Rakenna kolmivaihegeneraattori

Tehoton mutta opettavainen koe

Kirjoittaja: Marco Bienek, Saksa, [email protected]

Verkossa alkaen: 30.03.2010, Käyntien määrä: 795147

Projektissani on kyse melko yksinkertaisesta kolmivaihegeneraattorista.

(Kolmivaihegeneraattori on pohjimmiltaan "tavallinen" vaihtovirtageneraattori, jossa kelat on kuitenkin sijoitettu 120° kulmiin toisiinsa nähden.)

Tarvittavat materiaalit:

4 kiekkomagneettia tyyppiä S-20-10-N
3 relettä (tai niiden käämit)
Rakennusmateriaaleja (puuta, kaapeleita, akseleita ...)

Perusidea on, että kolmen releen kelat kiinnitetään puulevylle 120° kulmaan toisiinsa nähden, ja keskelle asennetaan laakeroitu akseli, johon magneetit kiinnitetään liitoskappaleen avulla.

Nopean pyörimisliikkeen ansiosta magneetit liikkuvat kelojen ohi ja indusoivat jännitteitä.

Kolmivaihegeneraattorin valmistus:

Tämän toteuttamiseksi täytyy ensin purkaa kolme relettä (kuvat alla) niin, että lopulta jokaisessa releessä on jäljellä vain kaksi kosketinta ja yksi kela.

Etunäkymä

Nämä releet kiinnitetään yhteen kolmesta esiporatut puupalasta, jotka sijaitsevat yhtä kaukana keskipisteestä ja ovat 120° kulmassa toisiinsa nähden.

Takaa

Johdotus on melko yksinkertainen, sillä kuten kuvasta näkyy, liittimet täytyy vain juottaa tai muuten yhdistää oikein erillisillä kahdella eri johdolla, ja sen jälkeen punaiset ja vihreät johdot yhdistetään erikseen toisiinsa.

Nyt täytyy sijoittaa akseli ja roottori, johon magneetit myöhemmin kiinnitetään, keskelle. Roottoriksi käy melkein mikä tahansa materiaali: puu, muovi jne. Parhaiten kuitenkin toimii metallikappale, sillä silloin magneetit asettuvat automaattisesti oikein vastakkaisille puolille ja vahvistavat toistensa magneettivoimaa.

Generaattorin kaaviokuva

Tältä näytti raakarakenteeni lopulta

Rotaattori, jossa on kaksi kiekkomagneettia

Lopuksi kiekkomagneetit kiinnitetään paikoilleen. Kummallekin puolelle roottoria asennetaan kaksi magneettia. Voisi myös rakentaa akselin, jossa on neljä haaraa, ja kiinnittää kuhunkin haaraan yhden magneetin. Tällöin roottorin pitäisi pyöriä vain puolet nykyisestä nopeudesta. Tähän minulta kuitenkin puuttui sopiva osa tässä vaiheessa :-(.

Koko rakennusprosessin aikana on aina kiinnitettävä huomiota etäisyyksiin ja mitattava ne tarkasti, sillä jos magneettien ja kelojen väliset etäisyydet eivät ole oikeat, se voi johtaa siihen, että lähtövirta (lähtöjännite) muuttuu epäsäännölliseksi tai ettei pyörimistä tapahdu lainkaan.

Lisäksi kelojen ja magneettien välinen etäisyys tulisi luonnollisesti pitää mahdollisimman pienenä, jotta indusoituva jännite olisi mahdollisimman suuri.

Jokainen käämi tuottaa oman jännitteensä (yhden vaiheen). Koska käämejä on kolme ja niihin indusoituu jännite eri aikoina, nämä jännitteet eli vaiheet menevät osittain päällekkäin, jolloin lopputuloksena syntyy enemmän tai vähemmän vakio jännite.

Mitä nopeammin generaattoria lopulta pyöritetään, sitä vähemmän jännite pulsoi (tämä tarkoittaa: käämien vaiheiden vaihtelun taajuus kasvaa niin suureksi, ettei sitä enää paljain silmin erota), sillä kuormittaja (minulla hehkulamppu) ei ehdi enää sammua ennen kuin jännite taas palautuu.

Tietyssä nopeudessa ihmisen silmä havaitsee enää vain pienen pulssin tai ei enää mitään.

Videolla esitellään yksinkertainen koekäyttö, jossa käytin vaihdemoottoria käyttövoimana.

Taustalla näkyy virtalähde, joka tuottaa tarvittavan virran, ja etualalla on kuorma (hehkulampun muodossa). Muutaman sekunnin kuluttua hehkulamppu alkaa palaa.

Ehkä jotkut katsojat huomaavat, että koko pöytä alkaa täristä 10–11 voltin kohdalla. Syynä on se, että kyseisellä jännitteellä generaattori pyörii juuri pöydän ominaistaajuudella.

Ajatuksia kolmivaihegeneraattorista

Tietenkään generaattori ei ole erityisen tehokas ;) Tämä käy viimeistään videolta selväksi, sillä syötetty energia on noin 23 volttia ja 3 ampeeria, ja lopulta "saadulla" virralla syttyy juuri ja juuri pieni hehkulamppu (luulen, että se toimii jo noin 1,5 voltilla :D )

Kolmivaihegeneraattorini tarkoitus oli vain havainnollistaa periaatetta.

Generaattoria voi helposti parantaa käyttämällä useampia ja voimakkaampia magneetteja sekä keloja, eli kun kaikki toteutetaan suuremmassa mittakaavassa.

Huomautuksia supermagnete-tiimiltä:

Generaattorin parantamiseksi sen halkaisijaa tulisi pienentää: Roottorin tulisi olla hieman lyhyempi kuin kuvassa, ja lisäksi roottorin magneetit tulisi ohjata vielä lähempää kelojen ohi. Tällöin syntyvä jännite olisi säännöllisen sinimuotoista, eikä pulsoivaa.
Vastaava sovellus on projekti Generaattorin korjaus.