Trofazni motor kao generator na mašini. Generator i motor - po čemu se razlikuju

U elektrotehnici postoji takozvani princip reverzibilnosti: svaki uređaj koji pretvara električnu energiju u mehaničku energiju može obavljati i obrnuti rad. Zasnovan je na principu rada električnih generatora, čija rotacija rotora uzrokuje pojavu električne struje u namotajima statora.

Teoretski, bilo koji asinhroni motor može se pretvoriti i koristiti kao generator, ali za to je potrebno, prvo, razumjeti fizički princip, a drugo, stvoriti uvjete koji osiguravaju ovu transformaciju.

Rotirajuće magnetsko polje - osnova generatorskog kruga iz indukcionog motora

U električnoj mašini, prvobitno stvorenoj kao generator, postoje dva aktivna namotaja: pobudni, postavljen na armaturu, i stator, u kojem se javlja električna struja. Princip njegovog rada temelji se na efektu elektromagnetne indukcije: rotirajuće magnetsko polje stvara električnu struju u namotu koja je pod njegovim utjecajem.

Magnetno polje nastaje u namotaju armature od napona, koji se obično napaja, ali njegovu rotaciju osigurava bilo koji fizički uređaj, čak i ako imate osobnu mišićnu snagu.

Dizajn elektromotora s kaveznim rotorom (ovo je 90 posto svih izvršnih električnih strojeva) ne predviđa mogućnost dovoda napona na namotaj armature.

Stoga, bez obzira na to koliko rotirate osovinu motora, na njegovim priključcima za napajanje neće se pojaviti električna struja.

Oni koji žele napraviti izmjene u generatoru moraju sami stvoriti rotirajuće magnetno polje.

Stvaramo preduslove za preradu

AC motori se nazivaju asinhroni. To je zato što je rotirajuće magnetsko polje statora malo ispred brzine rotacije rotora, takoreći, vuče ga.

Koristeći isti princip reverzibilnosti, dolazimo do zaključka da rotirajuće magnetsko polje statora mora zaostajati za rotorom ili čak biti suprotnog smjera, da bi počelo generiranje električne struje. Postoje dva načina da se stvori rotirajuće magnetsko polje koje zaostaje za rotacijom rotora ili je suprotno od njega.

Kočite ga reaktivnim opterećenjem. Da biste to učinili, u strujni krug elektromotora koji radi u normalnom načinu rada (ne generira), potrebno je uključiti, na primjer, moćnu kondenzatorsku banku. U stanju je da akumulira reaktivnu komponentu električne struje - magnetnu energiju. Ovu nekretninu odnedavno naširoko koriste oni koji žele uštedjeti kilovat-sate.

Tačnije, nema stvarne uštede energije, samo potrošač malo vara brojilo po zakonu.

Naboj akumuliran u kondenzatorskoj banci je u antifazi sa onim što stvara napon napajanja i "usporava" ga. Kao rezultat toga, električni motor počinje stvarati struju i vraćati je u mrežu.

Upotreba motora velike snage kod kuće uz prisutnost isključivo jednofazne mreže zahtijeva određeno znanje u tome.

Za istovremeno povezivanje potrošača električne energije na tri faze, koristi se poseban elektromehanički uređaj - magnetni starter, o karakteristikama ispravne instalacije koje se može pročitati.

U praksi se ovaj efekat primjenjuje u električnom transportu. Čim električna lokomotiva, tramvaj ili trolejbus krene nizbrdo, kondenzatorska baterija se priključuje na strujni krug vučnog motora i električna energija se prenosi u mrežu (ne vjerujte onima koji tvrde da je električni transport skup, on osigurava skoro 25 posto vlastite energije).

Ova metoda dobijanja električne energije nije čista proizvodnja. Za prijenos rada asinhronog motora u režim generatora potrebno je koristiti metodu samopobude.

Samopobudni asinhroni motor a do njegovog prijelaza u način generiranja može doći zbog prisustva zaostalog magnetskog polja u armaturi (rotoru). Vrlo je mali, ali je sposoban generirati EMF koji puni kondenzator. Nakon što dođe do efekta samopobude, kondenzatorska baterija se napaja iz proizvedene električne struje i proces proizvodnje postaje kontinuiran.

Tajne izrade generatora od indukcionog motora

Da bi se električni motor pretvorio u generator, moraju se koristiti nepolarne kondenzatorske banke. Elektrolitički kondenzatori nisu prikladni za ovo. U trofaznim motorima, kondenzatori su uključeni „zvijezdom“, što omogućava pokretanje proizvodnje pri nižim brzinama rotora, ali će izlazni napon biti nešto niži nego kada su povezani „trokutom“.

Također možete napraviti generator od jednofaznog asinhronog motora. Ali za to su prikladni samo oni koji imaju kavezni rotor, a za pokretanje se koristi kondenzator za pomicanje faze. Kolektorski jednofazni motori nisu prikladni za konverziju.

Stoga domaći majstor mora poći od jednostavnog razmatranja: ukupna težina kondenzatorske banke mora biti jednaka ili malo veća od težine samog elektromotora.

U praksi to dovodi do činjenice da je gotovo nemoguće stvoriti dovoljno snažan asinhroni generator, jer što je niža nazivna brzina motora, to je veća težina.

Procjenjujemo nivo efikasnosti - da li je to isplativo?

Kao što vidite, moguće je natjerati elektromotor da generiše struju ne samo u teoretskim izmišljotinama. Sada moramo shvatiti koliko su opravdani napori da se "promijeni pod" električne mašine.


U mnogim teorijskim publikacijama glavna prednost asinkronih je njihova jednostavnost. Da budem iskren, ovo je licemjerje. Uređaj motora nije nimalo jednostavniji od uređaja sinhronog generatora. Naravno, u asinkronom generatoru nema električnog kruga uzbude, već ga zamjenjuje kondenzatorska banka, koja je sama po sebi složen tehnički uređaj.

Ali kondenzatore nije potrebno servisirati, a energiju primaju kao uzalud - prvo iz zaostalog magnetskog polja rotora, a zatim iz generirane električne struje. Ovo je glavni i gotovo jedini plus asinhronih generatorskih mašina - ne mogu se servisirati.

