Generátor z kolektorového striedavého motora 220v. Generátor z el
Táto úloha si vyžaduje množstvo manipulácií, ktoré musia byť sprevádzané jasným pochopením princípov a režimov fungovania takýchto zariadení.
Čo to je a ako to funguje
Elektromotor asynchrónneho typu je stroj, v ktorom dochádza k premene elektrickej energie na mechanickú a tepelnú energiu. Takýto prechod je možný v dôsledku javu elektromagnetickej indukcie, ktorý sa vyskytuje medzi vinutím statora a rotora. Charakteristickým znakom asynchrónnych motorov je skutočnosť, že rýchlosť týchto dvoch kľúčových prvkov je odlišná.
Konštrukčné prvky typického elektromotora možno vidieť na obrázku. Stator aj rotor sú koaxiálne kruhové objekty vyrobené naskladaním dostatočného počtu špeciálnych oceľových dosiek. Statorové dosky majú na vnútornej strane prstenca drážky a po spojení tvoria pozdĺžne drážky, do ktorých je navinuté vinutie medeného drôtu. Pre rotor zohrávajú jeho úlohu hliníkové tyče, sú tiež vložené do drážok jadra, ale sú uzavreté na oboch stranách blokovacími doskami.
Pri privedení napätia na vinutia statora vzniká elektromagnetické pole, ktoré sa na nich začne otáčať. Vzhľadom na skutočnosť, že rýchlosť rotora je zjavne nižšia, medzi vinutia sa indukuje EMF a centrálny hriadeľ sa začne pohybovať. Nesynchronizmus frekvencií súvisí nielen s teoretickými základmi procesu, ale aj so skutočným trením oporných ložísk hriadeľa, čo ho trochu spomalí voči poľu statora.
Čo je elektrický generátor?
Generátor je elektrický stroj, ktorý premieňa mechanickú a tepelnú energiu na elektrickú energiu. Z tohto hľadiska ide o zariadenie, ktoré je princípom činnosti a spôsobom činnosti priamo opačné ako asynchrónnemu motoru. Navyše najbežnejším typom generátorov energie sú indukčné.
Ako si pamätáme z vyššie opísanej teórie, je to možné iba s rozdielom v otáčkach magnetických polí statora a rotora. Z toho vyplýva jeden logický záver (vzhľadom aj na princíp reverzibility spomínaný na začiatku článku) - teoreticky je možné vyrobiť generátor aj z asynchrónneho, navyše ide o úlohu, ktorú je možné riešiť samostatne prevíjaním.
Prevádzka motora v režime generátora
Akýkoľvek asynchrónny elektrický generátor sa používa ako druh transformátora, kde sa mechanická energia z otáčania hriadeľa motora premieňa na striedavý prúd. To je možné, keď sa jeho rýchlosť stane vyššou ako synchrónna (asi 1500 ot./min.). Klasickú schému na prepracovanie a pripojenie motora v režime elektrického generátora s generovaním trojfázového prúdu je možné ľahko zostaviť vlastnými rukami:
Aby ste ušetrili na účtoch za elektrinu, naši čitatelia odporúčajú Electricity Saving Box. Mesačné platby budú o 30 – 50 % nižšie ako pred použitím šetriča. Odoberá zo siete reaktívnu zložku, v dôsledku čoho sa znižuje zaťaženie a v dôsledku toho sa znižuje spotreba prúdu. Elektrické spotrebiče spotrebujú menej elektriny, čím sa znížia náklady na jej platbu.
Na dosiahnutie takejto rýchlosti rozbehu je potrebné vyvinúť dosť veľký krútiaci moment (napríklad pripojením spaľovacieho motora v plynovom generátore alebo obežného kolesa vo veternom mlyne). Akonáhle rýchlosť otáčania dosiahne synchrónnu hodnotu, začne pôsobiť kondenzátorová banka a vytvorí kapacitný prúd. Vďaka tomu sa vinutia statora samobudia a generuje sa elektrický prúd (generačný režim).
Nevyhnutnou podmienkou stabilnej prevádzky takéhoto elektrického generátora s frekvenciou priemyselnej siete 50 Hz je súlad jeho frekvenčných charakteristík:
- Rýchlosť jeho otáčania musí prekročiť asynchrónnu (frekvenciu samotného motora) o percento sklzu (od 2 do 10%);
- Hodnota otáčok generátora sa musí zhodovať so synchrónnymi otáčkami.
Ako zostaviť asynchrónny generátor sami?
So získanými znalosťami, vynaliezavosťou a schopnosťou pracovať s informáciami si môžete vlastnými rukami zostaviť / prerobiť funkčný generátor z motora. Aby ste to dosiahli, musíte vykonať presné kroky v nasledujúcej postupnosti:
- Vypočítajú sa skutočné (asynchrónne) otáčky motora, ktorý sa plánuje použiť ako elektrický generátor. Na určenie otáčok na pripojenej jednotke možno použiť tachograf;
- Určí sa synchrónna frekvencia motora, ktorá bude asynchrónna aj pre generátor. Toto zohľadňuje výšku sklzu (2-10%). Povedzme, že merania ukázali rýchlosť otáčania 1450 ot./min. Požadovaná frekvencia prevádzky generátora bude:
n GEN = (1,02…1,1)n DV = (1,02…1,1) 1450 = 1479…1595 ot./min.;
- Výber kondenzátora požadovanej kapacity (používajú sa štandardné tabuľky porovnávacích údajov).
Môžete to ukončiť, ale ak je potrebné jednofázové napätie 220 V, potom režim prevádzky takéhoto zariadenia bude vyžadovať zavedenie zostupného transformátora do predtým daného obvodu.
