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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Генератор из асинхронного двигателя схема на одном конденсаторе
Сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками несложно, но придется постараться и потратить некоторые средства на приобретение комплектующих. Но для проведения работ необходимо знать некоторые тонкости.
В частности, принципы работы асинхронного двигателя переменного тока, изучить основные элементы его конструкции. Главное в генераторных установках – это движение магнитного поля. Оно может обеспечиваться путем вращения якоря при помощи двигателя внутреннего сгорания либо ветряной установки.
Также возможно использование альтернативных источников – силы воды, пара и пр.
Из чего состоит генератор?
Генераторная установка, которая будет вырабатывать электричество, предусматривает следующие основные элементы:
- ротор, который оснащается лопастями, ветротурбиной, а также хвостом, позволяющим располагаться конструкции против ветра;
- мачта, у которой могут присутствовать либо отсутствовать растяжки, необходимые для установки ротора. Чаще всего высота мачт составляет порядка 3-7 м;
- аккумуляторы, в роли которых обычно выступают свинцовые стартерные кислотные аккумуляторы;
- электрогенератор переменного тока, функции которого и будет выполнять асинхронный двигатель;
- приспособление, которое позволяет следить за процессом заряда аккумулятора;
- преобразователь, для работы которого используется обычная электросеть, имеющий мощность порядка 600-1500 Вт;
- система, обеспечивающая защиту от удара молний (заземление).
Выбор конструкции
Изготовить генератор из асинхронного двигателя можно вполне успешно, если внимательно изучить конструкцию и устройство каждого из указанных механизмов.
Рассмотрим сначала типовой асинхронный двигатель, работающий по принципу скольжения ротора в отстающем по фазе электромагнитном поле статора.
Неподвижная часть этого агрегата (статор) оборудуется, как известно, тремя катушками, смещёнными относительно друг друга в пространстве на 120 геометрических градусов.
За счёт взаимодействия подвижного и неподвижного поля в статорных катушках наводится переменное напряжение, представленное последовательностью трёх рабочих фаз (А, В и С).
Более простой вариант изготовления синхронной машины (генератора) предполагает применение б/у коллекторного однофазного двигателя, имеющего в своём составе устройство смещения фазы на конденсаторе фиксированной ёмкости.
Изготовление однофазной системы существенно упрощает конструкцию будущего генератора, но мощность такого изделия сравнительно невелика. Это обстоятельство не позволяет использовать его для питания некоторых образцов однофазных силовых агрегатов (скважинного насоса, например).
Обратите внимание! Однофазного устройства, собранного на базе коллекторного движка, по мощности может хватить разве что на энергоснабжение домашней осветительной сети.
В случаях, когда возникает необходимость в подключении к питающей линии более мощного силового оборудования, единственно правильное решение – изготовить генератор из асинхронного механизма (рисунок ниже).
Рассмотрим, как можно переделать этот механизм в трехфазный генератор, более подробно.
Вспомогательное оборудование генераторов переменного тока
Генераторы переменного тока, как и двигатели, часто оснащаются термопредохранителями, тахометрами, датчиками Холла и прочим вспомогательным оборудованием.
Имеются и специфические ступени, к примеру, реле защиты генератора от асинхронного режима (что чревато выходом оборудования из строя). В общем случае учитывайте, что в специфическом режиме часто запускаются обыкновенные двигатели.
Следовательно, требуется уметь максимально простым способом проверить вспомогательное оборудование:
- Термопредохранители рассчитываются на определённую температуру, обычно указывается на корпусе. При превышении некоторого порога плавится изоляция, что чревато выходом обмоток из строя. Если брать генераторы, они от перегрузки ограждаются при помощи МТЗ (реле максимальной токовой защиты), что сочтём аналогом предохранителей. Действие основывается на ограничении по мощности, затребованной потребителем. К примеру, при коротком замыкании одной фазы она просто обрывается. Что касается термопредохранителей типичных двигателей, места их расположения обычно ограничиваются поверхностью магнитопровода или изоляцией обмоток (бугорок чётко виден среди витков). Следует найти выходные клеммы и прозвонить цепь со стороны разъёма.