Još jedna prednost takvih električnih strojeva je da struja koju generiraju gotovo je lišena viših harmonika. Ovaj efekat se naziva "faktor jasnoće". Za ljude koji su daleko od teorije elektrotehnike, to se može objasniti na sljedeći način: što je manji faktor jasnoće, to se manje električne energije troši na beskorisno grijanje, magnetna polja i drugu električnu "sramotu".

Za generatore sa trofaznim asinhronim motorom, čisti faktor je obično unutar 2%, kada tradicionalne sinhrone mašine daju najmanje 15. Međutim, uzimajući u obzir čisti faktor u domaćim uslovima, kada su različite vrste električnih uređaja priključene na mreže (mašine za pranje rublja imaju veliko induktivno opterećenje), praktički je nemoguće.

Sva ostala svojstva asinhronih generatora su negativna. To uključuje, na primjer, praktičnu nemogućnost osiguravanja nazivne industrijske frekvencije proizvedene struje. Stoga su gotovo uvijek upareni sa ispravljačkim uređajima i koriste se za punjenje baterija.

Osim toga, takve električne mašine su vrlo osjetljive na fluktuacije opterećenja. Ako se u tradicionalnim generatorima za pobudu koristi baterija s velikim zalihama električne energije, tada sama kondenzatorska banka uzima dio energije iz generirane struje.

Ako opterećenje domaćeg generatora od asinhronog motora premašuje nominalnu vrijednost, tada neće imati dovoljno električne energije za punjenje i proizvodnja će se zaustaviti. Ponekad koriste kapacitivne baterije, čija se zapremina dinamički mijenja ovisno o opterećenju.

Međutim, time se potpuno gubi prednost "jednostavnosti kola".

Nestabilnost frekvencije generirane struje, čije su promjene gotovo uvijek slučajne, ne može se naučno objasniti, pa se stoga ne može uzeti u obzir i nadoknaditi, unaprijed je odredila nisku zastupljenost asinhronih generatora u svakodnevnom životu i nacionalnoj ekonomiji.

Rad asinkronog motora kao generatora na videu

Za potrebe izgradnje privatne stambene zgrade ili ljetne kuće, kućnom majstoru može biti potreban autonomni izvor električne energije, koji se može kupiti u trgovini ili sastaviti vlastitim rukama od dostupnih dijelova.

Domaći generator može da radi na energiju benzina, gasa ili dizel goriva. Da biste to učinili, mora biti povezan s motorom kroz kvačilo za apsorpciju udaraca koje osigurava glatku rotaciju rotora.

Ako lokalni uvjeti okoline dozvoljavaju, na primjer, česte vjetrove ili je u blizini izvor tekuće vode, tada možete napraviti vjetroturbinu ili hidrauličnu turbinu i spojiti je na asinhroni trofazni motor za proizvodnju električne energije.

Zahvaljujući takvom uređaju, imat ćete stalno radni alternativni izvor električne energije. To će smanjiti potrošnju energije iz javnih mreža i omogućiti uštede na njenom plaćanju.

U nekim slučajevima, dopušteno je koristiti jednofazni napon za rotaciju elektromotora i prijenos obrtnog momenta na domaći generator kako bi se stvorila vlastita trofazna simetrična mreža.

Kako odabrati asinhroni motor za generator po dizajnu i karakteristikama

Tehnološke karakteristike

Osnova domaćeg generatora je trofazni asinhroni elektromotor sa:

• faza;
• ili kavezni rotor.

Statorski uređaj

Magnetna kola statora i rotora izrađena su od izoliranih ploča od električnog čelika, u kojima su napravljeni žljebovi za smještaj žica za namotaje.

Tri pojedinačna namota statora mogu se fabrički povezati na sledeći način:

• zvijezde;
• ili trougao.

Njihovi zaključci su povezani unutar priključne kutije i povezani kratkospojnicima. Ovdje je instaliran i kabel za napajanje.

U nekim slučajevima, žice i kablovi se mogu povezati na druge načine.

Simetrični naponi se napajaju svakoj fazi indukcionog motora, pomaknuti pod kutom za trećinu kruga. Oni formiraju struje u namotajima.

Ove količine se prikladno izražavaju u vektorskom obliku.

Dizajnerske karakteristike rotora

Motori sa namotanim rotorom

Opremljeni su namotajem izrađenim prema modelu statora, a vodovi sa svakog su spojeni na klizne prstenove, koji preko tlačnih četkica obezbjeđuju električni kontakt sa krugom za pokretanje i podešavanje.

Ovaj dizajn je prilično težak za proizvodnju, skup je po cijeni. Zahtijeva periodično praćenje rada i kvalifikovano održavanje. Iz ovih razloga, nema smisla koristiti ga u ovom dizajnu za domaći generator.

Međutim, ako postoji sličan motor i nema drugu primjenu, tada se zaključci svakog namota (oni krajevi koji su spojeni na prstenove) mogu međusobno kratko spojiti. Na taj način će se fazni rotor pretvoriti u kratkospojni. Može se povezati prema bilo kojoj shemi koja se razmatra u nastavku.

Motori sa kavezom

Aluminij se ulijeva unutar žljebova magnetnog kruga rotora. Namotaj je napravljen u obliku rotirajućeg kaveza (za koji je dobio takvo dodatno ime) sa kratkospojnim prstenovima na krajevima.

Ovo je najjednostavniji krug motora, koji je lišen pokretnih kontakata. Zbog toga radi dugo bez intervencije električara, odlikuje se povećanom pouzdanošću. Preporučuje se da ga koristite za izradu domaćeg generatora.

Oznake na kućištu motora

Da bi domaći generator radio pouzdano, morate obratiti pažnju na:

• , koji karakteriše kvalitet zaštite tela od uticaja spoljašnje sredine;
• Potrošnja energije;
• brzina;
• dijagram povezivanja namotaja;
• dozvoljene struje opterećenja;
• Efikasnost i kosinus φ.

