Направи си сам асинхронен електродвигател. Може ли асинхронен двигател да работи като генератор - как да го използваме у дома? Обхватът на приложение е доста широк

Пенсионер прави вятърни мелници и пести ток

Пенсионер от Амурска област реши всам да се бориувеличение на тарифите заелектричество. Желанието да се направи почти невъзможното се появи следпристигнаха следващите сметки закомунални услуги.

Тогава бившият енергетик начерта собствен план за електрификация на целия обект. Сега остриетата се въртят отгоре, а светлините отдолу светят. ОТНОСНОкак вятърът донесе промяна

Асинхронен електродвигател като генератор

работа асинхронен електродвигателв генераторен режим

Статията описва как да се изгради трифазен (еднофазен) 220/380 V генератор на базата на асинхронен електродвигател променлив ток.

Трифазен асинхронен електродвигател, изобретен в края на 19 век от руския електроинженер М.О. Доливо-Доброволски, сега е широко разпространен в промишлеността, селското стопанство, а също и в ежедневието. Асинхронните електродвигатели са най-простите и надеждни за работа. Следователно във всички случаи, когато това е допустимо при условията на електрозадвижването и няма нужда от компенсация на реактивната мощност, трябва да се използват асинхронни променливотокови двигатели.

Има два основни вида асинхронни двигатели:с ротор с катерицаи с фазов ротор . Асинхронният електродвигател с катерица се състои от неподвижна част - статор и подвижна част - ротор, въртящ се в лагери, монтирани в два щита на двигателя. Ядрата на статора и ротора са направени от отделни листове от електротехническа стомана, изолирани един от друг. Намотка, изработена от изолиран проводник. В жлебовете на сърцевината на ротора се поставя намотка на прът или се излива разтопен алуминий. Джъмперните пръстени дават накъсо намотката на ротора в краищата (оттук и името късо съединение). За разлика от ротора с катерица, намотка, направена като намотка на статор, се поставя в прорезите на ротор с фазова намотка. Краищата на намотката се довеждат до контактни пръстени, монтирани на вала. Четки се плъзгат по протежение на пръстените, свързвайки намотката към стартов или контролен реостат. Асинхронните електродвигатели с навит ротор са по-скъпи устройства, изискват квалифицирана поддръжка, по-малко надеждни са и следователно се използват само в онези индустрии, където не могат без тях. Поради тази причина те не са много разпространени и няма да ги разглеждаме по-нататък.

По протежение на намотката на статора, включена в трифазна веригапротича ток, създаващ въртящо се магнитно поле. Линиите на магнитното поле на полето на въртящия се статор пресичат прътите на намотката на ротора и индуцират в тях електродвижеща сила(ЕМП). Под въздействието на тази ЕМП протича ток в късо съединените роторни пръти. Около прътите възникват магнитни потоци, създаващи общо магнитно поле на ротора, което, взаимодействайки с въртящото се магнитно поле на статора, създава сила, караща ротора да се върти в посоката на въртене магнитно полестатор. Честотата на въртене на ротора е малко по-малка от честотата на въртене на магнитното поле, създадено от намотката на статора. Този показател се характеризира с приплъзване S и е за повечето двигатели в диапазона от 2 до 10%.

Най-често се използва в промишлени инсталациитрифазни асинхронни електродвигатели, които се произвеждат под формата на унифицирани серии. Сред тях са единичните серии 4А с диапазон на номиналната мощност от 0,06 до 400 kW, машините от които са с висока надеждност, добра производителност и отговарят на световните стандарти.

Автономните асинхронни генератори са трифазни машини, които преобразуват механичната енергия на първичния двигател в електрическа енергияпроменлив ток. Тяхното несъмнено предимство пред другите видове генератори е липсата на колекторно-четков механизъм и, като следствие, по-голяма издръжливост и надеждност. Ако асинхронен двигател, изключен от мрежата, се върти от който и да е основен двигател, тогава в съответствие с принципа на обратимостта електрически машиниПри достигане на скоростта на синхронно въртене на клемите на статорната намотка се генерира определен ЕМП под въздействието на остатъчното магнитно поле. Ако сега свържете батерия от кондензатори C към клемите на намотката на статора, тогава в намотките на статора ще тече водещ капацитивен ток, който в този случай е магнетизиращ. Капацитетът на батерията C трябва да надвишава определена критична стойност C0, в зависимост от параметрите на автономния асинхронен генератор: само в този случай генераторът се самовъзбужда и върху намотките на статора е инсталирана трифазна симетрична система на напрежение. Стойността на напрежението в крайна сметка зависи от характеристиките на машината и капацитета на кондензаторите. По този начин може да се преобразува асинхронен електродвигател с катерица асинхронен генератор.

Стандартна схема за свързване на асинхронен електродвигател като генератор.

Можете да изберете контейнера, така че Номинално напрежениеи мощността на асинхронния генератор са равни съответно на напрежението и мощността при работа като електродвигател.

В таблица 1 са дадени капацитетите на кондензаторите за възбуждане на асинхронни генератори (U=380 V, 750...1500 об/мин). Тук реактивната мощност Q се определя по формулата:

Q = 0,314 U2 C 10-6,

където C е капацитетът на кондензаторите, μF.

Както се вижда от горните данни, индуктивното натоварване на асинхронния генератор, което намалява фактора на мощността, предизвиква рязко увеличаване на необходимия капацитет. За да поддържате постоянно напрежение с нарастващо натоварване, е необходимо да увеличите капацитета на кондензатора, тоест да свържете допълнителни кондензатори. Това обстоятелство трябва да се счита за недостатък на асинхронния генератор.

