Schemat połączeń generatora domowej roboty. Generator z silnika asynchronicznego

Silnik indukcyjny samowzbudny a jego przejście do trybu generowania może nastąpić z powodu obecności szczątkowego pola magnetycznego w tworniku (wirniku). Jest bardzo mały, ale może generować pole elektromagnetyczne, które ładuje kondensator. Po wystąpieniu efektu samowzbudzenia bateria kondensatorów jest zasilana z wytworzonego prądu elektrycznego i proces wytwarzania staje się ciągły.

Tajemnice tworzenia generatora z silnika indukcyjnego

Aby zamienić silnik elektryczny w generator, należy zastosować niepolarne baterie kondensatorów. Kondensatory elektrolityczne nie nadają się do tego. W silnikach trójfazowych kondensatory są włączane przez „gwiazdę”, co pozwala na rozpoczęcie generacji przy niższych prędkościach obrotowych wirnika, ale napięcie wyjściowe będzie nieco niższe niż przy połączeniu „trójkątem”.

Możesz również zrobić generator z jednofazowego silnika asynchronicznego. Ale nadają się do tego tylko te, które mają wirnik klatkowy, a do rozruchu używany jest kondensator przesuwający fazę. Silniki jednofazowe kolektora nie nadają się do przebudowy.

W warunkach krajowych nie jest możliwe obliczenie wartości wymaganej pojemności baterii kondensatorów. Dlatego mistrz domu musi postępować zgodnie z prostym rozważeniem: całkowita waga baterii kondensatorów musi być równa lub nieznacznie większa niż ciężar samego silnika elektrycznego.
W praktyce prowadzi to do tego, że stworzenie wystarczająco mocnego generatora asynchronicznego jest prawie niemożliwe, ponieważ im niższa prędkość nominalna silnika, tym więcej waży.

Oceniamy poziom efektywności – czy to się opłaca?

Jak widać, możliwe jest, aby silnik elektryczny generował prąd nie tylko w teoretycznych fabrykach. Teraz musimy dowiedzieć się, jak uzasadnione są wysiłki „zmiany podłogi” maszyny elektrycznej.


W wielu publikacjach teoretycznych główną zaletą asynchronii jest ich prostota. Szczerze mówiąc, to hipokryzja. Urządzenie silnika wcale nie jest prostsze niż urządzenie generatora synchronicznego. Oczywiście w generatorze asynchronicznym nie ma obwodu wzbudzenia elektrycznego, ale jest on zastąpiony baterią kondensatorów, która sama w sobie jest złożonym urządzeniem technicznym.

Ale kondensatory nie muszą być serwisowane, a energię pobierają jakby za darmo - najpierw z szczątkowego pola magnetycznego wirnika, a następnie z generowanego prądu elektrycznego. To główny i prawie jedyny plus asynchronicznych maszyn generatorowych - nie można ich serwisować. Takie źródła energii elektrycznej są wykorzystywane w napędzanych siłą wiatru lub spadającej wody.

Kolejną zaletą takich maszyn elektrycznych jest to, że prąd, który generują, jest prawie pozbawiony wyższych harmonicznych. Efekt ten nazywany jest „czystym czynnikiem”. Dla ludzi dalekich od teorii elektrotechniki można to wytłumaczyć w następujący sposób: im niższy czysty współczynnik, tym mniej energii zużywa się na bezużyteczne ogrzewanie, pola magnetyczne i inne elektryczne „hańby”.

W przypadku generatorów z trójfazowego silnika asynchronicznego wyraźny współczynnik zwykle mieści się w granicach 2%, gdy tradycyjne maszyny synchroniczne dają co najmniej 15. Jednak biorąc pod uwagę wyraźny współczynnik w warunkach domowych, gdy do różnych typów urządzeń elektrycznych są podłączone różne sieć (pralki mają duże obciążenie indukcyjne), jest praktycznie niemożliwa.

Wszystkie inne właściwości generatorów asynchronicznych są ujemne. Należą do nich na przykład praktyczna niemożność zapewnienia znamionowej częstotliwości przemysłowej generowanego prądu. Dlatego prawie zawsze są sparowane z urządzeniami prostownikowymi i służą do ładowania akumulatorów.

Ponadto takie maszyny elektryczne są bardzo wrażliwe na wahania obciążenia. Jeżeli do wzbudzenia w tradycyjnych generatorach wykorzystywany jest akumulator o dużym zapasie energii elektrycznej, to sama bateria kondensatorów pobiera część energii z generowanego prądu.

Jeśli obciążenie generatora domowej roboty z silnika asynchronicznego przekroczy wartość nominalną, nie będzie miał wystarczającej ilości energii elektrycznej do naładowania i generacja zostanie zatrzymana. Czasami używają baterii pojemnościowych, których objętość zmienia się dynamicznie w zależności od obciążenia. Jednak całkowicie traci to zaletę „prostoty obwodu”.

Niestabilność częstotliwości generowanego prądu, której zmiany są prawie zawsze losowe, nie można naukowo wytłumaczyć, a zatem nie można jej uwzględnić i skompensować, z góry przesądziła o niskim rozpowszechnieniu generatorów asynchronicznych w życiu codziennym i gospodarce narodowej.

Funkcjonowanie silnika indukcyjnego jako generatora na wideo

Generator asynchroniczny lub indukcyjny to specjalny rodzaj urządzenia, które wykorzystuje prąd przemienny i ma zdolność odtwarzania energii elektrycznej. Główną cechą są dość szybkie obroty, które wykonuje wirnik, a pod względem prędkości obrotowej tego elementu znacznie przewyższa odmianę synchroniczną.

