Генераторы с автономным питанием:обязательное руководство для электронной промышленности

В эпоху «Сделай сам» (DIY) кто не возражал бы установить генератор с автономным питанием для работы на своем рабочем месте или дома? Помимо того, что автономный генератор прост в использовании и конструкции, он эффективен благодаря своему чистому источнику энергии. Более того, вся установка бесплатна и может работать непрерывно.

Мы имеем в виду, что для чистой работы дизельное топливо не требуется. Следовательно, он представляет практически нулевой риск для человека. С другой стороны, при регулярном производстве электроэнергии на бензине выбрасываются загрязняющие вещества, которые часто опасны для человечества. При рассмотрении экологически чистых источников энергии мы также учитываем наноэнергию. Помимо того, что наноэнергия почти аналогична по выходной энергии, она также обеспечивает безопасность энергетической среды в жилищной системе. Это еще не все, когда речь идет о генераторе и электронной энергии. Если вас интересуют обширные знания, продолжайте читать.

1. Что такое автономные генераторы?

Генераторы с автономным питанием - это электрические устройства, которые работают, производя постоянную электрическую выходную мощность. Часто величина выходной мощности превосходит входную мощность. Затем, в отличие от других генераторов, он работает по принципу соединения электродвигателя и генератора переменного тока для автоматического производства электрического тока. Это происходит без использования топлива.

(детали электродвигателя).

2. Как работают автономные генераторы

Три важных момента подводят итог тому, как работает автономный генератор. Они включают; электродвигатель, генератор переменного тока и принцип работы (как указано в определении).

Ниже приведены практические шаги, по которым работает генератор;

• Во-первых, бесщеточный двигатель получает питание от аккумулятора и от электронного регулятора скорости (ESC). В основном мотор включается около 3000 и 5000 об/мин на торможении.
• Затем бесщеточный двигатель будет вращать двигатель переменного тока для выработки энергии как постоянного, так и переменного тока.
• Для питания бесщеточного двигателя выходная мощность постоянного тока подвергается выпрямлению и затем проходит через конденсаторную батарею. Кроме того, этот шаг помогает остановить неравномерность напряжения, которая обычно возникает из-за неравномерности скорости двигателя переменного тока и бесщеточного двигателя.

Двигатель переменного тока и генератор).

• В-четвертых, система управления генератором будет контролировать входное напряжение переменного и постоянного тока, а также нагрузку электросети.
• На ЖК-дисплее отобразится процент заряда батареи, время работы и напряжение. Кнопки здесь устанавливают напряжение и время работы в соответствии с вашими инструкциями.
• Вы также можете использовать автоматический переключатель, чтобы изменить напряжение с вашей последней батареи на конденсаторную батарею. Затем вы перезаряжаете аккумулятор, который в данный момент не используется.
• Наконец, плата Arduino поможет проверить температуру бесколлекторного двигателя.

3. Как сделать автономный генератор

Как правило, разные части генератора работают на благотворное воздействие, помогающее запускать машины. Некоторые из них включают:

Ротор

Это часть электродвигателя, который помогает двигаться. В основном он делает это, используя свои токонесущие проводники для взаимодействия со статором, в конечном итоге производя механическую энергию.

ротор двигателя постоянного тока).

Подшипник

Он обеспечивает механическую поддержку ротора, чтобы он оставался на определенной оси во время вращения. Затем подшипник получает устойчивую поддержку от корпуса двигателя, который надежно удерживает его на месте.

Изображение подшипников).

Автономные генераторы — статор

Он имеет один из двух компонентов – постоянный или намоточный магнит. Следовательно, компонент(ы) сохраняет стационарное состояние. Кроме того, сердцевина имеет пластины, представляющие собой тонкие металлические листы.

Стартер генератора).

Автономные генераторы — Air Gap

Это пространство между статором и ротором. Во всех случаях воздушный зазор должен быть небольшим. Так как более значительные воздушные зазоры негативно сказываются на работе мотора.

Автономные генераторы — обмотки

Относится к проводам, которые в виде катушек намотаны на магнитный сердечник из железа — расположение обмоток способствует формированию магнитных полюсов для прохождения электрических токов.

(обмотки в машине)

Автономные генераторы — коммутатор

Последний компонент, коммутатор, является важной частью генератора. Без него мотор не заведется. Он работает, вызывая реверсирование токов, а затем оптимально подавая мощность на машину. Технически это механизм, который приводит к переключению входов машин переменного и постоянного тока. Кроме того, машины постоянного и переменного тока имеют сегменты контактных колец с изоляцией друг от друга. Не забывая про вал электродвигателя.