- Термореле считаются аналогами термопредохранителей с многоразовым срабатыванием, уберегающими обмотку от сгорания. Когда двигатель остынет, генерацию тока можно возобновить.
- Датчики частоты обычно строятся по принципу тахометров. Организация устройств различается, в зависимости от этого проводится и проверка.
Подытожим: каждый двигатель возможно запустить в режиме генератора. Об этом прямо написано в Википедии. Как бы то ни было, конструкция генераторов обнаруживает особенности.
Специфические методы регулировки и защиты отличаются от тех, что применяются для двигателей. Накладывают ограничения результаты остановки: в случае выхода из строя генератора последствия намного более печальные.
Уже ввиду наличия таких особенностей цена сильно отличается.
В заключение скажем: по непроверенным данным у асинхронных генераторов меньшая уязвимость к коротким замыканиям на стороне нагрузки, а форма напряжения лучше. Вдобавок отпадает необходимость в поддержании скорости вращения вала, что станет большим плюсом для практиков. Что касается организации ГЭС, в них применяются исключительно синхронные машины ввиду очевидности требований стандартов.
Читать еще: Гранта с автоматом какое масло лить в двигатель
Сетевой источник питания трехфазного асинхронного электродвигателя 36 В / 200 Гц
В статье рассмотрена простая конструкция преобразователя для питания трехфазного асинхронного электродвигателя 36 В / 200 Гц / 90 Вт от сети
220В с использованием специализированной микросхемы драйвера полевых транзисторов.
https://www.youtube.com/watch?v=7YAq_HD6wGg\u0026t=80s
Однажды мне поставили задачу разработать «бюджетный» сетевой источник питания машинки для стрижки овец, в которой установлен трехфазный асинхронный двигатель с номинальными параметрами 36 В / 200 Гц / 90 Вт. Так как регулирования скорости не требовалось, то принцип управления был выбран самый простой – трехфазный инвертор без ШИМ.
В результате изысканий было разработано две работоспособных схемы преобразователя с аналогичными параметрами – одна с использованием программируемого микроконтроллера с прямым управлением ключевыми транзисторами, вторая – с генератором на дискретных элементах, но с использованием специализированного трехфазного драйвера, конструкция которой и будет рассмотрена ниже.
Основные технические характеристики источника питания:
220 В / 50 Гц;
36В / 200 Гц;
Описание схемы преобразователя
Функционально источник питания состоит из двух блоков – блока питания и преобразователя. Вначале рассмотрим конструкцию преобразователя. Принципиальная электрическая схема преобразователя с использованием специализированного драйвера представлена на рисунке:
Схема идентична описанной в статье В. Хрипченко «Управление 3-х фазными двигателями с помощью силовой электроники в однофазной сети» (Радиолюбитель — 2007, № 3) с тем отличием, что используется другая, более дешевая микросхема трехфазного драйвера типа IR21365S. Отличие ее от IR2130, кроме всего прочего, состоит в ином построении схемы токовой защиты.
Так, ситуация срабатывание токовой защиты не останавливает работу драйвера полностью, а позволяет возобновить его работу через время, заданное RC-цепью, подключенной к выводу RCIN. Так как эта возможность в данном применении была бы вредной, пришлось пойти на хитрость.
Дело в том, что при срабатывании токовой защиты логика схемы формирует низкий уровень на выводе RCIN для разряда конденсатора RC-цепи. Соединив выводы RCIN и EN (вход разрешения работы драйвера) получилось, что при срабатывании токовой защиты низкий уровень на выводе RCIN запрещает дальнейшую работу драйвера.
Из этого состояния драйвер не может самостоятельно выйти, пока его не сбросишь, например, отключив питание выключателем SA1. В остальном схема включения драйвера типовая. Добавлены лишь резисторы R15, R17, R19 в цепях истоков ключевых транзисторов верхнего плеча для защиты их от скачков напряжения, возникающих при активно-индуктивном характере нагрузки.
Возможность подключения индикатора срабатывания токовой защиты к выводу FLT имеется, но в этом варианте преобразователя не использовалась.
