Асинхронный генератор своими руками: Асинхронный электродвигатель в качестве генератора

Содержание

делаем из асинхронного двигателя своими руками на 220 В без переделки, отличия от синхронного, принцип работы и устройство

Асинхронный генератор – это прибор, посредством работы которого удается обеспечить промышленное оборудование, а также бытовые устройства электроэнергией. Данный тип агрегатов отличается простотой эксплуатации и удобной конструкцией.

Устройство

Генератор имеет простую структуру. Основными элементами устройства являются:

Первый представляет собой подвижную деталь, а второй элемент в процессе эксплуатации сохраняет свое положение. В агрегате не сразу удается заметить обмотки проволоки, для изготовления которой обычно задействуют медь. Однако обмотки есть, только выполнены они из алюминиевых стержней и отличаются улучшенными характеристиками.

Конструкция, образованная короткозамкнутыми обмотками, называется «беличья клетка».

Внутреннее пространство заполнено пластинами из стали, а сами стержни из алюминия впрессованы в пазы, предусмотренные в сердечнике подвижного элемента. На валу генератора расположен ротор, а сам он стоит на специальных подшипниках. Фиксацию элементов агрегата обеспечивают две крышки, зажимающие вал с двух сторон. Корпус выполнен из металлического материала. Некоторые модели дополнительно оснащены вентилятором для охлаждения устройства во время работы, а на корпусе располагаются ребра.

Преимуществом генераторов является возможность их использования в сети с напряжением как в 220 В, так и с более высокими показателями. Для правильного подключения агрегата необходимо выбрать подходящую схему.

Принцип работы

Главная задача генератора заключается в выработке электрической энергии посредством энергии механической:

  • ветровой;
  • гидравлической;
  • внутренней, преобразованной в механическую.

Когда ротор начинает вращаться, в его контуре образуются магнитные силовые линии. Они проходят через обмотки, предусмотренные в статоре, в результате чего возникает электродвижущая сила. Именно она является ответственной за появление тока в цепях. Происходит это за счет подключения к устройству активных нагрузок.

Важный момент, который следует учитывать для организации бесперебойной работы, заключается в отслеживании скорости вращения вала. Она должна быть больше по сравнению с частотой, с которой образуется переменный ток. Последний показатель задают полюса статора. Если говорить проще, то в процессе выработки электроэнергии требуется обеспечить несовпадение частот. Они должны отставать на величину скольжения ротора.

При вращении вала под воздействием внешнего импульса, полученного в результате задействования механической энергии, и остаточного магнетизма возникает собственная ЭДС устройства. В итоге оба поля – подвижное и неподвижное – взаимодействуют друг с другом в динамическом режиме.

Ток, полученный в АГ, имеет небольшие значения. Для повышения выходной мощности потребуется увеличение магнитной индукции.

Зачастую достичь этого помогают дополнительные статоры конденсаторов. Их подключают к выводам катушек и внимательно следят за показателями системы.

Сфера применения

Асинхронные генераторы пользуются популярностью, и среди преимуществ подобных станций выделяют:

  • устойчивость к перегрузкам и КЗ;
  • простую конструкцию;
  • небольшой процент нелинейных искажений;
  • стабильную работу за счет небольшого значения клирфактора;
  • стабилизацию напряжения на выходе.

При подключении генератор выделяет небольшой количество реактивного тепла, поэтому его конструкция не требует установки дополнительных охлаждающих устройств. Это позволяет выполнить надежную герметизацию внутренней полости агрегата для ее защиты от проникновения влаги, грязи или пыли.

За счет своих достоинств генераторы активно используются в качестве источников электричества в следующих сферах и областях:

  • транспортной;
  • промышленной;
  • бытовой;
  • сельскохозяйственной.

Также мощные агрегаты встречаются в автомастерских. Кроме того, их упрощенная конструкция позволяет использовать устройства в качестве источников электрической энергии.

К ним подключают аппараты для сварки, а также с их помощью организуют подачу питания важным объектам здравоохранения.

Посредством работы генераторов такого типа удается в короткие сроки соорудить и запустить ветровые и гидроэлектростанции.

Таким образом, обеспечить себя энергией могут даже удаленные от центральных сетей поселки и хозяйства.

Чем отличается от синхронного?

Основным отличием генератора асинхронного типа от синхронного является измененная конструкция ротора. Во втором варианте ротор использует проволочные обмотки. Чтобы организовать вращательное движение вала и создать магнитную индукцию, агрегат задействует автономный источник питания, которым зачастую выступает генератор меньшей мощности. Его располагают параллельно той оси, на которой располагается ротор.

Плюс синхронного генератора заключается в образовании чистой электрической энергии. Кроме того, устройство без особого труда синхронизируется с другими подобными машинами, и это тоже различие.

Единственным недостатком считают восприимчивость к перегрузкам и КЗ. Дополнительно стоит отметить, что разница между двумя видами оборудования заключается и в цене. Синхронные агрегаты более дорогие по сравнению с устройствами асинхронного типа.

Что касается клирфактора, то у асинхронных агрегатов его показатель значительно ниже. Поэтому можно утверждать, что этот вид устройств вырабатывает чистый электрический ток без каких-либо загрязнений.

За счет действия подобной машины удается обеспечить более надежную работу:

  • ИБП;
  • зарядных устройств;
  • телевизионных приемников нового поколения.

Запуск асинхронных моделей происходит быстро, однако требует увеличения пусковых токов, которые запускают вращение вала. Плюсом является то, что в процессе работы конструкция испытывает меньше реактивных нагрузок, за счет чего удалось улучшить показатели теплового режима. Кроме того, работа асинхронных генераторов более стабильная вне зависимости от того, с какой скоростью вращается подвижный элемент.

Виды

Существует несколько классификаций асинхронных генераторов. Они могут отличаться следующими факторами.

  • Типом ротора – вращающейся части конструкции. Сегодня выпускаемые агрегаты данного типа предусматривают в своей конструкции фазный или короткозамкнутый ротор. Первый оборудован индуктивной обмоткой, в качестве которой выступает изолированный провод. С его помощью и удается создать динамическое магнитное поле. Второй вариант – единая конструкция, имеющая цилиндрическую форму. Внутри нее расположены штыри, оборудованные двумя замыкающими кольцами.
  • Количеством рабочих фаз. Под ними подразумевают выходные или статорные обмотки, расположенные внутри устройства. Выходные при этом могут иметь одну фазу или три. Этот показатель определяет назначение генератора. Первый вариант доступен для эксплуатации при напряжении в 220 В, второй – 380 В.
  • Схемой включения. Выделяют несколько способов организации работы трехфазного генератора. Можно подключить катушки к устройству, применяя схему «звезда» или «треугольник». Также их можно разместить на полюсах неподвижного элемента – статора.

Дополнительно генераторы асинхронного типа классифицируют по наличию или отсутствию обмотки катушки самовозбуждения.

Схема подключения

Сегодня выпускают различные вариации асинхронного двигателя. Он может быть однофазным или иметь три фазы для подключения. В нем может быть предусмотрено несколько обмоток или выполнена модернизация конструкции ротора. Однако в любом случае схемы подключения устройства остаются неизменными.

Среди распространенных схем можно выделить следующие.

  • «Звезда». В этом случае необходимо взять концы обмоток статора и подключить их в одной точке. Способ подходит преимущественно для трехфазных генераторов, которые необходимо подсоединить к трехфазной линии по большему напряжению.
  • «Треугольник». Является следствием первого варианта, только подключение происходит последовательно. В результате получается, что конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей, и так далее. Плюс этого способа – в возможности образования максимальной мощности в процессе работы агрегата.
  • «Звезда-треугольник». Этот метод вобрал плюсы двух предыдущих. Он обеспечивает мягкий запуск и достижение большой мощности. Для подключения потребуется использование реле времени.

Примечательно, что многоскоростные генераторы тоже имеют свои способы подключения. В основном это комбинации схем «звезда» и «треугольник» в различной их модификации.

Каждый генератор подключается к системе посредством определенной схемы, которая определяет способ выработки электроэнергии. Любой из этих способов подразумевает рациональное размещение проводов обмоток неподвижного элемента между полюсами его сердечника, только при этом подключение этих проводов осуществляется по-разному.

Как сделать своими руками?

Для начала стоит уточнить, что с нуля создать асинхронную мобильную станцию не получится. Максимум, что можно сделать, – это изготовить ротор без переделки или модернизировать двигатель асинхронного типа в альтернативную конструкцию.

Для проведения работ по модернизации ротора достаточно запастись готовым статором от мотора и провести ряд экспериментов. Главная идея сборки самодельного генератора заключается в использовании неодимовых магнитов. С их помощью удастся обеспечить ротор необходимым количеством полюсов для выработки электрической энергии.

Посредством наклеивания магнитов на заготовку, которую предварительно необходимо посадить на вал, и соблюдения полярности и угла сдвига получится добиться нужного результата. Магнитов потребуется много, минимальное количество составляет 128 штук. Готовая конструкция ротора подгоняется к статору. При выполнении этой процедуры необходимо предусмотреть зазор между зубцами и магнитными полюсами ротора. Он должен быть минимальным.

Стоит отметить, что ввиду плоской поверхности магнитиков им потребуется шлифовка. Дополнительно элементы нужно будет обточить.

В процессе важно регулярно охлаждать конструкцию, чтобы предотвратить появление деформаций и утерю магнитных свойств. Если все сделано правильно, то генератор будет работать исправно.

В процессе создания асинхронного генератора может возникнуть только одна проблема. В домашних условиях трудно изготовить идеальную конструкцию ротора, поэтому если есть возможность воспользоваться токарным станком, то лучше ею не пренебрегать. Кроме того, на подгонку деталей и их доработку потребуется много времени.

Еще один вариант, с помощью которого можно получить генератор, – это преобразование асинхронного двигателя, используемого в автомобилях. Дополнительно следует приобрести электромагнит, мощность которого будет соответствовать требованиям по отношению к будущему оборудованию. Стоит отметить, что при поиске двигателя нужно учитывать, чтобы его мощность была на половину выше показателя, которого хочется добиться в генераторе.

Чтобы получить нужную конструкцию и организовать ее эффективную работу, потребуется приобрести 3 модели конденсаторов. Каждый элемент должен быть способен выдержать напряжение в 600 и более В.

Реактивная мощность генератора асинхронного типа имеет связь с емкостью конденсатора, поэтому вычислить ее можно по формуле. Стоит отметить, что при повышении нагрузки мощность генератора растет. Таким образом, чтобы добиться стабильного напряжения в сети, потребуется увеличить емкость конденсаторов.

Про принцип работы асинхронного генератора смотрите в следующем видео.

лучшие идеи и советы, как изготовить современный генератор своими руками (инструкция с фото и чертежами)

Для того чтобы асинхронный двигатель стал генератором переменного тока надо чтобы внутри него образовывалось магнитное поле, это можно сделать путём размещения на роторе двигателя постоянных магнитов. Вся переделка и простая и сложная одновременно.

Сначало надо подобрать подходящий двигатель, который наиболее подойдёт для работы в качестве низкооборотистого генератора. Это многополюсные асинхронные двигатели, хорошо подходят 6-ти и 8-ми полюсные, низкооборотистые двигатели, с максимальными оборотами в режиме двигателя не более 1350об/м. Такие двигатели имеют наибольшее количество полюсов и зубцов на статоре.

Далее нужно разобрать двигатель и извлечь якорь-ротор, который надо сточить на станке до опредлённых размеров под наклеивание магнитов. Магниты неодимые, обычно клеят маленькие круглые магнитики. Сейчас я попробую расказать как и сколько магнитов клеить.

Для начала нужно узнать сколько у вашего мотора полюсов, но по обмотке это понять достаточно трудно без соответствующего опыта, поэтому количество полюсов лучше прочитать на маркировке двигателя, если она конечно имеется, хотя в большенстве случаев она имеется. Ниже приведён пример маркировки двигателя и расшифровка маркировки.

По марке двигателя. Для 3х фазных: Тип двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, (синх.), об/мин КПД, % Масса, кг

Например: ДАФ3 400-6-10 УХЛ1 400 6000 600 93,7 4580 Расшифровка обозначения двигателя: Д — двигатель; А — асинхронный; Ф — с фазным ротором; 3 — закрытое исполнение; 400 — мощность, кВт; б — напряжение, кВ; 10 — число полюсов; УХЛ — климатическое исполнение; 1 — категория размещения.

Бывает так, что двигатели не нашего производства как на фото выше, и маркировка непонятна, или маркировка просто не читаема. Тогда остаётся один метод, это посчитать сколько у вас зубцов на статоре и сколько зубцов занимает одна катушка. Если наприер катушка занимает 4 зубца, а их всего 24, то ваш мотор шестиполюсной.

Количество полюсов статора нужно знать для того, чтобы определиться с количеством полюсов при наклейке магнитов на ротор. Это количество обычно равное, то-есть если полюсов статора 6, то и магниты надо клееть с чередованием полюсов в количестве 6, SNSNSN.

Теперь, когда число полюсов известно надо рассчитать число магнитов для ротора. Для этого надо выссчитать длинну оружности ротора, по простой формуле 2nR где n=3,14. Тоесть 3,14 умножаем на 2 и на радис ротора, получается длинна окружности. Длее замеряем свой ротор по длинне железа, которое в алюминиевой оправке. После можно нарисовать полученную полосу с длинной и шириной, можно на компьютере и потом распечатать.

Терерь нужно определится с толщиной магнитов, она примерно равна 10-15% от диаметра ротора, например если ротор 60мм, то магниты нужны толщиной 5-7мм. Для этого магниты покупают обычно круглые. Если ротор примерно 6см вдиаметре, то магниты можно высотой 6-10 мм. Определившись какие магниты использовать, на шаблоне длинна которой равна длинне окрушности

Пример рассчёта магнитов для ротора, например диаметр ротора 60см, высчитываем длинну окружности =188см. Делим длинну на количество полюсов, в данном случае на 6, и получаем 6 секций, в каждой секции магниты вклеиваются одинаковым полюсом. Но это ещё не всё. Терепь надо высчитать сколько магнитов войдёт в один полюс, чтобы их ровно распределить по полюсу. Например ширина круглого магнита 1см,расстояние между магнитами около 2-3мм, значит 10мм +3=13мм.

Длинну окружности делим на 6 частей=31мм, это ширина одного полюса по длинне окружности ротора, а ширина полюса по железу, дапустим 60мм. Значит получается площаадь полюса 60 на 31 мм. Это получается 8 в 2 ряда магнитов на полюс с расстоянием между собой 5мм. В этом случае надо пересчитать количество магнитов, чтобы они как можно плотнее уместились на полюсе.

Сдесь пример на магнитах шириной 10мм, поэтому получается расстояние между ними 5мм. Если уменьшить диаметр магнитов например в 2 раза, то-есть 5мм, то они более плотно заполнят полюс вследствие чего увеличится магнитное поле от большего каличества общей массы магнитом. Таких магнитов(5мм) поместится уже 5 рядов, а в длинну 10, то-есть 50 магнитов на полюс, и общее количество на ротор 300шт.

Для того чтобы уменьшить залипание шаблон нужно разметить так, чтобы смещение магнитов при наклейке было на ширину одного магнита, если ширина магнита 5мм, то и смещение на 5мм.

Теперь когда с магнитами опрделились нужно проточить ротор, чтобы поместились магниты. Если высота магнитов 6мм, то стачивается диамет на 12+1мм, 1мм это запас на кривезну рук. Магниты можно разместить на роторе двумя способами.

Первый способ это предвартельно делается оправка, в которой сврлятся отверстия под магниты по шаблону, после оправка одевается на ротор, и магниты вклеиваются в просверленые отверстия. На роторе после проточки нужно дополнительно сточить на глубину равную высоте магнитов разделительный алюминиевые полоски между железом. А полученные бороздки заполнить отожжоными опилками смешаные с эпоксидным клеем. Это значительно уведличит эффективность, опилки будут служить дополнительным магнитопроводом между железом ротора. Выборку можно сделать отрезной машинкой или на станке.

Оправка для наклейки магнитов делается так, проточеный вал оборачивают полеинтеленом, потом наматывают слой за слоем бинт, пропитанный эпоксидным клеем, после стачивают на станке под размер и снимают с ротора, наклеивают шоблон и сверлют отверстия под магниты.После девают оправку обратно на ротор и наклеивают магниты Клеют обычно на эпоксидный клей Ниже на фото два примера наклейки агнитов, первый пример на 2-х фотоэто наклейка магнитов с помощъю оправки, а второй на следующей странице прямо через шаблон.На первых двух фотографиях хорошо видно и я думаю понятно как клеются магниты.

>

>

На следующей странице продолжение.


Часто возникает необходимость обеспечить автономное электропитание в дачном домике. В подобной ситуации выручит генератор из асинхронного двигателя, сделанный своими руками. Его несложно изготовить самостоятельно, обладая определенными навыками в обращении с электротехникой.

Принцип работы

Благодаря простой конструкции и эффективному функционированию асинхронные двигатели широко используются в промышленности. Они составляют значительную долю всех двигателей. Принцип их работы заключается в создании магнитного поля действием переменного электрического тока.

Экспериментами доказано, что вращением металлической рамки в магнитном поле можно индуцировать в ней электрический ток, появление которого подтверждается свечением лампочки. Это явление называется электромагнитной индукцией.

Устройство двигателя

Асинхронный двигатель состоит из металлического корпуса, внутри которого находятся:

  • статор с обмоткой, по которой пропускается переменный электрический ток;
  • ротор с витками намотки, по которой проходит ток противоположного направления.

Оба элемента находятся на одной оси. Стальные пластины статора плотно прилегают друг к другу, в некоторых модификациях их прочно сваривают. Медная обмотка статора изолирована от сердечника картонными прокладками. В роторе обмотка выполнена из алюминиевых прутьев, замкнутых с двух сторон. Магнитные поля, образующиеся при прохождении переменного тока, действуют друг на друга. Между обмотками возникает ЭДС, которая вращает ротор, так как статор неподвижен.

Генератор из асинхронного двигателя состоит из тех же составных частей, однако в данном случае происходит обратное действие, то есть переход механической или тепловой энергии в электрическую. При работе в режиме двигателя у него сохраняется остаточная намагниченность, индуцирующая электрическое поле в статоре.

Скорость вращения ротора должна быть выше изменения магнитного поля статора. Затормозить его можно реактивной мощностью конденсаторов. Накапливаемый ими заряд противоположен по фазе и дает «подтормаживающий эффект». Вращение можно обеспечить энергией ветра, воды, пара.

Схема генератора

Генератор из асинхронного двигателя отличается простой схемой. После достижения синхронной скорости вращения происходит процесс образования в обмотке статора электрической энергии.

Если присоединить к обмотке конденсаторную батарею, происходит возникновение опережающего электрического тока, образующего магнитное поле. При этом конденсаторы должны обладать емкостью выше критической, которая определяется техническими параметрами механизма. Сила образующегося тока будет зависеть от емкости батареи конденсаторов и характеристик мотора.

Технология изготовления

Работа по преобразованию асинхронного электромотора в генератор достаточно проста при наличии необходимых деталей.

Для начала процесса по переделке необходимо наличие следующих механизмов и материалов:

  • асинхронного двигателя – подойдет однофазный мотор от старой стиральной машины;
  • прибора для измерения частоты вращения ротора – тахометра или тахогенератора;
  • неполярных конденсаторов – пригодны модели вида КБГ-МН с величиной рабочего напряжения 400 В;
  • набора подручных инструментов – дрели, ножовок, ключей.






Пошаговая инструкция

Изготовление генератора своими руками из асинхронного двигателя производится по представленному алгоритму.

  • Генератор должен настраиваться так, чтобы его скорость была больше частоты оборотов двигателя. Величина скорости вращения измеряется тахометром или другим прибором при включении двигателя в электросеть.
  • Полученная величина должна быть увеличена на 10% от имеющегося показателя.
  • Подбирается емкость для конденсаторной батареи – она не должна быть чересчур большой, в противном случае оборудование будет сильно нагреваться. Для ее расчета можно воспользоваться таблицей зависимости между емкостью конденсатора и реактивной мощностью.
  • На оборудование устанавливается конденсаторная батарея, которая обеспечит расчетную скорость вращения для генератора. Ее установка требует особого внимания – все конденсаторы нужно надежно изолировать.

Для 3-фазных двигателей конденсаторы подключают по типу «звезды» или «треугольника». Первый тип соединения делает возможным выработку электроэнергии при меньшей скорости вращения ротора, но на выходе показатель напряжения будет ниже. Для уменьшения его до 220 В используют понижающий трансформатор.

Изготовление генератора на магнитах

В магнитном генераторе не требуется применение конденсаторной батареи. В этой конструкции используются неодимовые магниты. Для выполнения работы следует:

  • расположить магниты на роторе по схеме, с соблюдением полюсов – на каждом из них должно быть не меньше 8 элементов;
  • предварительно ротор нужно проточить на токарном станке на толщину магнитов;
  • с помощью клея прочно зафиксировать магниты;
  • остаток свободного пространства между магнитными элементами залить эпоксидкой;
  • после установки магнитов нужно проверить диаметр ротора – он не должен увеличиться.

Преимущества самодельного электрогенератора

Генератор из асинхронного двигателя, сделанный своими руками, станет экономичным источником тока, который позволит снизить потребление централизованной электроэнергии. С его помощью можно обеспечить питание бытовых электроприборов, компьютерной техники, обогревателей. Самодельный генератор из асинхронного двигателя обладает несомненными достоинствами:

  • простой и надежной конструкцией;
  • эффективной защитой внутренних частей от пыли или влаги;
  • устойчивостью к перегрузкам;
  • длительным сроком эксплуатации;
  • возможностью подключать приборы без инверторов.

При работе с генератором следует учесть также возможность случайных изменений электрического тока.

Постоянное и бесперебойное обеспечение электричества в доме – залог приятного и комфортного времяпровождения в любую пору года. Чтобы организовать автономное питание загородного участка, нам придется прибегнуть к мобильным установкам – электрогенераторам, которые в последние годы особенно популярны ввиду большого ассортимента самых разных мощностей.

Сфера применения

Многие интересуются, как сделать электрогенератор для дачного участка? Об этом мы и расскажем ниже. Применим в большинстве случаев асинхронный генератор переменного тока, который будет производить энергию для работы электроприборов. В асинхронном генераторе скорость вращения роторов, чем в синхронном и КПД будет выше.

Впрочем, силовые установки нашли свое применение в более широком кругу, как отличное средство для добычи энергии, а именно:

  • Их применяют на ветровых электростанциях.
  • Используются как сварочные агрегаты.
  • Обеспечивают автономную поддержку электричества в доме наравне с миниатюрной ГЭС.

Включается агрегат с помощью входящего напряжения. Зачастую для запуска устройство подключают к питанию, но это не совсем логическое и рациональное решение для мини-станции, которая сама должна вырабатывать электричество, а не потреблять его для запуска. Поэтому в последние годы активно производятся генераторы с самовозбуждением или последовательным переключением конденсаторов.

