Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Multimetr FlukeMultimetr Fluke
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

szalat 28 Apr 2021 11:38 2568 14
  • Dzień dobry!

    Chcę dziś przedstawić swoją konstrukcję agregatu 12V z niewielkiego silnika spalinowego i alternatora samochodowego.

    Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

    Wstęp/założenia

    Przyczyną powstania konstrukcji była bardziej chęć ciekawego wykorzystania starych silników Honda G100 które posiadam i sprawdzenia swoich umiejętności w zakresie budowy urządzeń mechanicznych napędzanych silnikiem spalinowym. Wybór padł na agregat, co jest dość przydatne np. przy odpalaniu pojazdu z padniętym akumulatorem "w terenie" lub okresowego doładowywania akumulatora w przyczepie kempingowej. Opinie czy rady różnych specjalistów w internecie którzy radzili "darować sobie" budowę takiego urządzenia (z różnych względów) ostatecznie odrzuciłem po odnalezieniu opisu wielu działających projektów i odnalezieniu produkowanego w USA podobnego agregatu ALTEN G-1 Link.

    Dygresja: doładowywanie akumulatora w przyczepie za pomocą zwykłego agregatu jest dużo bardziej uciążliwe, wtedy ładujemy ładowarką/prostownikiem 230V-12V który przy ogólnym hałasie agregatu ładuje nam prądem maksymalnym np. 5A. Są wprawdzie agregaty z wyprowadzeniem 12V ale też nie są zbyt wydajne.

    Opis konstrukcji

    Silnik Honda G100 o maksymalnej mocy 2HP i pojemności 76cm3 osadzony jest na podstawie z cienkiego tekstolitu, na tyle grubego żeby utrzymywał ciężar ale jednocześnie starałem się żeby lekkim uginaniem potrafił tłumić drgania powstałe podczas pracy silnika. Całość stoi na gumowych nóżkach. Do przenoszenia agregatu służy uchwyt z wygiętego płaskownika przykręcony do głowicy silnika w miejscu mocowania zbiornika paliwa.
    Silnik Honda G100 posiada wbudowany zbiornik paliwa, przy uruchamianiu można włączyć ssanie za pomocą dźwigni na gaźniku i jest to konieczne w zasadzie dopóki silnik nie jest gorący. Obroty ustalane są za pomocą dźwigni sprzężonej z odśrodkowym regulatorem obrotów (po angielsku zdaje się "governor"). Ustalając obroty mechanizm stara się tak regulować przepustnicę gaźnika aby utrzymać zadaną prędkość niezależnie od obciążenia.
    W wypadku opisywanego urządzenia ma to swoje zalety - można ustawić niskie obroty w trakcie ładowania - takie aby silnik jeszcze był w stanie napędzać obciążony alternator ale także nie generował nadmiernego hałasu, jak przy obrotach mocy maksymalnej, tak jak w większości agregatów.

    Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

    Silnik spalinowy

    Do silnika przytwierdzony za pomocą kątownika i płaskownika jest przytwierdzony alternator pochodzący z samochodu Peugeot Expert 1.9D, bardzo popularny np. w silnikach XUD9 (Peugeot, Citroen, nawet niektóre Rovery i polonez w wersji Diesel). Kątownik przytwierdzony dwiema śrubami do silnika utrzymuje w dwóch punktach główną łapę alternatora. w płaskowniku jeden z otworów wykonałem podłużny, umożliwia on regulację napięcia paska napędowego.

    Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

    Napęd

    Koła pasowe z odzysku i trochę "akurat takie jakie miałem". Napędowe jest kołem pochodzącym z silnika prawdopodobnie pralki Frania, aluminiowe, przetoczone na większy otwór wałka silnika, wykonane nacięcie na klin. Koło napędzane pochodzi z innego alternatora, składa się z dwóch wytłoczek blaszanych skręconych śrubą na wałku. Pasek klinowy zwykły, szerokości 10mm.
    Uwaga. Alternator jest przeznaczony do obracania się w przeciwnym kierunku niż obraca się mój silnik. W zasadzie skutkuje to być może pogorszeniem wymuszonego chłodzenia wnętrza alternatora. Należy zwrócić uwagę iż gwint śruby dociskającej koło pasowe alternatora jest prawy, to znaczy w naszym wypadku może wystąpić tendencja do samoodkręcania się. Nie zauważyłem jednak takiej tendencji, w razie kłopotu można użyć kleju do gwintów. Swoją drogą ciężko znaleźć alternator przeznaczony do obracania się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a taki kierunek mają chyba wszystkie małe silniki z wałem poziomym.