Честотата на въртене на асинхронен генератор в нормален режим трябва да надвишава асинхронната със стойност на приплъзване S = 2...10% и да съответства на синхронната честота. Не се изпълнява това състояниеще доведе до факта, че честотата на генерираното напрежение може да се различава от индустриалната честота от 50 Hz, което ще доведе до нестабилна работа на зависими от честотата потребители на електроенергия: електрически помпи, перални машини, устройства с трансформаторен вход. Намаляването на генерираната честота е особено опасно, тъй като в този случай индуктивното съпротивление на намотките на електродвигателите и трансформаторите намалява, което може да доведе до тяхното повишено нагряване и преждевременна повреда. Обикновен асинхронен електродвигател с катерица с подходяща мощност може да се използва като асинхронен генератор без никакви модификации. Мощността на електродвигателя-генератор се определя от мощността на свързаните устройства. Най-енергоемките от тях са:

· битови заваръчни трансформатори;

· електрически триони, електрически фуги, зърнотрошачки (мощност 0,3...3 kW);

· електрически пещи от типа "Росиянка" и "Мечта" с мощност до 2 kW;

· електрически ютии (мощност 850…1000 W).

Особено бих искал да се спра на работата на битовите заваръчни трансформатори. Свързването им с автономен източник на електроенергия е най-желателно, т.к когато работят от промишлена мрежа, те създават редица неудобства за други потребители на електроенергия. Ако домакинството заваръчен трансформаторпредназначени за работа с електроди с диаметър 2...3 mm, след това го пълна мощносте приблизително 4...6 kW, мощността на асинхронния генератор за захранване трябва да бъде в рамките на 5...7 kW. Ако битовият заваръчен трансформатор позволява работа с електроди с диаметър 4 mm, тогава в най-тежкия режим - "рязане" на метал, общата консумирана от него мощност може да достигне 10...12 kW, съответно мощността на асинхронен генератор трябва да бъде в рамките на 11...13 kW.

Като трифазна кондензаторна банка е добре да се използват така наречените компенсатори на реактивна мощност, предназначени да подобрят cosφв промишлени осветителни мрежи. Типичното им обозначение: KM1-0.22-4.5-3U3 или KM2-0.22-9-3U3, което се дешифрира по следния начин. KM - косинусови кондензатори, импрегнирани с минерално масло, първото число е размерът (1 или 2), след това напрежението (0,22 kV), мощността (4,5 или 9 kvar), след това числото 3 или 2 означава трифазен или еднофазен фазова версия, U3 (умерен климат от трета категория).

В случай на самостоятелно производство на батерията, трябва да използвате кондензатори като MBGO, MBGP, MBGT, K-42-4 и др. за работно напрежение най-малко 600 V. Електролитни кондензатори не могат да се използват.

Обсъдената по-горе опция за свързване на трифазен електродвигател като генератор може да се счита за класическа, но не и единствена. Има и други методи, които са се доказали също толкова добре в практиката. Например, когато една банка от кондензатори е свързана към една или две намотки на електродвигател генератор.

Двуфазен режим на асинхронен генератор.

Фиг.2 Двуфазен режим на асинхронен генератор.

Тази схема трябва да се използва, когато няма нужда да се получава трифазно напрежение. Тази опция за превключване намалява работоспособността на кондензаторите, намалява натоварването на първичния механичен двигател в режим на празен ход и т.н. спестява "ценно" гориво.

Като генератори с ниска мощност, които произвеждат променливо еднофазно напрежение от 220 V, можете да използвате еднофазни асинхронни електрически двигатели с катерица за битова употреба: от перални машини като "Oka", "Volga", помпи за поливане "Agidel". ", "BTsN" и т.н. Тяхната кондензаторна батерия може да се свърже успоредно на работната намотка или да използва съществуващ кондензатор за фазово изместване, свързан към начална намотка. Възможно е капацитетът на този кондензатор да се увеличи леко. Стойността му ще се определя от естеството на товара, свързан към генератора: за активни товари (електрически пещи, осветителни крушки, електрически поялници) е необходимо малък капацитет, индуктивни (ел. двигатели, телевизори, хладилници) - др.

Фиг. 3 Маломощен монофазен генератор асинхронен двигател.

Сега няколко думи за първичния механичен двигател, който ще задвижва генератора. Както знаете, всяка трансформация на енергия е свързана с нейните неизбежни загуби. Тяхната стойност се определя от ефективността на устройството. Следователно мощността на механичния двигател трябва да надвишава мощността на асинхронния генератор с 50...100%. Например, при мощност на асинхронен генератор от 5 kW, мощността на механичен двигател трябва да бъде 7,5...10 kW. С помощта на трансмисионен механизъм скоростта на механичния двигател и генератора се съгласуват така, че режимът на работа на генератора да се настрои на средната скорост на механичния двигател. Ако е необходимо, можете за кратко да увеличите мощността на генератора, като увеличите скоростта на механичния двигател.

Всяка автономна електроцентрала трябва да съдържа необходимия минимум от приставки: AC волтметър (със скала до 500 V), честотомер (за предпочитане) и три превключвателя. Един превключвател свързва товара към генератора, а другите два превключват веригата на възбуждане. Наличието на превключватели във веригата на възбуждане улеснява стартирането на механичен двигател и също така ви позволява бързо да намалите температурата на намотките на генератора; след приключване на работата роторът на невъзбудения генератор се върти известно време от механичния двигател. Тази процедура удължава активния живот на намотките на генератора.

Ако използването на генератор е предназначено за захранване на оборудване, което обикновено е свързано към мрежа с променлив ток (например осветление в жилищна сграда, домакински електрически уреди), тогава е необходимо да се осигури двуфазен превключвател, който ще изключи захранване по време на работа на генератора. това оборудванеот индустриалната мрежа. Необходимо е да изключите и двата проводника: „фаза“ и „нула“.

