Генератор із асинхронного двигуна своїми руками. Саморобний асинхронний генератор

Для того щоб асинхронний двигун став генератором змінного струму треба, щоб усередині нього утворювалося магнітне поле, це можна зробити шляхом розміщення на роторі двигуна постійних магнітів. Вся переробка і проста і складна одночасно.

Спочатку треба підібрати відповідний двигун, який найбільше підійде для роботи як низькооборотний генератор. Це багатополюсні асинхронні двигуни, що добре підходять 6-ти і 8-ми полюсні, низькооборотні двигуни, з максимальними оборотами в режимі двигуна не більше 1350об/м. Такі двигуни мають найбільшу кількість полюсів та зубців на статорі.

Далі потрібно розібрати двигун і витягти якір-ротор, який треба сточити на верстаті до певних розмірів під наклеювання магнітів. Магніти неодимі, зазвичай клеять маленькі круглі магнітики. Зараз я спробую розповісти як і скільки клеїти магнітів.

Для початку потрібно дізнатися скільки у вашого двигуна полюсів, але по обмотці це зрозуміти досить важко без відповідного досвіду, тому кількість полюсів краще прочитати на маркуванні двигуна, якщо вона звичайно є, хоча в більшості випадків вона є. Нижче наведено приклад маркування двигуна та розшифрування маркування.

По марці двигуна. Для 3х фазних: Тип двигуна Потужність, кВт Напруга, В Частота обертання, (синх.), об/хв ККД, % Маса, кг

Наприклад: ДАФ3 400-6-10 УХЛ1 400 6000 600 93,7 4580 Розшифровка позначення двигуна: Д – двигун; А – асинхронний; Ф – з фазним ротором; 3 – закрите виконання; 400 – потужність, кВт; б – напруга, кВ; 10 – число полюсів; УХЛ – кліматичне виконання; 1 – категорія розміщення.

Буває так, що двигуни не нашого виробництва як на фото вище, і маркування незрозуміле, або маркування просто не читається. Тоді залишається один метод, це порахувати, скільки у вас зубців на статорі і скільки зубців займає одна котушка. Якщо наприер котушка займає 4 зубці, а їх всього 24, то ваш мотор шестиполюсний.

Кількість полюсів статора потрібно знати, щоб визначитися з кількістю полюсів при наклейці магнітів на ротор. Ця кількість зазвичай дорівнює, тобто якщо полюсів статора 6, то і магніти треба клеїти з чергуванням полюсів у кількості 6, SNSNSN.

Тепер, коли число полюсів відомо, треба розрахувати число магнітів для ротора. Для цього треба вирахувати довжину зброї ротора, за простою формулою 2nR, де n=3,14. Тобто 3,14 множимо на 2 і на радис ротора, виходить довжина кола. Далі вимірюємо свій ротор по довжині заліза, яке в алюмінієвій оправці. Після цього можна намалювати отриману смугу з довгою і шириною, можна на комп'ютері і потім роздрукувати.

Терер потрібно визначиться з товщиною магнітів, вона приблизно дорівнює 10-15% від діаметра ротора, наприклад, якщо ротор 60мм, то магніти потрібні товщиною 5-7мм. І тому магніти купують зазвичай круглі. Якщо ротор приблизно 6см у діаметрі, то магніти можна висотою 6-10 мм. Визначившись які магніти використовувати, на шаблоні довжина якої дорівнює довжині околиці

Приклад розрахунку магнітів для ротора, наприклад, діаметр ротора 60см, вираховуємо довжину кола =188см. Ділимо довжину на кількість полюсів, у даному випадку на 6, і отримуємо 6 секцій, у кожній секції магніти вклеюються однаковим полюсом. Але це ще не все. Тереп треба вирахувати скільки магнітів увійде в один полюс, щоб їх рівно розподілити по полюсу. Наприклад ширина круглого магніту 1см, відстань між магнітами близько 2-3мм, отже 10мм +3=13мм.

Довжину кола ділимо на 6 частин = 31мм, це ширина одного полюса по довжині кола ротора, а ширина полюса по залізу, припустимо 60мм. Значить виходить площа полюса 60 на 31 мм. Це виходить 8 в два ряди магнітів на полюс з відстанню між собою 5мм. У цьому випадку треба перерахувати кількість магнітів, щоб вони якомога щільніше вмістилися на полюсі.

Тут приклад на магнітах шириною 10мм, тому виходить відстань між ними 5мм. Якщо зменшити діаметр магнітів наприклад у 2 рази, тобто 5мм, то вони більш щільно заповнять полюс внаслідок чого збільшиться магнітне поле від більшої кількості загальної маси магнітом. Таких магнітів (5мм) поміститься вже 5 рядів, а в довжину 10, тобто 50 магнітів на полюс, і загальна кількість на ротор 300шт.