Princip rada indukcionog motora kao generatora

Njegova implementacija se zasniva na metodi reverzibilnosti električnih mašina. Ako je motor isključen iz mrežnog napona, rotor je prisiljen da se okreće izračunatom brzinom, tada će se EMF inducirati u namotu statora zbog prisustva preostale energije magnetskog polja.

Ostaje samo spojiti kondenzatorsku banku odgovarajuće klase na namotaje i kroz njih će teći kapacitivna vodeća struja, koja ima karakter magnetizirajuće.

Da bi se generator samouzbudio, a na namotajima formirao simetričan sistem trofaznih napona, potrebno je odabrati kapacitet kondenzatora koji je veći od određene, kritične vrijednosti. Osim njegove vrijednosti, dizajn motora prirodno utječe na izlaznu snagu.

Za normalnu proizvodnju trofazne energije frekvencije 50 Hz potrebno je održavati brzinu rotora većom od asinhrone komponente za količinu klizanja S, koja se nalazi u granicama S=2÷10%. Treba ga održavati na nivou sinhrone frekvencije.

Odstupanje sinusoida od standardne vrijednosti frekvencije negativno će utjecati na rad opreme s elektromotorima: pile, blanje, razne alatne mašine i transformatori. To praktički nema utjecaja na otporna opterećenja grijaćih elemenata i žarulja sa žarnom niti.

Dijagrami ožičenja

U praksi se koriste sve uobičajene metode povezivanja namotaja statora indukcionog motora. Odabir jednog od njih stvara različite uvjete za rad opreme i stvara napon određenih vrijednosti.

Zvjezdane šeme

Popularna opcija za povezivanje kondenzatora

Dijagram povezivanja asinhronog motora sa namotajima spojenim na zvijezdu za rad kao trofazni mrežni generator ima standardni oblik.

Shema asinhronog generatora sa spajanjem kondenzatora na dva namotaja

Ova opcija je prilično popularna. Omogućuje vam napajanje tri grupe potrošača iz dva namota:

• dva napona 220 volti;
• jedan - 380.

Radni i startni kondenzatori su povezani u strujni krug pomoću zasebnih prekidača.

Na temelju istog kruga možete stvoriti domaći generator s kondenzatorima povezanim na jedan namotaj indukcijskog motora.

dijagram trougla

Prilikom sastavljanja namotaja statora prema krugu zvijezde, generator će proizvoditi trofazni napon od 380 volti. Ako ih prebacite na trokut, onda - 220.

Tri sheme prikazane iznad na slikama su osnovne, ali ne i jedine. Na osnovu njih mogu se kreirati i druge metode povezivanja.

Kako izračunati karakteristike generatora prema snazi ​​motora i kapacitetu kondenzatora

Da bi se stvorili normalni uvjeti rada električne mašine, potrebno je poštovati jednakost njenog nazivnog napona i snage u režimima generatora i elektromotora.

U tu svrhu, kapacitet kondenzatora se odabire uzimajući u obzir reaktivnu snagu Q koju oni stvaraju pri različitim opterećenjima. Njegova vrijednost se izračunava izrazom:

Q=2π∙f∙C∙U 2

Iz ove formule, znajući snagu motora, da biste osigurali puno opterećenje, možete izračunati kapacitet kondenzatorske banke:

C \u003d Q / 2π ∙ f ∙ U 2

Međutim, treba uzeti u obzir način rada generatora. U praznom hodu, kondenzatori će nepotrebno opteretiti namote i zagrijati ih. To dovodi do velikih gubitaka energije, pregrijavanja strukture.

Da bi se eliminirao ovaj fenomen, kondenzatori se povezuju u koracima, određujući njihov broj ovisno o primijenjenom opterećenju. Da bi se pojednostavio odabir kondenzatora za pokretanje asinhronog motora u generatorskom režimu, kreirana je posebna tablica.

Početni kondenzatori serije K78-17 i slično s radnim naponom od 400 volti ili više dobro su prikladni za upotrebu kao dio kapacitivne baterije. Sasvim je prihvatljivo zamijeniti ih metalno-papirnim pandanima s odgovarajućim apoenima. Oni će morati biti povezani paralelno.

Ne vrijedi koristiti modele elektrolitskih kondenzatora za rad u krugovima asinkronog domaćeg generatora. Namijenjeni su za jednosmjerna kola, a kada prođu sinusoidu koja se mijenja u smjeru, brzo pokvare.

Postoji posebna shema za njihovo povezivanje za takve svrhe, kada se svaki poluval usmjerava diodama na njegov sklop. Ali prilično je komplikovano.

Dizajn

Autonomni uređaj elektrane mora u potpunosti osigurati pogonsku opremu i izvoditi ga jedan modul, uključujući zglobnu električnu ploču s uređajima:

• mjerenja - voltmetrom do 500 volti i frekventnim mjeračem;
• sklopna opterećenja - tri prekidača (jedan opći dovodi napon od generatora do strujnog kruga potrošača, a druga dva spajaju kondenzatore);
• zaštita - otklanjanje posljedica kratkih spojeva ili preopterećenja i), spašavanje radnika od propadanja izolacije i ulaska faznog potencijala u kućište.

Redundancija glavnog napajanja

Prilikom izrade domaćeg generatora potrebno je osigurati njegovu kompatibilnost sa krugom uzemljenja radne opreme, a za autonomni rad mora biti sigurno spojen.

Ako je elektrana stvorena za rezervno napajanje uređaja koji rade iz državne mreže, onda je treba koristiti kada je napon isključen sa linije, a kada se vrati, treba je zaustaviti. U tu svrhu dovoljno je ugraditi prekidač koji istovremeno kontrolira sve faze ili spojiti složeni automatski sistem za uključivanje rezervnog napajanja.

Izbor napona

Krug od 380 volti ima povećan rizik od ljudskih ozljeda. Koristi se u ekstremnim slučajevima, kada nije moguće proći s faznom vrijednošću od 220.

