Схема підключення саморобного генератора. Генератор із асинхронного двигуна

Самозбудження асинхронного двигунаі перехід його в режим генерації може виникнути через наявність у якорі (ротор) залишкового магнітного поля. Воно дуже мало, але здатне породити ЕРС, що заряджає конденсатор. Після виникнення ефекту самозбудження конденсаторна батарея живиться від виробленого електричного струму і процес генерації стає безперервним.

Секрети виготовлення генератора з асинхронного двигуна

Щоб перетворити електромотор на генератор треба використовувати неполярні конденсаторні батареї. Електролітичні конденсатори цього не годяться. У трифазних двигунах конденсатори включаються "зіркою" дозволяє почати генерацію на менших оборотах ротора, але величина напруги на виході буде дещо нижчою, ніж при з'єднанні "трикутником".

Також можна зробити генератор із однофазного асинхронного двигуна. Але для цього годяться лише ті, які мають короткозамкнений ротор, а для запуску використовують фазозсувний конденсатор. Колекторні однофазні двигуни для переробки не годяться.

Розрахувати в побутових умовах величину потрібної ємності конденсаторної батареї неможливо. Тому домашній майстер повинен виходити з простого міркування: загальна вага конденсаторної батареї повинна дорівнювати або трохи перевищувати вагу самого електродвигуна.
На практиці це призводить до того, що створити досить потужний асинхронний генератор майже неможливо, оскільки менше номінальні обороти двигуна, тим він більше важить.

Оцінюємо рівень ефективності — чи це вигідно?

Як бачите, змусити електродвигун генерувати струм можна не тільки в теоретичних вигадках. Тепер треба розібратися, наскільки виправдані зусилля щодо «зміни підлоги» електричної машини.


У багатьох теоретичних виданнях головною перевагою асинхронних є їх простота. Щиро кажучи, це лукавство. Пристрій двигуна не простіше пристрою синхронного генератора. Звичайно, в асинхронному генераторі немає електричного ланцюга збудження, але він замінений на конденсаторну батарею, яка сама по собі є складним технічним пристроєм.

Зате конденсатори не треба обслуговувати, а енергію вони отримують як би задарма - спочатку від залишкового магнітного поля ротора, а потім - від електричного струму, що виробляється. Ось у цьому і є головний, та й практично єдиний плюс асинхронних генераторних машин їх можна не обслуговувати. Такі джерела електричної енергії застосовуються в , що приводяться в дію силою вітру або падаючої води.

Ще однією перевагою таких електричних машин є те, що струм, що генерується ними, майже позбавлений вищих гармонік. Цей ефект називається "клірфактор". Для людей далеких від теорії електротехніки його можна пояснити так: що нижчий клірфактор, то менше витрачається електроенергії на марний нагрів, магнітні поля та інше електротехнічне «неподобство».

У генераторів з трифазного асинхронного двигуна клірфактор зазвичай знаходиться в межах 2%, коли традиційні синхронні машини видають мінімум 15. Однак облік клірфактора в побутових умовах, коли до мережі підключені різні типи електроприладів (пральні машини мають велике індуктивне навантаження) практично неможливий.

Решта всіх властивостей асинхронних генераторів є негативними. До них відноситься, наприклад, практична неможливість забезпечити номінальну промислову частоту струму, що виробляється. Тому їх майже завжди сполучають з випрямляючими пристроями та використовують для заряджання акумуляторних батарей.

Крім того, такі електричні машини дуже чутливі до перепадів навантаження. Якщо в традиційних генераторах для збудження використовується акумулятор, що має великий запас електричної потужності, то конденсаторна батарея сама забирає з струму, що виробляється частина енергії.

Якщо навантаження на саморобний генератор з асинхронного двигуна перевищує номінал, їй не вистачить електрики для підзарядки і генерація припиниться. Іноді використовують ємнісні батареї, обсяг яких динамічно змінюється в залежності від величини навантаження. Однак при цьому повністю втрачається перевага простоти схеми.

Нестабільність частоти струму, зміни якої майже завжди носять випадковий характер, не піддаються науковому поясненню, а тому не можуть бути враховані і компенсовані, зумовило малу поширеність асинхронних генераторів у побуті та народному господарстві.

Функціонування асинхронного двигуна як генератора на відео

Генератор асинхронного або індукційного типу є особливим різновидом пристроїв, що використовує змінний струм і має здатність відтворення електроенергії. Головною особливістю є здійснення досить швидких поворотів, які робить ротор, за швидкістю обертання цього елемента він значно перевищує синхронний різновид.

