Як вибрати генератор електроенергії на дачу | Генератор своїми руками з асинхронного двигуна Як працює електрогенератор

Самозбудження асинхронного двигунаі перехід його в режим генерації може виникнути через наявність у якорі (роторі) 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 для цього 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 анітрохи не простіше пристроїсинхронний генератор. Звичайно, в асинхронному генераторі немає електричного ланцюгазбудження, але вона замінена 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: чим нижчий клірфактор, тим менше витрачається електроенергії на марне нагрівання, 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 генераторз 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

У статті розказано про те, як побудувати трифазний (однофазний) генератор 220/380 на базі асинхронного електродвигуна змінного струму. Трифазний асинхронний електродвигун, винайдений наприкінці 19 століття російським вченим-електротехніком М.О. Доливо-Добровольським, отримав на даний час переважне поширення і в промисловості, і в сільському господарстві, а також у побуті.

Асинхронні електродвигуни - найпростіші та найнадійніші в експлуатації. Тому в усіх випадках, коли це допустимо за умовами електроприводу і немає необхідності компенсувати реактивну потужність, слід застосовувати асинхронні електродвигуни змінного струму.

Розрізняють два основні види асинхронних двигунів: з короткозамкненим роторомі з фазнимротором. 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 осердя статора укладена обмотка, виконана 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 - короткозамкнутий). На відміну від короткозамкнутого ротора, у пазах фазного ротора розміщують обмотку, виконану за типом статора обмотки. Кінці обмотки підводять до контактних кільців, 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 і для більшості двигунів у межах від 2 до 10%.

У промислових установкахнайчастіше використовуються трифазні асинхронні електродвигуниякі випускають у вигляді 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.

Робота асинхронного електродвигуна у генераторному режимі

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 затискачах статорної обмотки під дією залишкового магнітного поля утворюється деяка ЕРС. Якщо тепер до затискачів статорної обмотки підключити батарею конденсаторів, то в обмотках статора потече випереджаючий ємнісний струм, що є в даному випадку намагнічуючим.

Місткість батареї С повинна перевищувати деяке критичне значення С0, що залежить від параметрів автономного асинхронного генератора: тільки в цьому випадку відбувається самозбудження генератора і на статорних обмотках встановлюється трифазна симетрична системанапруги. Значення напруги залежить, зрештою, від характеристики машини і ємності конденсаторів. Таким чином, асинхронний короткозамкнутий електродвигун може бути перетворений на асинхронний генератор.

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 реактивну потужність Q визначено за формулою:

Q = 0,314 · U 2 · C · 10 -6

де С – ємність конденсаторів, мкф.

Як видно з наведених даних, індуктивне навантаження на асинхронний генератор, що знижує коефіцієнт потужності, викликає різке збільшення потрібної ємності. Для підтримки напруги постійним із збільшенням навантаження необхідно збільшувати ємність конденсаторів, тобто підключати додаткові конденсатори. Цю обставину слід розглядати як недолік асинхронного генератора.

Частота обертання асинхронного генератора в нормальному режимі повинна перевищувати асинхронну величину ковзання S = 2...10%, і відповідати синхронної частоті. Не виконання даної умовипризведе 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, пристрої з трансформаторним входом.

Особливо небезпечне зниження частоти, що генерується, так як 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 низку незручностей для інших споживачів електроенергії.

Якщо побутовий зварювальний трансформаторрозрахований працювати з електродами діаметром 2…3 мм, його повна потужність становить приблизно 4…6 кВт, потужність асинхронного генератора щодо його харчування має бути не більше 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.

Як трифазну батарею конденсаторів добре використовувати так звані компенсатори реактивної потужності, призначені для поліпшення соsφ 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).

В разі самостійного виготовленнябатареї 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 інші способи, які так само добре зарекомендували себе на практиці. Наприклад, коли батарея конденсаторів підключається до однієї або двох обмоток електродвигуна-генератора.