Preopterećenje generatora

Takvi načini stvaraju prekomjerno zagrijavanje namotaja s naknadnim uništavanjem izolacije. Nastaju kada su struje koje prolaze kroz namote prekoračene zbog:

1. nepravilan odabir kapacitivnosti kondenzatora;
2. priključak potrošača velike snage.

U prvom slučaju potrebno je pažljivo pratiti termički režim tokom praznog hoda. Kod prekomjernog zagrijavanja potrebno je podesiti kapacitet kondenzatora.

Osobine priključenja potrošača

Ukupna snaga trofaznog generatora sastoji se od tri dijela proizvedena u svakoj fazi, što je 1/3 ukupne. Struja koja prolazi kroz jedan namotaj ne smije prelaziti nazivnu vrijednost. To se mora uzeti u obzir pri povezivanju potrošača, ravnomjerno ih rasporediti po fazama.

Kada je domaći generator dizajniran da radi na dvije faze, ne može sigurno proizvesti električnu energiju više od 2/3 ukupne vrijednosti, a ako je uključena samo jedna faza, onda samo 1/3.

Kontrola frekvencije

Merač frekvencije vam omogućava da pratite ovaj indikator. Kada nije ugrađen u dizajn domaćeg generatora, tada možete koristiti indirektnu metodu: u praznom hodu, izlazni napon prelazi nominalni 380/220 za 4 ÷ 6% na frekvenciji od 50 Hz.

Jednu od opcija za izradu domaćeg generatora od asinhronog motora i njegove mogućnosti u svom videu prikazuju vlasnici kanala Maria s Aleksandrom Kostenkom.

Proizvodi

Postojeće elektroenergetske organizacije su u više navrata dokazale svoju nesposobnost u opsluživanju potrošača, a sve više ljudi se susreće s problemima u opskrbi električnom energijom. Najčešće s nestankom struje ili čak nedostatak struje sa kojima se suočavaju vlasnici vila i vikendica van grada. S tim u vezi, ljudi se opskrbljuju kerozinskim lampama, svijećama i benzinskim generatorima.

Ali nije uvijek moguće kupiti dobar generator za sebe, a stanovnici su prisiljeni da se suoče s pitanjem kako napraviti generator vlastitim rukama, trošeći mnogo manje na to nego na tvorničku jedinicu.

Princip rada generatora

U velikoj potražnji, generator može biti baziran na benzinskom ili dizel motoru. U većini slučajeva, glavni uređaj za proizvodnju električne energije je asinhroni motor, uz pomoć kojeg se proizvodi energija za radnu električnu mrežu. Benzinski generator sa asinhronim motorom koji radi sa visokom efikasnošću, a brzina rotora indukcionog motora veća je od brzine samog motora.

Instalacije koje koriste asinhroni motor koriste se ne samo u domaćim uvjetima, već i u mnogim druge elektrane, kao što su:

• Vjetroelektrane.
• za rad aparata za zavarivanje.
• Za podršku električne energije u sprezi sa malom hidroelektranom.

U većini slučajeva do pokretanja dolazi zbog priključenja struje, međutim, za mini-stanice to nije sasvim racionalno, jer generator mora proizvoditi električnu energiju, a ne trošiti je. U vezi s ovim nedostatkom, proizvođači sve više nude samopobuđenih uređaja, za čiji početak je potrebno samo serijsko povezivanje kondenzatora.

Zbog činjenice da je brzina rotora asinhronog generatora veća od samog motora, on može proizvoditi električnu energiju. U najčešćim modelima generatora za proizvodnju električne energije mora postojati najmanje 1500 okretaja u minuti.

Prednost brzine rotora pri pokretanju nad sinhronom brzinom naziva se klizanje i izračunava se kao postotak sinhrone brzine, ali pošto se stator rotira sa visok promet nego rotor, tada se formira tok nabijenih elektrona promjenjivog polariteta.

Prilikom pokretanja, povezani uređaj kontrolira sinkronu brzinu, a potom i proklizavanje. Prilikom napuštanja statora, elektroni se kreću duž rotora, ali aktivna energija je već u zavojnicama statora.

Princip rada motora je pretvaranje mehaničke energije u električnu, a za pokretanje i generisanje struje potrebna je jaka obrtni moment. Najprikladnija opcija, prema električarima, je održavanje optimalne brzine tijekom cijelog vremena rada generatora.

Prednosti asinhronog generatora

Sinhroni i asinhroni generatori imaju različit dizajn. Dizajn sinhronog je složeniji, osjetljivost na pad napona je veća, pa je i produktivnost manja od asinkrone. Magnetne zavojnice se postavljaju na rotor sinhronog motora, kompliciraju rotacija rotora, a rotor asinhronog generatora sličan je konvencionalnom zamašnjaku.

Gubitak efikasnosti sinhronog generatora zbog konstruktivnih karakteristika iznosi oko 11%, dok asinhronog generatora ima gubitak do 5%. Stoga su asinhroni uređaji traženiji kako u svakodnevnom životu tako iu industriji. Povećanje potražnje nije samo zbog visoke efikasnosti, već i zbog drugih prednosti:

• Jednostavan dizajn kućišta koji može zaštititi od prodiranja vlage i prašine, što smanjuje potrebu za svakodnevnim održavanjem.
• Otporan na pad napona i prisutnost ispravljača koji služi kao zaštita priključenih električnih uređaja.
• Može napajati visoko osjetljive uređaje, kao što su uređaji za zavarivanje, kompjuteri i žarulje sa žarnom niti.
• Visoka efikasnost i minimalna potrošnja energije za grijanje same jedinice.
• Dug radni vek zbog pouzdanosti delova i njihove otpornosti na habanje tokom upotrebe.

Zahvaljujući takvim pozitivnim nijansama, generator može raditi 15 godina, a njegov dizajn vam omogućava da napravite asinhroni generator vlastitim rukama.

Motoblok za električni generator

Za stanovnike sela i gradova van grada, upotreba hodnog traktora za sklapanje generatora nije inovacija, jer je jedinica vrlo česta, a mnogi s njom obavljaju radove na zemlji, iako je motocikl, kao i druga oprema, često podložan lomu.

