Schéma de câblage d'un générateur fait maison. Générateur de moteur asynchrone

Moteur à induction auto-excité et sa transition vers le mode de génération peut se produire en raison de la présence d'un champ magnétique résiduel dans l'induit (rotor). Il est très petit, mais il est capable de générer une FEM qui charge le condensateur. Après l'effet d'auto-excitation, la batterie de condensateurs est alimentée par le courant électrique produit et le processus de génération devient continu.

Secrets de fabrication d'un générateur à partir d'un moteur à induction

Pour transformer un moteur électrique en générateur, des batteries de condensateurs non polaires doivent être utilisées. Les condensateurs électrolytiques ne sont pas adaptés à cela. Dans les moteurs triphasés, les condensateurs sont activés par une "étoile", ce qui permet à la génération de démarrer à des vitesses de rotor inférieures, mais la tension de sortie sera légèrement inférieure à celle d'une connexion par un "triangle".

Vous pouvez également fabriquer un générateur à partir d'un moteur asynchrone monophasé. Mais seuls ceux qui ont un rotor à cage d'écureuil conviennent à cela, et un condensateur de déphasage est utilisé pour démarrer. Les moteurs monophasés à collecteur ne sont pas adaptés à la conversion.

Il n'est pas possible de calculer la valeur de la capacité requise d'une batterie de condensateurs dans des conditions domestiques. Par conséquent, le maître de maison doit partir d'une considération simple : le poids total de la batterie de condensateurs doit être égal ou légèrement supérieur au poids du moteur électrique lui-même.
En pratique, cela conduit au fait qu'il est presque impossible de créer un générateur asynchrone suffisamment puissant, car plus la vitesse nominale du moteur est faible, plus il pèse.

Nous évaluons le niveau d'efficacité - est-ce rentable ?

Comme vous pouvez le voir, il est possible de faire en sorte qu'un moteur électrique génère du courant non seulement dans des fabrications théoriques. Maintenant, nous devons comprendre à quel point les efforts pour "changer le sol" de la machine électrique sont justifiés.


Dans de nombreuses publications théoriques, le principal avantage de l'asynchrone est leur simplicité. Pour être honnête, c'est de l'hypocrisie. Le dispositif du moteur n'est pas du tout plus simple que le dispositif d'un générateur synchrone. Bien entendu, il n'y a pas de circuit d'excitation électrique dans le générateur asynchrone, mais il est remplacé par une batterie de condensateurs, qui est en soi un dispositif technique complexe.

Mais les condensateurs n'ont pas besoin d'être entretenus et ils reçoivent de l'énergie comme pour rien - d'abord du champ magnétique résiduel du rotor, puis du courant électrique généré. C'est le principal, et presque le seul avantage des générateurs asynchrones - ils ne peuvent pas être entretenus. De telles sources d'énergie électrique sont utilisées dans, entraînées par la force du vent ou de la chute d'eau.

Un autre avantage de telles machines électriques est que le courant qu'elles génèrent est quasiment dépourvu d'harmoniques supérieures. Cet effet est appelé "facteur clair". Pour les personnes éloignées de la théorie de l'électrotechnique, cela peut s'expliquer comme suit: plus le facteur clair est faible, moins l'électricité est dépensée en chauffage inutile, champs magnétiques et autres "disgrâces" électriques.

Pour les générateurs d'un moteur asynchrone triphasé, le facteur clair est généralement inférieur à 2%, lorsque les machines synchrones traditionnelles en donnent au moins 15. Cependant, compte tenu du facteur clair dans les conditions domestiques, lorsque différents types d'appareils électriques sont connectés à le réseau (les machines à laver ont une grande charge inductive), est pratiquement impossible.

Toutes les autres propriétés des générateurs asynchrones sont négatives. Celles-ci incluent, par exemple, l'impossibilité pratique d'assurer la fréquence industrielle nominale du courant généré. Par conséquent, ils sont presque toujours associés à des dispositifs de redressement et utilisés pour charger des batteries.

De plus, ces machines électriques sont très sensibles aux fluctuations de charge. Si, dans les générateurs traditionnels, une batterie avec une grande quantité d'énergie électrique est utilisée pour l'excitation, la batterie de condensateurs elle-même prend une partie de l'énergie du courant généré.

Si la charge d'un générateur fait maison à partir d'un moteur asynchrone dépasse la valeur nominale, il n'aura pas assez d'électricité pour se recharger et la génération s'arrêtera. Parfois, ils utilisent des batteries capacitives, dont le volume change dynamiquement en fonction de la charge. Cependant, cela perd complètement l'avantage de la "simplicité du circuit".

L'instabilité de la fréquence du courant généré, dont les changements sont presque toujours aléatoires, ne peut être expliquée scientifiquement, et donc ne peut être prise en compte et compensée, prédéterminé la faible prévalence des générateurs asynchrones dans la vie quotidienne et l'économie nationale.

Fonctionnement d'un moteur à induction en générateur en vidéo

Un générateur de type asynchrone ou à induction est un type particulier d'appareil qui utilise du courant alternatif et a la capacité de reproduire l'électricité. La principale caractéristique est les tours assez rapides que le rotor effectue; en termes de vitesse de rotation de cet élément, il dépasse largement la variété synchrone.