Двофазний режим асинхронного генератора.

Рис.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, або використовувати вже наявний фазозсувний конденсатор, підключений до пускової обмотки. Місткість цього конденсатора, можливо, слід дещо 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. За допомогою передавального механізму домагаються узгодження оборотів механічного двигуна та генератора так, щоб робочий режим генератора встановлювався на середніх оборотах механічного двигуна. При необхідності можна короткочасно збільшити потужність генератора, підвищуючи оберти механічного двигуна.

Кожна автономна електростанціяповинна 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 обертають від механічного двигуна. Ця процедура продовжує активний термін служби обмоток генератора.

Якщо за допомогою генератора передбачається запитувати обладнання, яке у 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.

1. Генератор змінного струму є пристрій підвищеної небезпеки. Застосовуйте напругу 380 В тільки у разі нагальної потреби, у всіх інших випадках користуйтеся напругою 220 В.

2. За вимогами техніки безпеки електрогенератор необхідно обладнати заземленням.

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

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

5. 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 Ст.

Електричні двигуни іноді називають "вторинними", оскільки енергію для них необхідно попередньо виробити за допомогою "первинного" двигуна та електрогенератора. Але ці бездимні та практично безшумні, потужні та довговічні двигуни встигли зайняти перше місце серед інших.

З початку 19 століття відомо, що провід зі струмом, поміщений між полюсами магніту, починає рухатися. Якщо з провідника зробити рамку і пустити струм по її контуру, рамка повернеться на 90 градусів. Якщо ж взяти багато таких рамок і натягнути їх на загальний барабан, а довкола поставити потужні магніти – отримати електродвигун постійного струму. Барабан називають якорем, а кінці рамок – витків – приєднують до розподільчого пристрою- Колектору - на валу якоря.

Колектор – це набір ізольованих одна від одної пластин, які під час обертання валу по черзі стосуються двох нерухомих металевих щіток. По щітках до пластин колектора підводиться постійний струм. Він проходить по рамці в той момент, коли щітки стосуються з'єднаних із нею пластин колектора. А потім разом з якорем колектор повертається, до щіток підходять дві інші пластини, і струм отримує наступну рамку.

Електродвигуни постійного струму можуть швидко набирати швидкість обертання валу та змінювати її на наш розсуд. Вони легко можуть дати задній хід, почавши обертатись у протилежному напрямку.

Однак більшість електростанцій виробляють не постійний, а змінний струм

І тому щоб живити їм електродвигун постійного струму, змінний струм попередньо випрямляють . Існують і електричні двигуни змінного струму, здатні безпосередньо без випрямлення споживати струм із мережі. У таких двигунах нерухома частина (корпус) називається статором. На внутрішній поверхні статора знаходиться три обмотки, три окремі котушки з проводами, розташовані під кутом 120 градусів один до одного.

Коли через таку обмотку пропускають електричний струм, вона стає електромагнітом. Котушки з'єднують так, що змінний струм подається на них не одночасно, а зі зсувом за часом. Магнітне поле кожної котушки то посилюється, то слабшає, то зовсім зникає. У результаті виходить, що магнітне поле біжить по внутрішній поверхні статора. Це поле, що біжить, «крутиться» може захопити за собою провідник, оскільки в перший момент, коли провідник ще нерухомий, вихор магнітних силових ліній збуджує в ньому електричний струм. Подальший рух повністю підпорядковується законам руху провідника зі струмом у магнітному полі.

В якості рухомої частини, яка називається ротором, зазвичай застосовують обмотку з дроту, або роблять «біличе колесо» - клітину у вигляді циліндра з паралельними прутами. Кінці лозин з'єднують мідними кільцями.

В обмотку статора електродвигуна дають змінний струм, і виникає магнітне поле, що рухається. Слідом за полем починає обертатися і ротор, здійснюючи корисну роботу.