Для того щоб зменшити залипання шаблон потрібно розмітити так, щоб зміщення магнітів при наклейці було на ширину одного магніту, якщо ширина магніту 5мм, то зміщення на 5мм.

Тепер коли з магнітами визначилися, потрібно проточити ротор, щоб помістилися магніти. Якщо висота магнітів 6мм, то сточується діамет на 12+1мм, це запас на кривезну рук. Магніти можна розмістити на роторі двома способами.

Перший спосіб це попередньо робиться оправлення, в якій сверляться отвори під магніти за шаблоном, після оправлення одягається на ротор, і магніти вклеюються в просвердлені отвори. На роторі після проточки потрібно додатково сточити на глибину рівну висоті магнітів роздільний алюмінієві смужки між залізом. А отримані борозенки заповнити відпаленою тирсою змішані з епоксидним клеєм. Це значно позначить ефективність, тирса буде додатковим магнітопроводом між залізом ротора. Вибір можна зробити відрізною машинкою або на верстаті.

Оправка для наклейки магнітів робиться так, проточений вал обертають поліінтеленом, потім намотують шар за шаром бинт, просочений епоксидним клеєм, після сточують на верстаті під розмір і знімають з ротора, наклеюють шоблон і свердлюють отвори під магніти. магніти Клеють зазвичай на епоксидний клей Нижче на фото два приклади наклейки агнітів, перший приклад на 2-х фотоце наклейка магнітів за допомогою оправки, а другий на наступній сторінці прямо через шаблон.На перших двох фотографіях добре видно і я думаю зрозуміло як клеються магніти.

На наступній сторінці продовження.

За основу було взято промисловий асинхронний двигун змінного струму, потужністю 1,5 кВт із частотою обертання валу 960 об/хв. Сам по собі такий двигун спочатку не може працювати як генератор. Йому необхідне доопрацювання, а саме заміна або доробка ротора.
Табличка з маркуванням двигуна:

Двигун хороший тим, що у нього скрізь, де потрібно стоять ущільнення, особливо у підшипників. Це суттєво збільшує інтервал між періодичними технічними обслуговуваннями, тому що пил та бруд нікуди просто так потрапити та проникнути не можуть.
Лами цього електродвигуна можна поставити на будь-який бік, що дуже зручно.

Переробка асинхронного двигуна на генератор

Знімаємо кришки, виймаємо ротор.
Обмотки статора залишаються рідними, двигун не перемотується, все залишається як є, без змін.

Ротор доопрацьовувався на замовлення. Було вирішено зробити його не суцільнометалевим, а збірним.

Тобто рідний ротор сточується до певного розміру.
Виточується сталева склянка і запресовується на ротор. Товщина скана у разі 5 мм.

Розмітка місць для приклеювання магнітів була однією з найскладніших операцій. У результаті шляхом спроб і помилок було вирішено роздрукувати шаблон на папері, вирізати в ньому кружечки під неодимові магніти - вони круглі. І приклеїти магніти за шаблоном на ротор.
Основна загвоздка виникла у вирізуванні множинних кружечків у папері.
Усі розміри підбираються суто індивідуально під кожний двигун. Якихось загальних розмірів розміщення магнітів дати не можна.

Неодимові магніти наклеєні на супер клей.

Була зроблена сітка з капронової нитки для зміцнення.

Далі обмотується все скотчем, знизу робиться герметична опалубка, герметизована пластиліном, а зверху заливна вирва з того ж скотчу. Заливається все епоксидною смолою.

Смола потихеньку стікає зверху донизу.

Після застигання епоксидної смоли знімаємо скотч.

Тепер все готове до складання генератора.

Заганяємо ротор у статор. Робити це потрібно особливо обережно, тому що неодимові магніти мають величезну силу і ротор буквально залітає в статор.

Збираємо, закриваємо кришки.

Магніти не зачіпають. Залипання майже немає, крутиться відносно легко.
Перевірка роботи. Обертаємо генератор від дриля, з частотою обертання 1300 об/хв.
Двигун підключений зіркою, трикутником генератори такого типу підключати не можна, не працюватимуть.
Знімається напруга для перевірки між фазами.

Генератор з асинхронного двигуна працює відмінно. Більш детальну інформацію дивіться у відеоролику.

Канал автора -

Часто виникає необхідність забезпечити автономне електроживлення у дачному будиночку. У такій ситуації допоможе генератор з асинхронного двигуна, зроблений своїми руками. Його нескладно виготовити самостійно, маючи певні навички у поводженні з електротехнікою.

