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:
Генератор был аккуратно разобран:
Из него был удален диодный мост и схема регулятора напряжения, подключены провода к обмоткам генератора, и щеточному узлу катушки возбуждения:
Затем все было собрано аккуратно и стало иметь такой вид:
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.
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:
Общая схема получилась примерно такая:
Так как на плате 2CAN разведены не все выводы платы и микроконтроллера, пришлось добавить соединений навесным монтажом:
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.
При открытии его браузером, можно просмотреть значения, и скопировать в буфер обмена:
Такая конструкция получилось в итоге:
Форма результирующего напряжения двух фаз такая (осциллограф двухлучевой к сожалению):
(после простого R-C фильтра для щупа осциллографа), а так без фильтра на прямую:
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:
Примитивным способом оценить крутящий момент, развиваемый генератором, решили с помощью поднятия груза, подвешенного за веревку к шкиву генератора.
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:
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.
Как самому сделать мощный электродвигатель из обычного автомобильного генератора
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Автомобильный генератор благодаря особенностям конструкции обладает относительно небольшим размером и при этом имеет вполне существенную мощность. Это в свою очередь означает, что при должном желании и наличии соответствующих знаний его можно переделать в весьма неплохой и полезный в хозяйстве электродвигатель.
Первым делом необходимо избавить заднюю часть генератора от пластикового кожуха. Под ним находится трехфазный мост выпрямительных диодов, которые расположены на радиаторе. Там же расположен щеточный узел с контроллером регулировки выходного напряжения. Когда это будет сделано, откручивается также радиатор с диодами. Следом отпиливаем щетки контроллера.
Большинство генераторов построено по типу коллекторного двигателя и имеет 6 выводов, 3 обмотки на стартере. Нам необходимо последовательно соединить друг с другом все обмотки между собой. Как только это будет сделано, получим в свое распоряжение 12В трехфазовый двигатель 1.5 кВт.
Для того, чтобы им можно было управлять, рекомендуется использовать контроллер от велосипеда, который в оригинальном устройстве используется для взаимодействия с мотор-колесом. Приобрести такой можно в сети за сущие копейки. Напряжение может быть любым, рассчитано на работу не ниже 12В. Правда, мощность контроллера ни в коем случае не должна быть меньше уже упомянутых 1.5 кВт.
Для того, чтобы запустить генератор как электродвигатель, на его коллектор необходимо сначала подать постоянное напряжение. Это означает, что на щеточный узел нужно будет установить в самом конце на то место, откуда он был снят ранее. После этого двигатель можно подключать, например, к аккумулятору.
Процесс создания во всех подробностях можно увидеть в видеоматериале ниже.
Видео:
В продолжение темы читайте про 5 возможностей батарейки , которая сгодится не только для пульта от телевизора.
Электромобиль с генератором на борту
Электромобиль с генератором на борту — самая перспективная схема так называемого последовательного заряжаемого гибрида, которую во всю эксплуатируют китайские производители электромобилей, и к которой, по моему мнению, придёт Тесла и остальные производители электрокаров. Китай в этой сфере явно захватил и удерживает лидирующую позицию с его моделями NIO, Huawei, Voyah Free и скорее всего другими, о которых я ещё не слышал, и технология будущего, для некоторых мест, где-то во всю используется в повседневной жизни.
Исходя из собственных предпочтений, могу сказать, что «чистый» электромобиль покупать не стал бы, а вот модель с генератором приобрел бы с удовольствием, и главным аргументом здесь можно считать хоть и относительную, но всё же на много большую свободу передвижения. К преимуществу этой конструкции можно добавить и простоту исполнения, когда к отлаженной схеме электромобиля, доведенной компанией Тесла до совершенства, необходимо «прикрутить» генератор (путь по которому, очевидно, и пошли китайские производители). Экология останется в выигрыше, ведь генератор производит меньше выбросов CO2 в сравнении с обычным двигателем внутреннего сгорания, а потенциальных покупателей явно прибавиться.
То обстоятельство, что китайские производители собираются вытеснить с этого рынка западноевропейских и американских производителей, довольно очевидно и очень вероятно, если принять во внимание уже выпущенные модели. Некоторые из них поступят в продажу в западной Европе уже в этом году. Премиальные электромобили с генератором для внутреннего рынка в Китае продают с пожизненной гарантией, что свидетельствует о наступлении новой эры электрических авто, которая может продлится не меньше эры автомобилей с ДВС, до появления принципиально новых источников питания.
Между тем ниша недорогих, по нашим меркам, электромобилей с генератором остается свободной, и если и выпускать подобное массово у нас, хотя бы только для внутреннего рынка, то это должна быть не дорогая и востребованная модель, какой был десять лет назад и остается до сих пор, например, Ларгус. И если исключить такие излишества как мощность двигателей более двухсот лошадиных сил и пробег на аккумуляторах более двухсот километров, может получиться весьма практичный и не дорогой электромобиль с генератором. Выпуск китайцами электромобиля Changan E-Star, пусть даже «чистого», с ценой в районе четырех сот тысяч рублей, служит доказательством возможности выпуска такого автомобиля.
Источник http://we.easyelectronics.ru/robots/proverka-vozmozhnostey-avtomobilnogo-generatora-v-kachestve-elektrodvigatelya.html
Источник https://novate.ru/blogs/010120/52929/
Источник https://autointerior.ru/hi-tech-electric-vehicle-gas-generator.html