В заключение няколко общи съвета.

1. Алтернаторът е опасно устройство. Използвайте 380 V само когато е абсолютно необходимо; във всички останали случаи използвайте 220 V.

2. Съгласно изискванията за безопасност, електрическият генератор трябва да бъде оборудван със заземяване.

3. Обърнете внимание на термичния режим на генератора. Той "не обича" празен ход. Топлинното натоварване може да бъде намалено чрез по-внимателен избор на капацитета на възбуждащите кондензатори.

4. Не грешете със силата електрически токпроизведени от генератора. Ако се използва една фаза при работа на трифазен генератор, мощността му ще бъде 1/3 обща мощностгенератор, ако две фази са 2/3 от общата мощност на генератора.

5. Честотата на променливия ток, генериран от генератора, може да се контролира косвено от изходното напрежение, което в режим на празен ход трябва да бъде с 4...6% по-високо от индустриалната стойност от 220/380 V.

Тази задача изисква редица манипулации, които трябва да бъдат придружени от ясно разбиране на принципите и режимите на работа на такова оборудване.

Какво представлява и как работи

Електрическият двигател от асинхронен тип е машина, в която електрическата енергия се трансформира в механична и топлинна енергия. Такъв преход става възможен поради явлението електромагнитна индукция, което възниква между намотките на статора и ротора. Характеристика на асинхронните двигатели е фактът, че скоростта на въртене на тези два ключови елемента е различна.

Конструктивните характеристики на типичен електродвигател могат да се видят на илюстрацията. И статорът, и роторът са коаксиални кръгло сечениеобектите се правят чрез събиране на достатъчен брой плочи от специална стомана. Статорните плочи имат жлебове от вътрешната страна на пръстена и, когато се комбинират, образуват надлъжни жлебове, в които се навива намотката. Меден проводник. За ротора неговата роля се играе от алуминиеви пръти; те също се вмъкват в жлебовете на сърцевината, но са затворени от двете страни със заключващи плочи.

Когато се приложи напрежение към намотките на статора, върху тях се появява електромагнитно поле, което започва да се върти. Поради факта, че скоростта на въртене на ротора е очевидно по-ниска, между намотките се индуцира ЕМП и централния вал започва да се движи. Несинхронизмът на честотите се свързва не само с теоретични основипроцес, но и с действителното триене на опорните лагери на вала, това ще го забави донякъде спрямо полето на статора.

Какво е електрически генератор?

Генераторът е електрическа машина, която преобразува механични и Термална енергиякъм електрически. От тази гледна точка това е устройство, което е точно противоположно по принцип на работа и начин на работа на асинхронен двигател. Освен това най-често срещаният тип електрически генератори са индукционните.

Както си спомняме от описаната по-горе теория, това става възможно само когато има разлика в оборотите на магнитните полета на статора и ротора. От това следва едно логично заключение (като се вземе предвид и принципът на обратимостта, споменат в началото на статията) - теоретично е възможно да се направи генератор от асинхронна машина, освен това това е проблем, който може да бъде решен независимо чрез пренавиване.

Работа на двигателя в генераторен режим

Всеки асинхронен електрически генератор се използва като вид трансформатор, където механична енергияот въртенето на вала на двигателя, се преобразува в променлив ток. Това става възможно, когато скоростта му стане по-висока от синхронната (около 1500 об/мин). Класическа схема за преобразуване и свързване на двигател в електрогенераторен режим с изход трифазен токМожете лесно да го сглобите сами:

За да спестите сметки за електричество, нашите читатели препоръчват Electricity Saving Box. Месечните плащания ще бъдат с 30-50% по-малко, отколкото са били преди използването на спасителя. Той премахва реактивния компонент от мрежата, което води до намаляване на натоварването и, като следствие, консумацията на ток. Електрическите уреди консумират по-малко електроенергия и разходите са намалени.

За да се постигне такава стартова скорост, е необходимо да се приложи доста голям въртящ момент (например чрез свързване на двигател с вътрешно горене в газов генератор или работно колело във вятърна мелница). Веднага след като скоростта на въртене достигне синхронната стойност, кондензаторната банка започва да работи, създавайки капацитивен ток. Поради това възниква самовъзбуждане на намотките на статора и се генерира електрически ток (режим на генериране).

Необходимо условие стабилна работана такъв електрически генератор с честота на индустриалната мрежа от 50 Hz, е съответствието на неговите честотни характеристики:

1. Неговата скорост на въртене трябва да надвишава асинхронната скорост (честотата на работа на самия двигател) с процент на приплъзване (от 2 до 10%);
2. Скоростта на въртене на генератора трябва да съответства на синхронната скорост.

Как сами да сглобите асинхронен генератор?

След като сте придобили знания, изобретателност и способност за работа с информация, можете да сглобите / преработите работещ генератор от двигател със собствените си ръце. За да направите това, трябва да изпълните точните стъпки в следната последователност:

1. Изчислява се реалната (асинхронна) скорост на въртене на двигателя, който се предвижда да се използва като електрогенератор. За да определите скоростта на устройство, свързано към мрежата, можете да използвате тахограф;
2. Определя се синхронната честота на двигателя, която ще бъде асинхронна и за генератора. Тук се взема предвид количеството приплъзване (2-10%). Да кажем, че измерванията показаха скорост на въртене от 1450 об / мин. Необходимата работна честота на електрическия генератор ще бъде:

n GEN = (1,02…1,1)n DV = (1,02…1,1)·1450 = 1479…1595 rpm;

1. Избор на кондензатор с необходимия капацитет (използват се стандартни сравнителни таблици с данни).

