Ideen om at have en autonom kilde til elektrisk energi og ikke afhængig af et fast statsnetværk ophidser mange landboere i sindet.
Det er ret simpelt at implementere: du har brug for en trefaset asynkron elektrisk motor, som kan bruges selv fra gammelt, nedlagt industrielt udstyr.
En generator fra en asynkronmotor er lavet med dine egne hænder i henhold til en af de tre skemaer, der er offentliggjort i denne artikel. Det vil konvertere mekanisk energi til elektricitet frit og pålideligt.
Sådan vælger du en elektrisk motor
For at eliminere fejl på projektstadiet er det nødvendigt at være opmærksom på designet af den købte motor såvel som dens elektriske egenskaber: strømforbrug, forsyningsspænding, rotorhastighed.
Asynkrone maskiner er reversible. De er i stand til at fungere i følgende tilstande:
· elektrisk motor, når ekstern spænding påføres dem;
· eller en generator, hvis deres rotor roterer en kilde til mekanisk energi, for eksempel et vand- eller vindhjul, en forbrændingsmotor.
Vi er opmærksomme på navneskiltet, designet af rotoren og statoren. Vi tager deres funktioner i betragtning, når vi opretter en generator.
Hvad du behøver at vide om statordesign
Den har tre isolerede viklinger viklet på en fælles magnetisk kerne til strømforsyning fra hver spændingsfase.
De er forbundet på en af to måder:
1. En stjerne, når alle enderne er samlet på ét punkt. Spænding tilføres de 3 begyndelser og endernes fælles terminal via fire ledninger.
2. Trekant - enden af en vikling er forbundet med begyndelsen af den anden, så kredsløbet er samlet i en ring, og kun tre ledninger kommer ud af det.
Disse oplysninger præsenteres mere detaljeret i artiklen på min hjemmeside om tilslutning af en trefaset motor til et enfaset husholdningsnetværk.
Rotor design funktioner
Den har også et magnetisk kredsløb og tre viklinger. De er forbundet på en af to måder:
1. gennem kontaktterminalerne på en motor med en viklet rotor;
2. kortsluttet af en aluminium indsats i egern hjul design - asynkrone maskiner.
Vi har brug for en egern-burrotor. Alle kredsløb er designet til ham.
Det viklede rotordesign kan også bruges som generator. Men det skal laves om: vi kortslutter simpelthen alle udgange til hinanden.
Hvordan man tager hensyn til motorens elektriske egenskaber
Driften af generatoren vil blive påvirket af:
1. Vikletrådsdiameter. Opvarmningen af strukturen og mængden af påført strøm afhænger direkte af den.
2. Rotorens designhastighed, angivet ved antallet af omdrejninger.
3. Metode til at forbinde viklinger i en stjerne eller trekant.
4. Mængden af energitab bestemt af virkningsgraden og cosinus φ.
Vi ser dem på en tallerken eller beregner dem ved hjælp af indirekte metoder.
Sådan får du en elektrisk motor til at skifte til generatortilstand
Du skal gøre to ting:
1. Drej rotoren fra en kilde med uvedkommende mekanisk kraft.
2. Exciter et elektromagnetisk felt i viklingerne.
Hvis alt er klart med det første punkt, så er det for det andet nok at forbinde en bank af kondensatorer til viklingerne, hvilket skaber en kapacitiv belastning af en vis størrelse.
Der er udviklet flere varianter af ordninger til dette problem.
Fuld stjerne
Kondensatorer er inkluderet mellem hvert par viklinger.
Forenklet stjerne
I dette kredsløb er start- og kørekondensatorerne forbundet med deres egne kontakter.
Trekantdiagram
Kondensatorer er forbundet parallelt med hver vikling. Der skabes en lineær spænding på 220 volt ved udgangsterminalerne.
Hvilke kondensatorværdier er nødvendige?
Den nemmeste måde er at bruge papirkondensatorer med spændinger på 500 volt og derover. Det er bedre ikke at bruge elektrolytiske modeller: de kan koge og eksplodere.
Formlen til bestemmelse af kapacitet er:С=Q/2π∙f∙U2.
I den er Q reaktiv effekt, f er frekvens, U er spænding.
Eksisterende elforsyningsorganisationer har gentagne gange bevist deres inkompetence til at betjene forbrugerne, og flere og flere mennesker står over for problemer med elforsyningen. Oftest med strømafbrydelser eller endda mangel på elektricitet ejere af palæer og hytter uden for byens ansigt. I denne henseende lager folk op på petroleumslamper, stearinlys og benzingeneratorer.
Men det er ikke altid muligt at købe en god generator, og indbyggerne er tvunget til at stå over for spørgsmålet om, hvordan man laver en generator med egne hænder og bruger meget mindre på den end på en fabriksenhed.
Generatordriftsprincip
I stor efterspørgsel kan generatoren være baseret på en benzin- eller dieselmotor. I de fleste tilfælde er hovedenheden til at generere elektricitet en asynkronmotor, som producerer energi til det fungerende elektriske netværk. Benzingenerator med asynkronmotor virker med høj effektivitet, og rotorhastigheden for en asynkronmotor er højere end selve motorens.
Installationer, der bruger en asynkronmotor, bruges ikke kun i hjemmet, men også i mange andre kraftværker, såsom:
- Vindkraftværker.
- Til drift af svejsemaskinen.
- At understøtte elektricitet i forbindelse med et lille vandkraftværk.
På grund af det faktum, at rotorhastigheden på en asynkron generator er højere end selve motoren, kan den producere elektricitet. I de mest almindelige modeller af generatorer skal der være mindst 1500 omdrejninger i minuttet for at generere elektricitet.