Але швидкість ротора ніколи не досягає швидкості обертання магнітного поля - він завжди трохи відстає, а магнітне поле як би "ковзає" навколо ротора. Без такого ковзання неможлива робота двигуна, оскільки в роторі не індукуватимуться струми, необхідні для руху в магнітному полі. Через це явище подібні двигуни називають асинхронними, тобто неодночасними.

Електричні двигуни не мають рівних за к.п.д. - Більше 90% підведеної електроенергії вони перетворять на корисну роботу. Однак не варто забувати і про те, що все-таки електродвигун є вторинним, і при виробленні для нього електричної енергії неминучі інші енергетичні втрати на первинних двигунах, передачі енергії і т.п.

Просто про складне – Електричний двигун для виробництва електроенергії

• Галерея зображень, картинки, фотографії.
• Електричний двигун – основи, здібності, перспективи, розвиток.
• Цікаві факти, корисна інформація.
• Зелені новини – Електричний двигун
• Посилання на матеріали та джерела – Електричний двигун для виробництва електроенергії.

Незважаючи на бурхливий розвиток електромобілів і водневих транспортних засобів, з копалини ще довго буде затребуваним, що дає «перехідним» гібридним автомобілям можливість і право на довге і благополучне життя.

Акумуляторним електромобілям, крім дорогої Tesla Model S, гостро бракує автономності, їх запас ходу поки обмежений, а час заряду, як і раніше, велике. Для активної експлуатації водневих автомобілів немає інфраструктури, заправки для них по всій планеті можна чи не на пальцях порахувати.

У цих умовах компанія Toyota з метою створення економних гібридів, що поєднують по можливості переваги бензинових і електричних автомобілів, розробляє суміщений з генератором електричного струму, так званий лінійний генератор з двигуном з вільним поршнем (Free Piston Engine Linear Generator, FPEG).

Наукові публікації за технологією FPEG регулярно з'являються у пресі Останніми роками. Але Toyota, ймовірно, вперше намагається застосувати лінійний генератор у транспортному засобі.

Звичайний двигун внутрішнього згоряння використовується в автомобілях для того, щоб крутити колеса. Натомість FPEG виробляє електроенергію, яку можна використовувати для живлення тягових електромоторів або для накопичення в акумуляторах.

На відміну від традиційних ДВС в лінійному двигуні з вільним поршнем немає колінчастого валу, що обертається. Натомість під дією згоряючого всередині однієї великої камери палива поршень переміщається у прямому та зворотному напрямку.

Поршень FPEG, над яким працюють інженери Toyota, обладнаний W-подібним. постійним магнітом. При переміщеннях поршня туди й назад, магніт рухається разом із ним усередині обмоток стаціонарних котушок, у результаті генерується електричний струм.

Конструкція FPEG простіше конструкціїтрадиційних бензинових та дизельних двигунів. Технологія відмінно підходить для використання як у гібридних автомобілях, так і електричних як «розширювач діапазону», яким GM обладнає свої моделі Volt.

Поки що Toyota не готова запропонувати масову серійну версію FPEG. Тестовим моделям належить пройти чималий шлях до застосування. Найбільш потужні лінійні генератори здатні «видавати» близько 10 кВт, або приблизно 13 л.

Для руху по швидкісному шосе цього явно обмаль, навіть якщо заплющити очі на вкрай млявий розгін. Однак, цілком можливо, що як перший крок подібні силові установки з'являться під капотом легких транспортних засобів, призначених для регулярних приміських рейсів на роботу і додому.

Якщо ротор асинхронної машини, включеної в мережу з напругою U1, обертати за допомогою первинного двигуна в напрямку поля статора, що обертається, але зі швидкістю n2>

Чому ми використовуємо Асинхронний Електрогенератор

Асинхронний генератор - це асинхронна електрична машина, що працює в генераторному режимі (ел.двигун). За допомогою приводного двигуна (у нашому випадку ватродвигуна) ротор асинхронного електрогенератора обертається в одному напрямку з магнітним полем. Ковзання ротора при цьому стає негативним, на валу асинхронної машини з'являється гальмуючий момент, і генератор передає енергію в мережу.

