Motoren en dynamo's herbruiken

Waarom dit telt

Er komen geen nieuwe generatoren meer. Alles wat jouw buurt ooit aan stroom gaat maken uit wind, water of spieren, draait op een motor die iemand uit een wasmachine, een auto, een loopband of een elektrische fiets heeft gehaald. In 10.07 Motoren herkennen en hergebruiken leerde je de vijf soorten herkennen en de snelle generatortest. Dit hoofdstuk gaat een stap verder: per donor wat hij echt kan, hoe je hem zorgvuldig doormeet, hoe je wisselspanning gelijkricht, en welke motoren je met rust laat omdat ze zonder vakman niets opleveren.

Eerst doen

1. Werk alleen aan een motor die los op de werkbank ligt: geen snoer, geen accu, geen regelaar aangesloten (10.01 Veilig slopen).
2. Lees eerst het typeplaatje (VK.J01 Een typeplaatje lezen) en doe de snelle test uit 10.07 en VK.J03 Een motor testen als generator. Dit hoofdstuk begint waar die test ophoudt.
3. Meet voordat je bouwt: volt per toer onbelast, en de spanning onder een bekende belasting. Schrijf beide op het label.
4. Zet tussen elke generator en accu een gelijkrichter of diode, een zekering en een belasting of rem; een generator die vrij mag draaien, slaat op hol.
5. Laat motoren met magneten en asynchrone motoren van elkaar gescheiden liggen, met een duidelijk label: "generator ja" of "alleen koper".
6. Draag een veiligheidsbril, geen ringen, en houd je handen van de draden terwijl iemand de as draait: een loopbandmotor geeft meer dan 100 volt.

Wat je nodig hebt

• Een multimeter met gelijk- en wisselspanning, weerstand en doorgang (VK.J02 Een multimeter gebruiken), en de kennis uit 08.13 Solderen en de multimeter.
• Een accuboormachine met een bekend toerental (staat op het typeplaatje, meestal 1.500 tot 2.000 toeren onbelast wordt getoetst), een stukje as of een bout om de motoras in de boorkop te klemmen.
• Een vaste belasting om onder last te meten: een 12 volt lamp van 21 watt uit een auto (DK.01 De auto) of een stuk weerstandsdraad.
• Diodes en gelijkrichterbruggen: enkelfasig (vier diodes) en driefasig (zes diodes), elk voor minstens twee keer de verwachte stroom en twee keer de hoogste onbelaste spanning wordt getoetst, met koelplaat.
• Een 12 volt loodaccu die je kent (VK.J04 Een loodaccu testen en laden), zekeringen (VK.J09 Een zekering plaatsen in een 12 volt circuit), kabel en klemmen (VK.J06 Kabels verbinden zonder soldeer).
• Labels, stift, vet voor assen, een bankschroef, een sterke magneet om magneten in een motor te voelen.
• Een afgeschermde werkplek: kap over de as, bril, geen loshangende kleding.

Werkwijze

Welke donor wat kan

De spanningen en toerentallen in deze tabel zijn richtwaarden, geen eigen metingen wordt getoetst. De grondregel uit 10.07 blijft: alleen een motor met permanente magneten maakt vanzelf stroom. Je voelt de magneten als de as bij het draaien met de hand in stapjes hapt ("koggen") en zwaarder gaat als je twee draden kortsluit.

Zorgvuldig doormeten

De snelle test zegt ja of nee. Voor een bouw wil je getallen.

