Стенд для проверки генераторов

XXIV окружная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»

 региональный этап Соревнований молодых ученых Европейского Союза

СИМПОЗИУМ 1. Инженерные науки в техносфере настоящего и будущего

Секция: Современные радио-, оптические и электронные системы в технике и медицине

Тема:  «Стенд для проверки генераторов»

Автор: Сундуков Никита Николаевич

Россия, ХМАО-Югра,  г. Нефтеюганск МБОУ "СОШ №14", 9 б  класс

Руководитель: Федотов Евгений Александрович

Учитель технологии  МБОУ "СОШ №14

город Нефтеюганск,

2019 год

Тема  «Стенд для проверки генераторов»

Автор: Сундуков Никита Николаевич

Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра

город Нефтеюганск

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 14», 9б класс

________________________________________________________________________

Аннотация

Генератор постоянного тока — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Генератор широко используется в быту и промышленности Пример: ветровки для дополнительного питания электроэнергии загородных домов для велосипедистов при ночной езде авто владельцам для роботов двигателя на заводах и т.д.

Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индицировании электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле.  Для проверки работоспособности генераторных установок используется довольно дорогостоящее оборудование. Хотя для этого необходимо лишь раскрутить генератор и замерить напряжение даваемое генераторной установкой. В качестве механической установки для раскрутки генератора решено использовать электрическую дрель. Соединенные по схеме амперметр и вольтметр позволят снимать показания генератора. Я думаю подобная установка может пригодиться автоэлектрикам и позволит избежать лишних временных затрат.                                                                                                                                                                                  

Цель: Разработать и изготовить стенд для проверки генераторов

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме и другие данные

2. Определить характеристику изделия

3. Разработать конструкцию и способ изготовления Стенда для проверки генераторов

4. Изготовить опытный образец

5. Сделать анализ результатов реализации проекта

Методы

1. Поиск, изучение и обобщение теоретического материала.
2. Наблюдение.
3. Анализ, синтез.
4. Сравнение
5. Эксперимент
6. Мысленное моделирование

Тема  «Стенд для проверки генераторов»

Автор: Сундуков Никита Николаевич

Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра

город Нефтеюганск

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 14», 9б класс

________________________________________________________________________

План исследований

Проблема

         У моего друга на его автомобиле вышел из строя генератор. Оказалось, что данная услуга на технических станциях стоит порядка 4000 рублей, при чём, больше половины — это заснятие и установка генератора. Мы решили сэкономить и снять генератор самостоятельно. Оказалось, не всё так просто. Мы потратили почти весь день. Мы посетили 16 СТО, и только в одном  оказалось, что есть стенд для проверки генераторов, но услуги по его ремонту в полтора раза выше, чем у остальных. Посмотрев в интернете стоимость стендов, я понял, почему на многих СТО их нет. Причина -  высокая стоимость (от 70000 до 100000 рублей). А в принципе для проверки генератора достаточно раскрутить и подсоединить к его выводам вольтметр и амперметр с нагрузкой, чтобы проверить вырабатываемый ток. Я решил попробовать сделать такой стенд, который пригодился и в гараже,  и на небольшом СТО.

Гипотеза: Можно самостоятельно изготовить стенд для проверки генераторов не выходя за бюджет 3000 рублей

Методы исследования: 

1.        Поиск, изучение и обобщение теоретического материала.

2.        Наблюдение.

3.        Анализ, синтез.