Typy generátorov na báze motorov
Nákup hotového elektrického generátora na plný úväzok nie je v žiadnom prípade lacným potešením a pre praktickú väčšinu našich spoluobčanov je sotva dostupný. Domáce generátor môže slúžiť ako vynikajúca alternatíva, dá sa zostaviť s dostatočnými znalosťami v oblasti elektrotechniky a inštalatérstva. Zostavené zariadenie možno úspešne použiť ako:
- Elektrický generátor s vlastným pohonom. Užívateľ môže získať zariadenie na výrobu elektriny s dlhou dobou pôsobenia vďaka samonapájaniu;
- Veterný generátor. Veterná turbína sa používa ako hnacie zariadenie potrebné na spustenie motora, ktorý sa otáča pod vplyvom vetra;
- Generátor na neodymových magnetoch;
- Trojfázový benzínový generátor;
- Jednofázový nízkoenergetický generátor na motoroch elektrických spotrebičov a pod.
Urob si svojpomocne prestavbu štandardného motora na fungujúce generátorové zariadenie je vzrušujúca a samozrejme rozpočet šetriaca činnosť. Týmto spôsobom môžete prerobiť bežný veterný mlyn pripojením k motoru na autonómnu výrobu energie.
V snahe získať autonómne zdroje elektriny našli odborníci spôsob, ako vlastnými rukami premeniť trojfázový asynchrónny striedavý motor na generátor. Táto metóda má množstvo výhod a niektoré nevýhody.
Vzhľad asynchrónneho elektromotora
Sekcia zobrazuje hlavné prvky:
- liatinová skriňa s rebrami chladiča pre efektívne chladenie;
- prípad rotora s klietkou nakrátko s čiarami posunu magnetického poľa vzhľadom na jeho os;
- spínacia kontaktná skupina v krabici (bór), na spínanie statorových vinutí do hviezdicových alebo trojuholníkových obvodov a pripojenie napájacích vodičov;
- husté zväzky medených drôtov vinutia statora;
- oceľový hriadeľ rotora s drážkou na upevnenie kladky pomocou klinového kľúča.
Detailná demontáž asynchrónneho elektromotora so všetkými detailmi je znázornená na obrázku nižšie.
Detailná demontáž indukčného motora
Výhody generátorov konvertovaných z asynchrónnych motorov:
- jednoduchosť montáže obvodu, schopnosť nerozoberať elektromotor, neprevíjať vinutia;
- možnosť otáčania generátora elektrického prúdu veternou alebo vodnou turbínou;
- Asynchrónny motorgenerátor je široko používaný v systémoch motor-generátor na premenu jednofázovej siete 220 V AC na trojfázovú sieť s napätím 380 V.
- možnosť využitia generátora, v teréne ho roztáča zo spaľovacích motorov.
Nevýhodou je zložitosť výpočtu kapacity kondenzátorov pripojených k vinutiu; v skutočnosti sa to robí experimentálne.
Preto je ťažké dosiahnuť maximálny výkon takéhoto generátora, sú ťažkosti s napájaním elektrických inštalácií, ktoré majú veľký štartovací prúd, na kotúčových pílach s trojfázovými motormi na striedavý prúd, miešačkách betónu a iných elektrických inštaláciách.
Princíp činnosti generátora
Prevádzka takéhoto generátora je založená na princípe reverzibility: „akákoľvek elektrická inštalácia, ktorá premieňa elektrickú energiu na mechanickú, môže proces zvrátiť.“ Používa sa princíp činnosti generátorov, rotácia rotora spôsobuje EMF a vzhľad elektrického prúdu vo vinutiach statora.
Na základe tejto teórie je zrejmé, že asynchrónny elektromotor možno premeniť na elektrický generátor. Aby bolo možné vedome vykonať rekonštrukciu, je potrebné pochopiť, ako proces generovania prebieha a čo je na to potrebné. Všetky motory poháňané striedavým prúdom sa považujú za asynchrónne. Pole statora sa pohybuje mierne pred magnetickým poľom rotora a ťahá ho v smere otáčania.
Aby sa dosiahol opačný proces, generovanie, musí byť pole rotora pred pohybom magnetického poľa statora, v ideálnom prípade sa musí otáčať v opačnom smere. To sa dosiahne zahrnutím veľkého kondenzátora do napájacej siete, na zvýšenie kapacity sa používajú skupiny kondenzátorov. Kondenzátorová banka sa nabíja akumuláciou magnetickej energie (prvok reaktívnej zložky striedavého prúdu). Nabíjanie kondenzátora je vo fáze opačnej ako zdroj prúdu elektromotora, preto sa rotácia rotora začína spomaľovať, vinutie statora generuje prúd.
transformácia
Ako prakticky premeniť asynchrónny elektromotor na generátor vlastnými rukami?
Na pripojenie kondenzátorov je potrebné odskrutkovať horný kryt bóru (krabice), kde je umiestnená skupina kontaktov, sú pripojené spínacie kontakty vinutia statora a napájacie vodiče asynchrónneho motora.
Otvorený bór so skupinou kontaktov
Vinutia statora môžu byť zapojené do obvodu "Star" alebo "Delta".
Schémy pripojenia "Hviezda" a "Trojuholník"
Typový štítok alebo produktový list zobrazuje možné schémy zapojenia a parametre motora pre rôzne pripojenia. Je uvedené:
- maximálne prúdy;
- napájacie napätie;
- spotreba energie;
- počet otáčok za minútu;
- účinnosť a ďalšie parametre.
Parametre motora, ktoré sú uvedené na typovom štítku
V trojfázovom generátore z asynchrónneho elektromotora, ktorý je vyrobený ručne, sú kondenzátory spojené podobným spôsobom s „trojuholníkom“ alebo „hviezdou“.
Možnosť zahrnutia s "hviezdou" poskytuje štartovací proces generovania prúdu pri nižších rýchlostiach, ako keď je obvod pripojený k "trojuholníku". V tomto prípade bude napätie na výstupe generátora o niečo nižšie. Zapojenie do trojuholníka poskytuje mierne zvýšenie výstupného napätia, ale vyžaduje vyššie otáčky na spustenie generátora. V jednofázovom asynchrónnom elektromotore je pripojený jeden kondenzátor fázového posunu.