Как работает электрогенератор

Асинхронный генератор электроэнергии производит ресурс, если скорость вращения мотора быстрее синхронного. Самый обычный генератор работает на параметрах от 1500 оборотов.

Он производит энергию, если ротор при старте быстрее работает, нежели синхронная скорость. Разница между этими показателями называется скольжение и высчитывается в процентном соотношении относительно синхронной скорости. Однако, скорость статора еще выше, чем частота вращения ротора. За счет этого образуется поток заряженных частиц, меняющих полярности.

Смотрим видео, принцип работы:

При возбуждении подключенное устройство электрогенератора берет контроль над синхронной скоростью, самостоятельно управляя скольжением. Выходящая из статора энергия проходит по ротору, однако, активное питание уже переместилось в катушки статора.

Основной принцип работы электрогенератора сводится к преобразованию механической энергии в электрическую. Чтобы запустить ротор для выработки энергии, необходим сильный крутящий момент. Самым адекватным вариантом, по словам электриков, является «вечный ход вхолостую», который поддерживает одну скорость вращения в течение времени работы генератора.

Почему используется асинхронный генератор

В отличие от синхронного генератора, асинхронный имеет огромное количество достоинств и преимуществ. Основным фактором выбора асинхронного варианта стал низкий клирфактор. Высокий показатель клирфактора характеризует количественное наличие высших гармоник в выходном напряжении. Они вызывают бесполезный нагрев мотора и неравномерность вращения. Синхронные генераторы имеют величину клирфактора на уровне 5-15%, в асинхронных он не превышает 2%. Их этого следует, что асинхронный генератор энергии вырабатывает только полезную энергию.

Немного о асинхронном генераторе и его подключении:

Не менее весомым преимуществом данного вида электрогенератора является полное отсутствие вращающихся обмоток и электронных деталей, чувствительных к повреждениям и внешним факторам. Следовательно, данный вид аппаратов не подвержен активному износу и прослужит дольше.

Как сделать генератор своими руками

Устройство асинхронный генератор переменного тока

Приобретение асинхронного электрогенератора – достаточно недешёвое удовольствие для среднестатистического жителя нашей страны. Поэтому многие умельцы прибегают к решению вопроса о самостоятельной сборке аппарата. Принцип работы, как и конструкции – достаточно прост. При наличии всех инструментов сборка не займет более 1-2 часов.

Согласно вышеопределенному принципу действия электрогенератора, следует настроить все оборудование так, чтобы вращения были быстрее, нежели обороты двигателя. Чтобы это сделать, следует подключить двигатель в сеть и завести его. Для вычисления количества оборотов в минуту используйте тахометр или тахогенератор.

Определив значение скорости вращения двигателя, прибавьте к нему 10%. Если скорость вращения 1500 оборотов в минуту, тогда генератор должен работать на 1650 оборотах.

Теперь нужно переделать асинхронный генератор «под себя», используя конденсаторы необходимых емкостей. Для определения типа и емкости используйте следующую табличку:

Надеемся, как собрать электрогенератор своими руками уже понятно, но обратите внимание: емкость конденсаторов не должна быть очень завышенной, в противном случае генератор, работающий на дизельном топливе, будет сильно греться.

Установите конденсаторы согласно расчету. Установка требует достаточного количества внимания. Убедитесь в хорошей изоляции, при необходимости используйте специальные покрытия.

На базе двигателя процесс сборки генератора завершен. Теперь его уже можно использовать как необходимый источник энергии. Помните, что в случае, когда устройство имеет короткозамкнутый ротор и производит достаточно серьезное напряжение, которое превышает 220 вольт, необходимо установить понижающий трансформатор, который стабилизирует напряжение на требуемом уровне. Помните, чтобы все приборы в доме работали, должен быть строгий контроль самодельного электрогенератора на 220 вольт по напряжению.

Смотрим видео, этапы работ:

Для генератора, который будет работать на малых мощностях, в целях экономии можно использовать асинхронные двигатели с одной фазой от старых или ненужных бытовых электроприборов, например, стиральных машин, насосов для дренажа, газонокосилок, бензопил и т.д. Моторы от таких бытовых приборов следует подключать параллельно обмотке. Как вариант, можно использовать конденсаторы, сдвигающие фазы. Они достаточно редко разнятся по необходимой мощности, так что потребуется ее увеличение до требуемых показателей.

Подобные генераторы очень хорошо показывают себя при необходимости питания лампочек, модемов и прочих мелких приборов со стабильным активным напряжением. При определенных знаниях можно подключить электрогенератор к электропечке или обогревателю.

Готовый к эксплуатации генератор следует установить так, чтобы на него не влияли осадки и окружающая среда. Позаботьтесь о дополнительном кожухе, который защитит установку от неблагоприятных условий.

Практически каждый асинхронный генератор, будь это бесщеточный, электрический, бензиновый или дизельный генератор, он считается прибором с достаточно высоким уровнем опасности. Обращайтесь с таким оборудованием очень аккуратно и держите всегда защищённым от внешнего погодного и механического воздействия или изготовьте для него кожух.

Смотрим видео, дельные советы специалиста:

Любой автономный агрегат следует оснащать специальными измерительными приборами, которые будут фиксировать и отображать данные об эффективности работы. Для этого можно использовать тахометр, вольтметр и частотомер.

  • Оборудуйте генератор кнопкой включения и выключения по возможности. Для запуска можно использовать ручной старт.
  • Некоторые электрогенераторы требуется заземлять перед использованием, внимательно оцените территорию и выберите место для установки.
  • При преобразовании механической энергии в электроэнергию, иногда коэффициент полезного действия может падать до 30%.
  • Если не уверены в силах или боитесь сделать что-либо не так, советуем приобрести генератор в соответствующем магазине. Порой риски могут обернуться крайне плачевно…
  • Следите за температурой асинхронного генератора и его тепловым режимом.

Итоги

Несмотря на свою простоту реализации, самодельные электрогенераторы – это очень кропотливая работа, требующая полной сосредоточенности на конструкции и правильному подключению. Целесообразна сборка с финансовой точки зрения только, если у вас уже имеется работоспособный и ненужный двигатель. В ином случае вы отдадите за основной элемент установки больше половины ее стоимости, и общие траты могут существенно превысить рыночную стоимость генератора.

Не всегда покупка заводского генератора является целесообразной. Иногда проще использовать подручные материалы и инструменты, чтобы сделать его самостоятельно. Устройства мощностью до 1 кВт будет достаточно для подключения уличного освещения на даче или любых других бытовых приборов. Можно соорудить такой генератор из асинхронного двигателя.

Изготовление асинхронного генератора своими руками дает множество преимуществ. Это бесплатный источник электричества, который можно использовать в разных целях. К тому же сделать такую работу может даже начинающий мастер.

Конструктивно схема электрогенератора будет состоять из нескольких ключевых элементов:

Принцип работы устройства

Принцип работы самодельных генераторов переменного тока на 220 В ничем не отличается от устройств, которые применяются в промышленных целях. И те и другие перерабатывают кинетическую энергию в электрическую.

В конструкциях, изготовленных своими руками, сила ветра крутит ветряк, который закреплён на роторе. Таким образом, кинетическая энергия передаётся генератору. Он и производит электроэнергию. В качестве генератора зачастую используется переделанный асинхронный двигатель.

Вырабатываемая генератором электроэнергия передаётся в аккумуляторы. Последние должны оснащаться модулем контроля заряда. Из аккумуляторов электроэнергия поступает в инвертор постоянного напряжения. Таким образом, можно создать переменное напряжение. Оно будет подходить для использования в бытовых целях, то есть с параметрами 220 В и 50 Гц.

Чтобы преобразовать переменное напряжение в постоянное, необходимо установить специальный контроллер. Именно благодаря ему аккумуляторы заряжаются. Иногда инверторы могут выполнять функцию источника бесперебойного питания. То есть в случае отсутствия централизованного электричества или перебоев в его работе асинхронный генератор переменного тока можно использовать для бытовых целей, питания различных приборов, работающих на 220 В.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления мотора-генератора своими руками достаточно иметь антисинхронный двигатель. Остальные материалы можно найти в хозяйстве или на специализированных рынках радиотехники.

Могут понадобиться такие инструменты и материалы:

Сначала необходимо определиться с желаемым итоговым результатом. Характеристики электродвигателя, выполняющего роль генератора, могут быть разными, и от этого зависит, сколько электроэнергии устройство будет вырабатывать за единицу времени.

Для производства среднего количества энергии генератор должен иметь приблизительно такие характеристики:

  1. Минимальная мощность установки — 1.3 кВт.
  2. Желательны неодимовые магниты в конструкции. Их функция заключается в обеспечении электромагнитной движущейся силы. Для этого может применяться и стальная гильза, которая устанавливается на ротор.
  3. Расположение магнитов на роторе должно соответствовать схеме. Это значит, что их полюсы должны быть развёрнуты в правильную сторону.
  4. Предварительно вал ротора нужно проточить и подогнать размеры под диаметр магнитов.
  5. При установке магнитов не всегда требуется переделывать обмотку. Если она состоит из проводов с большим сечением — ничего страшного, это только увеличит мощность. Самым лучшим вариантом обмотки будет устройство, имеющее шесть полюсов, провод с сечением не более 1.2 мм и максимум 24 витка на катушке.

Нюансы монтажа

Как правило, для изготовления ветро генератора из асинхронного двигателя своими руками применяется ветряк с тремя лопастями , которые в диаметре достигают двух метров. Если увеличить количество лопастей или их длину, то улучшение характеристик не произойдёт. Перед тем как выбирать модификацию устройства, тип, характеристики, габариты, необходимо осуществить правильный расчёт.

Подключать к электросети каждый из приборов нужно в определённом порядке. Сначала идут аккумуляторы, а потом уже и ветрогенератор. Вращаться вал электромотора может либо горизонтально, либо вертикально. Как правило, устанавливают в вертикальном положении, это связано с конструктивными особенностями. Для обеспечения защиты от влаги генератор оборудуют прокладками или колпаком.

Для установки мачты необходимо выбрать открытое место, где будет максимальное количество ветров. Высота монтажа генераторного устройства должна быть достаточно большой. Переделанный асинхронник в идеальном варианте устанавливается на высоте 15 метров, но на практике мачты более 7 метров никто не использует.

В качестве основного источника электрического питания дома устройство лучше не использовать. Такое тихоходное устройство следует устанавливать для страховки от ситуаций с перебоями в электричестве или для экономии семейного бюджета, поскольку счёт за централизованную подачу существенно уменьшается.

Стоит отметить, что установки подобного типа можно использовать не во всех регионах. Минимальная скорость ветра для целесообразности использования должна постоянно держаться на отметке 7 метров за секунду. Если этот показатель меньше, то и электроэнергии будет вырабатываться очень мало.

Перед установкой проводятся необходимые расчёты. В некоторых ситуациях могут возникнуть сложности с обработкой узлов асинхронного движка. Ветряк нельзя изготовить без соответствующих модулей, а также проведения предварительных испытаний устройства. Подключение такого оборудования осуществить невозможно.

Конечно, можно купить асинхронный генератор заводского производства, но вариант самостоятельного изготовления значительно экономнее и не занимает много времени. В процессе не должно возникнуть никаких сложностей даже у неопытного человека.

Для переделки коллекторного двигателя переменного тока необходимо подготовить некоторые инструменты. Выполнять работу нужно с учётом определённых правил:

Генератор можно взять и с других устройств, к примеру, от автомобиля ВАЗ. После этого требуется переходить к его монтажу на мачту. Следует помнить, что в случае использования ротора, работающего в короткозамкнутом режиме, устройство будет вырабатывать ток с высоким напряжением.

Для получения 220 вольт следует оснастить устройство понижающим трансформатором. Устройство не нужно подключать к электросети, поскольку оно работает по методу самозапитки.

Таким образом, сделать генератор из асинхронного двигателя не является сложной задачей даже для начинающего мастера. Если учесть все возможности устройства, то можно сделать вывод, что в определённых ситуациях оно поможет с перебоями электричества, а при установлении очень мощного ветрогенератора будет основным источником энергии в доме.

Генератор асинхронного или индукционного типа представляет собой особую разновидность устройств, использующую переменный ток и имеющую способность воспроизведения электроэнергии. Главной особенностью является совершение довольно быстрых поворотов, которые делает ротор, по скорости вращения этого элемента он в значительной степени превосходит синхронную разновидность.

Одним из главных преимуществ является возможность использования данного устройства без существенных преобразований схемы или длительного настраивания.

Однофазную разновидность индукционного генератора можно подключить путем подачи на него необходимого напряжения, для этого потребуется подсоединение его к источнику питания. Однако, ряд моделей производит самовозбуждение, эта способность позволяет им функционировать в режиме, независимом от каких-либо внешних источников.

Осуществляется это благодаря последовательному приведению конденсаторов в рабочее состояние.

Схема генератора из асинхронного двигателя


схема генератора на базе асинхронного двигателя

В фактически любой машине электрического типа, сконструированной по типу генератора, имеются 2 разные активные обмотки, без которых невозможно функционирование устройства:

  1. Обмотка возбуждения , которая находится на специальном якоре.
  2. Статорная обмотка , которая отвечает за образование электрического тока, данный процесс происходит внутри нее.

Для того, чтобы наглядно представить и точнее понять все процессы, происходящие во время функционирования генератора, наиболее оптимальным вариантом будет подробнее рассмотреть схему его работы:

  1. Напряжение , которое подается от аккумулятора или любого иного источника, создает магнитное поле в якорной обмотке.
  2. Вращение элементов устройства вместе с магнитным полем можно реализовать разными способами, в том числе и вручную.
  3. Магнитное поле , вращающееся с определенной скоростью, порождает электромагнитную индукцию, благодаря чему в обмотке появляется электрический ток.
  4. Подавляющее большинство используемых на сегодняшний день схем не имеет возможностей для обеспечения якорной обмотки напряжением, это связано с наличием в конструкции короткозамкнутого ротора. Поэтому, вне зависимости от скорости и времени вращения вала, питающие устройства все равно будут обесточены.

При переделывании двигателя в генератор, самостоятельное создание движущегося магнитного поля является одним из основных и обязательных условий.

Устройство генератора


Перед тем, как предпринимать какие-либо действия по переделыванию в генератор, необходимо понять устройство данной машины, которое выглядит следующим образом:

  1. Статор , который оснащен сетевой обмоткой с 3 фазами, размещенной по его рабочей поверхности.
  2. Обмотка организована таким образом, что напоминает по своей форме звезду: 3 начальных элемента соединяются между собой, а 3 противоположных стороны соединены с контактными кольцами, которые не имеют никаких точек соприкосновений между собой.
  3. Контактные кольца имеют надежный крепеж к валу ротора.
  4. В конструкции имеются специальные щетки, которые не совершают никаких самостоятельных движений, но способствуют включению реостата с тремя фазами. Это позволяет осуществлять изменение параметров сопротивления обмотки, находящейся на роторе.
  5. Нередко , во внутреннем устройстве присутствует такой элемент, как автоматический короткозамыкатель, необходимый для того, чтобы закоротить обмотку и остановить реостат, находящийся в рабочем состоянии.
  6. Еще одним дополнительным элементом устройства генератора может являться специальное приспособление, которое разводит щетки и контактные кольца в тот момент, когда они проходят стадию замыкания. Подобная мера способствует значительному уменьшению потерь, отводимых на трение.

Изготовление генератора из двигателя

Фактически, любой асинхронный электродвигатель можно собственными руками переделать в устройство, функционирующее по типу генератора, который затем допускается использовать в быту. Для этой цели может подойти даже двигатель, взятый из стиральной машинки старого образца или любого иного бытового оборудования.

Чтобы данный процесс был благополучно реализован, рекомендуется придерживаться следующего алгоритма действий:

  1. Снять слой сердечника двигателя , благодаря чему будет образовано углубление в его структуре. Осуществить это можно на токарном станке, рекомендуется снять 2 мм. по всему сердечнику и проделать дополнительные отверстия с глубиной около 5 мм.
  2. Снять размеры с полученного ротора, после чего из жестяного материала изготовить шаблон в виде полосы, который будет соответствовать габаритам устройства.
  3. Установить в образовавшемся свободном пространстве неодимовые магниты, которые необходимо заранее приобрести. На каждый полюс потребуется не менее 8 магнитных элементов.
  4. Фиксацию магнитов можно осуществить при помощи универсального суперклея, но необходимо учитывать, что при приближении к поверхности ротора они будут менять свое положение, поэтому их необходимо крепко удерживать руками пока каждый элемент не приклеится. Дополнительно рекомендуется использовать во время этого процесса защитные очки, чтобы избежать попадания брызг клея в глаза.
  5. Обернуть ротор обычной бумагой и скотчем, который потребуется для ее фиксации.
  6. Торцовую часть ротора залепить пластилином, что обеспечит герметизацию устройства.
  7. После совершенных действий необходимо произвести обработку свободных полостей, между магнитными элементами. Для этого оставшееся между магнитами свободное пространство необходимо залить эпоксидной смолой. Удобнее всего будет прорезать специальное отверстие в оболочке, преобразовать его в горлышко и залепить границы при помощи пластилина. Внутрь можно заливать смолу.
  8. Дождаться полного застывания залитой смолы, после чего защитную бумажную оболочку можно устранить.
  9. Ротор необходимо зафиксировать при помощи станка или тисков, чтобы можно было провести его обработку, которая заключается в шлифовании поверхности. Для этих целей можно использовать наждачную бумагу со средним параметром зернистости.
  10. Определить состояние и предназначение проводов, выходящих из двигателя. Двое должны вести к рабочей обмотке, остальные можно обрезать, чтобы не запутаться в дальнейшем.
  11. Иногда процесс вращения осуществляется довольно плохо , чаще всего причиной являются старые износившиеся и тугие подшипники, в таком случае их можно заменить новыми.
  12. Выпрямитель для генератора можно собрать из специальных кремниевых , которые предназначены именно для этих целей. Такж,е потребуется контроллер для зарядки, подходят фактически все современные модели.

После совершения всех названных действий, процесс можно считать завершенным, асинхронный двигатель был преобразован в генератор такого же типа.

Оценка уровня эффективности – выгодно ли это?


Генерация электрического тока электродвигателем вполне реальна и реализуема на практике, основной вопрос заключается в том, насколько это выгодно?

Сравнение осуществляется в первую очередь с синхронной разновидностью аналогичного устройства , в котором отсутствует электрическая цепь возбуждения, но несмотря на этот факт, его устройство и конструкция не являются более простыми.

Обуславливается это наличием конденсаторной батареи, являющейся крайне сложным в техническом плане элементом, который отсутствует у асинхронного генератора.

Основное преимущество асинхронного устройства заключается в том, что имеющиеся в наличии конденсаторы не требуют какого-либо обслуживания , поскольку вся энергия передается от магнитного поля ротора и тока, который вырабатывается в ходе функционирования генератора.

Создаваемый во время работы электрический ток фактически не имеет высших гармоник, что является еще одним значимым преимуществом.

Иных плюсов, кроме названных, асинхронные устройства не имеют, но зато обладают рядом существенных недостатков:

  1. В ходе их функционирования отсутствует возможность по обеспечению номинальных промышленных параметров электрического тока, который вырабатывается генератором.
  2. Высокая степень чувствительности даже к малейшим перепадам параметров рабочих нагрузок.
  3. При превышении параметров допустимых нагрузок на генератор , будет зафиксирована нехватка электричества, после чего подзарядка станет невозможной и процесс генерации будет остановлен. Для устранения этого недостатка, часто используют батареи со значительной емкостью, которые имеют особенность изменять свой объем в зависимости от величины оказываемых нагрузок.

Электрический ток, который вырабатывается асинхронным генератором, подвержен частым изменениям, природа которых неизвестна, она носит случайный характер и никак не объясняется научными доводами.

Невозможность учета и соответствующей компенсации таких изменений объясняет то факт, что подобные устройства не обрели популярность и не получили особого распространения в наиболее серьезных отраслях промышленности или бытовых делах.

Функционирование асинхронного двигателя как генератора


В соответствии с принципами, по которым функционируют все подобные машины, работа асинхронного двигателя после преобразования в генератор происходит следующим образом:

  1. После подключения конденсаторов к зажимам , на обмотке статоров происходит ряд процессов. В частности, в обмотке начинается движение опережающего тока, который создает эффект намагничивания.
  2. Только при соответствии конденсаторов параметрам необходимой емкости, происходит самовозбуждение устройства. Это способствует возникновению симметричной системы напряжения с 3 фазами на статорной обмотке.
  3. Значение итогового напряжения будет зависеть от технических возможностей используемой машины, а также от возможностей используемых конденсаторов.

Благодаря описанным действиям происходит процесс преобразования асинхронного двигателя короткозамкнутого типа в генератор с подобными характеристиками.

Применение

В быту и на производстве такие генераторы широко применяются в различных сферах и областях, но наиболее востребованы они для выполнения следующих функций:

  1. Использование в качестве двигателей для , это одна из наиболее популярных функций. Многие люди самостоятельно изготавливают асинхронные генераторы для задействования их в этих целях.
  2. Работа в качестве ГЭС с небольшой выработкой.
  3. Обеспечение питанием и электроэнергией городской квартиры, частного загородного дома или отдельного бытового оборудования.
  4. Выполнение основных функций сварочного генератора.
  5. Бесперебойное оснащение переменным током отдельных потребителей.


Необходимо обладать определенными навыками и знаниями не только по изготовлению, но и по эксплуатации подобных машин, помочь в этом могут следующие советы:

  1. Любая разновидность асинхронных генераторов вне зависимости от сферы, в которой они применяются, является опасным устройством, по этой причине рекомендуется провести его изоляцию.
  2. В процессе изготовления устройства необходимо продумать монтаж измерительных приборов, поскольку потребуется получение данных о его функционировании и рабочих параметрах.
  3. Наличие специальных кнопок , с помощью которых можно управлять устройством, в значительной степени облегчает процесс эксплуатации.
  4. Заземление является обязательным требованием, которое необходимо реализовать до момента эксплуатации генератора.
  5. Во время работы , КПД асинхронного устройства может периодически снижаться на 30-50%, побороть возникновение этой проблемы не представляется возможным, поскольку этот процесс является неотъемлемой частью преобразования энергии.

Бестопливный генератор из двух асинхронных двигателей. Электрогенератор, сделанный своими руками: порядок сборки

Эти работы между собой не имеют практически ничего общего, так как надо сделать разные по сути и назначению узлы системы. Для изготовления того и другого элемента используются подручные механизмы и приспособления, которые можно использовать или переделать в необходимый узел. Один из вариантов создания генератора, часто используемый при изготовлении ветрогенератора — изготовление из асинхронного электродвигателя, которое наиболее удачно и качественно позволяет решить проблему. Рассмотрим вопрос подробнее:

Изготовление генератора из асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель является наилучшей «заготовкой» для изготовления генератора. Он имеет для этого наилучшие показатели по устойчивости к короткому замыканию, менее требователен к попаданию пыли или грязи. Кроме того, асинхронные генераторы вырабатывают более «чистую» энергию, клирфактор (наличие высших гармоник) у этих устройств всего 2% против 15% у синхронных генераторов. Высшие гармоники способствуют нагреву двигателя и сбивают режим вращения, поэтому их малое количество является большим плюсом конструкции.

