Обручи стягивают и прочно фиксируют всю конструкцию

Обручи стягивают и прочно фиксируют всю конструкцию

Sport.ua продолжает знакомить читателей с правилами в художественной гимнастике. В этой статье речь пойдет об одной из самых интересных групп – рисков. За комментариями мы обратились к ведущей украинской судье Лидии Виноградной.

Динамические элементы с Вращением и броском состоят из большого броска предмета и:

  • Минимум 2 вращения тела вокруг любой оси во время броска или полета предмета;
  • Потери зрительного контроля за предметом;
  • С переходом на пол или без перехода;
  • Ловли предмета во время или в конце вращения(ий), выполненной без технической ошибки во время ловли.

Ценность динамических элементов с Вращением может повышаться при следующих условиях:

  • способ броска;
  • количество вращений тела во время броска или полета предмета;
  • способ ловли во время или в конце финального вращения.

Базовая ценность и критерии:

Дополнительные критерии для:

  • Дополнительный критерий может быть выполнен во время броска и/или ловли предмета и/Или во время вращений тела (см. Суммарная таблица дополнительных критериев)
  • За каждый дополнительный критерий Базовая ценность увеличивается на 0.10 балла.
  • В случае, если гимнастка не выполнила 1 или несколько критериев или указанное 13 количество вращений, ценность понижается на ценность не выполненных критериев до тех пор, пока не останутся минимум 2 выполненных базовых вращений тела.
  • В официальной карточке Трудности указывается количество вращений и дополнительные критерии соответствующими символами

Суммарная таблица критериев:

В комбинациях можно использовать Трудности тела с вращением ценностью 0.10 балла, не записывая их в официальную карточку Трудности и не оценивая при подсчете ценностей Трудности тела. Элемент с Вращением («Шене») может выполняться в упражнении как часть только один раз изолированный или в серии из 2-3 «Шене». Если во время ловли гимнастка выполняет небольшое дополнительное корректирующее движение – «подстраивание» под предмет (1 небольшой шаг, стоя или на полу), но все же ловит предмет правильно, то ценность понижается на 0.10 балла.

1 риск
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,70

2 риск
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,70

3 риск
2 вращения, 1 смена уровня + ловля в одну руку (ловля в одну руку в следующем году будет считаться дополнителным критерием, пока эта ловля подсчитывается только для фундаментальных групп (ловля мяча в 1 руку является фундаментальной группой предмета в мяче)
0,30
С 2015 года : 0,40

4 риск
2 вращения, 1 смена уровня + ловля в одну руку
0,30
С 2015 года : 0,40

5 риск
3 вращения, ловля сразу во вращение предмета
0,40

6 риск
2 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук
0,50

7 риск
3 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,60

8 риск
3 вращения
0,30

9 риск
2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,50

10 риск
2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,50

11 риск
бросок обруча в наклонной плоскости, 4 вращения, ловля без рук
0,60

12 риск
2 вращения, ловля без рук и во вращение обруча
0,40

13 риск
2 вращения, ловля без рук и во вращение обруча
0,40

14 риск
2 вращения, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,40

15 риск
3 вращения, ловля без рук
0,40

Следующие риски выполнены с ошибками:

16 риск
Записано : бросок вне зрительного контроля, без помощи рук, с вращением обруча вокруг оси, 3 вращения, 2 смены уровня, 2 смены оси, ловля со входом в обруч
Изначальная стоимость :1.10
Ловля произведена до последнего вращения
Засчитано : бросок вне зрительного контроля, без помощи рук, с вращением обруча вокруг оси, 2 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси

17 риск
Записано : 3 вращения, 1 смена оси, 1 смена уровня
Изначальная стоимость 0,50
Ловля произведена до последнего вращения
Засчитано 2 вращения
Стоимость : 0,20

Записано : бросок вне зрительного контроля, 4 вращения, 2 смены оси, последовательный бросок без помощи рук и вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 1,00
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок вне зрительного контроля, 3 вращения, 1 смены оси

19 риск
Записано : бросок вне зрительного контроля, 4 вращения, 2 смены оси, последовательный бросок вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 0,90
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок вне зрительного контроля, 3 вращения, 1 смены оси
Стоимость 0,50

20 риск
Записано
бросок в наклонной плоскости обруча, 4 вращения, 1 смена оси, ловля вне зрительного контроля со входом обруча
Изначальная стоимость 0,80
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок в наклонной плоскости обруча, 3 вращения, ловля вне зрительного контроля
Стоимость 0,50

21 риск
Записано
3 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 0,60
Ловля до последнего вращения
Засчитано 2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук
Стоимость 0,40 – 0,10 (небольшое подстраивание под предмет) = 0,30
С 2015 сбавка в 0,10 за подстраивание исключается из правил. Риск будет в 2015 году оценен в 0,40

22 риск
Записано
Неизвестно

Засчитано : ничего нельзя засчитать, ибо есть значительное прерывание между 2 обязательными вращениями
Стоимость : 0

23 риск
Записано
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук
Изначальна стоимость 0,60
Засчитано
Ничего, ибо произошла потеря
Стоимость 0

24 риск
Записано
Бросок вне зрительного контроля, без помощик рук, 3 вращения, 1 смена уровня
Изначальная стоимость 0,60
Ловля до последнего вращения
Засчитано
Бросок вне зрительного контроля, без помощик рук, 2 вращения, 1 смена уровня
Стоимость 0,50

Правила в гимнастике: что такое риск?

Sport.ua продолжает знакомить читателей с правилами + комментарии судьи Лидии Виноградной

  • 22.08.2014 16:55
  • 17133 просмотра
  • 1 комментарий

Sport.ua продолжает знакомить читателей с правилами в художественной гимнастике. В этой статье речь пойдет об одной из самых интересных групп – рисков. За комментариями мы обратились к ведущей украинской судье Лидии Виноградной.

Динамические элементы с Вращением и броском состоят из большого броска предмета и:

  • Минимум 2 вращения тела вокруг любой оси во время броска или полета предмета;
  • Потери зрительного контроля за предметом;
  • С переходом на пол или без перехода;
  • Ловли предмета во время или в конце вращения(ий), выполненной без технической ошибки во время ловли.

Ценность динамических элементов с Вращением может повышаться при следующих условиях:

  • способ броска;
  • количество вращений тела во время броска или полета предмета;
  • способ ловли во время или в конце финального вращения.

Базовая ценность и критерии:

Дополнительные критерии для:

  • Дополнительный критерий может быть выполнен во время броска и/или ловли предмета и/Или во время вращений тела (см. Суммарная таблица дополнительных критериев)
  • За каждый дополнительный критерий Базовая ценность увеличивается на 0.10 балла.
  • В случае, если гимнастка не выполнила 1 или несколько критериев или указанное 13 количество вращений, ценность понижается на ценность не выполненных критериев до тех пор, пока не останутся минимум 2 выполненных базовых вращений тела.
  • В официальной карточке Трудности указывается количество вращений и дополнительные критерии соответствующими символами

Суммарная таблица критериев:

В комбинациях можно использовать Трудности тела с вращением ценностью 0.10 балла, не записывая их в официальную карточку Трудности и не оценивая при подсчете ценностей Трудности тела. Элемент с Вращением («Шене») может выполняться в упражнении как часть только один раз изолированный или в серии из 2-3 «Шене». Если во время ловли гимнастка выполняет небольшое дополнительное корректирующее движение – «подстраивание» под предмет (1 небольшой шаг, стоя или на полу), но все же ловит предмет правильно, то ценность понижается на 0.10 балла.