4.        Сравнение

5.        Эксперимент

6.        Мысленное моделирование

Тема  «Стенд для проверки генераторов»

Автор: Сундуков Никита Николаевич

Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра

город Нефтеюганск

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 14», 9б класс

________________________________________________________________________

Научная статья

Краткая историческая справка

Первый генератор, как и современные генераторы переменного тока вырабатывают электроэнергию. Электричество является одной из основных составляющих круговорота энергии в природе. Для преобразования какой-либо энергии в электрическую предназначен генератор переменного тока, в переводе с латинского — производитель. Устройство, вырабатывая электроэнергию, преобразует механическую энергию в электрическую. Чаще всего используется механическое движение парового, газотурбинного, гидравлического или дизельного двигателей                                                                                                                                                                                          

История изобретения электрогенератора

 История изобретения электрогенератора показывает, что основы первого генератора были заложены изобретением батареи итальянцем Александра Вольта, генерацией магнитного поля от электрического тока датчанином Гансом Христианам Эрстедом и электромагнита британцем Уильямом Стержнем. Практически обнаружив и исследуя электромагнитную индукцию путем прокрутки медного диска между полюсами магнита Фарадей сгенерировал электрический ток в изменяющемся магнитном поле, таким образом, изготовив прообраз первого электрического генератора. С этого момента начали изготавливаться первые генераторы. В 1833 году русский ученый немецкого происхождения Эмилии Хриштанович Ленца опубликовал статью о законе взаимности магнето-электрических явлений, то есть о взаимозаменяемости устройства вырабатывающего электроэнергию и двигателя. Первые генераторы, изобретенные в 19 веке, вращали тяжелый постоянный магнит вблизи проволочных катушек постепенно улучшаясь и находя практическое применение.

______________________________________________________________________________

Устройство автомобильного генератора и его проверка

drive2.ru›b/1611475/

Генераторы бывают двух видов:

генератор переменного тока (используется на большинстве легковых автомобилей)

генератор постоянного тока (используется на большинстве автомобилей, работающих в автохозяйствах)

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: статора с неподвижной обмоткой, в которой индуцируется переменный ток, и ротора, создающего подвижное магнитное поле, а также крышек, приводного шкива с вентилятором и встроенного выпрямительного блока.

Переменный ток генератора выпрямляется двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами.

Генераторы переменного тока имеют ряд преимуществ по сравнению с генераторами постоянного тока. Ротор генератора переменного тока может вращаться с большей частотой, чем якорь генератора постоянного тока.

При большой частоте вращения якоря генератора постоянного тока ухудшается контакт между щетками и ламелями коллектора вследствие колебаний щеток при скольжении их по коллектору. Кроме того, под действием центробежных сил возможен выход обмоток из пазов якоря.

Для того чтобы напряжение при увеличении частоты вращения якоря не изменялось, необходимо пропорционально уменьшать магнитный поток возбуждения. При применении в генераторе электромагнитов это можно обеспечить, уменьшая силу тока в обмотках возбуждения. На этом принципе основано регулирование напряжения автомобильных генераторов. Оно осуществляется с помощью электромагнитных вибрационных реле, называемых реле-регулятором.

Диагностика реле-регулятора генератора осуществляется с помощью диагностических стендов, где определяют напряжение включения генератора и зарядный ток. Напряжение, регулируемое реле-регулятором должно быть в пределах 13,9 - 14,5 В.

Описание работы:

Технологическая часть

Выбор материала: Для выбора материала я использовал метод морфологического анализа.

Определил критерии к использованным материалам и составил таблицу

Технологический этап выполнения проекта

1. Составление конструкции и технологической документации на изготовления стенда для проверки генераторов

2. Практическая реализация проекта подбор материала и инструментов.

3. Изготовление стенда с внесением при необходимости в конструкцию изменений.

4. Соблюдение технологической дисциплины культуры труда.

5. Текущий контроль качества изготовления стенда для проверки генератора.

Электрическая схема стенда для проверки генератора

Экономическая оценка проекта

Вывод: затраты составили 1082 руб. По сравнению с заводскими стендами это очень недорого. Можно начинать изготовление.

Вывод

Мой стенд для проверки генераторов имеет небольшой вес, поэтому мобилен и не занимает много места.  Способен проверять генераторы различных марок транспортных средств, тем самым, позволяет избежать лишних временных затрат повторного снятия с транспортного средства, а также его небольшая стоимость позволит иметь прибор на любой станции технического обслуживания.