L'un des principaux avantages est la possibilité d'utiliser cet appareil sans modifications importantes du circuit ni réglage prolongé.

Une version monophasée du générateur à induction peut être connectée en lui fournissant la tension nécessaire, cela nécessitera de le connecter à une source d'alimentation. Cependant, un certain nombre de modèles produisent une auto-excitation, cette capacité leur permet de fonctionner dans un mode indépendant de toute source externe.

Cela se fait en mettant séquentiellement les condensateurs en état de fonctionnement.

Schéma d'un générateur à partir d'un moteur à induction

Dans pratiquement n'importe quelle machine de type électrique conçue comme un générateur, il y a 2 enroulements actifs différents, sans lesquels l'appareil ne peut pas fonctionner :

1. Bobinage d'excitation, qui est situé sur une ancre spéciale.
2. Enroulement du stator, qui est responsable de la formation du courant électrique, ce processus se produit à l'intérieur.

Afin de visualiser et de comprendre plus précisément tous les processus qui se produisent lors du fonctionnement du générateur, la meilleure option serait d'examiner plus en détail le schéma de son fonctionnement:

1. Tension, qui est alimenté par une batterie ou toute autre source, crée un champ magnétique dans le bobinage d'induit.
2. Rotation des éléments de l'appareil conjointement avec un champ magnétique peut être mis en œuvre de diverses manières, y compris manuellement.
3. Un champ magnétique, tournant à une certaine vitesse, génère une induction électromagnétique, grâce à laquelle un courant électrique apparaît dans l'enroulement.
4. La grande majorité des régimes utilisés aujourd'hui n'a pas la capacité de fournir une tension à l'enroulement d'induit, cela est dû à la présence d'un rotor à cage d'écureuil dans la conception. Par conséquent, quels que soient la vitesse et le temps de rotation de l'arbre, les appareils de puissance seront toujours hors tension.

Lors de la conversion d'un moteur en générateur, la création indépendante d'un champ magnétique mobile est l'une des conditions principales et indispensables.

Dispositif générateur

Avant d'entreprendre toute action pour refairedans le générateur, vous devez comprendre le dispositif de cette machine, qui ressemble à ceci :

1. stator, qui est équipé d'un enroulement de réseau à 3 phases, placé sur sa surface de travail.
2. Enroulement organisé de telle sorte qu'il ressemble à une étoile dans sa forme : 3 éléments initiaux sont reliés les uns aux autres, et 3 côtés opposés sont reliés à des bagues collectrices qui n'ont aucun point de contact les uns avec les autres.
3. bagues collectrices avoir une fixation fiable à l'arbre du rotor.
4. En conception il existe des brosses spéciales qui ne font aucun mouvement indépendant, mais contribuent à l'inclusion d'un rhéostat triphasé. Cela vous permet de modifier les paramètres de résistance de l'enroulement situé sur le rotor.
5. Souvent, dans le dispositif interne se trouve un élément tel qu'un court-circuit automatique, qui est nécessaire pour court-circuiter l'enroulement et arrêter le rhéostat, qui est en état de fonctionnement.
6. Un autre élément supplémentaire du dispositif générateur peut être un dispositif spécial qui sépare les balais et les bagues collectrices au moment où ils passent par la phase de fermeture. Une telle mesure contribue à une réduction significative des pertes par frottement.

Faire un générateur à partir d'un moteur

En fait, tout moteur électrique asynchrone peut être converti de vos propres mains en un appareil fonctionnant comme un générateur, qui peut ensuite être utilisé dans la vie de tous les jours. Même un moteur provenant d'une machine à laver à l'ancienne ou de tout autre équipement ménager peut convenir à cette fin.

Pour que ce processus soit mis en œuvre avec succès, il est recommandé de respecter l'algorithme d'actions suivant :