Асинхронные устройства не имеют вращающихся обмоток, что в значительной степени снимает возможность выхода их из строя или повреждения от трения или замыкания.

Также важным фактором является наличие на выходных обмотках напряжения в 220В или 380 В, что позволяет подключать приборы потребления прямо к генератору, минуя систему стабилизации тока. То есть, пока есть ветер, приборы будут работать точно так же, как от сети.

Единственное отличие от работы полного комплекса в прекращении работы сразу же после стихания ветра, тогда как аккумуляторы, входящие в комплект, какое-то время питают потребляющие устройства используя свою емкость.

Как переделать ротор

Единственным изменением, которое вносится в конструкцию асинхронного двигателя при переделывании его в генератор, является установка на ротор постоянных магнитов. Для получения большей силы тока иногда перематывают обмотки более толстым проводом, имеющим меньшее сопротивление и дающим лучшие результаты, но эта процедура не критична, можно обойтись и без нее — генератор будет работать.

Ротор асинхронного двигателя не имеет никаких обмоток или иных элементов, являясь, по сути, обычным маховиком. Обработка ротора производится в токарном станке по металлу, обойтись без этого никак нельзя. Поэтому при создании проекта надо сразу решить вопрос с техническим обеспечением работ, найти знакомого токаря или организацию, занимающуюся такими работами. Ротор надо уменьшить в диаметре на толщину магнитов, которые будут на него установлены.

Существует два способа монтажа магнитов:

  • изготовление и установка стальной гильзы, которая одевается на предварительно уменьшенный в диаметре ротор, после чего на гильзу крепятся магниты. Этот способ дает возможность увеличить силу магнитов, плотность поля, способствующую более активному образованию ЭДС
  • уменьшение диаметра только на толщину магнитов плюс необходимый рабочий зазор. Этот способ проще, но потребует установки более сильных магнитов, лучше всего — неодимовых, которые имеют намного большее усилие и создают мощное поле.

Установка магнитов производится по линиям конструкции ротора, т.е. не воль оси, а несколько смещенными по направлению вращения (на роторе эти линии хорошо видны). Магниты расставляются по чередованию полюсов и фиксируются на роторе с помощью клея (рекомендуется эпоксидная смола). После ее высыхания можно производить сборку генератора, в который отныне превратился наш двигатель, и переходить к испытательным процедурам.

Испытания вновь созданного генератора

Эта процедура позволяет выяснить степень работоспособность генератора, опытным путем определить скорость вращения ротора, необходимую для получения нужного напряжения. Обычно прибегают к помощи другого двигателя, например, электродрели с регулируемой частотой вращения патрона. Вращая ротор генератора с подключенным к нему вольтметром или лампочкой, проверяют, какие скорости необходимы для минимума и каков максимальный предел мощности генератора, чтобы получить данные, на основе которых будет создаваться ветряк.

Можно в испытательных целях подключить какой-либо прибор потребления (например, нагреватель или осветительное устройство) и убедиться в его работоспособности. Это поможет снять все возникающие вопросы и внести какие-либо изменения, если возникнет такая необходимость. Например, иногда возникают ситуации с «залипанием» ротора, не стартующего при слабых ветрах. Это происходит при неравномерном распределении магнитов и устраняется разборкой генератора, отсоединением магнитов и повторным их укреплением в более равномерной конфигурации.

По завершении всех работ в распоряжении появляется полностью рабочий генератор, который отныне нуждается в источнике вращения.

Изготовление ветряка

Для создания ветряка потребуется выбрать какой-либо из вариантов конструкции, которых имеется немало. Так, существуют горизонтальные или вертикальные конструкции ротора (в данном случае термин «ротор» обозначает вращающуюся часть ветрогенератора — вал с лопастями, приводимый в движение силой ветра). имеют более высокую эффективность и устойчивость в производстве энергии, но нуждаются в системе наведения на поток, которая, в свою очередь, нуждается в легкости вращения на валу.

Чем мощнее генератор, тем труднее его вращать и тем большее усилие должен развивать ветряк, что требует его больших размеров. При этом, чем крупнее ветряк, тем он тяжелее и обладает большей инерцией покоя, что образует замкнутый круг. Обычно используют средние значения и величины, дающие возможность образовать компромисс между размерами и легкостью вращения.

Проще в изготовлении и не требовательны к направлению ветра. При этом, они имеют меньшую эффективность, так как ветер с одинаковой силой воздействует на обе стороны лопасти, затрудняя вращение. Для того, чтобы избежать этого недостатка, создано множество различных конструкций ротора, таких как:

  • ротор Савониуса
  • ротор Дарье
  • ротор Ленца

Известны ортогональные конструкции (разнесенные относительно оси вращения) или геликоидные (лопасти, имеющие сложную форму, напоминающую витки спирали). Все эти конструкции имеют свои достоинства и недостатки, основным из которых является отсутствие математической модели вращения того или иного вида лопастей, делающего расчет крайне сложным и приблизительным. Поэтому действуют методом проб и ошибок — создается экспериментальная модель, выясняются ее недостатки, с учетом которых изготавливается рабочий ротор.

Наиболее простая и распространенная конструкция — ротор , но в последнее время в сети появляется множество описаний других ветрогенераторов, созданных на базе других видов.

Устройство ротора несложно — вал на подшипниках, на верхней части которого укреплены лопасти, которые под действием ветра вращаются и передают крутящий момент на генератор. Изготовление ротора осуществляется из доступных материалов, монтаж не требует чрезмерной высоты (обычно поднимают на 3-7 м), это зависит от силы ветров в регионе. Вертикальные конструкции почти не требуют ухода или обслуживания, что облегчает эксплуатацию ветрогенератора.

В стремлении получить автономные источники электроэнергии специалисты нашли способ как своими руками переделать, трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока в генератор. Такой метод имеет ряд преимуществ и отдельные недостатки.

Внешний вид асинхронного электродвигателя

В разрезе показаны основные элементы:

  1. чугунный корпус с радиаторными рёбрами для эффективного охлаждения;
  2. корпус короткозамкнутого ротора с линиями сдвига магнитного поля относительно его оси;
  3. коммутационно контактная группа в коробке (борно), для коммутации обмоток статора в схемы звезда или треугольник и подключения проводов электропитания;
  4. плотные жгуты медных проводов обмотки статора;
  5. стальной вал ротора с канавкой для фиксации шкива клиновидной шпонкой.

Детальная разборка асинхронного электродвигателя с указанием всех деталей показана на рисунке ниже.

Детальная разборка асинхронного двигателя

Достоинства генераторов, переделанных из асинхронных двигателей:

  1. простота сборки схемы, возможность не разбирать электродвигатель, не перематывать обмотки;
  2. возможность вращения генератора электротока ветряной или гидротурбиной;
  3. генератор из асинхронного двигателя широко используется в системах мотор-генератор для преобразования однофазной сети 220В переменного тока в трёхфазную сеть с напряжением 380В.
  4. возможность использования генератора, в полевых условиях раскручивая его от двигателей внутреннего сгорания.

Как недостаток можно отметить сложность расчёта ёмкости конденсаторов, подключаемых к обмоткам, фактически это делается экспериментальным путём.

Поэтому трудно добиться максимальной мощности такого генератора, бывают сложности с электропитанием электроустановок, которые имеют большое значение пускового тока, на циркулярных электропилах с трёхфазными двигателями переменного тока, бетономешалках и других электроустановках.

Принцип работы генератора

В основу работы такого генератора заложен принцип обратимости: «любая электроустановка преобразующая электрическую энергию в механическую, может сделать обратный процесс». Используется принцип работы генераторов, вращение ротора вызывает ЭДС и появление электрического тока в обмотках статора.

Исходя из этой теории, очевидно, что асинхронный электродвигатель можно переделать в электрогенератор. Чтобы осознано провести реконструкцию необходимо понять, как происходит процесс генерации и что для этого требуется. Все двигатели, которые приводит в движение сила переменного тока, считаются асинхронными. Поле статора движется с небольшим опережением относительно магнитного поля ротора, подтягивая его за собой в сторону вращения.

Чтобы получить обратный процесс, генерацию, поле ротора должно опережать движение магнитного поля статора, в идеальном случае вращаться в противоположном направлении. Добиваются этого включением в сеть питания, конденсатора большой ёмкости, для увеличения ёмкости используют группы конденсаторов. Конденсаторная установка заряжается, накапливая магнитную энергию (элемент реактивной составляющей переменного тока). Заряд конденсатора по фазе противоположный источнику тока электродвигателя, поэтому вращение ротора начинает замедляться, обмотка статора генерирует ток.

Преобразование

Как практически своими руками преобразовать асинхронный электродвигатель в генератор?

Для подключения конденсаторов надо открутить верхнюю крышку борно (коробка), где расположена контактная группа, коммутирующая контакты обмоток статора и подключены провода питания асинхронного двигателя.

Открытое борно с контактной группой

Обмотки статора могут быть соединены в схему «Звезда» или «Треугольник».

Схемы включения «Звезда» и «Треугольник»

На шильдике или в паспорте на изделие показаны возможные схемы подключения и параметры двигателя при различных подключениях. Указывается:

  • максимальные токи;
  • напряжение питания;
  • потребляемая мощность;
  • количество оборотов в минуту;
  • КПД и другие параметры.

Параметры двигателя, которые указаны на шильдике

В трёхфазный генератор из асинхронного электродвигателя, который делают своими руками, конденсаторы подключаются по аналогичной схеме «Треугольником» или «Звездой».

Вариант включения со «Звездой» обеспечивает пусковой процесс генерации тока на более низких оборотах, чем при соединении схемы в «Треугольник». При этом напряжение на выходе генератора будет немного ниже. Подключение по схеме «Треугольника» предоставляет незначительное увеличение выходного напряжения, но требует более высоких оборотов при запуске генератора. В однофазном асинхронном электродвигателе подключается один фазосдвигающий конденсатор.

Схема подключения конденсаторов на генераторе в «Треугольник»

Используются конденсаторы модели КБГ-МН, или другие марки не менее 400 В бесполярные, двухполюсные электролитические модели в этом случае не подходят.

Как выглядит бесполюсный конденсатор марки КБГ-МН

Расчёт ёмкости конденсаторов для используемого двигателя

Номинальная выходная мощность генератора, в кВт Предположительная ёмкость в, мкФ
2 60
3,5 100
5 138
7 182
10 245
15 342

В синхронных генераторах возбуждение процесса генерации происходит на обмотках якоря от источника тока. 90% асинхронных двигателей имеют короткозамкнутые роторы, без обмотки, возбуждение создаётся остаточным в роторе статическим зарядом. Его достаточно чтобы на первоначальном этапе вращения создать ЭДС, которое наводит ток, и подзаряжает конденсаторы, через обмотки статора. Дальнейшая подзарядка уже поступает от генерируемого тока, процесс генерации будет непрерывным, пока вращается ротор.

Автомат подключения нагрузки к генератору, розетки и конденсаторы рекомендуется установить в отдельный закрытый щит. Соединительные провода от борно генератора до щита проложить в отдельном изолированном кабеле.

Даже при неработающем генераторе необходимо избегать прикосновения к клемам конденсаторов контактов розеток. Накопленный конденсатором заряд остаётся длительное время и может ударить током. Заземляйте корпуса всех агрегатов, мотора, генератора, щита управления.

Монтаж системы мотор-генератор

При монтаже генератора с мотором своими руками надо учитывать, что указанное количество номинальных оборотов используемого асинхронного электродвигателя на холостом ходу больше.

Схема мотор-генератора на ременной передаче

На двигателе в 900 об/м при холостом ходе будет 1230 об/м, чтобы получить на выходе генератора, переделанного из этого двигателя достаточную мощность, надо иметь количество оборотов на 10% больше холостого хода:

1230 + 10% =1353 об/м.

Ременная передача рассчитывается по формуле:

Vг = Vм x Dм\Dг

Vг – необходимая скорость вращения генератора 1353 об/м;

Vм – скорость вращения мотора 1200 об/м;

Dм – диаметр шкива на моторе 15 см;

Dг – диаметр шкива на генераторе.

Имея мотор на 1200 об/м где шкив Ø 15 см, остаётся рассчитать только Dг – диаметр шкива на генераторе.

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

Генератор на ниодимовых магнитах

Как сделать генератор из асинхронного электродвигателя?

Этот самодельный генератор исключает применение конденсаторных установок. Источник магнитного поля, которое наводит ЭДС и создаёт ток в обмотке статора, построен на постоянных ниодимовых магнитах. Для того чтобы это сделать своими руками необходимо последовательно выполнить следующие действия:

  • Снять переднюю и заднюю крышки асинхронного электродвигателя.
  • Извлечь ротор из статора.

Как выглядит ротор асинхронного двигателя

  • Ротор протачивается, снимается верхний слой на 2 мм больше толщины магнитов. В бытовых условиях сделать расточку ротора своими руками не всегда представляется возможным, при отсутствии токарного оборудования и навыков. Нужно обратиться к специалистам в токарные мастерские.
  • На листе обычной бумаги готовится шаблон для размещения круглых магнитов, Ø 10-20мм, толщиной до 10 мм, с силой притяжения 5-9 кг, на кв/см, размер зависит от величины ротора. Шаблон наклеивается на поверхность ротора, магниты размещаются полосами под углом 15 – 20 градусов относительно оси ротора, по 8 штук в полосе. На рисунке ниже видно, что на некоторых роторах отмечены тёмно-светлые полосы смещения линий магнитного поля относительно его оси.

Установка магнитов на ротор

  • Ротор на магнитах рассчитывается так, чтобы получилось четыре группы полос, в группе по 5 полосок, расстояние между группами 2Ø магнита. Промежутки в группе 0.5-1Ø магнита, такое расположение снижает силу залипания ротора к статору, он должен проворачиваться усилиями двух пальцев;
  • Ротор на магнитах, сделанный по рассчитанному шаблону, заливается эпоксидной смолой. После того как она немного подсохнет цилиндрическая часть ротора покрывается слоем стекловолокна и опять пропитывается эпоксидной смолой. Это исключит вылет магнитов при вращении ротора. Верхний слой на магнитах не должен превышать первоначального диаметра ротора, который был до проточки. В противном случае ротор не встанет на своё место или при вращении будет тереться об обмотку статора.
  • После просушки, ротор можно поставить на место и закрыть крышки;
  • Испытывать, электрогенератор необходимо – проворачивать ротор электродрелью, измеряя напряжение на выходе. Количество оборотов при достижении нужного напряжения измеряется тахометром.
  • Зная необходимое количество оборотов генератора, ременная передача рассчитывается по методике описанной выше.

Интересный вариант применения, когда электрогенератор на основе асинхронного электродвигателя, используется в схеме электрический мотор-генератор с самоподпиткой. Когда часть мощности вырабатываемой генератором поступает на электродвигатель, который его раскручивает. Остальная энергия расходуется на полезную нагрузку. Осуществив принцип самоподпитки практически можно на долгое время обеспечить дом автономным электропитанием.

Видео. Генератор из асинхронного двигателя.

Для широкого круга потребителей электроэнергии покупать мощные дизельные электростанции как TEKSAN TJ 303 DW5C с мощностью на выходе 303 кВА или 242 кВт не имеет смысла. Маломощные бензиновые генераторы дорогие, оптимальный вариант сделать своими руками ветровые генераторы или устройство мотор-генератор с самопдпиткой.

Используя эту информацию можно собрать генератор своими руками, на постоянных магнитах или конденсаторах. Такое оборудование очень полезно на загородных домах, в полевых условиях, как аварийный источник питания, когда отсутствует напряжение в промышленных сетях. Полноценный дом с кондиционерами, электрическими плитами и нагревательными бойлерами, мощный мотор циркулярной пилы они не потянут. Временно обеспечить электроэнергией бытовые приборы первой необходимости могут, освещение, холодильник, телевизор и другие, которые не требуют больших мощностей.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к способам и оборудованию для генерирования электрической энергии, и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, в автоматике и бытовой технике, на авиационном, морском и автомобильном транспорте.

За счет нестандартного способа генерации, и оригинальной конструкции мотора-генератора, режимы генератора и электромотора, объединены в одном процессе, и неразрывно связаны. В результате чего, при подключении нагрузки, взаимодействие магнитных полей статора и ротора образует вращающий момент, который по направлению совпадает с моментом, создаваемым внешним приводом.

Другими словами, при увеличении мощности потребляемой нагрузкой генератора, ротор мотора-генератора начинает ускоряться, и соответственно понижается мощность, потребляемая внешним приводом.

Уже давно по Интернету ходят слухи о том, что генератор с кольцевым якорем Грамма, был способен вырабатывать электрической энергии больше чем было затрачено механической и происходило это за счет того, что под нагрузкой не было тормозящего момента.

Результаты экспериментов, которые привели к изобретению мотора-генератора.

Уже давно по Интернету ходят слухи о том, что генератор с кольцевым якорем Грамма, был способен вырабатывать электрической энергии больше, чем было затрачено механической и происходило это за счет того, что под нагрузкой не было тормозящего момента. Эта информация подтолкнула нас на проведение ряда экспериментов с кольцевой обмоткой, результаты которых мы покажем на этой странице. Для экспериментов, на тороидальный сердечник, были намотаны 24шт., не зависимые обмотки, с одинаковым количеством витков.

1) Вначале вес обмотки были включены последовательно, выводы на нагрузку расположены диаметрально. В центре обмотки был расположен постоянный магнит с возможностью вращения.

После того как магнит с помощью привода приводился в движение, подключалась нагрузка и лазерным тахометром измерялись обороты привода. Как и следовало ожидать, обороты приводного двигателя начинали падать. Чем большую мощность потребляла нагрузка, тем сильнее падали обороты.

2) Для лучшего понимания процессов происходящих в обмотке, вместо нагрузки был подключен миллиамперметр постоянного тока.
При медленном вращении магнита, можно наблюдать, какая полярность и величина выходного сигнала, в данном положении магнита.

Из рисунков видно, когда полюсы магнита, находятся напротив выводов обмотки (рис. 4;8), ток в обмотке равен 0. При положении магнита, когда полюсы находятся в центре обмотки, мы имеем максимальное значение тока (рис. 2;6).

3) Нa следующем этапе экспериментов, использовалась только одна половина обмотки. Магнит также медленно вращался, и фиксировались показания прибора.

Показания прибора полностью совпадали с предыдущим экспериментом (рис 1-8).

4) После этого к магниту подключили внешний привод и начали его вращать на максимальных оборотах.

При подключении нагрузки, привод начал набирать обороты!

Другими словами, при взаимодействии полюсов магнита, и полюсов образующихся в обмотке с магнитопроводом, при прохождении через обмотку тока, появился вращающий момент, направленный по ходу вращающего момента созданного приводным двигателем.

Рисунок 1, идет сильное торможение привода при подключении нагрузки. Рисунок 2, при подключении нагрузки привод начинает ускоряться.

5) Что бы понять что происходит, мы решили создать карту магнитных полюсов, которые появляются в обмотках при прохождении через них тока. Для этого была проведена серия экспериментов. Обмотки подключались в разных вариантах, а на концы обмоток подавались импульсы постоянного тока. При этом на пружине был закреплен постоянный магнит, и по очереди располагался рядом с каждой из 24 обмоток.

По реакции магнита (отталкивался он или притягивался) была составлена карта проявляющихся полюсов.

Из рисунков видно, как проявлялись магнитные полюсы в обмотках, при различном включении (желтые прямоугольники на рисунках, это нейтральная зона магнитного поля).

При смене полярности импульса, полюсы как и положено менялись на противоположные, по этому разные варианты включения обмоток, нарисованы при одной полярности питания.

6) Па первый взгляд, результаты на рисунках 1 и 5 идентичны.

При более подробном анализе, стало ясно, что распределение полюсов по окружности и «размер» нейтральной зоны довольно сильно отличаются. Сила с которой магнит притягивался или отталкивался от обмоток и магнитопровода показана градиентной заливкой полюсов.

7) При сопоставлении данных экспериментов описанных в пунктах 1 и 4, кроме кардинальной разницы в реакции привода на подключение нагрузки, и существенной разницы в «параметрах» магнитных полюсов, были выявлены и другие отличия. При проведении обоих экспериментов, параллельно нагрузке был включен вольтметр, а последовательно с нагрузкой включался амперметр. Если показания приборов из первого эксперимента (пункт 1), взять за 1, то во втором эксперименте (пункт 4), показание вольтметра так же было равно 1. По показания амперметра составляло 0,005 от результатов первого эксперимента.

8) Исходя из изложенного в предыдущем пункте, логично предположить, если в незадействованной части магнитопровода, сделать немагнитный (воздушный) зазор, то сила тока в обмотке должна увеличиться.

После того как был сделан воздушный зазор, магнит снова подключили к приводному двигателю, и раскрутили на максимальные обороты. Сила тока действительно возросла в несколько раз, и стала составлять примерно 0,5 от результатов эксперимента по пункту 1,
но при этом появился тормозной момент на привод.

9) Способом, который описан в пункте 5, была составлена карта полюсов данной конструкции.

10) Сопоставим два варианта

Не трудно предположить, если увеличить воздушный зазор в магнитопроводе, геометрическое расположение магнитных полюсов по рисунку 2, должно приблизиться к такому расположению как в рисунке 1. А это в свою очередь, должно привести к эффекту ускорения привода, который описан в пункте 4 (при подключении нагрузки, вместо торможения, создается добавочный момент к вращающему моменту привода).

11) После того как зазор в магнитопроводс был увеличен до максимума (до краев обмотки), при подключении нагрузки вместо торможения, привод снова начал набирать обороты.

При этом карта полюсов обмотки с магнитопроводом выглядит так:

На основе предложенного принципа генерации электроэнергии, можно конструировать генераторы переменного тока, которые при повышении электрической мощности в нагрузке, не требуют повышения механической мощности привода.

Принцип работы Мотора Генератора.

Согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС.

Согласно правилу Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток. При этом не имеет значения, как именно магнитный поток, движется по отношению к контуру (Рис. 1-3).

Способ возбуждения ЭДС в нашем моторе-генераторе аналогичен рисунку 3. Он позволяет использовать правило Ленца для увеличения вращающего момента на роторе (индукторе).

1) Обмотка статора
2) Магнитопровод статора
3) Индуктор (ротор)
4) Нагрузка
5) Направление вращения ротора
6) Центральная линия магнитного поля полюсов индуктора

При включении внешнего привода, ротор (индуктор) начинает вращаться. При пересечении начала обмотки магнитным потоком одного из полюсов индуктора в обмотке индуцируется ЭДС.

При подключении нагрузки, в обмотке начинает течь ток и полюса возникшего в обмотках магнитного поля согласно правилу Э. X. Ленца направлены на встречу возбудившего их магнитного потока.
Так как обмотка с сердечником расположена по дуге окружности, то магнитное поле ротора, движется вдоль витков (дуги окружности) обмотки.