Jedną z głównych zalet jest możliwość korzystania z tego urządzenia bez znaczących zmian obwodów lub długiego strojenia.

Jednofazową wersję generatora indukcyjnego można podłączyć, dostarczając do niego niezbędne napięcie, co będzie wymagało podłączenia go do źródła zasilania. Jednak wiele modeli wytwarza samowzbudzenie, ta zdolność pozwala im działać w trybie niezależnym od jakichkolwiek źródeł zewnętrznych.

Odbywa się to poprzez sekwencyjne doprowadzanie kondensatorów do stanu roboczego.

Schemat generatora z silnika indukcyjnego

W praktycznie każdej maszynie typu elektrycznego, zaprojektowanej jako generator, występują 2 różne uzwojenia aktywne, bez których urządzenie nie może działać:

1. Uzwojenie wzbudzenia, który znajduje się na specjalnej kotwicy.
2. Uzwojenie stojana, który odpowiada za powstawanie prądu elektrycznego, proces ten zachodzi w nim.

Aby zwizualizować i dokładniej zrozumieć wszystkie procesy zachodzące podczas pracy generatora, najlepszą opcją byłoby bardziej szczegółowe rozważenie schematu jego działania:

1. Napięcie, który jest zasilany z akumulatora lub innego źródła, wytwarza pole magnetyczne w uzwojeniu twornika.
2. Obrót elementów urządzenia wraz z polem magnetycznym mogą być realizowane na różne sposoby, w tym ręcznie.
3. Pole magnetyczne, obracając się z określoną prędkością, wytwarza indukcję elektromagnetyczną, dzięki której w uzwojeniu pojawia się prąd elektryczny.
4. Zdecydowana większość obecnie stosowanych schematów nie ma możliwości zasilania uzwojenia twornika napięciem, wynika to z obecności w konstrukcji wirnika klatkowego. Dlatego bez względu na prędkość i czas obrotu wału urządzenia zasilające nadal będą pozbawione napięcia.

Podczas przekształcania silnika w generator, niezależne tworzenie ruchomego pola magnetycznego jest jednym z głównych i niezbędnych warunków.

Urządzenie generatora

Przed podjęciem jakichkolwiek działań w celu przerobieniado generatora, musisz zrozumieć urządzenie tej maszyny, które wygląda tak:

1. stojan, który jest wyposażony w uzwojenie sieciowe z 3 fazami, umieszczone na jego powierzchni roboczej.
2. Meandrowy zorganizowane w taki sposób, że przypomina kształtem gwiazdę: 3 początkowe elementy są połączone ze sobą, a 3 przeciwne strony są połączone pierścieniami ślizgowymi, które nie mają ze sobą punktów styczności.
3. pierścienie ślizgowe mają niezawodne mocowanie do wału wirnika.
4. W projekcie istnieją specjalne pędzle, które nie wykonują niezależnych ruchów, ale przyczyniają się do włączenia trójfazowego reostatu. Pozwala to na zmianę parametrów rezystancji uzwojenia znajdującego się na wirniku.
5. Często, w urządzeniu wewnętrznym znajduje się taki element jak automatyczny zwieracz, który jest niezbędny do zwarcia uzwojenia i zatrzymania reostatu, który jest w stanie pracy.
6. Kolejny dodatkowy element urządzenia generatora może być specjalnym urządzeniem, które oddziela szczotki i pierścienie ślizgowe w momencie przechodzenia przez etap zamykania. Taki środek przyczynia się do znacznego zmniejszenia strat tarcia.

Robienie generatora z silnika

W rzeczywistości każdy asynchroniczny silnik elektryczny można własnymi rękami przekształcić w urządzenie działające jak generator, które można następnie wykorzystać w życiu codziennym. Nawet silnik wyjęty ze starej pralki lub innego sprzętu gospodarstwa domowego może się do tego nadawać.

Aby proces ten został pomyślnie wdrożony, zaleca się przestrzeganie następującego algorytmu działań:

1. Usuń warstwę rdzenia silnika, dzięki czemu w jego konstrukcji powstanie wnęka. Można to zrobić na tokarce, zaleca się usunięcie 2 mm. wokół rdzenia i wykonać dodatkowe otwory o głębokości około 5 mm.
2. Wykonaj pomiary z powstałego wirnika, po czym wykonany jest szablon w postaci paska z materiału cynowego, który będzie odpowiadał wymiarom urządzenia.
3. zainstalować w powstałej wolnej przestrzeni magnesy neodymowe, które należy wcześniej zakupić. Na każdy biegun potrzeba co najmniej 8 elementów magnetycznych.
4. magnesy mocujące można to zrobić za pomocą superkleju uniwersalnego, należy jednak pamiętać, że zbliżając się do powierzchni wirnika, zmienią one swoje położenie, dlatego należy je mocno trzymać ręką, aż każdy element zostanie sklejony. Dodatkowo zaleca się stosowanie podczas tego procesu okularów ochronnych, aby uniknąć rozpryskiwania się kleju do oczu.
5. owinąć wirnik zwykły papier i taśmę, które będą potrzebne do jego naprawy.
6. Część końcowa wirnika zamknij plasteliną, która zapewni uszczelnienie urządzenia.
7. Po akcjach konieczne jest przetworzenie wolnych wnęk między elementami magnetycznymi. Aby to zrobić, pozostałą wolną przestrzeń między magnesami należy wypełnić żywicą epoksydową. Najwygodniej będzie wyciąć specjalny otwór w muszli, przekształcić go w szyję i zamknąć granice plasteliną. Żywicę można wlać do środka.
8. Poczekaj na całkowite zestalenie wylana żywica, po czym można usunąć papierową osłonę ochronną.
9. Wirnik wymaga naprawy za pomocą obrabiarki lub imadła, dzięki czemu można go obrabiać, co polega na szlifowaniu powierzchni. Do tych celów możesz użyć papieru ściernego o średniej ziarnistości.
10. Zdefiniuj stan oraz cel przewodów wychodzących z silnika. Dwa powinny prowadzić do uzwojenia roboczego, resztę można odciąć, aby nie pomylić się w przyszłości.
11. Czasami proces rotacji przebiega dość słabo najczęściej przyczyną są stare zużyte i ciasne łożyska, w takim przypadku można je wymienić na nowe.
12. Prostownik do generatora można je zmontować ze specjalnego silikonu, zaprojektowanego specjalnie do tych celów. Ponadto nie potrzebujesz kontrolera do ładowania, praktycznie wszystkie nowoczesne modele są odpowiednie.

Po wykonaniu wszystkich powyższych czynności proces można uznać za zakończony, silnik asynchroniczny został przekształcony w generator tego samego typu.

Ocena poziomu efektywności – czy to się opłaca?

Wytwarzanie prądu elektrycznego przez silnik elektryczny jest całkiem realne i wykonalne w praktyce, główne pytanie brzmi, jak opłacalne?

Porównanie jest przeprowadzane głównie z synchroniczną wersją podobnego urządzenia, w którym nie ma obwodu wzbudzenia elektrycznego, ale mimo to jego urządzenie i konstrukcja nie są prostsze.

Wynika to z obecności baterii kondensatorów, która jest niezwykle złożonym technicznie elementem, którego nie posiada generator asynchroniczny.

Główną zaletą urządzenia asynchronicznego jest to, że dostępne kondensatory nie wymagają żadnej konserwacji, ponieważ cała energia przekazywana jest z pola magnetycznego wirnika i prądu, który jest generowany podczas pracy generatora.

Prąd elektryczny generowany podczas pracy praktycznie nie zawiera wyższych harmonicznych, co jest kolejną istotną zaletą.

Urządzenia asynchroniczne nie mają innych zalet poza wymienionymi, ale mają szereg istotnych wad:

1. Podczas ich działania nie ma możliwości zapewnienia nominalnych parametrów przemysłowych prądu elektrycznego generowanego przez generator.
2. Wysoki stopień wrażliwości nawet najmniejsze wahania parametrów obciążenia.
3. W przypadku przekroczenia parametrów dopuszczalnych obciążeń generatora, zostanie wykryty brak energii elektrycznej, po którym doładowanie stanie się niemożliwe, a proces wytwarzania zostanie zatrzymany. Aby wyeliminować tę wadę, często stosuje się akumulatory o znacznej pojemności, które mają cechę zmiany swojej objętości w zależności od wielkości wywieranego obciążenia.

Prąd elektryczny generowany przez generator asynchroniczny podlega częstym zmianom, których charakter jest nieznany, jest losowy i nie da się go wytłumaczyć argumentami naukowymi.

Brak możliwości uwzględnienia i odpowiedniego zrekompensowania takich zmian tłumaczy fakt, że takie urządzenia nie zyskały popularności i nie są powszechnie stosowane w najpoważniejszych branżach czy pracach domowych.

Funkcjonowanie silnika indukcyjnego jako generatora

Zgodnie z zasadami, na jakich działają wszystkie tego typu maszyny, praca silnika asynchronicznego po przekształceniu w generator przebiega następująco:

1. Po podłączeniu kondensatorów do zacisków, na uzwojeniu stojana zachodzi szereg procesów. W szczególności w uzwojeniu zaczyna poruszać się prąd wiodący, co powoduje efekt namagnesowania.
2. Tylko przy dopasowywaniu kondensatorów parametry wymaganej wydajności, urządzenie wzbudza się samoczynnie. Przyczynia się to do symetrycznego układu napięciowego z 3 fazami na uzwojeniu stojana.
3. Końcowa wartość napięcia będzie zależeć od możliwości technicznych zastosowanej maszyny, a także od możliwości zastosowanych kondensatorów.

Dzięki opisanym działaniom następuje proces przekształcenia silnika indukcyjnego klatkowego w generator o podobnych charakterystykach.

Podanie

W życiu codziennym i w produkcji takie generatory są szeroko stosowane w różnych dziedzinach i obszarach, ale są najbardziej poszukiwane do wykonywania następujących funkcji:

1. Użyj jako silników dla , jest to jedna z bardziej popularnych funkcji. Wiele osób tworzy własne generatory asynchroniczne, aby używać ich w tym celu.
2. Pracuj jako elektrownia wodna przy małej wydajności.
3. Odżywianie i prąd z mieszkania miejskiego, prywatnego wiejskiego domu lub indywidualnego sprzętu gospodarstwa domowego.
4. Wykonywanie podstawowych funkcji generator spawalniczy.
5. Nieprzerwany sprzęt prąd przemienny poszczególnych odbiorców.