Читать еще: Что лить в двигатель приору синтетику или полусинтетику
Схема генератора и формирователя импульсов заимствована из ранее упомянутой статьи В. Хрипченко. Добавлена лишь цепь сброса регистра DD2, собранная на элементах R5, C4.
Из-за ее отсутствия логика схемы формирователя не могла выйти на заданный режим, а выдавала одинаковые последовательности импульсов на всех выходах с частотой задающего генератора DD1.
Для получения частоты управления 200 Гц задающий генератор DD1 должен формировать импульсы частотой 1200 Гц, что достигается подбором элементов С1 и R4.
Питание схемы осуществляется с использованием интегральных стабилизаторов DA1, DA2.
В этой схеме преобразователя было решено не использовать отдельный источник напряжения постоянного тока для питания схемы управления, а запитать ее от питающего напряжения = 50 В.
В связи с тем, что интегральные стабилизаторы серии LM78xx не допускают подачу на их вход напряжения выше 38 В, перед стабилизатором DA1 установлен делитель напряжения, собранный на элементах R1, R2, VT1, снижающий питающее напряжение вдвое.
Конструкция и детали преобразователя
В конструкции преобразователя использованы выводные и SMD (1206) резисторы мощностью 0,25 Вт, выводные и SMD (0805) керамические конденсаторы. В качестве датчика тока R9 использован шунт, изготовленный из латунного провода диаметром 1 мм.
Требования к диодам VD2-VD4 аналогичны требованиям к VD1 предыдущей схемы. Ключевые транзисторы VT2-VT6 – любые N-канальные с параметрами не хуже 100 В / 7 А. Удобно использовать транзисторы в изолированном корпусе.
В качестве микросхемы DD1 можно использовать любой функциональный аналог (74хх175) или отечественные К555ТМ8, К1533ТМ8, К155ТМ8.
Элементы преобразователя собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размером 68 х 50 мм. Чертеж печатной платы приведен на рисунке (чертеж показан со стороны установки выводных компонентов):
Некоторые места на плате предусматривают установку как выводных, так и SMD элементов. На плате имеется 3 перемычки, две из которых необходимо запаять до установки микросхемы DD2. Ключевые транзисторы расположены таким образом, чтобы попарно прикрепить их к алюминиевой пластине толщиной 3-4 мм.
Если используются транзисторы не в изолированном корпусе, то транзисторы нижнего плеча необходимо электрически изолировать от радиатора.
Печатные проводники, соединяющие +/- питания, стоки и истоки ключевых транзисторов рекомендуется умощнить, напаяв на них отрезки одножильного провода диаметром 0,3…0,5 мм.
Конструкция блока питания для преобразователя
Принципиальная электрическая схема блока питания показана на рисунке ниже:
В блоке питания использован трансформатор типа ТС-180 от старого телевизора. Так как штатные обмотки трансформатора не позволяли получить необходимое питающее напряжение достаточной мощности, он был перемотан с использованием штатного провода следующим образом.
Все обмотки, кроме 1-2 и 1’-2’ были аккуратно смотаны. Экранирующая обмотка снята для сматывания обмоток 2-3 (2’-3’), а затем восстановлена и посажена на корпус трансформатора.
После этого на катушки намотаны следующие обмотки (в тексте указан измеренный диаметр провода, который не соответствует справочным данным трансформатора):
- 1) 5-9, 5′-9′ – по 36 витков в 2 провода – один (ПЭЛ-0,64), смотанный с обмоток 2-3, 2′-3′, второй (ПЭЛ-0,47) – с обмоток 5-6, 5′-6′;
- 2) 6-10, 10′-6′ – по 39 витков в 5 проводов – четыре (ПЭЛ-0,47) смотанных с обмоток 5-6, 5′-6′ плюс один (ПЭЛ-0,38) – с обмоток 7-8, 7′-8′;
- 3) 12-7 – 10 витков в 5 проводов аналогично намотке обмотки 6-10;
- 3) 8-11 – 50 витков провода ПЭЛ-0,41, смотанного с обмоток 11-12, 11′-12′.