При этом в начале обмотки согласно правилу Ленца, возникает полюс одинаковый с полюсом индуктора, а на другом конце ротивоположный. Так как одноименные полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются, индуктор стремится принять положение, которое соответствует действию этих сил, что и создает добавочный момент, направленный по ходу вращения ротора. Максимальная магнитная индукция в обмотке достигается в момент, когда центральная линия полюса индуктора находится напротив середины обмотки. При дальнейшем движении индуктора, магнитная индукция обмотки уменьшается, и в момент выхода центральной линии полюса индуктора за пределы обмотки, равна нулю. В этот же момент, начало обмотки начинает пересекать магнитное поле второго полюса индуктора, и согласно правилам, описанным выше, край обмотки от которого начинает отдаляться первый полюс начинает его отталкивать с нарастающей силой.

Рисунки:
1) Нулевая точка, полюсы индуктора (ротора) симметрично направлены на разные края обмотки в обмотке ЭДС=0.
2) Центральная линия северного полюса магнита (ротора) пересекла начало обмотки, в обмотке появилась ЭДС, и соответственно проявился магнитный полюс одинаковый с полюсом возбудителя (ротора).
3) Полюс ротора находится в центре обмотки, и в обмотке максимальное значение ЭДС.
4) Полюс приближается к концу обмотки и ЭДС снижается до минимума.
5) Следующая нулевая точка.
6) Центральная линия южного полюса входит в обмотку и цикл повторяется (7;8;1).

Данная задача требует выполнения ряда манипуляций, которые должны сопровождаться четким пониманием принципов и режимов функционирования такого оборудования.

Что собой представляет и как работает

Эл двигатель асинхронного типа – это машина, в которой происходит трансформация электрической энергии в механическую и тепловую. Такой переход становится возможным благодаря явлению электромагнитной индукции, которая возникает между обмотками статора и ротора. Особенностью асинхронных двигателей является тот факт, что частота вращения этих двух ключевых его элементов отличается.

Конструктивные особенности типичного эл двигателя можно видеть на иллюстрации. И статор, и ротор представляют собой соосные круглого сечения объекты, изготавливаются путем набора достаточного количества пластин из специальной стали. Пластины статора имеют пазы на внутренней части кольца и при совмещении образуют продольные канавки, в которые наматывается обмотка из медной проволоки. Для ротора, ее роль играют алюминиевые прутки, они также вставляются в пазы сердечника, но с обеих сторон замыкаются стопорными пластинами.

Во время подачи напряжения на обмотки статора, на них возникает и начинает вращаться электромагнитное поле. В связи с тем, что частота вращения ротора заведомо меньше, между обмотками наводится ЭДС и центральный вал начинает двигаться. Не синхронность частот связана не только с теоретическими основами процесса, но и с фактическим трением опорных подшипников вала, оно будет его несколько тормозить относительно поля статора.

Что такое электрический генератор?

Генератор представляет собой эл машину, преобразовывающую механическую и тепловую энергии в электрическую. С этой точки зрения он является устройством прямо противоположным по принципу действия и режиму функционирования к асинхронному двигателю. Более того, наиболее распространенным типом электрогенераторов являются индукционные.

Как мы помним из выше описанной теории, такое становится возможным только при разности оборотов магнитных полей статора и ротора. Из это следует один закономерный вывод (учитывая также принцип обратимости, упомянутый вначале статьи) – теоретически возможно сделать генератор из асинхронника, кроме того, это задача, решаемая самостоятельно за счет перемотки.

Работа двигателя в режиме генератора

Любой асинхронный электрогенератор используется в качестве некоего трансформатора, где механическая энергия от вращения вала двигателя, преобразуется в переменный ток. Такое становится возможным тогда, когда его скорость становится выше синхронной (порядка 1500 об/мин). Классическую схему переделки и подключения двигателя в режиме электрогенератора с выработкой трехфазного тока можно легко собрать своими руками:

Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Чтобы достичь такой стартовой частоты вращения, необходимо приложить довольно большой крутящий момент (например, за счет подключения двигателя внутреннего сгорания в бензогенераторе или крыльчатки в ветряке). Как только частота вращения достигает значения синхронной, начинает действовать конденсаторная батарея, создающая емкостный ток. За счет этого происходит самовозбуждение обмоток статора и выработка электрического тока (режим генерирования).

Необходимым условием устойчивой работы такого электрогенератора с промышленной частотой сети 50 Гц, является соответствие его частотных характеристик:

  1. Скорость его вращения должна превышать асинхронную (частоту работы самого двигателя) на процент скольжения (от 2 до 10%),
  2. Значение скорости вращения генератора должно соответствовать синхронной скорости.

Как самостоятельно собрать асинхронный генератор?

Обладая полученными знаниями, смекалкой и умением работать с информацией, можно своими руками собрать/переделать работоспособный генератор из двигателя. Для этого необходимо совершить точные действия следующей последовательности:

  1. Вычисляется реальная (асинхронная) частота вращения двигателя, который планируется применить в качестве электрогенератора. Для определения оборотов на подключенном к сети агрегате можно использовать тахограф,
  2. Определяется синхронная частота двигателя, которая одновременно будет асинхронной для генератора. Здесь учитывается величина скольжения (2-10%). Допустим, измерения показали скорость вращения на уровне 1450 об/мин. Требуемая частота работы электрогенератора будет составлять:

nГЕН = (1,02…1,1)nДВ= (1,02…1,1)·1450 = 1479…1595 об/мин,

  1. Подбор конденсатора необходимой емкости (используются стандартные сравнительные таблицы данных).

На этом можно и поставить точку, но если требуется напряжение однофазной сети 220В, то режим функционирования такого устройства потребует внедрения в приведенную ранее схему понижающего трансформатора.

Виды генераторов на базе двигателей

Покупка штатного готового эл генератора – удовольствие отнюдь не из дешевых и вряд ли по карману практическому большинству наших сограждан. Прекрасной альтернативой может послужить самодельный генератор, его можно собрать при достаточных познаниях в области электротехники и слесарного дела. Собранное устройство может успешно использоваться в качестве:

  1. Электрогенератора с самозапиткой. Пользователь может своими руками получить устройство для выработки электроэнергии с длительным периодом действия вследствие самостоятельной подпитки,
  2. Ветрогенератора. В качестве движителя, необходимого для пуска двигателя, используется ветряк, который вращается под воздействием ветра,
  3. Генератора на неодимовых магнитах,
  4. Трехфазного бензогенератора,
  5. Однофазного маломощного генератора на двигателях электроприборов и т. д.

Переделка своими руками стандартного мотора в действующее генерирующее устройство – занятие увлекательное и очевидно экономящее бюджет. Таким образом можно переделать обычный ветряк, соединив его с двигателем для автономной выработки энергии.


За основу был взят промышленный асинхронный двигатель переменного тока, мощностью 1,5 кВт с частотой вращения вала 960 об/мин. Сам по себе такой мотор изначально не может работать как генератор. Ему необходима доработка, а именно замена или доработка ротора.
Табличка с маркировкой двигателя:


Двигатель хорош тем, что у него везде где нужно стоят уплотнения, особенно у подшипников. Это существенно увеличивает интервал между периодическими техническими обслуживаниями, так как пыль и грязь никуда просто так попасть и проникнуть не могут.
Ламы у этого электродвигателя можно поставить на любую сторону, что очень удобно.

Переделка асинхронного двигателя в генератор

Снимаем крышки, извлекаем ротор.
Обмотки статора остаются родные, двигатель не перематывается, все остается как есть, без изменений.


Ротор дорабатывался на заказ. Было решено сделать его не цельнометаллическим, а сборным.


То есть, родной ротор стачивается до определенного размера.
Вытачивается стальной стакан и запрессовывается на ротор. Толщина скана в моем случае 5 мм.


Разметка мест для приклеивания магнитов была одной из самых сложных операций. В итоге методом проб и ошибок было решено распечатать шаблон на бумаге, вырезать в нем кружочки под неодимовые магниты – они круглые. И приклеить магниты по шаблону на ротор.
Основная загвоздка возникла в вырезании множественных кружочков в бумаге.
Все размеры подбираются сугубо индивидуально под каждый двигатель. Каких-то общих размеров размещения магнитов дать нельзя.


Неодимовые магниты приклеены на супер клей.


Была сделана сетка из капроновой нити для укрепления.


Далее обматывается все скотчем, снизу делается герметичная опалубка, герметизированная пластилином, а сверху заливная воронка из того же скотча. Заливается все эпоксидной смолой.


Смола потихоньку стекает сверху вниз.


После застывания эпоксидной смолы, снимаем скотч.


Теперь все готов к сборке генератора.


Загоняем ротор в статор. Делать это нужно особо осторожно, так как неодимовые магниты обладают огромной силой и ротор буквально залетает в статор.


Собираем, закрываем крышки.


Магниты не задевают. Залипания почти нет, крутится относительно легко.
Проверка работы. Вращаем генератор от дрели, с частотой вращения 1300 об/мин.
Двигатель подключен звездой, треугольником генераторы такого типа подключать нельзя, не будут работать.
Снимается напряжение для проверки между фазами.


Генератор из асинхронного двигателя работает отлично.Более подробную информацию смотрите в видеоролике.

Канал автора —

Генератор из асинхронника — переделка генратора

Фото рассказ о переделке асинхронного двигателя в генератор для ветрогенератора. Этот генератор сделал Андрей Петрушков и разместил фото в группе вконтакте «Ветряки» . Переделка асинхроника началась со снятия всех нужных размеров, по которым рассчитывалось количество магнитов, и пропорции нового ротора. В качестве донора использован асинхронный двигатель 4АХ71В4У3. 750Вт, 4-х полюсной. Статор имеет 24 паза, намотан проводом примерно 0,5 мм. Магниты размером 8*5 мм, всего на ротор ушло 112 магнитов, по 28 магнитов на пооюс. Скос магнитов 9,5 градусов. Ниже рисунки подготовки к изготовлению нового ротора под магниты и фото донора перед началом переделки.

>

.

>

>

Первым делом был выточен новый ротор, для сравнения но фото родной ротор и новый. Вместо проточки старого ротора и изготовления гильзы был сделан полностью новый ротор, так проще и лучше.

>

Потом на распечатанном шаблоне с помощью пробойника были выбиты отверстия под магниты. Далее шаблон был наклеен на ротор и с помощью супер клея, не торопясь, за два вечера все магниты были приклеены к ротору.

>

Далее ротор был обмотан скотчем и залит эпоксидной смолой.

Так-же к генератору был собран диодный мост на шести диодах шотки. Для него был изготовлен корпус. Деревянная коробочка потом была покрыта! «Сенежем» огне-био защитой цветом лиственницы, теперь огонь и осадки ей не страшны.

>

Для крепления лопастей был составлен чертеж будущего фланца. Фланец выточили из алюминиевой болванки.

>

>

Далее дело дошло до лопастей, которые были вырезаны из канализационной трубы. Длинна лопастей 890 мм, после обработки кромок немного подрезал лопасти и они стали длинной 860 мм.

>

На этом фотографии закончились, к сожалению нет никаких данных по мощности такого самодельного генератора. Но самое главное понятен процесс переделки асинхронного двигателя на в генератор на постоянных магнитах. А мощность в данном виде не велика если им заряжать 12-ти вольтовый аккумулятор, так-как сопротивление генератора велико, но возможно эта проблема в последствии была решена перемоткой статора или коммутацией катушек фаз генератора, а так-же может быть какими либо преобразователями.

Асинхронный генератор в качестве ветрового генератора

Асинхронный генератор в качестве ветрового генератора

Вращающиеся электрические машины обычно используются в ветроэнергетических системах, и большинство этих электрических машин могут функционировать как двигатель или генератор, в зависимости от их конкретное приложение. Но помимо синхронного генератора , который мы рассмотрели в предыдущем уроке, существует еще один, более популярный тип трехфазной вращательной машины, которую мы можем использовать в качестве генератора ветряной турбины, называемый индукционным генератором .

Как синхронный генератор, так и асинхронный генератор имеют аналогичную фиксированную схему обмотки статора, которая при возбуждении вращающимся магнитным полем создает трехфазное (или однофазное) выходное напряжение.

Однако роторы этих двух машин сильно различаются: ротор асинхронного генератора обычно состоит из одного из двух типов устройства: «беличьей клетки» или «намотанного ротора».

Однофазный асинхронный генератор

Асинхронный генератор Конструкция основана на очень распространенных машинах с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, поскольку они дешевы, надежны и легко доступны в широком диапазоне электрических размеров от машин с дробной мощностью до нескольких — мегаваттные мощности, что делает их идеальными для использования как в домашних, так и в коммерческих возобновляемых источниках энергии ветра.

Кроме того, в отличие от предыдущего синхронного генератора, который должен быть «синхронизирован» с электрической сетью, прежде чем он сможет генерировать электроэнергию. Асинхронный генератор может быть подключен непосредственно к коммунальной сети и приводиться в действие лопастями ротора ветряной турбины при переменных скоростях ветра, как только он будет запущен из состояния покоя.

В целях экономии и надежности многие ветряные турбины используют в качестве генератора асинхронные двигатели, которые приводятся в действие через механическую коробку передач для увеличения скорости вращения, производительности и эффективности.Однако асинхронным генераторам требуется реактивная мощность, обычно обеспечиваемая шунтирующими конденсаторами в отдельных ветряных турбинах.

Асинхронные машины также известны как Асинхронные машины , то есть они вращаются со скоростью ниже синхронной при использовании в качестве двигателя и выше синхронной скорости при использовании в качестве генератора. Таким образом, при вращении быстрее, чем его нормальная рабочая скорость или скорость холостого хода, асинхронный генератор вырабатывает электричество переменного тока. Поскольку асинхронный генератор напрямую синхронизируется с основной сетью, то есть вырабатывает электроэнергию с той же частотой и напряжением, выпрямители или инверторы не требуются.

Однако асинхронный генератор может обеспечивать необходимую мощность непосредственно в электросети, но ему также требуется реактивная мощность для его питания, которая обеспечивается электросетью. Автономная (автономная) работа асинхронного генератора также возможна, но недостатком здесь является то, что генератор требует дополнительных конденсаторов, подключенных к его обмоткам для самовозбуждения.

Трехфазные индукционные машины очень хорошо подходят для ветроэнергетики и даже гидроэнергетики.Асинхронные машины при работе в качестве генераторов имеют неподвижный статор и вращающийся ротор, как и у синхронного генератора. Однако возбуждение (создание магнитного поля) ротора осуществляется иначе, и типичной конструкцией ротора является конструкция с короткозамкнутым ротором, в которой токопроводящие стержни встроены в корпус ротора и соединены на своих концах замыкающими кольцами, как показано на рисунке. .

Конструкция асинхронного генератора

Как уже упоминалось в начале, одним из многих преимуществ асинхронной машины является то, что ее можно использовать в качестве генератора без каких-либо дополнительных схем, таких как возбудитель или регулятор напряжения, когда она подключена к трем -фазное питание от сети.При подключении неработающего асинхронного генератора к сети переменного тока в обмотке ротора индуцируется напряжение, аналогично трансформатору, частота которого равна частоте приложенного напряжения.

Поскольку проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором замыкаются друг на друга, вокруг них протекает большой ток, и внутри ротора создается магнитное поле, заставляющее машину вращаться.

Поскольку магнитное поле клетки ротора следует за магнитным полем статора, ротор разгоняется до синхронной скорости, заданной частотой сетевого питания.Чем быстрее вращается ротор, тем ниже результирующая относительная разница скоростей между клеткой ротора и вращающимся полем статора и, следовательно, напряжение, индуцируемое в его обмотке.

По мере приближения ротора к синхронной скорости он замедляется, так как ослабление магнитного поля ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор теперь вращается медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, так как для ее достижения не будет индуцированного тока в беличьей клетке ротора, не будет магнитного поля и, следовательно, не будет крутящего момента.

Разница между скоростью вращения статора, вращающего магнитное поле, и фактической скоростью вращения ротора обычно называется в асинхронных машинах «скольжением».

Проскальзывание должно существовать, чтобы на валу ротора возникал крутящий момент. Другими словами, «скольжение», которое является описательным способом объяснить, как ротор постоянно «проскальзывает» из-за синхронизации, представляет собой разницу в скорости между синхронной скоростью статора, определяемую как: n с = ƒ/P в об/мин, а фактическая скорость роторов n R также в об/мин и выражается в процентах (%-скольжение).

Тогда доля скольжения s асинхронной машины определяется как:  

Это скольжение означает, что работа асинхронных генераторов, таким образом, является «асинхронной» (не синхронизированной), и чем тяжелее нагрузка, приложенная к асинхронному генератору, тем выше возникающее скольжение, поскольку более высокие нагрузки требуют более сильных магнитных полей. Большее скольжение связано с большим наведенным напряжением, большим током и более сильным магнитным полем.

Таким образом, для работы асинхронной машины в качестве двигателя ее рабочая скорость всегда будет меньше скорости вращения поля статора, а именно, синхронной скорости.Чтобы асинхронная машина работала как генератор, ее рабочая скорость должна быть выше номинальной синхронной скорости, как показано на рисунке.

Характеристики крутящего момента/скорости асинхронной машины

В состоянии покоя вращающееся магнитное поле статора имеет одинаковую скорость вращения по отношению как к статору, так и к ротору, поскольку частота токов ротора и статора одинакова, поэтому в состоянии покоя скольжение положительно и равно единице ( s = +1 ).

При точно синхронной скорости разница между скоростью вращения и частотой ротора и статора будет равна нулю, поэтому при синхронной скорости электрическая энергия не потребляется и не вырабатывается, поэтому скольжение двигателя равно нулю ( s = 0 ).

Если скорость генератора превышает эту синхронную скорость с помощью внешних средств, результирующим эффектом будет то, что ротор будет вращаться быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, и полярность индуцируемого ротором напряжения и тока изменится на противоположную.

В результате скольжение становится отрицательным ( s = -1 ), а асинхронная машина вырабатывает ток с опережающим коэффициентом мощности обратно в электросеть. Мощность, передаваемая в виде электромагнитной силы от ротора к статору, может быть увеличена простым вращением ротора быстрее, что приведет к увеличению количества вырабатываемой электроэнергии.Характеристики крутящего момента асинхронного генератора (s = от 0 до -1) являются отражением характеристик асинхронного двигателя (s = от +1 до 0), как показано.

Скорость асинхронного генератора будет изменяться в зависимости от силы вращения (момент или крутящий момент), приложенной к нему энергией ветра, но он будет продолжать генерировать электричество до тех пор, пока его скорость вращения не упадет ниже холостого хода. На практике разница между скоростью вращения при пиковой генерирующей мощности и на холостом ходу (синхронная скорость) очень мала, всего несколько процентов от максимальной синхронной скорости.

Например, 4-полюсный генератор с синхронной частотой вращения холостого хода 1500 об/мин, подключенный к коммунальной сети с током 50 Гц, может производить свою максимальную генерируемую мощность при вращении только на 1–5 % выше (от 1515 до 1575 об/мин), легко достигается с помощью редуктора.

Это очень полезное механическое свойство, заключающееся в том, что генератор будет немного увеличивать или уменьшать свою скорость при изменении крутящего момента. Это означает, что редуктор будет меньше изнашиваться, что приведет к низким затратам на техническое обслуживание и длительному сроку службы, и это одна из наиболее важных причин использования асинхронного генератора , а не синхронного генератора на ветровой турбине, которая напрямую подключена. к коммунальной электросети.

Автономная асинхронная машина

Выше мы видели, что асинхронный генератор требует, чтобы статор был намагничен от сети, прежде чем он сможет генерировать электричество. Но вы также можете запустить асинхронный генератор в автономной автономной системе, подав необходимый противофазный ток возбуждения или намагничивания от конденсаторов возбуждения, подключенных к клеммам статора машины.

Это также требует наличия остаточного магнетизма в металлических пластинах ротора при запуске турбины.Типичная схема трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором для использования вне сети показана ниже. Конденсаторы возбуждения показаны в схеме соединения звездой (звездой), но также могут быть соединены треугольником (треугольником).

Конденсаторный пусковой индукционный генератор

Конденсаторы возбуждения представляют собой стандартные пусковые конденсаторы двигателей, которые используются для обеспечения необходимой реактивной мощности для возбуждения, которая в противном случае снабжалась бы коммунальной сетью. Асинхронный генератор будет самовозбуждаться с помощью этих внешних конденсаторов только в том случае, если ротор имеет достаточный остаточный магнетизм.

В режиме самовозбуждения на выходную частоту и напряжение генератора влияют частота вращения, нагрузка турбины и значение емкости конденсаторов в фарадах. Затем, чтобы произошло самовозбуждение генератора, должна быть минимальная скорость вращения для значения емкости, используемой в обмотках статора.

«Асинхронный генератор с самовозбуждением» (SEIG) является хорошим кандидатом для применения ветровой электроэнергетики, особенно при переменной скорости ветра и в отдаленных районах, поскольку для создания магнитного поля им не требуется внешний источник питания.Трехфазный асинхронный генератор можно преобразовать в однофазный асинхронный генератор с регулируемой скоростью, подключив два конденсатора возбуждения к трехфазным обмоткам. Одно значение емкости C на одной фазе, а другое значение 2C на другой фазе, как показано на рисунке.

Однофазный выход трехфазного асинхронного генератора

При этом генератор будет работать более плавно, работая ближе к единице (100%) коэффициента мощности (PF). В однофазном режиме можно получить почти трехфазный КПД, обеспечивающий примерно 80% максимальной мощности машины.Однако необходимо соблюдать осторожность при преобразовании трехфазного питания в однофазное, так как выходное линейное напряжение одной фазы будет в два раза больше, чем номинальное значение обмотки.

Асинхронные генераторы хорошо работают с однофазными или трехфазными системами, подключенными к сети, или в качестве автономного генератора с самовозбуждением для небольших ветроэнергетических установок, позволяющих работать с переменной скоростью. Однако асинхронные генераторы требуют реактивного возбуждения для работы на полной мощности, поэтому они идеально подходят для подключения к коммунальной сети как части ветровой энергетической системы, связанной с сетью.

Чтобы узнать больше об «Асинхронных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки использования индукционных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенной к сети, щелкните здесь, чтобы Получите копию одной из лучших книг по трехфазным индукционным генераторам с самовозбуждением прямо сегодня на Amazon.

Теория работы индукционного генератора | Electriceasy.com

Как и машина постоянного тока, одна и та же асинхронная машина может использоваться в качестве асинхронного двигателя, а также в качестве асинхронного генератора без каких-либо внутренних модификаций.Асинхронные генераторы также называются асинхронными генераторами .
Прежде чем начать объяснять , как работает асинхронный (асинхронный) генератор , я предполагаю, что вы знаете принцип работы асинхронного двигателя. В асинхронном двигателе ротор вращается из-за скольжения (то есть относительной скорости между вращающимся магнитным полем и ротором). Ротор пытается догнать синхронно вращающееся поле статора, но безуспешно. Если ротор догоняет синхронную скорость, относительная скорость будет равна нулю, и, следовательно, ротор не будет испытывать крутящего момента.
Но что, если ротор вращается со скоростью, превышающей синхронную скорость?