1. Retirez la couche centrale du moteur, grâce à quoi un évidement sera formé dans sa structure. Cela peut être fait sur un tour, il est recommandé d'enlever 2 mm. autour du noyau et faites des trous supplémentaires d'une profondeur d'environ 5 mm.
2. Prendre des mesures du rotor résultant, après quoi un gabarit sous la forme d'une bande est fabriqué à partir d'un matériau en étain, qui correspondra aux dimensions de l'appareil.
3. Installer dans l'espace libre qui en résulte, des aimants en néodyme, qui doivent être achetés à l'avance. Au moins 8 éléments magnétiques sont nécessaires pour chaque pôle.
4. aimants de fixation peut être fait à l'aide de superglue universelle, mais il faut garder à l'esprit qu'à l'approche de la surface du rotor, ils changeront de position, ils doivent donc être fermement maintenus à la main jusqu'à ce que chaque élément soit collé. De plus, il est recommandé d'utiliser des lunettes de protection pendant ce processus pour éviter les éclaboussures de colle dans les yeux.
5. rotor enveloppant du papier ordinaire et du ruban adhésif, qui seront nécessaires pour le fixer.
6. Partie terminale du rotor fermer avec de la pâte à modeler, qui assurera l'étanchéité de l'appareil.
7. Après les gestes il est nécessaire de traiter les cavités libres entre les éléments magnétiques. Pour ce faire, l'espace libre restant entre les aimants doit être rempli d'époxy. Il sera plus pratique de couper un trou spécial dans la coque, de le transformer en cou et de fermer les bords avec de la pâte à modeler. La résine peut être versée à l'intérieur.
8. Attendre la solidification complète résine coulée, après quoi la coque de protection en papier peut être retirée.
9. Le rotor doit être réparéà l'aide d'une machine-outil ou d'un étau, afin de pouvoir l'usiner, qui consiste à meuler la surface. À ces fins, vous pouvez utiliser du papier de verre avec un paramètre de grain moyen.
10. Définir l'état et le but des fils sortant du moteur. Deux devraient conduire à l'enroulement de travail, le reste peut être coupé pour ne pas se confondre à l'avenir.
11. Parfois, le processus de rotation se déroule assez mal, le plus souvent la cause est de vieux roulements usés et serrés, auquel cas ils peuvent être remplacés par des neufs.
12. Redresseur pour générateur peuvent être assemblés à partir de silicium spécial, spécialement conçu à ces fins. De plus, vous n'avez pas besoin d'un contrôleur pour charger, pratiquement tous les modèles modernes conviennent.

Après avoir effectué toutes les actions ci-dessus, le processus peut être considéré comme terminé, le moteur asynchrone a été converti en un générateur du même type.

Evaluation du niveau d'efficacité - est-ce rentable ?

La génération de courant électrique par un moteur électrique est bien réelle et faisable en pratique, la question principale est de savoir quelle est sa rentabilité ?

La comparaison est effectuée principalement avec une version synchrone d'un appareil similaire, dans lequel il n'y a pas de circuit d'excitation électrique, mais malgré cela, son dispositif et sa conception ne sont pas plus simples.

Cela est dû à la présence d'une batterie de condensateurs, qui est un élément extrêmement complexe techniquement que ne possède pas un générateur asynchrone.

Le principal avantage du dispositif asynchrone est que les condensateurs disponibles ne nécessitent aucun entretien, car toute l'énergie est transférée du champ magnétique du rotor et du courant généré lors du fonctionnement du générateur.

Le courant électrique généré pendant le fonctionnement n'a pratiquement pas d'harmoniques supérieures, ce qui est un autre avantage non négligeable.

Les appareils asynchrones n'ont pas d'autres avantages, à l'exception de ceux mentionnés, mais ils présentent un certain nombre d'inconvénients importants :

1. Au cours de leur fonctionnement il n'y a aucune possibilité de garantir les paramètres industriels nominaux du courant électrique généré par le générateur.
2. Haut degré de sensibilité même les moindres fluctuations des paramètres de charge de travail.
3. Si les paramètres des charges admissibles sur le générateur sont dépassés, une pénurie d'électricité sera détectée, après quoi la recharge deviendra impossible et le processus de génération sera arrêté. Pour pallier cet inconvénient, on utilise souvent des batteries d'une capacité importante, qui ont la particularité de changer de volume en fonction de l'importance des charges exercées.

Le courant électrique généré par un générateur asynchrone est sujet à de fréquentes variations dont la nature est inconnue, il est aléatoire et ne peut être expliqué par des arguments scientifiques.

L'impossibilité de prendre en compte et de compenser de manière appropriée de tels changements explique le fait que de tels dispositifs n'ont pas gagné en popularité et ne sont pas largement utilisés dans les industries ou les tâches ménagères les plus sérieuses.

Fonctionnement d'un moteur à induction en générateur

Conformément aux principes de fonctionnement de toutes ces machines, le fonctionnement d'un moteur asynchrone après conversion en générateur se déroule comme suit:

1. Après avoir connecté les condensateurs aux bornes, un certain nombre de processus ont lieu sur l'enroulement du stator. En particulier, un courant de tête commence à se déplacer dans l'enroulement, ce qui crée l'effet de magnétisation.
2. Uniquement lors de l'appariement des condensateurs paramètres de la capacité requise, l'appareil s'auto-excite. Cela contribue à un système de tension symétrique avec 3 phases sur l'enroulement du stator.
3. Valeur de tension finale dépendra des capacités techniques de la machine utilisée, ainsi que des capacités des condensateurs utilisés.

Grâce aux actions décrites, le processus de conversion d'un moteur à induction à cage d'écureuil en un générateur avec des caractéristiques similaires a lieu.

Application

Dans la vie quotidienne et dans la production, de tels générateurs sont largement utilisés dans divers domaines et domaines, mais ils sont les plus demandés pour remplir les fonctions suivantes :

1. Utiliser comme moteurs pour , c'est l'une des fonctionnalités les plus populaires. De nombreuses personnes fabriquent leurs propres générateurs asynchrones pour les utiliser à cette fin.
2. Travailler comme une centrale hydroélectrique avec peu de sortie.
3. La nutrition et l'électricité d'un appartement en ville, d'une maison de campagne privée ou d'un équipement domestique individuel.
4. Exécution des fonctions de base générateur de soudage.
5. Équipement ininterrompu courant alternatif des consommateurs individuels.