Однією з головних переваг є можливість використання цього пристрою без істотних перетворень схеми або тривалого настроювання.

Однофазний різновид індукційного генератора можна підключити шляхом подачі на нього необхідної напруги, для цього буде потрібно приєднання його до джерела живлення. Однак, ряд моделей справляє самозбудження, ця здатність дозволяє їм функціонувати в режимі незалежному від будь-яких зовнішніх джерел.

Здійснюється це завдяки послідовному приведенню конденсаторів у робочий стан.

Схема генератора із асинхронного двигуна

У практично будь-якій машині електричного типу, сконструйованій за типом генератора, є 2 різні активні обмотки, без яких неможливе функціонування пристрою:

1. Обмотка збудження, що знаходиться на спеціальному якорі.
2. Статорна обмотка, що відповідає за освіту електричного струму, цей процес відбувається всередині неї.

Для того, щоб наочно уявити і точніше зрозуміти всі процеси, що відбуваються під час функціонування генератора, найбільш оптимальним варіантом буде детальніше розглянути схему його роботи:

1. Напруга, що подається від акумулятора або іншого джерела, створює магнітне поле в якірній обмотці.
2. Обертання елементів пристроюразом з магнітним полем можна реалізувати у різний спосіб, у тому числі і вручну.
3. Магнітне поле, що обертається з певною швидкістю, породжує електромагнітну індукцію, завдяки чому в обмотці утворюється електричний струм.
4. Переважна більшість використовуваних на сьогоднішній день схемне має можливостей для забезпечення якірної обмотки напругою, це пов'язано з наявністю конструкції короткозамкнутого ротора. Тому, незалежно від швидкості і часу обертання валу, пристрої живлення все одно будуть знеструмлені.

При переробці двигуна в генератор, самостійне створення магнітного поля, що рухається, є однією з основних і обов'язкових умов.

Пристрій генератора

Перед тим, як робити будь-які дії з переробкив генератор необхідно зрозуміти пристрій даної машини, який виглядає наступним чином:

1. Статор, який оснащений мережевою обмоткою з 3 фазами, розміщеною на його робочій поверхні.
2. Обмоткаорганізована таким чином, що нагадує за своєю формою зірку: 3 початкові елементи з'єднуються між собою, а 3 протилежні сторони з'єднані з контактними кільцями, які не мають жодних точок дотиків між собою.
3. Контактні кільцямають надійне кріплення до валу ротора.
4. У конструкціїє спеціальні щітки, які здійснюють жодних самостійних рухів, але сприяють включенню реостата з трьома фазами. Це дозволяє змінювати параметри опору обмотки, що знаходиться на роторі.
5. Нерідко, у внутрішньому пристрої є такий елемент, як автоматичний короткозамикач, необхідний для того, щоб закоротити обмотку і зупинити реостат, що знаходиться в робочому стані.
6. Ще одним додатковим елементом пристрою генератораможе бути спеціальне пристосування, яке розводить щітки та контактні кільця у той момент, коли вони проходять стадію замикання. Подібна міра сприяє значному зменшенню втрат, що відводяться на тертя.

Виготовлення генератора із двигуна

Фактично, будь-який асинхронний електродвигун можна власними руками переробити на пристрій, що функціонує за типом генератора, який потім допускається використовувати в побуті. Для цієї мети може підійти навіть двигун, взятий із пральної машинки старого зразка чи будь-якого іншого побутового обладнання.

Щоб цей процес був успішно реалізований, рекомендується дотримуватися наступного алгоритму дій:

1. Зняти шар сердечника двигуна, завдяки чому буде утворено поглиблення у його структурі. Здійснити це можна на токарному верстаті, рекомендується зняти 2 мм. по всьому сердечнику і зробити додаткові отвори з глибиною близько 5 мм.
2. Зняти розміриз отриманого ротора, після чого з бляшаного матеріалу виготовити шаблон у вигляді смуги, який відповідатиме габаритам пристрою.
3. Встановитиу вільному просторі, що утворився, неодимові магніти, які необхідно заздалегідь придбати. На кожен полюс потрібно щонайменше 8 магнітних елементів.
4. Фіксацію магнітівможна здійснити за допомогою універсального суперклею, але необхідно враховувати, що при наближенні до поверхні ротора вони змінюватимуть своє положення, тому їх необхідно міцно утримувати руками поки кожен елемент не приклеїться. Додатково рекомендується використовувати під час цього процесу захисні окуляри, щоб уникнути попадання бризок клею у вічі.
5. Обернути роторзвичайним папером та скотчем, який знадобиться для її фіксації.
6. Торцева частина роторазаліпити пластиліном, що забезпечить герметизацію пристрою.
7. Після скоєних дійнеобхідно зробити обробку вільних порожнин між магнітними елементами. Для цього вільний простір, що залишився між магнітами, необхідно залити епоксидною смолою. Найзручніше прорізати спеціальний отвір в оболонці, перетворити його на шийку і заліпити межі за допомогою пластиліну. Всередину можна заливати смолу.
8. Дочекатися повного застиганнязалитої смоли, після чого захисну паперову оболонку можна усунути.
9. Ротор необхідно зафіксуватиза допомогою верстата або лещат, щоб можна було провести його обробку, яка полягає у шліфуванні поверхні. Для цих цілей можна використовувати наждачний папір із середнім параметром зернистості.
10. Визначити станта призначення проводів, що виходять із двигуна. Двоє повинні вести до робочої обмотки, решту можна обрізати, щоб не заплутатися надалі.
11. Іноді процес обертання здійснюється досить погано, Найчастіше причиною є старі зносилися і тугі підшипники, в такому випадку їх можна замінити новими.
12. Випрямляч для генератораможна зібрати зі спеціальних кремнієвих, які призначені саме для цих цілей. Також, потрібно контролер для зарядки, підходять практично всі сучасні моделі.

Після здійснення всіх названих дій, процес можна вважати завершеним, асинхронний двигун був перетворений на генератор такого ж типу.

Оцінка рівня ефективності – чи це вигідно?

Генерація електричного струму електродвигуном цілком реальна і реалізована практично, основне питання у тому, наскільки це вигідно?

Порівняння здійснюється в першу чергу із синхронним різновидом аналогічного пристрою, В якому відсутня електрична ланцюг збудження, але незважаючи на цей факт, його пристрій та конструкція не є більш простими.

Обумовлюється це наявністю конденсаторної батареї, що є вкрай складним у технічному плані елементом, який відсутній асинхронного генератора.

Основна перевага асинхронного пристрою полягає в тому, що конденсатори, що є в наявності, не вимагають будь-якого обслуговування , оскільки вся енергія передається від магнітного поля ротора і струму, який виробляється в ході функціонування генератора.

Створюваний під час роботи електричний струм практично не має вищих гармонік, що є ще однією істотною перевагою.

Інших плюсів, крім названих, асинхронні пристрої не мають, зате мають ряд істотних недоліків:

1. У ході їх функціонуваннявідсутня можливість забезпечення номінальних промислових параметрів електричного струму, який виробляється генератором.
2. Високий ступінь чутливостінавіть до найменших перепадів параметрів робочих навантажень.
3. При перевищенні параметрів допустимих навантажень на генератор, буде зафіксована нестача електрики, після чого підзарядка стане неможливою і процес генерації буде зупинено. Для усунення цього недоліку часто використовують батареї зі значною ємністю, які мають особливість змінювати свій об'єм залежно від величини навантажень, що надаються.

Електричний струм, який виробляється асинхронним генератором, схильний до частих змін, природа яких невідома, вона носить випадковий характер і ніяк не пояснюється науковими аргументами.

Неможливість обліку та відповідної компенсації таких змін пояснює той факт, що подібні пристрої не набули популярності і не набули особливого поширення у найбільш серйозних галузях промисловості чи побутових справах.

Функціонування асинхронного двигуна як генератора

Відповідно до принципів, за якими функціонують усі подібні машини, робота асинхронного двигуна після перетворення на генератор відбувається таким чином:

1. Після підключення конденсаторів до затискачів, на обмотці статорів відбувається низка процесів. Зокрема, в обмотці починається рух випереджаючого струму, що створює ефект намагнічування.
2. Тільки за відповідності конденсаторівпараметрам необхідної ємності відбувається самозбудження пристрою. Це сприяє виникненню симетричної системи напруги з 3 фазами на обмотці статора.
3. Значення підсумкової напругибуде залежати від технічних можливостей машини, що використовується, а також від можливостей використовуваних конденсаторів.

Завдяки описаним діям відбувається процес перетворення асинхронного двигуна короткозамкнутого типу на генератор з подібними характеристиками.