Как работают индукционные генераторы?

  • Предположим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, тянет ротор за собой (машина действует как двигатель).
  • Теперь, если ротор разгоняется до синхронной скорости с помощью первичного двигателя, скольжение будет равно нулю и, следовательно, чистый крутящий момент будет равен нулю.Ток ротора станет равным нулю, когда ротор работает на синхронной скорости.
  • Если ротор вращается со скоростью, превышающей синхронную скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора пересекают магнитное поле статора.
  • Этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое давит (воздействует в противоположном направлении) на поле статора. Это вызывает напряжение статора, которое толкает ток, вытекающий из обмотки статора, против приложенного напряжения.Таким образом, машина теперь работает как асинхронный генератор (асинхронный генератор) .

Асинхронный генератор не является самовозбуждающейся машиной. Таким образом, при работе в качестве генератора машина получает реактивную мощность от линии электропередачи переменного тока и отдает активную мощность обратно в линию. Реактивная мощность необходима для создания вращающегося магнитного поля. Активная мощность, подаваемая обратно в линию, пропорциональна проскальзыванию выше синхронной скорости.

Генератор асинхронный с самовозбуждением

Понятно, что асинхронной машине для возбуждения нужна реактивная мощность, независимо от того, работает она как генератор или двигатель.Когда асинхронный генератор подключен к сети, он получает реактивную мощность из сети. Но что, если мы хотим использовать асинхронный генератор для питания нагрузки без использования внешнего источника (например, сети)?
Конденсаторная батарея может быть подключена к клеммам статора для подачи реактивной мощности на машину, а также на нагрузку. Когда ротор вращается с достаточной скоростью, на клеммах статора генерируется небольшое напряжение из-за остаточного магнетизма. Из-за этого небольшого генерируемого напряжения вырабатывается конденсаторный ток, который обеспечивает дополнительную реактивную мощность для намагничивания.

Применение асинхронных генераторов: Асинхронные генераторы производят полезную мощность даже при различных скоростях вращения ротора. Следовательно, они подходят для ветряных турбин.

Преимущества: Индукционные генераторы или асинхронные генераторы более прочны и не требуют коллекторно-щеточного устройства (как это необходимо в случае синхронных генераторов).

Одним из основных недостатков асинхронных генераторов является то, что они потребляют довольно большое количество реактивной мощности.

Асинхронный генератор — Power Systems

4.4.1 Конструкция и свойства

Асинхронные или асинхронные машины, работающие как двигатели, являются наиболее широко используемыми электромеханическими преобразователями. В асинхронной машине статор идентичен статору синхронных машин, показанных на рис. 4.3, в которых трехфазные токи, подаваемые на статор, создают вращающееся магнитное поле (ВМП). Ротор, однако, радикально отличается и не имеет ни внешнего источника намагничивания, ни постоянных магнитов.Вместо этого переменные токи вводятся в ротор от статора за счет индукции или действия трансформатора — отсюда и полезная параллель с работой трансформатора. Именно взаимодействие между этими индуцированными токами ротора и RMF статора приводит к созданию крутящего момента.

В наиболее распространенной форме ротор состоит из осевых проводников, закороченных на концах круглыми кольцами, образуя беличью клетку или просто клетку, как показано на рис. 4.12. Хотя для целей возобновляемых источников энергии интересен режим генерации, сначала легче понять работу асинхронной машины с автомобильной точки зрения.

Когда RMF статора движется в точке os (задается уравнением (4.4)) мимо неподвижных проводников ротора, трехфазные электродвижущие силы (ЭДС) индуцируются в пространственно смещенных проводниках ротора за счет действия срезания потока. Результирующие токи ротора, согласно закону Ленца [1], имеют такую ​​величину и направление, чтобы создать крутящий момент, ускоряющий ротор. Если бы ротор достиг скорости os, не было бы изменений в потокосцеплении, наведенного напряжения, тока в проводниках ротора и, следовательно, не было бы крутящего момента.Для того чтобы ЭДС индуцировались в проводниках ротора, они должны обладать некоторой относительной скоростью по отношению к ЭДС статора. Следовательно, для двигателя ротор вращается с меньшей скоростью (

Можно показать, что токи ротора создают RMF, скорость которого зависит от частоты этих токов. Чтобы имело место взаимодействие с постоянным крутящим моментом, RMF ротора должен вращаться синхронно с RMF статора, как в случае синхронной машины. Как это достигается, если ротор вращается с меньшей скоростью, чем os?

Рисунок 4.12 Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором (1 — вал; 2 — короткозамкнутый ротор; 3 — трехфазная обмотка статора; 4 — клеммная коробка; 5 — стальной сердечник статора; 6 — вентилятор охлаждения; 7 — корпус двигателя). (Воспроизведено с разрешения Asea Brown Boveri Ltd)

Разница между cos и cot выражается как отношение к cos и называется скольжением s, где s = (4.15)

Поэтому

Относительное движение между RMF статора и ротора определяет, как часто RMF статора пересекает проводники вращающегося ротора, поэтому частота индуцированных ротором напряжений и токов fr равна f = sf (4.17)

, где f — частота сети. Частота токов ротора определяет скорость RMF ротора относительно ротора:

(on = 2n fr /p = 2n sf/p = srns (4.18)

Скорость RMF ротора относительно неподвижного статора равна скорости ротора плюс RMF скорости ротора относительно ротора:

( + ( = (1 — с)(с + с 0)с = 0)с

Можно сделать вывод, что RMF ротора и статора вращаются вместе с синхронной скоростью, что необходимо для развития равномерного крутящего момента, как в синхронной машине.Однако, в отличие от синхронной машины, RMF ротора создается за счет индукции от статора. Чем больше приложенный тормозной момент, тем выше проскальзывание, тем больше индуцированные ЭДС и результирующие токи ротора, и тем сильнее взаимодействие между двумя ЭДС для создания электрического момента, равного и противоположного тормозному моменту. Таким образом, асинхронный двигатель демонстрирует небольшое снижение скорости с увеличением тормозного момента.

Можно представить себе идеальную асинхронную машину, работающую при нулевом скольжении.Это эквивалентно состоянию «холостого хода» синхронной машины с фиксированной скоростью. Однако существенная разница в асинхронной машине заключается в том, что двигательный или генерирующий крутящий момент будет сопровождаться уменьшением или увеличением скорости ниже или выше синхронной соответственно. Для генерации уравнение (4.16) теперь дает отрицательное скольжение. Асинхронная машина будет плавно переходить из двигателя в режим генерации, когда внешний крутящий момент изменится с замедляющего на ускоряющий. Действительно, в небольших ветряных турбинах очень часто можно обнаружить, что асинхронный генератор изначально был спроектирован как двигатель и использовался как генератор без каких-либо модификаций.

Рабочий пример 4.2

Шестиполюсный асинхронный двигатель частотой 50 Гц работает со скольжением 4% при определенной нагрузке. Рассчитайте синхронную скорость, скорость ротора, частоту токов ротора, скорость RMF ротора по отношению к ротору и скорость RMF ротора по отношению к статору.

Модель ответа

Синхронная скорость из уравнения (4.4) равна Ns = f/p = 50/3 об/с = 50 x 60/3 = 1000 об/мин

Скорость ротора из уравнения (4.16) равна (1 — с)Ns = (1 — 0.04) x 1000 = 960 об/с Частота токов ротора: fr = sf = 0,04 x 50 = 2 Гц Скорость RMF ротора относительно ротора:

Скорость RMF ротора относительно статора:

(т.е. RMF ротора и статора вращаются вместе)

4.4.2 Эквивалентная схема асинхронной машины

Асинхронную машину можно рассматривать как трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой. Представьте себе асинхронную машину с механически заблокированным ротором, то есть в состоянии покоя.RMF статора будет вращаться со скоростью cos относительно ротора и индуцировать в каждой фазе напряжение E2 с частотой сети f. Ток, протекающий по каждой фазе, будет h = —E-= —E (4.19)

, где R2 и L2 — эффективное пофазное сопротивление и индуктивность обмотки ротора, а X2 — реактивное сопротивление ротора на частоте сети. В состоянии покоя скольжение s = 1, а напряжения и токи ротора имеют частоту статора f. При любой другой частоте вращения ротора скольжение равно

Рис. 4.13 Эквивалентная схема ротора асинхронной машины

R1 X1 Воздушный зазор

Идеальный трансформатор Рис. 4.14 Индуктивное напряжение эквивалентной схемы статора-ротора асинхронной машины равно sE2. частота ротора sf, реактивное сопротивление ротора sX2. Для тока ротора при скольжении s можно написать более общее выражение:

R2 + jsX2 (R2/с) + jX2 R2 + R2[(1 — s)ls] + jX2

Уравнение (4.20) дает рациональное объяснение эквивалентной схемы, показанной на рис. 4.13. Эта схема напоминает схему вторичной обмотки трансформатора (рис. 4.10), но с подключенной к его выходу переменной резистивной нагрузкой. Принцип сохранения энергии указывает, что электрическая мощность, передаваемая ротору, является реальной частью E21*. Мощность, безвозвратно теряемая в омическом сопротивлении ротора, составляет R2 /| и остаток, т. е. /| R2[(1 — s)/s], должна быть и действительно является электрической мощностью, преобразованной в механическую энергию.

Аналогия эквивалентной схемы трансформатора расширена на рис. 4.14 и включает параметры статора. Здесь R1 и X1 представляют собой сопротивление и индуктивность обмотки статора, а Xm представляет реактивное сопротивление намагничивания, потребляющее ток, необходимый для установления RMF.Штриховая линия соответствует границе раздела воздушного зазора, через который энергия передается от статора к ротору.

Для дальнейшего упрощения идеальный трансформатор можно исключить, перенеся элементы из вторичной обмотки в первичную с использованием коэффициента трансформации. На рис. 4.15 Rs и Xs — сопротивление и реактивное сопротивление обмотки статора соответственно. Элементы Rr и Xr представляют сопротивление ротора и реактивное сопротивление соответственно относительно статора с использованием коэффициента трансформации ротор-статор.Произведение Rr[(1 — s)/s]/s2 = Rem представляет собой пофазную электрическую мощность, преобразованную в механическую. Эта эквивалентная схема говорит нам, что когда ротор заблокирован, s = 1, Rr[(1 — s)/s] = 0, поэтому весь ввод ротора преобразуется в тепло в Rr. Когда s < 1, энергия ротора частично преобразуется в тепло в сопротивлениях обмотки и частично в механическую форму.

рупий разрыв

Рр ДжХР

Рисунок 4.15 Эквивалентная схема асинхронной машины относительно статора

При генерации асинхронной машиной скольжение отрицательно, и условное сопротивление Rr[(1 — с)/с] также отрицательно.Это полностью согласуется с анализом цепи. Положительный RI2 подразумевает необратимое преобразование электрической энергии в тепловую. Отрицательный RI2 подразумевает преобразование какого-то другого вида энергии (в данном случае механической) в электрическую.

Независимо от того, является ли машина двигателем или генератором, сеть, к которой подключена машина, подает реактивные вольтамперные напряжения, поглощаемые всеми индуктивными компонентами эквивалентной схемы. Это должно быть так, поскольку только положительная или отрицательная активная мощность связана с преобразованием механической/электрической энергии в сопротивлении Rr(1 — s)/s.Следствием этого является то, что индукционные генераторы всегда поглощают реактивную мощность из сети.

4.4.3 Эффективность индукционной машины

Если общая потребляемая электрическая мощность на фазу, подаваемая на статор, равна Ps, мощность, проходящая через воздушный зазор двигателя, т. е. мощность на фазу, передаваемая от статора к ротору, равна Pr = Ps — RsIs2. Весь Pr рассеивается в {Rr + Rr[(1 — s)/s]} = Rr/s, поэтому Pr = (Rj s)Ir2. Следовательно, потери в меди ротора составляют:

Вычитание потерь в меди ротора из Pr дает среднюю пофазную механическую мощность Pm = Pr — Rr Ir2, которая путем подстановки из уравнения (4. (4.26)

Уравнения (4.25) и (4.26) показывают, что для высокой эффективности преобразования s при полной нагрузке должно быть как можно меньше.

Реальные асинхронные генераторы имеют потери, которые не учитывались в этом упрощенном анализе. Механическая мощность, доступная для производства электроэнергии, уменьшается за счет ветра и других механических потерь на трение внутри генератора. Кроме того, электрические и магнитные потери в роторе уменьшают мощность, передаваемую от ротора через воздушный зазор к статору.Наконец, в статоре больше потерь, связанных с сопротивлением обмотки и настройкой магнитного возбуждения в шунтирующей ветви эквивалентной схемы. Как следствие, большие индукционные генераторы имеют КПД в районе 90%. Эти дополнительные потери будут упомянуты в следующем разделе.

4.4.4 Характеристики скорости и крутящего момента асинхронной машины

Важной характеристикой любого электромеханического преобразователя является соотношение скорости и крутящего момента.Для асинхронной машины развиваемый момент Qm из уравнений (4.23), (4.22) и (4.16) равен

= 3Pm = 3(1 — s)P = 33P m ( (1 — s)rns (ос

Замена

и используя эквивалентную схему рис. 4.15 получаем

Эта зависимость является нелинейной и может быть обобщена для описания типичных характеристик асинхронной машины путем нормализации ее с точки зрения крутящего момента и скорости. Принимая в качестве нормального крутящего момента номинальный крутящий момент, а синхронную скорость в качестве нормальной скорости, нормированное соотношение уравнения (4.27) для типичного асинхронного генератора изображен на рис. 4.16 с параметром Rr.

Обратите внимание, что для синхронной машины существует максимальный или тяговый момент, за пределами которого генератор будет неконтролируемо ускоряться. Однако это состояние далеко от нормального рабочего режима. Кривая сопротивления ротора Rr’ представляет характеристики типичной асинхронной машины с низким сопротивлением ротора и показывает, что изменение скорости от нулевого входного крутящего момента до номинального крутящего момента изменяется примерно на 3-4%.При малом s значение Rr/s велико по сравнению с Rr и Xs + Xr, и в хорошем приближении уравнение (4.27) можно записать как

Уравнение (4.28) показывает, что в нормальном рабочем диапазоне (от нуля до номинального момента) прямо пропорциональна скольжению и, следовательно, скорости и обратно пропорциональна Rr. Кривые для Rr’ > Rr и Rr» > Rr также нанесены на рис. 4.16. Выбирая значение сопротивления ротора, разработчик имеет возможность изменить наклон характеристики момент-скорость.Если требуется существенное изменение скорости в зависимости от крутящего момента, ротор можно спроектировать так, чтобы он имел большое сопротивление. Обратной стороной такой схемы является неприемлемое снижение эффективности.

Метод доступа к обмоткам ротора и, следовательно, использования свойства изменения скорости состоит в том, чтобы расположить ротор, который имеет катушки, а не короткозамкнутые стержни, с выводами катушки, подключенными к токосъемным кольцам и щеткам, так что дополнительное внешнее сопротивление может быть подключено последовательно. с обмотками.В такой асинхронной машине с обмоткой ротора обмотка ротора аналогична обмотке статора. К недостаткам асинхронного генератора с фазным ротором относятся более высокие капитальные затраты и более высокие затраты на техническое обслуживание.

Рабочий пример 4.3

Ветродвигатель мощностью 450 кВт имеет следующие параметры асинхронного генератора в омах: Rs = 0,01, Xs = Xr = 0,15, Rr = 0,01 и Xm = 6. В момент подачи на номинальную мощность скольжение составляет 0,01. Рассчитайте напряжение сети и коэффициент мощности, при которых асинхронный генератор подает питание в сеть, используя упрощенную схему замещения.

Продолжить чтение здесь: О

Была ли эта статья полезной?

Как сделать самодельный генератор из асинхронного двигателя. Электрогенератор своими руками

Электрогенераторы — дополнительный источник энергии для дома. В случае большого удаления от основных электрических сетей вполне может заменить их. Частые перебои с электричеством вынуждают устанавливать генераторы.

Стоят недешево, есть ли смысл тратить больше 10000 т.р.для устройства, если самому сделать генератор из электродвигателя? Конечно, для этого пригодятся некоторые электротехнические навыки и инструменты. Главное не тратить деньги.

Можно собрать простой генератор своими руками, он будет актуален, если нужно покрыть временный дефицит электроэнергии. Для более серьезных случаев он не подходит, так как не обладает достаточной функциональностью и надежностью.

Естественно, в процессе ручной сборки возникает много сложностей.Необходимые детали и инструменты могут отсутствовать. Отсутствие опыта и навыков в такой работе может пугать. Но сильное желание будет главным стимулом, и поможет преодолеть все кропотливые процедуры.

Реализация генератора и принцип его работы

За счет электромагнитной индукции в генераторе генерируется электрический ток. Это происходит потому, что обмотка движется в искусственно созданном магнитном поле. Это принцип работы электрогенератора.

Генератор приводится в действие двигателем внутреннего сгорания малой мощности. Он может работать на бензине, газе или дизельном топливе.

Генератор имеет ротор и статор. Магнитное поле создается с помощью ротора. К нему крепятся магниты. Статор является неподвижной частью генератора и состоит из специальных стальных пластин и катушки. Между ротором и статором имеется небольшой зазор.

Существует два типа генераторов.Первый имеет синхронное вращение ротора. Он имеет сложную конструкцию и низкий КПД. Во втором типе ротор вращается асинхронно. По принципу действия — просто.

Асинхронные двигатели теряют минимум энергии, в то время как в синхронных генераторах уровень потерь достигает 11%. Поэтому электродвигатели с асинхронным вращением ротора очень популярны как в бытовой технике, так и на различных производствах.

Во время работы могут возникать перепады напряжения, пагубно влияющие на бытовую технику.Для этого на выходных концах есть выпрямитель.

Асинхронный генератор прост в обслуживании. Его корпус надежен и герметичен. Можно не бояться приборов, имеющих омическую нагрузку и чувствительных к перепадам напряжения. Высокий КПД и длительный период эксплуатации делают устройство востребованным, кроме того, его можно собрать самостоятельно.

Что нужно для сборки генератора? Во-первых, необходимо выбрать подходящий электродвигатель. Его можно взять из стиральной машины.Не стоит делать статор самостоятельно, лучше использовать готовое решение, где есть обмотки.

Стоит сразу запастись достаточным количеством медных проводов, и изоляционных материалов. Поскольку любой генератор будет производить скачки напряжения, вам понадобится выпрямитель.

По инструкции к генератору своими руками необходимо произвести расчет мощности. Чтобы будущее устройство выдавало необходимую мощность, ему нужно придать число оборотов чуть больше номинальной мощности.

Воспользуемся тахометром и включим двигатель в сеть, чтобы можно было узнать скорость вращения ротора. К полученному значению нужно добавить 10%, это предотвратит перегрев двигателя.

Поддержать необходимый уровень напряжения помогут конденсаторы. Они подбираются в зависимости от генератора. Например, для мощности 2 кВт необходима емкость 60 мкФ. Вам понадобится 3 таких детали с одинаковой емкостью.Чтобы устройство было безопасным, его необходимо заземлить.

Процесс сборки

Здесь все просто! Конденсаторы подключаются к электродвигателю по схеме «треугольник». Во время работы периодически проверяйте температуру корпуса. Его нагрев может происходить из-за неправильно подобранных емкостей конденсаторов.

Самодельный генератор, не имеющий автоматики, необходимо постоянно контролировать. Нагрев, который происходит со временем, снижает эффективность.Затем устройству нужно дать время остыть. Время от времени следует измерять напряжение, скорость и ток.

Неправильно рассчитанные характеристики не способны дать оборудованию необходимую мощность. Поэтому перед началом сборки следует провести чертежные работы, запастись схемами.

Не исключено, что самодельному устройству будут сопутствовать частые поломки. Не стоит этому удивляться, так как добиться герметичного монтажа всех элементов электрогенератора в домашних условиях практически невозможно.

Итак, теперь надеюсь понятно, как сделать генератор из электродвигателя. Если есть желание сконструировать аппарат, мощности которого должно хватить для одновременной работы бытовых приборов и осветительных ламп, или строительного инструмента, то нужно сложить их мощность и выбрать нужный двигатель. Желательно, чтобы он был с небольшим запасом мощности.

Если при ручной сборке генератор вышел из строя, не отчаивайтесь.На рынке много современных моделей, не требующих постоянного присмотра. Они могут быть различной мощности, и достаточно экономичными. В интернете есть фото генераторов, они помогут оценить габариты устройства. Единственным недостатком является их высокая стоимость.

Фотогенераторы своими руками

В современных реалиях каждый домовладелец прекрасно осознает постоянный рост стоимости коммунальных услуг – это касается и электроэнергии.Поэтому для создания комфортных условий жильцам загородного домостроения как летом, так и зимой придется либо платить за услуги по энергоснабжению, либо искать альтернативный выход из сложившейся ситуации, поскольку природные источники энергии бесплатны.

Как сделать ветрогенератор своими руками — пошаговая инструкция

Территория нашего государства в основном равнинная. Несмотря на то, что в городах доступ ветра перекрыт многоэтажками, за городом бушуют сильные ветры.воздушные потоки. Именно поэтому ветрогенератор самостоятельного производства – единственно правильное решение для обеспечения загородного дома электроэнергией. Но сначала нужно разобраться, какая модель подходит для самостоятельного изготовления.

Роторный

Роторный ветряк – простое преобразовательное устройство, которое легко сделать своими руками. Естественно, такое изделие не сможет обеспечить электричеством загородный особняк, но для загородного дома сгодится вполне. Он позволит освещать не только жилищную постройку, но и хозяйственные постройки и даже дорожки в саду.Для самостоятельной сборки агрегата мощностью до 1500 Вт необходимо подготовить расходные материалы и комплектующие из следующего перечня:

Естественно, необходимо иметь минимальный набор инструментов: ножницы для резки металла, болгарку, рулетку, карандаш, набор гаечных ключей и отверток, дрель со сверлами и пассатижами.

пошагово

Сборку начинают с изготовления ротора и переделки шкива, для чего придерживаются определенной последовательности работ.

Для подключения аккумулятора используются проводники сечением 4 мм и длиной не более 100 см. Потребители подключаются проводниками сечением 2 мм. Важно включить преобразователь постоянного напряжения в значение переменной холостого хода 220В согласно схеме клеммных контактов.

Дизайн плюсы и минусы

Если все манипуляции сделать правильно, то аппарат прослужит достаточно долго. При использовании достаточно мощной батареи и подходящего инвертора до 1.5 кВт, уличное и внутреннее освещение, холодильник и телевизор можно запитать. Сделать такой ветряк очень просто и недорого. Такое изделие легко ремонтируется и неприхотливо в использовании. Он очень надежен в плане работы и не шумит, раздражая обитателей дома. Однако роторный ветряк имеет низкую производительность, и его работа зависит от наличия ветра.

