motors (GMC, Chevrolet, Cadillac, Buick, Oldsmobile). Een bepaald model is sinds het begin van de jaren 60 door Delco-Remy geproduceerd met weinig ontwerpwijzigingen. Het is een zeer gemeenschappelijke eenheid om op een sloopwerf te lokaliseren en zeer gemakkelijk om mee te werken.

Als u twee dynamo's aanschaft, mag u de ene als generator en de andere als motor gebruiken. De stappen die nodig zijn om een ​​dynamo voor te bereiden als een driefasengenerator en als een driefasenmotor zijn hetzelfde.

Kruisverwijzingen

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 14:"Magnetisme en elektromagnetisme"

Lessen in elektrische circuits , Volume 2, hoofdstuk 10:"Polyphase AC Circuits"

Leerdoelen

• Om de effecten van elektromagnetisme te bepalen
• Om de effecten van elektromagnetische inductie te bepalen
• Om de constructie van echte elektromagnetische machines te illustreren
• Om de constructie en toepassing van driefasige wikkelingen te illustreren

Schema dynamo voor auto's

Een auto-alternator is een driefasige generator met een ingebouwd gelijkrichtcircuit bestaande uit zes diodes. Terwijl de schijf (de meeste mensen noemen het een "katrol") wordt geroteerd door een riem die is verbonden met de krukas van de automotor, wordt een magneet langs een stationaire set driefasige wikkelingen (de stator genoemd) gedraaid ), meestal aangesloten in een Y-configuratie.

De draaiende magneet is eigenlijk een elektromagneet, geen permanente magneet. Dynamo's zijn zo ontworpen dat de magnetische veldsterkte kan worden geregeld, zodat de uitgangsspanning onafhankelijk van het rotortoerental kan worden geregeld.

Deze rotormagneetspoel (de veldspoel genoemd) , of gewoon veld ) wordt gevoed door batterijstroom, zodat er een kleine hoeveelheid elektrische stroomtoevoer naar de dynamo nodig is om ervoor te zorgen dat deze veel uitgangsvermogen genereert.

Elektrisch vermogen wordt naar de roterende veldspoel geleid via een paar koperen "sleepringen" die concentrisch op de as zijn gemonteerd en die worden gecontacteerd door stationaire "koolborstels". De borstels worden stevig in contact gehouden met de sleepringen door veerdruk.

Veel moderne dynamo's zijn uitgerust met ingebouwde "regulator" -circuits die automatisch de batterijvoeding in- en uitschakelen naar de rotorspoel om de uitgangsspanning te regelen. Dit circuit, indien aanwezig in de dynamo die u voor het experiment kiest, is niet nodig en zal uw studie alleen belemmeren als het op zijn plaats wordt gelaten.

Voel je vrij om het "chirurgisch" te verwijderen, zorg er wel voor dat je toegang tot de borstelterminals laat zodat je de veldspoel kunt voeden met de dynamo volledig gemonteerd.

Illustratie auto-alternator

Experiment-instructies

Raadpleeg eerst een autoreparatiehandleiding over de specifieke details van uw dynamo. De documentatie in het boek dat u nu aan het lezen bent, is zo algemeen mogelijk om plaats te bieden aan verschillende merken dynamo's. Mogelijk hebt u meer specifieke informatie nodig en een servicehandleiding is de beste plaats om deze te verkrijgen.

Voor dit experiment sluit je draden aan op de spoelen in de dynamo en verleng je ze buiten de behuizing van de dynamo, voor eenvoudige aansluiting op testapparatuur en circuits. Helaas voldoen de aansluitklemmen die door de fabrikant worden geleverd hier niet aan onze behoeften, dus u moet uw eigen verbindingen maken.

Demonteer de unit en zoek de aansluitingen voor aansluiting op de twee koolborstels. Soldeer een paar draden aan deze klemmen (minstens 20 gauge groot) en trek deze draden door de ventilatiegaten in de behuizing van de dynamo, zorg ervoor dat ze niet aan de draaiende rotor blijven haken wanneer de dynamo opnieuw wordt gemonteerd en gebruikt.

Lokaliseer de driefasige lijnaansluitingen die uit de statorwikkelingen komen en sluit ook de draden hierop aan, waarbij u deze draden door enkele ontluchtingsgaten buiten de behuizing van de dynamo uitstrekt. Gebruik de draad met de grootste dikte die handig is om mee te werken voor deze draden, omdat ze een aanzienlijke stroom kunnen voeren.

Net als bij de velddraden, leid ze zo dat de rotor vrij kan draaien met de alternator opnieuw gemonteerd. De aansluitingen van de statorwikkellijn zijn gemakkelijk te vinden:de drie worden aangesloten op drie aansluitingen op de diodeconstructie, meestal met "ring-lug"-aansluitingen die aan de uiteinden van de draden zijn gesoldeerd.

Ik raad aan om ringvormige aansluitklemmen aan uw draden te solderen en deze samen met de uiteinden van de statordraad onder de aansluitmoeren te bevestigen, zodat elke diodeblokklem twee ringvormige uitsteeksels vastzet.

Zet de dynamo weer in elkaar en zorg ervoor dat de koolborstels in een ingetrokken positie worden vastgezet, zodat de rotor ze niet beschadigt bij het opnieuw inbrengen. Op Delco-Remy-dynamo's is een klein gaatje aangebracht aan de achterkant van de behuizing en ook aan de voorkant van de borstelhouder, waardoor een paperclip of dunne draad kan worden gestoken om de borstels tegen hun veerdruk tegen te houden . Raadpleeg de servicehandleiding voor meer informatie over de montage van de dynamo.