1 риск
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,70

2 риск
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,70

3 риск
2 вращения, 1 смена уровня + ловля в одну руку (ловля в одну руку в следующем году будет считаться дополнителным критерием, пока эта ловля подсчитывается только для фундаментальных групп (ловля мяча в 1 руку является фундаментальной группой предмета в мяче)
0,30
С 2015 года : 0,40

4 риск
2 вращения, 1 смена уровня + ловля в одну руку
0,30
С 2015 года : 0,40

5 риск
3 вращения, ловля сразу во вращение предмета
0,40

6 риск
2 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук
0,50

7 риск
3 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,60

8 риск
3 вращения
0,30

9 риск
2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,50

10 риск
2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,50

11 риск
бросок обруча в наклонной плоскости, 4 вращения, ловля без рук
0,60

12 риск
2 вращения, ловля без рук и во вращение обруча
0,40

13 риск
2 вращения, ловля без рук и во вращение обруча
0,40

14 риск
2 вращения, ловля без рук и вне зрительного контроля
0,40

15 риск
3 вращения, ловля без рук
0,40

Следующие риски выполнены с ошибками:

16 риск
Записано : бросок вне зрительного контроля, без помощи рук, с вращением обруча вокруг оси, 3 вращения, 2 смены уровня, 2 смены оси, ловля со входом в обруч
Изначальная стоимость :1.10
Ловля произведена до последнего вращения
Засчитано : бросок вне зрительного контроля, без помощи рук, с вращением обруча вокруг оси, 2 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси

17 риск
Записано : 3 вращения, 1 смена оси, 1 смена уровня
Изначальная стоимость 0,50
Ловля произведена до последнего вращения
Засчитано 2 вращения
Стоимость : 0,20

Записано : бросок вне зрительного контроля, 4 вращения, 2 смены оси, последовательный бросок без помощи рук и вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 1,00
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок вне зрительного контроля, 3 вращения, 1 смены оси

19 риск
Записано : бросок вне зрительного контроля, 4 вращения, 2 смены оси, последовательный бросок вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 0,90
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок вне зрительного контроля, 3 вращения, 1 смены оси
Стоимость 0,50

20 риск
Записано
бросок в наклонной плоскости обруча, 4 вращения, 1 смена оси, ловля вне зрительного контроля со входом обруча
Изначальная стоимость 0,80
Ловля до последнего вращения
Засчитано бросок в наклонной плоскости обруча, 3 вращения, ловля вне зрительного контроля
Стоимость 0,50

21 риск
Записано
3 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук и вне зрительного контроля
Изначальная стоимость 0,60
Ловля до последнего вращения
Засчитано 2 вращения, 1 смена уровня, ловля без рук
Стоимость 0,40 – 0,10 (небольшое подстраивание под предмет) = 0,30
С 2015 сбавка в 0,10 за подстраивание исключается из правил. Риск будет в 2015 году оценен в 0,40

22 риск
Записано
Неизвестно

Засчитано : ничего нельзя засчитать, ибо есть значительное прерывание между 2 обязательными вращениями
Стоимость : 0

23 риск
Записано
3 вращения, 1 смена уровня, 1 смена оси, ловля без рук
Изначальна стоимость 0,60
Засчитано
Ничего, ибо произошла потеря
Стоимость 0

24 риск
Записано
Бросок вне зрительного контроля, без помощик рук, 3 вращения, 1 смена уровня
Изначальная стоимость 0,60
Ловля до последнего вращения
Засчитано
Бросок вне зрительного контроля, без помощик рук, 2 вращения, 1 смена уровня
Стоимость 0,50

Ослабление резьбового крепежа: причины и меры борьбы

Главным преимуществом резьбовых крепежных изделий является то, что их можно демонтировать и использовать повторно. Однако это их свойство является также источником серьезной проблемы, как для машин, так и для строительных металлических конструкций. Эта проблема — непреднамеренное и самопроизвольное ослабление (самоотвинчивание) резьбового соединения — болтового, винтового или шпилечного.

1. Механизмы ослабления резьбового соединения

В большинстве резьбовых крепежных соединений прочность соединения обеспечивается путем создания в нем большой стягивающей нагрузки. Эта стягивающая нагрузка создается при контролируемой затяжке болтового соединения.

Рисунок 1 — Болтовое соединение с контролируемым натяжением

Ослабление резьбового соединения — это последующая потеря части этой стягивающей нагрузки. Это может происходить по двум причинам:

  • Ротационное ослабление, которое часто называют самоотвинчиванием, происходит тогда, когда крепежное изделие, например, гайка, вращается относительно болта под воздействием внешних нагрузок, что приводит к уменьшению стягивающего усилия в соединении.
  • Неротационное ослабление происходит тогда, когда отсутствует относительное движение между внутренней и наружной резьбой, но ослабление резьбового соединения все равно происходит.

2. Неротационный механизм отвинчивания гаек

Неротационное ослабление резьбового соединения может происходить как результат деформации самого резьбового крепежного изделия или соединения в целом. Это может происходить в результате локальной пластической деформации на опорных поверхностях болтового или винтового соединения.

Когда две опорные поверхности, например, детали и головки болта, приходят в контакт друг с другом, неровности на обеих поверхностях подвергаются значительной нагрузке. Поскольку фактическая площадь контакта может быть значительно меньше, чем видимая его площадь, то на этих неровностях возникают очень большие локальные напряжения. Величина этих напряжений даже при весьма умеренных нагрузках выше предела текучести материалов в болтовом соединении (рисунок 1).

Рисунок 2 — Увеличенная область контакта с неровностями контактирующих поверхностей [1]

Это приводит к тому, что поверхность частично проседает сразу после завершения операции затяжки болтового соединения. Это явление называют «просадка» (англ. embedding). Доля стягивающего усилия, которая теряется из-за просадки зависит от:

  • жесткости болта и самого соединения,
  • количества поверхностей, которые участвуют в соединении,
  • шероховатости поверхностей и уровня напряжений, которые действуют в соединении.

При умеренных нагрузках начальная осадка соединения обычно приводит к потере стягивающего усилия в болтовом соединении на 1 до 5 % в течение первых секунд после затяжки болтового соединения. Когда это соединение впоследствии динамически нагружается внешними нагрузками, происходит дальнейшая осадка соединения в результате давлений, которым подвергаются его поверхности.

Ослабление резьбового соединения в результате просадки является особенно проблематичным для соединений, которые состоят из нескольких тонкостенных элементов и имеют небольшую общую толщину соединения.

3. Теория ослабления болтового соединения

В настоящее время признанной теорией самопроизвольного ослабления резьбового крепежа считается теория Юнкера (1969). Она была разработа по результатам испытаний болтов на испытательной машине Юнкера (рисунок 3).

Рисунок 3 — Испытательная машина Юнкера [1]

Основные положения теории Юнкера:

  • Хорошо затянутое болтовое соединение ослабевает в результате отвинчивания гайки, если возникает относительное движение между резьбами болта и гайки и между смежными поверхностями гайки и прижатого материала.
  • Поперечные динамические нагрузки создают намного более серьезные условия для самоотвинчивания, чем динамические осевые нагрузки.
  • Радиальные перемещения под действием осевых нагрузок значительно меньше, чем те, которые возникают от поперечных нагрузок (рисунок 4).
  • Наиболее частой причиной ослабления болтовых соединений является не вибрация, как часто считается, а движения в соединении, в частности, поперечные проскальзывание резьбы болтов и опорных поверхностей.
  • Если к болту приложена достаточная осевая нагрузка, чтобы предотвратить поперечные перемещения в соединении, то не требуются никакие фиксирующие устройства, так как трение будет держать части соединения вместе.