Konieczne jest posiadanie pewnych umiejętności i wiedzy nie tylko w zakresie produkcji, ale także obsługi takich maszyn, mogą w tym pomóc następujące wskazówki:

1. Wszelkiego rodzaju generatory asynchroniczne niezależnie od obszaru, w którym są używane, jest urządzeniem niebezpiecznym, z tego powodu zaleca się jego izolację.
2. Podczas procesu produkcyjnego konieczne jest rozważenie instalacji przyrządów pomiarowych, ponieważ konieczne będzie uzyskanie danych o jego funkcjonowaniu i parametrach operacyjnych.
3. Dostępność specjalnych przycisków, za pomocą którego można sterować urządzeniem, znacznie ułatwia proces obsługi.
4. grunt jest wymogiem obowiązkowym, który należy wdrożyć przed uruchomieniem generatora.
5. W trakcie pracy, sprawność urządzenia asynchronicznego może okresowo spadać o 30-50%, nie jest możliwe przezwyciężenie występowania tego problemu, ponieważ proces ten jest integralną częścią konwersji energii.

Aby zapewnić nieprzerwane zasilanie w domu, stosuje się alternatory, napędzane silnikami spalinowymi diesla lub gaźnikowymi. Ale z przebiegu elektrotechniki wiadomo, że każdy silnik elektryczny jest odwracalny: może również generować energię elektryczną. Czy możliwe jest wykonanie generatora z silnika asynchronicznego własnymi rękami, jeśli on i silnik spalinowy już istnieją? W końcu nie będzie konieczne kupowanie drogiej elektrowni, ale będzie można obejść się za pomocą improwizowanych środków.

Budowa asynchronicznego silnika elektrycznego

Asynchroniczny silnik elektryczny składa się z dwóch głównych części: nieruchomego stojana i obracającego się w nim wirnika. Wirnik obraca się na łożyskach osadzonych w zdejmowanych częściach końcowych. Wirnik i stojan zawierają uzwojenia elektryczne, których zwoje są ułożone w rowkach.

Uzwojenie stojana jest podłączone do sieci prądu przemiennego, jednofazowej lub trójfazowej. Metalowa część stojana, w której jest układana, nazywana jest obwodem magnetycznym. Wykonany jest z oddzielnych, cienkopowlekanych płyt, które izolują je od siebie. Eliminuje to występowanie prądów wirowych, które uniemożliwiają pracę silnika elektrycznego ze względu na występowanie nadmiernych strat na nagrzewanie obwodu magnetycznego.

Wyprowadzenia z uzwojeń wszystkich trzech faz znajdują się w specjalnej skrzynce na obudowie silnika. Nazywa się barno, w którym konkluzje uzwojeń są ze sobą połączone. W zależności od napięcia zasilania i danych technicznych silnika, wyjścia są łączone w gwiazdę lub trójkąt.

Uzwojenie wirnika dowolnego asynchronicznego silnika elektrycznego jest podobne do „klatki wiewiórki”, jak to się nazywa. Wykonany jest w postaci szeregu przewodzących aluminiowych prętów rozproszonych na zewnętrznej powierzchni wirnika. Końce prętów są zamknięte, więc taki wirnik nazywa się klatką wiewiórkową.
Uzwojenie, podobnie jak uzwojenie stojana, znajduje się wewnątrz obwodu magnetycznego, również wykonanego z izolowanych płyt metalowych.

Zasada działania asynchronicznego silnika elektrycznego

Gdy napięcie zasilania jest podłączone do stojana, prąd przepływa przez zwoje uzwojenia. Tworzy wewnątrz pole magnetyczne. Ponieważ prąd jest zmienny, pole zmienia się zgodnie z kształtem napięcia zasilania. Umiejscowienie uzwojeń w przestrzeni odbywa się w taki sposób, aby pole w jego wnętrzu okazało się wirujące.
W uzwojeniu wirnika pole wirujące indukuje pole elektromagnetyczne. A ponieważ zwoje uzwojenia są zwarte, pojawia się w nich prąd. Współdziała z polem stojana, co prowadzi do pojawienia się obrotu wału silnika.

Silnik elektryczny nazywany jest asynchronicznym, ponieważ pole stojana i wirnik obracają się z różnymi prędkościami. Ta różnica prędkości nazywana jest poślizgiem (S).


gdzie:
n jest częstotliwością pola magnetycznego;
nr to prędkość wirnika.
Aby regulować prędkość wału w szerokim zakresie, asynchroniczne silniki elektryczne są wykonane z wirnikiem fazowym. Na taki wirnik nawinięte są uzwojenia przemieszczone w przestrzeni, podobnie jak na stojanie. Końce z nich są wyprowadzane na pierścienie, za pomocą aparatu szczotkowego połączone są z nimi rezystory. Im większa rezystancja połączenia z wirnikiem fazowym, tym mniejsza będzie prędkość jego obrotu.

Generator asynchroniczny

A co się stanie, jeśli wirnik asynchronicznego silnika elektrycznego zacznie się obracać? Czy będzie w stanie generować prąd i jak zrobić generator z silnika indukcyjnego?
Okazuje się, że jest to możliwe. Aby napięcie pojawiło się na uzwojeniu stojana, początkowo konieczne jest wytworzenie wirującego pola magnetycznego. Pojawia się z powodu szczątkowego namagnesowania wirnika maszyny elektrycznej. W przyszłości, gdy pojawi się prąd obciążenia, siła pola magnetycznego wirnika osiągnie wymaganą wartość i ustabilizuje się.
Dla ułatwienia procesu pojawiania się napięcia na wyjściu zastosowano baterię kondensatorów, która w momencie rozruchu jest podłączona do stojana generatora asynchronicznego (wzbudzenie kondensatora).