Schéma zapojenia kondenzátorov na generátore v "trojuholníku"
Používajú sa kondenzátory modelu KBG-MN, prípadne iné značky minimálne 400 V nepolárne, bipolárne elektrolytické modely nie sú v tomto prípade vhodné.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/kondensator-1.jpg 650w
Ako vyzerá bezpólový kondenzátor značky KBG-MN
Výpočet kapacity kondenzátora pre použitý motor
| Menovitý výstupný výkon generátora v kW | Odhadovaná kapacita v, uF |
|---|---|
| 2 | 60 |
| 3,5 | 100 |
| 5 | 138 |
| 7 | 182 |
| 10 | 245 |
| 15 | 342 |
V synchrónnych generátoroch dochádza k budeniu procesu generovania na vinutiach kotvy zo zdroja prúdu. 90% asynchrónnych motorov má rotory nakrátko, bez vinutia, budenie je vytvárané zvyškovým statickým nábojom v rotore. V počiatočnom štádiu otáčania stačí vytvoriť EMF, ktorý indukuje prúd a nabíja kondenzátory cez vinutia statora. Ďalšie dobíjanie už prichádza z generovaného prúdu, proces generovania bude nepretržitý, kým sa rotor otáča.
Automatické pripojenie záťaže ku generátoru, zásuvkám a kondenzátorom sa odporúča inštalovať do samostatného uzavretého panelu. Položte prepojovacie vodiče z generátora bóru na tienenie do samostatného izolovaného kábla.
Aj keď generátor nebeží, je potrebné sa vyhnúť dotyku svoriek kondenzátorov kontaktov zásuvky. Náboj nahromadený kondenzátorom zostáva dlhý čas a môže spôsobiť úraz elektrickým prúdom. Uzemnite kryty všetkých jednotiek, motora, generátora, ovládacieho panela.
Inštalácia systému motor-generátor
Pri inštalácii generátora s motorom vlastnými rukami je potrebné vziať do úvahy, že uvedený počet nominálnych otáčok použitého asynchrónneho elektromotora pri voľnobehu je väčší.
Schéma motorgenerátora na remeňovom pohone
Na motore s 900 ot./min na voľnobeh to bude 1230 ot./min., aby bol na výstupe generátora prerobeného z tohto motora dostatočný výkon, je potrebné mať počet otáčok o 10 % vyšší ako voľnobeh:
1230 + 10 % = 1353 ot./min.
Remeňový pohon sa vypočíta podľa vzorca:
Vg = Vm x Dm\Dg
Vg - požadovaná rýchlosť otáčania generátora 1353 ot / min;
Vm - rýchlosť otáčania motora 1200 ot / min;
Dm - priemer kladky na motore 15 cm;
Dg je priemer kladky na generátore.
S motorom pri 1200 otáčkach za minútu, kde má kladka Ø 15 cm, zostáva vypočítať iba Dg - priemer kladky na generátore.
Dg = Vm x Dm / Vg = 1200 ot./min x 15 cm/1353 ot./min. = 13,3 cm.
Generátor na neodymových magnetoch
Ako vyrobiť generátor z asynchrónneho elektromotora?
Tento domáci generátor eliminuje použitie kondenzátorových jednotiek. Zdroj magnetického poľa, ktorý indukuje EMF a vytvára prúd vo vinutí statora, je postavený na permanentných neodýmových magnetoch. Aby ste to urobili vlastnými rukami, musíte postupne vykonať nasledujúce kroky:
- Odstráňte predný a zadný kryt indukčného motora.
- Odstráňte rotor zo statora.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1-600x448.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1-768x573..jpg 1024w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1.jpg 1200w" size=" (max-width: 600px) 100vw, 600px">
Ako vyzerá rotor indukčného motora?
- Rotor je opracovaný, vrchná vrstva je odstránená o 2 mm viac ako je hrúbka magnetov. Doma nie je vždy možné urobiť rotor nudným vlastnými rukami pri absencii sústružníckeho vybavenia a zručností. Musíte sa obrátiť na špecialistov v sústružníckych dielňach.
- Na hárku obyčajného papiera je pripravená šablóna na umiestnenie okrúhlych magnetov, Ø 10-20 mm, do hrúbky 10 mm, s príťažlivou silou 5-9 kg, na štvorcový / cm, veľkosť závisí od veľkosti rotora . Šablóna je nalepená na povrch rotora, magnety sú umiestnené v pásoch pod uhlom 15 - 20 stupňov voči osi rotora, 8 kusov na pás. Obrázok nižšie ukazuje, že na niektorých rotoroch sú tmavo-svetlé pruhy posunutia siločiar magnetického poľa vzhľadom na ich os.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-01-600x309.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-01.jpg 730w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Montáž magnetov na rotor
- Rotor na magnetoch je vypočítaný tak, že sa získajú štyri skupiny pásikov, v skupine 5 pásikov je vzdialenosť medzi skupinami 2Ø magnetu. Medzery v skupine sú 0,5-1Ø magnetu, toto usporiadanie znižuje priľnavosť rotora k statoru, musí sa otáčať úsilím dvoch prstov;
- Rotor na magnetoch vyrobený podľa vypočítanej šablóny je vyplnený epoxidovou živicou. Po miernom zaschnutí je valcová časť rotora pokrytá vrstvou sklených vlákien a opäť impregnovaná epoxidom. Tým sa zabráni vyleteniu magnetov pri otáčaní rotora. Horná vrstva na magnetoch by nemala presahovať pôvodný priemer rotora, ktorý bol pred drážkou. V opačnom prípade rotor nespadne na miesto alebo sa bude počas otáčania trieť o vinutie statora.
- Po vysušení je možné rotor vymeniť a kryty zatvoriť;
- Je potrebné otestovať elektrický generátor - otočte rotor elektrickou vŕtačkou a merajte napätie na výstupe. Počet otáčok pri dosiahnutí požadovaného napätia meria otáčkomer.
- Pri znalosti požadovaného počtu otáčok generátora sa remeňový pohon vypočíta pomocou metódy opísanej vyššie.
Zaujímavou aplikáciou je použitie elektrického generátora na báze asynchrónneho elektromotora v samonapájacom obvode elektromotor-generátor. Keď sa časť energie generovanej generátorom dodáva elektromotoru, ktorý ho roztáča. Zvyšok energie sa minie na užitočné zaťaženie. Implementáciou princípu samonapájania je prakticky možné zabezpečiť domu autonómne napájanie na dlhú dobu.
