Bygga trefasgenerator

Ett ineffektivt men lärorikt experiment

Bidrag från: Marco Bienek, Tyskland, [email protected]

Online sedan: 2010-03-30

Mitt projekt handlar om en ganska enkel trefasgenerator.

(En trefasgenerator är i grunden en "vanlig" växelströmsgenerator, men där spolarna är placerade med 120° vinkel mellan varandra.)

Nödvändigt material:

4 skivmagneter av typen S-20-10-N
3 reläer (eller deras spolar)
Byggmaterial (trä, kablar, axlar ...)

Grundidén är att de tre reläspolarna monteras på en träplatta med 120° vinkel mellan sig, och att en lagrad axel placeras i mitten, där magneterna sedan fästs med hjälp av en förbindelsedel.

Genom en snabb rotationsrörelse passerar magneterna förbi spolarna och inducerar spänningar.

Tillverkning av trefasgeneratorn:

För att åstadkomma detta måste man först ta isär de tre reläerna (se bilder nedan), så att det till slut bara återstår 2 kontakter och en spole på varje relä.

Framifrån

Dessa reläer fästs sedan på en av tre förborrade träbitar, som var och en är placerad på samma avstånd från mittpunkten och med en vinkel på 120° från varandra.

Baksida

Kopplingen är relativt enkel, eftersom man, som visas på bilden, bara behöver löda ihop eller på annat sätt ansluta kontakterna korrekt med två olika kablar, och därefter föra samman de röda och gröna kablarna var för sig.

Nu måste man placera en axel och en rotor, på vilken magneterna senare ska fästas, centrerat. Nästan vad som helst kan användas som rotor: trä, plast osv. Men det fungerar bäst med en metallbit, eftersom magneterna då automatiskt riktar in sig korrekt på motsatta sidor och förstärker sin magnetkraft.

Schematisk ritning av generatorn

Så här såg mitt råbygge slutligen ut

Avslutningsvis fäster man skivmagneterna. Två magneter placeras på varje sida av rotorn. Man skulle även kunna bygga en axel med fyra armar och sedan fästa en magnet på varje sida. Då skulle rotorn bara behöva snurra hälften så snabbt. Vid det här tillfället saknade jag dock den rätta delen för detta :-(

Vid hela konstruktionen måste man alltid vara noga med avstånden och mäta efter, eftersom felaktiga avstånd mellan magneterna och spolarna kan leda till att utgångsströmmen (utgångsspänningen) blir ojämn eller att det inte ens uppstår någon rotation.

Dessutom bör man naturligtvis hålla avståndet mellan spolarna och magneterna så litet som möjligt för att inducera en hög spänning.

Varje spole genererar en egen spänning (en fas). Eftersom det finns tre spolar som får en inducerad spänning vid olika tidpunkter, överlappar dessa spänningar respektive faser varandra, vilket resulterar i att en mer eller mindre konstant spänning uppstår till slut.

Ju snabbare man driver generatorn i slutet, desto mindre kommer spänningen att pulsera (det betyder: frekvensen med vilken spolarnas faser växlar ökar så mycket att det inte längre går att urskilja med blotta ögat), eftersom förbrukaren (i mitt fall en glödlampa) då inte längre har tillräckligt med tid att slockna innan spänningen återkommer.

Vid en viss hastighet märker det mänskliga ögat bara ett svagt pulserande eller ingenting alls.

Videon visar en enkel provkörning där jag har använt en växelmotor som drivkälla.

I bakgrunden syns nätaggregatet som levererar den nödvändiga strömmen, och i förgrunden finns förbrukaren (i form av en glödlampa). Efter några sekunder börjar glödlampan att lysa.

Kanske märker några tittare att hela bordet börjar skaka vid 10–11 volt. Anledningen är att generatorn vid denna spänning roterar exakt vid bordets egenfrekvens.

Tankar om trefasgeneratorn

Naturligtvis är generatorn inte särskilt effektiv ;) Det borde stå klart för alla efter att ha sett videon, eftersom den tillförda energin ligger på cirka 23 volt och 3 ampere, och den ström som till slut "utvinns" räcker precis till en liten glödlampa (jag tror till och med att den fungerar redan vid knappt 1,5 volt :D )

Min trefasgenerator var endast avsedd att illustrera principen.

Man kan enkelt förbättra generatorn genom att använda flera och starkare magneter samt spolar, alltså om allt drivs i större skala.

Kommentarer från supermagnete-teamet:

För att förbättra generatorn bör man minska dess diameter: Rotorn bör vara något kortare än vad som visas, dessutom måste magneterna på rotorn föras ännu närmare spolarna. Då skulle den resulterande spänningen få formen av en regelbunden sinuskurva istället för att pulsera.
Ett jämförbart användningsområde är projektet Generatorreparation.