Этапы изготовления генератора с автономным питанием следующие:

• Во-первых, вы будете использовать шкив, который соединяет электрический ротор и генератор переменного тока, тем самым способствуя передаче механической энергии от электродвигателя к генератору.

Автономные генераторы — примечание

ротор должен иметь меньшую мощность. Чем меньше мощность, тем выше шансы получить большую выходную мощность для внешнего использования. Более высокие ватты потребляют выходную мощность генератора, следовательно, меньше энергии для внешних коммунальных услуг.

• Затем подключите электрический ротор к аккумулятору через регулятор мощности. Это делается для того, чтобы помочь в регулировании скорости двигателя. Вы даже можете использовать регулятор, который включает ручку потолочного вентилятора.
• Установив аккумулятор, вы сможете запустить генератор. Это позволяет системе получать первоначальную энергию для постепенного накопления энергии в генераторе.
• В-четвертых, вы сделаете обратное соединение с выхода электрогенератора. Это позволяет осуществлять обратное производство за счет электродвигателя через регулятор (для регулирования скорости электродвигателя).
• Позже, когда система получит полное питание, вы можете отключить первоначальную пусковую мощность, чтобы генератор продолжал работать самостоятельно. Таким образом, конечным продуктом является электрический генератор, вырабатывающий мощность для электродвигателя, в то же время вырабатывая выходную мощность для использования.

Сводка:

Общая произведенная мощность – мощность, используемая ротором, =полезная мощность.

4. Другие связанные проекты

В качестве одного из своих многочисленных технологических предложений сэр Говард Джонсон представил метод сокращения счетов за электроэнергию за счет пропускания через систему лишь минимального напряжения. Впоследствии можно увеличить напряжение с помощью подключенных генераторов переменного тока.

Практически говоря, если вы пропускаете через систему напряжение всего 10 В, вы можете генерировать до 14000 В. В свою очередь, для легкой сборки меньше счетов за электричество.

5. Связь между наноэнергией и автономным генератором

На протяжении многих лет возникла необходимость в устранении проблем с неустойчивым электроснабжением. Это произошло за счет поиска различных источников энергии в качестве заменителей или инновационных батарей. Технологи сделали это, используя наногенераторы для выработки наноэнергии. Они делают это, наполняя энергетическую среду энергией, полученной из окружающей среды. Например, они могут использовать температурные градиенты или солнечное излучение.

Затем они будут преобразовывать окружающую и химическую энергию в электрическую энергию посредством эффектов, в частности, фотоэлектрических, пьезоэлектрических и трибоэлектрических эффектов. После этого они применяют наноэнергию в портативной электронике, делая их автономными.

Наногенераторы излучают энергию, как генераторы с автономным питанием, что безопасно для людей, поскольку они не используют топливо. Кроме того, экспериментальная установка в области наноэнергии может использовать выходную энергию напрямую (во многом как генератор с автономным питанием) или косвенно через некоторые промежуточные этапы.

6. Автономное обнаружение газа с помощью наногенераторов

В этом разделе мы углубимся в наногенераторы и их важность в электронике с автономным питанием.

Сети датчиков с автономным питанием должны развиваться в ближайшие годы в технологических отраслях по всему миру. Следовательно, система с автономным питанием должна быть устойчивой, иметь беспроводное соединение и быть многофункциональной. Эти три функции относятся к работающим устройствам, таким как носимая электроника с низким энергопотреблением, электроника с автономным питанием и активные датчики с автономным питанием.

Поэтому для крупномасштабного производства наноэнергии были разработаны датчики с автономным питанием, которые зависят от энергии окружающей среды. Другими словами, источники энергии будут за счет технологий сбора урожая с использованием энергоблоков, например, солнечных батарей. Затем технологи будут использовать солнечную батарею вместе с конкретным наноустройством. Примечательно, что все это будет осуществляться без внешних источников питания или аккумуляторов, что расширит область применения автономных наносистем.

с использованием солнечной энергии.

Происхождение наногенераторов

Однако со временем у экспериментальной установки наносистемы появилось несколько проблем. Например, солнечная энергия была непредсказуемой, а также требовались тяжелые электромагнитные генераторы. Кроме того, существующие носимые термоэлектрические устройства показали снижение эффективности термоэлектрического преобразования. Это связано с паразитными потерями тепла в полимерных подложках с высоким тепловым импедансом. Также имел место плохой тепловой контакт из-за жестких межсоединений.

Таким образом, проблемы заставили Чжун Линь Вана и его команду представить пьезоэлектрический наногенератор (PENG) в 2006 году. PENG предназначен для преобразования биомеханической энергии окружающей среды в электрическую энергию с использованием пьезоэлектрических нанопроволок из оксида цинка (ZnO NW).