Video. G generátor z asynchrónneho motora.
Pre široký okruh spotrebiteľov elektriny nemá zmysel kupovať výkonné dieselové elektrárne ako TEKSAN TJ 303 DW5C s výstupným výkonom 303 kVA alebo 242 kW. Benzínové generátory s nízkym výkonom sú drahé, najlepšou možnosťou je vyrobiť veterné generátory vlastnými rukami alebo samonapájacím motorgenerátorom.
Pomocou týchto informácií môžete zostaviť generátor vlastnými rukami na permanentné magnety alebo kondenzátory. Takéto zariadenie je veľmi užitočné vo vidieckych domoch, v teréne, ako núdzový zdroj energie, keď v priemyselných sieťach nie je žiadne napätie. Plnohodnotný dom s klimatizáciami, elektrickými sporákmi a vykurovacími kotlami, neutiahnu výkonný motor okružnej píly. Dočasne poskytnite elektrickú energiu základným domácim spotrebičom, osvetleniu, chladničke, TV a iným, ktoré nevyžadujú veľké kapacity.
Pre potreby výstavby súkromnej obytnej budovy alebo letného domu môže domáci majster potrebovať autonómny zdroj elektrickej energie, ktorý je možné zakúpiť v obchode alebo zostaviť vlastnými rukami z dostupných dielov.
Domáce generátor je schopný bežať na energiu benzínu, plynu alebo nafty. K tomu musí byť pripojený k motoru cez spojku tlmiacu nárazy, ktorá zaisťuje plynulé otáčanie rotora.
Ak to miestne podmienky prostredia umožňujú, napríklad, že často fúka vietor alebo je v blízkosti zdroj tečúcej vody, môžete vytvoriť veternú alebo hydraulickú turbínu a pripojiť ju k asynchrónnemu trojfázovému motoru na výrobu elektriny.
Vďaka takémuto zariadeniu budete mať neustále fungujúci alternatívny zdroj elektriny. Zníži spotrebu energie z verejných sietí a umožní úsporu pri jej platbe.
V niektorých prípadoch je prípustné použiť jednofázové napätie na otáčanie elektromotora a prenos krútiaceho momentu na generátor domácej výroby na vytvorenie vlastnej trojfázovej symetrickej siete.
Ako si vybrať asynchrónny motor pre generátor podľa konštrukcie a vlastností
Technologické vlastnosti
Základom domáceho generátora je trojfázový asynchrónny elektromotor s:
- fáza;
- alebo rotor vo veveričke.
Statorové zariadenie
Magnetické obvody statora a rotora sú vyrobené z izolovaných dosiek z elektroocele, v ktorých sú vytvorené drážky na uloženie drôtov vinutia.
Tri jednotlivé statorové vinutia môžu byť vo výrobe zapojené nasledovne:
- hviezdy;
- alebo trojuholník.
Ich závery sú spojené vo vnútri svorkovnice a prepojené prepojkami. Je tu nainštalovaný aj napájací kábel.
V niektorých prípadoch môžu byť drôty a káble pripojené inými spôsobmi.
Do každej fázy indukčného motora sa privádza symetrické napätie, posunuté v uhle o tretinu kruhu. Vo vinutí vytvárajú prúdy.
Tieto množstvá sú vhodne vyjadrené vo vektorovej forme.
Konštrukčné vlastnosti rotorov
Motory s vinutým rotorom
Sú vybavené vinutím vyrobeným podľa modelu statora a prívody z každého sú napojené na zberné krúžky, ktoré zabezpečujú elektrický kontakt so spúšťacím a nastavovacím obvodom cez tlakové kefy.
Tento dizajn je pomerne náročný na výrobu, nákladný. Vyžaduje si to pravidelné monitorovanie práce a kvalifikovanú údržbu. Z týchto dôvodov nemá zmysel používať ho v tomto prevedení pre podomácky vyrobený generátor.
Ak však existuje podobný motor a nemá inú aplikáciu, potom môžu byť závery každého vinutia (tie konce, ktoré sú spojené s krúžkami) navzájom skratované. Týmto spôsobom sa fázový rotor zmení na skratovaný. Môže byť pripojený podľa ľubovoľnej schémy uvedenej nižšie.
Motory vo veveričke
Vo vnútri drážok magnetického obvodu rotora sa naleje hliník. Vinutie je vyrobené vo forme rotujúcej klietky veveričky (pre ktorú dostal taký dodatočný názov) s prepojovacími krúžkami skratovanými na koncoch.
Toto je najjednoduchší obvod motora, ktorý nemá pohyblivé kontakty. Vďaka tomu funguje dlhodobo bez zásahu elektrikárov, vyznačuje sa zvýšenou spoľahlivosťou. Odporúča sa použiť na vytvorenie domáceho generátora.
Označenia na skrini motora
Aby domáci generátor fungoval spoľahlivo, musíte venovať pozornosť:
- , ktorá charakterizuje kvalitu ochrany tela pred účinkami vonkajšieho prostredia;
- spotreba energie;
- rýchlosť;
- schéma zapojenia vinutia;
- prípustné zaťažovacie prúdy;
- Účinnosť a kosínus φ.
Princíp činnosti indukčného motora ako generátora
Jeho realizácia je založená na metóde reverzibility elektrického stroja. Ak je motor odpojený od sieťového napätia, rotor je nútený otáčať sa vypočítanou rýchlosťou, potom sa vo vinutí statora indukuje EMF v dôsledku prítomnosti zvyškovej energie magnetického poľa.
Zostáva už len pripojiť k vinutiam kondenzátorovú banku zodpovedajúcej hodnoty a cez ne bude tiecť kapacitný vedúci prúd, ktorý má charakter magnetizačného.
Aby sa generátor mohol samobudiť a aby sa na vinutiach vytvoril symetrický systém trojfázových napätí, je potrebné zvoliť kapacitu kondenzátorov, ktorá je väčšia ako určitá kritická hodnota. Konštrukcia motora okrem jeho hodnoty prirodzene ovplyvňuje výstupný výkon.