Для збудження електрорушійної сили його вихідний ланцюга використовують залишкову намагніченість ротора. Для цього застосовуються конденсатори.

Асинхронні генератори не сприйнятливі до коротких замикань.

Асинхронний генератор влаштований простіше синхронного (наприклад автомобільного генератора): якщо в останнього на роторі містяться котушки індуктивності, то ротор асинхронного генератора схожий на звичайний маховик. Такий генератор краще захищений від попадання бруду та вологи, більш стійкий до короткого замикання та перевантажень, а вихідна напруга асинхронного електрогенератора відрізняється меншим ступенем нелінійних спотворень. Це дозволяє використовувати асинхронні генератори не тільки для живлення промислових пристроїв, які не критичні до форми вхідної напруги, але й підключати електронну техніку.

Саме асинхронний електрогенератор є ідеальним джерелом струму для приладів, що мають активне (омічне) навантаження: електронагрівачів, зварювальних перетворювачів, ламп розжарювання, електронних пристроїв, комп'ютерну та радіотехніку.

Переваги асинхронного генератора

До таких переваг відносять низький клірфактор (коефіцієнт гармонік), що характеризує кількісну наявність у вихідній напрузі генератора вищих гармонік. Вищі гармоніки викликають нерівномірність обертання та марне нагрівання електромоторів. У синхронних генераторів може спостерігатися величина клірфактора до 15%, а клірфактор асинхронного електрогенератора не перевищує 2%. Таким чином, асинхронний електрогенератор виробляє практично лише корисну енергію.

Ще однією перевагою асинхронного електрогенератора є те, що в ньому повністю відсутні обмотки, що обертаються, і електронні деталі, які чутливі до зовнішніх впливів і досить часто схильні до пошкоджень. Тому асинхронний генератор мало схильний до зносу і може служити дуже довго.

На виході наших генераторів йде відразу 220/380В змінного струму, який можна використовувати безпосередньо до побутовим приладам(наприклад, обігрівачі), для заряджання акумуляторів, для підключення до пилорами, а також для паралельної роботи з традиційною мережею. У цьому випадку Ви оплачуватимете різницю спожитої з мережі та згенерованої вітряком. Т.к. напруга йде відразу промислових параметрів, то Вам не знадобляться різні перетворювачі (інвертори) при прямому включенні вітрогенератора до Вашого навантаження. Наприклад, Ви можете безпосередньо підключити до пилорами і за наявності вітру – працювати так, якби Ви просто підключилися до мережі 380В.

Якщо ротор асинхронної машини, включеної в мережу з напругою U1, обертати за допомогою первинного двигуна в напрямку поля статора, що обертається, але зі швидкістю n2>n1, то рух ротора щодо поля статора зміниться (в порівнянні з руховим режимом цієї машини), так як ротор буде обганяти поле статора.

При цьому ковзання стане негативним, а напрямок е.р.с. Е1, наведеної в обмотці статора, а отже, і напрямок струму I1 зміняться на протилежне. В результаті електромагнітний момент на роторі також змінить напрям і з обертового (в руховому режимі) перетвориться на протидіючий (стосовно обертового моменту первинного двигуна). У умовах асинхронна машина з рухового перейде в генераторний режим, перетворюючи механічну енергію первинного двигуна в електричну. При генераторному режимі асинхронної машини ковзання може змінюватись у діапазоні

при цьому частота е.р.с. асинхронного генератора залишається незмінною, оскільки визначається швидкістю обертання поля статора, тобто. залишається такою самою, що і частота струму в мережі, на яку включений асинхронний генератор.