Il est nécessaire d'avoir certaines compétences et connaissances non seulement dans la fabrication, mais aussi dans le fonctionnement de telles machines, les conseils suivants peuvent vous aider:

1. Tout type de générateurs asynchrones quel que soit le domaine dans lequel ils sont utilisés, est un appareil dangereux, c'est pourquoi il est recommandé de l'isoler.
2. Pendant le processus de fabrication il est nécessaire d'envisager l'installation d'instruments de mesure, car il sera nécessaire d'obtenir des données sur son fonctionnement et ses paramètres de fonctionnement.
3. Disponibilité de boutons spéciaux, avec lequel vous pouvez contrôler l'appareil, facilite grandement le processus de fonctionnement.
4. mise à la terre est une exigence obligatoire qui doit être mise en œuvre avant le fonctionnement du générateur.
5. Pendant le travail, l'efficacité d'un dispositif asynchrone peut diminuer périodiquement de 30 à 50%, il n'est pas possible de surmonter l'apparition de ce problème, car ce processus fait partie intégrante de la conversion d'énergie.

Pour assurer une alimentation électrique ininterrompue à la maison, des générateurs de courant alternatif sont utilisés, entraînés par des moteurs à combustion interne diesel ou à carburateur. Mais du cours de génie électrique, on sait que tout moteur électrique est réversible : il est également capable de générer de l'électricité. Est-il possible de fabriquer soi-même un générateur à partir d'un moteur asynchrone, si celui-ci et un moteur à combustion interne existent déjà? Après tout, il ne sera pas nécessaire d'acheter une centrale électrique coûteuse, mais il sera possible de s'en sortir avec des moyens improvisés.

Construction d'un moteur électrique asynchrone

Un moteur électrique asynchrone comprend deux parties principales : un stator fixe et un rotor tournant à l'intérieur de celui-ci. Le rotor tourne sur des paliers fixés dans des embouts amovibles. Le rotor et le stator contiennent des enroulements électriques dont les spires sont disposées dans des rainures.

L'enroulement du stator est connecté à un réseau à courant alternatif, monophasé ou triphasé. La partie métallique du stator où il est posé s'appelle le circuit magnétique. Il est constitué de plaques à revêtement mince séparées qui les isolent les unes des autres. On supprime ainsi l'apparition de courants de Foucault qui rendent impossible le fonctionnement du moteur électrique du fait de l'apparition de pertes trop importantes pour échauffer le circuit magnétique.

Les conclusions des enroulements des trois phases sont situées dans une boîte spéciale sur le carter du moteur. Il s'appelle barno, dans lequel les conclusions des enroulements sont reliées les unes aux autres. En fonction de la tension d'alimentation et des caractéristiques techniques du moteur, les sorties sont regroupées en étoile ou en triangle.

L'enroulement du rotor de tout moteur électrique asynchrone est similaire à une "cage d'écureuil", comme on l'appelle. Il est réalisé sous la forme d'une série de tiges conductrices en aluminium dispersées sur la surface extérieure du rotor. Les extrémités des tiges sont fermées, un tel rotor est donc appelé cage d'écureuil.
L'enroulement, comme l'enroulement du stator, est situé à l'intérieur du circuit magnétique, également constitué de plaques métalliques isolées.

Le principe de fonctionnement d'un moteur électrique asynchrone

Lorsque la tension d'alimentation est connectée au stator, le courant circule dans les spires de l'enroulement. Il crée un champ magnétique à l'intérieur. Le courant étant alternatif, le champ change en fonction de la forme de la tension d'alimentation. L'emplacement des enroulements dans l'espace est fait de telle manière que le champ à l'intérieur se révèle être en rotation.
Dans l'enroulement du rotor, le champ tournant induit une FEM. Et comme les spires de l'enroulement sont court-circuitées, un courant y apparaît. Il interagit avec le champ statorique, ce qui entraîne l'apparition d'une rotation de l'arbre moteur.

Le moteur électrique est dit asynchrone car le champ statorique et le rotor tournent à des vitesses différentes. Cette différence de vitesse est appelée glissement (S).


où:
n est la fréquence du champ magnétique;
nr est la vitesse du rotor.
Pour réguler la vitesse de l'arbre sur une large plage, les moteurs électriques asynchrones sont réalisés avec un rotor à phase. Des enroulements déplacés dans l'espace sont enroulés sur un tel rotor, de même que sur le stator. Leurs extrémités sont amenées aux anneaux, à l'aide d'un appareil à brosse, des résistances leur sont connectées. Plus la résistance à connecter au rotor de phase est grande, plus la vitesse de sa rotation sera faible.

Générateur asynchrone

Et que se passera-t-il si le rotor d'un moteur électrique asynchrone tourne ? Sera-t-il capable de générer de l'électricité et comment fabriquer un générateur à partir d'un moteur à induction?
Il s'avère que cela est possible. Pour qu'une tension apparaisse sur l'enroulement du stator, il faut d'abord créer un champ magnétique tournant. Elle apparaît due à l'aimantation résiduelle du rotor de la machine électrique. À l'avenir, lorsque le courant de charge apparaît, la force du champ magnétique du rotor atteint la valeur requise et se stabilise.
Pour faciliter le processus d'apparition de tension à la sortie, une batterie de condensateurs est utilisée, qui est connectée au stator du générateur asynchrone au moment du démarrage (excitation du condensateur).