Pre normálnu tvorbu trojfázovej energie s frekvenciou 50 Hz je potrebné udržiavať otáčky rotora presahujúce asynchrónnu zložku o veľkosť sklzu S, ktorý leží v rozmedzí S=2÷10%. Musí sa udržiavať na úrovni synchrónnej frekvencie.
Odchýlka sínusoidy od štandardnej hodnoty frekvencie nepriaznivo ovplyvní činnosť zariadení s elektromotormi: píly, hobľovačky, rôzne obrábacie stroje a transformátory. Toto nemá prakticky žiadny vplyv na odporové zaťaženie vykurovacích telies a žiaroviek.
Schémy zapojenia
V praxi sa používajú všetky bežné spôsoby pripojenia statorových vinutí indukčného motora. Výber jedného z nich vytvára rôzne podmienky pre prevádzku zariadenia a generuje napätie určitých hodnôt.
Hviezdne schémy
Populárna možnosť pripojenia kondenzátorov
Schéma zapojenia asynchrónneho motora s vinutiami zapojenými do hviezdy pre prevádzku ako generátor trojfázovej siete má štandardný tvar.
Schéma asynchrónneho generátora s pripojením kondenzátorov na dve vinutia
Táto možnosť je pomerne populárna. Umožňuje napájať tri skupiny spotrebiteľov z dvoch vinutí:
- dve napätia 220 voltov;
- jedna - 380.
Pracovné a štartovacie kondenzátory sú pripojené k obvodu samostatnými spínačmi.
Na základe rovnakého obvodu môžete vytvoriť domáci generátor s kondenzátormi pripojenými k jednému vinutiu indukčného motora.
trojuholníkový diagram
Pri montáži vinutia statora podľa hviezdicového obvodu bude generátor produkovať trojfázové napätie 380 voltov. Ak ich prepnete na trojuholník, potom - 220.
Tri schémy uvedené vyššie na obrázkoch sú základné, ale nie jediné. Na ich základe možno vytvárať ďalšie spôsoby pripojenia.
Ako vypočítať charakteristiky generátora podľa výkonu motora a kapacity kondenzátora
Na vytvorenie normálnych prevádzkových podmienok pre elektrický stroj je potrebné dodržiavať rovnosť jeho menovitého napätia a výkonu v režime generátora a elektromotora.
Na tento účel sa kapacita kondenzátorov vyberá s prihliadnutím na jalový výkon Q, ktorý vytvárajú pri rôznych zaťaženiach. Jeho hodnota sa vypočíta podľa výrazu:
Q=2π∙f∙C∙U 2
Z tohto vzorca, ktorý pozná výkon motora, aby sa zabezpečilo plné zaťaženie, môžete vypočítať kapacitu banky kondenzátorov:
C \u003d Q / 2π ∙ f ∙ U 2
Je však potrebné vziať do úvahy režim prevádzky generátora. Pri voľnobehu budú kondenzátory zbytočne zaťažovať vinutia a zahrievať ich. To vedie k veľkým stratám energie, prehrievaniu konštrukcie.
Na odstránenie tohto javu sú kondenzátory zapojené v krokoch, pričom ich počet sa určuje v závislosti od aplikovaného zaťaženia. Na zjednodušenie výberu kondenzátorov na spustenie asynchrónneho motora v režime generátora bola vytvorená špeciálna tabuľka.
| Výkon generátora (kVA) | Režim plného zaťaženia | Režim nečinnosti | ||||
| cos φ=0,8 | cos φ=1 | Q (kvar) | C (uF) | |||
| Q (kvar) | C (uF) | Q (kvar) | C (uF) | |||
| 15 | 15,5 | 342 | 7,8 | 172 | 5,44 | 120 |
| 10 | 11,1 | 245 | 5,9 | 130 | 4,18 | 92 |
| 7 | 8,25 | 182 | 4,44 | 98 | 3,36 | 74 |
| 5 | 6,25 | 138 | 3,4 | 75 | 2,72 | 60 |
| 3,5 | 4,53 | 100 | 2,54 | 56 | 2,04 | 45 |
| 2 | 2,72 | 60 | 1,63 | 36 | 1,27 | 28 |
Štartovacie kondenzátory radu K78-17 a podobne s pracovným napätím 400 voltov alebo viac sú vhodné na použitie ako súčasť kapacitnej batérie. Je celkom prijateľné ich nahradiť kovovými papierovými náprotivkami so zodpovedajúcimi nominálnymi hodnotami. Budú musieť byť zapojené paralelne.
Na prácu v obvodoch asynchrónneho domáceho generátora sa neoplatí používať modely elektrolytických kondenzátorov. Sú určené pre jednosmerné obvody a pri prechode sínusoidou, ktorá mení smer, rýchlo zlyhávajú.
Na ich pripojenie na takéto účely existuje špeciálna schéma, keď každá polvlna smeruje diódami k jej zostave. Ale je to dosť komplikované.
Dizajn
Autonómne zariadenie elektrárne musí plne poskytovať prevádzkové vybavenie a musí byť vykonávané jedným modulom vrátane sklopného elektrického panelu so zariadeniami:
- merania - s voltmetrom do 500 voltov a frekvenčným meračom;
- spínacie záťaže - tri spínače (jeden všeobecný dodáva napätie z generátora do spotrebiteľského obvodu a ďalšie dva spájajú kondenzátory);
- ochrana - eliminácia následkov skratov alebo preťažení a), ochrana pracovníkov pred porušením izolácie a fázovým potenciálom vstupujúcim do prípadu.
Redundancia hlavného napájania
Pri vytváraní domáceho generátora je potrebné zabezpečiť jeho kompatibilitu s uzemňovacím obvodom pracovného zariadenia a pre autonómnu prevádzku musí byť bezpečne pripojený.
Ak je elektráreň vytvorená na záložné napájanie zariadení pracujúcich zo štátnej siete, potom by sa mala používať pri odpojení napätia od vedenia a pri obnovení by mala byť zastavená. Na tento účel stačí nainštalovať spínač, ktorý ovláda všetky fázy súčasne, alebo pripojiť komplexný automatický systém zapínania záložného napájania.