Принцип роботи

Завдяки простій конструкції та ефективному функціонуванню асинхронні двигуни широко використовуються у промисловості. Вони становлять значну частку всіх двигунів. Принцип роботи полягає у створенні магнітного поля дією змінного електричного струму.

Експериментами доведено, що обертанням металевої рамки в магнітному полі можна індукувати в ній струм, поява якого підтверджується світінням лампочки. Це називається електромагнітної індукцією.

Пристрій двигуна

Асинхронний двигун складається з металевого корпусу, всередині якого знаходяться:

статор з обмоткою,за якою пропускається змінний електричний струм;
ротор з витками намотування,по якій проходить струм протилежного спрямування.

Обидва елементи знаходяться на одній осі. Сталеві пластини статора щільно прилягають одна до одної, у деяких модифікаціях їх міцно зварюють. Мідна обмотка статора ізольована від осердя картонними прокладками. У роторі обмотка виконана з алюмінієвих лозин, замкнутих з двох сторін. Магнітні поля, що утворюються під час проходження змінного струму, діють один на одного. Між обмотками виникає ЕРС, яка обертає ротор, оскільки статор нерухомий.

Генератор з асинхронного двигуна складається з тих самих складових частин, проте в даному випадку відбувається зворотна дія, тобто перехід механічної або теплової енергії в електричну. Працюючи в режимі двигуна, у нього зберігається залишкова намагніченість, що індукує електричне поле в статорі.

Швидкість обертання ротора повинна бути вищою за зміну магнітного поля статора. Загальмувати його можна реактивною потужністю конденсаторів. Заряд, що накопичується ними, протилежний по фазі і дає «підгальмовуючий ефект». Обертання можна забезпечити енергією вітру, води, пари.

Схема генератора

Генератор із асинхронного двигуна відрізняється простою схемою. Після досягнення синхронної швидкості обертання відбувається процес утворення обмотування статора електричної енергії.

Якщо приєднати до обмотки конденсаторну батарею, виникає виникнення випереджаючого струму, що утворює магнітне поле. При цьому конденсатори повинні мати ємність вище критичної, яка визначається технічними параметрами механізму. Сила струму, що утвориться, буде залежати від ємності батареї конденсаторів і характеристик мотора.

Технологія виготовлення

Робота з перетворення асинхронного електромотора на генератор досить проста за наявності необхідних деталей.

Для початку процесу переробки необхідна наявність наступних механізмів і матеріалів:

асинхронного двигуна- Підійде однофазний мотор від старої пральної машини;
приладу для вимірювання частоти обертання ротора– тахометра чи тахогенератора;
неполярних конденсаторів- Придатні моделі виду КБГ-МН з величиною робочої напруги 400 В;
набору підручних інструментів- Дрилі, ножівок, ключів.

Покрокова інструкція

Виготовлення генератора своїми руками з асинхронного двигуна провадиться за представленим алгоритмом.

Генератор повинен налаштовуватися так, щоб його швидкість була більшою за частоту обертів двигуна. Величина швидкості обертання вимірюється тахометром або іншим приладом при включенні двигуна електромережі.
Отримана величина має бути збільшена на 10% від наявного показника.
Підбирається ємність для конденсаторної батареї – вона не повинна бути надто великою, інакше обладнання сильно нагріватиметься. Для її розрахунку можна скористатися таблицею залежності між ємністю конденсатора та реактивною потужністю.
На обладнання встановлюється конденсаторна батарея, яка забезпечить розрахункову швидкість обертання генератора. Її встановлення вимагає особливої уваги – всі конденсатори потрібно надійно ізолювати.

Для 3-фазних двигунів конденсатори підключають на кшталт «зірки» або «трикутника». Перший тип з'єднання уможливлює вироблення електроенергії при меншій швидкості обертання ротора, але на виході показник напруги буде нижчим. Для зменшення його до 220 використовують понижувальний трансформатор.

Виготовлення генератора на магнітах

У магнітному генераторі не потрібне застосування конденсаторної батареї. У цій конструкції використовуються неодимові магніти. Для виконання роботи слідує:

розташувати магніти на роторі за схемою, з дотриманням полюсів – на кожному з них має бути не менше ніж 8 елементів;
попередньо ротор слід проточити на токарному верстаті на товщину магнітів;
за допомогою клею міцно зафіксувати магніти;
залишок вільного простору між магнітними елементами залити епоксидкою;
після установки магнітів потрібно перевірити діаметр ротора - він не повинен збільшитись.