Rotorhastighedens overlegenhed ved opstart over synkronhastigheden kaldes slip og beregnes som en procentdel af synkronhastigheden, men da statoren roterer med høj hastighed end rotoren dannes en strøm af ladede elektroner med vekslende polaritet.
Ved opstart styrer den tilsluttede enhed den synkrone hastighed og efterfølgende slip. Når de forlader statoren, bevæger elektronerne sig rundt om rotoren, men den aktive energi er allerede i statorspolerne.
Princippet for motorens drift er at omdanne mekanisk energi til elektrisk energi, og der kræves stærk kraft for at starte og generere strøm. drejningsmoment. Den bedst egnede mulighed, ifølge elektrikere, er at opretholde optimal hastighed gennem hele generatorens driftstid.
Fordele ved en asynkron generator
Synkrone og asynkrone generatorer har forskellige designs. Designet af synkron er mere kompleks, følsomheden over for spændingsfald er større, og derfor er produktiviteten lavere end asynkron. Magnetiske spoler er placeret på rotoren af en synkronmotor, de komplicerer rotor rotation, og rotoren på en asynkron generator ligner et konventionelt svinghjul.
Tabet af effektivitet for en synkrongenerator på grund af en designfunktion er omkring 11 %, mens tabet for en asynkron generator er op til 5 %. Derfor er asynkrone enheder mere efterspurgte både i hverdagen og i industrien. Stigningen i efterspørgslen skyldes ikke kun høj effektivitet, men også andre fordele:
- Et enkelt husdesign, der kan beskytte mod fugt og støv, hvilket reducerer behovet for daglig vedligeholdelse.
- Modstand mod spændingsstigninger og tilstedeværelsen af en ensretter, som tjener som beskyttelse for tilsluttede elektriske apparater.
- I stand til at drive meget følsomme enheder, såsom svejseapparater, computere og glødelamper.
- Høj effektivitet og minimalt energiforbrug til opvarmning af selve enheden.
- Lang levetid på grund af delenes pålidelighed og deres modstandsdygtighed over for slid under brug.
Takket være sådanne positive nuancer kan generatoren bruges i 15 år, og dens design giver dig mulighed for at lave en asynkron generator med dine egne hænder.
Walk-behind traktor til elektrisk generator
For indbyggere i landsbyer og byer uden for byen er brugen af en walk-behind traktor til at samle en generator ikke en nyskabelse, da enheden er meget almindelig, og mange udfører landarbejde med dens hjælp, selvom en walk-behind traktor , som andet udstyr, ofte er med forbehold for nedbrud.
Hvis enheden er alvorligt beskadiget, køber ejerne en ny, men ikke alle ønsker at skille sig af med den gamle, så gamle kopier kan bruges til selvstændigt at konstruere en 220 V vekselstrømsgenerator optimal ydeevne asynkronmotor inden for spændingsområdet fra 220 til 380. Motoreffekten skal vælges mindst 15 kW, og akselhastigheden skal være fra 800 til 1500 o/min. Sådanne egenskaber er nødvendige for fuldt ud at sikre hjemmets elektriske netværk. Når alt kommer til alt, med en laveffektmotor vil det ikke være muligt at opnå nok energi, og det er irrationelt at skabe en generator til flere belysningsenheder.
Der er håndværkere, der laver en vindgenerator fra en asynkronmotor med egne hænder, men under alle omstændigheder skal du først beregne bygningens strømforbrug før montering. Når alt kommer til alt, i små landhuse kan der være et tv eller en boremaskine, som der vil være kraft nok en elektrisk generator ombygget fra en almindelig motorsav.
Materialeforberedelse og montage
At købe en asynkronmotor risikerer et stort økonomisk tab, og selvmontering kan kræve minimale elektriske færdigheder, dele og værktøj. Men hvis du beslutter dig for at lave en 220 V vekselstrømsgenerator med dine egne hænder, skal du forberede dig på dette:
- For normal drift af generatoren skal rotorrotationshastigheden være større end motorhastigheden. Derfor skal du koble motoren fra lysnettet og beregne rotorrotationshastigheden for dette kan du bruge en omdrejningstæller.
- Beregn driftshastigheden for den fremtidige generator. For eksempel: motorhastigheden er 1200 o/min, og generatorens driftshastighed vil være 1320 o/min. Denne værdi kan beregnes ved at lægge 10 % af omdrejningstælleraflæsningen til motorhastigheden;
- Til drift af en asynkronmotor kræves kondensatorer med samme kapacitet til forbindelse mellem faser.
- Kondensatorkapaciteten bør ikke være for høj, ellers er alvorlig overophedning af generatoren uundgåelig.
- Kondensatorerne skal være isolerede og give den beregnede omdrejningshastighed for generatorrotoren.
En sådan simpel enhed kan allerede bruges som en kilde til elektricitet, men da enheden producerer højspænding, er det bedre at bruge den med en step-down transformer.
Benzin enhed
For at samle en benzinenhed er det nødvendigt at installere en baggående traktor og en elektrisk motor på samme ramme under hensyntagen til det parallelle arrangement af akslerne. Gennem to remskiver overføres drejningsmomentet fra den kørende traktor til motoren. Den ene remskive skal installeres på benzinenhedens aksel, og den anden på elmotoren. På grund af det korrekte forhold mellem remskiven vil størrelsen blive bestemt hastighed motor rotor.
Efter at have installeret alle delene og tilsluttet remdrevet, kan du fortsætte til den elektriske del:
- Den elektriske motorvikling skal tilsluttes i en stjernekonfiguration.
- Kondensatorerne forbundet med faserne skal danne en trekant.
- Mellem enden af viklingen er midtpunktet 220 V, og 380 - mellem viklingerne.