Výber napätia
380 voltový obvod má zvýšené riziko zranenia ľudí. Používa sa v extrémnych prípadoch, keď nie je možné vyjsť s hodnotou fázy 220.
Preťaženie generátora
Takéto režimy vytvárajú nadmerné zahrievanie vinutí s následným zničením izolácie. Vyskytujú sa, keď sú prúdy prechádzajúce vinutím prekročené v dôsledku:
- nesprávny výber kapacity kondenzátora;
- pripojenie vysokovýkonných spotrebiteľov.
V prvom prípade je potrebné starostlivo sledovať tepelný režim počas voľnobehu. Pri nadmernom zahrievaní je potrebné upraviť kapacitu kondenzátorov.
Vlastnosti pripojenia spotrebiteľov
Celkový výkon trojfázového generátora pozostáva z troch častí generovaných v každej fáze, čo je 1/3 z celkového počtu. Prúd prechádzajúci jedným vinutím nesmie prekročiť menovitú hodnotu. Toto je potrebné vziať do úvahy pri pripájaní spotrebiteľov, rovnomerne ich rozložiť po fázach.
Keď je domáci generátor navrhnutý tak, aby fungoval na dvoch fázach, potom nemôže bezpečne vyrábať elektrinu viac ako 2/3 celkovej hodnoty, a ak je zapojená iba jedna fáza, potom iba 1/3.
Ovládanie frekvencie
Merač frekvencie vám umožňuje sledovať tento indikátor. Ak nebol nainštalovaný v dizajne domáceho generátora, môžete použiť nepriamu metódu: pri voľnobehu výstupné napätie prekračuje nominálne 380/220 o 4 ÷ 6% pri frekvencii 50 Hz.
Jednu z možností výroby domáceho generátora z asynchrónneho motora a jeho schopnosti ukazujú vo svojom videu majitelia kanála Maria s Alexandrom Kostenkom.
Produkty
(13 hlasov, priemer: 4,5 z 5)
Ako základ bol vzatý priemyselný AC indukčný motor s výkonom 1,5 kW a otáčkami hriadeľa 960 ot./min. Samotný takýto motor spočiatku nemôže fungovať ako generátor. Potrebuje zdokonalenie, konkrétne výmenu alebo zdokonalenie rotora.
Identifikačný štítok motora:
Motor je dobrý, pretože má tesnenia všade tam, kde ich potrebujete, hlavne na ložiská. To výrazne zvyšuje interval medzi pravidelnou údržbou, pretože prach a nečistoty sa nemôžu len tak nikam dostať a nemôžu preniknúť.
Lamy tohto elektromotora je možné umiestniť na obe strany, čo je veľmi výhodné.
Premena asynchrónneho motora na generátor
Odstráňte kryty, vyberte rotor.Vinutia statora zostávajú pôvodné, motor nie je previnutý, všetko zostáva tak, ako je, bez zmien.
Rotor bol dokončený na objednávku. Bolo rozhodnuté, že nebude celokovový, ale prefabrikovaný.
To znamená, že pôvodný rotor je brúsený na určitú veľkosť.
Oceľový pohár je opracovaný a nalisovaný na rotor. Hrúbka skenu je v mojom prípade 5 mm.
Označovanie miest na lepenie magnetov patrilo medzi najťažšie operácie. Výsledkom bolo, že pokusom a omylom bolo rozhodnuté vytlačiť šablónu na papier, vystrihnúť do nej kruhy pre neodýmové magnety - sú okrúhle. A prilepte magnety podľa vzoru na rotore.
Hlavný háčik vznikol vo vystrihnutí viacerých kruhov z papiera.
Všetky veľkosti sú vybrané čisto individuálne pre každý motor. Nie je možné uviesť žiadne všeobecné rozmery pre umiestnenie magnetov.
Neodymové magnety sú lepené super lepidlom.
Na spevnenie bola vyrobená sieťka z nylonovej nite.
Potom sa všetko zabalí lepiacou páskou, zospodu sa vyrobí zapečatené debnenie, utesní sa plastelínou a zhora sa z tej istej lepiacej pásky vyrobí lievik. Všetko plnené epoxidom.
Živica pomaly steká zhora nadol.
Po vytvrdnutí epoxidu odstráňte pásku.
Teraz je všetko pripravené na zostavenie generátora.
Rotor poháňame do statora. Toto by sa malo robiť veľmi opatrne, pretože neodýmové magnety majú obrovskú silu a rotor doslova letí do statora.
Zhromažďujeme, zatvárame viečka.
Magnety nelepia. Takmer nedochádza k lepeniu, relatívne ľahko sa točí.
Kontrola práce. Generátor otáčame z vŕtačky s rýchlosťou otáčania 1300 ot./min.
Motor je spojený s hviezdou, generátory tohto typu nemôžu byť spojené s trojuholníkom, nebudú fungovať.
Napätie sa odstráni na testovanie medzi fázami.
Generátor indukčného motora funguje skvele. Viac podrobností nájdete vo videu.
Kanál autora -
Na zabezpečenie nepretržitého napájania v domácnostiach sa používajú alternátory poháňané dieselovými alebo karburátorovými spaľovacími motormi. Ale z priebehu elektrotechniky je známe, že každý elektromotor je reverzibilný: je tiež schopný vyrábať elektrinu. Je možné vyrobiť generátor z asynchrónneho motora vlastnými rukami, ak už existuje a spaľovací motor? Koniec koncov, potom nebude potrebné kupovať drahú elektráreň, ale bude možné vystačiť si s improvizovanými prostriedkami.
Konštrukcia asynchrónneho elektromotora
Asynchrónny elektromotor obsahuje dve hlavné časti: pevný stator a rotor, ktorý sa v ňom otáča. Rotor sa otáča na ložiskách upevnených v odnímateľných koncových častiach. Rotor a stator obsahujú elektrické vinutia, ktorých závity sú uložené v drážkach.
Vinutie statora je pripojené k sieti striedavého prúdu, jednofázovej alebo trojfázovej. Kovová časť statora, kde je položený, sa nazýva magnetický obvod. Je vyrobený zo samostatných tenkých potiahnutých dosiek, ktoré ich od seba izolujú. Tým sa eliminuje výskyt vírivých prúdov, ktoré znemožňujú činnosť elektromotora v dôsledku nadmerných strát na ohrev magnetického obvodu.