Можете да сложите край на това, но ако е необходимо напрежение еднофазна мрежа 220V, тогава режимът на работа на такова устройство ще изисква въвеждането на понижаващ трансформатор в описаната по-горе схема.

Видове двигателни генератори

Закупуването на стандартен готов електрически генератор в никакъв случай не е евтино удоволствие и е малко вероятно да бъде достъпно за практическото мнозинство от нашите съграждани. Отлична алтернатива би била домашен генератор, може да се сглоби с достатъчно познания по електротехника и ВиК. Сглобеното устройство може успешно да се използва като:

1. Електрически генератор със собствено захранване. Потребителят може да получи със собствените си ръце устройство за генериране на електричество с дълъг период на действие поради самозареждане;
2. Вятърен генератор. Вятърна мелница, която се върти под въздействието на вятъра, се използва като задвижващо устройство, необходимо за стартиране на двигателя;
3. Генератор с неодимови магнити;
4. Трифазен газов генератор;
5. Монофазни генератор с ниска мощностна двигатели на електрически уреди и др.

Превръщането на стандартен двигател в работещо генераторно устройство със собствените си ръце е вълнуващо занимание и очевидно спестява вашия бюджет. По този начин можете да преобразувате обикновена вятърна мелница, като я свържете към двигател за автономно генериране на енергия.

В опит да получат автономни източници на електричество, специалистите са намерили начин да превърнат трифазен асинхронен електродвигател с променлив ток в генератор със собствените си ръце. Този метод има редица предимства и някои недостатъци.

Външен вид на асинхронен електродвигател

Разделът показва основните елементи:

1. чугунен корпус с ребра на радиатора за ефективно охлаждане;
2. корпус на ротор с кафезна клетка с линии на изместване на магнитното поле спрямо неговата ос;
3. превключваща контактна група в кутия (borno), за превключване на статорни намотки в звезда или триъгълник и свързване на захранващи проводници;
4. стегнати турникети медни проводницистаторни намотки;
5. стоманен роторен вал с жлеб за фиксиране на ролката с клинов ключ.

Подробно разглобяване на асинхронния електродвигател, показващо всички части, е показано на фигурата по-долу.

Детайлен демонтаж на асинхронен двигател

Предимства на генератори, преобразувани от асинхронни двигатели:

1. лекота на сглобяване на веригата, няма нужда от разглобяване на електродвигателя, без пренавиване на намотките;
2. възможност за завъртане на генератора на електрически ток с вятърна или хидравлична турбина;
3. генератор от асинхронен двигател се използва широко в системи двигател-генератор за преобразуване на еднофазна 220V AC мрежа в трифазна мрежас напрежение 380V.
4. възможност за използване на генератор, в полеви условиявъртейки го от двигатели с вътрешно горене.

Като недостатък може да се отбележи трудността при изчисляване на капацитета на кондензаторите, свързани към намотките, всъщност това се прави експериментално.

Следователно е трудно постижимо максимална мощносттакъв генератор, има затруднения със захранването на електрически инсталации, които имат голямо значениестартов ток, на циркулярни триони с трифазни двигателипроменлив ток, бетонобъркачки и други електрически инсталации.

Принцип на работа на генератора

Работата на такъв генератор се основава на принципа на обратимостта: „всяка електрическа инсталация, която преобразува електрическата енергия в механична енергия, може да извърши обратния процес“. Използва се принципът на работа на генераторите; въртенето на ротора предизвиква ЕМП и появата на електрически ток в намотките на статора.

Въз основа на тази теория е очевидно, че асинхронният електродвигател може да бъде преобразуван в електрически генератор. За да се извърши съзнателно реконструкция, е необходимо да се разбере как протича процесът на генериране и какво е необходимо за това. Всички двигатели, задвижвани от променлив ток, се считат за асинхронни. Полето на статора се движи леко пред магнитното поле на ротора, като го дърпа заедно с него в посоката на въртене.

За да се получи обратен процес, генериране, полето на ротора трябва да изпревари движението на магнитното поле на статора, като в идеалния случай се върти в обратна посока. Това се постига чрез свързване на голям кондензатор към захранващата мрежа; за увеличаване на капацитета се използват групи от кондензатори. Кондензаторният блок се зарежда чрез натрупване на магнитна енергия (елемент от реактивния компонент на променливия ток). Зарядът на кондензатора е във фаза, противоположна на източника на ток на електродвигателя, така че въртенето на ротора започва да се забавя, намотката на статора генерира ток.

Преобразуване

Как на практика да преобразувате асинхронен електродвигател в генератор със собствените си ръце?

За да свържете кондензаторите, трябва да развиете горен капакбор (кутия), където се намира контактната група, превключващи контактите на намотките на статора и захранващите проводници на асинхронния двигател са свързани.

Отворен бор с контактна група

Намотките на статора могат да бъдат свързани в конфигурация "звезда" или "триъгълник".

Вериги за свързване "Звезда" и "Триъгълник"

Табелката с данни или техническият лист на продукта показва възможните схеми на свързване и параметрите на двигателя за различни връзки. Посочено:

• максимални токове;
• захранващо напрежение;
• консумация на енергия;
• брой обороти в минута;
• Ефективност и други параметри.

Параметрите на двигателя са посочени на табелката

IN трифазен генераторот асинхронен електродвигател „направи си сам“, кондензаторите са свързани в подобна верига „Триъгълник“ или „Звезда“.

Опцията за свързване със "звезда" осигурява стартиране на процеса на генериране на ток при по-ниски скорости, отколкото при свързване на веригата в "триъгълник". В този случай напрежението на изхода на генератора ще бъде малко по-ниско. Триъгълната връзка осигурява леко увеличение на изходното напрежение, но изисква по-високи обороти при стартиране на генератора. В еднофазен асинхронен електродвигател е свързан един фазоизместващ кондензатор.