Читать еще: Что лучше синтетика или полусинтетика для двигателя калины
Для получения мощного выходного напряжения = 50В обмотки 5-9 и 5′-9′ включены параллельно, а затем последовательно с обмотками 6-10 и 10′-6′. Обмотка 12-7 осталась не использованной. С ее помощью можно увеличить или уменьшить выходное напряжение на несколько вольт.
Выпрямительным мостом на диодах VD2-VD5 выходное напряжение выпрямляется, а затем фильтруется конденсаторами C1, C2.
Предохранитель FU1 служит для защиты от возгорания трансформатора в случае межвиткового замыкания в его обмотках. Предохранитель FU2 также необходим, так как схема токовой защиты от короткого замыкания в нагрузке не способна защитить устройство в случае пробоя сразу двух ключевых транзисторов одной фазы.
Обмотка 8-11 и выпрямительный мост VD1 используются для формирования питающего напряжения схемы преобразователя на ПМК. В конструкции данного преобразователя эта обмотка не используется.
Компоновка блоков устройства
В авторской конструкции ключевые транзисторы преобразователя установлены на радиатор, изготовленный из алюминиевой пластины толщиной 3 мм и размером 60 х 60 мм. Выпрямительный мост VD1, диоды VD2-VD5 и конденсаторы С1, С2 блока питания закреплены на пластине из гетинакса, прикрепленной к трансформатору. К нему же прикреплена и плата преобразователя:
Для удобства конструкции выключатель SA1, светодиоды, разъемы питания и предохранители выведены на переднюю панель. Вся конструкция размещена в подходящем корпусе (см. фото в начале статьи).
Сборка и наладка
Наладка схемы преобразователя сводится к установке частоты задающего генератора равной 1200 Гц (вывод 3 DD1) подбором элементов С1, R4. Цепь R5-C4 должна обеспечивать надежный сброс при включении питания регистра DD2.
Если этого не произойдет, на всех выходах регистра будет меандр частотой 1200 Гц. В этом случае следует увеличить номиналы элементов этой цепочки.
Параметры цепочки R9-C10 являются критичными, поэтому не рекомендуется изменять номиналы этих элементов, иначе микросхема драйвера может не запускаться.
При установке шунтов указанного номинала и при нулевом сопротивлении резистора делителя, обозначенного звездочкой, ток срабатывания защиты будет минимальным и составит около 15 А в цепи = 50 В. Увеличением сопротивления резистора делителя, обозначенного звездочкой, можно этот ток увеличивать.
Особенности установки
Использование дизельного генератора
Потенциальный владелец генератора переменного тока перед приобретением должен озаботиться подготовкой места для его установки.
Независимо от того, где будет установлен такой агрегат, в помещении или на свежем воздухе, для него понадобится ровная и твердая площадка.
Установка электрогенератора на неровной площадке приведет к увеличению вибрации, что ускорит износ деталей и может спровоцировать выход дорогостоящего устройства из строя.
Устанавливая генератор в помещении, важно предусмотреть наличие вытяжной вентиляции. Кроме того, во время работы агрегата рекомендуется оставлять дверь помещения открытой, что в свою очередь потребует установить в дверном проеме решетку, перекрывающую посторонним, а главное детям, доступ в опасную зону.
Соединяют электрогенератор с электросетью в строгом соответствии с требованиями, изложенными в инструкции по эксплуатации. При этом электрический кабель необходимо подключить после вводного автомата и электросчетчика.
Возможности применения
Итак, создать собственноручно генератор удалось. Экономия при этом, по самым скромным подсчетам, составит более 4 000 рублей.
Ведь в торговой сети он стоит от 6 000, а вы потратитесь только на приобретение магнитов (1 200–1 400 рублей). Сфера использования агрегата, дающего до 2 киловатт мощности, зависит от вашей фантазии и желания.
Можно освещать дачный домик, подключив к мотору мотоцикла или бензопилы.
Подсоедините к ветряку или гидротурбине, создав самостоятельно на участке водопад или быстрый ручей. Выгода несомненна!