    Słowo wyjaśnienia dotyczące przekładni - jest wykonana jako zwiększająca obroty - starałem się zachować proporcje przekładni z samochodu. Zwykle koło pasowe alternatora jest napędzane kołem o średnicy około dwa razy większej.
    Podsumowanie
    W celu zabezpieczenia przekładni pasowej jest wykonana osłona przekładni wykonana z cienkiej sklejki a zaokrąglone obrzeża z wygiętej blachy przybitej do sklejki małymi gwoździkami po obwodzie. Do projektowania osłony wykorzystałem kartonowe szablony które przykładałem do przekładni a potem odrysowywałem na sklejce, potem na blasze. Blacha wymagała wykonania kilku podcięć aby w miarę szczelnie osłaniała przekładnię.

    Układ elektryczny

    Alternator potrafi się wzbudzić sam przy wysokich obrotach. Wyprowadzenie wzbudzenia zostawiłem niepodłączone. W wypadku połączenia wzbudzenia przez żarówkę z plusem po podłączeniu nawet mocno rozładowanego akumulatora daje radę on wzbudzić alternator, ale się to nie sprawdza, ponieważ i tak należy przed podłączeniem akumulatora zwiększyć obroty dla większej mocy silnika, ponieważ po wzbudzeniu jest duży skok obciążenia i silnik może zgasnąć przy zbyt niskich obrotach.

    Wykorzystałem przewody z dużego urządzenia UPS. Brakujące końcówki oczkowe przewodów (na śruby M4, M5 i M8) wykonałem z użyciem starej rurki miedzianej od instalacji klimatyzacyjnej.
    Nie jestem do końca zadowolony z wyglądu panelu elektrycznego, ale jest w pełni funkcjonalny. Zawiera zintegrowany amperomierz i woltomierz LED wraz z bocznikiem 50A , kontrolkę z żarówką 12V (pochodzi z Ursusa, ew. innego sprzętu rolniczego) oraz wyprowadzenia wykonane ze śrub M8 z nakrętkami przedłużonymi które umożliwiają dobry uchwyt przewodom rozruchowym ewentualnie dokręcenie przewodów z końcówkami oczkowymi.
    Zabezpieczenia w postaci bezpiecznika nie zamontowałem ponieważ zauważyłem że silnik i tak nie jest w stanie napędzać alternatora przy mocy pobieranej powyżej 50-70% (szacunek) mocy maksymalnej (70A) i gaśnie.

    Planuję dodać trzecie wyprowadzenie ładowania przy którym w obwód będzie włączony rezystor lub żarówka ograniczająca prąd ładowania. Zauważyłem że przy akumulatorze rozładowanym ponad miarę silnik nie daje rady zapewnić odpowiedniej mocy i gaśnie. Ładowanie w takim wypadku wysokim prądem też nie jest dla akumulatora zdrowe.

    Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

    Podsumowanie

    Układ działa, jestem zadowolony z całokształtu jak też świadomy wad. Wydaje się że urządzenie jest skonstruowane w miarę bezpiecznie (osłona przekładni). Na zdjęciach brakuje jeszcze opisu biegunów wyprowadzeń + i -.

    Można by się przyczepić że silnik jest za mały do alternatora i lepiej było założyć jakiś GX160...GX200 - niestety wtedy wzrosłaby waga a zależało mi na tym żeby to w miarę łatwo przenosić.

    Wydaje się że urządzenie wyszło dość kompaktowych wymiarów, widziałem kilka projektów które były ogromne, np. z długimi przekładniami pasowymi.

    Silnik nie wygląda zbyt pięknie, pomazany chwilowo cortaninem w celu zabezpieczenia zardzewiałych części. Nie chciałem go malować, ponieważ jest już zabytkiem (starszy model, na oko pierwsza połowa 80 lat, widać to po innej obudowie startera, zapłonie z przerywaczem mechanicznym i kilku innych szczegółach). Po pomalowaniu wyglądał by pewnie jak chińska Chonda z marketu (Chonda=chinese honda :) ). W zasadzie trafił do mnie z wyglądem dość zmęczonym, z zaklejonym i cieknącym gaźnikiem, udało się go wyremontować do b. dobrego stanu bez potrzeby wymiany żadnych mechanicznych części, co chyba tylko świadczy o jakości dawniejszych silników Hondy.

    Jestem otwarty na pytania i konstruktywne uwagi.