Схема на свързване на кондензатори на генератор в "триъгълник"

Използват се неполярни кондензатори от модела KBG-MN или други марки от най-малко 400 V; биполярните електролитни модели не са подходящи в този случай.

Как изглежда безполюсен кондензатор на марката KBG-MN?

Изчисляване на капацитета на кондензатора за използвания двигател

В синхронните генератори процесът на генериране се възбужда върху намотките на котвата от източника на ток. 90% от асинхронните двигатели имат ротори с катерица, без намотка; възбуждането се създава от остатъчен статичен заряд в ротора. Достатъчно е да се създаде ЕМП в началния етап на въртене, което индуцира ток и презарежда кондензаторите през намотките на статора. По-нататъшното презареждане вече идва от генерирания ток; процесът на генериране ще бъде непрекъснат, докато роторът се върти.

Препоръчва се автоматичната връзка на товара към генератора, гнездата и кондензаторите да се монтират в отделен затворен панел. Поставете свързващите проводници от генератора на бор към разпределителното табло в отделен изолиран кабел.

Дори когато генераторът не работи, трябва да избягвате да докосвате клемите на кондензатора на контактите на гнездото. Зарядът, натрупан от кондензатора, остава дълго времеи може да ви причини токов удар. Заземете корпусите на всички агрегати, двигателя, генератора, контролния панел.

Монтаж на мотор-генераторна система

Когато инсталирате генератор с двигател със собствените си ръце, трябва да вземете предвид, че посоченият брой номинални обороти на асинхронния електродвигател, използван на празен ход, е по-голям.

Схема на мотор-генератор на ремъчно задвижване

При двигател с 900 оборота в минута при празен ход ще има 1230 оборота в минута, за да получите достатъчна мощност на изхода на генератор, преобразуван от този двигател, трябва да имате брой обороти с 10% по-висок от оборотите на празен ход:

1230 + 10% = 1353 об./мин.

Ремъчното задвижване се изчислява по формулата:

Vg = Vm x Dm\Dg

Vg – необходимата скорост на въртене на генератора 1353 об/мин;

Vm – скорост на въртене на двигателя 1200 об/мин;

Dm – диаметър на ролката на двигателя е 15 см;

Dg – диаметър на ролката на генератора.

Имайки двигател с 1200 оборота в минута, където шайбата е Ø 15 см, остава само да изчислим Dg - диаметъра на шайбата на генератора.

Dg = Vm x Dm/ Vg = 1200 rpm x 15 cm/1353 rpm = 13,3 cm.

Генератор с неодимови магнити

Как да направите генератор от асинхронен електродвигател?

Този домашен генератор елиминира използването на кондензаторни модули. Източникът на магнитното поле, който индуцира ЕМП и създава ток в намотката на статора, е изграден върху постоянни неодимови магнити. За да направите това сами, трябва последователно да изпълните следните стъпки:

• Свалете предния и задния капак на асинхронния двигател.
• Отстранете ротора от статора.

Как изглежда роторът на асинхронен двигател?

• Роторът се шлайфа, горният слой с 2 ​​мм по-голям от дебелината на магнитите се отстранява. IN условия на животНе винаги е възможно да пробиете ротора със собствените си ръце, при липса на стругово оборудване и умения. Трябва да се свържете със специалисти в работилници за струговане.
• На лист обикновена хартияизготвя се образец за поставяне кръгли магнити, Ø 10-20мм, дебелина до 10мм, с притегателна сила 5-9кг, на кв/см, размерът зависи от размера на ротора. Шаблонът се залепва към повърхността на ротора, магнитите се поставят на ленти под ъгъл 15 - 20 градуса спрямо оста на ротора, по 8 броя на лента. Фигурата по-долу показва, че на някои ротори има тъмно-светли ивици на изместване на линиите на магнитното поле спрямо тяхната ос.

Монтиране на магнити на ротора

• Роторът на магнитите се изчислява така, че има четири групи ленти, в група от 5 ленти, разстоянието между групите е 2Ø от магнита. Пропуските в групата са 0,5-1Ø от магнита, това разположение намалява силата на залепване на ротора към статора, трябва да се върти с усилията на два пръста;
• Магнитният ротор, направен съгласно изчисления шаблон, се излива епоксидна смола. След като изсъхне малко, цилиндричната част на ротора се покрива със слой от фибростъкло и отново се импрегнира с епоксидна смола. Това ще предотврати излитането на магнитите, когато роторът се върти. Горен слойвърху магнитите не трябва да надвишава първоначалния диаметър на ротора, който е бил преди жлеба. В противен случай роторът няма да застане на място или ще се трие в намотката на статора при въртене.
• След изсушаване роторът може да се върне на място и капаците да се затворят;
• За да тествате електрически генератор, е необходимо да завъртите ротора с електрическа бормашина, измервайки напрежението на изхода. Броят на оборотите при достигане на желаното напрежение се измерва с тахометър.
• знаейки необходимо количествоскорост на генератора, ремъчната предавка се изчислява съгласно описания по-горе метод.

Интересен вариант на приложение е, когато електрически генератор, базиран на асинхронен електродвигател, се използва във веригата електродвигател-генератор със самозахранване. Когато част от мощността, генерирана от генератора, отива към електрическия мотор, който го върти. Останалата част от енергията се изразходва за полезен товар. Чрез прилагане на принципа на самостоятелно хранене е практически възможно да се за дълго времеосигурете на къщата автономно захранване.

Видео. Ж генератор от асинхронен двигател.