Рисунок 4 — Поперечное перемещение в болтовом соединении [1]

В случаях, когда проскальзываний в соединении нельзя избежать, например, в соединениях для компенсации температурных расширений, то необходимо применять специальные меры и устройства для фиксации резьбового соединения, например, в случае болтового соединения, стопорение гаек.

4. Стопорные свойства болтов

4.1. Фланцевая головка

Более широкая головка болта — фланцевая головка — обеспечивает больше трения между головкой и поверхностью детали или элемента конструкции. При этом снижается поверхностное давление на опорные поверхности и тем самым снижается просадка соединения.

Читайте также:  Торф закладывается в верхний бачок

4.2. Рифленая головка

Рифление на опорной поверхности фланца головки выполняет функцию стопорения. При затяжке болта ребра рифления впиваются в поверхность конструкционного элемента и обеспечивают стопорящий эффект. Повреждение поверхности детали, особенно окрашенной, может быть препятствием для применения в некоторых случаях.

Если в болтовом соединении применяется рифленый болт, то и гайка в нем тоже должна быть рифленая [3] (рисунок 5). Это нужно для того, чтобы обеспечивать высокое трение на всех поверхностях соединения. В болтовом соединении с рифлеными болтом и рифленой гайкой шайбы не применяются.

Рисунок 5 — Болты и гайки с рифленой опорной поверхностью

5. Стопорные свойства гаек

В промышленности применяется несколько десятков различных типов стопорных элементов — стопорных гаек. Все они имеют общий принцип — заклинить резьбу гайки на резьбе болта. Это достигается различными методами: механическими или химическими. К механическим методам относятся стопорные гайки с деформированной резьбой, нейлоновыми и стальными стопорящими вставками. Химические методы основаны на повышении трения между резьбами за счет заклинивания их путем введения специальных химических составов, например, известные составы типа Locktite.

6. Стопорные свойства шайб

Шайбы относятся к крепежным изделиям, так как они участвуют в обеспечении прочности и надежности соединений. Неправильное применение шайб может приводить к снижению прочности соединения или увеличению риска его ослабления.

6.1. Плоские шайбы

При правильном выборе плоские шайбы (рисунок 6) могут способствовать снижению поверхностного давления на мягкие материалы и минимизировать потерю прочности сжимающего усилия за счет просадки. Опорная поверхность шайбы обычно больше, чем опорная поверхность болта или гайки.

Рисунок 6 — Круглая плоская шайба

Больший диаметр контактной поверхности дает большее усилие сопротивления трению. Поэтому, именно головка болта всегда вращается относительно шайбы при затягивании болтового соединения. Следовательно, она будет защищать менее прочный материал и тем самым снижать риск ослабления соединения при воздействии внешних сил.

В зависимости от применяемого класса прочности болта выбирают класс прочности шайбы. Выбор неправильной твердости шайбы может приводить к повышенному риску ослабления соединения, а также, если материал является слишком мягким чтобы поддерживать головку болта без просадки [2].

6.2. Пружинные (гроверные) шайбы

Обычно считается, что пружинные гроверные шайбы (рисунок 7) снижают риск ротационного ослабления болтового или винтового соединения. Главная цель этой пружинной шайбы — снижать потерю стягивающего усилия, которое происходит вследствие просадки болтового соединения. Поэтому, если правильно применять эту шайбу, то будет снижаться риск отвинчивания под воздействием динамических нагрузок.

Рисунок 7 — Пружинные (гроверные) шайбы [3]

Однако часто эти шайбы имеют чрезмерную прочность и поэтому приводят к более высокому риску ослабления соединения из-за просадки и/или динамических нагрузок [2]. Пружинные шайбы должны иметь прочность, которая достаточна, чтобы выдержать стягивающее усилие болтов класса прочности 5.8, когда они затянуты на полную прочность. При работе с такими болтами пружинные шайбы снижают потерю стягивающей нагрузки и тем самым снижают риск ослабления болтового соединения под воздействием динамических сил. Кроме того, кромки пружинной шайбы создают механическое зацепление за относительно мягкую поверхность, что дает дополнительный стопорящий эффект.

Эффективность пружинных шайб становится очень низкой, когда их применяют с термически упрочненным крепежом класса 8.8 и выше. Пружинное усилие шайбы является в этом случае слишком малым, а кромки шайбы не способны врезаться в твердую поверхность болта или гайки. Если пружинные шайбы применяются с высокопрочным крепежом, то они фактически создают повышенный риск для надежности соединения, так под воздействием высоких нагрузок могут разъехаться и сломаться.

6.3. Гроверные шайбы при поперечной вибрации

На рисунке 8 представлены резултьтаты вибрационных испытаний на машине Юнкера болтовых соединений М10 с гроверной шайбом и без нее. Амплитуда вибрации составляла +/- 0,5 мм [1].

Результаты испытаний показали, что установка пружинной шайбы под головку болта может приводить к его самоотвинчиванию быстрее, чем для болта без такой шайбы [1]. Аналогичное мнение об эффективности пружинных шайб по стопорению болтов и гаек высказано в известном руководстве по проектированию крепежа NASA [3].

Рисунок 8 — Испытания болтов на машине Юнкера:

«болт с гроверной шайбой» и «болт без шайбы»

6.4. Другие стопорные шайбы

Тарельчатые (рисунок 9)

Зубчатые (рисунок 10)

Рисунок 9 — Тарельчатые шайбы: а — гладкие, б — рифленые [3]

Рисунок 10 — Зубчатые шайбы [3]

7. Применение контргаек

Эти гайки обычно стопорят друг друга, как это показано на рисунке 9. До сих пор идут споры, какая из гаек должна быть снизу — толстая или тонкая [3].

Рисунок 11 — Стопорение контргайкой [3]

Однако, есть мнение, что этот тип стопорения является слишком непредсказуемым, чтобы быть надежным [3]. Если внутренняя гайка затянута сильнее, чем наружная, то она «потечет» до того, как наружная гайка будет затянута до своей полной нагрузки.

С другой стороны, если наружная гайка затягивается больше, чем внутренняя гайка, то внутренняя гайка будет разгружаться. При этом наружная гайка начнет «течь» до того, как внутренняя гайка наберет свою полную нагрузку.

Это значит, что очень трудно получить правильную затяжку для каждой из этих двух гаек. Поэтому, считается [3], что самоконтрящие гайки являются намного более практичным выбором для стопорения, чем гайка и контргайка. Однако, например, в случаях, когда болтовое соединение не несет осевой нагрузки, применение контрящей гайки может быть вполне оправдано.

8. СТО НОСТРОЙ 2.10.76-2012 о стопорении резьбовых соединений

СТО НОСТРОЙ 2.10.76-2012 «Болтовые соединения» [4] по-разному подходит к стопорению различных типов соединений. Это в целом соответствует подходу на основе теории Юнкера.