Kapaciteten af de installerede kondensatorer vælges afhængigt af elmotorens effekt. Enheden genererer elektricitet, hvilket betyder, at den skal jordes, ellers kan enheden hurtigt blive slidt eller forårsage elektrisk stød til en person.
Som en enhed med lav effekt kan du bruge en enfaset motor fra en vaskemaskine, drænpumpe eller andet husholdningsapparat. Ligesom en trefaset motor skal den forbindes parallelt med viklingen. Du kan også bruge en faseforskydningskondensator under design, men strømmen skal øges til den krævede grænse.
Sådanne enkle enheder med en enfaset motor kan bruges til at oplyse huset eller forbinde elektriske apparater med lav effekt. I dette tilfælde kan ændring af kredsløbet tillade tilslutning af enheden til en varmelegeme eller elektrisk ovn. Lignende enheder kan fremstilles på samme måde ved hjælp af neodym eller andre permanente magneter.
Fordele ved et hjemmelavet design
Den vigtigste og vigtige fordel er besparelser. Den hjemmelavede version vil kræve meget mindre investering end fabriksfremstillede modstykker.
Hvis du selv samler det korrekt, kan elektrisk udstyr være ret pålideligt og produktivt i drift.
Den eneste ulempe ved en sådan enhed er, at det kan være svært for en begynder at forstå alle forviklingerne ved montering og fremstilling af enheden. Hvis tilslutning og montering er forkert, kan der opstå uoprettelige skader, hvorefter den brugte tid og penge vil være spildt.
Vand- og vindkraftværker
Ud over benzinenheder er der andre designs. Elmotorakslen kan drives ved hjælp af en vindmølle eller vandstrøm. Designene er ikke de enkleste, men takket være dem kan du undvære brugen af benzin eller diesel.
Du kan selv samle en enhed såsom en hydrogenerator. Hvis der er en strømmende flod i nærheden af huset, kan vand bruges som en kraft til at rotere akslen. I dette tilfælde er et hydraulisk hjul med blade installeret i flodsengen. Dette skaber et flow, der roterer turbinen og elmotorakslen, og afhængigt af antallet af installerede turbiner og vinger vil vandstrømmen og generatorspændingen stige eller falde.
Designet af en vindmølle er lidt mere kompliceret, da vindbelastningen ikke er en konstant værdi. Vindmøllens hastighed, som overføres til motorakslen, skal justeres afhængigt af elmotorens påkrævede hastighed. Regulatoren i denne mekanisme er gearkassen. Kompleksiteten i designet ligger i, at når vinden stiger, er der behov for en reduktionsgearkasse, og når vinden aftager, er der behov for en step-up gearkasse.
Alle asynkrone enheder, der genererer elektricitet, har et øget fareniveau, og derfor har de brug for isolering. Sådant udstyr skal håndteres meget omhyggeligt og holdes skjult for ydre vejrforhold:
- Autonome enheder er udstyret med målesensorer til at registrere driftsdata. Det anbefales at installere omdrejningstæller og voltmeter.
- Installation af en kontakt eller separate tænd- og slukknapper.
- Enheden skal være jordet.
- Effektiviteten af en asynkron enhed kan falde med 30-50%, hvilket er et uundgåeligt fænomen, når elektrisk energi konverteres fra mekanisk energi.
- Det er nødvendigt at overvåge installationstemperaturen og driftstilstanden, da enheden kan overophedes i tomgang.
Følg disse enkle regler for drift, og enheden vil tjene i lang tid og vil ikke forårsage ulejlighed.
Selvom den hjemmelavede enhed er nem at samle, kræver den en vis indsats, koncentration, når man arbejder med strukturen og den korrekte elektriske forbindelse. Det er økonomisk tilrådeligt at samle en enhed af denne type, hvis du har en fungerende ubrugt motor. Ellers vil hovedelementet i enheden koste halvdelen af prisen for en markedsinstallation. Det er bedre at samle en vind- eller anden generator fra gennemprøvede og funktionelle dele for at øge generatorens levetid.
I elektroteknik er der det såkaldte reversibilitetsprincip: enhver enhed, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi, kan også gøre det omvendte arbejde. Det er baseret på princippet om drift af elektriske generatorer, hvis rotation af rotorerne forårsager udseendet af elektrisk strøm i statorviklingerne.
Teoretisk er det muligt at konvertere og bruge enhver asynkronmotor som en generator, men for dette er det nødvendigt for det første at forstå det fysiske princip og for det andet at skabe betingelser, der sikrer denne transformation.
Et roterende magnetfelt er grundlaget for et generatorkredsløb lavet af en asynkronmotor
I en elektrisk maskine, oprindeligt oprettet som en generator, er der to aktive viklinger: excitationsviklingen, placeret på ankeret, og statorviklingen, hvori den elektriske strøm opstår. Princippet for dets drift er baseret på effekten af elektromagnetisk induktion: et roterende magnetfelt genererer en elektrisk strøm i viklingen, der er under dens indflydelse.
Magnetfeltet opstår i armaturviklingen fra den spænding, der normalt leveres fra, og dets rotation leveres af enhver fysisk enhed, selv din personlige muskelstyrke.
Designet af en elektrisk motor med en egern-burrotor (dette er 90 procent af alle udøvende elektriske maskiner) giver ikke mulighed for at levere forsyningsspænding til ankerviklingen.
Derfor, uanset hvor meget du drejer motorakslen, vil der ikke opstå elektrisk strøm ved dens forsyningsterminaler.
De, der ønsker at omdanne den til en generator, skal selv skabe et roterende magnetfelt.