За широк кръг потребители на електроенергия, купувайте мощни дизелови електроцентраликато TEKSAN TJ 303 DW5C с изходна мощност 303 kVA или 242 kW няма смисъл. Ниска мощност бензинови генераторискъпо, най-добър вариантнаправете свои собствени вятърни генератори или самозахранващо се моторно-генераторно устройство.

Използвайки тази информация, можете да сглобите генератор със собствените си ръце, като използвате постоянни магнитиили кондензатори. Този тип оборудване е много полезно за селски къщи, на полето, като авариен източник на захранване, когато няма напрежение индустриални мрежи. Напълно оборудвана къща с климатик, електрически печкии отоплителни котли, те не могат да се справят с мощен двигател на циркулярен трион. Временно осигурете електричество уредиОсновните нужди могат да бъдат осветление, хладилник, телевизор и други, които не изискват големи мощности.

За осигуряване на непрекъснато електрозахранване на дома се използват генератори за променлив ток, задвижвани от дизелови или карбураторни двигатели с вътрешно горене. Но от курса по електротехника знаем, че всеки електрически двигател е обратим: той също може да генерира електричество. Възможно ли е да направите генератор от асинхронен двигател със собствените си ръце, ако вече имате такъв и двигател с вътрешно горене? В крайна сметка тогава няма да е необходимо да купувате скъпа електроцентрала, но можете да се справите с импровизирани средства.

Конструкция на асинхронен електродвигател

Асинхронният електродвигател включва две основни части: неподвижен статор и ротор, въртящ се в него. Роторът се върти на лагери, монтирани в подвижни крайни части. Роторът и статорът съдържат електрически намотки, чиито завои са положени в жлебове.

Намотката на статора е свързана към мрежа с променлив ток, еднофазна или трифазна. Метална частСтаторът, където е поставен, се нарича магнитна верига. Изработена е от отделни плочи с тънко покритие, които ги изолират една от друга. Това елиминира появата на вихрови токове, които правят работата на електродвигателя невъзможна поради прекомерни загуби от нагряване на магнитната верига.

Клемите от намотките и на трите фази са разположени в специална кутия на корпуса на двигателя. Нарича се барно, в което клемите на намотките са свързани помежду си. В зависимост от захранващото напрежение и техническите данни на двигателя клемите се комбинират в звезда или в триъгълник.

Роторната намотка на всеки асинхронен електродвигател е подобна на "катерица", така се нарича. Изработен е под формата на серия от проводящи алуминиеви пръти, разпределени по външната повърхност на ротора. Краищата на прътите са затворени, поради което такъв ротор се нарича катерица.
Намотката, подобно на намотката на статора, е разположена вътре в магнитна сърцевина, също съставена от изолирани метални пластини.

Принцип на действие на асинхронен електродвигател

Когато захранващото напрежение е свързано към статора, токът протича през намотките на намотката. Той създава магнитно поле вътре. Тъй като токът е променлив, полето се променя в съответствие с формата на захранващото напрежение. Подреждането на намотките в пространството е направено по такъв начин, че полето вътре в него се оказва въртящо се.
В намотката на ротора въртящото се поле индуцира ЕДС. И тъй като завоите на намотката са накъсо, в тях се появява ток. Той взаимодейства с полето на статора, което води до въртене на вала на електродвигателя.

Електрическият двигател се нарича асинхронен, защото полето на статора и роторът се въртят с него на различни скорости. Тази разлика в скоростта се нарича приплъзване (S).


Където:
n – честота на магнитното поле;
nr – честота на въртене на ротора.
За регулиране на скоростта на вала в в широки граници, асинхронните електродвигатели се изработват с навит ротор. На такъв ротор се навиват намотки, изместени в пространството, същите като на статора. Краищата от тях се извеждат на пръстени, а резисторите се свързват към тях с помощта на четка. Колкото по-голямо е съпротивлението, свързано към навит ротор, толкова по-ниска ще бъде скоростта на въртенето му.

Асинхронен генератор

Какво се случва, ако роторът на асинхронен електродвигател се завърти? Ще може ли да генерира електричество и как да направим генератор от асинхронен двигател?
Оказва се, че това е възможно. За да се появи напрежение върху намотката на статора, първоначално е необходимо да се създаде въртящо се магнитно поле. Появява се поради остатъчната магнетизация на ротора на електрическа машина. Впоследствие, когато се появи ток на натоварване, силата на магнитното поле на ротора достига необходимата стойност и се стабилизира.
За да се улесни процеса на поява на напрежение на изхода, се използва банка от кондензатори, свързана към статора на асинхронния генератор в момента на стартиране (възбуждане на кондензатора).

Но характеристиката на параметъра на асинхронния електродвигател остава непроменена: количеството на приплъзване. Поради това честотата на изходното напрежение на асинхронния генератор ще бъде по-ниска от скоростта на въртене на вала.
Между другото, валът на асинхронния генератор трябва да се върти с такава скорост, че да се постигне номиналната скорост на въртене на статорното поле на електродвигателя. За да направите това, трябва да разберете скоростта на въртене на вала от табелата, разположена на корпуса. Чрез закръгляване на стойността му до най-близкото цяло число се получава скоростта на въртене на ротора на електродвигателя, преобразуван в генератор.

Например за електродвигател, чиято плоча е показана на снимката, скоростта на въртене на вала е 950 об / мин. Това означава, че скоростта на въртене на вала трябва да бъде 1000 об / мин.

Защо асинхронният генератор е по-лош от синхронния?