Переваги саморобного електрогенератора

Генератор з асинхронного двигуна, зроблений своїми руками, стане економічним джерелом струму, яке дозволить знизити споживання централізованої електроенергії. З його допомогою можна забезпечити живлення побутових електроприладів, комп'ютерної техніки, обігрівачів. Саморобний генератор з асинхронного двигуна має безперечні переваги:

простою та надійною конструкцією;
ефективним захистом внутрішніх частин від пилу чи вологи;
стійкістю до навантажень;
тривалим терміном експлуатації;
можливістю підключати прилад без інверторів.

Працюючи з генератором слід врахувати також можливість випадкових змін електричного струму.

У статті розказано про те, як побудувати трифазний (однофазний) генератор 220/380 на основі асинхронного електродвигуна змінного струму.

Трифазний асинхронний електродвигун, винайдений наприкінці 19 століття російським ученим-електротехніком М.О. Доливо-Добровольський, отримав у цей час переважне поширення і в промисловості, і в сільському господарстві, а також у побуті. Асинхронні електродвигуни - найпростіші та надійніші в експлуатації. Тому в усіх випадках, коли це допустимо за умов електроприводу і немає необхідності компенсувати реактивну потужність, слід застосовувати асинхронні електродвигуни змінного струму.

Розрізняють два основні види асинхронних двигунів: із короткозамкненим ротором та з фазним ротором. Асинхронний короткозамкнутий електродвигун складається з нерухомої частини – статора та рухомої частини – ротора, що обертається у підшипниках, укріплених у двох щитах двигуна. Сердечники статора та ротора набрані з окремих ізольованих один від одного листів електротехнічної сталі. У пази сердечника статора укладена обмотка, виготовлена із ізольованого дроту. У пази сердечника ротора укладають стрижневу обмотку або заливають алюмінієвий розплавлений. Кільця-перемички коротко замикають обмотку ротора по кінцях (звідси і назва-короткозамкнений). На відміну від короткозамкнутого ротора, у пазах фазного ротора розміщують обмотку, виконану за типом статора обмотки. Кінці обмотки підводять до контактних кільця, укріплених на валу. Кільцями ковзають щітки, з'єднуючи обмотку з пусковим або регулювальним реостатом. Асинхронні електродвигуни з фазним ротором є дорожчими пристроями, вимагають кваліфікованого обслуговування, менш надійні, тому застосовуються лише у галузях виробництва, у яких без них обійтися не можна. Тому вони мало поширені, і ми їх надалі розглядати не будемо.

По обмотці статора, включеної в трифазний ланцюг, протікає струм, що створює обертове магнітне поле. Магнітні силові лінії поля статора, що обертається, перетинають стрижні обмотки ротора і індуктують в них електрорушійну силу (ЕРС). Під дією цієї ЕРС у замкнених накоротко стрижнях ротора протікає струм. Навколо стрижнів виникають магнітні потоки, що створюють загальне магнітне поле ротора, яке, взаємодіючи з магнітним полем статора, що обертає, створює зусилля, що змушує ротор обертатися в напрямку обертання магнітного поля статора. Частота обертання ротора дещо менша за частоту обертання магнітного поля, створюваного обмоткою статора. Цей показник характеризується ковзанням S та перебувати для більшості двигунів у межах від 2 до 10%.

У промислових установках найчастіше використовуються трифазні асинхронні електродвигуни, які випускають як уніфікованих серій. До них відноситься єдина серія 4А з діапазоном номінальної потужності від 0,06 до 400 кВт, машини якої відрізняються великою надійністю, хорошими експлуатаційними якостями та відповідають рівню світових стандартів.

Автономні асинхронні генератори - трифазні машини, що перетворюють механічну енергію первинного двигуна на електричну енергію змінного струму. Їх безперечною перевагою перед іншими видами генераторів є відсутність колекторно-щіткового механізму і, як наслідок цього, велика довговічність та надійність. Якщо відключений від мережі асинхронний двигун привести у обертання від будь-якого первинного двигуна, то відповідно до принципу оборотності електричних машин при досягненні синхронної частоти обертання, на затискачі обмотки статора під дією залишкового магнітного поля утворюється деяка ЕРС. Якщо тепер до затискачів статорної обмотки підключити батарею конденсаторів, то в обмотках статора потече випереджальний ємнісний струм, що є в цьому випадку намагнічуючим. Ємність батареї повинна перевищувати деяке критичне значення С0, що залежить від параметрів автономного асинхронного генератора: тільки в цьому випадку відбувається самозбудження генератора і на обмотках статора встановлюється трифазна симетрична система напруг. Значення напруги залежить, зрештою, від характеристики машини та ємності конденсаторів. Таким чином, асинхронний короткозамкнутий електродвигун може бути перетворений на асинхронний генератор.

Рис.1 Стандартна схема включення асинхронного електродвигуна як генератор.