Vi skaber forudsætninger for omarbejde
Motorer, der kører på vekselstrøm, kaldes asynkrone. Dette skyldes, at statorens roterende magnetfelt er lidt foran rotorens rotationshastighed, og det ser ud til at trække det med sig.
Ved at bruge det samme princip om reversibilitet kommer vi til den konklusion, at for at begynde at generere elektrisk strøm, skal statorens roterende magnetfelt ligge bag ved rotoren eller endda være i den modsatte retning. Der er to måder at skabe et roterende magnetfelt på, der halter eller er modsat rotorens rotation.
Sæt farten ned med reaktiv belastning. For at gøre dette er det nødvendigt at inkludere for eksempel en kraftig kondensatorbank i strømkredsløbet til en elektrisk motor, der fungerer i normal tilstand (ikke generation). Det er i stand til at akkumulere den reaktive komponent af elektrisk strøm - magnetisk energi. Denne ejendom er for nylig blevet meget brugt af dem, der ønsker at spare kilowatt-timer.
For at være helt præcis er der ingen egentlig energibesparelse, forbrugeren snyder simpelthen elmåleren lidt på lovgrundlag.Ladningen akkumuleret af kondensatorbanken er i modfase med den, der skabes af forsyningsspændingen og "sænker" den. Som et resultat begynder den elektriske motor at generere strøm og sende den tilbage til netværket.
Brugen af højeffektmotorer derhjemme i nærværelse af et udelukkende enfaset netværk kræver en vis viden.
For samtidig at forbinde elforbrugere til tre faser bruges en speciel elektromekanisk enhed - en magnetisk starter, hvis funktioner i den korrekte installation kan læses.
I praksis bruges denne effekt i elbiler. Så snart et elektrisk lokomotiv, sporvogn eller trolleybus kører ned ad bakke, tilsluttes et kondensatorbatteri til trækmotorens strømkredsløb, og elektrisk energi frigives til netværket (tro ikke på dem, der påstår, at elektrisk transport er dyrt, det giver næsten 25 procent af sin egen energi).
Denne metode til at opnå elektrisk energi er ikke ren generering. For at overføre driften af en asynkron motor til generatortilstand er det nødvendigt at bruge selvexciteringsmetoden.Selv-excitering af en asynkron motor og dens overgang til genereringstilstand kan forekomme på grund af tilstedeværelsen af et resterende magnetfelt i ankeret (rotoren). Den er meget lille, men kan generere en EMF, der oplader kondensatoren. Efter selvexciteringseffekten opstår, aktiveres kondensatorbanken af den genererede elektriske strøm, og genereringsprocessen bliver kontinuerlig.
Hemmeligheder ved at lave en generator fra en asynkron motor
For at omdanne en elektrisk motor til en generator skal du bruge ikke-polære kondensatorbatterier. Elektrolytiske kondensatorer er ikke egnede til dette. I trefasede motorer er kondensatorer tændt som en stjerne, hvilket tillader generering at begynde ved lavere rotorhastigheder, men udgangsspændingen vil være lidt lavere end ved en deltaforbindelse.
Du kan også lave en generator fra en enfaset asynkronmotor. Men kun dem, der har en egern-burrotor, er egnede til dette, og en faseskiftende kondensator bruges til at starte. Kommutator enfasede motorer er ikke egnede til ombygning.
Det er ikke muligt at beregne den nødvendige kapacitet af en kondensatorbank under hjemlige forhold.
Derfor bør husmesteren gå ud fra en simpel betragtning: den samlede vægt af kondensatorbanken skal være lig med eller lidt overstige vægten af selve den elektriske motor.
I praksis fører dette til, at det er næsten umuligt at skabe en tilstrækkelig kraftig asynkron generator, da jo lavere den nominelle motorhastighed er, jo mere vejer den.
Vi vurderer effektivitetsniveauet - er det rentabelt?
Som du kan se, er det ikke kun muligt at få en elektrisk motor til at generere strøm i teoretiske spekulationer. Nu skal vi finde ud af, hvor berettiget indsatsen for at "ændre køn" på en elektrisk maskine er. 
I mange teoretiske publikationer er den største fordel ved asynkrone deres enkelhed. Helt ærligt, dette er bedrag. Designet af en motor er ikke enklere end en synkrongenerator. Selvfølgelig har en asynkron generator ikke et elektrisk excitationskredsløb, men det erstattes af en kondensatorbank, som i sig selv er en kompleks teknisk enhed.
Men kondensatorerne skal ikke vedligeholdes, og de modtager energi som for ingenting - først fra rotorens resterende magnetfelt og derefter fra den genererede elektriske strøm. Dette er den vigtigste, og praktisk talt den eneste, fordel ved asynkrone generatormaskiner - de skal ikke serviceres.
Sådanne kilder til elektrisk energi bruges i kraft af vind eller faldende vand.
En anden fordel ved sådanne elektriske maskiner er, at den strøm, de genererer, næsten er fri for højere harmoniske. Denne effekt kaldes "klar faktor". For folk langt fra teorien om elektroteknik kan det forklares på denne måde: Jo lavere klarfaktoren er, jo mindre elektricitet spildes på ubrugelig opvarmning, magnetfelter og anden elektrisk "skændsel".
For generatorer fremstillet af en trefaset asynkronmotor ligger clear-faktoren normalt inden for 2 %, når traditionelle synkronmaskiner producerer mindst 15. Men under hensyntagen til den klare faktor i boligforhold, når forskellige typer elektriske apparater er tilsluttet til netværket (vaskemaskiner har en stor induktiv belastning), er praktisk talt umuligt.
Alle andre egenskaber ved asynkrone generatorer er negative. Disse omfatter for eksempel den praktiske umulighed af at sikre den nominelle industrielle frekvens af den genererede strøm. Derfor er de næsten altid koblet sammen med ensretterenheder og bruges til at oplade batterier.