Осевая конструкция с железным статором на основе неодимовых постоянных магнитов, появилась на территории нашего государства не так давно из-за отсутствия комплектующих.Но сегодня мощные магниты не редкость, и стоимость их значительно снизилась по сравнению с тем, что было несколько лет назад.

Основой такого генератора является ступица с тормозными дисками от легкового автомобиля. Если это не новая деталь, то желательно ее перебрать и поменять смазки и подшипники.

Размещение и установка неодимовых магнитов

Работа начинается с приклеивания магнитов к диску ротора. Для этого используются магниты в количестве 20 шт. и размеры 2.5 на 0,8 см. Для изменения количества полюсов необходимо придерживаться следующих правил:

  • однофазный генератор подразумевает количество магнитов, соответствующее количеству полюсов;
  • в случае трехфазного устройства соблюдается соотношение 2/3 полюсов и катушек соответственно;
  • размещение магнитов должно происходить с чередованием полюсов; для упрощения их распределения лучше использовать готовый шаблон из картона.

Использование магнитов по возможности прямоугольной формы, так как в круглых аналогах концентрация магнитных полей идет в центре, а не по всей поверхности.Важно соблюдать условие, чтобы обращенные друг к другу магниты имели противоположные полюса. Для определения полюсов магниты подносят друг к другу, причем притягивающие стороны положительные, следовательно, отталкивающие края отрицательные.

Для крепления магнитов используется специальный клеевой состав, после чего для повышения прочности выполняется армирование эпоксидной смолой. Для этого он заполняется магнитными элементами. Чтобы смола не растекалась, бортики делаем из обычного пластилина.

Агрегат трехфазного и однофазного типа

Однофазные статоры уступают по своим параметрам трехфазным аналогам, так как при увеличении нагрузки увеличивается вибрация. Это связано с разницей амплитуды тока, возникающей из-за непостоянства его выхода за определенный промежуток времени. В свою очередь, в трехфазном аналоге такой проблемы нет. Это позволило увеличить мощность трехфазного генератора почти на 50% по сравнению с однофазной моделью.Плюс, благодаря отсутствию дополнительной вибрации, при работе устройства не создаются посторонние шумы.

Обмотка катушки

Каждый электрик знает, что прежде чем приступить к намотке катушки, важно произвести предварительные расчеты. Самодельный ветрогенератор на 220В – устройство, работающее на малых оборотах. Нужно добиться, чтобы зарядка аккумулятора начиналась со 100 об/мин.

Если исходить из таких параметров, то для намотки всех катушек потребуется не более 1200 витков.Чтобы определить витки для одной катушки, нужно выполнить простое деление габаритных показателей на количество отдельных элементов.

Для увеличения мощности тихоходного ветряка увеличивается количество полюсов. Это увеличит частоту тока в катушках. Намотка катушки должна производиться толстыми медными проводами. Это уменьшит значение сопротивления и, следовательно, увеличит силу тока. Важно учитывать, что при резком повышении напряжения ток может полностью расходоваться на сопротивление обмоток.Для упрощения намотки можно использовать специальный станок.

В соответствии с количеством и толщиной магнитов, прикрепленных к дискам, изменяются рабочие характеристики аппарата. Чтобы узнать, какие показатели мощности получатся в итоге, достаточно намотать один элемент и прокрутить его в блоке. Для определения мощностных характеристик измеряют напряжение на определенных оборотах.

Часто катушку делают круглой, но желательно ее немного растянуть.В этом случае меди в каждом секторе будет больше, а расположение витков станет более плотным. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен быть равен размерам магнита. При изготовлении статора важно учитывать, что он должен быть равен по толщине параметрам магнитов.

Обычно в качестве заготовки для статора используют фанеру, но вполне можно сделать разметку на бумажном листе, нарисовав сектора для катушек, а для бордюров использовать обычный пластилин.Для придания прочности изделию используется стеклоткань, расположенная на дне формы поверх витков. Важно, чтобы эпоксидная смола не прилипала к форме. Для этого его сверху покрывают воском. Катушки жестко закреплены друг к другу, а концы фаз выведены наружу. После этого все провода соединяются по схеме звезда или треугольник. Для проверки готового устройства его вращают вручную.

Обычно конечная высота мачты составляет 6 метров, но по возможности ее лучше увеличить в 2 раза.Из-за этого для его крепления используется бетонное основание. Крепление должно быть таким, чтобы трубу можно было легко поднимать и опускать лебедкой. Винт закреплен на верхнем конце трубы.

Для изготовления шурупа понадобится труба ПВХ, сечение которой должно быть 16 см. Из трубы вырезается двухметровый винт с шестью лопастями. Оптимальная форма лопастей определяется экспериментально, что позволяет увеличить крутящий момент на минимальной скорости. Для отвода гребного винта от сильных порывов ветра используется складной хвост.Генерируемая электроэнергия хранится в батареях.

Видео: самодельный ветрогенератор

После рассмотрения доступных вариантов ветроустановки каждый домовладелец сможет определиться с подходящим устройством для своих целей. Каждый из них имеет как свои положительные стороны, так и отрицательные качества. Особенно ощутить эффективность ветряка можно за городом, где происходит постоянное движение воздушных масс.

Для сборки мощного самодельного электрогенератора нам понадобится старый без восьмерок на заднем колесе.Чем выше максимальное передаточное отношение, тем лучше. Из-за посадки предпочтение отдается женским велосипедам, но их труднее найти. 28-дюймовое колесо и 52-зубая передняя звездочка были бы в порядке, но мой первый самодельный электрический педальный генератор был с 26-дюймовым колесом и 46-зубчатой ​​звездочкой, и он работал без проблем. Будет включена только высшая передача, так что вы можете избавиться от переключателя. Удалите из него все остальные лишние детали — тормоза, переднее колесо и т.д. можно сохранить, чтобы было за что держаться и было куда закрепить выключатель, и вольтметр.Так как мы избавились от переднего колеса, то для установки велосипеда вам нужно будет сделать подставку из металла, дерева или чего-то еще, чтобы заднее колесо не касалось земли.

Если вы используете генератор переменного тока K1 (используется на таких автомобилях, как Ford Fiesta, Escort, Granada, Vauxhall, Opel), он часто поставляется с двумерным шкивом. Следует избегать генераторов Lucas, поскольку они не так эффективны, как генераторы Bosch и Motorola. Обращайте внимание на автомобили с большими двигателями, генераторы которых рассчитаны на работу на малых скоростях.Генераторы Ford/Bosch N1 можно найти на автомобилях Sierra и Volvo. Они хорошего качества, но немного больше и тяжелее, чем K1. Убедитесь, что вы покупаете автономный генератор, который не требует управления наружным блоком, так как некоторые японские генераторы поставляются без него. Генератор лучше купить с двумя большими клеммами и одной маленькой. Две большие клеммы соединены между собой и служат плюсом, малая подключается к сигнальной лампочке, а клемма массы 5 мм подключается к корпусу и служит минусом.После покупки неплохо будет провести базовую проверку генератора. Для того, чтобы проверить, работает ли генератор, можно использовать небольшую лампочку, которая в дальнейшем будет выполнять роль индикатора заряда. Если генератор переменного тока проходит испытание, это не означает, что он способен генерировать электроэнергию. Но таким образом можно выявить самые распространенные недостатки: проблемы с предохранителем, блоком диодов, изношенными щетками. Эти неисправности можно устранить, позаимствовав детали от других сломанных генераторов с неповрежденными диодными и драйверными блоками и т. д.Не выбрасывайте ржавые или грязные генераторы. Если они пройдут тесты, то, скорее всего, будут работать.


Очистите генератор, предварительно сняв охлаждающий вентилятор (он шумный и не нужен). Прикрепите генератор к кронштейну в задней части сиденья так, чтобы его ось находилась на расстоянии 10–12 см от обода, как показано на рисунке ниже.

С помощью рулетки или троса измерьте необходимую длину окружности ремня. Это примерно 82 дюйма. Купите клиновой ремень A82 в автомагазине.Они производятся с шагом в один дюйм, стоят около 500 рублей, а также используются в сельскохозяйственной технике. Ремни A78 можно использовать на колесах 26 дюймов, а ремни A80 — на колесах 27 дюймов. А еще лучше купите ремень ГРМ типа Goodyear Extraflex.


Такие ремни легче огибают небольшие шкивы, что значительно снижает механические потери по сравнению со сплошным ремнем. Регулировка натяжения генератора, установленного на автомобиле, осуществляется с помощью специальной пластины с прорезью. Вместо него мы будем использовать пружинный натяжитель, предназначенный для сглаживания неровностей колеса.Поскольку требуется очень низкий крутящий момент, ремень не нужно слишком сильно натягивать. Сильно натянутый ремень увеличивает потери на трение. Если у вас шкив от К1, то после стабилизации его движения посчитайте количество оборотов генератора за один оборот колеса — больше 45 хорошо, а 60 вообще идеально. Если вы купили разъемный шкив К1, разберите его и поместите прокладку между двумя пластинами, чтобы ремень проходил дальше внутрь. Это увеличит вашу скорость.

После окончания механических работ Если генератор используется в общественных местах, все движущиеся части должны быть защищены.Маленьких детей привлекают блестящие движущиеся предметы – колесо и обод, а человек, сидящий за генератором, не видит, что происходит сзади! Несмотря на то, что никаких передач не требуется, не спешите избавляться от переключателя. Цепь он натягивает и если между цепью и звездочкой попадет палец, то можно отделаться только легким ушибом, а без выключателя может дойти до ампутации.


Версия мощного педального генератора, описанная выше, в виде «вертикального велосипеда на книжном шкафу» — самый простой и очевидный способ сделать самодельный генератор, но также легко сделать и версию на стуле.Кроме того, вам понадобится только дешевый пластиковый стул, какая-нибудь подставка для ног, часть старого каркаса от палатки, две трубы большого диаметра (вставленные друг в друга) или регулятор высоты от поворотного кресла. Если будете резать офисный стул, то берите только старые механические стулья без пневматических рессор, которые могут быть опасны при резке и сверлении! Генераторы легче транспортировать, если сделать их разборными посередине. Также можно избавиться от пружины натяжителя ремня, прикрепив генератор так, чтобы ремень натягивался под собственным весом.

По сравнению с генератором для велотренажера, генератор для шоссейного велосипеда имеет недостаток, заключающийся в слабом эффекте маховика. Эта проблема решается с помощью дополнительного груза, который крепится к ободу болтами диаметром 4 мм. Придайте грузу U-образную форму (выпуклость наружу). Убедитесь, что груз не имеет возможности оторваться. Не переусердствуйте с нагрузкой! Однажды я видел, как обод, нагруженный свинцом, развалился!

В продолжении статьи рассмотрим.

Содержание:

Уют и комфорт в современном жилье во многом зависит от стабильного снабжения электроэнергией. Бесперебойное электроснабжение достигается разными способами, среди которых достаточно эффективным считается самодельный генератор асинхронного типа, изготовленный в домашних условиях. Качественно сделанный прибор позволяет решить множество бытовых задач, от выработки переменного тока до обеспечения питанием инверторных сварочных аппаратов.

Принцип работы электрогенератора

Генераторы асинхронного типа представляют собой устройства переменного тока, способные вырабатывать электрическую энергию.Принцип работы этих устройств аналогичен работе асинхронных двигателей, поэтому они имеют другое название — асинхронные генераторы. По сравнению с в этих агрегатах ротор крутится намного быстрее, соответственно скорость вращения становится выше. В качестве генератора можно использовать обычный асинхронный двигатель переменного тока, который не требует никаких преобразований схемы или дополнительных настроек.

Включение однофазного асинхронного генератора осуществляется под действием входящего напряжения, что требует подключения устройства к источнику питания.В некоторых моделях используются последовательно соединенные конденсаторы для обеспечения их независимой работы за счет самовозбуждения.

В большинстве случаев генераторам требуется какое-либо внешнее приводное устройство для выработки механической энергии, которая затем преобразуется в электрический ток. Наиболее часто используются бензиновые дизельные двигатели, а также ветровые и гидроустановки. Независимо от источника движущей силы все электрические генераторы состоят из двух основных элементов — статора и ротора. Статор находится в фиксированном положении, обеспечивая движение ротора.Его металлические блоки позволяют регулировать уровень электромагнитного поля. Это поле создается ротором за счет действия магнитов, расположенных на равноудаленном расстоянии от сердечника.

Однако, как уже отмечалось, стоимость даже самых маломощных устройств остается высокой и недоступной для многих потребителей. Поэтому единственный выход – собрать генератор тока своими руками, и заранее заложить в него все необходимые параметры. Но, это совсем не простая задача, особенно для тех, кто плохо разбирается в схемах и не имеет навыков работы с инструментами.Домашний мастер должен иметь определенный опыт изготовления подобных устройств. Кроме того, необходимо подобрать все необходимые элементы, детали и запчасти с требуемыми параметрами и техническими характеристиками. Самодельные устройства успешно используются в быту, несмотря на то, что по многим параметрам они значительно уступают заводским изделиям.

Преимущества асинхронных генераторов

В соответствии с вращением ротора все генераторы делятся на устройства синхронного и асинхронного типа.Синхронные модели имеют более сложную конструкцию, повышенную чувствительность к перепадам сетевого напряжения, что снижает их КПД. Асинхронные агрегаты лишены таких недостатков. Их отличает упрощенный принцип работы и отличные технические характеристики.

Синхронный генератор имеет ротор с магнитными катушками, которые значительно усложняют процесс движения. У асинхронного устройства эта деталь напоминает обычный маховик. Особенности конструкции влияют на эффективность.В синхронных генераторах потери КПД составляют до 11 %, а в асинхронных — всего 5 %. Поэтому самым эффективным будет самодельный генератор из асинхронного двигателя, который имеет и другие достоинства:

  • Простая конструкция корпуса защищает двигатель от попадания влаги. Таким образом, снижается потребность в слишком частом техническом обслуживании.
  • Повышенная устойчивость к перепадам напряжения, наличие выпрямителя на выходе, защищающего подключенные устройства и оборудование от поломок.
  • Генераторы асинхронные
  • обеспечивают эффективное питание сварочных аппаратов, ламп накаливания, компьютерной техники, чувствительной к перепадам напряжения.

Благодаря этим преимуществам и длительному сроку службы асинхронные генераторы, даже собранные в домашних условиях, обеспечивают бесперебойное и эффективное питание бытовой техники, оборудования, освещения и других ответственных зон.

Подготовка материалов и сборка генератора своими руками

Перед началом сборки генератора нужно подготовить все необходимые материалы и детали.В первую очередь нужен электродвигатель, который можно сделать своими руками. Однако это очень трудоемкий процесс, поэтому в целях экономии времени рекомендуется снять необходимый узел со старого неработающего оборудования. Лучше всего подходят и водяные насосы. Статор должен быть собран, с готовой обмоткой. Для выравнивания выходного тока может понадобиться выпрямитель или трансформатор. Также необходимо подготовить электрический провод, а также изоленту.

Перед тем, как сделать из электродвигателя генератор, необходимо рассчитать мощность будущего устройства.Для этого двигатель подключают к сети для определения скорости вращения с помощью тахометра. К результату добавляется 10%. Это увеличение является компенсационной величиной, предотвращающей чрезмерный нагрев двигателя во время работы. Конденсаторы подбираются в соответствии с планируемой мощностью генератора с помощью специальной таблицы.

В связи с выработкой агрегатом электрического тока обязательно заземлите его. Из-за отсутствия заземления и некачественной изоляции генератор не только быстро выйдет из строя, но и станет опасен для жизни людей.Сама сборка не представляет особой сложности. Конденсаторы подключаются по очереди к готовому двигателю, в соответствии со схемой. В результате получается генератор своими руками на 220В малой мощности, достаточной для подачи электроэнергии на болгарку, электродрель, циркулярную пилу и другое подобное оборудование.

При эксплуатации готового устройства необходимо учитывать следующие особенности:

  • Требуется постоянно следить за температурой двигателя во избежание перегрева.
  • В процессе эксплуатации наблюдается снижение КПД генератора в зависимости от длительности его работы. Поэтому периодически агрегату нужны перерывы, чтобы его температура снизилась до 40-45 градусов.
  • При отсутствии автоматического контроля эту процедуру необходимо периодически производить самостоятельно с помощью амперметра, вольтметра и других измерительных приборов.

Большое значение имеет правильный выбор оборудования, расчет его основных показателей и технических характеристик.Желательно иметь чертежи и схемы, значительно облегчающие сборку генераторного устройства.

Плюсы и минусы самодельного генератора

Самостоятельный монтаж генератора позволяет значительно сэкономить денежные средства. Кроме того, собранный своими руками генератор будет иметь запланированные параметры и отвечать всем техническим требованиям.

Однако такие устройства имеют ряд серьезных недостатков:

  • Возможны частые поломки агрегата из-за невозможности герметичного соединения всех основных частей.
  • Отказ генератора, значительное снижение его производительности в результате неправильного подключения и неточного расчета мощности.
  • Работа с самодельными устройствами требует определенных навыков и осторожности.

Однако в качестве альтернативного варианта бесперебойного питания вполне подойдет самодельный генератор на 220В. Даже маломощные устройства способны обеспечить работу основных приборов и оборудования, поддерживая должный уровень комфорта в частном доме или квартире.

Нашел в интернете статью о том, как переоборудовать автомобильный генератор в генератор с постоянными магнитами. Можно ли использовать этот принцип и переделать генератор своими руками из асинхронного двигателя? Возможно, что у них будут большие потери энергии, не такое расположение катушек.

У меня двигатель асинхронного типа на напряжение 110 вольт, обороты — 1450, 2,2 ампера, однофазный. Самодельный генератор с помощью контейнеров делать не берусь, так как будут большие потери.

По этой схеме предлагается использовать простые двигатели.

Если менять двигатель или генератор с закругленными магнитами от динамиков, то их нужно устанавливать в крабы? Крабы представляют собой две металлические детали, закрепленные снаружи катушек возбуждения.

Если на вал надеть магниты, то вал будет шунтировать магнитные силовые линии. Как тогда будет волнение? Катушка также расположена на металлическом валу.

Если поменять соединение обмоток и сделать параллельное соединение, разогнать до скорости выше нормальных значений, то получится 70 вольт.Где взять механизм для таких оборотов? Если перемотать его на уменьшение скорости и меньшую мощность, то мощность упадет слишком сильно.

Асинхронный двигатель с закрытым ротором изготовлен из железа, заполненного алюминием. Можно взять самодельный генератор от автомобиля, в котором напряжение 14 вольт, сила тока 80 ампер. Это хорошие данные. К генератору можно применить двигатель с коллектором переменного тока от пылесоса или стиральной машины. Установить смещение на статоре, снять постоянное напряжение со щеток.По наибольшей ЭДС измените угол наклона щеток. Эффективность стремится к нулю. Но, лучше генератора синхронного типа они не изобрели.

Решил попробовать самодельный генератор. Однофазный асинхронный двигатель от детской стиральной машины, выкрученный дрелью. Подключил к нему емкость 4 мкф, получилось 5 вольт 30 герц и ток 1,5 миллиампер на короткое замыкание.

Не каждый электродвигатель можно использовать в качестве генератора таким образом.Есть двигатели со стальным ротором, которые имеют малую степень намагниченности на остатке.

Необходимо знать разницу между преобразованием электрической энергии и производством энергии. Преобразовать 1 фазу в 3 можно несколькими способами. Один из них – механическая энергия. Если силовая установка отключена от розетки, то все преобразования теряются.

Понятно откуда движение провода с увеличением скорости. Откуда будет магнитное поле для получения ЭДС в проводе не понятно.

Это легко объяснить. За счет сохранившегося механизма магнетизма в якоре образуется ЭДС. В обмотке статора есть ток, который замкнут на емкость.

Ток возник, значит, дает увеличение ЭДС на витках вала ротора. Возникающий ток дает увеличение электродвижущей силы. Электрический ток статора генерирует гораздо большую электродвижущую силу. Это происходит до тех пор, пока не установится равновесие магнитных потоков статора и ротора, а также дополнительные потери.

Размер конденсаторов рассчитан таким образом, чтобы напряжение на клеммах достигало номинального значения. Если она маленькая, то уменьшайте емкость, затем увеличивайте. Были сомнения по поводу старых моторов, которые якобы не возбуждают. После разгона ротора двигателя или генератора необходимо быстро ткнуть в любую фазу с небольшим количеством вольт. Все придет в нормальном состоянии. Зарядите конденсатор до напряжения, равного половине емкости. Включите трехполюсным выключателем.Это относится к 3-фазному двигателю. Такая схема используется для генераторов легковых транспортных автомобилей, так как они имеют короткозамкнутый ротор.

Метод 2

Самодельный генератор можно сделать и другим способом. Статор имеет хитрую конструкцию (имеет особое конструктивное решение), есть возможность регулировки выходного напряжения. Я сделал генератор такого рода своими руками на стройке. Двигатель брал мощность 7 кВт при 900 об/мин. Обмотку возбуждения подключил по схеме треугольник на 220 В.Запускал на 1600 оборотах, конденсаторы стояли 3 по 120 мкФ. Они включались контактором с тремя полюсами. Генератор работал как трехфазный выпрямитель. От этого выпрямителя питалась электродрель с коллектором на 1000 ватт, циркулярная пила на 2200 ватт, 220 В, болгарка 2000 ватт.

Пришлось сделать систему плавного пуска, еще один резистор с закороченной фазой через 3 секунды.

Для двигателей с коллекторами это неверно. Если частоту вращения увеличить вдвое, то емкость тоже уменьшится.

Частота также увеличится. Схема бака отключалась в автоматическом режиме, чтобы не использовать тор реактивности, не расходовать топливо.

Во время работы необходимо прижать статор контактора. Три фазы разобрали их за ненадобностью. Причина кроется в большом зазоре и повышенной диссипации поля полюсов.

Специальные механизмы с двойной клеткой для белок и косыми глазами для белок. Все-таки я получил 100 вольт и частоту 30 герц от мотора стиральной машины, 15 ваттная лампа гореть не хочет.Очень слабая мощность. Надо мотор брать мощнее, или ставить больше конденсаторов.

Под вагоны используется генератор с короткозамкнутым ротором. Его механизм происходит от редуктора и ременной передачи. Обороты вращения 300 оборотов. Он расположен как дополнительный генератор нагрузки.

Метод 3

Можно сконструировать самодельный генератор, бензиновую электростанцию.

Вместо генератора использовать трехфазный асинхронный двигатель мощностью 1,5 кВт при 900 об/мин.Электродвигатель итальянский, можно соединить треугольником и звездой. Сначала я поставил двигатель на базу с двигателем постоянного тока, подключил его к муфте. Начал крутить двигатель на 1100 об/мин. На фазах было напряжение 250 вольт. Подключил лампочку на 1000 ватт, напряжение сразу упало до 150 вольт. Скорее всего из-за перекоса фаз. Для каждой фазы необходимо включать отдельную нагрузку. Три лампочки по 300 ватт не смогут снизить напряжение до 200 вольт, по идее.Можно поставить больше конденсатора.