Mais le paramètre inhérent à un moteur électrique asynchrone reste inchangé : la quantité de glissement. De ce fait, la fréquence de la tension de sortie du générateur asynchrone sera inférieure à la vitesse de l'arbre.
Soit dit en passant, l'arbre du générateur asynchrone doit être tourné à une vitesse telle que la vitesse de rotation nominale du champ statorique du moteur électrique soit atteinte. Pour ce faire, vous devez connaître la vitesse de rotation de l'arbre à partir de la plaque située sur le boîtier. En arrondissant sa valeur à l'entier le plus proche, on obtient la vitesse de rotation du rotor du moteur électrique transformé en génératrice.

Par exemple, pour un moteur électrique dont la plaque est représentée sur la photo, la vitesse de rotation de l'arbre est de 950 tr/min. Cela signifie que la vitesse de rotation de l'arbre doit être de 1000 tr/min.

Pourquoi un générateur asynchrone est-il pire qu'un synchrone ?

Quelle sera la qualité d'un générateur fait maison à partir d'un moteur à induction? En quoi sera-t-il différent d'un générateur synchrone ?
Pour répondre à ces questions, rappelons brièvement le principe de fonctionnement d'une génératrice synchrone. Un courant continu est fourni à l'enroulement du rotor par des bagues collectrices dont la valeur est réglable. Le champ tournant du rotor crée une FEM dans l'enroulement du stator. Pour obtenir la tension de génération requise, le système de contrôle automatique de l'excitation modifiera le courant dans le rotor. Étant donné que la tension à la sortie du générateur est surveillée par automatisation, à la suite d'un processus de régulation continu, la tension reste toujours inchangée et ne dépend pas de l'amplitude du courant de charge.
Pour démarrer et faire fonctionner les générateurs synchrones, des sources d'alimentation indépendantes (batteries) sont utilisées. Par conséquent, le début de son fonctionnement ne dépend ni de l'apparition du courant de charge en sortie, ni de l'atteinte de la vitesse de rotation requise. Seule la fréquence de la tension de sortie dépend de la vitesse de rotation.
Mais même lors de la réception du courant d'excitation de la tension du générateur, tout ce qui précède reste vrai.
Le générateur synchrone a une caractéristique supplémentaire : il est capable de générer non seulement de la puissance active, mais également de la puissance réactive. Ceci est très important lors de l'alimentation de moteurs électriques, de transformateurs et d'autres unités qui en consomment. Le manque de puissance réactive dans le réseau entraîne une augmentation des pertes thermiques des conducteurs, des enroulements des machines électriques, une diminution de la tension aux consommateurs par rapport à la valeur générée.
Pour exciter une génératrice asynchrone, on utilise l'aimantation résiduelle de son rotor, qui est en elle-même une valeur aléatoire. Il n'est pas possible de régler les paramètres qui affectent la valeur de sa tension de sortie pendant le fonctionnement.

De plus, un générateur asynchrone ne génère pas, mais consomme de la puissance réactive. Il lui faut créer un courant d'excitation dans le rotor. Pensez à l'excitation des condensateurs : en connectant une batterie de condensateurs au démarrage, la puissance réactive requise par le générateur pour commencer à fonctionner est créée.
De ce fait, la tension en sortie du générateur asynchrone n'est pas stable et varie selon la nature de la charge. Lorsqu'un grand nombre de consommateurs de puissance réactive y sont connectés, l'enroulement du stator peut surchauffer, ce qui affectera la durée de vie de son isolation.
Par conséquent, l'utilisation d'un générateur asynchrone est limitée. Il peut fonctionner dans des conditions proches de celles de la "serre" : pas de surcharges, appels de courant de charge, puissants consommateurs de réactifs. Et en même temps, les récepteurs de puissance qui y sont connectés ne doivent pas être critiques pour les changements d'amplitude et de fréquence de la tension d'alimentation.
Un endroit idéal pour utiliser un générateur asynchrone est dans les systèmes d'énergie alternative alimentés par l'eau ou l'énergie éolienne. Dans ces appareils, le générateur n'alimente pas directement le consommateur, mais charge la batterie. De là déjà, via un convertisseur DC-AC, la charge est alimentée.
Par conséquent, si vous devez assembler une éolienne ou une petite centrale hydroélectrique, le générateur asynchrone est la meilleure solution. Son principal et unique avantage fonctionne ici - la simplicité de conception. L'absence d'anneaux sur le rotor et l'appareil à brosses fait que pendant le fonctionnement, il n'a pas besoin d'être constamment entretenu: nettoyez les anneaux, changez les brosses, enlevez la poussière de graphite. En effet, pour fabriquer soi-même une éolienne à partir d'un moteur asynchrone, l'arbre de l'éolienne doit être directement relié aux pales de l'éolienne. Cela signifie que la structure sera à une altitude élevée. Difficile de la sortir de là.

