Энциклопедия Технологий и Методик

оооооооооооооооооооооооо

Энциклопедия Технологий и Методик
 
Домашнее электроснабжение
 

"Мобильная электростанция"
генераторная приставка к бензопиле

Мобильная электростанция (далее МЭС) предназначена для обеспечения автономного электропитания потребителей напряжением постоянного тока 12 вольт, а при использовании преобразователя напряжения - напряжением переменного тока 220 вольт.

Устройство, принцип действия.

Мобильная электростанция (МЭС) представляет собой генераторную приставку к бензопилам типа «Дружба», «Урал» и состоит из каркаса, генератора, блока управления, преобразователя напряжения, соединительных кабелей.

Каркас предназначен для обеспечения закрепления генератора с целью передачи на него крутящего момента ременной передачей от редуктора бензопилы. Генератор обеспечивает выработку напряжения постоянного тока за счёт преобразования механической энергии вращения ротора в электрическую энергию. Блок управления обеспечивает необходимые для потребителя режимы работы генераторной приставки. Преобразователь напряжения мощностью 300 Вт обеспечивает преобразование напряжения постоянного тока 12 В в напряжение переменного тока 220 В, 50 Гц.

Каркас генераторной приставки МЭС представляет собой сварную конструкцию, состоящую из поперечины поз.1, косынки поз.2, лонжерона поз.З, упора поз.5 и кронштейнов поз.4. Лонжерон изготовлен путём доработки старой или неисправной шины пильного агрегата бензопилы той марки, которая будет использоваться у Вас в качестве механического привода генератора. Доработка заключается в том, что отрезается носок шины (см. черт. поз.З) и в нижней части вырезается фрагмент металла шины для стыковки с поперечиной поз.1. Поперечина в авторском варианте изготовлена из неравнополочного стального уголка, величина большей полки которого выбрана по высоте лонжерона. Вполне возможно применение других уголков, близких по габаритам. Вершины большей полки уголка срезаны для уменьшения веса каркаса. Отверстия в малой полке предназначены для закрепления МЭС на земле или подставке из досок при помощи кольев или крупных гвоздей. Цель закрепления - избежать самопроизвольного перемещения МЭС из-за вибраций бензопилы.

Косынка поз.2 вырезана из листовой стали. Отверстия диаметром 20 мм предназначены для уменьшения веса каркаса. Отверстия диаметром 6,5 мм предназначены для закрепления на косынке блока управления МЭС.

Планка натяжная поз.8 также вырезается из листовой стали. Прямоугольный паз, при отсутствии фрезерного станка, выполняется путём сверления отверстий на всю длину паза с последующей срубкой перемычек и доводкой в чертёжный размер напильником. Упор поз.5 изготавливается в последнюю очередь (после соединения деталей каркаса сваркой); радиус его изгиба уточняется после пробной пристыковки каркаса к бензопиле. Цель уточнения и корректировки радиуса - плотный охват упором выступа на картере редуктора бензопилы.

Кронштейны генератора поз.4 выполнены из листовой стали согласно чертежу; их целесообразно изготовить в количестве трёх штук с последующим размещением на поперечине под различные типы генераторов. Это позволит не привязываться к определённой марке генератора и обеспечит возможность без доработки каркаса сменить генератор при выходе его из строя (вряд ли кто будет покупать для МЭС новый генератор, наверняка будет использован, как и у нас, бывший в эксплуатации, остаточный ресурс которого, невелик).

Затем приступают к изготовлению деталей привода. Ведущий шкив использован от привода вентилятора двигателя автомобиля ГАЗ-53 без доработок. Возможно использование и других, подобных по конфигурации шкивов при соответствующей корректировке размеров фланца поз.10. Вращающий момент на ведущий шкив от редуктора бензопилы передаётся при помощи самодельной ступицы (рис. 5), состоящей из втулки поз.9 и фланца поз.10.

Втулка поз.9 изготовлена путём доработки штатной звёздочки бензопилы. Доработка заключается в удалении зубьев звёздочки на токарном станке так, чтобы на месте зубьев получить ровную поверхность для напрессовки фланца (см. черт. поз.9). На таком же станке выточен фланец поз.10.

После изготовления поз.9,10, втулка впрессовывается во фланец и закрепляется в нём сваркой (см. рис. 5). Полученная ступица проверяется на соответствие требованиям, указанных на рис. 5, при необходимости - подвергается дополнительной токарной обработке. Ведущий шкив крепится на ступице при помощи болтов поз.18. Перед закреплением шкива резьбы болтов поз.18 и резьбовые отверстия М8 во фланце необходимо обезжирить и нанести на них анаэробный герметик для дополнительной фиксации резьбовых соединений. После этого со штатной бензопилы снимают цепь, шину пильного агрегата, звёздочку цепи и устанавливают ведущий шкив, закреплённый на ступице, используя гайку поз.17.