Колко добър ще бъде домашен генератор от асинхронен двигател? Как ще се различава от синхронен генератор?
За да отговорим на тези въпроси, нека си припомним накратко принципа на работа на синхронния генератор. Чрез контактни пръстени към намотката на ротора се подава постоянен ток, чиято величина е регулируема. Въртящото се поле на ротора създава ЕМП в намотката на статора. За получаване на необходимото генериращо напрежение автоматична системарегулирането на възбуждането ще промени тока в ротора. Тъй като напрежението на изхода на генератора се следи автоматично, в резултат на непрекъснат процес на регулиране, напрежението винаги остава непроменено и не зависи от тока на натоварване.
За стартиране и работа на синхронни генератори се използват независими източници на енергия (батерии). Следователно началото на работата му не зависи нито от появата на товарния ток на изхода, нито от постигането на необходимата скорост на въртене. Само честотата на изходното напрежение зависи от скоростта на въртене.
Но дори когато токът на възбуждане се получава от напрежението на генератора, всичко казано по-горе остава вярно.
Синхронният генератор има още една особеност: той може да генерира не само активна, но и реактивна мощност. Това е много важно при захранване на електродвигатели, трансформатори и други агрегати, които го консумират. Липсата на реактивна мощност в мрежата води до увеличаване на топлинните загуби на проводници и намотки на електрически машини и намаляване на нивото на напрежение сред потребителите спрямо генерираната стойност.
За възбуждане на асинхронен генератор се използва остатъчното намагнитване на неговия ротор, което само по себе си е случайна величина. Не е възможно да се регулират параметрите, които влияят върху стойността на изходното му напрежение по време на работа.

Освен това асинхронният генератор не генерира, а консумира реактивна мощност. Необходимо е той да създаде възбуждащ ток в ротора. Нека си спомним за възбуждането на кондензатора: чрез свързване на банка от кондензатори при стартиране се създава реактивната мощност, необходима на генератора, за да започне да работи.
В резултат на това напрежението на изхода на асинхронния генератор не е стабилно и варира в зависимост от естеството на товара. Когато е свързан с него голямо числоконсуматори на реактивна мощност, статорната намотка може да прегрее, което ще повлияе на експлоатационния живот на нейната изолация.
Следователно използването на асинхронен генератор е ограничено. Може да работи в условия близки до „парникови”: без претоварвания, пускови токове на натоварване или мощни консуматори на реагента. И в същото време електрическите приемници, свързани към него, не трябва да бъдат критични за промените в големината и честотата на захранващото напрежение.
Идеално мястоза използване на асинхронен генератор са системи алтернативна енергиязахранвани от вода или вятърна енергия. При тези устройства генераторът не захранва директно консуматора, а зарежда батерия. От нея вече, през конвертора постоянен токв променлива, товарът се захранва.
Ето защо, ако трябва да сглобите вятърна мелница или малка водноелектрическа централа, най-добрият изход е асинхронен генератор. Основното му и единствено предимство работи тук - простотата на дизайна. Липсата на пръстени на ротора и четковия апарат означава, че по време на работа не е необходимо да се поддържа постоянно: почистете пръстените, сменете четките, отстранете графитения прах от тях. В крайна сметка, за да направите вятърен генератор от асинхронен двигател със собствените си ръце, валът на генератора трябва да бъде директно свързан към лопатките на вятърната мелница. Това означава, че конструкцията ще бъде разположена на голяма надморска височина. Трудно е да го премахнете оттам.

Магнитен генератор

Защо е необходимо да се създаде магнитно поле с помощта на електрически ток? В крайна сметка има мощни източници на това - неодимови магнити.
За да превърнете асинхронен двигател в генератор, ще ви трябват цилиндрични неодимови магнити, които ще бъдат инсталирани на мястото на стандартните проводници на намотката на ротора. Първо трябва да изчислите необходимия брой магнити. За да направите това, извадете ротора от двигателя, който се преобразува в генератор. Ясно показва местата, където е положена намотката на „колелото на катеричката“. Размерите (диаметър) на магнитите са избрани така, че когато са монтирани стриктно в центъра на проводниците на намотката на късо съединение, те не влизат в контакт с магнитите следващия ред. Между редовете трябва да има разстояние не по-малко от диаметъра на използвания магнит.
След като решите диаметъра, изчислете колко магнита ще се поберат по дължината на проводника на намотката от единия край на ротора до другия. Между тях се оставя празнина от поне един до два милиметра. Чрез умножаване на броя на магнитите в един ред по броя на редовете (проводници на намотката на ротора) се получава необходимия брой. Височината на магнитите не трябва да е много голяма.
За да инсталирате магнити върху ротора на асинхронен електродвигател, той ще трябва да бъде модифициран: премахнете го стругслой метал до дълбочина, съответстваща на височината на магнита. В този случай роторът трябва да бъде внимателно центриран в машината, за да не се наруши балансирането му. В противен случай ще има изместване на центъра на масата, което ще доведе до биене при работа.

След това те започват да инсталират магнити на повърхността на ротора. За фиксиране се използва лепило. Всеки магнит има два полюса, условно наречени северен и южен. В рамките на един ред полюсите, разположени далеч от ротора, трябва да са еднакви. За да се избегнат грешки при монтажа, магнитите първо се свързват в гирлянд. Те ще се придържат по строго определен начин, тъй като се привличат един към друг само от противоположни полюси. Сега остава само да маркирате стълбовете със същото име с маркер.
Във всеки следващ ред полюсът, разположен отвън, се променя. Тоест, ако сте поставили ред магнити с полюс, маркиран с маркер, разположен навън от ротора, тогава следващият е разположен с магнити, обърнати наобратно. И така нататък.
След залепването на магнитите те трябва да бъдат фиксирани с епоксидна смола.За целта около получената конструкция от картон или плътна хартиянаправете шаблон, в който ще се излива смолата. Хартията се увива около ротора и се покрива с лента или лента. Една от крайните части е покрита с пластилин или също запечатана. След това роторът се монтира вертикално и в кухината между хартията и метала се излива епоксидна смола. След като се втвърди, устройствата се отстраняват.
Сега затягаме ротора обратно в струга, центрираме го и шлайфаме повърхността, пълна с епоксидна смола. Това не е необходимо от естетически съображения, а за да се минимизира влиянието на възможен дисбаланс в резултат на допълнителни части, монтирани на ротора.
Шлайфането се извършва първо с едра шкурка. Прикрепен е към дървен блок, който след това се премества равномерно по въртящата се повърхност. След това можете да използвате по-фина шкурка.