Générateur magnétique

Pourquoi faut-il créer un champ magnétique avec un courant électrique ? Après tout, il en existe de puissantes sources - les aimants au néodyme.
Pour convertir un moteur à induction en générateur, des aimants cylindriques en néodyme seront nécessaires, qui seront installés à la place des conducteurs standard de l'enroulement du rotor. Vous devez d'abord calculer le nombre d'aimants requis. Pour ce faire, retirez le rotor du moteur en cours de conversion en générateur. Il montre clairement les endroits où l'enroulement de la "roue d'écureuil" est posé. Les dimensions (diamètre) des aimants sont choisies de sorte que lorsqu'ils sont installés strictement au centre des conducteurs de l'enroulement court-circuité, ils n'entrent pas en contact avec les aimants de la rangée suivante. Entre les rangées, il doit y avoir un espace non inférieur au diamètre de l'aimant utilisé.
Après avoir décidé du diamètre, ils calculent le nombre d'aimants qui s'adapteront sur la longueur du conducteur d'enroulement d'un bord du rotor à l'autre. Dans le même temps, un espace d'au moins un à deux millimètres est laissé entre eux. En multipliant le nombre d'aimants dans une rangée par le nombre de rangées (conducteurs d'enroulement du rotor), le nombre requis est obtenu. La hauteur des aimants ne doit pas être choisie très grande.
Pour installer des aimants sur le rotor d'un moteur électrique asynchrone, il faudra le modifier : enlever une couche de métal sur un tour à une profondeur correspondant à la hauteur de l'aimant. Dans ce cas, le rotor doit être soigneusement centré dans la machine pour ne pas en déséquilibrer l'équilibre. Sinon, il aura un déplacement du centre de masse, ce qui entraînera une raclée au travail.

Procédez ensuite à l'installation des aimants sur la surface du rotor. La colle est utilisée pour la fixation. Tout aimant a deux pôles, appelés classiquement nord et sud. Dans une rangée, les pôles éloignés du rotor doivent être identiques. Afin de ne pas se tromper dans l'installation, les aimants sont d'abord liés entre eux en guirlande. Ils s'imbriquent de manière strictement définie, puisqu'ils ne sont attirés l'un vers l'autre que par des pôles opposés. Maintenant, il ne reste plus qu'à marquer les pôles du même nom avec un marqueur.
Dans chaque rangée suivante, le pôle situé à l'extérieur change. Autrement dit, si vous disposez une rangée d'aimants avec un pôle marqué d'un marqueur, situé à l'extérieur du rotor, la suivante est disposée avec des aimants tournés dans l'autre sens. Etc.
Après avoir collé les aimants, ils doivent être fixés avec de l'époxy.Pour ce faire, un gabarit est réalisé autour de la structure résultante en carton ou en papier épais, dans laquelle la résine est coulée. Le papier est enroulé autour du rotor, enveloppé de ruban adhésif ou de ruban électrique. L'une des parties d'extrémité est recouverte de pâte à modeler ou également scellée. Ensuite, le rotor est installé verticalement et de la résine époxy est coulée dans la cavité entre le papier et le métal. Après durcissement, les fixations sont retirées.
Maintenant encore, nous serrons le rotor dans le tour, le centrons et meulons la surface remplie d'époxy. Ceci n'est pas nécessaire pour des raisons esthétiques, mais pour minimiser l'impact d'un éventuel balourd dû à des pièces supplémentaires installées sur le rotor.
Le meulage se fait d'abord avec du papier de verre à gros grains. Il est monté sur un bloc de bois, qui est ensuite déplacé uniformément le long d'une surface rotative. Ensuite, vous pouvez appliquer du papier de verre avec un grain plus fin.

Pour les besoins de la construction d'un immeuble résidentiel privé ou d'une maison d'été, un maître de maison peut avoir besoin d'une source d'énergie électrique autonome, qui peut être achetée dans un magasin ou assemblée de vos propres mains à partir des pièces disponibles.

Le générateur fait maison est capable de fonctionner à l'énergie de l'essence, du gaz ou du carburant diesel. Pour ce faire, il doit être relié au moteur via un embrayage amortisseur qui assure une rotation en douceur du rotor.

Si les conditions environnementales locales permettent, par exemple, des vents fréquents ou une source d'eau courante à proximité, vous pouvez créer une turbine éolienne ou hydraulique et la connecter à un moteur triphasé asynchrone pour produire de l'électricité.

Grâce à un tel appareil, vous disposerez d'une source d'électricité alternative fonctionnant en permanence. Il réduira la consommation d'énergie des réseaux publics et permettra des économies sur son paiement.

Dans certains cas, il est permis d'utiliser une tension monophasée pour faire tourner un moteur électrique et transmettre le couple à un générateur fait maison pour créer son propre réseau symétrique triphasé.

Comment choisir un moteur asynchrone pour un générateur par conception et caractéristiques

Caractéristiques technologiques

La base d'un générateur fait maison est un moteur électrique asynchrone triphasé avec:

• phase;
• ou rotor à cage d'écureuil.

Dispositif de stator

Les circuits magnétiques du stator et du rotor sont constitués de plaques isolées d'acier électrique, dans lesquelles des rainures sont créées pour recevoir les fils de bobinage.