Застосування

У побуті та на виробництві такі генератори широко застосовуються в різних сферах та областях, але найбільш потрібні вони для виконання наступних функцій:

1. Використання як двигуниДля , це одна з найбільш популярних функцій. Багато людей самостійно виготовляють асинхронні генератори для залучення їх у цих цілях.
2. Робота як ГЕСз невеликим виробленням.
3. Забезпечення харчуваннямта електроенергією міської квартири, приватного заміського будинку чи окремого побутового обладнання.
4. Виконання основних функційзварювального генератора.
5. Безперебійне обладнаннязмінним струмом окремих споживачів.

Необхідно володіти певними навичками та знаннями не тільки з виготовлення, а й з експлуатації подібних машин, допомогти в цьому можуть наступні поради:

1. Будь-який різновид асинхронних генераторівнезалежно від сфери, в якій вони використовуються, є небезпечним пристроєм, тому рекомендується провести його ізоляцію.
2. У процесі виготовлення пристроюнеобхідно продумати монтаж вимірювальних приладів, оскільки потрібно отримання даних про його функціонування та робочі параметри.
3. Наявність спеціальних кнопок, за допомогою яких можна керувати пристроєм, значно полегшує процес експлуатації.
4. Заземленняє обов'язковою вимогою, яку необхідно реалізувати до моменту експлуатації генератора.
5. Під час роботи, ККД асинхронного пристрою може періодично знижуватися на 30-50%, подолати виникнення цієї проблеми неможливо, оскільки цей процес є невід'ємною частиною перетворення енергії.

Для забезпечення безперебійного електропостачання будинку використовують генератори змінного струму, що приводяться у обертання дизельними або карбюраторними двигунами внутрішнього згоряння. Але з курсу електротехніки відомо, що будь-який електродвигун оборотний: він також здатний виробляти електроенергію. Чи можна зробити генератор з асинхронного двигуна своїми руками, якщо він та двигун внутрішнього згоряння вже є? Адже тоді не буде потрібно купувати дорогу електростанцію, а можна буде обійтися підручними засобами.

Конструкція асинхронного електродвигуна

Асинхронний електродвигун включає дві основні деталі: нерухомий статор і ротор, що обертається всередині нього. Ротор обертається на підшипниках, закріплених у знімних частинах торцевих. Ротор та статор містять електричні обмотки, витки яких укладені в пази.

Статорна обмотка підключається до мережі змінного струму, однофазної або трифазної. Металева частина статора, куди вона укладена, називається магнітопроводом. Він виконаний з окремих тонких пластин із покриттям, що ізолюють їх один від одного. Цим виключається поява вихрових струмів, які роблять роботу електродвигуна неможливою через виникнення надмірних втрат на нагрівання магнітопроводу.

Висновки від обмоток всіх трьох фаз розміщуються у спеціальному боксі на корпусі електродвигуна. Його називають барно, у ньому висновки обмоток з'єднуються між собою. Залежно від напруги живлення і технічних даних двигуна висновки об'єднуються або в зірку, або в трикутник.

Обмотка ротора будь-якого асинхронного електродвигуна схожа на «білячу клітку», так її і називають. Вона виконана у вигляді ряду струмопровідних алюмінієвих стрижнів, розосереджених по зовнішній поверхні ротора. Кінці стрижнів замкнуті, тому такий ротор називають короткозамкнутим.
Обмотка, як і статорна, розташована всередині магнітопроводу, також набраного із ізольованих металевих пластин.

Принцип дії асинхронного електродвигуна

При підключенні напруги живлення до статора по витках обмотки протікає струм. Він створює усередині магнітне поле. Оскільки струм змінний, то поле змінюється відповідно до форми напруги живлення. Розташування обмоток у просторі виконано так, що поле всередині нього виявляється обертовим.
В обмотці ротора обертове поле наводить ЕРС. А якщо витки обмотки коротко замкнуті, то в них з'являється струм. Він взаємодіє із полем статора, це призводить до появи обертання валу електродвигуна.

Електродвигун називають асинхронним, тому що поле статора та ротор крутяться з різними швидкостями. Ця різниця швидкостей називається ковзанням (S).


де:
n – частота магнітного поля;
nr – частота обертання ротора.
Щоб регулювати швидкість валу в широких межах, асинхронні двигуни виконують з фазним ротором. На такому роторі намотані зміщені в просторі обмотки, такі, як і на статорі. Кінці від них виведені на кільця, за допомогою щіткового апарату до них підключаються резистори. Чим більший опір підключити до фазного ротора, тим менше швидкість його обертання.