Позже в 2012 году З.Л. Команда Вана представила еще один генератор — трибоэлектрический наногенератор (ТЭН). Трибоэлектрический генератор сочетает в себе электростатическую проводимость с трибоэлектрификацией для получения более высокой выходной энергии. Затем он с большей готовностью использует доступные материалы. ПЭНГ и трибоэлектрические наногенераторы представляют собой термоэлектрические генераторы, не использующие дополнительный источник питания.

В последние годы Ван использовал уравнение Максвелла для объяснения фундаментальной теории наногенераторов (НГ). При этом ПГ могут преобразовывать механическую энергию в электрическую. Но опять же, при анализе выходных сигналов вы также можете получить некоторую информацию о входных.

В целом наблюдается улучшение и прогресс в потенциальном использовании автономных газоанализаторов на основе природного газа. Следовательно, необходимо постоянно сочетать пьезоэлектрические или трибоэлектрические свойства из-за их характеристик обнаружения газа.

Автономная газоанализаторная система на основе PENG

З.Л. Ван и его команда использовали наконечник проводящего атомно-силового микроскопа для сканирования вертикального пьезоэлектрического оксида цинка (ZnO) NW для преобразования наноэнергии в электрическую энергию.

ZnO не имеет центральной симметрии в структурах вюрцита, поэтому проявляет пьезоэлектрические свойства. Кроме того, он обладает отличными газочувствительными свойствами и большой энергией связи экситона. Следовательно, ZnO можно применять во многих областях, особенно при создании сенсорной системы нового поколения с автономным питанием.

Синьюй Сюэ и его коллеги работали над устройством, состоящим из двух основных компонентов;

Во-первых, титановая фольга который действует как проводящий электрод (собирающий сигналы входного и выходного напряжения от ННК ZnO) и подложка для массивов ННК ZnO. Кроме того, есть гибкая алюминиевая фольга. размещены над массивами ZnO NW.

Основной принцип ТЭН

Трибоэлектрические свойства, управляющие его работой, включают контакт между электростатической индукцией и трибоэлектрическим зарядом, а затем испускание химических связей в процессе. Затем происходит перенос зарядов между интерфейсами, чтобы сбалансировать электрохимический потенциал для создания трибоэлектрических выходных зарядов.

На данный момент трибоэлектрические наногенераторы применимы для создания носимых устройств с автономным питанием, таких как носимая электроника с автономным питанием, сверхчувствительные датчики, микроэлектромеханические устройства и интеллектуальные датчики с автономным питанием.

носимая электроника.

В жилищной системе носимый термоэлектрический генератор может собирать энергию человеческого тела через тепловую энергию, энергию вибрации и механическую энергию. После этого технологи превращают энергию тела в электричество.

7. Функции автономных генераторов

Часто вы обнаружите, что генераторы процветают в машиностроении, например, в станкостроении. С электродвигателем в генераторе с автономным питанием он получит дополнительную поддержку с точки зрения мощности от выпрямителей, батарей или постоянного и переменного тока.

8. Часто задаваемые вопросы о генераторах с автономным питанием

Какие меры предосторожности следует предпринять перед изготовлением генератора с автономным питанием?

Возможно, при первом запуске вам может понадобиться внешний источник питания на тот случай, если вы столкнетесь с некоторыми потерями. Например, если вы настроите экспериментальный двигатель мощностью 2 кВт, вы будете генерировать около 1,8 кВт в качестве выходной энергии. Часто вы будете терять мощность из-за трения, электрического сопротивления и сопротивления воздуха. И вот здесь в дело вступает внешний источник, который компенсирует мощность примерно на 0,4 кВт.

В чем разница между генераторами постоянного и переменного тока?

Генератор постоянного тока создает надежный источник электроэнергии постоянного тока (DC), когда он начинает вращаться во время работы. Он использует коммутатор для обеспечения производства постоянного тока. Напротив, генератор переменного тока работает для производства переменного тока (AC) вместо постоянного тока. Другими словами, это генератор постоянного тока без коммутатора. Кроме того, вам могут понадобиться диоды или схемы выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный.

Как возбудить автономный генератор?

В нормальных условиях машины переменного и постоянного тока работают как генераторы или двигатели в соответствии с требованиями. Но с этим типом генератора вы будете получать возбуждение от батарей.

Заключение

В общем, генерировать энергию еще никогда не было так просто. Практически не требуя затрат (кроме начальных ресурсов) для эффективного производства электроэнергии, мы уверены, что генератор с автономным питанием решит проблемы с электроэнергией. По большому счету, все, что может потребоваться большинству ученых и технологов, — это подчеркнуть эту прекрасную возможность.

Если вы хотите узнать больше, вы можете связаться с нами.