Зважаючи на те, що в генераторному режимі асинхронної машини умови створення обертового поля статора такі ж, що і в руховому режимі (і в тому і в іншому режимах обмотка статора включена в мережу з напругою U1), і споживає з мережі струм I0, що намагнічує, асинхронна машина в генераторному режимі має особливі властивості: вона споживає реактивну енергію з мережі, необхідну для створення поля статора, що обертається, але віддає в мережу активну енергію, одержувану в результаті перетворення механічної енергії первинного двигуна.

На відміну від синхронних асинхронні генератори не схильні до небезпек випадання з синхронізму. Однак асинхронні генератори не набули широкого поширення, що пояснюється рядом їх недоліків у порівнянні з синхронними генераторами.

Асинхронний генератор може й автономних умовах, тобто. без включення до спільної мережі. Але в цьому випадку для отримання реактивної потужності, необхідної для намагнічування генератора, використовується батарея конденсаторів, що включені паралельно навантаженню на висновки генератора.

Неодмінною умовою такої роботи асинхронних генераторів є наявність залишкового намагнічування сталі ротора, що необхідне процесу самозбудження генератора. Невелика е.р.с. Еост, наведена в обмотці статора, створює ланцюги конденсаторів, а отже, і в обмотці статора невеликий реактивний струм, що посилює залишковий потік Фост. Надалі процес самозбудження розвивається, як і в генераторі постійного струму паралельного збудження. Зміною ємності конденсаторів можна змінювати величину струму, що намагнічує, а отже, і величину напруги генераторів. Через надмірну громіздкість і високу вартість конденсаторних батарей асинхронні генератори з самозбудженням не набули поширення. Асинхронні генератори застосовуються лише на електростанціях допоміжного значення малої потужності, наприклад, у ветросилових установках.

Генератор своїми руками

У моїй електростанції джерелом струму є асинхронний генератор, що рухається бензиновим двоциліндровим двигуном з повітряним охолодженням УД-25 (8 л.с., 3000 об/хв.). Як асинхронний генератор без будь-яких переробок можна використовувати звичайний асинхронний електродвигун з частотою обертання 750-1500 об/хв і потужністю до 15 кВт.

Частота обертання асинхронного генератора в нормальному режимі повинна перевищувати номінальне (синхронне) значення числа оборотів електродвигуна, що використовується на 10%. Зробити це можна так. Електродвигун вмикається в мережу і частота обертання в холостому режимі вимірюється тахометром. Ремінна передача від двигуна до генератора розраховується таким чином, щоб забезпечити дещо підвищену кількість обертів генератора. Наприклад, електродвигун з номінальною частотою обертання, що дорівнює 900 об/хв, вхолосту дає 1230 об/хв. У цьому випадку ремінна передача розраховується на забезпечення частоти обертання генератора, що дорівнює 1353 об/хв.

Обмотки асинхронного генератора в моїй установці з'єднані "зіркою" і виробляють трифазну напругу 380 В. Для підтримки номінальної напруги асинхронного генератора необхідно правильно підібрати ємність конденсаторів між кожною фазою (усі три ємності однакові). Для вибору потрібної ємності я користувався наступною таблицею. До придбання необхідної навички в роботі можна перевіряти нагрівання генератора на дотик, щоб уникнути перегріву. Нагрів вказує на те, що підключено занадто велику ємність.

Конденсатори придатні типу КБГ-МН або інші з робочою напругою не менше 400 В. При вимиканні генератора на конденсаторах залишається електричний заряд, тому необхідно вживати запобіжних заходів від ураження електричним струмом. Конденсатори слід надійно захистити.

При роботі з ручним електроінструментом на 220 В я користуюся понижувальним трансформатором ТСЗІ з 380 В на 220 В. При підключенні до електростанції трифазного двигуна може статися, що генератор не здолає з першого разу його запуск. Тоді слід дати серію короткочасних включень двигуна, доки він не набере обертів, або розкрутити вручну.