Асинхронний генератор

А що буде, якщо ротор асинхронного електродвигуна крутити? Чи зможе він виробляти електроенергію і як зробити генератор з асинхронного двигуна?
Виявляється, це можливо. Для того, щоб на обмотці статора з'явилася напруга, спочатку необхідно створити магнітне поле, що обертається. Воно виникає за рахунок залишкової намагніченості ротора електричної машини. Надалі, при появі струму навантаження, сила магнітного поля ротора досягає необхідної величини та стабілізується.
Для полегшення процесу появи напруги на виході використається батарея конденсаторів, що підключається до статора асинхронного генератора на момент запуску (конденсаторне збудження).

Але залишається постійним параметр, властивий асинхронному електродвигуну: величина ковзання. Через нього частота вихідної напруги асинхронного генератора буде меншою, ніж частота обертання валу.
До речі, вал асинхронного генератора необхідно обертати з такою швидкістю, щоб досягнуто номінальна частота обертання поля статора електродвигуна. Для цього потрібно дізнатися про швидкість обертання валу з таблички, розташованої на корпусі. Округливши її значення до найближчого цілого числа, отримують швидкість обертання для ротора електродвигуна, що переробляється в генератор.

Наприклад, для електродвигуна, табличка якого зображена на фото, швидкість обертання валу дорівнює 950 оборотів за хвилину. Отже, швидкість обертання валу має бути 1000 оборотів за хвилину.

Чим асинхронний генератор гірший за синхронний?

Наскільки гарним буде саморобний генератор з асинхронного двигуна? Чим він відрізнятиметься від синхронного генератора?
Для відповіді ці питання коротко нагадаємо принцип роботи синхронного генератора. Через контактні кільця до обмотки ротора підводиться постійний струм, величина якого регулюється. Повертається поле ротора створює в обмотці статора ЕРС. Для отримання необхідної величини напруги генерації автоматична система регулювання збудження змінить струм у роторі. Оскільки за напругою на виході генератора стежить автоматика, то результаті безперервного процесу регулювання напруга завжди залишається незмінним і залежить від величини струму навантаження.
Для запуску та роботи синхронних генераторів використовуються незалежні джерела живлення (акумуляторні батареї). Тому початок його роботи залежить ні від появи струму навантаження на виході, ні від досягнення необхідної швидкості обертання. Від швидкості обертання залежить лише частота вихідної напруги.
Але навіть при отриманні струму збудження від генераторної напруги все вище сказане залишається справедливим.
Синхронний генератор має ще одну особливість: він здатний генерувати як активну, а й реактивну потужність. Це дуже важливо при живленні електродвигунів, трансформаторів та інших агрегатів, що споживають її. Нестача реактивної потужності в мережі призводить до зростання втрат на нагрівання провідників, обмоток електричних машин, зниження величини напруги у споживачів щодо генерованої величини.
Для збудження асинхронного генератора використовується залишкова намагніченість його ротора, що саме по собі є величиною випадковою. Регулювання параметрів, які впливають величину його вихідної напруги, у процесі роботи неможливо.

До того ж, асинхронний генератор не виробляє, а споживає реактивну потужність. Вона необхідна для створення струму збудження в роторі. Згадаймо про конденсаторне збудження: з допомогою підключення батареї конденсаторів під час запуску створюється реактивна потужність, необхідна генератору початку роботи.
В результаті напруга на виході асинхронного генератора нестабільна і змінюється в залежності від характеру навантаження. При підключенні до нього великої кількості споживачів реактивної потужності обмотка статора може перегріватися, що позначиться термін служби її ізоляції.
Тому застосування асинхронного генератора обмежене. Він може працювати в умовах, близьких до «парникових»: жодних навантажень, пускових струмів навантаження, сильних споживачів реактиву. І при цьому електроприймачі, підключені до нього, не повинні бути критичними до зміни величини та частоти напруги живлення.
Ідеальним місцем для застосування асинхронного генератора є системи альтернативної енергетики, що працюють від енергії води чи вітру. У цих пристроях генератор не забезпечує споживача безпосередньо, а заряджає акумуляторну батарею. Від неї вже, через перетворювач постійного струму змінний, живиться навантаження.
Тому, якщо потрібно зібрати вітряк або невелику гідроелектростанцію, найкращим виходом із положення є асинхронний генератор. Тут працює його головна і єдина перевага – простота конструкції. Відсутність кілець на роторі та щіткового апарату призводить до того, що в процесі експлуатації його не потрібно постійно обслуговувати: чистити кільця, міняти щітки, видаляти графітовий пил від них. Адже, щоб зробити вітрогенератор з асинхронного двигуна своїми руками, вал генератора потрібно з'єднати з лопатями вітряка. Значить – конструкція перебуватиме на великій висоті. Знімати її звідти клопітко.