Les trois enroulements individuels du stator peuvent être câblés en usine comme suit :

• étoiles;
• ou un triangle.

Leurs conclusions sont connectées à l'intérieur de la boîte à bornes et connectées avec des cavaliers. Le câble d'alimentation est également installé ici.

Dans certains cas, les fils et les câbles peuvent être connectés d'autres manières.

Des tensions symétriques sont fournies à chaque phase du moteur à induction, décalées angulairement d'un tiers du cercle. Ils forment des courants dans les enroulements.

Ces quantités sont commodément exprimées sous forme vectorielle.

Caractéristiques de conception des rotors

Moteurs à rotor bobiné

Ils sont équipés d'un enroulement réalisé selon le modèle de stator, et les fils de chacun sont connectés à des bagues collectrices, qui assurent le contact électrique avec le circuit de démarrage et de réglage à travers des balais de pression.

Cette conception est assez difficile à fabriquer, coûteuse en coût. Il nécessite un suivi périodique des travaux et un entretien qualifié. Pour ces raisons, cela n'a aucun sens de l'utiliser dans cette conception pour un générateur fait maison.

Cependant, s'il existe un moteur similaire et qu'il n'a pas d'autre application, les conclusions de chaque enroulement (les extrémités connectées aux anneaux) peuvent être court-circuitées. De cette façon, le rotor de phase se transformera en un rotor court-circuité. Il peut être connecté selon n'importe quel schéma considéré ci-dessous.

Moteurs à cage d'écureuil

De l'aluminium est coulé à l'intérieur des rainures du circuit magnétique du rotor. L'enroulement est réalisé sous la forme d'une cage d'écureuil rotative (pour laquelle il a reçu un tel nom supplémentaire) avec des anneaux de cavalier court-circuités aux extrémités.

Il s'agit du circuit moteur le plus simple, dépourvu de contacts mobiles. De ce fait, il fonctionne longtemps sans l'intervention d'électriciens, il se caractérise par une fiabilité accrue. Il est recommandé de l'utiliser pour créer un générateur maison.

Désignations sur le carter du moteur

Pour qu'un générateur fait maison fonctionne de manière fiable, vous devez faire attention à:

• , qui caractérise la qualité de protection du corps contre les effets de l'environnement extérieur ;
• consommation d'énergie;
• la vitesse;
• schéma de connexion des enroulements ;
• courants de charge admissibles ;
• Efficacité et cosinus φ.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à induction en générateur

Sa mise en œuvre est basée sur la méthode de réversibilité des machines électriques. Si le moteur est déconnecté de la tension secteur, le rotor est forcé de tourner à la vitesse calculée, puis EMF sera induit dans l'enroulement du stator en raison de la présence d'énergie résiduelle du champ magnétique.

Il ne reste plus qu'à connecter une batterie de condensateurs de la puissance appropriée aux enroulements et un courant de tête capacitif les traversera, qui a le caractère d'un courant magnétisant.

Pour que le générateur s'auto-excite et qu'un système symétrique de tensions triphasées se forme sur les enroulements, il est nécessaire de sélectionner la capacité des condensateurs, supérieure à une certaine valeur critique. En plus de sa valeur, la conception du moteur affecte naturellement la puissance de sortie.

Pour la génération normale d'énergie triphasée avec une fréquence de 50 Hz, il est nécessaire de maintenir la vitesse du rotor dépassant la composante asynchrone de la quantité de glissement S, qui se situe dans S=2÷10%. Il doit être maintenu au niveau de fréquence synchrone.

L'écart de la sinusoïde par rapport à la valeur de fréquence standard affectera négativement le fonctionnement des équipements à moteur électrique: scies, raboteuses, diverses machines-outils et transformateurs. Cela n'a pratiquement aucun effet sur les charges résistives avec des éléments chauffants et des lampes à incandescence.

Schémas de câblage

En pratique, toutes les méthodes courantes de connexion des enroulements statoriques d'un moteur à induction sont utilisées. Le choix de l'un d'eux crée des conditions différentes pour le fonctionnement de l'équipement et génère une tension de certaines valeurs.

Schémas en étoile

Une option populaire pour connecter des condensateurs

Le schéma de connexion d'un moteur asynchrone avec des enroulements connectés en étoile pour un fonctionnement en tant que générateur de réseau triphasé a une forme standard.

Schéma d'un générateur asynchrone avec connexion de condensateurs à deux enroulements

Cette option est assez populaire. Il vous permet d'alimenter trois groupes de consommateurs à partir de deux enroulements :

• deux tension 220 volts ;
• un - 380.

Les condensateurs de travail et de démarrage sont connectés au circuit par des interrupteurs séparés.

Sur la base du même circuit, vous pouvez créer un générateur fait maison avec des condensateurs connectés à un enroulement d'un moteur à induction.

diagramme en triangle

Lors de l'assemblage des enroulements du stator selon le circuit en étoile, le générateur produira une tension triphasée de 380 volts. Si vous les changez en triangle, alors - 220.

Les trois schémas présentés ci-dessus dans les images sont basiques, mais pas les seuls. Sur cette base, d'autres méthodes de connexion peuvent être créées.