Как сделать самодельный генератор из асинхронного двигателя
Для нужд строительства частного жилого дома или дачи домашнему мастеру может понадобиться автономный источник электрической энергии, который можно купить в магазине или собрать своими руками из доступных деталей.
Самодельный генератор способен работать от энергии бензинового, газового или дизельного топлива. Для этого его надо подключить к двигателю через амортизирующую муфту, обеспечивающую плавность вращения ротора.
Если позволяют местные природные условия, например, дуют частые ветры или близко расположен источник проточной воды, то можно создать ветряную или гидравлическую турбину и подключить ее к асинхронному трехфазному двигателю для выработки электроэнергии.
За счет подобного устройства у вас будет постоянно работающий альтернативный источник электричества. Он снизить потребление энергии от государственных сетей и позволить экономить на ее оплате.
В отдельных случаях допустимо использовать однофазное напряжение для вращения электрического двигателя и передачи им крутящего момента на самодельный генератор для создания собственной трехфазной симметричной сети.
Составьте рейтинг энергосбережения от самых экономичных ламп
- Конструктивное исполнение
- Резервирование основной схемы питания
- Выбор напряжения
- Перегрузки генератора
- Контроль частоты
Как подобрать асинхронный двигатель для генератора по конструкции и характеристикам
Технологические особенности
Основу самодельного генератора составляет асинхронный электродвигатель трехфазного тока с:
- фазным;
- или короткозамкнутым ротором.
Устройство статора
Магнитопроводы статора и ротора изготавливают из изолированных пластин электротехнической стали, в которых созданы пазы для размещения проводов обмотки.
Три отдельные обмотки статора могут быть соединены на заводе по схеме:
Их выводы подключают внутри клеммной коробки и соединяют перемычками. Сюда же монтируют кабель питания.
В отдельных случаях может выполняться подключение проводов и кабеля другими способами.
К каждой фазе асинхронного двигателя подводятся симметричные напряжения, сдвинутые по углу на треть окружности. Они формируют токи в обмотках.
Эти величины удобно выражать в векторной форме.
Особенности конструкции роторов
Двигатели с фазным ротором
Их снабжают обмоткой, выполненной по образцу статорной, а выводы от каждой соединяют с контактными кольцами, которые обеспечивают электрический контакт со схемой запуска и регулировки через прижимные щетки.
Такая конструкция довольно сложная в изготовлении, дорогая по стоимости. Она требует периодического наблюдения за работой и квалифицированного обслуживания. По этим причинам для самодельного генератора применять ее в таком исполнении нет смысла.
Однако, если имеется подобный двигатель и ему нет другого применения, то можно выводы каждой обмотки (те концы, которые подключаются к кольцам) закоротить между собой. Таким способом фазный ротор превратится в короткозамкнутый. Его можно подключать по любой рассматриваемой ниже схеме.
Двигатели с короткозамкнутым ротором
Внутри пазов магнитопровода ротора залит алюминий. Обмотка выполнена в виде вращающейся беличьей клетки (за что и получила такое дополнительное название) с замкнутыми накоротко по концам кольцами-перемычками.
Это самая простая схема двигателя, которая лишена подвижных контактов. За счет этого она длительно работает без вмешательства электриков, отличается повышенной надежностью. Ее и рекомендуется применять для создания самодельного генератора.
Обозначения на корпусе двигателя
Технические характеристики можно прочитать на табличке, которая размещается на видном месте. Пример ее оформления и расшифровка обозначений приведены на фотографии.
Чтобы самодельный генератор надежно работал необходимо обращать внимание на:
ЭЛЕКТРОМОНТАЖНИК ПО СИЛОВЫМ СЕТЯМ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ
- класс IP, характеризующий качество защиты корпуса от воздействий внешней среды;
- мощность потребления;
- число оборотов;
- схему соединения обмоток;
- допустимые токи нагрузок;
- КПД и косинус φ.
Схему соединения обмоток, особенно у старых двигателей, бывших в работе, следует вызвонить, проверить электрическими методами. Эта технология подробно расписана в статье о подключении трехфазного двигателя в однофазную сеть.