После этого соединяют сваркой детали каркаса (за исключением поз.4,5). Сварку вести на твёрдой ровной поверхности, выдерживая перпендикулярность плоскостей лонжерона и поперечины. После приваривания к лонжерону и поперечине косынки, к краю паза лонжерона приваривают гайку поз.16 (для крепления натяжной планки). Затем каркас пристыковывают к бензопиле на место штатной пильной шины, к большей полке уголка поперечины прикладывают генератор со шкивом, надевают на шкивы ремень и, уточняют на поперечине места крепления кронштейнов поз.4. Это делается для того, чтобы обеспечить минимальное отклонение плоскостей шкивов (ведущего и генератора), и, соответственно, минимальный износ ремня поз.12. Также уточняют радиус изгиба упора поз.5 по картеру редуктора.

После этого каркас отстыковывают от бензопилы, к нему приваривают кронштейны поз.4 и упор поз.5. Сварочные швы зачищают, затем каркас грунтуется и окрашивается. При грунтовке и окраске необходимо защитить резьбу гайки поз.16 (приваренной к лонжерону) путём вкручивания в неё болта М10.

Блок управления выполняется в произвольном корпусе из диэлектрического материала, вариант оформления передней панели блока представлен на рис. 2. Характеристики электроприборов блока управления приведены в спецификации. Блок крепится к стойке поз.6, которая, в свою очередь, крепится болтами к косынке поз.2. Порядок изготовления стойки показан на рис. 6 и чертежах поз.6,7.

Монтажные провода при соединениях необходимо использовать сечением не менее 2,5 кв.мм. Также необходимо помнить, что длинные провода увеличивают потери мощности на пути от генератора до аккумулятора, поэтому соединения «генератор - аккумулятор» нецелесообразно выполнять длиной более 3 метров. Ёмкость аккумулятора целесообразно выбирать побольше 75 а.ч. - необходимый минимум.

Если МЭС планируется использовать только для освещения и питания 12-вольтового оборудования, то лучше освещение переделать под автомобильные лампы. Если желательно иметь 220 В, то необходимо изготовить дополнительный элемент МЭС: преобразователь напряжения 12 / 220 В.

Изготовление преобразователя напряжения.

Электрическая принципиальная схема ПН представлена на рис. 3. Задающий генератор ПН собран на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы DD1; он формирует прямоугольные импульсы частотой 500 Гц. Делитель, собранный на микросхеме DD2, формирует две импульсных последовательности частотой 50 Гц со сдвинутыми на 180 градусов фазами для управления силовыми ключами VT3 и VT4 двухтактного преобразователя. Для исключения появления сквозных токов переключения, между выключением одного ключа и включением другого, предусмотрена зона нулевого сигнала, составляющая примерно 10% периода следования импульсов. При подаче сигнала высокого уровня (логической единицы) на вход «Блокировка» DD2, оба силовых ключа запираются. На ячейке микросхемы DD1.3 собрано устройство, обеспечивающее защиту от остановки задающего генератора (DD1.1, DD1.2), одновременно выполняющее функцию блокировки. Конденсатор С4 заряжается через R10 до напряжения питания 12 В при отсутствии импульса с выхода DD1.2 и подаёт логическую единицу на вход «Блокировка» (вывод 13 DD2) через диод VD4. При нормальной работе преобразователя, на выходе «Сброс блокировки» (вывод 1 DD2) каждые 20 мс появляется логическая единица, которая через R8 открывает транзистор VT2 и разряжает С4, не давая сработать блокировке. На транзисторе VT1 собрана схема защиты аккумулятора от глубокого разряда. Величина R6 подбирается таким образом, чтобы при напряжении на АКБ ниже 10,5 В транзистор VT1 закрылся, светодиод VD1 погас и, через R5 и VD2 логическая единица поступила на вход «Блокировка» DD2. С2 предотвращает срабатывание блокировки при кратковременном понижении напряжения на АКБ. VD1 является одновременно индикатором напряжения АКБ: при 15 В - светится максимально ярко; менее 10,5 В - гаснет.