Обороты двигателя надо увеличить, под нагрузкой не уменьшать, тогда подача питания в сеть будет постоянной.

Нужна значительная мощность, автогенератор такой мощности не даст. Если перемотать большой КАМАЗ, то 220 В из него не выйдет, так как магнитопровод будет перенасыщен. Он был рассчитан на 24 вольта.

Сегодня собирался попробовать подключить нагрузку через 3-х фазный блок питания (выпрямитель).Свет в гаражах был выключен, он не работал. В городе энергетиков систематически отключают электричество, поэтому необходимо сделать источник постоянного питания электричеством. Для электросварки есть сцепка, прицепляется к трактору. Для подключения электроинструмента нужен источник постоянного напряжения 220 В. Была идея сконструировать самодельный генератор своими руками, и инвертор к нему, но на батареях долго не проработаешь.

Недавно было включено электричество. Подключил асинхронный двигатель из Италии. Поставил с мотором бензопилы на раму, скрутил валы между собой, поставил резиновую муфту. Катушки соединил по схеме звезда, конденсаторы треугольником по 15 мкФ. Когда я запускал двигатели, выходная мощность не работала. Подключил к фазам заряженный конденсатор, появилось напряжение. Двигатель выдавал свою мощность 1,5 кВт. При этом напряжение питания снизилось до 240 вольт, на холостом ходу было 255 вольт.Болгарка от него отлично работала на 950 Вт.

Пробовал увеличить обороты двигателя, но возбуждение не работает. После контакта конденсатора с фазой сразу появляется напряжение. Попробую поставить другой движок.

Какие конструкции систем выпускаются за рубежом для электростанций? На 1-фазе видно, что обмотка принадлежит ротору, перекоса фаз нет, т.к. фаза одна. В 3-х фазном есть система, которая дает регулировку мощности, когда к ней подключены двигатели с наибольшей нагрузкой.Также можно подключить инвертор для сварки.

На выходных захотелось сделать самодельный генератор своими руками с подключенным асинхронным двигателем. Удачной попыткой сделать самодельный генератор оказалось соединение старого двигателя с чугунным корпусом на 1 кВт и 950 об/мин. Двигатель возбуждается нормально, с одной емкостью 40 мкФ. И я установил три контейнера и соединил их звездой. Этого было достаточно, чтобы завести электродрель, болгарку.Я хотел получить выходное напряжение на одной фазе. Для этого я подключил три диода, полумост. Сгорели люминесцентные лампы для освещения, сгорели сумки в гараже. Я буду мотать трансформатор в три фазы.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то упустил. Загляните, буду рад, если найдете еще что-то полезное на моем.

Генератор из двух двигателей своими руками. Самодельный асинхронный генератор. Подготовка материала и сборка

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к способам и устройствам для получения электрической энергии, и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, в автоматике и бытовой технике, на воздушном, морском и автомобильном транспорте.

Благодаря нестандартному способу генерации и оригинальной конструкции мотор-генератор, режимы работы генератора и электродвигателя, объединены в одном процессе и неразрывно связаны между собой. В результате при подключении нагрузки взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает момент, совпадающий по направлению с моментом, создаваемым внешним приводом.

Другими словами, с увеличением мощности, потребляемой нагрузкой генератора, ротор мотор-генератора начинает разгоняться, и, соответственно, мощность, потребляемая внешним приводом, уменьшается.

В Интернете давно ходили слухи, что генератор с кольцевым якорем Грамма способен вырабатывать больше электрической энергии, чем затрачивается механической, и связано это с тем, что под нагрузкой отсутствует тормозной момент.

Экспериментальные результаты, приведшие к изобретению мотор-генератора.

В Интернете давно ходили слухи, что генератор с кольцевым якорем Грамма способен вырабатывать больше электрической энергии, чем затрачивается механической, и связано это с тем, что под нагрузкой отсутствует тормозной момент.Эта информация побудила нас провести серию экспериментов с кольцевой намоткой, результаты которых мы покажем на этой странице. Для экспериментов было намотано 24 штуки на тороидальном сердечнике, независимые обмотки, с одинаковым количеством витков.

1) Сначала масса обмоток была соединена последовательно, выводы к нагрузке расположены диаметрально. В центре обмотки находился постоянный магнит с возможностью вращения.

После приведения магнита в движение с помощью привода подключалась нагрузка и измерялась скорость привода лазерным тахометром.Как и следовало ожидать, скорость приводного двигателя начала падать. Чем больше мощности потребляла нагрузка, тем больше падали обороты.

2) Для лучшего понимания процессов, происходящих в обмотке, вместо нагрузки был подключен миллиамперметр постоянного тока.
Медленно вращая магнит, можно наблюдать, какова полярность и величина выходного сигнала при заданном положении магнита.

Из рисунков видно, что при расположении полюсов магнита напротив выводов обмотки (рис.4; 8) ток в обмотке равен 0. При расположении магнита, когда полюса находятся в центре обмотки, имеем максимальное значение тока (рис. 2; 6).

3) На следующем этапе экспериментов использовалась только половина обмотки. Магнит также медленно вращался, и записывались показания прибора.

Показания прибора полностью совпали с предыдущим экспериментом (рис. 1-8).

4) После этого к магниту был подключен внешний привод и начал вращаться на максимальной скорости.

При подключении нагрузки привод начал набирать скорость!

Другими словами, при взаимодействии полюсов магнита, а полюсов, образующихся в обмотке с магнитопроводом, при прохождении тока по обмотке возник момент, направленный по ходу момента, создаваемого приводным двигателем.

Рис. 1, привод сильно затормаживается при подключении нагрузки. Рисунок 2, при подключении нагрузки накопитель начинает разгоняться.

5) Чтобы понять, что происходит, мы решили создать карту магнитных полюсов, которые появляются в обмотках при прохождении через них тока.Для этого была проведена серия экспериментов. Обмотки соединялись в разных вариантах, и на концы обмоток подавались импульсы постоянного тока. При этом к пружине крепился постоянный магнит, который в свою очередь располагался рядом с каждой из 24 обмоток.

По реакции магнита (отталкивался он или притягивался) составлялась карта возникающих полюсов.

На рисунках показано, как проявились магнитные полюса в обмотках, при различном включении (желтые прямоугольники на рисунках, это нейтральная зона магнитного поля).

При смене полярности импульса полюса менялись как положено, поэтому разные варианты включения обмоток нарисованы с одной полярностью питания.

6) На первый взгляд результаты на рисунках 1 и 5 идентичны.

При ближайшем рассмотрении стало ясно, что распределение полюсов по окружности и «размер» нейтральной зоны совершенно разные. Сила, с которой магнит притягивался или отталкивался от обмоток и магнитопровода, показана градиентным заполнением полюсов.

7) При сравнении данных опытов, описанных в пунктах 1 и 4, кроме кардинального различия реакции привода на подключение нагрузки, и существенного различия «параметров» магнитных полюсов , были выявлены и другие отличия. В обоих опытах вольтметр был подключен параллельно нагрузке, а амперметр – последовательно нагрузке. Если показания приборов из первого опыта (точка 1) принять за 1, то и во втором опыте (точка 4) показание вольтметра тоже было за 1.По показаниям амперметра это было 0,005 от результатов первого опыта.

8) Исходя из вышеизложенного, логично предположить, что если в неиспользуемой части магнитопровода сделать немагнитный (воздушный) зазор, то ток в обмотке должен увеличиться.

После создания воздушного зазора магнит был снова подключен к приводному двигателю и раскручен на максимальной скорости. Сила тока действительно увеличилась в несколько раз, и стала составлять примерно 0,5 от результатов эксперимента по точке 1,
но при этом появился тормозной момент на приводе.

9) Способом, описанным в пункте 5, была составлена ​​карта полюсов данной конструкции.

10) Сравним два варианта

Нетрудно предположить, что при увеличении воздушного зазора в магнитопроводе геометрическое расположение магнитных полюсов по рисунку 2 должно приближаться к такому расположению, как на рисунке 1. А это, в свою очередь, должно привести к эффекту разгона привода, который описан в п. 4 (при подключении нагрузки вместо торможения создается дополнительный момент к моменту привода).

11) После того, как зазор в магнитопроводе был увеличен до максимума (до краев обмотки), при подключении нагрузки вместо торможения привод снова начал набирать скорость.

В этом случае карта полюсов обмотки с магнитопроводом выглядит следующим образом:

На основе предложенного принципа получения электроэнергии можно сконструировать генераторы переменного тока, которые при увеличении электрической мощность в нагрузке, не требуют увеличения механической мощности привода.

Принцип работы двигателя-генератора.

Согласно явлению электромагнитной индукции, при изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС.

Согласно правилу Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. При этом не имеет значения, как именно движется магнитный поток по отношению к контуру (рис.1-3).

Способ возбуждения ЭДС в нашем мотор-генераторе аналогичен рисунку 3. Он позволяет по правилу Ленца увеличить крутящий момент на роторе (индукторе).

1) Обмотка статора
2) Магнитопровод статора
3) Индуктор (ротор)
4) Нагрузка
5) Направление вращения ротора
6) Осевая линия магнитного поля полюсов индуктора

При включении внешнего привода ротор (индуктор) начинает вращаться. При пересечении начала обмотки магнитным потоком одного из полюсов индуктора в обмотке индуцируется ЭДС.

При подключении нагрузки в обмотке начинает протекать ток и полюса возникшего в обмотках магнитного поля по правилу Э. X. Ленца направляются навстречу возбудившему их магнитному потоку.
Так как обмотка с сердечником расположена по дуге окружности, то магнитное поле ротора движется по виткам (дуге окружности) обмотки.

В этом случае в начале обмотки по правилу Ленца возникает полюс, такой же, как полюс индуктора, а на другом конце — противоположный.Так как одноименные полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются, индуктор стремится занять положение, соответствующее действию этих сил, что создает дополнительный момент, направленный по направлению вращения ротора. Максимальная плотность магнитного потока в обмотке достигается в момент, когда центральная линия полюса индуктора находится напротив середины обмотки. При дальнейшем движении индуктора магнитная индукция обмотки уменьшается, и в момент выхода из обмотки центральной линии полюса индуктора она равна нулю.В этот же момент начало обмотки начинает пересекать магнитное поле второго полюса индуктора, и по описанным выше правилам край обмотки, с которого начинается первый полюс, отталкивает его с возрастающей силой .

Чертежи:
1) Нулевая точка, полюса индуктора (ротора) симметрично направлены в разные концы обмотки при ЭДС обмотки = 0.
2) Осевая линия северного полюса магнита (ротора) пересекла начало обмотки, в обмотке появилась ЭДС и, соответственно, появился магнитный полюс, такой же, как и полюс возбудителя (ротора).
3) Полюс ротора находится в центре обмотки, и обмотка имеет максимальное значение ЭДС.
4) Полюс приближается к концу обмотки и ЭДС уменьшается до минимума.
5) Следующая нулевая точка.
6) Осевая линия южного полюса входит в обмотку и цикл повторяется (7; 8; 1).

Для питания бытовых приборов и промышленного оборудования требуется источник электроэнергии. Генерация электрического тока возможна несколькими способами. Но наиболее перспективным и экономически выгодным на сегодняшний день является создание современных электрических машин…Самым простым в изготовлении, дешевым и надежным в эксплуатации оказался асинхронный генератор, который вырабатывает львиную долю потребляемой нами электроэнергии.

Применение электромобилей данного типа продиктовано их преимуществами. Асинхронные электрогенераторы, напротив, обеспечивают:

  • высшая степень надежности;
  • долгий срок службы;
  • экономичность;
  • минимальные затраты на обслуживание.

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Устройство и принцип действия

Основными рабочими частями асинхронного генератора являются ротор (подвижная часть) и статор (неподвижная). На рисунке 1 ротор справа, а статор слева. Обратите внимание на конструкцию ротора. На нем не показаны обмотки из медного провода. На самом деле обмотки существуют, но они состоят из алюминиевых стержней, короткозамкнутых в кольца, расположенные с обеих сторон. На фото стержни видны как косые линии.

Конструкция короткозамкнутых обмоток образует так называемую «беличью клетку». Пространство внутри этой клетки заполнено стальными пластинами. Если быть точным, алюминиевые стержни запрессованы в пазы, сделанные в сердечнике ротора.

Рис. 1. Ротор и статор асинхронного генератора

Асинхронная машина, устройство которой описано выше, называется генератором с короткозамкнутым ротором. Тот, кто знаком с конструкцией асинхронного электродвигателя, наверняка заметил сходство в строении этих двух машин.По сути ничем не отличаются, так как асинхронный генератор и короткозамкнутый двигатель практически идентичны, за исключением дополнительных конденсаторов возбуждения, используемых в режиме генератора.

Ротор расположен на валу, который сидит на подшипниках, зажатых с обеих сторон крышками. Вся конструкция защищена металлическим кожухом. Генераторы средней и большой мощности требуют охлаждения, поэтому на валу дополнительно устанавливают вентилятор, а сам корпус делают ребристым (см. рис. 2).


Рис.2. Асинхронный генератор в сборе

Принцип работы

Генератор по определению представляет собой устройство, преобразующее механическую энергию в электрический ток. При этом не имеет значения, какая энергия используется для вращения ротора: ветра, потенциальной энергии воды или внутренней энергии, преобразуемой турбиной или двигателем внутреннего сгорания в механическую энергию.

В результате вращения ротора магнитные силовые линии, образованные остаточной намагниченностью стальных пластин, пересекают обмотки статора.В катушках образуется ЭДС, которая при подключении активных нагрузок приводит к образованию тока в их цепях.

При этом важно, чтобы синхронная скорость вращения вала незначительно (примерно на 2 — 10 %) превышала синхронную частоту переменного тока (устанавливаемую числом полюсов статора). Другими словами, необходимо обеспечить асинхронность (рассогласование) частоты вращения по величине скольжения ротора.

Следует отметить, что ток, полученный таким образом, будет небольшим.Для увеличения выходной мощности необходимо увеличить магнитную индукцию. Добейтесь увеличения КПД устройства, подключив конденсаторы к выводам катушек статора.

На рис. 3 представлена ​​схема асинхронного сварочного генератора переменного тока с конденсаторным возбуждением (левая часть схемы). Обратите внимание, что полевые конденсаторы соединены треугольником. Правая часть рисунка — собственно схема самого инверторного сварочного аппарата.


Рис.3. Схема сварочного асинхронного генератора

Существуют и другие, более сложные схемы возбуждения, например, с использованием катушек индуктивности и конденсаторной батареи. Пример такой схемы показан на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема устройства с индуктивностями

Отличие от синхронного генератора

Основное различие между синхронным генератором переменного тока и асинхронным генератором заключается в конструкции ротора. В синхронной машине ротор состоит из проволочных обмоток.Для создания магнитной индукции используется автономный источник питания (часто дополнительный маломощный генератор постоянного тока, расположенный на одной оси с ротором).

Преимущество синхронного генератора в том, что он вырабатывает больший ток и легко синхронизируется с другими генераторами этого типа. Однако синхронные генераторы более чувствительны к перегрузкам и коротким замыканиям. Они дороже своих асинхронных собратьев и требовательнее в обслуживании — нужно следить за состоянием щеток.

Коэффициент гармоник или чистый коэффициент асинхронных генераторов ниже, чем у синхронных генераторов переменного тока. То есть вырабатывают практически чистую электроэнергию. При таких токах работают более стабильно:

  • регулируемые зарядные устройства;
  • современные телевизионные приемники.

Асинхронные генераторы обеспечивают надежный пуск электродвигателей, требующих больших пусковых токов. По этому показателю они практически не уступают синхронным машинам.У них меньше реактивных нагрузок, что положительно сказывается на тепловом режиме, так как на реактивную мощность расходуется меньше энергии. Асинхронный генератор имеет лучшую стабильность выходной частоты при различных скоростях вращения ротора.

Классификация

Генераторы с коротким замыканием получили наибольшее распространение благодаря простоте конструкции. Однако существуют и другие типы асинхронных машин: генераторы переменного тока с фазным ротором и устройства с использованием постоянных магнитов, образующих цепь возбуждения.

На рисунке 5 для сравнения показаны два типа генераторов: слева на базе, а справа — асинхронная машина на базе АД с фазным ротором. Даже при беглом взгляде на схематические изображения можно увидеть сложную конструкцию фазного ротора. Обращает на себя внимание наличие контактных колец (4) и механизма щеткодержателей (5). Цифрой 3 обозначены пазы для обмотки провода, к которым необходимо подать ток для его возбуждения.


Рис.5. Типы асинхронных генераторов

Наличие обмоток возбуждения в роторе асинхронного генератора улучшает качество вырабатываемого электрического тока, однако теряются такие преимущества, как простота и надежность. Поэтому такие устройства используются в качестве источника автономного электроснабжения только в тех областях, где без них сложно обойтись. Постоянные магниты в роторах используются в основном для производства маломощных генераторов.

Область применения

Наиболее распространенное использование генераторных установок с короткозамкнутым ротором.Они недорогие и практически не требуют обслуживания. Устройства, оснащенные пусковыми конденсаторами, имеют достойные показатели КПД.

Асинхронные генераторы переменного тока часто используются в качестве автономных или резервных источников питания. С ними работают, их используют для мощных мобильных и.

Генераторы переменного тока с трехфазной обмоткой уверенно запускают трехфазный электродвигатель, поэтому их часто используют в промышленных электростанциях. Также они могут поставлять оборудование в однофазные сети.Двухфазный режим позволяет экономить топливо для ДВС, так как неиспользуемые обмотки находятся в режиме холостого хода.

Область применения весьма обширна:

  • транспортная промышленность;
  • Сельское хозяйство;
  • бытовая сфера;
  • медицинских учреждения;

Генераторы асинхронные удобны для строительства местных ветровых и гидроэлектростанций.

Асинхронный генератор своими руками

Сразу оговоримся: речь идет не о изготовлении генератора с нуля, а о переделке асинхронного двигателя в генератор переменного тока.Некоторые умельцы используют готовый статор от двигателя и экспериментируют с ротором. Идея состоит в том, чтобы сделать полюса ротора с помощью неодимовых магнитов. Примерно так может выглядеть заготовка с приклеенными магнитами (см. рис. 6):


Рис. 6. Заготовка с приклеенными магнитами

Магниты приклеиваются на специально выточенную заготовку, которая надевается на вал двигателя, соблюдая их полярность и угол смещения. Для этого потребуется не менее 128 магнитов.

Готовая конструкция должна быть адаптирована к статору и при этом обеспечивать минимальный зазор между зубьями и магнитными полюсами изготовленного ротора.Так как магниты плоские, то придется их подтачивать или шлифовать, при этом постоянно охлаждая конструкцию, так как неодим теряет свои магнитные свойства при высокой температуре. Если все сделать правильно, то генератор заработает.

Проблема в том, что в кустарных условиях сделать идеальный ротор очень сложно. Но если у вас есть токарный станок и вы готовы потратить несколько недель на настройку и доработку, вы можете поэкспериментировать.

Предлагаю более практичный вариант — превращение асинхронного двигателя в генератор (см. видео ниже).Для этого нужен электродвигатель с нужной мощностью и приемлемой частотой вращения ротора. Мощность двигателя должна быть как минимум на 50 % выше требуемой мощности генератора. Если у вас есть такой электродвигатель, приступайте к утилизации. В противном случае лучше купить готовый генератор.

Для обработки потребуются 3 конденсатора марок КБГ-МН, МБГО, МБГТ (можно взять и другие марки, но не электролитические). Конденсаторы выбирайте на напряжение не менее 600 В (для трехфазного двигателя).Реактивная мощность генератора Q связана с емкостью конденсатора следующим соотношением: Q = 0,314 · U 2 · C · 10 -6 .

При увеличении нагрузки увеличивается реактивная мощность, а значит, для поддержания стабильного напряжения U необходимо увеличивать емкость конденсаторов, добавляя новые емкости путем переключения.

Видео: изготовление асинхронного генератора из однофазного двигателя — Часть 1

Часть 2

На практике обычно выбирают среднее значение, предполагая, что нагрузка не будет максимальной.

Подобрав параметры конденсаторов, подключите их к выводам обмоток статора, как показано на схеме (рис. 7). Генератор готов.


Рис. 7. Схема подключения конденсаторов

Асинхронный генератор требует минимального обслуживания. Его техническое обслуживание заключается в контроле за состоянием подшипников. На номинальных режимах устройство может работать годами без вмешательства оператора.

Слабым звеном являются конденсаторы. Они могут потерпеть неудачу, особенно если их оценки выбраны неправильно.

Генератор нагревается во время работы. Если вы часто подключаете повышенные нагрузки, следите за температурой устройства или позаботьтесь о дополнительном охлаждении.

Ответ на вопрос, как самому сделать электрогенератор из электродвигателя, основывается на знании устройства этих механизмов. Основная задача — превратить двигатель в машину, выполняющую роль генератора. В этом случае следует подумать о том, как весь этот агрегат будет приводиться в движение.

Где используется генератор

Оборудование этого типа используется в совершенно разных сферах. Это может быть промышленный объект, частное или загородное жилье, строительная площадка, да любого масштаба, гражданские здания различного назначения.

Одним словом, сочетание таких агрегатов, как электрогенератор любого типа и электродвигатель, позволяет реализовать следующие задачи:

  • Резервный источник питания;
  • Автономное электроснабжение на постоянной основе.

В первом случае речь идет о варианте безопасности при возникновении опасных ситуаций, таких как перегрузка сети, аварии, отключения и т.п. Во втором случае многотипный электрогенератор и электродвигатель позволяют получить электричество в районе, где нет централизованной сети. Наряду с этими факторами есть еще одна причина, по которой рекомендуется использовать автономный источник питания, — это необходимость подачи стабильного напряжения на вход потребителя. Такие меры часто принимаются при необходимости ввода в эксплуатацию оборудования с особо чувствительной автоматикой.

Особенности устройства и существующие типы

Чтобы определиться, какой электрогенератор и электродвигатель выбрать для реализации поставленных задач, следует представить, в чем разница между существующими типами автономного источника электроснабжения.

Бензиновые, газовые и дизельные модели

Основное отличие заключается в типе топлива. С этой позиции различают:

  1. Бензиновый генератор.
  2. Дизельный механизм.
  3. Газовое устройство.

В первом случае электрогенератор и электродвигатель, содержащиеся в конструкции, в основном используются для обеспечения электроэнергией кратковременно, что обусловлено экономической стороной вопроса из-за дороговизны бензина.

Преимущество дизельного двигателя в том, что для его обслуживания и эксплуатации требуется значительно меньше топлива. Кроме того, автономный дизель-электрогенератор и электродвигатель в нем будут работать длительное время без остановок за счет большого ресурса двигателя.

Газовый прибор – отличный вариант в случае организации постоянного источника электроэнергии, так как топливо в этом случае всегда под рукой: подключение к газовой магистрали, использование баллонов. Следовательно, стоимость эксплуатации такого агрегата будет ниже из-за доступности топлива.