Ale parametr właściwy asynchronicznemu silnikowi elektrycznemu pozostaje niezmieniony: wielkość poślizgu. Z tego powodu częstotliwość napięcia wyjściowego generatora asynchronicznego będzie niższa niż prędkość wału.
Nawiasem mówiąc, wał generatora asynchronicznego musi być obracany z taką prędkością, aby osiągnąć nominalną prędkość obrotową pola stojana silnika elektrycznego. Aby to zrobić, musisz znaleźć prędkość obrotową wału z płyty znajdującej się na obudowie. Zaokrąglając jego wartość do najbliższej liczby całkowitej, uzyskuje się prędkość obrotową wirnika silnika elektrycznego przekształconego w generator.

Na przykład w przypadku silnika elektrycznego, którego płyta jest pokazana na zdjęciu, prędkość obrotowa wału wynosi 950 obr./min. Oznacza to, że prędkość obrotowa wału powinna wynosić 1000 obr/min.

Dlaczego generator asynchroniczny jest gorszy od synchronicznego?

Jak dobry będzie domowy generator z silnika indukcyjnego? Czym będzie się różnić od generatora synchronicznego?
Aby odpowiedzieć na te pytania, krótko przypominamy zasadę działania generatora synchronicznego. Prąd stały jest dostarczany do uzwojenia wirnika przez pierścienie ślizgowe, których wartość jest regulowana. Pole wirujące wirnika wytwarza siłę elektromotoryczną w uzwojeniu stojana. Aby uzyskać wymagane napięcie generacji, automatyczny układ sterowania wzbudzeniem zmieni prąd w wirniku. Ponieważ napięcie na wyjściu generatora jest monitorowane przez automatykę, w wyniku ciągłego procesu regulacji napięcie zawsze pozostaje niezmienione i nie zależy od wielkości prądu obciążenia.
Do uruchamiania i obsługi generatorów synchronicznych wykorzystywane są niezależne źródła zasilania (baterie). Dlatego rozpoczęcie jego działania nie zależy ani od pojawienia się prądu obciążenia na wyjściu, ani od osiągnięcia wymaganej prędkości obrotowej. Tylko częstotliwość napięcia wyjściowego zależy od prędkości obrotowej.
Ale nawet po otrzymaniu prądu wzbudzenia z napięcia generatora wszystko powyższe pozostaje prawdą.
Generator synchroniczny ma jeszcze jedną cechę: jest w stanie generować nie tylko moc czynną, ale także bierną. Jest to bardzo ważne przy zasilaniu silników elektrycznych, transformatorów i innych jednostek, które go zużywają. Brak mocy biernej w sieci prowadzi do wzrostu strat cieplnych przewodów, uzwojeń maszyn elektrycznych, spadku napięcia u odbiorców w stosunku do wartości generowanej.
Do wzbudzenia generatora asynchronicznego wykorzystuje się namagnesowanie szczątkowe jego wirnika, które samo w sobie jest wartością losową. Nie ma możliwości regulacji parametrów wpływających na wartość jego napięcia wyjściowego podczas pracy.

Ponadto generator asynchroniczny nie generuje, ale zużywa moc bierną. Konieczne jest, aby wytworzył w wirniku prąd wzbudzenia. Pomyśl o wzbudzeniu kondensatorów: poprzez podłączenie baterii kondensatorów podczas rozruchu wytwarzana jest moc bierna wymagana przez generator do rozpoczęcia pracy.
W rezultacie napięcie na wyjściu generatora asynchronicznego nie jest stabilne i zmienia się w zależności od charakteru obciążenia. Gdy podłączona jest do niego duża liczba odbiorników mocy biernej, uzwojenie stojana może się przegrzać, co wpłynie na żywotność jego izolacji.
Dlatego zastosowanie generatora asynchronicznego jest ograniczone. Może pracować w warunkach zbliżonych do „szklarni”: brak przeciążeń, prądów rozruchowych obciążenia, mocne odbiorniki odczynników. Jednocześnie podłączone do niego odbiorniki energii nie powinny mieć krytycznego wpływu na zmiany wielkości i częstotliwości napięcia zasilającego.
Idealnym miejscem do zastosowania generatora asynchronicznego są alternatywne systemy energetyczne zasilane energią wodną lub wiatrową. W tych urządzeniach generator nie zasila bezpośrednio konsumenta, ale ładuje akumulator. Już z niego, poprzez konwerter DC-AC, obciążenie jest zasilane.
Dlatego jeśli potrzebujesz zmontować wiatrak lub małą elektrownię wodną, ​​najlepszym wyjściem jest generator asynchroniczny. Tutaj działa jego główna i jedyna zaleta - prostota konstrukcji. Brak pierścieni na wirniku i aparacie szczotkowym powoduje, że podczas pracy nie trzeba go stale konserwować: wyczyścić pierścienie, wymienić szczotki, usunąć z nich pył grafitowy. Rzeczywiście, aby własnoręcznie wykonać generator wiatrowy z silnika asynchronicznego, wał generatora musi być bezpośrednio połączony z łopatami wiatraka. Oznacza to, że konstrukcja będzie znajdować się na dużej wysokości. Trudno ją stamtąd wyciągnąć.