Приступаем к сборке агрегата
Этап первый: закрепляем двигатель от мотокосы
Для начала берем отрезок доски и обрезаем ее предварительно по размеру нашей станины. Желательно брать увесистый материал, чтобы наше оборудование имело прочную и надежную основу.
Размечаем положение двигателя от мотокосы. С помощью шаблона из бумаги размечаем точно отверстия, засверливая их дрелью или шуруповертом.
Примеряем оба двигателя на станине. Отсоединяем топливный бачок, и на посадочные места закрепляем двигатель от мотокосы.
Этап второй: крепим движок постоянного тока
Размечаем положение движка. Расстояние от обеих валов двигателей должно быть несколько сантиметров, чтобы избежать трения между ними.
Центруем валы наших движков. Расхождение по центрам проще всего откорректировать какими-либо прокладками, или же попросту подправить посадочное место на деревянной станине. Сделать это можно обычной стамеской. Чем меньше будет люфт между валами, тем меньше будет вибрация от агрегата и износ движущей части.
Размечаем патрубки. Чаще всего валы двигателей различаются по размеру диаметров. Это также поправимо, если в качестве соединительных патрубков использовать ПВХ шланги разных диаметров. Их гибкость поможет сгладить мельчайшую неточность в оцентровке валов. В нашем случае автор использовал два шланга разного диаметра, вставив один в другой.
Как сделать печатную плату c помощью утюга и перекиси
Отрезав патрубки нужной нам длины, насаживаем с обеих сторон три хомута, поджимая их отверткой.
Закрепляем двигатель постоянного тока на саморезы, проложив их предварительно шайбами. Валы соединяем от руки и поджимаем хомуты отверткой.
Теперь можно закрепить и топливный бачок. Справиться с этой задачей не сложно, используя длинный саморез и обрезанный колпак от дюбель-гвоздя. Не забываем подсоединить топливные трубки.
Заведя топливный двигатель стартером, измеряем напряжение на выходе вольтметром. Отверткой регулируем подачу топлива, и количество оборотов, от которого и зависит напряжение. Ориентируясь по номиналу инвертора, выставляем выходящее напряжение с небольшим запасом.
Этап третий: подключаем инвертор
Зачищенные предварительно концы кабелей от двигателя постоянного тока закрепляем на клеммах инвертора. Индикатор питания сразу покажет активность прибора.
Простой контролькой (лампочкой с отрезком кабеля и вилкой на конце) проверяем работу нашего чудо-генератора.
Для подключения электродвигателя к инвертору используем клеммы.
Этап четвертый: кнопка выключения двигателя
Поскольку ведущий у нас двигатель, создающий механическое вращение, ему необходим выключатель. Кнопка выключения идет в комплекте с устройством, поэтому ей необходимо лишь найти удобное место.
Этап пятый: делаем кожух-рамку
- Изготавливаем защитную рамку из полипропиленовых труб диаметром 25-32мм, делая в станине отверстия перьевым сверлом.
- На углах соединяем ее с помощью полипропиленовых фитингов.
- Если нет сантехнического сварочного аппарата, конструкцию можно соединить на специализированный клей для ПП труб.
- Такая рамка также поможет и в переноске устройства.
- Ну, а для устранения шума от вибрации нашего устройства можно на тыльной стороне станины закрепить 4 подпятника, сделав их как показано на фото, из отрезков старой велосипедной камеры.
Этап шестой: пусковой аккумулятор
Чтобы лишний раз не дергать стартер топливного двигателя, автор видеоролика применил литий-полимерный аккумулятор (LiPo) для кратковременного запуска двигателя постоянного тока.
Это сравнительное новое устройство действительно может быть мощным, и выдержать большое количество рабочих циклов при минимальной потере емкостной мощности.
Таким образом топливный двигатель запускается электрическим, при этом его стартер остается как запасной вариант.
Подключаем выходящие контакты аккумулятора к клеммам инвертора через пусковой тумблер, обвязывая шлейф из проводов нейлоновыми стяжками. Гнездо для зарядки можно вывести сбоку, чтобы удобно было его подключать для зарядки.