8.1. Три основных типа болтовых соединений

  • Фрикционные (сдвигоустойчивые) соединения. В этих соединениях сдвигающие усилия воспринимаются силами трения, действующими на контактных поверхностях соединяемых элементов в результате натяжения болтов на проектное усилие.
  • Срезные соединения. В этих соединениях сдвигающие усилия воспринимаются сопротивлением болтов срезу, а соединяемых элементов — смятию.
  • Фрикционно-срезные соединения. В этих соединениях учитывается как сопротивление болтов срезу, так соединяемых элементов — смятию и трению.

Фрикционные соединения — это соединения с контролирумым натяжением на высокопрочных болтах, а срезные и фрикционно-срезные — соединения с неконтролируемым натяжением.

8.2. Требования по стопорению соединений

Для фрикционного соединения каждый болт (высокопрочный) устанавливается в соединение с двумя круглыми шайбами (одна ставится под головку болта, другая — под гайку). Высокопрочные болты с увеличенным размером головки под ключ, при разности номинальных диаметров отверстий и болтов до 4 мм, допускается устанавливать с одной шайбой под вращаемым элементом (гайкой или головкой болта). Никаких дополнительных мер по стопорению гаек не производится. Особое внимание уделяется подготовке контактных опорных поверхностей болтов, гаек и шайб для обеспечения на них высоких усилий трения.

В срезных соединениях допускается установка под гайкой двух плоских шайб. Под головкой болта шайбу допускается не устанавливать. Для предотвращения самоотвинчивания гаек, их дополнительно закрепляют постановкой специальных шайб или контргаек. При этом конкретные виды шайб не указываются. Для болтов, работающих на растяжение, закрепление гаек рекомендуется осуществлять исключительно постановкой контргаек.

В конструкциях, воспринимающих статические нагрузки, гайки болтов, затянутых на усилие 50–70 % от минимального предела прочности болта на растяжение, допускается дополнительно не закреплять. При этом резьба болтов не должна попадать на плоскость среза.

Источники:

1. Self-loosening of threaded fasteners, Fastener + Fixing Technology, № 2, 2011. http://www.boltscience.com/pages/self-loosening-of-threaded-fasteners.pdf

2. Stop Loosening of Fasteners, www.fastenerandfixing.com

3. Fasteners Design Manual, NASA, 1990, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19900009424.pdf

4. СТО НОСТРОЙ 2.10.76-2012 «Болтовые соединения», 2012

Смотрите также:

ООО «Алюком»
г. Москва, ул. Нагатинская, д. 16, стр. 9, офис 2-5

Тел.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru

Производство и склад: Калужская обл., г. Малоярославец, ул. Калужская, 64.

Роторный ветрогенератор своими руками: чертежи, схемы, инструкция по сборке

Ветровая электростанция, которая имеет горизонтальную ось вращения, хоть и обладает высокими показателями КПД, имеет некоторые недостатки. Например, осуществляемая передача через коллектор тока в состоянии вызвать значительные потери энергии и привести к таким неприятностям, как нарушение контактов из-за их окисления, снижение упругости пластин.

Во многих ситуациях более практичным и выгодным будет вертикальный (роторный) ветрогенератор, который имеет свойство работать при ветре любого направления. Роторный ветрогенератор, как правило, устанавливается на мачте или столбе. Интересно, что сделать своими руками данное устройство не так сложно, как может показаться на первый взгляд, так как простота конструкции – одно из главных достоинств роторного ветрогенератора.

Для того, чтобы соорудить роторный ветрогенератор своими руками, необходимо:

  1. Взять три диска из фанеры, имеющими диаметр 1000 мм. Толщина каждого должна составлять не менее 10 мм. Это будут аэродинамические шайбы-перегородки.
  2. Потребуется четыре пластины с параметрами 500 на 1050 мм и толщиной около 5. Это будут лопатки ротора.
  3. Необходимо произвести стыковку данных элементов при помощи специальных дюралюминиевых уголков, которые имеют сечение 2x30x30 мм, также для соединения используются винты марки М5 вместе с шайбами и гайками.
  4. Усиливается данная конструкция стяжками, выполненными из стальных стержней, имеющих диаметр 6 мм и на концах резьбу.
  5. Нижняя шайба должна быть укреплена брусками из дерева с сечением 40 на 40 мм.

После того, как была осуществлена предварительная сборка, ветряк полностью разбирается для того, чтобы все элементы из фанеры примерно три раза пропитать олифой. Только после этого процесса и полного высыхания покрытия конструкция собирается в окончательно и после окрашивается алкидной эмалью.

В качестве подшипникового узла можно использовать специальный тормозной мотоциклетный барабан. Ротор устанавливается на него посредством дистанционных втулок и болтов уже марки М8 с шайбами и гайками. В процессе монтажа между узлом и самим ротором необходимо установить самодельную ведущую звездочку цепного мультипликатора, также ведомая звездочка должна быть установлена на вал генератора. Звездочка, обладающая ведущими функциями, вырезается из дюралюминиевого листа, который имеет толщину около 4 мм. Технология изготовления состоит в том, чтобы сначала на ее делительной окружности разметить центры отверстий, которые образуют впадины для зубьев, потом при помощи сверла, напильника и ножовки следует сформировать сами зубья.

Как правило, роторный генератор оснащен практически таким же тормозным устройством, как и на ВЭС. Его привод может быть таким же аэродинамическим. При сборе конструкции на ось тормозного кулачка рекомендуется закрепить стальную втулку, которая, в свою очередь, имеет четыре приваренные трубчатые штанги. На концах каждой из них могут быть расположены специальные полуцилиндрические лопасти из фанеры. Важно осуществить замену пружины, стягивающей колодки тормозов на ту, которая обладает немного меньшими показателями жесткости. Данное устройство, как правило, срабатывает при скорости ветра больше, чем 10 м/с.

Во многих роторных генераторах есть одно достоинство – присутствие автоматического оригинального устройства, которое устанавливает лопатки ротора в самое оптимальное положение, причем в строгой зависимости от скорости ветра. Подобная конструкция производится из фанеры толщиной 3 мм, из пластика, имеющего слоистую структуру или из дюралюминия с показателями толщины до 0,8 мм. Кроме того, устройство может быть установлено на металлическом каркасе.

Нижняя и верхняя крестовины, которые относятся к креплению лопаток ротора, производятся из стальных полос, имеющих толщину около 5 мм. Для того, чтобы максимально укрепить нижнюю крестовину, ее усиливают специальными стальными подкосами, которые определенным способом привариваются снизу. Крепятся такие детали непосредственно на валу двигателя при помощи стопорных винтов М8.

Если генератор обладает возможностью автоматически устанавливать лопатки, то будет обеспечена постоянная скорость его вращения вне зависимости от того, какой силы ветер дует. Состоит данная часть конструкции из самой крестовины, пружины и тяги.

Что касается принципа работы такого автомата, то он достаточно прост. Если скорость ветра небольшая, пружина при сжимании поставит лопатки в такое положение, которое оптимально подойдет для максимального использования пусть и не большой силы ветра. По мере того, как частота вращения ротора увеличивается, тяги, которые одновременно играют роль грузов-балансиров, будут под действием центробежной силы поворачивать роторные лопатки внутрь. В результате данного процесса будет достигнута максимальная стабильность вращения конструкции.

При изготовлении данного автоматического устройства важно обратить внимание на балансировку всей конструкции в целом. Только опытным путем должна подбираться жесткость пружины, которая работает исключительно на растяжение. Если есть на то необходимость, могут быть установлены специальные дополнительные грузы на все стороны лопаток, которые обращены к оси генератора. Именно они в состоянии обеспечить автоматическое срабатывание автомата, когда скорость его вращения будет увеличиваться.

