Telapyöräkäyttöisen varavoimalaitoksen sähkösuunnitelma

Abstract

Varavoimakoneita on ollut jo vuosikymmeniä käytössä eri aloilla esim. sähköverkkojen kunnossapidossa. Viime vuosina pienet varavoimalat eli aggregaatit ovat lisääntyneet myös pienkuluttajien keskuudessa. Vaikka sähköä pyritäänkin nykyään tuottamaan yhä enemmän uusiutuvista energianlähteistä, on lyhytaikaisten sähkötyökalujen tai sähkölinjan korjauksen aikana polttomoottorilla toimiva generaattori paras ja kätevin vaihtoehto. Varsinkin suurissa varavoimakoneissa tehon tuottamiseen tarvitaan tehokas generaattori ja vielä tehokkaampi voimakone, jolla generaattoria pyöritetään. Tällaisen yhdistelmän hinta voi usein nousta liian korkeaksi.

Työn tarkoituksena oli tutkia henkilö- tai pakettiauton mahdollisuuksia toimia voimakoneena. Tällöin sähköntuottamiseen tarvitaan ainoastaan generaattori ja voimanlähteenä toimiva ajoneuvo. Työssä käsitellään muutaman kilowatin tehoista generaattoria, mutta perusidean toimiessa generaattorin kokoa voidaan kasvattaa voimakoneen antamilla rajoilla. Perusideana oli, että auto ajetaan telapyörästöjen päälle ja auton toinen rengas on lukittu paikoilleen. Voima välitetään voimansiirtoa pitkin generaattorille, jolla sähköä tuotetaan.

Työstä tehtiin kaksi eri opinnäytetyötä. Toisessa työssä käsiteltiin varavoimakoneen mekaanista toteutusta ja tämän työn tarkoituksena oli luoda sähkösuunnitelma. Vastaavanlaista varavoimalaitteistoa ei ole todennäköisesti aikaisemmin tehty eikä suunniteltu. Lähin vastaava kaupallinen laite on niin sanottu traktorigneraattori, jossa traktorin moottorilla pyöritetään generaattoria kardaanin välityksellä.

Generaattorin pyörimisestä oikealla nopeudella oli tarkoitus huolehtia vakionopeuden-säätimen avulla, mutta sen käyttö todettiin mahdottomaksi useimmissa eri autoissa. Suunnitelmien perusteella prototyyppi on toimiva, mutta se vaatii kuitenkin vielä kehittelyä. Suurimpana ongelmana on generaattorin pyörimisnopeuden pitäminen vakiona kuormituksen muuttuessa.

Emergency Power Machines has been used for decades in various fields such as electricity maintenance. In recent years, small reserve power plants such as aggregates are increased in the small consumers. Although electricity is produced from renewable sources more and more, short-term usage of power tools or during electric power failure the combustion-engine driven generator is the best and most convenient alternative. Especially in large emergency power systems, to produce power effective generator is needed and even more even more efficient power machine, which the generator is rotat-ed. Such a combination can often increase the costs too high.

The purpose of the thesis was to examine the cars or vans ability to function as power machine. In this case, only generator and vehicle is needed to produce electricity. The research deals with a few kilowatts-powered generator, but the power of the generator can be increased as long as it is suitable for power machine. The basic idea was that the car is driven to drums and one tire of the vehicle is locked. Power is transmitted to the transmission along a generator to produce electricity.

The research was carried out in two different theses. The second thesis discussed about emergency power machines mechanical implementation and this research aims to create electrical design. Such emergency power equipment is not likely researched nor de-signed before. The closest similar commercial device is the so-called tractor generator, in which a generator is rotated via cardan.

The right rotation speed of the generator was ment to be handled with a cruise control, but it’s use was found to be impossible in most cars. According to the planned the prototype is functional, but it still needs to be developed. The main problem is to maintain a constant rotational speed as the generator load changes.