1. Weerstand van de wikkelingen. Multimeter op ohm. Bij een gelijkstroommotor meet je tussen de twee draden; de as een kwartslag draaien en opnieuw meten, een paar keer. De waarden horen laag en gelijk te zijn, enkele ohm of minder wordt getoetst. Eén meting veel hoger of oneindig: een kapotte wikkeling of een vuile collector. Bij een borstelloze motor meet je tussen elk paar van de drie dikke draden: drie keer vrijwel dezelfde waarde. Eén afwijkend paar: afgekeurd.
2. Isolatie naar de behuizing. Meet weerstand tussen elke draad en het kale metaal van de kast. Dat hoort oneindig te zijn. Doorgang naar de kast betekent een motor die bij gebruik de hele constructie onder spanning zet: alleen koper. Een multimeter ziet alleen grove fouten; een vochtige wikkeling kan onder spanning toch lekken wordt getoetst.
3. Volt per toer onbelast. Klem de as in de boormachine, laat hem op het bekende toerental draaien en lees de spanning af (gelijkspanning bij twee draden, wisselspanning tussen twee van de drie draden bij een borstelloze). Deel door het toerental. Voorbeeld: 15 volt bij 1.500 toeren is 0,01 volt per toer. Bij een borstelloze motor is de gelijkgerichte spanning na de brug ruwweg 1,35 keer de gemeten wisselspanning tussen twee draden, min de val over de diodes wordt getoetst.
4. Spanning onder belasting. Kies een toerental waarbij de onbelaste spanning niet boven 14 volt komt, anders brandt de lamp door. Hang de 21 watt lamp aan de uitgang (bij wisselspanning achter een brugje) en meet opnieuw bij hetzelfde toerental. Zakt de spanning met meer dan een derde, dan is de motor te zwak voor je doel of de wikkeling heeft te veel weerstand wordt getoetst.
5. Stroom onder belasting. Multimeter in serie op ampère, bereik 10 ampère, kort meten. Spanning keer stroom is het vermogen dat je bij dat toerental haalt. Dat getal, en niet wat op het typeplaatje staat, bepaalt wat je ermee kunt.
6. Lagers en borstels. Draai de as met de hand: knarsen, speling of schuren is een lager dat je vervangt of smeert. Borstels korter dan een derde: vervangen (10.07).
7. Schrijf op het label: soort, draden, volt per toer onbelast, volt en ampère bij belasting en toerental, datum. Zet hem in de onderdelenbibliotheek (10.12 De onderdelenbibliotheek).

Toerental, overbrenging en de les van de belasting

De spanning van een magneetgenerator stijgt recht met het toerental; de rekenregel staat in 10.07. Twee dingen komen daar bovenop. Ten eerste: zodra je stroom afneemt, zakt de spanning. Reken daarom met de belaste meting, niet met de onbelaste. Ten tweede: een generator zonder belasting houdt de as niet tegen. Een windmolen of een waterrad zonder accu of rem draait dan steeds sneller, de spanning loopt op tot ver boven wat diodes en regelaar verdragen, en de molen vernielt zichzelf (10.07, 08.05 Kleine windenergie). Elke generator aan wind of water heeft een rem of een vaste belasting, bijvoorbeeld de stopschakelaar uit BR.12 die de drie fasen kortsluit, en een dumpregelaar met een verwarmingselement dat inschakelt als de accu vol is wordt getoetst.

Gelijkrichten

Een accu wil gelijkspanning. Een gelijkstroommotor met magneten geeft die al; een diode in de plusdraad houdt alleen de terugstroom tegen (08.11). Alles met wisselspanning heeft een gelijkrichter nodig.

• Enkelfasig (fietsdynamo, stappenmotor per wikkeling): een brug van vier diodes. Twee aansluitingen met een golfje voor de wisselspanning, plus en min voor de accu. De brug uit een oude acculader of een pc-voeding is bruikbaar (DK.12).
• Driefasig (naafmotor, directe-aandrijvingswasmachine): een brug van zes diodes, of drie enkelfasige bruggen waarvan je de wisselstroomaansluitingen per fase gebruikt en de plussen en minnen samenknoopt wordt getoetst. Autodynamo's bevatten precies zo'n zesdiodebrug (10.08 De auto als onderdelendepot).
• Spanningsval. Over een siliciumbrug staan altijd twee diodes in serie: ruwweg 1,4 volt verlies, bij Schottky-diodes ongeveer de helft wordt getoetst. Bij 12 volt is dat 5 tot 10 procent. Op een fietsdynamo van 6 volt is het een kwart; vandaar dat die zo weinig overhoudt.
• Warmte. Een diode die 10 ampère doorlaat, maakt 7 tot 14 watt warmte wordt getoetst: koelplaat, en niet in een gesloten kistje.
• Afvlakken is voor het laden van een accu niet nodig: de accu is zelf de buffer. Een lamp of radio rechtstreeks op een gelijkrichter zonder accu flikkert en krijgt pieken. Controleer elke diode en brug met de diodestand van de multimeter: in één richting een waarde van ongeveer 0,2 tot 0,7 volt, in de andere niets wordt getoetst (08.13).