Стаціонарні асинхронні генератори такого роду, що використовуються для електрообігріву житлового будинку, можна рухати вітряним двигуном або турбіною, встановленою на невеликій річці або струмку, якщо такі є недалеко від будинку. Свого часу у Чувашії заводом "Енергозапчастина" випускався генератор (мікро-ГЕС) потужністю 1,5 кВт на базі асинхронного електродвигуна. В. П. Бельтюков з м. Нолінська зробив вітроустановку і як генератор також використовував асинхронний двигун. Такий генератор можна рухати, використовуючи мотоблок, мінітрактор, двигун моторолера, автомобіля і т.д.

Свою електростанцію я встановив на невеликому легкому одновісному причепі – рамі. Для робіт поза господарством завантажую в машину необхідний електроінструмент та причіплюю до неї свою установку. З роторною сінокосаркою кошу сіно, електротягачом орю землю, бороню, саджаю, підгортаю. Для таких робіт у комплекті зі станцією керую котушку з чотирижильним кабелем КРПТ. При намотуванні кабелю варто враховувати один момент. Якщо намотувати звичайним способомто утворюється соленоїд, в якому будуть додаткові втрати. Щоб їх уникнути, кабель потрібно скласти навпіл і намотувати на котушку починаючи з місця згину.

Глибокої осені доводиться заготовляти дрова на зиму з хмизу. Користуюся при цьому електроінструментом. на дачній ділянціза допомогою циркулярної пилки та стругального верстатавиконую обробку матеріалу для теслярських робіт.

В результаті тривалого випробування роботи нашого Вітрильного вітрогенератора з традиційною схемою збудження асинхронного двигуна (АТ), заснованої на застосуванні як комутатор магнітного пускача виявився цілий ряд недоліків, який і навів створенню Шафи Управління. Який став універсальним пристроєм для перетворення будь-якого Асинхронного двигуна на Генератор! Тепер достатньо підключити дроти від АТ двигуна до нашого пристрою керування і генератор готовий.

Як перетворити будь-який Асинхронний Двигун на генератор - Будинок без фундаменту

Для потреб будівництва приватного житлового будинку чи дачі домашньому майструможе знадобитися автономне джерелоелектричної енергії, яку можна купити в магазині або зібрати своїми руками з 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 близько розташоване джерело проточної води, то можна створити вітряну або гідравлічну турбіну та підключити її до асинхронного трифазного двигуна для вироблення електроенергії.

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

В окремих випадках допустимо використовувати однофазну напругу для обертання електричного двигуна і передачі їм моменту, що крутить, 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:

Влаштування статора

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

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

Їхні висновки підключають усередині клемної коробки і з'єднують перемичками. Сюди ж 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 немає іншого застосування, то можна висновки кожної обмотки (ті кінці, які підключаються до кільців) 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 сама проста схемадвигуна, 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:

• клас IP, що характеризує якість захисту корпусу від впливів довкілля;
• потужність споживання;
• число обертів;
• схему з'єднання обмоток;
• допустимі струми навантажень;
• ККД та косинус φ.

Схему з'єднання обмоток, особливо у старих двигунів, що були в роботі, слід зателефонувати, перевірити електричними методами. Ця технологія детально розписана у статті про підключення трифазного двигуна до однофазної мережі.

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 наводиться 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 намагнічуючий характер.

Щоб відбувалося самозбудження генератора, а на обмотках формувалася симетрична система трифазної напруги, необхідно підібрати ємність конденсаторів, більшу за певну, 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 електричними двигунами: пилками, рубанками, різними верстатами та трансформаторами. На резистивних навантаженнях з ТЕН та лампами розжарювання це практично не позначається.

Електричні схеми підключення

Насправді використовуються 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:

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 з 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:

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

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

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

Для використання в 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 у 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 їхнього підключення для подібних цілей, коли кожна напівхвиля направляється діодами на своє складання. Але вона досить складна.