Derudover er sådanne elektriske maskiner meget følsomme over for belastningsændringer. Hvis traditionelle generatorer bruger et batteri til excitation, som har en stor forsyning af elektrisk strøm, så tager kondensatorbatteriet selv en del af energien fra den genererede strøm.
Hvis belastningen på en hjemmelavet generator fra en asynkronmotor overstiger den nominelle værdi, vil den ikke have nok elektricitet til at genoplade, og produktionen stopper. Nogle gange bruges kapacitive batterier, hvis volumen ændres dynamisk afhængigt af belastningen.
Dette mister dog fuldstændig fordelen ved "kredsløbets enkelhed."
Ustabiliteten af frekvensen af den genererede strøm, ændringer i hvilke er næsten altid tilfældige i naturen, kan ikke videnskabeligt forklares, og kan derfor ikke tages i betragtning og kompenseres for, forudbestemt den lave forekomst af asynkrone generatorer i hverdagen og den nationale økonomi .
Funktion af en asynkronmotor som generator i video
Artiklen beskriver, hvordan man bygger en trefaset (enfaset) 220/380 V generator baseret på en AC asynkron elektrisk motor. En trefaset asynkron elektrisk motor, opfundet i slutningen af det 19. århundrede af den russiske elektroingeniør M.O. Dolivo-Dobrovolsky, er nu blevet overvejende udbredt i industrien, landbruget og også i hverdagen.
Asynkrone elektriske motorer er de enkleste og mest pålidelige at betjene. I alle tilfælde, hvor dette er tilladt under betingelserne for det elektriske drev, og der ikke er behov for kompensation for reaktiv effekt, bør der derfor anvendes asynkrone AC-motorer.
Der er to hovedtyper af asynkronmotorer: med egern-burrotor og med fase rotor. En asynkron egern-bur elektrisk motor består af en stationær del - statoren og en bevægelig del - rotoren, roterende i lejer monteret i to motorskjolde. Stator- og rotorkernerne er fremstillet af separate elektriske stålplader, der er isoleret fra hinanden. En vikling lavet af isoleret ledning er placeret i rillerne i statorkernen. En stangvikling anbringes i rillerne på rotorkernen eller smeltet aluminium hældes. Jumperringe kortslutter rotorviklingen i enderne (deraf navnet kortsluttet). I modsætning til en egern-burrotor er en vikling lavet som en statorvikling placeret i slidserne på en faseviklet rotor. Enderne af viklingen bringes til slæberinge monteret på akslen. Børster glider langs ringene og forbinder viklingen med en start- eller kontrolreostat.
Asynkrone elektriske motorer med en viklet rotor er dyrere enheder, kræver kvalificeret vedligeholdelse, er mindre pålidelige og bruges derfor kun i de industrier, hvor de ikke kan klares uden dem. Af denne grund er de ikke særlig almindelige, og vi vil ikke overveje dem yderligere.
En strøm løber gennem statorviklingen forbundet til et trefaset kredsløb, hvilket skaber et roterende magnetfelt. De magnetiske feltlinjer i det roterende statorfelt krydser rotorviklingsstængerne og inducerer en elektromotorisk kraft (EMF) i dem. Under påvirkning af denne EMF løber der strøm i de kortsluttede rotorstænger. Magnetiske fluxer opstår omkring stængerne, hvilket skaber et generelt magnetfelt i rotoren, som i vekselvirkning med statorens roterende magnetfelt skaber en kraft, der tvinger rotoren til at rotere i rotationsretningen for statorens magnetfelt.
Rotorens rotationsfrekvens er lidt mindre end rotationsfrekvensen af det magnetiske felt skabt af statorviklingen. Denne indikator er karakteriseret ved slip S og er for de fleste motorer i området fra 2 til 10%.
Mest almindeligt anvendt i industrielle installationer trefasede asynkrone elektriske motorer, som produceres i form af forenede serier. Disse omfatter den enkelte 4A-serie med et mærkeeffektområde fra 0,06 til 400 kW, hvis maskiner er yderst pålidelige, har god ydeevne og opfylder verdensstandarder.
Autonome asynkrone generatorer er trefasede maskiner, der omdanner drivmotorens mekaniske energi til elektrisk vekselstrøm. Deres utvivlsomme fordel i forhold til andre typer generatorer er fraværet af en kommutator-børstemekanisme og som en konsekvens større holdbarhed og pålidelighed.
Drift af en asynkron elektrisk motor i generatortilstand
Hvis en asynkronmotor afbrudt fra netværket sættes til rotation fra en hvilken som helst primærmotor, dannes der i overensstemmelse med princippet om reversibilitet for elektriske maskiner, når en synkron rotationshastighed nås, en vis EMF ved terminalerne af statorviklingen under påvirkning af et resterende magnetfelt. Hvis man nu tilslutter et batteri af kondensatorer C til statorviklingens terminaler, så vil der gå en ledende kapacitiv strøm i statorviklingerne, som i dette tilfælde er magnetiserende.
Batterikapaciteten C skal overstige en vis kritisk værdi C0, afhængigt af parametrene for den autonome asynkrone generator: kun i dette tilfælde exciterer generatoren selv, og et trefaset symmetrisk spændingssystem er installeret på statorviklingerne. Spændingsværdien afhænger i sidste ende af maskinens egenskaber og kondensatorernes kapacitans. Således kan en asynkron egern-bur elektrisk motor omdannes til en asynkron generator.
Standardkredsløb til tilslutning af en asynkron elektrisk motor som generator.
Du kan vælge kapacitansen, så den nominelle spænding og effekt af den asynkrone generator er lig med henholdsvis spænding og effekt, når den fungerer som en elektrisk motor.