Генератор на магнітах

А чому магнітне поле слід обов'язково створювати за допомогою електричного струму? Адже є потужні його джерела – неодимові магніти.
Для обробки асинхронного двигуна в генератор будуть потрібні циліндричні неодимові магніти, які будуть встановлені на місце штатних провідників обмотки ротора. Спочатку потрібно підрахувати потрібну кількість магнітів. Для цього витягають ротор з двигуна, що переробляється в генератор. На ньому чітко видно місця, в яких покладено обмотування «білячого колеса». Розміри (діаметр) магнітів вибираються такими, щоб при установці строго по центру провідників короткозамкнутої обмотки вони не стикалися з магнітами наступного ряду. Між рядами повинен залишитися зазор не менше, ніж діаметр магніту.
Визначившись з діаметром, обчислюють скільки магнітів поміститься по довжині провідника обмотки від одного краю ротора до іншого. Між ними залишають зазор не менше одного – двох міліметрів. Помножуючи кількість магнітів у ряду, число рядів (провідників обмотки ротора), отримують необхідне їх кількість. Висоту магнітів не варто вибирати дуже великою.
Для установки магнітів на ротор асинхронного електродвигуна його потрібно доопрацювати: зняти на токарному верстаті шар металу на глибину, що відповідає висоті магніту. При цьому ротор обов'язково потрібно ретельно відцентрувати у верстаті, щоб не збити його балансування. Інакше у нього з'явиться усунення центру мас, яке призведе до биття у роботі.

Потім приступають до встановлення магнітів на поверхню ротора. Для фіксації використовують клей. Будь-який магніт має два полюси, умовно звані північним і південним. У межах одного ряду полюси, розташовані убік від ротора, мають бути однаковими. Щоб не помилитися в установці, магніти спочатку зчіплюють між собою гірлянду. Вони зчепляться строго певним чином, тому що вони притягуються один до одного лише різноіменними полюсами. Тепер залишається лише відзначити однойменні полюси маркером.
У кожному наступному ряду полюс, що знаходиться зовні, змінюється. Тобто, якщо ви виклали ряд магнітів з позначеним маркером полюсом, розташованим назовні від ротора, то наступний викладається магнітами, розгорнутими навпаки. І так далі.
Після приклеювання магнітів їх потрібно зафіксувати епоксидною смолою, Для цього навколо конструкції, що вийшов, з картону або щільного паперу роблять шаблон, в який заллється смола. Папір обертають навколо ротора, обмотують скотчем чи ізолентою. Одну з торцевих частин замазують пластиліном або заклеюють. Потім встановлюють ротор вертикально і заливають у порожнину між папером та металом епоксидну смолу. Після її затвердіння пристосування видаляють.
Тепер знову затискаємо ротор у токарний верстат, центруємо і шліфуємо поверхню, залиту епоксидкою. Це необхідно не з естетичних міркувань, а для мінімізації впливу можливого розбалансування, що утворилося через додаткові деталі, встановлені на ротор.
Шліфування роблять спочатку крупнозернистим наждачним папером. Її кріплять на дерев'яному бруску, який потім рівномірно переміщають по поверхні, що обертається. Потім можна застосувати наждачний папір із дрібнішим зерном.

Для потреб будівництва приватного житлового будинку або дачі домашньому майстру може знадобитися автономне джерело електричної енергії, яке можна купити в магазині або зібрати власноруч із доступних деталей.

Саморобний генератор здатний працювати від енергії бензинового, газового чи дизельного палива. Для цього його треба підключити до двигуна через амортизуючу муфту, що забезпечує плавність обертання ротора.

Якщо дозволяють місцеві природні умови, наприклад, дмуть часті вітри або розташоване джерело проточної води, то можна створити вітряну або гідравлічну турбіну і підключити її до асинхронного трифазного двигуна для вироблення електроенергії.

За рахунок подібного пристрою у вас буде альтернативне джерело електрики, що постійно працює. Він знизити споживання енергії від державних мереж та дозволити економити на її оплаті.

В окремих випадках допустимо використовувати однофазну напругу для обертання електричного двигуна і передачі крутного моменту на саморобний генератор для створення власної трифазної симетричної мережі.

Як підібрати асинхронний двигун для генератора за конструкцією та характеристиками

Технологічні особливості

Основу саморобного генератора становить асинхронний електродвигун трифазного струму:

• фазним;
• або короткозамкнутим ротором.