Generator magnetyczny

Dlaczego pole magnetyczne musi być wytworzone za pomocą prądu elektrycznego? W końcu istnieją potężne jego źródła - magnesy neodymowe.
Do przekształcenia silnika indukcyjnego w generator potrzebne będą cylindryczne magnesy neodymowe, które zostaną zainstalowane w miejscu standardowych przewodów uzwojenia wirnika. Najpierw musisz obliczyć wymaganą liczbę magnesów. Aby to zrobić, wyjmij wirnik z silnika przekształcanego w generator. Wyraźnie pokazuje miejsca, w których układa się uzwojenie „koła wiewiórki”. Wymiary (średnica) magnesów dobiera się tak, aby po zainstalowaniu ściśle w środku przewodów zwartego uzwojenia nie stykały się z magnesami następnego rzędu. Pomiędzy rzędami powinna być szczelina nie mniejsza niż średnica zastosowanego magnesu.
Decydując się na średnicę, obliczają, ile magnesów zmieści się na długości przewodu uzwojenia od jednej krawędzi wirnika do drugiej. Jednocześnie między nimi pozostaje odstęp co najmniej od jednego do dwóch milimetrów. Mnożąc liczbę magnesów w rzędzie przez liczbę rzędów (przewody uzwojenia wirnika) uzyskuje się wymaganą liczbę. Wysokość magnesów nie powinna być bardzo duża.
Aby zainstalować magnesy na wirniku asynchronicznego silnika elektrycznego, należy go zmodyfikować: usuń warstwę metalu na tokarce na głębokość odpowiadającą wysokości magnesu. W takim przypadku wirnik musi być dokładnie wyśrodkowany w maszynie, aby nie obniżyć jego równowagi. W przeciwnym razie będzie miał przesunięcie środka masy, co doprowadzi do pobicia w pracy.

Następnie przystąp do montażu magnesów na powierzchni wirnika. Do utrwalenia używa się kleju. Każdy magnes ma dwa bieguny, umownie nazywane północnym i południowym. W obrębie jednego rzędu bieguny znajdujące się z dala od wirnika muszą być takie same. Aby nie popełnić błędu w instalacji, magnesy najpierw łączy się ze sobą w girlandę. Zazębiają się one w ściśle określony sposób, ponieważ przyciągają je tylko przeciwne bieguny. Teraz pozostaje tylko oznaczyć słupki o tej samej nazwie markerem.
W każdym kolejnym rzędzie zmienia się słup znajdujący się na zewnątrz. To znaczy, jeśli ułożysz rząd magnesów z biegunem oznaczonym znacznikiem, znajdującym się na zewnątrz wirnika, to następny układasz z magnesami odwróconymi na odwrót. Itp.
Po przyklejeniu magnesów należy je przymocować żywicą epoksydową, w tym celu wokół powstałej struktury z tektury lub grubego papieru wykonuje się szablon, do którego wlewa się żywicę. Papier jest owinięty wokół rotora, owinięty taśmą lub taśmą elektryczną. Jedna z końcowych części pokryta jest plasteliną lub również uszczelniona. Następnie wirnik jest montowany pionowo i żywica epoksydowa jest wlewana do wnęki między papierem a metalem. Po stwardnieniu oprawy są usuwane.
Teraz ponownie zaciskamy wirnik w tokarce, centrujemy go i szlifujemy powierzchnię wypełnioną żywicą epoksydową. Nie jest to konieczne ze względów estetycznych, ale w celu zminimalizowania wpływu ewentualnego niewyważenia ze względu na dodatkowe części zamontowane na wirniku.
Szlifowanie odbywa się najpierw za pomocą gruboziarnistego papieru ściernego. Jest montowany na drewnianym bloku, który jest następnie równomiernie przesuwany po obracającej się powierzchni. Następnie możesz nałożyć papier ścierny o drobniejszym ziarnie.

Na potrzeby budowy prywatnego budynku mieszkalnego lub domku letniskowego mistrz domu może potrzebować autonomicznego źródła energii elektrycznej, które można kupić w sklepie lub zmontować własnymi rękami z dostępnych części.

Domowy generator może działać na energię benzyny, gazu lub oleju napędowego. Aby to zrobić, musi być podłączony do silnika poprzez sprzęgło amortyzujące, które zapewnia płynny obrót wirnika.

Jeśli lokalne warunki środowiskowe pozwalają na przykład na częste wiejące wiatry lub w pobliżu źródła bieżącej wody, można stworzyć turbinę wiatrową lub hydrauliczną i podłączyć ją do asynchronicznego silnika trójfazowego, aby generować prąd.

Dzięki takiemu urządzeniu będziesz miał stale działające alternatywne źródło energii elektrycznej. Zmniejszy zużycie energii z sieci publicznych i pozwoli zaoszczędzić na jej płatnościach.

W niektórych przypadkach dopuszczalne jest użycie napięcia jednofazowego do obracania silnika elektrycznego i przekazywania momentu obrotowego do domowego generatora w celu stworzenia własnej trójfazowej sieci symetrycznej.

Jak wybrać silnik asynchroniczny do generatora według projektu i charakterystyki?

Cechy technologiczne

Podstawą domowego generatora jest trójfazowy asynchroniczny silnik elektryczny z:

• faza;
• lub wirnik klatkowy.