De autodynamo met bekrachtiging

Een autodynamo (DK.01) heeft geen permanente magneten. In de rotor zit een spoel die via twee sleepringen en koolborstels stroom krijgt; die stroom, de bekrachtiging, maakt het magneetveld. De regelaar schakelt de bekrachtiging aan en uit om de spanning rond 14 volt te houden wordt getoetst. Een dynamo van 70 ampère heeft 2 tot 3 ampère nodig (Wikipedia); kfz-tech noemt een maximum van 5 ampère. Bij nieuwere auto's regelt de motorcomputer de spanning (Wikipedia). Zo'n dynamo doet op de werkbank vaak niets wordt getoetst, dus kies een oudere met ingebouwde regelaar. Daaruit volgt:

• Zonder accu of hulpstroom begint hij meestal niet; sommige dynamo's bekrachtigen zichzelf pas bij hoog toerental (Wikipedia). In de auto loopt de eerste stroom via het laadlampje op het dashboard; op de werkbank doe je dat met een draad van de accuplus via een 12 volt lampje van 2 tot 5 watt naar de bekrachtigingsaansluiting (vaak D+ of L) wordt getoetst. Draait de rotor snel genoeg, dan houdt de dynamo zichzelf daarna in stand.
• Hij heeft een hoog toerental nodig: in de auto draait hij 2 tot 3 keer zo snel als de krukas (Wikipedia), en pas boven ongeveer 1.500 toeren levert hij flink stroom wordt getoetst (10.08). Een waterrad van 30 toeren vraagt dus een overbrenging van 1 op 50 of meer. Dat kan met twee trappen poelies, maar elke trap kost rendement.
• De bekrachtiging kost 25 tot 60 watt. Voor een bron die honderden watt levert (een flinke windmolen, een waterrad met veel verval) is dat niets; voor een fietser is het bijna alles (08.11).
• Koppel nooit de accu los terwijl de dynamo draait: dat brengt de halfgeleiders in gevaar (kfz-tech).
• Het grote voordeel: gelijkrichter en regelaar zitten al ingebouwd, en hij kan tientallen ampères leveren. Voor een waterrad met een stevige overbrenging is hij een goede keus; test hem eerst compleet op een auto die nog loopt, of aan een boormachine met bekrachtiging wordt getoetst.

De wasmachinemotor met directe aandrijving

Nieuwere wasmachines zonder riem hebben een grote platte motor achter de trommel: een rotor met magneten rond een krans van 36 of 42 spoelen (The Back Shed, over de Fisher & Paykel Smart Drive; andere merken lijken erop wordt getoetst). Zelfbouwers van windmolens kennen hem goed, en BR.12 Windmolen met wasmachinemotor bouwt ermee. Wat je hier moet weten:

• In de fabrieksschakeling staan alle spoelen van een fase in serie. Onbelast kan dat op een windmolen tot 400 volt geven: dodelijk. Je schakelt de spoelen daarom om in kortere groepen die je parallel zet, zodat de spanning past bij 12, 24 of 48 volt en de stroom omhoog gaat. Sterschakeling geeft al bij lage toeren spanning en heeft de voorkeur boven driehoek.
• De drie fasen gaan naar een zesdiodebrug; BR.12 gebruikt daarvoor de diodeplaat uit een autodynamo.
• Oudere exemplaren met 42 spoelen koggen sterk: de molen komt moeilijk op gang. De nieuwere met 36 spoelen hebben daar minder last van.
• Doe dit alleen met iemand die de wikkelingen kan uittekenen en elke groep met de multimeter nameet. Een foute groep verbrandt de brug of geeft hoge spanning op de kast.

Asynchrone motoren: eerlijk over de grens

De zware motoren zonder borstels en zonder magneten, uit pompen, compressoren en oude wasmachines, maken zonder hulp geen stroom. Ze hebben een condensatorbank nodig die het magneetveld voedt, en iets om te starten: achtergebleven magnetisme in de kern of een externe stroombron (Wikipedia). Dat wordt in micro-waterkracht echt gedaan; het boek van Nigel Smith, Motors as Generators for Micro-hydro Power (Practical Action, 2007), heeft hoofdstukken over motorkeuze en condensatoren. Maar spanning en frequentie regelen zichzelf niet en veranderen met de belasting, en vraagt de belasting te veel, dan stopt de opwekking meteen (Wikipedia). De juiste condensatorwaarde verschilt per motor wordt getoetst, en de uitgang is wisselspanning op netniveau. Dit is werk voor niveau III met een elektrotechnicus erbij; NULPUNT geeft er geen recept voor. Bewaar deze motoren intact en droog: als er ooit weer wisselstroom is, zijn het de beste pompmotoren die je hebt.