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить, что ветровой генератор состоит из верхней крестовины, лопаток ротора, нижней крестовины, тяги-балансира, пружины, вала ротора, крестовины автомата установки лопаток, основания ветродвигателя и шкива.

Существует еще одна деталь – рама привода двигателя ротора. Она изготавливается из стальных уголков, имеющих сечение 5x50x50 мм. Сами площадки для монтажа корпуса подшипников вырезаются из листа стали толщиной 5 мм. Последние закрепляются при помощи сварки, при этом нижняя их площадка должна быть подвижной, для того чтобы осуществлять центровку вала ротора. Используемые в этом процессе подшипники должны иметь маркировку № 106 и № 206.

Если есть желание или необходимость применить электрогенератор под ветродвигатель, то рекомендуется использовать тот, который предназначен легковому транспортному средству . Стоит отметить, что данная конструкция совсем неплохо работает вместе с насосом, при необходимости поднять из скважины воду или из колодца и направить в водонапорную башню. Для этой цели можно использовать топливный автомобильный насос или специальную водяную помпу, которая раньше находилась в стиральной машине. Первый изготавливается при помощи одного или нескольких кулачков, на одинаковом расстоянии расположенных по всему валу ветродвигателя, вторая – посредством ременной передачи.

Есть еще один способ изготовления ветрогенератора. Для него необходимо:

  • разрезать пополам пластиковую бутыль;
  • закрепить части друг с другом при помощи специальных, заранее приготовленных кружков из текстолита или фанеры;
  • прямо по центру кружков надо установить ось вращения;
  • на ось закрепить сам генератор электрической энергии.

При желании можно сделать ветряк разборным, тогда появляется возможность применять его в походах для того, чтобы осуществить подзарядку аккумуляторов фотоаппаратов, мобильных телефонов или батарей от ноутбука. Кроме того, с помощью данного приспособления можно легко провести освещение всей палатки, опять же в походе, а при необходимости осветить вообще весь палаточный городок, если установить несколько подобных конструкций. Переносить такой генератор очень удобно, так как в разобранном виде он занимает совсем немного места. Чаши из пластика можно уложить одна в другую, а затем в них же уложит сам электрогенератор.

Для того, чтобы стационарно установить данную конструкцию, например, на садовом участке или на даче, лучше соорудить более надежный вид генератора – неразборный – и капитально закрепить его на крыше.

Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора – Схемы без дополнительных диодов

Схема автомобильного генератора, это схема самого генератора, схема соединенного с ним регулятора напряжения и схема цепи возбуждения генератора. Генератор с регулятором напряжения иногда называют – генераторная установка.

Читайте также:  Рационально расположить необходимую мебель

Автомобильный генератор – это трехфазная синхронная машина. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Смысл явления состоит в том, что в обмотке индуктируется электродвижущая сила, если вокруг нее действует изменяющееся магнитное поле. Значит, генератор должен состоять из обмотки и вращающегося магнита. Обмотка наматывается на кольцевой сердечник, а внутри обмотки вращается ротор. Процесс намагничивания ротора, называется возбуждением генератора. Для намагничивания ротора в нем есть своя обмотка, в которую ток попадает через щетки. Ток, намагничивающий ротор, называется ток возбуждения, а обмотка ротора называется обмотка возбуждения.

По принципу действия синхронный генератор, создает переменное напряжение, а для зарядки аккумулятора и для работы всего электрооборудования, нужно постоянное напряжение, поэтому в любой автомобильный генератор, входит выпрямитель – трехфазный диодный мост. Переменный ток генератора выпрямляется диодным мостом и во внешних цепях действует постоянное напряжение и протекает постоянный ток.

Регулятор напряжения – обязательный элемент схемы, он поддерживает необходимый уровень выходного напряжения генератора.

Регулятор напряжения включается в цепь возбуждения. Его задача управлять током возбуждения. Он работает в режиме открыто – закрыто, то есть, он все время включает и выключает ток возбуждения. Напряжение генератора повышается, он отключает ток возбуждения – напряжение снижается, он снова включает ток возбуждения и напряжение повышается. Таким образом, он не дает напряжению вырасти выше заданного значения, которое должно быть 13,8 – 14,2 Вольта. Такое напряжение необходимо поддерживать для нормальной зарядки аккумулятора и нормальной работы всех приборов электрооборудования.

Автомобильный генератор первоначально возбуждается от аккумулятора. Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается, через него идет ток возбуждения и ротор намагничивается. Когда завелся двигатель и генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора. ЭДС генератора становится выше, поэтому генератор становится источником, а аккумулятор начинает заряжаться.

Применяются два принципа подачи тока возбуждения от генератора на собственную обмотку возбуждения.

  1. Схема возбуждения от выхода генератора

Ток возбуждения идет от выхода генератора, через замок зажигания, выход генератора всегда связан с аккумулятором.

  1. Схема возбуждения через дополнительные диоды

В этом случае, ток возбуждения выпрямляется отдельным выпрямителем, цепь возбуждения отключена от выхода генератора и, значит, от аккумулятора. Ток возбуждения идет только внутри генератора и не использует внешнюю цепь. Аккумулятор используется только для первоначального возбуждения.

Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора

Эти простые схемы применялись для автомобилей 60-х 70-х годов выпуска. «Жигули», «Москвичи», ЗиЛ, Газ, Уаз. Много таких автомобилей до сих пор остается в эксплуатации.

Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.

На выходе регулятора напряжения стоит мощный транзистор, это может быть биполярный, и может быть полевой транзистор. Он работает в ключевом режиме, то есть, открыт – закрыт. Открыт транзистор – ток возбуждения проходит, закрыт транзистор – ток не проходит.

Есть три варианта включения транзистора – с общим Эмиттером, общей Базой и с общим Коллектором. Поэтому ключи на транзисторах бывают с ОЭ, ОБ, ОК. Для каждого варианта транзисторного ключа есть свои особенности применения.

В регуляторах напряжения используются транзисторные ключи с ОЭ и ОК. Если заземлен транзистор, то это ключ с ОЭ, если заземлена щетка. то это ключ с ОК. Регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют A – Circuit , регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют В – Circuit .

В автомобильных схемах генераторов применяются обе схемы – и A – Circuit , и В- Circuit

Схемы с внешним регулятором напряжения

Такая схема применялась на автомобилях Жигули ранних выпусков 2101 – 2106

Такая схема применялась для автомобилей Волга, Газ, Зил, УАЗ. Генераторы Серий 16 3701 и 19.3771.

Эта схема применяется для автомобилей Крайслер и Додж. По этой схеме сделан генератор на двигатели Крайслер для автомобилей Волга и Газель.

Генераторы со встроенными регуляторами напряжения

Регулятор напряжения можно установить снаружи и внутри генератора. Такая конструкция получается более компактной и надежной, она позволяет отказаться то проводов для соединения генератора и регулятора напряжения.

При установке регулятора снаружи корпуса генератора, появляется возможность замены регулятора не снимая генератор.

Генераторы такой конструкции, со встроенным регулятором, установленном на корпусе, широко применяется для автомобилей выпускавшихся в недавнее время и находящиеся в эксплуатации – Валдай, КАМАЗ, МАЗ, УАЗ

Все приведенные схемы используют принцип питания обмотки возбуждения от выхода генератора. Генератор часть своего выпрямленного тока отдает на собственное возбуждение.