Пристрій статора

Магнітопроводи статора та ротора виготовляють із ізольованих пластин електротехнічної сталі, у яких створені пази для розміщення дротів обмотки.

Три окремі обмотки статора можуть бути з'єднані на заводі за схемою:

• зірки;
• чи трикутника.

Їхні висновки підключають усередині клемної коробки і з'єднують перемичками. Сюди монтують кабель живлення.

В окремих випадках може виконуватися підключення проводів та кабелю іншими способами.

До кожної фази асинхронного двигуна підводяться симетричні напруги, зрушені по кутку на третину кола. Вони формують струми в обмотках.

Ці величини зручно виражати у векторній формі.

Особливості конструкції роторів

Двигуни із фазним ротором

Їх забезпечують обмоткою, виконаною за зразком статорної, а висновки від кожної з'єднують з контактними кільцями, які забезпечують електричний контакт зі схемою запуску та регулювання через притискні щітки.

Така конструкція досить складна у виготовленні, дорога за вартістю. Вона вимагає періодичного спостереження за роботою та кваліфікованого обслуговування. З цих причин для саморобного генератора застосовувати її в такому виконанні немає сенсу.

Однак, якщо є подібний двигун і йому немає іншого застосування, можна висновки кожної обмотки (ті кінці, які підключаються до кільця) закоротити між собою. У такий спосіб фазний ротор перетвориться на короткозамкнений. Його можна підключати за будь-якою схемою, що розглядається нижче.

Двигуни з короткозамкненим ротором

Усередині пазів магнітопроводу ротора залитий алюміній. Обмотка виконана у вигляді білкової клітини, що обертається (за що і отримала таку додаткову назву) із замкнутими накоротко по кінцях кільцями-перемичками.

Це найпростіша схема двигуна, яка позбавлена ​​рухомих контактів. За рахунок цього вона довго працює без втручання електриків, відрізняється підвищеною надійністю. Її рекомендується застосовувати для створення саморобного генератора.

Позначення на корпусі двигуна

Щоб саморобний генератор надійно працював, необхідно звертати увагу на:

• , Що характеризує якість захисту корпусу від впливів зовнішнього середовища;
• потужність споживання;
• число обертів;
• схему з'єднання обмоток;
• допустимі струми навантажень;
• ККД та косинус φ.

Принцип роботи асинхронного двигуна як генератор

У його здійснення закладено спосіб оборотності електричної машини. Якщо у відключеного від напруги мережі двигуна почати примусово обертати ротор з розрахунковою швидкістю, то в обмотці статора наводитиметься ЕРС за рахунок залишкової енергії магнітного поля.

Залишається тільки підключити до обмоток конденсаторну батарею відповідного номіналу і по них протікатиме ємнісний випереджальний струм, що має характер намагнічує.

Щоб відбувалося самозбудження генератора, але в обмотках формувалася симетрична система трифазних напруг, необхідно підібрати ємність конденсаторів, більшу певної, критичної величини. Крім її значення вихідну потужність, природно, впливає конструкція двигуна.

Для нормальної вироблення трифазної енергії з частотою 50 Гц необхідно підтримувати швидкість обертання ротора, що перевищує асинхронну складову величину ковзання S, яка лежить в межах S=2÷10%. Її потрібно підтримувати лише на рівні синхронної частоти.

Відхід синусоїди від стандартного значення за частотою негативно вплине на роботу обладнання з електричними двигунами: пилками, рубанками, різними верстатами та трансформаторами. На резистивних навантаженнях з ТЕН і лампами розжарювання це мало позначається.

Електричні схеми підключення

Насправді застосовуються всі поширені способи з'єднання обмоток статора асинхронного двигуна. Вибираючи одну з них створюють різні умови для роботи обладнання та виробляють напругу певних значень.

Схеми зірки

Популярний варіант підключення конденсаторів

Схема підключення асинхронного двигуна з обмотками, з'єднаними зіркою, для роботи як генератор трифазної мережі має стандартний вигляд.

Схема асинхронного генератора із підключенням конденсаторів до двох обмоток

Цей варіант досить популярний. Він дозволяє живити від двох обмоток три групи споживачів:

• дві напругою 220 вольт;
• одну – 380.

Робочий та пусковий конденсатори підключаються до схеми окремими вимикачами.

На основі цієї схеми можна створити саморобний генератор з підключенням конденсаторів до однієї обмотки асинхронного двигуна.

Схема трикутника

При складанні обмоток статора за схемою зірки генератор видаватиме трифазну напругу 380 вольт. Якщо здійснити їхнє перемикання на трикутник, то - 220.