Urządzenie stojana

Obwody magnetyczne stojana i wirnika wykonane są z izolowanych płyt ze stali elektrotechnicznej, w których wykonane są rowki do umieszczenia drutów uzwojenia.

Trzy pojedyncze uzwojenia stojana można okablować fabrycznie w następujący sposób:

• gwiazdy;
• lub trójkąt.

Ich wyprowadzenia są połączone wewnątrz skrzynki zaciskowej i połączone zworami. Tutaj jest również zainstalowany kabel zasilający.

W niektórych przypadkach przewody i kable można podłączyć na inne sposoby.

Na każdą fazę silnika indukcyjnego dostarczane są symetryczne napięcia, przesunięte pod kątem o jedną trzecią okręgu. Tworzą prądy w uzwojeniach.

Ilości te dogodnie wyraża się w postaci wektorowej.

Cechy konstrukcyjne wirników

Silniki z wirnikiem uzwojonym

Wyposażone są w uzwojenie wykonane zgodnie z modelem stojana, a wyprowadzenia z każdego są połączone z pierścieniami ślizgowymi, które zapewniają kontakt elektryczny z obwodem rozruchowym i regulacyjnym za pomocą szczotek dociskowych.

Ten projekt jest dość trudny do wyprodukowania, kosztowny. Wymaga okresowego monitorowania pracy i wykwalifikowanej konserwacji. Z tych powodów nie ma sensu używać go w tym projekcie do domowego generatora.

Jeśli jednak istnieje podobny silnik i nie ma on innego zastosowania, to wyprowadzenia każdego uzwojenia (te końce, które są połączone z pierścieniami) mogą być ze sobą zwarte. W ten sposób wirnik fazowy zamieni się w zwarty. Można go podłączyć zgodnie z dowolnym schematem omówionym poniżej.

Silniki klatkowe

Aluminium jest wlane do wnętrza rowków obwodu magnetycznego wirnika. Uzwojenie wykonane jest w formie obracającej się klatki wiewiórki (dla której otrzymała taką dodatkową nazwę) ze zwartymi na końcach pierścieniami zworkowymi.

Jest to najprostszy obwód silnika, który jest pozbawiony ruchomych styków. Dzięki temu działa przez długi czas bez ingerencji elektryków, charakteryzuje się zwiększoną niezawodnością. Zaleca się użycie go do stworzenia domowego generatora.

Oznaczenia na obudowie silnika

Aby domowy generator działał niezawodnie, musisz zwrócić uwagę na:

• , który charakteryzuje jakość ochrony organizmu przed skutkami środowiska zewnętrznego;
• pobór energii;
• prędkość;
• schemat połączeń uzwojeń;
• dopuszczalne prądy obciążenia;
• Wydajność i cosinus φ.

Zasada działania silnika indukcyjnego jako generatora

Jego realizacja oparta jest na metodzie odwracalności maszyny elektrycznej. Jeśli silnik zostanie odłączony od napięcia sieciowego, wirnik zostanie zmuszony do obracania się z obliczoną prędkością, wówczas w uzwojeniu stojana zostanie zaindukowana siła elektromotoryczna z powodu obecności energii szczątkowej pola magnetycznego.

Pozostaje tylko podłączyć do uzwojeń baterię kondensatorów o odpowiedniej wartości znamionowej i popłynie przez nie pojemnościowy prąd czołowy, który ma charakter magnesujący.

Aby generator sam się wzbudzał i na uzwojeniach powstał symetryczny układ napięć trójfazowych, konieczne jest dobranie pojemności kondensatorów, która jest większa od pewnej wartości krytycznej. Oprócz swojej wartości konstrukcja silnika w naturalny sposób wpływa na moc wyjściową.

Do normalnego wytwarzania energii trójfazowej o częstotliwości 50 Hz konieczne jest utrzymanie prędkości wirnika przekraczającej składową asynchroniczną o wielkość poślizgu S, która mieści się w zakresie S=2÷10%. Musi być utrzymywany na poziomie częstotliwości synchronicznej.

Odchylenie sinusoidy od standardowej wartości częstotliwości wpłynie niekorzystnie na pracę urządzeń z silnikami elektrycznymi: pił, strugarek, różnych obrabiarek i transformatorów. Nie ma to praktycznie żadnego wpływu na obciążenia rezystancyjne z elementami grzejnymi i żarówkami.

Schematy połączeń

W praktyce stosowane są wszystkie powszechnie stosowane metody łączenia uzwojeń stojana silnika indukcyjnego. Wybór jednego z nich stwarza inne warunki pracy sprzętu i generuje napięcie o określonych wartościach.

Schematy gwiazd

Popularna opcja podłączenia kondensatorów

Schemat połączeń silnika asynchronicznego z uzwojeniami połączonymi w gwiazdę do pracy jako generator sieci trójfazowej ma postać standardową.

Schemat generatora asynchronicznego z podłączeniem kondensatorów do dwóch uzwojeń

Ta opcja jest dość popularna. Umożliwia zasilanie trzech grup odbiorców z dwóch uzwojeń:

• dwa napięcia 220 woltów;
• jeden - 380.

Kondensatory robocze i rozruchowe są połączone z obwodem oddzielnymi przełącznikami.

W oparciu o ten sam obwód można stworzyć domowy generator z kondensatorami podłączonymi do jednego uzwojenia silnika indukcyjnego.

diagram trójkąta

Podczas montażu uzwojeń stojana zgodnie z obwodem gwiazdy generator wytworzy trójfazowe napięcie 380 woltów. Jeśli przełączysz je na trójkąt, to - 220.