Путь тока возбуждения: Плюс генератора, плюс аккумулятора, контакты замка зажигания, вход регулятора напряжения, обмотка (или наоборот), обмотка возбуждения, минус – масса.

Недостаток Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.

В генераторах с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора, весь ток возбуждения проходит через контакты замка зажигания. Этот ток для получения достаточной мощности генератора должен быть быть 3 – 5 Ампер. Такой ток требует качественного зажима всех контактов и достаточно толстого провода, при размыкании контактов дает сильную искру и изнашивает контакты, снижая надежность системы зарядки и системы зажигания, которая питается через эти же контакты.

Аккумулятор в любой схеме всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга – двигатель не работает – источник аккумулятор, двигатель заработал – источник генератор. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо подключенный к нему, не может разрядиться через генератор, потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения, аккумулятор может разрядиться.

Если двигатель не завелся, генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то через обмотку ротора идет ток от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер). По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов, двигатель не заведется. То есть, в схемах, в которых обмотка возбуждения запитана от выхода генератора и, значит, подключена непосредственно к аккумулятору, может неожиданно разрядиться аккумулятор.

Схема с дополнительными диодами несколько сложнее, но она обеспечивает питание обмотки возбуждения, прямо внутри генератора минуя замок зажигания, обмотка возбуждения не имеет прямой связи с аккумулятором, поэтому такая схема исключает случайную разрядку аккумулятора при невыключенном зажигании.

В схемах с дополнительными диодами, первоначальное возбуждение также происходит от аккумулятора, но очень маленьким током чрез ограничительные сопротивления или через специальную лампочку. После запуска генератора ток возбуждения идет уже по отдельной цепи, не связанной с аккумулятором, через дополнительный выпрямитель. (доп диоды)

Генератор своими руками: пошаговая инструкция по изготовлению в домашних условиях

Электроэнергия не всегда подается бесперебойно, например, из-за удаленного расположения ЛЭП от жилых построек. И когда то и дело отключают свет, наверняка вы задумывались о покупке генератора? Конечно, покупное устройство – недешевое решение, да и затраты не всегда оправданы. Более доступный вариант – изготовить генератор своими руками. Такое решение не требует больших вложений на сборку, может преобразовать энергию не только за счет дорогостоящего бензина, дизельного движка, но и более доступных – газа, пара и т.п.

Поэтому он решает проблему с перебоями электричества и экономит энную сумму в бюджете. Но как сделать действительно качественный генератор, какие еще у самоделки преимущества перед покупными устройствами? Мы поможем вам разобраться во всех нюансах – в этой статье приведем схемы сборки электрогенератора, принцип его работы, преимущества использования самоделки. Также рассмотрим пошаговую инструкцию по изготовлению генератора в домашних условиях.

Преимущества самодельного генератора

Самодельный генератор выигрывает у покупного более доступной стоимостью. Безусловно финансовая сторона важна, но устройство, сделанное своими руками – это прибор только с необходимыми и заявленными требованиями.

Стоит учесть, что выбранная конструкция непосредственно сказывается на КПД. Так в асинхронных генераторах потери КПД не превышают 5%. Лаконичность конструкции его корпуса с защитой мотора от влаги, грязи снижает потребность в частом техническом обслуживании. Асинхронный генератор более устойчив против скачков напряжения за счет выпрямителя на выходе, что предотвращает поломки подключенного оборудования.

Такое устройство эффективно питает сварочные аппараты, лампы накаливания, компьютерную и мобильную технику с чувствительностью к перепадам напряжения. Имеет хорошую производительность и моторесурс.

Прибор – хорошая альтернатива обычным источникам электропитания, выручает при аварийном отключении электричества, экономит средства. Мобилен, малогабаритен, с простой конструкцией, легко поддается ремонту – можно своими силами заменить вышедшие из строя детали, узлы.

Кроме прочего, самоделка обладает небольшими размерами, поэтому с легкостью устанавливается даже в небольших помещениях.

В зависимости от от используемого типа топлива генератор требует лишь соблюдения мер предосторожности в процессе использования.

Разновидности генераторов электроэнергии

Обычно самодельный генератор в домашних условиях изготавливают на основе асинхронного двигателя, магнитным, паровым, на дровах.

Вариант #1 — асинхронный генератор

Устройство сможет вырабатывать напряжение 220-380 В, исходя из показателей выбранного мотора.

Для сборки такого генератора потребуется лишь запустить асинхронный двигатель, подключив конденсаторы к обмоткам.

Генератор на основе асинхронного двигателя самостоятельно синхронизируется, запускает роторные обмотки с постоянным магнитным полем.

Если ротор короткозамкнутого типа, то обмотки возбуждаются при помощи остаточной силы намагниченности.

Вариант #2 — устройство на магнитах

Для магнитного генератора подходит коллекторный, шаговый (синхронный бесщеточный) двигатель и прочие.

В процессе сборки магниты крепятся на вращающуюся ось и устанавливаются в прямоугольную катушку. Последняя при вращении магнитов вырабатывает электростатическое поле.

Вариант #3 — паровой генератор

Для генератора на пару используют печь с водяным контуром. Работает устройство за счет тепловой энергии пара и турбинных лопастей.

Это замкнутая система с массивной немобильной установкой, требующей контроля и охлаждающего контура для превращения пара в воду.

Вариант #4 — устройство на дровах

Для генератора на дровах используют печи, включая походные. К стенкам печей закрепляют элементы Пельтье и располагают конструкцию в корпус радиатора.

Принцип работы генератора следующий: при нагревании поверхности проводниковых пластин с одной стороны другая охлаждается.

На полюсах пластин появляется электрический ток. Наибольшая разница между температурами пластин обеспечивает генератор максимальной мощностью.

Агрегат более работоспособен при минусовых температурных режимах.

Принцип работы электрогенератора

Работа генераторов реализуется по принципу электромагнитной индукции, когда в замкнутой рамке происходит наводка тока за счет пересечения ее вращающимся магнитным полем. Магнитное поле создают обмотки либо постоянные магниты.

Когда из коллектора электродвижущая сила достигает замкнутого контура и узлов щетки, то ротор начинает вращаться сообща с магнитным потоком. Так создается напряжение в подпружиненных щетках, прижатых к коллекторам пластинчатого вида.

Далее электроток передается к выходным клеммам, проходит в сеть, распространяется по генератору.

Используют генераторы переменного и постоянного тока. Электрогенератор переменного тока малогабаритен, не образовывает вихревые токи, при этом имеет возможность функционировать в экстремальных температурах. Аппарат с постоянным током не требует тщательного контроля, обладает значительным числом ресурсов.

Генератор переменного тока может быть как синхронным, так и асинхронным. Первый – с постоянным электрическим магнитом и количеством вращений статора равных роторным, формирующим магнитное поле. Преимуществами такого генератора называют стабильно высокое напряжение, к недостаткам относят перегрузку по токам из-за завышенной нагрузки на регулятор, повышающий ток обмотки ротора.

Конструкция асинхронного генератора: короткозамкнутый ротор, статор. Когда вращается ротор генератор индуцирует ток, а магнитное поле выдает напряжение синусоидального типа.

Пошаговая инструкция по сборке

Собирать генератор в домашних условиях необходимо после того, как подготовлен комплект из необходимых радиокомпонентов, электроинструментов и материалов.