Tabel 1 viser kondensatorkapaciteterne til excitation af asynkrone generatorer (U=380 V, 750...1500 rpm). Her er den reaktive effekt Q bestemt af formlen:
Q = 0,314 U2C10-6,
hvor C er kondensatorernes kapacitans, μF.
| Generatoreffekt, kVA | Tomgang | |||||
| kapacitet, µF | reaktiv effekt, kvar | cos = 1 | cos = 0,8 | |||
| kapacitet, µF | reaktiv effekt, kvar | kapacitet, µF | reaktiv effekt, kvar | |||
| 2,0 3,5 5,0 7,0 10,0 15,0 |
28 45 60 74 92 120 |
1,27 2,04 2,72 3,36 4,18 5,44 |
36 56 75 98 130 172 |
1,63 2,54 3,40 4,44 5,90 7,80 |
60 100 138 182 245 342 |
2,72 4,53 6,25 8,25 11,1 15,5 |
Som det kan ses af ovenstående data, forårsager den induktive belastning på den asynkrone generator, som reducerer effektfaktoren, en kraftig stigning i den nødvendige kapacitet. For at opretholde en konstant spænding med stigende belastning er det nødvendigt at øge kondensatorkapaciteten, det vil sige at tilslutte yderligere kondensatorer. Denne omstændighed skal betragtes som en ulempe ved den asynkrone generator.
Rotationsfrekvensen for en asynkron generator i normal tilstand skal overstige den asynkrone med en slipværdi S = 2...10 % og svare til den synkrone frekvens. Manglende overholdelse af denne betingelse vil føre til, at frekvensen af den genererede spænding kan afvige fra den industrielle frekvens på 50 Hz, hvilket vil føre til ustabil drift af frekvensafhængige forbrugere af elektricitet: elektriske pumper, vaskemaskiner, enheder med en transformatorindgang.
Et fald i den genererede frekvens er særligt farligt, da den induktive modstand af viklingerne af elektriske motorer og transformere i dette tilfælde falder, hvilket kan forårsage deres øgede opvarmning og for tidlig fejl.
En almindelig asynkron egern-bur elektrisk motor med passende effekt kan bruges som en asynkron generator uden nogen modifikationer. Effekten af den elektriske motor-generator bestemmes af effekten af de tilsluttede enheder. De mest energikrævende af dem er:
- husholdningssvejsetransformatorer;
- elektriske save, elektriske fuger, kornknusere (effekt 0,3...3 kW);
- elektriske ovne af typen "Rossiyanka" og "Dream" med en effekt på op til 2 kW;
- elektriske strygejern (effekt 850…1000 W).
Jeg vil især gerne dvæle ved driften af husholdningssvejsetransformatorer. Deres forbindelse til en autonom elektricitetskilde er mest ønskelig, fordi når de opererer fra et industrielt netværk, skaber de en række gener for andre elforbrugere.
Hvis en husholdningssvejsetransformator er designet til at arbejde med elektroder med en diameter på 2...3 mm, så er dens samlede effekt cirka 4...6 kW, den asynkrone generators effekt til at drive den skal være inden for 5. ,7 kW. Hvis en husholdningssvejsetransformator tillader arbejde med elektroder med en diameter på 4 mm, kan den samlede effekt, der forbruges af den, i den tungeste tilstand - "skæring" af metal nå 10 ... 12 kW, henholdsvis effekten af en asynkron generator skal være inden for 11...13 kW.
Som en trefaset bank af kondensatorer er det godt at bruge såkaldte reaktive effektkompensatorer, designet til at forbedre cosφ i industrielle belysningsnetværk. Deres typiske betegnelse: KM1-0.22-4.5-3U3 eller KM2-0.22-9-3U3, som er dechifreret som følger. KM - cosinuskondensatorer imprægneret med mineralolie, det første tal er størrelsen (1 eller 2), derefter spændingen (0,22 kV), effekt (4,5 eller 9 kvar), så betyder tallet 3 eller 2 trefaset eller enkelt- faseversion, U3 (tempereret klima af tredje kategori).
Ved selvfremstilling af batteriet bør du bruge kondensatorer som MBGO, MBGP, MBGT, K-42-4 osv. til en driftsspænding på mindst 600 V. Elektrolytiske kondensatorer kan ikke anvendes.
Den ovenfor diskuterede mulighed for tilslutning af en trefaset elektrisk motor som en generator kan betragtes som klassisk, men ikke den eneste. Der er andre metoder, der har vist sig lige så godt i praksis. For eksempel, når en bank af kondensatorer er forbundet med en eller to viklinger af en elektrisk motorgenerator.
To-faset tilstand af en asynkron generator.
Fig.2 To-faset tilstand af en asynkron generator.
Dette kredsløb skal bruges, når der ikke er behov for at opnå trefaset spænding. Denne omskiftningsmulighed reducerer kondensatorernes arbejdskapacitet, reducerer belastningen på den primære mekaniske motor i tomgangstilstand osv. sparer "dyreligt" brændstof.
Som laveffektsgeneratorer, der producerer en vekslende enfaset spænding på 220 V, kan du bruge enfasede asynkrone egern-bure elektriske motorer til husholdningsbrug: fra vaskemaskiner som "Oka", "Volga", vandingspumper "Agidel ", "BTsN" osv. Deres kondensatorbatteri kan tilsluttes parallelt med arbejdsviklingen, eller bruge en eksisterende faseskiftende kondensator forbundet til startviklingen. Kapaciteten af denne kondensator skal muligvis øges lidt. Dens værdi vil blive bestemt af arten af belastningen forbundet med generatoren: aktive belastninger (elektriske ovne, pærer, elektriske loddekolber) kræver en lille kapacitet, induktive belastninger (elektriske motorer, fjernsyn, køleskabe) kræver mere.