Beschermen en aansluiten

1. Zekering in de plus bij de accu, altijd (VK.J09).
2. Een laadregelaar tussen gelijkrichter en accu (BR.02), of een vaste belasting die de spanning onder 14,4 volt houdt (VK.J04).
3. Rem of belasting op elke wind- of watergenerator voordat je hem aan de bron hangt.
4. Kabel dik genoeg: bij 12 volt loopt voor hetzelfde vermogen tien keer zoveel stroom als bij 120 volt; dunne draad wordt warm en vreet spanning (10.04 De 12 volt standaard).
5. Alle metalen delen van de opstelling aan de min van de accu, zodat een lek niet de kast onder spanning zet wordt getoetst.
6. Eerst de accu aan de regelaar, dan de generator; losmaken in omgekeerde volgorde.

Zo weet je dat het werkt

• Alle drie fasen van een borstelloze motor geven bij hetzelfde toerental dezelfde spanning, en de weerstand naar de kast is oneindig.
• Je gemeten volt per toer komt onder belasting binnen een derde van de onbelaste waarde.
• Achter de gelijkrichter staat gelijkspanning die stijgt met het toerental en bij stilstand nul is; de accuspanning klimt tijdens het laden tot 13 à 14 volt.
• De brug wordt warm maar is met de hand aan te raken; de kabels blijven koel.
• Een autodynamo springt na de bekrachtiging aan en blijft laden als je de hulpdraad weghaalt.

Zo weet je dat het misgaat

• Eén fase geeft minder of niets: kapotte wikkeling of een losse verbinding in de motor. Zoek de draad; anders koper en magneten bewaren.
• Doorgang tussen wikkeling en kast: afkeuren als generator.
• De spanning stort in zodra je belast: toerental te laag, wikkeling te hoogohmig, of de diodes verkeerd. Vergroot de overbrenging of neem een zwaardere motor.
• De gelijkrichter wordt heet of ruikt: te veel stroom, slechte koeling, of één diode kapot (de brug laat dan wisselspanning door). Controleer elke diode.
• Een autodynamo laadt niet, hoe hard je ook draait: geen bekrachtiging. Controleer de hulpdraad en het lampje, en of de koolborstels nog contact maken.
• De molen of het rad slaat op hol en de spanning loopt op: belasting of accu is losgeraakt. Rem af, en bouw een vaste belasting in.
• Iemand krijgt een schok van een loopband- of wasmachinemotor: stop, de as stil, en voortaan nooit met blote handen aan draden van een draaiende motor. Bij bewusteloosheid of geen normale ademhaling: 07.16 Acute noodgevallen en VK.B06 Reanimatie.

Als je iets mist

Achtergrond

Elke motor is een generator en omgekeerd, maar alleen als er een magneetveld is. Permanente magneten leveren dat veld gratis; een rotorspoel (autodynamo) of de wikkeling zelf (asynchrone motor) moet het eerst uit stroom maken, en die stroom is er na een ineenstorting niet vanzelf. Daarom is de scheidslijn in dit hoofdstuk zo scherp. Bij een borstelloze motor zit het magneetveld op de rotor en staan de spoelen stil; de stroom komt er als drie om de beurt wisselende golven uit, en zes diodes kiezen daar steeds de hoogste uit tot een rimpelige gelijkspanning. Veel polen betekent veel golven per omwenteling, en dus spanning bij lage toeren; dat maakt naafmotoren en wasmachinemotoren geschikt voor wind en water, en kleine snelle motoren geschikt voor de fiets. Bewijs: magneetmotoren als generator A (basisnatuurkunde en wijdverbreide praktijk). Driefasenbrug van zes diodes A. Autodynamo heeft bekrachtiging nodig A (autotechnische naslagwerken); schade bij een losgekoppelde accu B. Wasmachinemotor omschakelen voor wind B (jarenlange zelfbouwpraktijk, geen gecontroleerde metingen). Asynchrone motor als generator met condensatoren C (een encyclopedie die zelf op één bron steunt, en de inhoudsopgave van een handboek dat niet is gelezen), en D als recept zonder vakman. Volt per toer en spanningsval onder belasting: altijd zelf meten, C.