Этап 1 – подготовка радиокомпонентов

Для сборки модуля механического генератора с электромагнитами потребуется двигатель. Для изготовления маломощного генератора можно использовать электродвигатель от стиралки типа «Ока», «Волга», насоса «Агидель» и прочие.

Ток, вырабатываемый мотором, определяет выбор деталей и узлов. Для преобразования тока из переменного в постоянный необходимы выпрямительные диоды, например, диодный мост высокой мощности в десятки ампер с напряжением не более 50 В. Для полярных конденсаторов постоянного тока важны сглаживающие фильтры со способностью выравнивать пульсацию напряжения постоянного характера.

В качестве дополнительной платы с USB-портом для подключения гаджетов выбирается устройство для преобразования напряжения в 1,5-20 В. Такой список радиокомпонентов достаточен для маломощного генератора напряжением до двух десятков вольт. В случае с асинхронным двигателем подключить мобильные устройства получится напрямую.

Этап 2 – подготовка инструментов и материалов

Из электроинструментов понадобится болгарка, в наборе которой есть отрезные диски по металлу, дереву и шлифовальный диск (твердый или круг-наждачка).

Также необходима электрическая дрель со сверлами по металлу. Может понадобиться перфоратор с ударными сверлами, коронками по бетону. Иногда перфоратор комплектуется переходником с простыми, коническими сверлами, коронками по дереву. Также пригодится шуруповерт с головками под переходник-гайковерт, головкой под гайки.

Для сборки каркаса генератора потребуются материалы. Их выбирают по своему усмотрению. Это может быть трубный прокат разного диаметра, металлическая арматура, профиль и т.п.

Для соединения запасаются крепежами – гайками, шайбами, саморезами, болтами. Это универсальный набор инвентаря, собрав который, можно приступать к изготовлению генераторной установки своими руками.

Этап 3 – подготовительные работы

После подготовки инструментов и материалов приступают к подготовительным работам. Они необходимы перед сборкой генератора потому, что включают первоначальный расчет мощности устройства.

Рассчитывают мощность, подключая двигатель в сеть. Количество выдаваемых вращений определят мощность мотора. Иногда для измерений используют тахометр, а к полученным данным прибавляют 10% для компенсации нагрузки (предотвращение перегрева мотора при использовании).

После того, как мощность точно подсчитана, подбирают конденсатор соответственно ранее полученным данным мощности двигателя.

В завершение подготовительных работ продумывают заземление будущего генератора. Этот процесс помогает избежать травматических ситуаций, продлить эксплуатационные сроки генератора.

Этап 4 – изучение схемы звезда и треугольник

Чтобы собрать генератор в 220, требуется схемы-аналоги производственной модели – звезда или треугольник.

По схеме звезды электросоединение выполняют для каждого из концов обмоток одной точки, для треугольника – соединение последовательного типа.

Этап 5 – непосредственно сборка

Рассмотрим несколько вариантов сборки электрогенератора.

Сборка асинхронного генератора

Изготовление асинхронного генератора не требует переточки ротора под неодимовые магниты, поэтому схему устройства называют переделкой готового асинхронного мотора. В таком варианте нет необходимости в питании роторной обмотки, она снимается с двигателя, а ось ротора протачивается для плоских магнитов.

По схеме сборки асинхронного генератора мощность устройства достигает от 2 до 5 киловатт при емкости конденсаторов от 28 до 138 микрофарад. Для того, чтобы напряжение было статичным, необходима емкость, в зависимости от планируемой нагрузки на генератор.

Сборка агрегата происходит в три этапа. Первый предполагает собрать одну несущую конструкцию, установив в нее двигатель с приводом передаточного типа.

На втором этапе подключают переменные и неполярные конденсаторы к обмоткам. Последние включаются по схеме звезда, когда часть концов соединяют к центру корпуса, а остальные выводятся отдельно.

Читайте также:  Настенные панели для ванной

В заключении к вершинам конденсатора присоединяют свободные обмоточные концы согласно схемы треугольник.

Перед первым запуском новое устройство тестируется, например, обычной лампочкой накаливания в два-три десятка ватт. Это необходимо для проверки генератора на способность обеспечивать бесперебойной выдачей напряжения, 3000 оборотов в одну минуту.

Собираем генератор на дровах

Сборку дровяного генератора рассмотрим на примере буржуйки. Порядок сборки такой: в начале радиатор размещается на стенках буржуйки так, чтобы шипы смотрели внутрь. Далее, в зависимости от размеров радиатора, устанавливаются элементы Пельтье, к одному из которых в последующем крепят еще один радиатор.

Такую установку лучше расположить в тени, возле неутепленной стены небольшой толщины, что обеспечит максимальное охлаждение.

Для запуска генератора на дровах поджигают поленья. Разгораясь они нагревают стенки печки, которые заставляют элемент Пельтье выдавать максимальную мощность. Охлаждается генератор холодным уличным воздухом.

У нас на сайте есть подробная инструкция по изготовлению древесного газогенератора своими руками.

Нюансы сборки коллекторного генератора

Коллекторный генератор собирают по следующей схеме: сначала размещают мотор коллекторного типа на несущую раму, иную конструкцию.

Потом присоединяют к выводам мотора сглаживающий конденсатор, плату DC-инверторного преобразователя. Конденсатор должен быть постоянного тока.

Следующим шагом, если нет USB-порта, будет его подсоединение к выходу от DC-платы. К такому генератору можно подключать мобильные устройства.

Располагается конструкция генератора на велосипедной раме или ветряке.

Вместо коллекторного можно поставить шаговый мотор с более высоким КПД и сроком службы от 10 лет. Предпочтительно выбирать модели с напряжением в 12 В и током от 1,8 до 4,2 ампера. В таких моторах обмоток от 2 до 4, их подключают последовательно для напряжения в 24, 36, 48 В. Если мотор подключают параллельное, то на выходе получается ампераж в большом значении. В связи с этим до нужного напряжения генератор будет разгоняться сложнее.

Помимо этих вариантов у нас на сайте есть подробные инструкции по сборке ветрогенератора и водородного генератора.

Рекомендации по безопасной эксплуатации

Для генераторов, которые будут использоваться в уличной среде, например, ветряная электростанция, велогенератор, следует создать защиту от осадков, пыли, грязи. Устройство размещают в специальном отдельном корпусе.

Если генератор будет работать на улице в многочасовом режиме, испытывая каждодневные нагрузки, ему необходима регулярная смазка подшипников. Манипуляции проводят один-два раза в пол года.

Не допустимо короткое замыкание: проводов двигателя, вспомогательной радиоэлектроники, полупроводников. Это может привести к тому, что сгорят замкнутые обмотки.

Ремонт двигателя может осложняться трудностью доступа к внутренним узлам из-за силы ротора, тормозящей вращение пропорционально нагрузке. Для предотвращения таких ситуаций следует постоянно контролировать температуру двигателя, не давая ему перегреваться.

Также следует постараться не использовать устройство продолжительное время: чем дольше генератор в работе, тем его мощность меньше. Значение оптимальной температуры двигателя от 40 до 45 градусов.

Для самодельного генератора без автоматических приборов управления требуется постоянный пользовательский контроль, в том числе для снятия данных.

Если сборка и использование самодельного электрогенератора вам кажется сложным, рекомендуем присмотреться к покупным аналогам – в следующей статье приведен рейтинг газовых генераторов электроэнергии.