Детали, применяемые при изготовлении ПН указаны в спецификации. Трансформатор Tp1 - самодельный. Площадь сечения магнитопровода - не менее 12 кв.см. Лучший вариант -использование кольцевого ленточного магнитопровода типа ОЛ80/130-50 (допустимы ПЛ25х50х100, ПЛ25х50х120 и т.п.). Обмотка I содержит 800 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, обмотки II и III - по 55 витков провода ПЭВ-2 диаметром 2,8 мм. При использовании трансформатора с указанными параметрами и, использовании для VT3, VT4 транзисторов КП723А мощность преобразователя составит 300 Вт. При использовании транзисторов IRF2046 можно увеличить мощность до 400 Вт, а используя транзисторы IRFP064 мощность можно увеличить до 900 Вт. Необходимо отметить, что при увеличении мощности ПН нужно в такой же пропорции увеличивать мощность Tp1 (т.е. увеличивать сечение магнитопровода и проводов).

Транзисторы VT3, VT4 при монтаже необходимо установить на радиаторы площадью не менее 50 кв.см, с использованием теплопроводной пасты КПТ-8. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже ПН начинает работать сразу, необходимо только настроить сервисную функцию защиты АКБ от глубокого разряда (см. выше). Монтаж ПН производится в любом подходящем по размеру корпусе из диэлектрического материала. На переднюю панель корпуса выводятся: розетка 220 В (штатная); клеммы М8 для подключения АКБ; светодиод VD1. Монтаж выходных цепей транзисторов VT3, VT4, соединение Tp1 с плюсом АКБ выполнить проводом диаметром не менее 3 мм. При использовании ПН отдельно от МЭС необходимо предусмотреть в плюсовой цепи предохранитель на 30 А и выключатель от автомобильного электрооборудования совместно с автомобильным реле (например, включения дальнего света). Если мощность изготовленного ПН более 300 Вт (см. выше), необходимо использовать более мощное реле. При использовании ПН в составе МЭС Tp1 подсоединяется к точкам «а» и «б» (см. рис. 1).

Эксплуатация МЭС.

Для приведения МЭС в рабочее состояние проделывают следующие операции: с бензопилы снимают цепь, шину пильного агрегата, ведущую звёздочку цепи и, к картеру редуктора бензопилы крепят лонжерон каркаса. Вместо штатной звёздочки закрепляют ведущий шкив МЭС, натяжной планкой регулируют натяжение ремня, производят электрические соединения с блоком управления и ПН, заземляют каркас МЭС (при необходимости его закрепляют).

Затем запускают двигатель, замыкают SA1 и, по амперметру контролируют появление генерируемого тока, устанавливают рычажком средние обороты двигателя. Выключение МЭС производят в обратной последовательности: отключают потребителей, размыкают SA1 и глушат двигатель. Мощность двигателя бензопилы позволяет установить дополнительный глушитель без ущерба для работы МЭС в целом. Дополнительный глушитель позволит уменьшить акустическую нагрузку и позволит не испортить отношений с соседями.

Меры безопасности.

Во время работы МЭС запрещается:

- работать без заземления;
- работать в дождливую и сырую погоду без дополнительного укрытия;
- оставлять МЭС без присмотра при наличии на участке детей и домашних животных;
- подключать к ПН приборы, потребляемая мощность которых больше мощности ПН;
- располагать МЭС вблизи легковоспламеняющихся предметов и жидкостей;
- производить коммутацию соединительных проводов при подключённой нагрузке.

Некоторые рекомендации по усовершенствованию МЭС.

В зависимости от расположения МЭС относительно потребителей блок управления и аккумулятор лучше располагать непосредственно возле потребителей. Уголок для поперечины, при отсутствии указанного в спецификации, можно сварить из двух стальных полос толщиной 5 мм. В качестве замены двигателю от бензопилы можно порекомендовать, например, двигатель от мотокультиватора. Использование маломощных двигателей, рассчитанных на интенсивное воздушное охлаждение, например Д-6 (Д-4, Д-5, Д-8) для МЭС неприемлемо: чтобы убедиться в этом наш клуб потратил более полугода. Постоянный перегрев, нестабильность оборотов под нагрузкой, чрезвычайно затрудненный пуск, ограниченный ресурс даже с приспособленным вентилятором - всё это не позволило создать анонсированную в каталоге МЭС конструкцию и рекомендовать её для изготовления.

Литература:

1. Журнал "Моделист-Конструктор" №1 - 2001 г.
2. Журнал "Радиолюбитель" №7 - 2000 г.

Спецификация СБО

Спецификация ГЭС

Спецификация радиоэлементов преобразователя напряжения

Сборочные чертежи

Статья подготовлена специально для "Энциклопедии Технологий и Методик"

© Молотков С.И., 2004 г.
http://patlah.ru

Размещение статьи в Интернете и печатных изданиях допускается только с согласия автора

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

 

оооооооооооооооооооооооо