Volgende niveau

Bouw met deze kennis BR.12 Windmolen met wasmachinemotor of BR.14 Waterrad voor een beek, en lees eerst 08.05 Kleine windenergie voor de plek en de mast. Leg per gevonden motor een kaart aan in 10.12, met de belaste meting erop. Leer een motor opnieuw wikkelen als er lakdraad is, en leer een asynchrone motor met condensatoren te bekrachtigen onder begeleiding van iemand die het al heeft gedaan. Wie één waterrad met een autodynamo en één molen met een wasmachinemotor heeft laten draaien, weet meer dan dit hoofdstuk kan vertellen.

Controlelijst

• Ik werk alleen aan een losgenomen motor, met bril, zonder ringen, en met mijn handen van de draden terwijl de as draait.
• Ik meet weerstand tussen de draden, isolatie naar de kast, volt per toer onbelast en spanning en stroom onder belasting, en schrijf alles op het label.
• Ik weet dat alleen motoren met permanente magneten vanzelf stroom maken, en dat universele en asynchrone motoren voor mij geen generator zijn.
• Ik kies de juiste gelijkrichter: één diode bij gelijkspanning, vier bij enkelfasig, zes bij driefasen, met koelplaat.
• Ik bekrachtig een autodynamo via een lampje vanaf de accu en koppel de accu nooit los terwijl hij draait.
• Ik hang nooit een generator aan wind of water zonder rem of vaste belasting.
• Ik zet altijd een zekering bij de accu en een regelaar of een bewaakte belasting ertussen.

Verantwoording

• kfz-tech.de: Generator: rotorveld uit een wikkeling via sleepringen en koolborstels, veldstroom tot 5 ampère, regelaar schakelt het veld aan en uit op de spanning op D+, gelijkrichting met plus- en mindiodes, loskoppelen van de accu bij een draaiende dynamo brengt de halfgeleiders in gevaar.
• Alternator (automotive) (Wikipedia): 2 tot 3 ampère veldstroom bij een dynamo van 70 ampère, eerste stroom via het laadlampje, sommige dynamo's bekrachtigen zichzelf bij een bepaald toerental, regeling via de motorcomputer in nieuwere auto's, aandrijving op 2 tot 3 keer het krukastoerental.
• Induction generator (Wikipedia): condensatorbank levert het blindvermogen, externe magnetiseringsbron of achtergebleven magnetisme nodig om te starten, spanning en frequentie regelen zichzelf niet, bij te grote belasting stopt de opwekking. Het artikel steunt volgens eigen vermelding op één bron.
• The Back Shed: pagina over het ombouwen van de F&P Smartdrive: stator met 42 of 36 spoelen in drie fasen, in de fabrieksschakeling 0 tot 400 volt onbelast op een windmolen, spoelen in kortere groepen in serie en die parallel, ster boven driehoek, koggen bij de 42-polige, niet bij de 36-polige.
• Practical Action Publishing: Motors as Generators for Micro-hydro Power, Nigel Smith (herziene druk 2007): alleen de boekpagina is ingezien, niet het boek: praktisch handboek met hoofdstukken over motorkeuze en condensatoren.
• Seeed Studio: Bicycle Dynamo With Bracket 6V 3W: fietsdynamo 6 volt 3 watt, wisselspanning, bruggelijkrichter en regelaar nodig.
• Hackaday: Practical guide to pedal powered electrical generators (2025): fietsdynamo ongeveer 3 watt bij 6 volt wisselspanning.
• Battery University: BU-403 Charging Lead Acid: laadgrens 13,8 tot 14,7 volt voor een 12 volt loodaccu, gassen bij overladen. Niet onderbouwd en daarom gemarkeerd: alle spanningen en toerentallen in de donortabel, de weerstand van wikkelingen, de grenzen van een isolatiemeting met een multimeter, het onbelaste toerental van accuboormachines, de factor 1,35 tussen wisselspanning en gelijkgerichte spanning, de grens van een derde spanningsval onder belasting, de dimensionering, spanningsval en warmte van diodes, drie enkelfasige bruggen als driefasenbrug, de dumpregelaar, de regelspanning van 14 volt en de 1.500 toeren van een autodynamo, de bekrachtiging via een lampje op de werkbank, dat computergestuurde dynamo's op de werkbank niet werken, de overeenkomst van andere wasmachinemerken met Fisher & Paykel, de ventilator- en stappenmotorclaims, het verbinden van de opstelling met de accu-min, en de condensatorwaarde van asynchrone motoren. Niemand heeft deze werkwijzen voor NULPUNT beproefd. Getoetst door: nog niet.