Конструктивне виконання

Автономний пристрій електростанції повинен повною мірою забезпечувати вимоги безпечної експлуатації працюючого 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 - автоматичним вимикачем, що усуває наслідки виникнення коротких замикань або перевантажень та ПЗВ (пристрій) захисного відключення), що рятує працівників від пробою ізоляції та попадання потенціалу фази на корпус.

Резервування основної схеми харчування

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

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, який керує 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 обмотками через:

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

У першому випадку слід 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, яка становить 1/3 від загальної. Струм, що проходить по одній обмотці, не повинен перевищувати номінальну величину. Це треба враховувати при підключенні споживачів, розподіляти їх рівномірно за фазами.

Коли саморобний генератор створений до роботи від двох фаз, він може безпечно виробити електроенергії більше, ніж 2/3 від загальної величини, і якщо задіяна лише одна фаза, то - лише 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.

Як зробити саморобний генератор з асинхронного двигуна, Дизайн та ремонт квартир своїми руками

Як зробити саморобний генератор з асинхронного двигуна

Всім привіт! Сьогодні розглянемо як зробити саморобний генератор із асинхронного двигуна своїми руками. Це питання мене давно цікавило, тільки не було часу взятися за його реалізацію. А тепер давайте трохи займемося теорією.

Якщо взяти і розкрутити від якогось первинного двигуна асинхронний електродвигун, то, дотримуючись принципу оборотності електричних машин, можна змусити його виробляти електричний струм. Для цього потрібно обертати вал асинхронного двигуна з частотою, що дорівнює або трохи більше асинхронної частоти його обертання. Внаслідок залишкового магнетизму в магнітопроводі електродвигуна на затискачах статорної обмотки індукуватиметься деяка ЕРС.

Тепер візьмемо та підключимо до висновків статорної обмотки, як показано на малюнку нижче, неполярні конденсатори С.

При цьому по обмотці статора почне протікати ємнісний струм, що випереджає. Він називатиметься намагнічуючим. Тобто. відбудеться самозбудження асинхронного генератора і ЕРС зростатиме. Значення ЕРС залежатиме від характеристики як електричної машини, так і від ємності конденсаторів. Тим самим ми з вами перетворили звичайний асинхронний електродвигун на генератор.

Тепер поговоримо про те, як правильно підібрати конденсатори для саморобного генератора із асинхронного двигуна. Ємність потрібно підбирати так, щоб генерована напруга і потужність асинхронного генератора, що віддається, відповідала потужності і напрузі при роботі його в якості електродвигуна. Дані дивись у таблиці нижче. Вони актуальні для збудження асинхронних генераторів напругою 380 вольт та з частотою обертання від 750 до 1500 об/хв.

Зі збільшенням навантаження на асинхронний генератор напруга на його затискачах буде прагнути впасти (збільшиться індуктивне навантаження на генератор). Для підтримки напруги на заданому рівні необхідно підключати додаткові конденсатори. Для цього можна використовувати спеціальний регулятор напруги, який при зниженні напруги на статорних виводах генератора буде за допомогою контактів підключати додаткові батареї конденсаторів.

Частота обертання генератора у нормальному режимі має перевищувати синхронну на 5-10 відсотків. Тобто, якщо частота обертання становить 1000 об/хв, то потрібно його розкручувати з частотою 1050-1100 об/хв.

Один великий плюс асинхронного генератора в тому, що його можна використовувати звичайний асинхронний електродвигун без переробок. Але не рекомендується особливо захоплюватися та робити генератори з електромоторів потужністю понад 15-20 кВ*А. Саморобний генератор з асинхронного двигуна чудове рішення для тих, хто не має можливості використовувати класичний генератор kronotex ламінат. Успіхів вам у всьому і поки!

Як зробити саморобний генератор з асинхронного двигуна, Ремонт своїми руками