Основные конструктивные узлы такой машины также отличаются конструкцией. Двигатели:

  1. Двухтактный;
  2. Четырехтактный.

Первый вариант устанавливается на устройства меньшей мощности и габаритов, а второй используется на более функциональных устройствах.Генератор имеет узел — генератор переменного тока, другое его название «генератор в генераторе». Есть две его версии: синхронная и асинхронная.

По характеру тока различают:

  • Однофазный электрогенератор и соответственно электродвигатель в нем;
  • Трехфазное исполнение.

Чтобы понять, как сделать электрогенератор из асинхронного электродвигателя, важно понимать принцип работы этого оборудования.Итак, основой функционирования является преобразование различных видов энергий. Прежде всего кинетическая энергия расширения газов, возникающая при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию. Происходит это при непосредственном участии кривошипно-шатунного механизма при вращении вала двигателя.

Преобразование механической энергии в электрическую составляющую происходит за счет вращения ротора генератора переменного тока, в результате чего образуются электромагнитное поле и ЭДС.На выходе после стабилизации выходное напряжение поступает к потребителю.

Делаем источник электроэнергии без приводного агрегата

Самый распространенный способ выполнения такой задачи — попробовать организовать электроснабжение через асинхронный генератор. Особенностью этого метода является приложение минимума усилий в плане монтажа дополнительных узлов для корректной работы такого устройства. Это связано с тем, что этот механизм работает по принципу асинхронного двигателя и вырабатывает электроэнергию.

Смотрим видео, бестопливный генератор своими силами:

В этом случае ротор вращается с гораздо большей скоростью, чем это мог бы производить синхронный аналог. Электрогенератор из асинхронного электродвигателя вполне реально сделать своими руками, без использования дополнительных узлов и специальных настроек.

В результате принципиальная схема устройства останется практически нетронутой, но можно будет обеспечить электричеством небольшой объект: частный или дачный дом, квартиру.Применение таких устройств достаточно обширно:

  • В качестве двигателя для;
  • В виде малых ГЭС.

Для организации действительно автономного электроснабжения электрогенератор без приводного двигателя должен работать на самовозбуждении. И реализуется это путем последовательного подключения конденсаторов.

Смотрим видео, генератор своими руками, этапы работы:

Еще один способ добиться цели — использовать двигатель Стирлинга.Его особенностью является преобразование тепловой энергии в механическую работу. Другое название такого агрегата – двигатель внешнего сгорания, а точнее, по принципу работы, это, скорее, двигатель внешнего нагрева.

Это связано с тем, что для эффективной работы устройства требуется значительный перепад температур. В результате увеличения этого значения увеличивается и мощность. Электрический генератор, работающий от внешнего нагревательного двигателя Стирлинга, может работать от любого источника тепла.

Последовательность действий для самостоятельного изготовления

Для превращения двигателя в автономный источник питания следует немного изменить схему, подключив конденсаторы к обмотке статора:

Схема включения асинхронного двигателя

В этом случае потечет опережающий емкостной ток (намагничивающий). В результате формируется процесс самовозбуждения узла, и соответственно изменяется значение ЭДС. На этот параметр больше влияет емкость подключаемых конденсаторов, но нельзя забывать и о параметрах самого генератора.

Чтобы устройство не нагревалось, что обычно является прямым следствием неправильно подобранных параметров конденсаторов, при их выборе нужно руководствоваться специальными таблицами:

Эффективность и осуществимость

Прежде чем решить, где купить автономный электрогенератор без двигателя, необходимо определить, действительно ли мощности такого устройства достаточно для удовлетворения потребностей пользователя. Часто самодельные устройства такого рода обслуживают маломощных потребителей.Если вы решили сделать автономный электрогенератор своими руками без двигателя, купить необходимые элементы можно в любом сервисном центре или магазине.

Но их достоинством является относительно невысокая стоимость, учитывая, что достаточно лишь немного изменить схему, подключив несколько конденсаторов подходящей емкости. Таким образом, при определенных знаниях можно построить компактный и маломощный генератор, который будет обеспечивать достаточное количество электроэнергии для питания потребителей.


Часто возникает необходимость обеспечить автономное электроснабжение загородного дома.В такой ситуации выручит самодельный генератор из асинхронного двигателя. Его несложно изготовить самостоятельно, имея определенные навыки обращения с электротехникой.

Принцип действия

Благодаря простоте конструкции и эффективной работе асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности. Они составляют значительную долю всех двигателей. Принцип их действия заключается в создании магнитного поля под действием переменного электрического тока.

Эксперименты показали, что при вращении металлического каркаса в магнитном поле в нем можно индуцировать электрический ток, появление которого подтверждается свечением лампочки.Это явление называется электромагнитной индукцией.

Устройство двигателя

Асинхронный двигатель состоит из металлического корпуса, внутри которого находятся:

  • статор с обмоткой, по которой пропускают переменный электрический ток;
  • ротор с витками обмотки, по которым течет ток в обратном направлении.

Оба элемента находятся на одной оси. Стальные пластины статора плотно прилегают друг к другу, в некоторых модификациях прочно приварены.Медная обмотка статора изолирована от сердечника картонными прокладками. Обмотка в роторе выполнена из алюминиевых стержней, замкнутых с двух сторон. Магнитные поля, возникающие при прохождении переменного тока, действуют друг на друга. Между обмотками возникает ЭДС, которая вращает ротор, так как статор неподвижен.

Генератор от асинхронного двигателя состоит из тех же узлов, но в данном случае происходит обратное действие, то есть переход механической или тепловой энергии в электрическую.При работе в моторном режиме он сохраняет остаточную намагниченность, которая наводит в статоре электрическое поле.

Скорость ротора должна быть выше, чем изменение магнитного поля статора. Его можно замедлить за счет реактивной мощности конденсаторов. Накопленный ими заряд противоположен по фазе и дает «тормозной эффект». Вращение может быть обеспечено энергией ветра, воды, пара.

Цепь генератора

Генератор от асинхронного двигателя имеет простую схему.После достижения синхронной скорости вращения происходит процесс выработки электрической энергии в обмотке статора.

Если подключить к обмотке конденсаторную батарею, возникает опережающий электрический ток, формирующий магнитное поле. При этом конденсаторы должны иметь емкость выше критической, что определяется техническими параметрами механизма. Сила генерируемого тока будет зависеть от емкости конденсаторной батареи и характеристик двигателя.

Технология производства

Работа по переделке асинхронного электродвигателя в генератор достаточно проста при наличии необходимых деталей.

Для начала процесса переделки необходимы следующие механизмы и материалы:

  • асинхронный двигатель — подойдет однофазный двигатель от старой стиральной машины;
  • Устройство измерения частоты вращения ротора — тахометр или тахогенератор;
  • конденсаторы неполярные — подходящие модели типа КБГ-МН с рабочим напряжением 400 В;
  • Набор подручных инструментов — дрели, ножовки, ключи.






Пошаговая инструкция

Изготовление генератора своими руками из асинхронного двигателя осуществляется по представленному алгоритму.

  • Генератор должен быть настроен так, чтобы его скорость была выше скорости двигателя. Значение скорости вращения измеряют тахометром или другим прибором при включении двигателя в сеть.
  • Полученное значение нужно увеличить на 10% от доступного показателя.
  • Выбирается емкость для конденсаторной батареи — она ​​не должна быть слишком большой, иначе оборудование будет сильно греться. Для его расчета можно воспользоваться таблицей зависимости емкости конденсатора от реактивной мощности.
  • На оборудование устанавливается конденсаторная батарея, которая обеспечит номинальную скорость вращения генератора. Его установка требует особого внимания – все конденсаторы должны быть надежно изолированы.

Для трехфазных двигателей конденсаторы соединены звездой или треугольником.Первый тип подключения дает возможность вырабатывать электроэнергию при меньшей частоте вращения ротора, но выходное напряжение будет ниже. Для снижения его до 220 В используется понижающий трансформатор.

Производство магнитных генераторов

Магнитный генератор не требует использования конденсаторной батареи. В этой конструкции используются неодимовые магниты. Для выполнения работы необходимо:

  • разместить магниты на роторе по схеме, соблюдая полюса — на каждом из них должно быть не менее 8 элементов;
  • ротор должен быть предварительно обработан на токарном станке по толщине магнитов;
  • прочно закрепите магниты клеем;
  • остаток свободного пространства залить эпоксидной смолой между магнитными элементами;
  • после установки магнитов нужно проверить диаметр ротора — он не должен увеличиваться.

Преимущества самодельного электрогенератора

Генератор из асинхронного двигателя своими руками станет экономичным источником тока, что снизит потребление централизованной электроэнергии. С его помощью можно обеспечить питание бытовых электроприборов, компьютерной техники, обогревателей. Самодельный генератор из асинхронного двигателя имеет несомненные преимущества:

  • простая и надежная конструкция;
  • эффективная защита внутренних деталей от пыли и влаги;
  • стойкость к перегрузке
  • ;
  • долгий срок службы;
  • возможность подключения устройств без инверторов.

При работе с генератором также следует учитывать возможность случайного изменения электрического тока.

Эти работы практически не имеют между собой ничего общего, так как необходимо делать узлы системы разные по характеру и назначению. Для изготовления обоих элементов используются самодельные механизмы и приспособления, которые можно использовать или переоборудовать в требуемый узел. Одним из вариантов создания генератора, часто применяемым при изготовлении ветрогенератора, является изготовление из асинхронного электродвигателя, что наиболее успешно и эффективно позволяет решить поставленную задачу.Рассмотрим вопрос подробнее:

Изготовление генератора из асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель — лучшая «заготовка» для изготовления генератора. Для этого он обладает лучшими показателями по устойчивости к короткому замыканию, менее требователен к пыли или грязи. Кроме того, асинхронные генераторы вырабатывают более чистую энергию, явный фактор (наличие высших гармоник) для этих устройств составляет всего 2% против 15% для синхронных генераторов. Высшие гармоники способствуют нагреву двигателя и сбивают режим вращения, поэтому их малое количество является большим преимуществом конструкции.

Асинхронные устройства не имеют вращающихся обмоток, что в значительной степени исключает возможность их выхода из строя или повреждения от трения или короткого замыкания.

Еще одним немаловажным фактором является наличие на выходных обмотках напряжения 220В или 380В, что дает возможность подключать устройства потребления напрямую к генератору, минуя систему стабилизации тока. То есть пока есть ветер, устройства будут работать так же, как и от сети.

Единственным отличием от работы полного комплекса является то, что он прекращает работу сразу после стихания ветра, при этом входящие в комплект аккумуляторы некоторое время питают потребляющие устройства, используя их емкость.

Как переделать ротор

Единственное изменение, которое вносится в конструкцию асинхронного двигателя при переделке его в генератор, это установка постоянных магнитов на ротор. Для получения большей силы тока обмотки иногда перематывают более толстым проводом, который имеет меньшее сопротивление и дает лучшие результаты, но эта процедура не критична, можно обойтись и без нее — генератор будет работать.

Ротор асинхронного двигателя не имеет обмоток и других элементов, являясь, по сути, обычным маховиком.Ротор выточен на токарном станке по металлу, без него не обойтись. Поэтому при создании проекта необходимо сразу решить вопрос с техническим обеспечением работы, найти знакомого токаря или организацию, занимающуюся такими работами. Ротор необходимо уменьшить в диаметре на толщину магнитов, которые будут на нем установлены.

Возможны два способа крепления магнитов:

  • изготовление и установка стальной втулки, которая надевается на предварительно уменьшенный в диаметре ротор, после чего к втулке крепятся магниты.Этот способ позволяет увеличить силу магнитов, плотность поля, что способствует более активному формированию ЭДС
  • , уменьшая диаметр только на толщину магнитов плюс необходимый рабочий зазор. Этот способ проще, но потребует установки более сильных магнитов, лучше всего — неодимовых, которые обладают гораздо большей силой и создают мощное поле.

Магниты устанавливаются по линиям конструкции ротора, т.е.е. не ось, а немного смещенная в сторону вращения (эти линии хорошо видны на роторе). Магниты располагаются чередующимися полюсами и крепятся к ротору клеем (рекомендуется эпоксидная смола). После его высыхания можно собрать генератор, в который сейчас превратился наш двигатель, и приступить к процедурам испытаний.

Проверка вновь созданного генератора

Данная процедура позволяет выяснить степень работоспособности генератора, опытным путем определить скорость вращения ротора, необходимую для получения нужного напряжения.Обычно прибегают к использованию другого двигателя, например электродрели с регулируемой частотой вращения патрона. Вращая ротор генератора с подключенным к нему вольтметром или лампочкой, проверяют, какие скорости необходимы для минимума и каков предел максимальной мощности генератора, чтобы получить данные, на основе которых будет создан ветряк. .

В целях тестирования можно подключить любой потребляющий прибор (например, обогреватель или осветительный прибор) и убедиться, что он работает.Это поможет снять все возникающие вопросы и внести любые изменения, если возникнет необходимость. Например, иногда возникают ситуации с «залипанием» ротора, который не заводится при слабом ветре. Это происходит при неравномерном распределении магнитов и устраняется разборкой генератора, отсоединением магнитов и их повторным армированием в более равномерной конфигурации.

По завершении всех работ доступен полностью рабочий генератор, которому теперь нужен источник вращения.

Изготовление ветряка

Чтобы создать ветряк, вам нужно будет выбрать любой из вариантов конструкции, которых существует множество. Так, бывают горизонтальные или вертикальные конструкции ротора (в данном случае термин «ротор» относится к вращающейся части ветрогенератора — валу с лопастями, приводимому в движение силой ветра). имеют более высокий КПД и стабильность при выработке энергии, но нуждаются в системе наведения, которая, в свою очередь, нуждается в легкости вращения на валу.

Чем мощнее генератор, тем сложнее его вращать и тем большее усилие должен развивать ветряк, что требует его больших размеров.Причем, чем больше ветряк, тем он тяжелее и имеет большую инерцию покоя, что образует замкнутый круг. Обычно используются средние значения и значения, позволяющие сформировать компромисс между размерами и удобством вращения. .

Прост в изготовлении и не требователен к направлению ветра. В то же время они имеют меньший КПД, так как ветер действует с одинаковой силой на обе стороны лопасти, затрудняя вращение. Чтобы избежать этого недостатка, было создано множество различных конструкций роторов, таких как:

  • ротор Савониуса
  • ротор Дарье
  • ротор Ленца

Известны ортогональные конструкции (разнесенные относительно оси вращения) или геликоидные (лопасти, имеющие сложную форму, напоминающую витки спирали).Все эти конструкции имеют свои преимущества и недостатки, основным из которых является отсутствие математической модели вращения того или иного типа лопастей, что делает расчет крайне сложным и приблизительным. Поэтому действуют методом проб и ошибок – создается опытный образец, выясняются его недостатки, с учетом которых изготавливается рабочий ротор.

Самая простая и распространенная конструкция — роторная, но в последнее время в сети появилось много описаний других ветрогенераторов на базе других типов.

Устройство ротора простое — вал на подшипниках, на верхней части которых закреплены лопасти, вращающиеся под действием ветра и передающие крутящий момент на генератор. Ротор изготавливается из доступных материалов, установка не требует чрезмерной высоты (обычно поднимается на 3-7 м), зависит от силы ветра в регионе. Вертикальные конструкции практически не требуют ухода и обслуживания, что упрощает эксплуатацию ветроустановки.

Как построить генератор для питания дома

Все больше и больше людей во всем мире изучают преимущества самообеспечения.Это проверенный способ сэкономить. Другие делают это как хобби, и это может даже стать второстепенным источником дохода. Какой бы ни была ваша причина заняться проектами «сделай сам», мы хотим помочь вам достичь ваших целей. В этом проекте вы узнаете, как построить генератор для питания дома.

Хотя это может показаться сложным, лучшая часть этого проекта «Сделай сам» заключается в том, что вам не нужно быть инженером-электриком, чтобы добиться успеха в его создании.

Почему вы должны построить генератор

Список причин для самостоятельной сборки генератора длинный.Но наверху должна быть экономия денег.

Зависимость от национальной сети дорого обходится. Это также может быть ненадежным время от времени. Но если вы решите купить генератор, чтобы ограничить свою зависимость от сети и сэкономить несколько долларов, вы потратите небольшое состояние, прежде чем лишить себя выгоды.

Вам нужно будет купить оборудование и заплатить за его настройку. Вы должны пройти обучение, чтобы использовать систему, а если она сломается, вам придется заплатить за ее ремонт.

Следующим лучшим решением будет построить генератор самостоятельно.

Что нужно знать о том, как построить генератор для питания дома

Электрические генераторы всех видов подчиняются одним и тем же общим правилам. Энергия для производства электроэнергии исходит откуда-то еще. Основной принцип заключается в том, чтобы взять одну форму энергии и преобразовать ее в другую форму энергии.

Это означает, что везде, где вы планируете установить самодельный генератор, ему нужна линия к постоянному источнику энергии для преобразования в электричество.

Как преобразовать энергию в электричество, работающее от аккумуляторов

Вот что сделает ваш самодельный генератор.Он преобразует одну форму энергии в электричество и хранит полученное электричество в сосуде или батарее.

Есть несколько моделей самодельных генераторов, из которых вы можете выбрать. Но независимо от того, какую модель вы спроектируете, две единицы оборудования будут выполнять преобразование энергии. Без этих деталей ваш генератор не будет работать. Этими частями являются ротор и статор.

Статор действует как дом для ротора, но выполняет более глубокую функцию. Ротор сидит внутри статора и вращается.Внутри ротора находится несколько магнитов. Эти магниты генерируют электричество с каждым оборотом ротора.

Катушки внутри статора используют электрический ток, создаваемый вращающимся ротором, и передают его в емкость для хранения. Аккумулятор представляет собой аккумулятор. Чем больше ваша батарея, тем больше энергии вы будете хранить.

Теперь пришло время узнать, как построить генератор для питания дома.

Предметы, необходимые для сборки генератора

Каждый проект «Сделай сам» нуждается в расходных материалах.Итак, первое, что вам нужно сделать, это правильно подобрать оборудование.

Вам понадобится:

  • Двигатель (бензиновый)
    Вы можете использовать любой двигатель для производства электроэнергии. Но сколько энергии вы вырабатываете, зависит от объема двигателя. Если у вас есть достаточно большой двигатель, вы можете построить генератор, который вырабатывает достаточно электроэнергии для питания вашего дома. Генераторы газонокосилок
    идеального размера. Они попадают в диапазон от пяти до десяти лошадиных сил, что удобно для питания домов среднего размера.
  • Бензобак
  • Головка генератора переменного тока
    Головка генератора переменного тока будет магнитом, вырабатывающим электричество каждый раз, когда вращается ротор. Головка генератора и объем двигателя должны быть совместимы.
  • Генератор постоянного тока 12 В
    Ваш генератор переменного тока будет вырабатывать постоянный ток 12 В. Но он также должен иметь встроенный регулятор напряжения.
  • Шкивы
  • Приводные ремни
  • Муфты валов (прямой привод) (шкивы)
  • Провода

Каковы компоненты самодельного генератора

  • Рама
  • Подшипники
  • Вращающийся вал
  • Обмотки возбуждения
  • Статор
  • Арматура
  • Коллектор
  • Щетка в сборе

Шаги по сборке домашнего генератора своими руками

  1. Соберите монтажную пластину
    Для поддержки генератора потребуются ножки.Выберите материал, который может выдерживать вибрации, создаваемые газовыми генераторами, для создания фундамента.
  2. Соедините элементы, генерирующие энергию
    Следующим шагом будет установка элементов, генерирующих энергию, на основание/монтажную пластину вашей системы. Это головка генератора, двигатель и генератор.
    Монтажные отверстия и шаблоны для ваших силовых частей должны соответствовать инструкциям производителя.
    Установите эти детали так, чтобы их валы находились в параллельном положении.Также убедитесь, что валы крепления приводных шкивов расположены одинаково.
  3. Установите шкивы
    Установите один шкив на вал двигателя. Этот шкив будет ременным приводом других шкивов вашего генератора и головки генератора, поэтому он должен быть правильного размера. Таким образом, когда двигатель вращается с номинальной скоростью, ремни будут масштабироваться выше или ниже относительно шкивов генератора и головки генератора.
    Убедитесь, что масштабирование соответствует рекомендациям производителя вашего оборудования.
  4. Прогон ремня/ремней
    В конструкции вашего генератора может потребоваться много шкивов, чтобы передать нужную скорость вала генератору и головке генератора. Или вам может понадобиться только один шкив двигателя и один ремень.
    В любом случае убедитесь, что ремень, проходящий по шкивам, натянут. Шкив клиноременного типа имеет лучшее сцепление. Он останется на месте.
  5. Установка бензобака
    Бензобак крепится к основанию генератора, как и все остальные детали.
  6. Заполнение бака баком
    Заполнение бака — это последний этап работы с самодельным генератором.Как только вы это сделаете, вы готовы выполнить необходимые подключения для питания вашего дома.

Заключительные мысли

Изучение того, как построить генератор для питания дома, — это простой пятиэтапный процесс, который улучшит ваш путь к самообеспечению.

Можно ли преобразовать трехфазный двигатель в генератор без изменения его скорости?

Ответ зависит от типа двигателя. Синхронный двигатель обычно можно использовать как генератор переменного тока, просто заменив механическую нагрузку первичным двигателем.Для асинхронного/асинхронного двигателя все менее ясно, поскольку он будет зависеть от того, подключен ли он к трехфазной сети или нет.

При наличии трехфазного источника первичный двигатель должен работать на скорости, превышающей синхронную, однако его выходная частота будет привязана к частоте сети, при условии, что источник значительно больше размера двигателя.

Если нет внешнего источника питания, то и выхода не будет, так как автономные/изолированные асинхронные генераторы не имеют средств создания вращающегося магнитного поля; однако иногда можно использовать конденсаторную батарею подходящего размера в сочетании с остаточным магнетизмом (если он есть), чтобы использовать резонанс для самовозбуждения на любой скорости, которую может обеспечить первичный двигатель.Третий тип, называемый DFIG, здесь не рассматривается.

Кроме того, любой асинхронный двигатель готов работать в качестве генератора, если он подключен к сети. Например, если у вас есть конвейер, работающий под уклон, он запустится и будет работать как двигатель, и если вы поместите достаточно материала на ленту, движущуюся под уклон, это может привести к тому, что лента будет вращать двигатель немного быстрее, чем синхронная скорость, и двигатель будет обеспечивать результирующую скорость. питание в сеть. Другим примером является подъемник крана, при опускании которого большой груз может генерировать энергию в сеть.При размыкании контактора или отключении сети двигатель теряет напряжение и не может работать как генератор.

Если вы хотите, чтобы асинхронный двигатель самовозбуждался в качестве генератора, вам необходимо подключить достаточный конденсатор к одной или нескольким обмоткам, затем запустить двигатель на синхронной скорости или выше, и он будет самовозбуждаться и быть готовым отдавать мощность к нагрузкам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.