Wanneer de dynamo is gemonteerd, probeert u de as te draaien en luistert u naar geluiden die wijzen op botsende onderdelen of vastgelopen draden. Als er een dergelijk probleem is, haal het dan weer uit elkaar en corrigeer wat er mis is.

Als en wanneer het vrij ronddraait zoals het hoort, sluit u de twee "veld" -draden aan op een 6-volt batterij. Sluit een voltmeter aan op twee van de driefasige lijnaansluitingen:

Met de multimeter ingesteld op de functie "DC volts", langzaam draai de dynamo-as. De aflezing van de voltmeter moet afwisselend positief en negatief zijn als de as draait:een demonstratie van een zeer langzame wisselspanning (wisselspanning) die wordt gegenereerd. Als deze test succesvol is, schakelt u de multimeter naar de instelling "AC volt" en probeert u het opnieuw. Probeer de as langzaam en snel rond te draaien en vergelijk de voltmeter-uitlezingen tussen de twee voorwaarden.

Sluit twee van de driefasige lijndraden kort en probeer de dynamo te laten draaien. Wat je zou moeten opmerken is dat de dynamo-as ​​moeilijker te draaien wordt. De zware elektrische belasting die je hebt gecreëerd via de kortsluiting veroorzaakt een zware mechanische belasting op de dynamo, omdat mechanische energie wordt omgezet in elektrische energie.

Probeer nu 12 volt DC aan te sluiten op de velddraden. Herhaal de hierboven beschreven DC-voltmeter-, AC-voltmeter- en kortsluittests. Welk(e) verschil(len) merk je op?

Zoek een soort polariteitsongevoelige 6 of 12 volt-belastingen, zoals kleine gloeilampen, en sluit ze aan op de driefasige lijndraden. Wikkel een dun touw of zwaar touw rond de groef van de schijf ("katrol") en laat de dynamo snel ronddraaien, en de belastingen zouden moeten werken.

Als u een tweede dynamo hebt, pas deze dan aan zoals u de eerste hebt gewijzigd, door vijf van uw eigen draden aan te sluiten op respectievelijk de veldborstels en de statorlijnterminals. U kunt hem dan gebruiken als een driefasenmotor, aangedreven door de eerste dynamo.

Sluit elk van de driefasige lijndraden van de eerste dynamo aan op de respectieve draden van de tweede dynamo. Sluit de velddraden van een dynamo aan op een 6 volt accu. Deze dynamo wordt de generator. Wikkel touw om de schijf als voorbereiding om het te laten draaien. Neem de twee velddraden van de tweede dynamo en sluit ze samen. Deze dynamo wordt de motor:

Draai de generatoras terwijl u de rotatie van de motoras bekijkt. Probeer een van twee om te draaien van de driefasige lijnverbindingen tussen de twee eenheden en laat de generator opnieuw draaien. Wat is er deze keer anders?

Sluit de velddraden van de motoreenheid aan op de 6-volt batterij (u kunt dit veld parallel verbinden met het veld van de generatoreenheid, over dezelfde batterijpolen, als de batterij sterk genoeg is om de verschillende ampère stroom beide te leveren spoelen zullen samentrekken). Dit zal de rotor van de motor magnetiseren. Probeer de generator opnieuw te laten draaien en let op eventuele verschillen in werking.

In de eerste motoropstelling, waar de velddraden eenvoudig aan elkaar werden kortgesloten, functioneerde de motor als een inductiemotor . In de tweede opstelling, waar de rotor van de motor was gemagnetiseerd, functioneerde deze als een synchrone motor .

Breng je gemodificeerde dynamo naar een hoger niveau

Als u zich bijzonder ambitieus voelt en bedreven bent in metaalfabricagetechnieken, kunt u uw eigen krachtige generatorplatform maken door de aangepaste dynamo op een fiets aan te sluiten. Ik heb een arrangement gemaakt dat er als volgt uitziet:

Het achterwiel drijft de generatorschijf aan met een lange v-riem. Deze gordel ondersteunt ook de achterkant van de fiets en zorgt voor een constante spanning wanneer een berijder op de fiets trapt. De generator hangt aan een stalen draagconstructie (ik heb gelaste vierkante buizen van 2 inch gebruikt, maar een frame kan van hout worden gemaakt). Dit apparaat is niet alleen praktisch, maar ook betrouwbaar genoeg om als trainingsapparaat te worden gebruikt en het is goedkoop te maken:

Je kunt een rij van drie 12-volt "RV" -lampen zien achter de fietseenheid (in de linkerbenedenhoek van de foto), die ik gebruik voor een belasting wanneer ik fiets als een oefenmachine. Aan de voorkant van de fiets is een set van drie schakelaars gemonteerd, waar ik tijdens het fietsen lasten aan en uit kan zetten.

Door het geproduceerde driefasige wisselstroomvermogen te corrigeren, is het mogelijk om de dynamo zijn eigen veldspoel met gelijkspanning te laten voeden, waardoor er geen batterij nodig is. Er zal echter nog steeds een onafhankelijke bron van gelijkspanning nodig zijn voor het opstarten, aangezien de veldspoel voor moet worden bekrachtigd elke wisselstroom kan worden geproduceerd.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad theorie wisselstroomgenerator
• Werkblad Polyphase Power Systems