    Dodatek 1.05.2021:
    Kilka fotografii zbliżeń na detale: przekładnia, mocowanie alternatora, wykonanie układu elektrycznego.

    Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100 Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100 Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100 Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100 Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100 Agregat 12V z alternatora i silnika honda G100

    Urządzenie starałem się wykonać wyłącznie z tego co miałem. W zasadzie dokupiony jest chyba tylko woltomierz z amperomierzem, pasek napędowy i komplet naprawczy alternatora (regulator ze szczotkami, łożyska i pierścienie ślizgowe wirnika). Reszta którą miałem to: kątowniki i płaskowniki pochodzące z mechanizmu otwierania starego tapczanu, koło pasowe duże z pralki Frania, małe od innego alternatora, blachy, płyty tekstolitowe, sklejka, śruby. W celu dopasowania otworu dużego koła od Frani do wałka silnika i wykonania rowka na klin wykorzystałem tokarkę. Część elementów została pomalowana na czerwono i szaro.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    szalat
    Level 10  
    Offline 
    Has specialization in: Naprawiam co popadnie. Elektronika, mechanika itp.
    szalat wrote 25 posts with rating 20, helped 0 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2008 year.
  • Multimetr FlukeMultimetr Fluke
  • #2
    elektryku5
    Level 38  
    Myślałeś nad dorzuceniem przetwornicy 230V?
    Nie ma problemu z alternatorem pracującym bez obciążenia?
  • Multimetr FlukeMultimetr Fluke
  • #3
    szalat
    Level 10  
    Wydaje się że dorzucanie przetwornicy mija się z celem, można kupić niedrogo prawdziwy agregat.

    Główną zaletą mojego urządzenia jest możliwość ręcznego obniżenia obrotów dostosowując je do zapotrzebowania na moc i zmniejszenia przez to hałasu. Ma to swą wadę - teoretycznie wzbudzony już agregat może zgasnąć jeśli podłączy się mu zbyt duże obciążenie a obroty ustawione będą np. na 1/4 zakresu. Z resztą konstrukcja układu elektrycznego celowo pomija wyprowadzenie wzbudzenia alternatora aby uniknąć takiej sytuacji.
    W tym wypadku odpalamy silnik agregatu z podłączonym już akumulatorem, alternator nie pracuje dopóki nie damy maksymalnych obrotów, wtedy następuje samowzbudzenie się alternatora i zaczyna on pracować. Można wtedy ostrożnie ustalić obroty niższe.


    Przy ładowaniu akumulatora to nie przeszkadza, bo obciążenie w miarę stałe a raczej powoli zmniejszające się, ale wyobraźmy sobie np. pracę elektronarzędziem ze zmiennym obciążeniem. Wtedy praktycznie obroty musielibyśmy zostawić cały czas najlepiej na 100%.

    Z pracą bez obciążenia nie ma żadnych kłopotów. Regulator ustala napięcie na odpowiednim poziomie.
  • #4
    elektryku5
    Level 38  
    Czy ja wiem, że mija się z celem, byłaby to swego rodzaju namiastka agregatu inwerterowego, jedynie automatyczna regulacja obrotów mogłaby okazać się problematyczna.
  • #5
    szalat
    Level 10  
    Oczywiście pisząc o mijaniu się z celem miałem na myśli swoje założenia :)

    Regulację obrotów mozna by wykonać na jakimś małym procku i silniku krokowym kręcącym przepustnocą, tak jak to robią producenci inwertorowych agregatów. Zdaje się jednak że gra nie warta świeczki, chyba że w celach poznawczych.
  • #7
    szalat
    Level 10  
    Nie mam miernika hałasu, przy około 10 amperach silniczek (dolnozaworowy) daje radę na dość niskich obrotach pyrkocząc sobie całkiem przyjemnie.

    Dygresja: mam też silniki z serii GX -górnozaworowe, ich dźwięk jednak wydaje mi się mniej przyjemny dla ucha. Domyślam się że to kwestia tego że Honda g100 to dolniak i ma mniejszy stopień sprężania niż górnozaworowe jednostki.

    Jak dam radę nagram jakiś film.

    Robota zajęła mi ze 3-4 długie wieczory. Panel elektryczny kolejne dwa. Malowanie elementów jeden wieczór.
    Przed pracą - wymyślanie, przemyślanie całej konstrukcji (czy mam odpowiednie koła pasowe)- ze 2 miesiące :)
  • #8
    jarux
    Level 11  
    Fajna konstrukcja, ale wg mnie trochę prosi się o regulator prądu wyjściowego połączony z silnikiem krokowym sterującym przepustnicą. Z tego co pamiętam to alternator osiąga swoją maksymalną moc przy relatywnie niskich obrotach silnika więc regulator utrzymujący stałe obroty regulując je obciążeniem oraz otwarciem przepustnicy.