Сега готовият ротор може да бъде поставен обратно в статора и получената структура може да бъде тествана. Може успешно да се използва от тези, които искат да направят например вятърен генератор от асинхронен двигател. Има само един недостатък: цената на неодимовите магнити е много висока. Ето защо, преди да започнете да преработвате ротора и да харчите пари за резервни части, трябва да изчислите коя опция е икономически по-изгодна: да направите генератор от асинхронен двигател или да закупите готов.

Беше решено да се преобразува асинхронен двигател като генератор за вятърна мелница. Тази модификация е много проста и достъпна, така че домашни конструкцииВъв вятърните турбини често можете да видите генератори, направени от асинхронни двигатели.

Модификацията се състои в изрязване на ротора под магнитите, след което магнитите обикновено се залепват към ротора по шаблон и се заливат с епоксидна смола, така че да не излитат. Те също така обикновено пренавиват статора с по-дебела жица, за да намалят твърде много напрежение и да увеличат тока. Но не исках да пренавивам този двигател и беше решено да оставя всичко както е, просто да превърна ротора в магнити. Като донор е намерен трифазен асинхронен двигател с мощност 1,32 kW. По-долу има снимка на този електродвигател.

преобразуване на асинхронен двигател в генератор Роторът на електродвигателя е обработен на струг до дебелината на магнитите. Този ротор не използва метална втулка, която обикновено се обработва машинно и се поставя върху ротора под магнитите. Втулката е необходима за засилване на магнитната индукция, чрез нея магнитите затварят полетата си като се захранват отдолу и магнитното поле не се разсейва, а отива чак до статора. Този дизайн използва достатъчно силни магнити 7,6 * 6 мм в размер на 160 броя, което ще осигури добро ЕМП дори без ръкав.

Първо, преди залепването на магнитите, роторът беше маркиран на четири полюса и магнитите бяха поставени на фаска. Двигателят беше четириполюсен и тъй като статорът не се пренавиваше, трябваше да има и четири магнитни полюса на ротора. Всеки магнитен полюс се редува, единият полюс е условно „северен“, вторият полюс е „южен“. Магнитните полюси са направени на интервали, така че магнитите са групирани по-близо един до друг в полюсите. След като бяха поставени върху ротора, магнитите бяха увити с лента за фиксиране и запълнени с епоксидна смола.

След сглобяването се усещаше залепване на ротора, а при въртене на вала се усещаше залепване. Беше решено да се преработи роторът. Магнитите бяха ударени заедно с епоксидна смола и поставени отново, но сега те са повече или по-малко равномерно разположени в целия ротор, по-долу е снимка на ротора с магнити, преди да бъде напълнен с епоксидна смола. След пълнене, залепването намаля донякъде и се забеляза, че напрежението леко спада, когато генераторът се върти със същата скорост и токът леко се увеличава.

След сглобяването на готовия генератор беше решено да го завъртите с бормашина и да свържете нещо към него като товар. Свързаха крушка 220 волта 60 вата, на 800-1000 оборота гореше на пълна интензивност. Освен това, за да се провери на какво е способен генераторът, беше свързана лампа от 1 kW; тя гореше с пълна интензивност и бормашината не беше достатъчно силна, за да завърти генератора.

На празен ход максимална скоростбормашина 2800 rpm, напрежението на генератора беше повече от 400 волта. При приблизително 800 оборота в минута напрежението е 160 волта. Опитахме също да свържем 500-ватов бойлер, след минута усукване водата в чашата стана гореща. Това са тестовете, които премина генераторът, който е направен от асинхронен двигател.

След това към генератора беше заварена стойка с въртяща се ос за монтиране на генератора и опашката. Дизайнът е направен по схема, при която главата на вятъра се отдалечава от вятъра чрез сгъване на опашката, така че генераторът е изместен от центъра на оста, а щифтът отзад е щифтът, върху който е поставена опашката.

Ето снимка на готовия вятърен генератор. Вятърният генератор е монтиран на деветметрова мачта. Когато вятърът беше силен, генераторът произвеждаше напрежение на празен ход до 80 волта. Опитаха се да свържат двукиловатов тен към него, но след известно време тенът се затопли, което означава, че вятърният генератор все още има някаква мощност.

След това беше сглобен контролер за вятърния генератор и през него беше свързана батерията за зареждане. Токът на зареждане беше доста добър, батерията бързо започна да шуми, сякаш се зарежда от зарядно.

Данните на електрическата схема на електрическия мотор казват 220/380 волта 6,2/3,6 A. Това означава, че съпротивлението на генератора е 35,4 Ohm делта/105,5 Ohm звезда. Ако зареди 12-волтова батерия според схемата за свързване на фазите на генератора в триъгълник, което е най-вероятно, тогава 80-12 / 35.4 = 1.9A. Оказа се, че при вятър 8-9 м/с зарядният ток е бил приблизително 1,9 А, което е само 23 вата/час, не е много, но може и да съм сбъркал някъде.

Такива големи загубипоради високото съпротивление на генератора, така че статорът обикновено се пренавива с по-дебел проводник, за да се намали съпротивлението на генератора, което влияе на силата на тока, и колкото по-високо е съпротивлението на намотката на генератора, толкова по-ниска е силата на тока и по-високо напрежение.