Можна підібрати ємність так, щоб номінальна напруга та потужність асинхронного генератора дорівнювали відповідно напруги та потужності при роботі його як електродвигун.

У таблиці 1 наведені ємності конденсаторів для збудження асинхронних генераторів (U=380, 750….1500 об/хв). Тут реактивна потужність Q визначена за формулою:

Q = 0,314 · U2 · C · 10 -6,

де С – ємність конденсаторів, мкФ.

Потужність генератора,	Холостий хід
	ємність,	реактивна потужність,
	ємність,	реактивна потужність,	ємність,	реактивна потужність,	ємність,	реактивна потужність,

Як видно з наведених даних, індуктивне навантаження на асинхронний генератор, що знижує коефіцієнт потужності, викликає різке збільшення необхідної ємності.

Для підтримки напруги постійним зі збільшенням навантаження необхідно збільшувати ємність конденсаторів, тобто підключати додаткові конденсатори.

Цю обставину слід розглядати як нестачу асинхронного генератора.

Частота обертання асинхронного генератора у нормальному режимі має перевищувати асинхронну на величину ковзання S = 2…10%, і відповідати синхронній частоті.

Не виконання цієї умови призведе до того, що частота напруги, що генерується, може відрізнятися від промислової частоти 50 Гц, що призведе до нестійкої роботи частото-залежних споживачів електроенергії: електронасосів, пральних машин, пристроїв з трансформаторним входом.

Особливо небезпечне зниження частоти, що генерується, тому що в цьому випадку знижується індуктивний опір обмоток електродвигунів, трансформаторів, що може стати причиною їх підвищеного нагріву і передчасного виходу з ладу.

Як асинхронний генератор може бути використаний звичайний асинхронний короткозамкнутий електродвигун відповідної потужності без будь-яких переробок. Потужність електродвигуна-генератора визначається потужністю пристроїв, що підключаються. Найбільш енергоємними з них є:

· побутові зварювальні трансформатори;

· Електропили, електрофуганки, зернодробилки (потужність 0,3 ... 3 кВт);

· Електропечі типу "Росіянка", "Мрія" потужністю до 2 кВт;

· Електропраски (потужність 850 ... 1000 Вт).

Особливо хочу зупинитися на експлуатації побутових зварювальних трансформаторів.

Їхнє підключення до автономного джерела електроенергії найбільш бажано, т.к. при роботі від промислової мережі вони створюють цілу низку незручностей для інших споживачів електроенергії. Якщо побутовий зварювальний трансформатор розрахований на роботу з електродами діаметром 2…3 мм, його повна потужність становить приблизно 4…6 кВт, потужність асинхронного генератора для його живлення повинна бути в межах 5…7 кВт.

Якщо побутовий зварювальний трансформатор допускає роботу з електродами діаметром 4 мм, то у найважчому режимі - "різання" металу, споживана ним повна потужність може досягати 10...12 кВт, відповідно потужність асинхронного генератора повинна знаходитися в межах 11...13 кВт.

В якості трифазної батареї конденсаторів добре використовувати так звані компенсатори реактивної потужності, призначені для поліпшення со φ в промислових освітлювальних мережах. Їх типове позначення: КМ1-0,22-4,5-3У3 або КМ2-0,22-9-3У3, яке розшифровується в такий спосіб. КМ-косинусні конденсатори з просоченням мінеральним маслом, перша цифра-габарит (1 або 2), потім напруга (0,22 кВ), потужність (4,5 або 9 квар), потім цифра 3 або 2 означає трифазне або однофазне виконання, У3 (Помірний клімат третьої категорії).

У разі самостійного виготовлення батареї слід використовувати конденсатори типу МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 та ін. на робочу напругу не менше 600 В. Електролітичні конденсатори застосовувати не можна.

Розглянутий вище варіант підключення трифазного електродвигуна як генератор можна вважати класичним, але не єдиним. Існують і інші способи, які так само добре зарекомендували себе на практиці. Наприклад, коли батарея конденсаторів підключається до однієї або двох обмоток електродвигуна-генератора.

2. Двофазний режим асинхронного генератора.

Таку схему слід використовувати тоді, коли немає необхідності отримання трифазного напруги. Цей варіант включення зменшує робочу ємність конденсаторів, знижує навантаження на первинний механічний двигун у режимі холостого ходу тощо. економить "дорогоцінне" паливо.