Также закрепляем и кнопку отключения топливного двигателя
Этап седьмой: пробный запуск агрегата
Проверив все контактные группы и крепеж сборных элементов, запускаем агрегат. Кнопки запуска и отключения двигателей должны работать безупречно. Стоит отметить, что пусковой аккумулятор используется всего на несколько секунд, а затем отключается.
Принцип работы асинхронного двигателя в качестве генератора
В основу его воплощения заложен метод обратимости электрической машины. Если у отключенного от напряжения сети двигателя начать принудительно вращать ротор с расчетной скоростью, то в обмотке статора будет наводиться ЭДС за счет наличия остаточной энергии магнитного поля.
Остается только подключить к обмоткам конденсаторную батарею соответствующего номинала и по ним станет протекать емкостной опережающий ток, имеющий характер намагничивающего.
Чтобы происходило самовозбуждение генератора, а на обмотках формировалась симметричная система трехфазных напряжений, необходимо подобрать емкость конденсаторов, большую определенной, критической величины. Кроме ее значения на выходную мощность, естественно, влияет конструкция двигателя.
Для нормальной выработки трехфазной энергии с частотой 50 Гц необходимо поддерживать скорость вращения ротора, превышающую асинхронную составляющую на величину скольжения S, которая лежит в пределах S=2÷10%. Ее требуется поддерживать на уровне синхронной частоты.
Отход синусоиды от стандартного значения по частоте отрицательно повлияет на работу оборудования с электрическими двигателями: пилами, рубанками, различными станками и трансформаторами. На резистивных нагрузках с ТЭН и лампами накаливания это практически не сказывается.
Ветрогенераторы своими руками на 220 в
Для того, чтобы собрать ветроуловитель нам понадобятся: генератор на 12 вольт, аккумуляторные батареи, преобразователь с 12 v на 220 в, вольтметр, медные провода, крепежи (хомуты, болты, гайки).
Изготовление любого ветряка предполагает наличие таких этапов как:
- Изготовление лопастей. Лопасти вертикального ветрогенератора можно сделать из бочки. Нарезать детали можно при помощи болгарки. Винт для небольшого ветряка можно изготовить из трубы ПВХ с сечением в 160 мм.
- Изготовление мачты. Мачта должна быть высотой не менее 6 метров. При этом, для того, чтобы крутящее усилие не сорвало мачту, ее необходимо закрепить ее на 4 растяжки. Каждую растяжку, при этом, нужно намотать на бревно, которое следует закопать глубоко в землю.
- Установка неодимовых магнитов. Магниты наклеиваются на диск ротора. Лучше выбирать прямоугольные магниты, магнитные поля в которых сосредотачиваются по всей поверхности.
- Намотка катушек генератора. Намотка выполняется медной нитью с диаметром не менее двух мм. При этом, мотков должно быть не более 1200.
- Фиксация лопастей к трубе при помощи гаек.
При наличии мощных аккумуляторных батарей и инвертора, полученное устройство сможет выработать такое количество электричества, которого будет достаточно для использования бытовой техники (например, холодильника и телевизора). Отлично подойдет такой генератор для поддержания работы систем освещения, отопления и вентиляции небольшого дачного домика, теплицы.
Электрические схемы подключения
На практике используются все распространенные способы соединения обмоток статора асинхронного двигателя. Выбирая одну из них создают различные условия для работы оборудования и вырабатывают напряжение определённых значений.
Схемы звезды
Популярный вариант подключения конденсаторов
Схема подключения асинхронного двигателя с обмотками, соединенными звездой, для работы в качестве генератора трехфазной сети имеет стандартный вид.
Схема асинхронного генератора с подключением конденсаторов к двум обмоткам
Этот вариант довольно популярен. Он позволяет питать от двух обмоток три группы потребителей:
- две напряжением 220 вольт;
- одну — 380.
Рабочий и пусковой конденсаторы подключаются в схему отдельными выключателями.
На основе этой же схемы можно создать самодельный генератор с подключением конденсаторов к одной обмотке асинхронного двигателя.
Загрузка...