Závery z vinutí všetkých troch fáz sú umiestnené v špeciálnej skrinke na kryte motora. Nazýva sa to barno, v ňom sú závery vinutí navzájom spojené. V závislosti od napájacieho napätia a technických údajov motora sú výstupy kombinované buď do hviezdy alebo trojuholníka.
Vinutie rotora akéhokoľvek asynchrónneho elektromotora je podobné "klietke veveričky", ako sa nazýva. Je vyrobený vo forme série vodivých hliníkových tyčí rozptýlených po vonkajšom povrchu rotora. Konce tyčí sú uzavreté, takže takýto rotor sa nazýva squirrel-cage.
Vinutie, rovnako ako vinutie statora, je umiestnené vo vnútri magnetického obvodu, tiež vyrobeného z izolovaných kovových dosiek.
Princíp činnosti asynchrónneho elektromotora
Keď je napájacie napätie pripojené k statoru, prúd preteká závitmi vinutia. Vo vnútri vytvára magnetické pole. Pretože prúd je striedavý, pole sa mení v súlade s tvarom napájacieho napätia. Umiestnenie vinutí v priestore je vyrobené tak, že pole vo vnútri sa otáča.
Vo vinutí rotora rotačné pole indukuje EMF. A keďže sú závity vinutia skratované, objaví sa v nich prúd. Interaguje s poľom statora, čo vedie k rotácii hriadeľa motora.
Elektrický motor sa nazýva asynchrónny, pretože pole statora a rotor sa otáčajú rôznymi rýchlosťami. Tento rozdiel rýchlosti sa nazýva sklz (S). 
kde:
n je frekvencia magnetického poľa;
nr je rýchlosť rotora.
Na reguláciu otáčok hriadeľa v širokom rozsahu sa vyrábajú asynchrónne elektromotory s fázovým rotorom. Na takýto rotor sú navinuté vinutia posunuté v priestore, rovnako ako na stator. Konce z nich sú vyvedené na krúžky, pomocou kefového prístroja sú k nim pripojené odpory. Čím väčší je odpor na pripojenie k fázovému rotoru, tým nižšia bude rýchlosť jeho otáčania.
Asynchrónny generátor
A čo sa stane, ak sa rotor asynchrónneho elektromotora otočí? Bude schopný vyrábať elektrinu a ako vyrobiť generátor z indukčného motora?
Ukazuje sa, že je to možné. Aby sa na vinutí statora objavilo napätie, je najprv potrebné vytvoriť rotujúce magnetické pole. Objavuje sa v dôsledku zvyškovej magnetizácie rotora elektrického stroja. V budúcnosti, keď sa objaví zaťažovací prúd, sila magnetického poľa rotora dosiahne požadovanú hodnotu a stabilizuje sa.
Na uľahčenie procesu objavenia sa napätia na výstupe sa používa kondenzátorová banka, ktorá je pripojená k statoru asynchrónneho generátora v čase štartu (budenie kondenzátora).
Ale parameter vlastný asynchrónnemu elektromotoru zostáva nezmenený: množstvo sklzu. Z tohto dôvodu bude frekvencia výstupného napätia asynchrónneho generátora nižšia ako rýchlosť hriadeľa.
Mimochodom, hriadeľ asynchrónneho generátora sa musí otáčať takou rýchlosťou, aby sa dosiahla menovitá rýchlosť otáčania statorového poľa elektromotora. Aby ste to dosiahli, musíte zistiť rýchlosť otáčania hriadeľa z dosky umiestnenej na kryte. Zaokrúhlením jeho hodnoty na najbližšie celé číslo sa získa rýchlosť otáčania rotora elektromotora premeneného na generátor. 
Napríklad pre elektromotor, ktorého doska je znázornená na fotografii, je rýchlosť otáčania hriadeľa 950 ot / min. To znamená, že rýchlosť otáčania hriadeľa by mala byť 1000 ot./min.
Prečo je asynchrónny generátor horší ako synchrónny?
Aký dobrý bude domáci generátor z indukčného motora? Ako sa bude líšiť od synchrónneho generátora?
Aby sme odpovedali na tieto otázky, stručne si pripomenieme princíp činnosti synchrónneho generátora. Jednosmerný prúd je privádzaný do vinutia rotora cez zberacie krúžky, ktorých hodnota je nastaviteľná. Rotačné pole rotora vytvára EMF vo vinutí statora. Aby sa získalo požadované napätie generovania, automatický systém riadenia budenia zmení prúd v rotore. Keďže napätie na výstupe generátora je monitorované automatizáciou, v dôsledku kontinuálneho regulačného procesu zostáva napätie vždy nezmenené a nezávisí od veľkosti záťažového prúdu.
Na spustenie a prevádzku synchrónnych generátorov sa používajú nezávislé zdroje energie (batérie). Preto začiatok jeho prevádzky nezávisí ani od vzhľadu záťažového prúdu na výstupe, ani od dosiahnutia požadovanej rýchlosti otáčania. Od rýchlosti otáčania závisí iba frekvencia výstupného napätia.
Ale aj pri príjme budiaceho prúdu z napätia generátora zostáva všetko vyššie uvedené.
Synchrónny generátor má ešte jednu vlastnosť: je schopný generovať nielen aktívny, ale aj jalový výkon. To je veľmi dôležité pri napájaní elektromotorov, transformátorov a iných jednotiek, ktoré ho spotrebúvajú. Nedostatok jalového výkonu v sieti vedie k zvýšeniu tepelných strát vodičov, vinutí elektrických strojov, zníženiu napätia u spotrebiteľov v porovnaní s vygenerovanou hodnotou.
Na budenie asynchrónneho generátora sa využíva zvyšková magnetizácia jeho rotora, čo je samo o sebe náhodná hodnota. Počas prevádzky nie je možné regulovať parametre, ktoré ovplyvňujú hodnotu jeho výstupného napätia.