Наведені вище на картинках три схеми є базовими, але не єдиними. На основі можуть створюватися інші способи підключення.

Як розрахувати характеристики генератора за потужністю двигуна та ємністю конденсаторів

Для створення нормальних умов роботи електричної машини необхідно дотриматися рівності її номінальної напруги та потужності в режимах генератора та електродвигуна.

З цією метою підбирають ємність конденсаторів з урахуванням реактивної потужності Q, що виробляється ними, при різних навантаженнях. Її величину розраховують за виразом:

Q=2π∙f∙C∙U 2

З цієї формули, знаючи потужність двигуна, для забезпечення повного навантаження можна розрахувати ємність батареї конденсаторів:

З=Q/2π∙f∙U 2

Проте, слід врахувати режим роботи генератора. На холостому ходу конденсатори зайве навантажувати обмотки і нагрівати їх. Це призводить до великих втрат енергії, перегріву конструкції.

Для усунення подібного явища конденсатори підключають ступінчасто, визначаючи їхню кількість залежно від прикладеного навантаження. Щоб спростити підбір конденсаторів для запуску асинхронного двигуна в режимі генератора, створено спеціальну таблицю.

Для використання у складі ємнісної батареї добре підходять пускові конденсатори серії K78-17 і подібні до них з робочою напругою від 400 вольт і більше. Цілком допустимо замінити їх металообмінними аналогами з відповідними номіналами. Збирати їх доведеться паралельним підключенням.

Використовувати моделі електролітичних конденсаторів для роботи в ланцюгах асинхронного саморобного генератора не варто. Вони призначені для ланцюгів постійного струму, а при проходженні синусоїди, що змінюється у напрямку, швидко виходять з ладу.

Існує спеціальна схема їх підключення для подібних цілей, коли кожна напівхвиля спрямовується діодами на своє збирання. Але вона є досить складною.

Конструктивне виконання

Автономний пристрій електростанції повинен повною мірою забезпечувати працююче обладнання та виконуватися єдиним модулем, що включає навісний електрощит з приладами:

• вимірювання - вольтметром до 500 вольт та частотоміром;
• комутації навантажень - три вимикачі (один загальний подає напругу від генератора на схему споживачів, а два інших здійснюють підключення конденсаторів);
• захист - , що усуває наслідки виникнення коротких замикань або перевантажень і ), що рятує працівників від пробою ізоляції та попадання потенціалу фази на корпус.

Резервування основної схеми живлення

Створюючи саморобний генератор необхідно передбачити його сумісність зі схемою заземлення робочого обладнання, а за автономної роботи – надійно підключати до .

Якщо електростанція створюється для резервного живлення приладів, що працюють від державної мережі, використовувати її слід при відключенні напруги з лінії, а при відновленні - зупиняти. З цією метою достатньо встановити рубильник, що управляє всіма фазами одночасно або підключити складну систему автоматики включення резервного живлення.

Вибір напруги

Схема на 380 вольт має підвищену небезпеку ураження людини. Її використовують у крайніх випадках, коли фазною величиною на 220 обійтися немає можливості.

Перевантаження генератора

Такі режими створюють зайве нагрівання обмоток з подальшим руйнуванням ізоляції. Вони виникають при перевищенні струмів, що проходять по обмотках через:

1. неправильного підбору ємності конденсаторів;
2. підключення споживачів підвищеної потужності

У першому випадку необхідно ретельно стежити за тепловим режимом під час холостого ходу. При надмірному нагріванні потрібно коригувати ємність конденсаторів.

Особливості підключення споживачів

Загальна потужність трифазного генератора складається з трьох частин, що виробляються у кожній фазі, що становить 1/3 від загальної. Струм, що проходить по одній обмотці, не повинен перевищувати номінальну величину. Це треба враховувати при підключенні споживачів, розподіляти їх по фазах.

Коли саморобний генератор створений для роботи від двох фаз, він не може безпечно виробити електроенергії більше, ніж на 2/3 від загальної величини, а якщо задіяна лише одна фаза, то - тільки 1/3.

Контроль частоти

Слідкувати за цим показником дозволяє частотомір. Коли його в конструкцію саморобного генератора не встановили, можна користуватися непрямим методом: на холостому ходу вихідна напруга перевищує номінальну 380/220 на 4÷6% при частоті 50 Гц.

Один із варіантів виготовлення саморобного генератора з асинхронного двигуна та його можливості показують у своєму відеоролику власники каналу Марія з Олександром Костенком.