Fig.3 Laveffektgenerator fra en enfaset asynkronmotor.
Nu et par ord om den primære mekaniske motor, som skal drive generatoren. Som du ved, er enhver transformation af energi forbundet med dets uundgåelige tab. Deres værdi bestemmes af enhedens effektivitet. Derfor skal effekten af en mekanisk motor overstige effekten af en asynkron generator med 50...100%. For eksempel, med en asynkron generatoreffekt på 5 kW, skal effekten af en mekanisk motor være 7,5...10 kW. Ved hjælp af en transmissionsmekanisme afstemmes hastigheden af den mekaniske motor og generatoren, således at generatorens driftstilstand indstilles til gennemsnitshastigheden af den mekaniske motor. Hvis det er nødvendigt, kan du kortvarigt øge generatoreffekten ved at øge hastigheden på den mekaniske motor.
Hvert autonomt kraftværk skal indeholde det nødvendige minimum af tilbehør: et AC voltmeter (med en skala på op til 500 V), en frekvensmåler (helst) og tre kontakter. En kontakt forbinder belastningen til generatoren, de to andre skifter magnetiseringskredsløbet. Tilstedeværelsen af kontakter i excitationskredsløbet gør det lettere at starte en mekanisk motor og giver dig også mulighed for hurtigt at reducere temperaturen på generatorviklingerne efter afslutningen af arbejdet, roteres rotoren på den uophidsede generator i nogen tid af den mekaniske; motor. Denne procedure forlænger den aktive levetid af generatorviklingerne.
Hvis du bruger en generator, det er beregnet til at forsyne udstyr, der normalt er tilsluttet et vekselstrømsnetværk (for eksempel belysning i en boligbygning, elektriske husholdningsapparater), er det nødvendigt at sørge for en tofaset afbryder, der afbryder dette udstyr fra det industrielle netværk, mens generatoren er i drift. Det er nødvendigt at afbryde begge ledninger: "fase" og "nul".
Afslutningsvis nogle generelle råd.
1. Generatoren er en farlig enhed. Brug kun 380 V, når det er absolut nødvendigt i alle andre tilfælde, brug 220 V.
2. I henhold til sikkerhedskravene skal den elektriske generator være udstyret med jordforbindelse.
3. Vær opmærksom på generatorens termiske tilstand. Han "kan ikke lide" tomgang. Den termiske belastning kan reduceres ved mere omhyggelig valg af kapacitansen på de spændende kondensatorer.
4. Tag ikke fejl af mængden af elektrisk strøm, der produceres af generatoren. Hvis en fase bruges ved drift af en trefaset generator, vil dens effekt være 1/3 af generatorens samlede effekt, hvis to faser vil være 2/3 af generatorens samlede effekt.
5. Frekvensen af vekselstrømmen produceret af generatoren kan indirekte styres af udgangsspændingen, som i "no-load" mode bør være 4...6% højere end den industrielle værdi på 220/380 V.
Konstant og uafbrudt forsyning af elektricitet i huset er nøglen til et behageligt og behageligt tidsfordriv på ethvert tidspunkt af året. For at organisere autonom strømforsyning til et forstadsområde bliver vi nødt til at ty til mobile enheder - elektriske generatorer, som har været særligt populære i de seneste år på grund af det store udvalg af forskellige kapaciteter.
Anvendelsesområde
Mange mennesker er interesserede i, hvordan man laver en elektrisk generator til et sommerhus? Vi vil tale om dette nedenfor. I de fleste tilfælde vil vi bruge en asynkron vekselstrømsgenerator, som vil producere energi til driften af elektriske apparater. I en asynkron generator er rotorernes omdrejningshastighed højere end i en synkrongenerator, og virkningsgraden vil være højere.
Imidlertid har kraftværker fundet deres anvendelse i et bredere spektrum, som et glimrende middel til energiproduktion, nemlig:
- De bruges i vindkraftværker.
- Anvendes som svejseenheder.
- De giver autonom støtte til elektricitet i huset på linje med et miniature vandkraftværk.
Enheden tændes ved hjælp af den indgående spænding. Ofte er enheden tilsluttet strøm for at starte, men dette er ikke en meget logisk og rationel løsning for en ministation, som selv skal generere elektricitet og ikke forbruge den for at starte. Derfor er der i de senere år aktivt blevet produceret generatorer med selv-excitering eller sekventiel omskiftning af kondensatorer.
Hvordan fungerer en elektrisk generator?
En asynkron elgenerator producerer en ressource, hvis motorens rotationshastighed er hurtigere end en synkron. Den mest almindelige generator fungerer ved indstillinger fra 1500 rpm.
Det producerer energi, hvis rotoren kører hurtigere end den synkrone hastighed ved start. Forskellen mellem disse indikatorer kaldes slip og beregnes som en procentdel i forhold til den synkrone hastighed. Statorhastigheden er dog endnu højere end rotorhastigheden. På grund af dette dannes en strøm af ladede partikler, der ændrer polaritet.
Se videoen, hvordan det virker:
Når den er ophidset, tager den tilsluttede generatorenhed kontrol over den synkrone hastighed og styrer uafhængigt slip. Energien, der forlader statoren, passerer gennem rotoren, men den aktive effekt er allerede flyttet til statorspolerne.
Det grundlæggende princip for drift af en elektrisk generator er omdannelsen af mekanisk energi til elektrisk energi. Der kræves et stærkt drejningsmoment for at starte rotoren for at producere strøm. Den mest passende mulighed, ifølge elektrikere, er "evig tomgang", som opretholder en rotationshastighed, mens generatoren kører.