U slučaju veće štete na agregatu, vlasnici kupuju novi, ali ne žele svi da se odvoje od starog, pa se stari primerci mogu koristiti za samostalno projektovanje alternatora od 220 V. Može se obezbediti rad motora optimalne performanse asinhroni motor u rasponu napona od 220 do 380. Snaga motora mora biti odabrana najmanje 15 kW, a brzina osovine mora biti od 800 do 1500 o/min. Takve karakteristike su neophodne za potpuno osiguranje električne mreže kuće. Zaista, s motorom male snage neće raditi da dobije dovoljno energije, a neracionalno je stvarati generator za nekoliko rasvjetnih tijela.

Postoje majstori koji izrađuju vjetrogenerator od asinhronog motora vlastitim rukama, ali u svakom slučaju, prije montaže, prvo morate izračunati potrošnju električne energije u zgradi. Zaista, u malim seoskim kućama može postojati jedan televizor ili bušilica, za koju će postojati dovoljno snage električni generator pretvoren iz konvencionalne motorne testere.

Priprema materijala i montaža

Kupovina asinhronog motora prijeti velikim gubitkom financija, a samomontaža može zahtijevati minimalne električne vještine, dijelove i alate. Ali ako se donese odluka da vlastitim rukama napravite alternator od 220 V, tada se morate pripremiti za ovo:

1. Za normalan rad generatora, brzina rotora mora biti veća od brzine motora. Stoga morate isključiti motor na mrežu i izračunati brzinu rotacije rotora, za to možete koristiti tahometar.
2. Izračunajte radnu brzinu budućeg generatora. Na primjer: brzina motora - 1200 o/min, a radna brzina generatora će biti - 1320 o/min. Ova vrijednost se može izračunati dodavanjem 10% očitanja tahometra brzini motora;
3. Za rad asinhronog motora potrebni su kondenzatori istog kapaciteta za povezivanje faza.
4. Kapacitet kondenzatora ne bi trebao biti previsok, inače je neizbježno ozbiljno pregrijavanje generatora.
5. Kondenzatori moraju biti izolirani i osigurati izračunatu brzinu rotacije rotora generatora.

Ovako jednostavan uređaj već se može koristiti kao izvor električne energije, ali budući da uređaj proizvodi visoki napon, bolje ga je koristiti s nižim transformatorom.

benzinska jedinica

Za sastavljanje benzinskog uređaja potrebno je na istom krevetu ugraditi hodni traktor i elektromotor, vodeći računa o paralelnom rasporedu osovina. Kroz dvije remenice, obrtni moment će se prenositi sa hodnog traktora na motor. Jedna remenica mora biti ugrađena na osovinu benzinske jedinice, a druga na elektromotor. Zbog ispravnog omjera će se odrediti veličina remenica rpm rotor motora.

Nakon ugradnje svih dijelova i spajanja remenskog pogona, možete prijeći na električni dio:

1. Namotaj elektromotora mora biti spojen prema shemi "zvijezda".
2. Spojeni kondenzatori na faze moraju formirati trokut.
3. Između kraja namotaja, srednja tačka formira 220 V, a 380 - između namotaja.

Kapacitet instaliranih kondenzatora odabire se ovisno o snazi ​​elektromotora. Uređaj proizvodi električnu energiju, što znači da je potrebno izvršiti uzemljenje, inače se uređaj može brzo istrošiti ili izazvati strujni udar za osobu.

Kao uređaj male snage, možete koristiti jednofazni motor iz perilice rublja, odvodne pumpe ili drugog kućnog aparata. Kao i trofazni motor, mora biti povezan paralelno sa namotajem. Također, prilikom projektiranja možete koristiti kondenzator faznog pomaka, ali će se snaga morati povećati do željene granice.

Takvi jednostavni uređaji s jednofaznim motorom mogu se koristiti za osvjetljavanje kuće ili povezivanje električnih uređaja male snage. U tom slučaju, izmjena strujnog kruga može omogućiti spajanje uređaja na grijač ili električnu peć. Na isti način se slični uređaji mogu napraviti pomoću neodimijuma ili drugih trajnih magneta.

Prednosti domaćeg dizajna

Glavna i bitna prednost je ušteda. Domaća verzija zahtijevat će mnogo manje gotovinskih ulaganja od fabričkih kolega.

Uz pravilnu montažu uradi sam, električna oprema može biti prilično pouzdana i produktivna u radu.

Jedini nedostatak takvog uređaja je to što početniku može biti teško razumjeti sve zamršenosti sastavljanja i proizvodnje uređaja. Ako se spoje i montiraju pogrešno, moguća su nepovratna oštećenja, nakon čega će utrošeno vrijeme i novac biti izgubljeni.

Hidro i vjetroelektrane

Osim benzinskih uređaja, postoje i drugi dizajni. Osovina elektromotora može se pokrenuti pomoću vjetrenjače ili protoka vode. Dizajni nisu najjednostavniji, ali zahvaljujući njima možete bez upotrebe benzina ili dizel goriva.

Uređaj kao što je hidrogenerator može se sastaviti samostalno. Ako u blizini kuće postoji rijeka koja teče, voda se može koristiti kao sila koja rotira osovinu. Istovremeno se u korito ugrađuje hidraulički točak sa lopaticama. Tako se stvara struja koja rotira turbinu i osovinu elektromotora, a ovisno o broju ugrađenih turbina i lopatica, protok vode i napon generatora će se povećavati ili smanjivati.

Dizajn vjetroturbine je malo složeniji, jer opterećenje vjetrom nije konstantna vrijednost. Brzina vjetrenjače, koja se prenosi na osovinu motora, mora se regulirati ovisno o potrebnoj brzini elektromotora. Regulator u ovom mehanizmu je mjenjač. Složenost dizajna leži u činjenici da kada se vjetar podigne, potreban je reduktor, a kada vjetar opadne, potreban je reduktor.