Як малопотужні генератори, що виробляють змінну однофазну напругу 220 В, можна використовувати однофазні асинхронні короткозамкнуті електродвигуни побутового призначення: від пральних машин типу "Ока", "Волга", поливальних насосів "Агідель", "БЦН" та ін. У них конденсаторна батарея підключатися паралельно до робочої обмотки. Можна використовувати вже наявний фазозсувний конденсатор, підключивши його до робочої обмотки. Місткість цього конденсатора, можливо, слід трохи збільшити. Його величина визначатиметься характером навантаження, що підключається до генератора: для активного навантаження (електропечі, лампочки освітлення, електропаяльники) потрібна невелика ємність, індуктивної (електродвигуни, телевізори, холодильники) – більше.

Малопотужний генератор з однофазного асинхронного двигуна.

Тепер кілька слів про первинний механічний двигун, який приводить у обертання генератор. Як відомо, будь-яке перетворення енергії пов'язане з її неминучими втратами. Їхня величина визначається ККД пристрою. Тому потужність механічного двигуна має перевищувати потужність асинхронного генератора на 50...100%. Наприклад, при потужності асинхронного генератора 5 кВт, потужність механічного двигуна має бути 7,5...10 кВт. З допомогою передавального механізму домагаються узгодження оборотів механічного двигуна і генератора те щоб робочий режим генератора встановлювався на середніх оборотах механічного двигуна. При необхідності можна короткочасно збільшити потужність генератора, підвищуючи обороти механічного двигуна.

Кожна автономна електростанція повинна містити необхідний мінімум навісного обладнання: вольтметр змінного струму (зі шкалою до 500 В), частотомір (бажано) та три вимикачі. Один вимикач підключає навантаження до генератора, два інших – комутують ланцюг збудження. Наявність вимикачів у ланцюзі збудження полегшує запуск механічного двигуна, а також дозволяє швидко знизити температуру обмоток генератора, після закінчення роботи - ротор незбудженого генератора ще деякий час крутять від механічного двигуна. Ця процедура продовжує активний термін служби обмоток генератора.

Якщо за допомогою генератора передбачається запитувати обладнання, яке в звичайному режимі підключається до мережі змінного струму (наприклад, освітлення житлового будинку, побутові електроприлади), необхідно передбачити двофазний рубильник, який в період роботи генератора відключатиме обладнання від промислової мережі. Відключати треба обидва дроти: "фазу" і "нуль".

Насамкінець кілька загальних порад.

Генератор змінного струму є пристрій підвищеної небезпеки. Застосовуйте напругу 380 В лише у разі крайньої необхідності, у всіх інших випадках користуйтеся напругою 220 В.

За вимогами техніки безпеки електрогенератор необхідно обладнати заземленням.

Зверніть увагу на тепловий режим генератора. Він "не любить" холостого ходу. Знизити теплове навантаження можна ретельнішим підбором ємності збудливих конденсаторів.

Не помилитеся з потужністю електричного струму, що виробляється генератором. Якщо під час роботи трифазного генератора використовується одна фаза, її потужність становитиме 1/3 загальної потужності генератора, якщо дві фази - 2/3 загальної потужності генератора.

Частоту змінного струму, що виробляється генератором, можна опосередковано контролювати за вихідною напругою, яка в режимі "холостого ходу" повинна на 4 ... 6% перевищувати промислове значення 220 /380 В.

Література:

Л.Г. Прищіп Підручник сільського електрика. М: Агропромиздат, 1986.
А.А. Іванов Довідник з електротехніки. - К.: Вища школа, 1984.
cm001.narod.ru

"Зроби сам" 2005 № 3, с.78 - 82

У прагненні отримати автономні джерела електроенергії фахівці знайшли спосіб як своїми руками переробити трифазний асинхронний електродвигун змінного струму в генератор. Такий метод має ряд переваг та окремі недоліки.

Зовнішній вигляд асинхронного електродвигуна

У розрізі показані основні елементи:

чавунний корпус із радіаторними ребрами для ефективного охолодження;
корпус короткозамкнутого ротора з лініями зсуву магнітного поля щодо осі;
комутаційно-контактна група в коробці (борно), для комутації обмоток статора у схеми зірка або трикутник та підключення проводів електроживлення;
щільні джгути мідних дротів обмотки статора;
сталевий вал ротора з канавкою для фіксації шківа клиноподібною шпонкою.

Детальне розбирання асинхронного електродвигуна із зазначенням усіх деталей показано на малюнку нижче.

Детальне розбирання асинхронного двигуна

Переваги генераторів, перероблених з асинхронних двигунів:

простота складання схеми, можливість не розбирати електродвигун, не перемотувати обмотки;
можливість обертання генератора електроструму вітряною або гідротурбіною;
генератор з асинхронного двигуна широко використовується в системах мотор-генератор для перетворення однофазної мережі 220В змінного струму на трифазну мережу з напругою 380В.
можливість використання генератора, у польових умовах розкручуючи його від двигунів внутрішнього згоряння.

