Prądnica z silnika od pralki automatycznej

Dlaczego silnik od pralki

Silnik od pralki automatycznej jest łatwo dostępny i tani, bo najczęściej pochodzi ze złomu. Jego układ mechaniczny został zaprojektowany do współpracy z kołem bębna pralki, więc łatwo zrobić z niego przekładnię. Silnik naciąga pasek klinowy własnym ciężarem. Ma przy tym walcowaty, zwarty kształt, który dobrze wygląda w gotowej konstrukcji.

Ile mocy naprawdę ma silnik z pralki

Znalazłem w piwnicy stary silnik od pralki, ale bez tabliczki znamionowej. Po uważnym obejrzeniu pokryw bocznych na jednej z nich znalazłem dane: 2775/425 obr/min, 60/50 W.

W pierwszej chwili pomyślałem, że to silnik od starej Frani. Dwa rodzaje obrotów (wirowanie i pranie) świadczą jednak o tym, że jest to silnik od automatu.

Gdzie jest zatem ta ogromna moc pralki? Ta moc siedzi cichutko w grzałkach. Zwykły czajnik podgrzewa 2 litry wody grzałką 1 kW. Do mojej pralki wchodzi 15 litrów, więc grzałka powinna mieć 7,5 kW. Ale bezpiecznik łazienki to 16 A, co ogranicza moc wszystkich urządzeń w łazience do 16 A × 220 V = 3520 W = 3,5 kW. Grzałka ma „tylko” 2,2 kW i żona może podczas prania używać suszarki 1 kW.

Teoretyczna moc maksymalna. Przyjmuję dla niższych obrotów większą moc, czyli 60 W dla 425 obr/min. Dla wyższych obrotów 2775 obr/min otrzymuję:
P_teoretyczna = 60 W × 2775/425 [obr/min] = 391 W przy prawie 3000 obr/min.

Dwa sposoby na podniesienie mocy i co z nich wynika

Istnieją dwa supertajne, wykradzione przez CIA z radzieckich laboratoriów atomowych sposoby na zwiększenie mocy: przewijanie i neodymy.

Przewijanie polega na nawinięciu od nowa uzwojeń o większej liczbie zwojów, żeby uzyskać większe napięcie, a co za tym idzie większą moc. Moc P = U × I. Zwiększasz napięcie, zwiększasz moc. Zasada ogólnie słuszna.

Żeby wytłumaczyć to zagadnienie, posłużę się porównaniem do transformatora. W transformatorze jest uzwojenie pierwotne (źródło energii) i uzwojenie wtórne (jej odbiór). Energię w transformatorze i prądnicy przenosi strumień magnetyczny. Źródłem strumienia magnetycznego w prądnicy są magnesy stałe, a więc wytwarzany strumień ma wartość stałą. Dostępna moc jest stała.

W transformatorze i w prądnicy zwiększenie liczby zwojów podnosi napięcie, ale proporcjonalnie obniża prąd. Moc pozostaje bez zmian.

Odwijanie stojana i liczenie zębów

Budujemy prądnicę wolnoobrotową z silnika od pralki. Odwijamy wszystko, co było tam nawinięte, i wygląda to tak:

Liczymy, ile jest zębów po odwinięciu drutu ze stojana. W modelu przedstawionym wyżej jest 36. 36/3 = 12 zwojów drutu 1 mm. Magnesów na wirniku może być 72, 36, 24, 18 lub 12, ale musi być tyle samo, ile cewek z drutem na stojanie.

Magnesy na wirniku

oraz 12 magnesów

Najlepiej N38, gdyż N27 są słabe. Wymiary 40x10x4, jednak lepiej używać 40x15x5 lub 40x15x6, gdzie kolejność wymiarów to długość × szerokość × grubość.

Wirnik musi mieć tyle samo magnesów, co zwojów. Kąt nachylenia magnesów wynosi 24^o i zależy od tego, ile zębów ma obejmować cewka. Odległość między magnesami w tym przypadku to 18 mm.

Magnesy układamy na zmianę: N → S → N → S → N → S → N → S → N → S → N → S → N → S

Dobrze byłoby zamknąć pole magnetyczne dwoma talerzami z blachy, z obu stron wirnika. Powinno to nawet do 80% zwiększyć moc. Dodatkowo można odizolować wałek, na którym tracimy jakieś 10-20% mocy.

Czego nie da się obejść

Liczba zwojów. Dla różnej liczby zwojów zmienia się napięcie i prąd, ale ich iloczyn, czyli moc, pozostaje stały. Liczba zwojów nie ma wpływu na moc prądnicy.

Neodymy. Stosowanie silnych magnesów zwiększa strumień i moc prądnicy. Tym razem będę musiał porównać magnesy do krowy, a prądnicę do wiadra. Silne magnesy to krowa, która daje dużo mleka. Niestety podczas dojenia mleko trafia do wiadra, które może pomieścić tylko 5 litrów. Reszta się wylewa i marnuje.

Projektanci dążą do uzyskania potrzebnej mocy silnika przy zastosowaniu jak najmniejszej ilości materiałów. Dlatego przy pełnej mocy stojan mieści maksymalną ilość pola magnetycznego. Po przekroczeniu tej granicy dodatkowe pole zaczyna się rozchodzić w powietrzu. Aby uzyskać taki sam efekt magnesowania w powietrzu, magnes musiałby być około 2000 razy silniejszy. Jak to mówią w telewizji: „Nie ma takich magnesów”.

Wniosek. Stosowanie silniejszych magnesów nie powoduje automatycznie wzrostu mocy.

Ile z tego wychodzi w praktyce

Oszacowanie mocy. Przyjmuję obroty prądnicy z artykułu „Moc z alternatora”, czyli 1380 obr/min:
P_realna = 391 W × 1380/2775 = 194 W.

Pole generowane przez magnesy jest 2-4 razy słabsze od wytwarzanego przez oryginalne cewki:
P_realna = 194/(2~4) = 50 W ~ 100 W.

Eksperyment. Uzyskano na akumulatorze 12 V prąd 3 A, czyli 36~42 W.

Jakie magnesy wchodzą na wirnik

Poniżej wymiary magnesów płytkowych, które zwykle trafiają na wirniki przerabianych silników. Udźwig podany jest dla pojedynczego magnesu na płaskiej stalowej powierzchni i nie przekłada się bezpośrednio na moc prądnicy.

Wszystkie cztery wymiary są w stałej sprzedaży w sklepie dhit.pl, razem z pozostałymi magnesami neodymowymi płytkowymi.