Svi asinhroni uređaji koji proizvode električnu energiju imaju povećan nivo opasnosti, te im je stoga potrebna izolacija. Sa takvom opremom treba pažljivo rukovati i treba je čuvati zaštićenom od elemenata:

• Autonomni uređaji su opremljeni mjernim senzorima za hvatanje podataka o radu. Preporučuje se ugradnja tahometra i voltmetra.
• Ugradnja prekidača ili odvojenih dugmadi za uključivanje i isključivanje.
• Jedinica mora biti uzemljena.
• Efikasnost asinhronog uređaja može se smanjiti za 30-50%, što je neizbežna pojava pri pretvaranju električne energije iz mehaničke.
• Potrebno je pratiti temperaturu instalacije i način rada, jer se uređaj može pregrijati u praznom hodu.

Slijedite ova jednostavna pravila u radu, a uređaj će služiti dugo vremena i neće uzrokovati neugodnosti.

Iako je domaća instalacija jednostavna za montažu, zahtijeva određeni napor, koncentraciju pri radu sa konstrukcijom i ispravan priključak na mrežu. Finansijski je svrsishodno sastaviti uređaj ove vrste u prisustvu ispravnog neiskorištenog motora. Inače, glavni element uređaja koštat će upola manje od tržišne instalacije. Vjetar ili drugi generator najbolje je sastaviti od provjerenih i servisiranih dijelova kako bi se produžio vijek trajanja generatora.

Kako bi se osiguralo nesmetano napajanje kod kuće, koriste se alternatori, pogonjeni dizelskim ili karburatorskim motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Ali iz kursa elektrotehnike poznato je da je svaki elektromotor reverzibilan: on je također sposoban proizvoditi električnu energiju. Da li je moguće napraviti generator od asinhronog motora vlastitim rukama, ako već postoje on i motor s unutarnjim sagorijevanjem? Uostalom, tada neće biti potrebno kupiti skupu elektranu, ali će se moći proći improviziranim sredstvima.

Konstrukcija asinhronog elektromotora

Asinhroni električni motor uključuje dva glavna dijela: fiksni stator i rotor koji rotira unutar njega. Rotor se rotira na ležajevima koji su pričvršćeni u uklonjivim krajnjim dijelovima. Rotor i stator sadrže električne namote, čiji su zavoji položeni u žljebove.

Namotaj statora je povezan na mrežu naizmjenične struje, jednofaznu ili trofaznu. Metalni dio statora gdje je položen naziva se magnetsko kolo. Napravljen je od odvojenih tankih obloženih ploča koje ih izoluju jedna od druge. Time se eliminira pojava vrtložnih struja, koje onemogućuju rad elektromotora zbog pojave prevelikih gubitaka za zagrijavanje magnetskog kruga.

Zaključci iz namotaja sve tri faze nalaze se u posebnoj kutiji na kućištu motora. Zove se barno, u njemu su zaključci namotaja međusobno povezani. Ovisno o naponu napajanja i tehničkim podacima motora, izlazi se kombiniraju u zvijezdu ili trougao.

Namotaj rotora bilo kojeg asinhronog elektromotora sličan je "kavezu s vjevericom", kako ga nazivaju. Izrađen je u obliku niza provodljivih aluminijskih šipki raspršenih po vanjskoj površini rotora. Krajevi šipki su zatvoreni, pa se takav rotor naziva kavez za vjeverice.
Namotaj se, kao i namotaj statora, nalazi unutar magnetnog kola, također napravljen od izoliranih metalnih ploča.

Princip rada asinhronog elektromotora

Kada je napon napajanja spojen na stator, struja teče kroz zavoje namotaja. Stvara magnetno polje unutra. Budući da je struja naizmjenična, polje se mijenja u skladu s oblikom napona napajanja. Položaj namotaja u prostoru napravljen je na takav način da se polje unutar njega okreće.
U namotaju rotora, rotirajuće polje indukuje EMF. A budući da su zavoji namota kratko spojeni, tada se u njima pojavljuje struja. Interagira s poljem statora, što dovodi do pojave rotacije osovine motora.

Elektromotor se naziva asinhroni jer se polje statora i rotor okreću različitim brzinama. Ova razlika u brzini naziva se proklizavanje (S).


gdje:
n je frekvencija magnetskog polja;
nr je brzina rotora.
Za regulaciju brzine osovine u širokom rasponu, asinhroni elektromotori se izrađuju s faznim rotorom. Namotaji pomaknuti u prostoru namotani su na takav rotor, isto kao i na stator. Krajevi iz njih se izvode na prstenove, uz pomoć aparata za četkicu, na njih su spojeni otpornici. Što je veći otpor za spajanje na fazni rotor, niža će biti brzina njegove rotacije.

Asinhroni generator

A što će se dogoditi ako se rotor asinhronog elektromotora okrene? Hoće li moći proizvoditi električnu energiju i kako napraviti generator od indukcionog motora?
Ispostavilo se da je to moguće. Da bi se napon pojavio na namotu statora, u početku je potrebno stvoriti rotirajuće magnetsko polje. Pojavljuje se zbog preostale magnetizacije rotora električne mašine. U budućnosti, kada se pojavi struja opterećenja, snaga magnetnog polja rotora dostiže potrebnu vrijednost i stabilizira se.
Da bi se olakšao proces pojave napona na izlazu, koristi se kondenzatorska banka koja je u trenutku pokretanja povezana sa statorom asinhronog generatora (kondenzatorska pobuda).

Ali parametar svojstven asinhronom elektromotoru ostaje nepromijenjen: količina klizanja. Zbog toga će frekvencija izlaznog napona asinhronog generatora biti niža od brzine osovine.
Usput, osovina asinhronog generatora mora se rotirati takvom brzinom da se postigne nazivna brzina rotacije statorskog polja elektromotora. Da biste to učinili, trebate saznati brzinu rotacije osovine s ploče koja se nalazi na kućištu. Zaokruživanjem njegove vrijednosti na najbliži cijeli broj dobiva se brzina rotacije rotora elektromotora pretvorenog u generator.

Na primjer, za električni motor, čija je ploča prikazana na fotografiji, brzina rotacije osovine je 950 o/min. To znači da brzina rotacije osovine treba biti 1000 o/min.