    Dzięki za pomysł na weekendowy projekt :D
  • #9
    Mark II
    Level 21  
    jarux wrote:
    Z tego co pamiętam to alternator osiąga swoją maksymalną moc przy relatywnie niskich obrotach silnika

    Prawda, ale to dlatego, że alternator z uwagi na budowę wirnika ma znacznie szerszy zakres prędkości obrotowych niż stosowane kiedyś prądnice komutatorowe. Dzięki temu można zastosować duże przełożenie między wałem silnika a alternatorem, i to widać, jeżeli porówna się średnice obu kół pasowych w typowym samochodzie. Natomiast dla alternatorów minimalne obroty przy których zaczynają rozwijać sensowną moc, to przynajmniej 2500 obr/min.
  • #10
    szalat
    Level 10  
    Jarux- nie czuję sie na siłach w mikrokontrolerach żeby dawać regulację automatyczną obroty-przepustnica-obciążenie. Boję się że zagrzązłbym przy projekcie na kolejne miesiące :)
    Poza tym takie układy nie bardzo mnie interesują, w fabrycznych agregatach inwertorowych jest to zastosowane, mam taki i właśnie wkurzało mnie że nawet przy niskim poborze są wysokie obroty i hałas.

    Mark2: dlatego zastosowałem przekładnię najbardziej zbliżoną do rozwiązania w samochodzie. Koło napędowe około 2 razy większe od napędzanego.
  • #11
    Mark II
    Level 21  
    szalat wrote:
    Poza tym takie układy nie bardzo mnie interesują, w fabrycznych agregatach inwertorowych jest to zastosowane, mam taki i właśnie wkurzało mnie że nawet przy niskim poborze są wysokie obroty i hałas.

    Muszą być wysokie i stabilne, żeby utrzymać 50 Hz na wyjściu agregatu.
  • #12
    szalat
    Level 10  
    Może to nie było jasne ale pisałem o agregatach inwertorowych. W tym wypadku sterownik reguluje obroty odpowiednio do zapotrzebowania na moc, częstotliwość samego generatora (zwykle 3-fazowego) nie ma znaczenia dla napięcia zmiennego 50Hz które jest na wyjściu inwertora.
    W przypadku agregatu tradycyjnego w grę wchodzi tylko konkretna prędkośc obrotowa, tu nie może się nic zmieniać właśnie ze względu na częstotliwość.
  • #13
    Mark II
    Level 21  
    Faktycznie nie doczytałem. Ale nawet w tych agregatach napięcie na zaciskach prądnicy zależy od obrotów, a przekształtnik też ma określony przedział napięcia wejściowego. Dla silnika również istnieje zakres obrotów optymalnych. Poza tym im niższe obroty, tym większym momentem jest obciążony wał silnika. W końcu czy agregat z tego wątku, czy inwertorowy oddając do obciążenia jakąś moc, musi odebrać ją od silnika.
  • #14
    Markos85
    Level 17  
    Jakie masz stabilne napięcie bez obciążenia i z obciążeniem? Pytam bo wydaje mi się że za małe. Do takich zastosowań jak opisałeś powinno być ok 16V
    Druga sprawa to obroty i przekładnia. Jakie obroty maksymalne ma ten silnik hondy? Z jakimi obrotami pracuje Twoje urządzenie?
    Ogólnie fajny projekt
  • #15
    szalat
    Level 10  
    Czemu 16V?

    Można w pewien sposób oszukać regulator w alternatorze aby lekko podniósł napięcie, ale ja tego nie zastosowałem.

    Obroty jałowe wedle producenta powinny być 1400 rpm, ja ustawiłem 2000. Przy wzbudzonym alternatorze, nawet bez obciążenia, kiedy zejdę na 1400 silnik przygasa, więc ustawiłem min. ~2000 rpm.

    Obroty mocy maksymalnej silnik osiąga przy 4200 rpm i takie też są ustawione w maksymalnym położeniu regulatora.

    Alternator ze względu na przekładnię pracuje z prędkością około dwa razy wyższą niż silnik.

    Dane techniczne zaczerpnięte ze strony https://www.engine-specs.net/honda/g100.html