Hvorfor bruges en asynkron generator?
I modsætning til en synkron generator har en asynkron et stort antal fordele og ulemper. Hovedfaktoren ved valget af den asynkrone mulighed var den lave klare faktor. En høj klar faktor karakteriserer den kvantitative tilstedeværelse af højere harmoniske i udgangsspændingen. De forårsager unødvendig opvarmning af motoren og ujævn rotation. Synkrone generatorer har en klar faktorværdi på 5-15% i asynkrone generatorer overstiger den ikke 2%. Det følger heraf, at en asynkron energigenerator kun producerer nyttig energi.
Lidt om den asynkrone generator og dens forbindelse:
En lige så væsentlig fordel ved denne type elektrisk generator er det fuldstændige fravær af roterende viklinger og elektroniske dele, der er følsomme over for skader og eksterne faktorer. Derfor er denne type enhed ikke udsat for aktivt slid og vil holde længere.
Sådan laver du en generator med dine egne hænder
Enhed asynkron vekselstrømsgenerator
At købe en asynkron elektrisk generator er en ret dyr fornøjelse for den gennemsnitlige indbygger i vores land. Derfor tyr mange håndværkere til at løse problemet med selv at samle enheden. Funktionsprincippet såvel som designet er ret simpelt. Hvis du har alt værktøj, vil montering ikke tage mere end 1-2 timer.
I henhold til det ovenfor definerede princip for drift af den elektriske generator skal alt udstyr konfigureres, så rotationerne er hurtigere end motorhastigheden. For at gøre dette skal du tilslutte motoren til netværket og starte den. For at beregne antallet af omdrejninger pr. minut, skal du bruge en omdrejningstæller eller en tachogenerator.
Efter at have bestemt værdien af motorens omdrejningstal, tilføjes 10 % til den. Hvis omdrejningshastigheden er 1500 rpm, skal generatoren køre med 1650 rpm.
Nu skal du lave den asynkrone generator "til dig selv" ved hjælp af kondensatorer med den nødvendige kapacitet. Brug følgende etiket til at bestemme type og kapacitet:
Vi håber, at det allerede er klart, hvordan man samler en elektrisk generator med egne hænder, men bemærk venligst: kondensatorkapaciteten bør ikke være meget høj, ellers bliver generatoren, der kører på dieselbrændstof, meget varm.
Installer kondensatorer i henhold til beregninger. Installation kræver en del opmærksomhed. Sørg for god isolering og brug specielle belægninger, hvis det er nødvendigt.
Ved motorbasen er generatorsamlingsprocessen afsluttet. Nu kan det allerede bruges som en nødvendig energikilde. Husk, at i det tilfælde, hvor enheden har en egern-burrotor og producerer en ret alvorlig spænding, der overstiger 220 volt, er det nødvendigt at installere en step-down transformer, der stabiliserer spændingen på det krævede niveau. Husk, for at alle apparater i huset kan fungere, skal der være streng kontrol med den hjemmelavede 220 volt elektriske generator.
Se videoen, stadier af arbejdet:
For en generator, der vil fungere ved lav effekt, kan du for at spare penge bruge enfasede asynkronmotorer fra gamle eller unødvendige elektriske husholdningsapparater, såsom vaskemaskiner, afløbspumper, plæneklippere, motorsave osv. Motorer fra sådanne husholdningsapparater skal tilsluttes parallelt med viklingen. Alternativt kan der anvendes faseskiftende kondensatorer. De adskiller sig sjældent i den nødvendige effekt, så den skal øges til de nødvendige niveauer.
Sådanne generatorer fungerer meget godt, når det er nødvendigt at forsyne lyspærer, modemer og andre små enheder med en stabil aktiv spænding. Med en vis viden kan du tilslutte en elektrisk generator til en elektrisk komfur eller varmelegeme.
Den brugsklare generator skal installeres, så den ikke påvirkes af nedbør eller miljø. Pas på et ekstra kabinet, der beskytter installationen mod ugunstige forhold.
Næsten hver asynkron generator, det være sig en børsteløs, elektrisk, benzin- eller dieselgenerator, betragtes som en enhed med et ret højt fareniveau. Håndter sådant udstyr meget omhyggeligt og hold det altid beskyttet mod ydre vejr og mekaniske påvirkninger, eller lav et hus til det.
Se videoen, praktiske råd fra en specialist:
Enhver autonom enhed bør være udstyret med specielle måleinstrumenter, der registrerer og viser data om driftseffektivitet. For at gøre dette kan du bruge omdrejningstæller, voltmeter og frekvensmåler.
- Udstyr generatoren med en tænd/sluk-knap, når det er muligt. For at starte kan du bruge manuel start.
- Nogle elektriske generatorer kræver jordforbindelse før brug, vurder omhyggeligt området og vælg en placering til installation.
- Når mekanisk energi omdannes til elektricitet, kan effektiviteten nogle gange falde med op til 30 %.
- Hvis du ikke er sikker på dine evner eller er bange for at gøre noget forkert, råder vi dig til at købe en generator i den relevante butik. Nogle gange kan risici vise sig ekstremt dårlige...
- Overvåg temperaturen på den asynkrone generator og dens termiske forhold.
Resultater
På trods af deres lette implementering er hjemmelavede elektriske generatorer et meget omhyggeligt arbejde, der kræver fuld koncentration om designet og korrekt forbindelse. Montering er kun tilrådelig ud fra et økonomisk synspunkt, hvis du allerede har en fungerende og unødvendig motor. Ellers betaler du mere end halvdelen af omkostningerne for hovedelementet i installationen, og de samlede omkostninger kan væsentligt overstige generatorens markedsværdi.