Як недолік можна назвати складність розрахунку ємності конденсаторів, що підключаються до обмоток, це робиться експериментальним шляхом.

Тому важко досягти максимальної потужності такого генератора, бувають складнощі з електроживленням електроустановок, які мають велике значення пускового струму, на циркулярних електропилах з трифазними двигунами змінного струму, бетонозмішувачах та інших електроустановках.

Принцип роботи генератора

В основу роботи такого генератора закладено принцип оборотності: «будь-яка електроустановка, що перетворює електричну енергію в механічну, може зробити зворотний процес». Використовується принцип роботи генераторів, обертання ротора викликає ЕРС та поява електричного струму в обмотках статора.

Виходячи з цієї теорії, очевидно, що асинхронний електродвигун можна переробити на електрогенератор. Щоб усвідомлено провести реконструкцію, необхідно зрозуміти, як відбувається процес генерації і що для цього потрібно. Усі двигуни, які надає руху сила змінного струму, вважаються асинхронними. Поле статора рухається з невеликим випередженням щодо магнітного поля ротора, підтягуючи його у бік обертання.

Щоб отримати зворотний процес, генерацію, поле ротора має випереджати рух магнітного поля статора, в ідеальному випадку обертатись у протилежному напрямку. Домагаються цього включенням у мережу живлення, конденсатора великої ємності, збільшення ємності використовують групи конденсаторів. Конденсаторна установка заряджається, накопичуючи магнітну енергію (елемент реактивної складової змінного струму). Заряд конденсатора по фазі протилежний джерелу струму електродвигуна, тому обертання ротора починає сповільнюватися, статора обмотка генерує струм.

Перетворення

Як практично своїми руками перетворити асинхронний електродвигун на генератор?

Для підключення конденсаторів треба відкрутити верхню кришку борно (коробка), де розташована контактна група, що комутує контакти обмоток статора та підключені дроти живлення асинхронного двигуна.

Відкрите борно із контактною групою

Обмотки статора можуть бути з'єднані у схему "Зірка" або "Трикутник".

Схеми включення «Зірка» та «Трикутник»

На шильдику або паспорті на виріб показані можливі схеми підключення та параметри двигуна при різних підключеннях. Вказується:

максимальні струми;
напруга живлення;
споживана потужність;
кількість оборотів за хвилину;
ККД та інші параметри.

Параметри двигуна, вказані на шильдику

У трифазний генератор з асинхронного електродвигуна, який роблять своїми руками, конденсатори підключаються за аналогічною схемою "Трикутником" або "Зіркою".

Варіант включення із «Зіркою» забезпечує пусковий процес генерації струму на нижчих оборотах, ніж при з'єднанні схеми «Трикутник». При цьому напруга на виході генератора буде трохи нижчою. Підключення за схемою «Трикутника» надає незначне збільшення вихідної напруги, але потребує більш високих оборотів під час запуску генератора. В однофазному асинхронному електродвигуні підключається один фазозсувний конденсатор.

Схема підключення конденсаторів на генераторі в «Трикутник»

Використовуються конденсатори моделі КБГ-МН або інші марки не менше 400 В безполярні, двополюсні електролітичні моделі в цьому випадку не підходять.

Як виглядає безполюсний конденсатор марки КБГ-МН

Розрахунок ємності конденсаторів для використовуваного двигуна

Номінальна вихідна потужність генератора, кВт	Можлива ємність, мкФ
2	60
3,5	100
5	138
7	182
10	245
15	342

У синхронних генераторах збудження процесу генерації відбувається на обмотках якоря джерела струму. 90% асинхронних двигунів мають короткозамкнуті ротори, без обмотки, збудження створюється залишковим у роторі статичним зарядом. Його достатньо щоб на початковому етапі обертання створити ЕРС, яке наводить струм, і заряджає конденсатори, через обмотки статора. Подальша підзарядка вже надходить від струму, що генерується, процес генерації буде безперервним, поки обертається ротор.

Автомат підключення навантаження до генератора, розетки та конденсатори рекомендується встановити в окремий закритий щит. З'єднувальні дроти від борного генератора до щита прокласти в окремому ізольованому кабелі.

Навіть при непрацюючому генераторі необхідно уникати дотику до клем конденсаторів контактів розеток. Накопичений конденсатором заряд залишається тривалий час і може вдарити струмом. Заземляйте корпуси всіх агрегатів, двигуна, генератора, щита управління.

Монтаж системи мотор-генератор

При монтажі генератора з мотором своїми руками треба враховувати, що вказана кількість номінальних оборотів використовуваного асинхронного електродвигуна на холостому ходу більша.