Comment calculer les caractéristiques du générateur en fonction de la puissance du moteur et de la capacité du condensateur

Pour créer des conditions de fonctionnement normales pour une machine électrique, il est nécessaire de respecter l'égalité de sa tension et de sa puissance nominales dans les modes générateur et moteur électrique.

A cet effet, la capacité des condensateurs est choisie en tenant compte de la puissance réactive Q générée par eux à différentes charges. Sa valeur est calculée par l'expression :

Q=2π∙f∙C∙U 2

A partir de cette formule, connaissant la puissance du moteur, pour assurer la pleine charge, on peut calculer la capacité de la batterie de condensateurs :

C \u003d Q / 2π ∙ f ∙ U 2

Cependant, le mode de fonctionnement du générateur doit être pris en compte. Au ralenti, les condensateurs chargent inutilement les enroulements et les chauffent. Cela entraîne de grandes pertes d'énergie, une surchauffe de la structure.

Pour éliminer ce phénomène, les condensateurs sont connectés par étapes, en déterminant leur nombre en fonction de la charge appliquée. Pour simplifier la sélection des condensateurs pour le démarrage d'un moteur asynchrone en mode générateur, un tableau spécial a été créé.

Les condensateurs de démarrage de la série K78-17 et similaires avec une tension de fonctionnement de 400 volts ou plus sont bien adaptés pour une utilisation en tant que partie d'une batterie capacitive. Il est tout à fait acceptable de les remplacer par des homologues métal-papier avec les dénominations correspondantes. Ils devront être connectés en parallèle.

Il ne vaut pas la peine d'utiliser des modèles de condensateurs électrolytiques pour travailler dans les circuits d'un générateur asynchrone fait maison. Ils sont conçus pour les circuits à courant continu et lors du passage d'une sinusoïde qui change de direction, ils échouent rapidement.

Il existe un schéma spécial pour les connecter à de telles fins, lorsque chaque demi-onde est dirigée par des diodes vers son assemblage. Mais c'est assez compliqué.

Concevoir

Le dispositif autonome de la centrale doit fournir intégralement les équipements d'exploitation et être réalisé par un module unique, comprenant un tableau électrique articulé avec des dispositifs :

• mesures - avec un voltmètre jusqu'à 500 volts et un fréquencemètre;
• charges de commutation - trois commutateurs (un général fournit la tension du générateur au circuit consommateur et les deux autres connectent les condensateurs);
• protection - éliminant les conséquences des courts-circuits ou des surcharges et), sauvant les travailleurs de la rupture de l'isolation et du potentiel de phase entrant dans le boîtier.

Redondance de l'alimentation principale

Lors de la création d'un générateur fait maison, il est nécessaire de prévoir sa compatibilité avec le circuit de mise à la terre de l'équipement de travail, et pour un fonctionnement autonome, il doit être solidement connecté.

Si la centrale électrique est créée pour l'alimentation de secours des appareils fonctionnant à partir du réseau d'état, elle doit être utilisée lorsque la tension est coupée de la ligne et lorsqu'elle est rétablie, elle doit être arrêtée. À cette fin, il suffit d'installer un interrupteur qui contrôle toutes les phases simultanément ou de connecter un système automatique complexe pour activer l'alimentation de secours.

Sélection de tension

Le circuit de 380 volts présente un risque accru de blessure humaine. Il est utilisé dans les cas extrêmes, lorsqu'il n'est pas possible de se débrouiller avec une valeur de phase de 220.

Surcharge du générateur

De tels modes créent un échauffement excessif des enroulements avec destruction ultérieure de l'isolation. Ils se produisent lorsque les courants traversant les enroulements sont dépassés en raison de :

1. mauvaise sélection de la capacité du condensateur;
2. raccordement de gros consommateurs.

Dans le premier cas, il est nécessaire de surveiller attentivement le régime thermique au ralenti. En cas de chauffage excessif, il est nécessaire d'ajuster la capacité des condensateurs.

Caractéristiques de la connexion des consommateurs

La puissance totale d'un générateur triphasé se compose de trois parties générées dans chaque phase, soit 1/3 du total. Le courant traversant un enroulement ne doit pas dépasser la valeur nominale. Ceci doit être pris en compte lors du raccordement des consommateurs, répartissez-les uniformément sur les phases.

Lorsqu'un générateur fait maison est conçu pour fonctionner sur deux phases, il ne peut pas générer en toute sécurité d'électricité plus des 2/3 de la valeur totale, et si une seule phase est impliquée, alors seulement 1/3.

Contrôle de fréquence

Le fréquencemètre permet de surveiller cet indicateur. Lorsqu'il n'a pas été installé dans la conception d'un générateur fait maison, vous pouvez utiliser la méthode indirecte: au ralenti, la tension de sortie dépasse la valeur nominale 380/220 de 4 ÷ 6% à une fréquence de 50 Hz.

L'une des options pour fabriquer un générateur fait maison à partir d'un moteur asynchrone et ses capacités sont présentées dans leur vidéo par les propriétaires de la chaîne Maria avec Alexander Kostenko.