Zašto je asinhroni generator gori od sinhronog?

Koliko će biti dobar domaći generator od indukcionog motora? Po čemu će se razlikovati od sinhronog generatora?
Da bismo odgovorili na ova pitanja, ukratko se prisjećamo principa rada sinhronog generatora. Jednosmjerna struja se dovodi do namotaja rotora kroz klizne prstenove čija je vrijednost podesiva. Rotaciono polje rotora stvara EMF u namotaju statora. Da bi se dobio potreban napon proizvodnje, sistem automatske ekscitacije će promijeniti struju u rotoru. Budući da se napon na izlazu generatora prati automatizacijom, kao rezultat kontinuiranog procesa regulacije, napon uvijek ostaje nepromijenjen i ne ovisi o veličini struje opterećenja.
Za pokretanje i rad sinhronih generatora koriste se nezavisni izvori energije (baterije). Stoga početak njegovog rada ne ovisi ni o pojavi struje opterećenja na izlazu, niti o postizanju potrebne brzine rotacije. Samo frekvencija izlaznog napona ovisi o brzini rotacije.
Ali čak i kada primamo pobudnu struju od napona generatora, sve gore navedeno ostaje istinito.
Sinhroni generator ima još jednu osobinu: može generirati ne samo aktivnu, već i reaktivnu snagu. Ovo je vrlo važno kada se napajaju elektromotori, transformatori i druge jedinice koje ga troše. Nedostatak reaktivne snage u mreži dovodi do povećanja gubitaka grijanja vodiča, namota električnih strojeva, smanjenja napona kod potrošača u odnosu na generiranu vrijednost.
Za pobudu asinhronog generatora koristi se zaostala magnetizacija njegovog rotora, što je samo po sebi slučajna vrijednost. Nije moguće regulisati parametre koji utiču na vrednost njegovog izlaznog napona tokom rada.

Osim toga, asinhroni generator ne stvara, već troši reaktivnu snagu. Neophodno je da stvori struju pobude u rotoru. Razmislite o pobuđivanju kondenzatora: povezivanjem grupe kondenzatora pri pokretanju, stvara se reaktivna snaga potrebna generatoru za početak rada.
Kao rezultat toga, napon na izlazu asinhronog generatora nije stabilan i varira ovisno o prirodi opterećenja. Kada je na njega priključen veliki broj potrošača reaktivne snage, namotaj statora može se pregrijati, što će utjecati na vijek trajanja njegove izolacije.
Stoga je upotreba asinhronog generatora ograničena. Može da radi u uslovima bliskim „stakleničkim“: nema preopterećenja, udarnih struja opterećenja, snažnih potrošača reagensa. Istovremeno, na njega priključeni prijemnici ne bi trebali biti kritični za promjene veličine i frekvencije napona napajanja.
Idealno mjesto za korištenje asinhronog generatora je u alternativnim energetskim sistemima koji se napajaju energijom vode ili vjetra. Kod ovih uređaja generator ne napaja potrošača direktno, već puni bateriju. Već iz njega, preko DC-to-AC pretvarača, napaja se opterećenje.
Stoga, ako trebate sastaviti vjetrenjaču ili malu hidroelektranu, asinhroni generator je najbolji izlaz. Ovdje djeluje njegova glavna i jedina prednost - jednostavnost dizajna. Nepostojanje prstenova na rotoru i aparatu za četke dovodi do činjenice da ga tokom rada nije potrebno stalno održavati: očistiti prstenove, promijeniti četke, ukloniti grafitnu prašinu s njih. Zaista, da biste vlastitim rukama napravili vjetrogenerator od asinhronog motora, osovina generatora mora biti direktno povezana s lopaticama vjetrenjače. To znači da će struktura biti na velikoj nadmorskoj visini. Teško ju je izvući odatle.

Magnetski generator

Zašto je potrebno magnetsko polje stvoriti električnom strujom? Uostalom, postoje moćni izvori toga - neodimijski magneti.
Da bi se indukcijski motor pretvorio u generator, bit će potrebni cilindrični neodimijski magneti, koji će biti ugrađeni umjesto standardnih vodiča namota rotora. Prvo morate izračunati potreban broj magneta. Da biste to učinili, uklonite rotor iz motora koji se pretvara u generator. Jasno pokazuje mjesta na kojima je položen namotaj "kotača". Dimenzije (promjer) magneta odabrane su tako da kada su postavljene strogo u središte vodiča kratkospojenog namota, ne dolaze u kontakt s magnetima sljedećeg reda. Između redova treba da postoji razmak ne manji od prečnika magneta koji se koristi.
Odlučujući o promjeru, izračunavaju koliko će magneta stati duž dužine vodiča namotaja od jednog ruba rotora do drugog. Istovremeno, između njih ostaje razmak od najmanje jedan do dva milimetra. Množenjem broja magneta u redu sa brojem redova (provodnika namota rotora) dobije se traženi broj. Visinu magneta ne treba birati jako veliku.
Za ugradnju magneta na rotor asinhronog elektromotora, morat će se modificirati: ukloniti sloj metala na tokarilici do dubine koja odgovara visini magneta. U tom slučaju, rotor mora biti pažljivo centriran u mašini kako se ne bi narušila njegova ravnoteža. U suprotnom će imati pomak u centru mase, što će dovesti do batina u radu.