Схема мотор-генератора на ременній передачі

На двигуні 900 об/м при холостому ході буде 1230 об/м, щоб отримати на виході генератора, переробленого з цього двигуна достатню потужність, треба мати кількість оборотів на 10% більше холостого ходу:

1230 + 10% = 1353 об/м.

Ремінна передача розраховується за формулою:

Vг = Vм x Dм\Dг

Vг - необхідна швидкість обертання генератора 1353 об/м;

Vм – швидкість обертання двигуна 1200 об/м;

Dм – діаметр шківа на двигуні 15 см;

Dг – діаметр шківа на генераторі.

Маючи мотор на 1200 об/м де шків Ø 15 см, залишається розрахувати лише Dг – діаметр шківа на генераторі.

Dг = Vм x Dм/Vг = 1200об/м х 15см/1353об/м = 13,3 см.

Генератор на ніодимових магнітах

Як зробити генератор із асинхронного електродвигуна?

Цей саморобний генератор унеможливлює застосування конденсаторних установок. Джерело магнітного поля, яке наводить ЕРС і створює струм в статорній обмотці, побудований на постійних ніодимових магнітах. Щоб це зробити своїми руками необхідно послідовно виконати такі дії:

Зняти передню та задню кришки асинхронного електродвигуна.
Вийняти ротор із статора.

Як виглядає ротор асинхронного двигуна

Ротор проточується, знімається верхній шар на 2 мм більший за товщину магнітів. У побутових умовах зробити розточування ротора своїми руками не завжди є можливим, за відсутності токарного обладнання та навичок. Потрібно звернутися до спеціалістів у токарні майстерні.
На листі звичайного паперу готується шаблон для розміщення круглих магнітів, Ø 10-20мм, товщиною до 10 мм, із силою тяжіння 5-9 кг, на кв/см, розмір залежить від величини ротора. Шаблон наклеюється на поверхню ротора, магніти розміщуються смугами під кутом 15 – 20 градусів щодо осі ротора по 8 штук у смузі. На малюнку нижче видно, що на деяких роторах відзначені темно-світлі смуги усунення ліній магнітного поля щодо осі.

Установка магнітів на ротор

Ротор на магнітах розраховується так, щоб вийшло чотири групи смуг, у групі по 5 смужок, відстань між групами 2Ø магніту. Проміжки групи 0.5-1Ø магніту, таке розташування знижує силу залипання ротора до статора, він повинен провертатися зусиллями двох пальців;
Ротор на магнітах, виготовлений за розрахованим шаблоном, заливається епоксидною смолою. Після того як вона трохи підсохне циліндрична частина ротора, покривається шаром скловолокна і знову просочується епоксидною смолою. Це виключить виліт магнітів під час обертання ротора. Верхній шар на магнітах не повинен перевищувати початковий діаметр ротора, який був до проточки. Інакше ротор не стане на своє місце або при обертанні тертиметься про обмотку статора.
Після просушування, ротор можна поставити на місце та закрити кришки;
Випробовувати, електрогенератор необхідно - провертати ротор електродрилем, вимірюючи напругу на виході. Кількість оборотів при досягненні потрібної напруги вимірюється тахометром.
Знаючи необхідну кількість оборотів генератора, ремінна передача розраховується за методикою, описаною вище.

Цікавий варіант застосування, коли електрогенератор на основі асинхронного електродвигуна, використовується у схемі електричний мотор-генератор із самопідживленням. Коли частина потужності, що виробляється генератором, надходить на електродвигун, який його розкручує. Решта енергії витрачається на корисне навантаження. Здійснивши принцип самопідживлення, практично можна на довгий час забезпечити будинок автономним електроживленням.

Відео. Г енератор із асинхронного двигуна.

Для широкого кола споживачів електроенергії купувати потужні дизельні електростанції як TEKSAN TJ 303 DW5C з потужністю на виході 303 кВА або 242 кВт немає сенсу. Малопотужні бензинові генератори дорогі, оптимальний варіант зробити своїми руками вітрові генератори або пристрій мотор-генератор із самопідживленням.

Використовуючи цю інформацію, можна зібрати генератор своїми руками, на постійних магнітах або конденсаторах. Таке обладнання дуже корисне на заміських будинках, у польових умовах, як аварійне джерело живлення, коли відсутня напруга у промислових мережах. Повноцінний будинок з кондиціонерами, електричними плитами та нагрівальними бойлерами, потужний двигун циркулярної пилки вони не потягнуть. Тимчасово забезпечити електроенергією побутові прилади першої необхідності можуть, освітлення, холодильник, телевізор та інші, які потребують великих потужностей.