Okrem toho asynchrónny generátor negeneruje, ale spotrebúva jalový výkon. Je potrebné, aby vytvoril budiaci prúd v rotore. Zamyslite sa nad budením kondenzátora: pripojením skupiny kondenzátorov pri spustení sa vytvorí jalový výkon, ktorý generátor potrebuje na spustenie práce.
Výsledkom je, že napätie na výstupe asynchrónneho generátora nie je stabilné a mení sa v závislosti od charakteru záťaže. Keď je k nemu pripojený veľký počet spotrebiteľov jalového výkonu, vinutie statora sa môže prehriať, čo ovplyvní životnosť jeho izolácie.
Preto je použitie asynchrónneho generátora obmedzené. Môže pracovať v podmienkach blízkych „skleníkovým“: žiadne preťaženie, nábehové prúdy, výkonní spotrebitelia činidiel. Zároveň by k nemu pripojené výkonové prijímače nemali byť kritické pre zmeny veľkosti a frekvencie napájacieho napätia.
Ideálne miesto na použitie asynchrónneho generátora je v systémoch alternatívnej energie poháňaných vodnou alebo veternou energiou. V týchto zariadeniach generátor nenapája spotrebiteľa priamo, ale nabíja batériu. Z neho je už cez DC-AC-konvertor napájaná záťaž.
Preto, ak potrebujete zostaviť veterný mlyn alebo malú vodnú elektráreň, asynchrónny generátor je najlepším východiskom. Funguje tu jeho hlavná a jediná výhoda – jednoduchosť dizajnu. Neprítomnosť krúžkov na rotore a kefovom prístroji vedie k tomu, že počas prevádzky nie je potrebné neustále udržiavať: vyčistiť krúžky, vymeniť kefy, odstrániť z nich grafitový prach. Ak chcete vyrobiť veterný generátor z asynchrónneho motora vlastnými rukami, hriadeľ generátora musí byť priamo spojený s lopatkami veterného mlyna. To znamená, že štruktúra bude vo vysokej nadmorskej výške. Je ťažké ju odtiaľ dostať.
Magnetický generátor
Prečo je potrebné vytvárať magnetické pole elektrickým prúdom? Koniec koncov, existujú jej silné zdroje - neodýmové magnety.
Na premenu indukčného motora na generátor budú potrebné valcové neodýmové magnety, ktoré budú inštalované namiesto štandardných vodičov vinutia rotora. Najprv musíte vypočítať požadovaný počet magnetov. Za týmto účelom odstráňte rotor z motora, ktorý sa mení na generátor. Jasne ukazuje miesta, kde je položené vinutie "veverička". Rozmery (priemer) magnetov sú zvolené tak, aby pri inštalácii striktne v strede vodičov skratovaného vinutia neprišli do kontaktu s magnetmi nasledujúceho radu. Medzi radmi by mala byť medzera nie menšia ako priemer použitého magnetu.
Po rozhodnutí o priemere vypočítajú, koľko magnetov sa zmestí pozdĺž dĺžky vodiča vinutia od jedného okraja rotora k druhému. Zároveň je medzi nimi ponechaná medzera minimálne jeden až dva milimetre. Vynásobením počtu magnetov v rade počtom radov (vodičov vinutia rotora) sa získa požadovaný počet. Výška magnetov by nemala byť zvolená príliš veľká.
Ak chcete nainštalovať magnety na rotor asynchrónneho elektromotora, bude potrebné ho upraviť: odstráňte vrstvu kovu na sústruhu do hĺbky zodpovedajúcej výške magnetu. V tomto prípade musí byť rotor v stroji opatrne vycentrovaný, aby nedošlo k zníženiu jeho rovnováhy. V opačnom prípade bude mať posun v ťažisku, čo povedie k bitiu v práci.
Potom pokračujte v inštalácii magnetov na povrch rotora. Na fixáciu sa používa lepidlo. Každý magnet má dva póly, bežne nazývané severný a južný. V rámci jedného radu musia byť póly vzdialené od rotora rovnaké. Aby nedošlo k chybe pri inštalácii, magnety sa najskôr spoja do girlandy. Do seba sa zapadnú presne definovaným spôsobom, pretože ich k sebe priťahujú iba opačné póly. Teraz zostáva len označiť póly rovnakého mena fixkou.
V každom nasledujúcom rade sa pól umiestnený vonku mení. To znamená, že ak rozložíte rad magnetov s pólom označeným značkou, ktorý sa nachádza mimo rotora, potom sa ďalší rozloží s magnetmi otočenými opačne. Atď.
Po nalepení magnetov je potrebné ich zafixovať epoxidom.Na to sa okolo výslednej štruktúry z kartónu alebo hrubého papiera vyrobí šablóna, do ktorej sa naleje živica. Papier je obalený okolo rotora, obalený páskou alebo elektrickou páskou. Jedna z koncových častí je pokrytá plastelínou alebo tiež zapečatená. Potom sa rotor inštaluje vertikálne a do dutiny medzi papierom a kovom sa naleje epoxidová živica. Po vytvrdnutí sa prípravky odstránia.
Teraz opäť upneme rotor do sústruhu, vycentrujeme a prebrúsime povrch vyplnený epoxidom. Nie je to potrebné z estetických dôvodov, ale aby sa minimalizoval vplyv prípadnej nevyváženosti v dôsledku dodatočných dielov inštalovaných na rotore.
Brúsenie sa vykonáva najskôr hrubozrnným brúsnym papierom. Je namontovaný na drevenom bloku, ktorý sa potom rovnomerne pohybuje po rotujúcej ploche. Potom môžete použiť brúsny papier s jemnejšou zrnitosťou.
Teraz je možné hotový rotor vložiť späť do statora a otestovať výsledný dizajn. Úspešne ho môžu použiť tí, ktorí chcú z asynchrónneho motora vyrobiť napríklad veterný generátor. Existuje len jedna nevýhoda: náklady na neodymové magnety sú veľmi vysoké. Preto skôr, ako začnete prerábať rotor a míňať peniaze na náhradné diely, mali by ste si vypočítať, ktorá možnosť je nákladovo efektívnejšia: vyrobiť generátor z indukčného motora alebo kúpiť hotový.