Trzy schematy pokazane powyżej na zdjęciach są podstawowe, ale nie jedyne. Na ich podstawie można tworzyć inne metody połączenia.

Jak obliczyć charakterystykę generatora według mocy silnika i pojemności kondensatora?

Aby stworzyć normalne warunki pracy maszyny elektrycznej, konieczne jest przestrzeganie równości jej napięcia znamionowego i mocy w trybach generatora i silnika elektrycznego.

W tym celu pojemność kondensatorów dobierana jest z uwzględnieniem generowanej przez nie mocy biernej Q przy różnych obciążeniach. Jego wartość oblicza się za pomocą wyrażenia:

Q=2π∙f∙C∙U 2

Z tego wzoru, znając moc silnika, aby zapewnić pełne obciążenie, można obliczyć pojemność baterii kondensatorów:

C \u003d Q / 2π ∙ f ∙ U 2

Należy jednak wziąć pod uwagę tryb pracy generatora. Na biegu jałowym kondensatory niepotrzebnie obciążają uzwojenia i podgrzewają je. Prowadzi to do dużych strat energii, przegrzewania konstrukcji.

Aby wyeliminować to zjawisko, kondensatory łączy się etapami, określając ich liczbę w zależności od przyłożonego obciążenia. Aby uprościć dobór kondensatorów do rozruchu silnika asynchronicznego w trybie generatora, stworzono specjalną tabelę.

Kondensatory rozruchowe serii K78-17 i tym podobne o napięciu roboczym 400 woltów lub wyższym doskonale nadają się do stosowania jako część akumulatora pojemnościowego. Dopuszczalne jest zastąpienie ich odpowiednikami metalowo-papierowymi o odpowiednich nominałach. Będą musiały być połączone równolegle.

Nie warto używać modeli kondensatorów elektrolitycznych do pracy w obwodach asynchronicznego generatora domowej roboty. Są przeznaczone do obwodów prądu stałego, a po przejściu przez sinusoidę zmieniającą kierunek szybko ulegają awarii.

Istnieje specjalny schemat łączenia ich do takich celów, gdy każda półfala jest kierowana przez diody do jej montażu. Ale to dość skomplikowane.

Projekt

Autonomiczne urządzenie elektrowni musi w pełni zapewniać sprzęt operacyjny i być realizowane przez pojedynczy moduł, w tym zawiasowy panel elektryczny z urządzeniami:

• pomiary - woltomierzem do 500 woltów i miernikiem częstotliwości;
• przełączanie obciążeń - trzy przełączniki (jeden ogólny dostarcza napięcie z generatora do obwodu odbiorczego, a pozostałe dwa łączą kondensatory);
• ochrona - eliminująca skutki zwarć lub przeciążeń oraz chroniąca pracowników przed przebiciem izolacji i przedostaniem się potencjału fazowego do obudowy.

Redundancja zasilania głównego

Podczas tworzenia domowego generatora należy zapewnić jego kompatybilność z obwodem uziemiającym sprzętu roboczego, a do autonomicznej pracy należy go bezpiecznie podłączyć.

Jeżeli elektrownia stworzona jest do zasilania rezerwowego urządzeń pracujących z sieci państwowej, to powinna być wykorzystywana w momencie odłączenia napięcia od linii, a po przywróceniu powinna zostać zatrzymana. W tym celu wystarczy zainstalować przełącznik, który steruje wszystkimi fazami jednocześnie lub podłączyć złożony automatyczny system załączania zasilania rezerwowego.

Wybór napięcia

Obwód 380 V ma zwiększone ryzyko obrażeń ludzi. Stosuje się go w skrajnych przypadkach, kiedy nie można sobie poradzić z wartością fazy 220.

Przeciążenie generatora

Takie tryby powodują nadmierne nagrzewanie się uzwojeń, a następnie zniszczenie izolacji. Występują, gdy prądy przepływające przez uzwojenia są przekroczone z powodu:

1. niewłaściwy dobór pojemności kondensatora;
2. podłączenie odbiorników dużej mocy.

W pierwszym przypadku konieczne jest uważne monitorowanie reżimu termicznego na biegu jałowym. Przy nadmiernym nagrzewaniu konieczna jest regulacja pojemności kondensatorów.

Funkcje łączenia konsumentów

Całkowita moc generatora trójfazowego składa się z trzech części generowanych w każdej fazie, co stanowi 1/3 całości. Prąd przepływający przez jedno uzwojenie nie może przekraczać wartości znamionowej. Należy to wziąć pod uwagę przy podłączaniu konsumentów, rozdzielając je równomiernie na fazy.

Gdy generator domowej roboty jest zaprojektowany do pracy na dwóch fazach, nie może bezpiecznie generować energii elektrycznej więcej niż 2/3 całkowitej wartości, a jeśli w grę wchodzi tylko jedna faza, to tylko 1/3.

Kontrola częstotliwości

Miernik częstotliwości pozwala monitorować ten wskaźnik. Gdy nie został zainstalowany w projekcie domowego generatora, można zastosować metodę pośrednią: na biegu jałowym napięcie wyjściowe przekracza nominalne 380/220 o 4 ÷ 6% przy częstotliwości 50 Hz.

Jedną z opcji wykonania domowego generatora z silnika asynchronicznego i jego możliwości pokazują w swoim filmie właściciele kanału Maria z Aleksandrem Kostenko.