Zatim nastavite s postavljanjem magneta na površinu rotora. Za fiksiranje se koristi ljepilo. Svaki magnet ima dva pola, konvencionalno nazvana sjeverni i južni. Unutar jednog reda, polovi udaljeni od rotora moraju biti isti. Da ne bi pogriješili u montaži, magneti se prvo povezuju u vijenac. Oni će se ispreplesti na strogo definisan način, jer ih privlače samo suprotni polovi. Sada ostaje samo označiti motke istog imena markerom.
U svakom sljedećem redu stup koji se nalazi izvana se mijenja. Odnosno, ako ste postavili red magneta sa polom označenim markerom, koji se nalazi izvan rotora, onda je sljedeći postavljen magnetima okrenutim naopako. itd.
Nakon lijepljenja magneta potrebno ih je fiksirati epoksidom.Da biste to učinili, oko nastale strukture od kartona ili debelog papira izrađuje se šablon u koji se ulijeva smola. Papir je omotan oko rotora, omotan trakom ili električnom trakom. Jedan od krajnjih dijelova je prekriven plastelinom ili također zapečaćen. Zatim se rotor postavlja okomito i epoksidna smola se sipa u šupljinu između papira i metala. Nakon što se stvrdne, elementi se uklanjaju.
Sada ponovo stegnemo rotor u strug, centriramo ga i brusimo površinu ispunjenu epoksidom. Ovo nije neophodno iz estetskih razloga, već da bi se smanjio uticaj moguće neuravnoteženosti usled dodatnih delova ugrađenih na rotor.
Brušenje se prvo vrši grubim brusnim papirom. Postavlja se na drveni blok, koji se zatim ravnomjerno pomiče duž rotirajuće površine. Zatim možete nanijeti brusni papir sitnije granulacije.

Sada se gotovi rotor može umetnuti natrag u stator i rezultirajući dizajn se može testirati. Mogu ga uspješno koristiti oni koji žele napraviti, na primjer, vjetrogenerator od asinhronog motora. Postoji samo jedan nedostatak: cijena neodimijskih magneta je vrlo visoka. Stoga, prije nego što počnete prepravljati rotor i trošiti novac na rezervne dijelove, trebali biste izračunati koja je opcija isplativija: napraviti generator od asinhronog motora ili kupiti gotov.

Po potrebi se kao generator izmjenične struje može koristiti trofazni asinhroni elektromotor sa kaveznim kaveznim rotorom.

Ovo rješenje je prikladno zbog široke dostupnosti asinhronih motora, kao i zbog nepostojanja sklopa kolektor-četka u takvim motorima, što takav generator čini pouzdanim i izdržljivim. Ako postoji prikladan način da se njegov rotor dovede u rotaciju, tada će biti dovoljno spojiti tri identična kondenzatora na namotaje statora za proizvodnju električne energije. Praksa pokazuje da takvi generatori mogu raditi godinama bez potrebe za održavanjem.

Pošto na rotoru postoji zaostala magnetizacija, kada se on rotira, u namotajima statora će se pojaviti indukcioni EMF, a pošto su kondenzatori povezani na namotaje, postojaće odgovarajuća kapacitivna struja koja će magnetizirati rotor. Daljnjom rotacijom rotora doći će do samopobude, zbog čega će se u namotajima statora uspostaviti trofazna sinusna struja.

U generatorskom režimu, brzina rotora mora odgovarati sinhronoj frekvenciji motora, koja je veća od njegove radne (asinhrone) frekvencije. Na primjer: za motor AIR112MV8, namotaj statora ima 4 para magnetnih polova, što znači da je njegova nominalna sinhrona frekvencija 750 o/min, ali pri radu pod opterećenjem rotor ovog motora rotira frekvencijom od 730 o/min, jer je asinhroni motor. Dakle, u načinu rada generatora, morate rotirati njegov rotor sa frekvencijom od 750 o/min. Shodno tome, za motore sa dva para magnetnih polova, nazivna sinhrona frekvencija je 1500 o/min, a sa jednim parom polova - 3000 o/min.

Kondenzatori se biraju u skladu sa snagom primijenjenog asinhronog motora i prirodom opterećenja. Jalova snaga koju kondenzatori daju u ovom načinu rada, ovisno o kapacitetu, može se izračunati po formuli:

Na primjer, postoji asinhroni motor dizajniran za nazivnu snagu od 3 kW kada radi iz trofazne mreže s naponom od 380 volti i frekvencijom od 50 Hz. To znači da kondenzatori pri punom opterećenju moraju osigurati svu ovu snagu. Pošto je struja trofazna, ovdje govorimo o kapacitetu svakog kondenzatora. Kapacitet se može pronaći pomoću formule:

Prema tome, za dati trofazni asinhroni motor od 3 kW, kapacitet svakog od tri kondenzatora pri punom otpornom opterećenju će biti:

Početni kondenzatori serije K78-17, K78-36 i slično za napon od 400 volti i više, po mogućnosti 600 volti, ili metalno-papirni kondenzatori sličnih snaga su savršeni za ovu svrhu.

Govoreći o načinima rada generatora iz asinhronog motora, važno je napomenuti da će u praznom hodu spojeni kondenzatori stvoriti reaktivnu struju, koja će jednostavno zagrijati namote statora, tako da ima smisla napraviti kondenzatorske jedinice kompozitnim i spojiti kondenzatore u skladu sa zahtjevima određenog opterećenja. Struja praznog hoda, sa ovim rješenjem, bit će značajno smanjena, što će rasteretiti sistem u cjelini. Opterećenja reaktivne prirode, naprotiv, zahtijevat će povezivanje dodatnih kondenzatora koji premašuju izračunatu nazivnu vrijednost zbog faktora snage karakterističnog za reaktivna opterećenja.

Dozvoljeno je spajanje namotaja statora i u zvijezdu, da se dobije 380 volti, i u trokut, da se dobije 220 volti. Ako nema potrebe za trofaznom strujom, može se koristiti samo jedna faza spajanjem kondenzatora samo na jedan od namotaja statora.

Možete raditi sa dva namotaja. U međuvremenu, treba imati na umu da snaga koju svaki od namota daje opterećenju ne smije prelaziti trećinu ukupne snage generatora. Ovisno o potrebama, možete spojiti trofazni ispravljač ili koristiti jednosmjernu izmjeničnu struju. Radi lakšeg upravljanja, korisno je organizirati indikatorski stalak s mjernim instrumentima - voltmetrima, ampermetrima i frekventomjerom. Automati (prekidači) su savršeni za prebacivanje kondenzatora.

Posebnu pažnju treba obratiti na sigurnost, uzeti u obzir kritične struje i shodno tome izračunati poprečne presjeke svih žica. Pouzdana izolacija je takođe važan faktor sigurnosti.