Выводы и полезное видео по теме

Тем не менее, генератор, изготовленный в домашних условиях – это резервный источник электропитания с хорошей производительностью, моторесурсом и экономической выгодой. Даже маломощные генераторы обеспечивают приборы и оборудование работоспособностью, поддерживают на должном уровне комфорт в частном доме, квартире в черте города или за его пределами. Для того, чтобы сделать самодельный генератор, потребуется всего лишь определиться с его конструкцией, видом устройства и подобрать необходимые детали.

А может быть у вас есть свои способы изготовления генератора своими руками или даже хитрости? Поделитесь, пожалуйста, секретами. Это можно сделать в комментариях к данной статье, в блоке, расположенном ниже.

Видео об изготовлении ручного электрогенератора:

Собираем ветрогенератор своими руками:

Генератор, изготовленный в домашних условиях – это резервный источник электропитания с хорошей производительностью, моторесурсом. Даже маломощные генераторы обеспечивают приборы и оборудование работоспособностью, поддерживают на должном уровне комфорт в частном доме, квартире в черте города или за его пределами. Для того, чтобы собрать самодельный генератор, потребуется определиться с его конструкцией, видом и подобрать необходимые детали.

У вас есть опыт изготовления генератора своими руками? Поделитесь своими рекомендациями с другими посетителями нашего сайта. Это можно сделать в комментариях к данной статье – блок расположен ниже. Также здесь вы можете добавить уникальные фото самодельного электрогенератора.

Асинхронный электродвигатель в качестве генератора

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М.О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту.

Асинхронные электродвигатели – самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.

Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель состоит из неподвижной части – статора и подвижной части – ротора, вращающегося в подшипниках, укреплённых в двух щитах двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора укладывают стержневую обмотку или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки накоротко замыкают обмотку ротора по концам (отсюда и название – короткозамкнутый). В отличие от короткозамкнутого ротора, в пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укреплённым на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.

По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.

Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.

В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели, которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.

Автономные асинхронные генераторы – трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность.

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим.

Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.

В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750….1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6 ,

где С – ёмкость конденсаторов, мкФ.

Мощность генератора,кВ·АХолостой ходПолная нагрузка
ёмкость, мкФреактивная мощность, кварcos = 1cos = 0,8
ёмкость, мкФреактивная мощность, кварёмкость, мкФреактивная мощность, квар
2,0
3,5
5,0
7,0
10,0
15,0
28
45
60
74
92
120
1,27
2,04
2,72
3,36
4,18
5,44
36
56
75
98
130
172
1,63
2,54
3,40
4,44
5,90
7,80
60
100
138
182
245
342
2,72
4,53
6,25
8,25
11,1
15,5

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом.

Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя.

В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя-генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:

  • бытовые сварочные трансформаторы;
  • электропилы, электрофуганки, зернодробилки (мощность 0,3…3 кВт);
  • электропечи типа “Россиянка”, “Мечта” мощностью до 2 кВт;
  • электроутюги (мощность 850…1000 Вт).

Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов. Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии.

Если бытовой сварочный трансформатор рассчитан на работу с электродами диаметром 2…3 мм, то его полная мощность составляет примерно 4…6 кВт, мощность асинхронного генератора для его питания должна быть в пределах 5…7 кВт. Если бытовой сварочный трансформатор допускает работу с электродами диаметром 4 мм, то в самом тяжелом режиме – “резки” металла, потребляемая им полная мощность может достигать 10…12 кВт, соответственно мощность асинхронного генератора должна находиться в пределах 11…13 кВт.

В качестве трёхфазной батареи конденсаторов хорошо использовать так называемые ком-пенсаторы реактивной мощности, предназначенные для улучшения соsφ в промышленных осветительных сетях. Их типовое обозначение: КМ1-0,22-4,5-3У3 или КМ2-0,22-9-3У3, которое расшифровывается следующим образом. КМ – косинусные конденсаторы с пропиткой минеральным маслом, первая цифра-габарит (1 или 2), затем напряжение (0,22 кВ), мощность (4,5 или 9 квар), затем цифра 3 или 2 означает трёхфазное или однофазное исполнение, У3 (умеренный климат третьей категории).

В случае самостоятельного изготовления батареи, следует использовать конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Электролитические конденсаторы применять нельзя.

Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

Двухфазный режим асинхронного генератора.

Рис.2 Двухфазный режим асинхронного генератора.

Такую схему следует использовать тогда, когда нет необходимости в получении трёхфазного напряжения. Этот вариант включения уменьшает рабочую ёмкость конденсаторов, снижает нагрузку на первичный механический двигатель в режиме холостого хода и т.о. экономит “драгоценное” топливо.

В качестве маломощных генераторов, вырабатывающих переменное однофазное напряжение 220 В, можно использовать однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели бытового назначения: от стиральных машин типа “Ока”, “Волга”, поливальных насосов “Агидель”, “БЦН” и пр. У них конденсаторная батарея может подключаться параллельно рабочей обмотке, либо использовать уже имеющийся фазосдвигающий конденсатор, подключенный к пусковой обмотке. Емкость этого конденсатора, возможно, следует несколько увеличить. Его величина будет определяться характером нагрузки, подключаемой к генератору: для активной нагрузки (электропечи, лампочки освещения, электропаяльники) требуется небольшая емкость, индуктивной (электродвигатели, телевизоры, холодильники) – больше.

Рис.3 Маломощный генератор из однофазного асинхронного двигателя.

Теперь несколько слов о первичном механическом двигателе, который будет приводить во вращение генератор. Как известно, любое преобразование энергии связано с её неизбежными потерями. Их величина определяется КПД устройства. Поэтому мощность механического двигателя должна превышать мощность асинхронного генератора на 50…100%. Например, при мощности асинхронного генератора 5 кВт, мощность механического двигателя должна быть 7,5…10 кВт. С помощью передаточного механизма добиваются согласования оборотов механического двигателя и генератора так, чтобы рабочий режим генератора устанавливался на средних оборотах механического двигателя. При необходимости, можно кратковременно увеличить мощность генератора, повышая обороты механического двигателя.

Каждая автономная электростанция должна содержать необходимый минимум навесного оборудования: вольтметр переменного тока (со шкалой до 500 В), частотомер (желательно) и три выключателя. Один выключатель подключает нагрузку к генератору, два других – коммутируют цепь возбуждения. Наличие выключателей в цепи возбуждения облегчает запуск механического двигателя, а также позволяет быстро снизить температуру обмоток генератора, после окончания работы – ротор невозбужденного генератора еще некоторое время вращают от механического двигателя. Эта процедура продлевает активный срок службы обмоток генератора.

Если с помощью генератора предполагается запитывать оборудование, которое в обычном режиме подключается к сети переменного тока (например, освещение жилого дома, бытовые электроприборы), то необходимо предусмотреть двухфазный рубильник, который в период работы генератора будет отключать данное оборудование от промышленной сети. Отключать надо оба провода: “фазу” и “ноль”.

В заключение несколько общих советов.

1. Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

2. По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

3. Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он “не любит” холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

4. Не ошибитесь с мощностью электрического тока, вырабатываемого генератором. Если при работе трёхфазного генератора используется одна фаза, то её мощность будет составлять 1/3 общей мощности генератора, если две фазы – 2/3 общей мощности генератора.

5. Частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, можно косвенно контролировать по выходному напряжению, которое в режиме “холостого хода” должно на 4…6 % превышать промышленное значение 220/380 В.

Ссылка на основную публикацию