Генератор из асинхронного двигателя: Асинхронный электродвигатель в качестве генератора

Как сделать из двигателя переменного тока генератор

Содержание

1. Генератор из асинхронного двигателя: схема, таблица, инструкция, как сделать своими руками + фото от мастера!
2. Зачем нужны асинхронные генераторы?
3. Типы асинхронных генераторов
4. Устройство асинхронных генераторов
5. Как функционирует генератор
6. Как сделать генератор своими руками
7. Асинхронный электродвигатель в качестве генератора
8. Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме
9. Двухфазный режим асинхронного генератора.
10. Как самому переделать генератор из асинхронного двигателя?
11. Что собой представляет и как работает
12. Что такое электрический генератор?
13. Работа двигателя в режиме генератора
14. Как самостоятельно собрать асинхронный генератор?
15. Виды генераторов на базе двигателей
16. Как самостоятельно сделать генератор из асинхронного двигателя?
17. Схема генератора из асинхронного двигателя
18. Устройство генератора
19. Изготовление генератора из двигателя
20. Оценка уровня эффективности – выгодно ли это?
21. Функционирование асинхронного двигателя как генератора
22. Применение
23. Советы по изготовлению и эксплуатации
24. Видео

Генератор из асинхронного двигателя: схема, таблица, инструкция, как сделать своими руками + фото от мастера!

В настоящее время хорошо известен способ превращения электрической энергии во вращательное движение. Для этого человечество изобрело электродвигатели. Они имеют множество разновидностей, начиная от двигателей постоянного тока и заканчивая асинхронными двигателями переменного тока, но суть этого преобразования одна — электричество преобразуется во вращательное движение.

И без электричества человечество слабо представляет себе собственное существование. Поэтому в местах где нет электричества или существуют его серьезные перебои необходимость генераторов в сегодняшнем мире жизненно необходима.

Причем если существует бесплатный источник вращения, то ли вода или ветер, то такой генератор превращается в мини электростанцию. Так как стоимость электричества создаваемого бензиновым или дизельным генератором достаточно велика.

Краткое содержимое статьи:

Зачем нужны асинхронные генераторы?

Если рассмотреть фото асинхронных генераторов, то легко заметить что с первого взгляда практически невозможно отличить их от обыкновенных двигателей.

Суть в том, что это практически одни и те же электрические машины используемые в другом направлении и имеющие разные схемы подключения. Поэтому достаточно просто переделать одну такую машину в другую.

Эта статья поможет разобраться в том как это осуществить на практике. В современном мире множество генераторов и большинство из них асинхронные. Так как значительным преимуществом таких электрических машин является их простота, надежность и легкость в наладке системы.

Типы асинхронных генераторов

Если рассмотреть виды асинхронных генераторов, то их все можно разделить на две категории по виду электроэнергии которые они вырабатывают. Это однофазные и трех фазные.

По способу возбуждения генератора существуют модели с внешним источником возбуждения, для этого нужен дополнительный источник энергии и генераторы с самовозбуждением, которые могут работать совершенно автономно.

Именно такие генераторы можно применять для мини электростанций.

Устройство асинхронных генераторов

Как функционирует генератор

Принцип работы асинхронных генераторов изучался еще в средней школе. При вращении ротора на нем наводится ЭДС создающая вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле вырабатывает в катушке статора электромагнитную индукцию, которая и снимается с генератора.

Важнейшим недостатком таких генераторов является невозможность регулировки получаемого в результате генерации напряжения.

Поэтому чаще всего такое напряжение подается на полупроводниковый выпрямительный мост и превращается в постоянное. Удобное для дальнейшего применения.

Как сделать генератор своими руками

Инструкция как сделать асинхронный генератор достаточно проста. Для этого достаточно найти рабочий асинхронный электродвигатель.

Источник

Асинхронный электродвигатель в качестве генератора

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М. О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту.

Асинхронные электродвигатели – самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.

По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.

Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.

В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели, которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим.

Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.

В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750…. 1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Мощность генератора,кВ·А	Холостой ход		Полная нагрузка
	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	cos = 1		cos = 0,8
			ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар	ёмкость, мкФ	реактивная мощность, квар
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

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом.

Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя.

В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя-генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:

Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов. Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии.

В случае самостоятельного изготовления батареи, следует использовать конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Электролитические конденсаторы применять нельзя.

Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

Двухфазный режим асинхронного генератора.

Рис. 2 Двухфазный режим асинхронного генератора.

Такую схему следует использовать тогда, когда нет необходимости в получении трёхфазного напряжения. Этот вариант включения уменьшает рабочую ёмкость конденсаторов, снижает нагрузку на первичный механический двигатель в режиме холостого хода и т.о. экономит «драгоценное» топливо.

Рис.3 Маломощный генератор из однофазного асинхронного двигателя.

Теперь несколько слов о первичном механическом двигателе, который будет приводить во вращение генератор. Как известно, любое преобразование энергии связано с её неизбежными потерями. Их величина определяется КПД устройства. Поэтому мощность механического двигателя должна превышать мощность асинхронного генератора на 50…100%. Например, при мощности асинхронного генератора 5 кВт, мощность механического двигателя должна быть 7,5…10 кВт. С помощью передаточного механизма добиваются согласования оборотов механического двигателя и генератора так, чтобы рабочий режим генератора устанавливался на средних оборотах механического двигателя. При необходимости, можно кратковременно увеличить мощность генератора, повышая обороты механического двигателя.

Если с помощью генератора предполагается запитывать оборудование, которое в обычном режиме подключается к сети переменного тока (например, освещение жилого дома, бытовые электроприборы), то необходимо предусмотреть двухфазный рубильник, который в период работы генератора будет отключать данное оборудование от промышленной сети. Отключать надо оба провода: «фазу» и «ноль».

В заключение несколько общих советов.

1. Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

2. По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

3. Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он «не любит» холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

5. Частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, можно косвенно контролировать по выходному напряжению, которое в режиме «холостого хода» должно на 4…6 % превышать промышленное значение 220/380 В.

Источник

Как самому переделать генератор из асинхронного двигателя?

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:

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:

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:

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

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:

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.

Источник

Как самостоятельно сделать генератор из асинхронного двигателя?

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:

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

Устройство генератора

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

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:

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:

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

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:

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:

Советы по изготовлению и эксплуатации

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

Источник

Видео

Генератор из электродвигателя // ассинхронник в режиме генератора

Как из автомобильного генератора сделать BLDC мотор

Самый Простой Вечный Двигатель из Авто Генератора И Двигателя

Асинхронный двигатель как генератор

Асинхронные и Синхронные двигатели и генераторы. Мощный #энерголикбез ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Принцип работы генератора переменного тока

Переделка асинхронного двигателя в генератор с максимально возможным согласованием под винт

Вечный двигатель из двух моторов самый простой в мире

ЭЛЕКТРО ГЕНЕРАТОРЫ из АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 💡 Без Магнитов!

Генератор из двигателя от стиральной машины

Как сделать генератор из асинхронного двигателя

В настоящее время хорошо известен способ превращения электрической энергии во вращательное движение. Для этого человечество изобрело электродвигатели. Они имеют множество разновидностей, начиная от двигателей постоянного тока и заканчивая асинхронными двигателями переменного тока, но суть этого преобразования одна — электричество преобразуется во вращательное движение.

И без электричества человечество слабо представляет себе собственное существование. Поэтому в местах где нет электричества или существуют его серьезные перебои необходимость генераторов в сегодняшнем мире жизненно необходима.

Причем если существует бесплатный источник вращения, то ли вода или ветер, то такой генератор превращается в мини электростанцию. Так как стоимость электричества создаваемого бензиновым или дизельным генератором достаточно велика.

Краткое содержимое статьи:

Зачем нужны асинхронные генераторы?

Если рассмотреть фото асинхронных генераторов, то легко заметить что с первого взгляда практически невозможно отличить их от обыкновенных двигателей.

Суть в том, что это практически одни и те же электрические машины используемые в другом направлении и имеющие разные схемы подключения. Поэтому достаточно просто переделать одну такую машину в другую.

Эта статья поможет разобраться в том как это осуществить на практике. В современном мире множество генераторов и большинство из них асинхронные. Так как значительным преимуществом таких электрических машин является их простота, надежность и легкость в наладке системы.

Типы асинхронных генераторов

Если рассмотреть виды асинхронных генераторов, то их все можно разделить на две категории по виду электроэнергии которые они вырабатывают. Это однофазные и трех фазные.

По способу возбуждения генератора существуют модели с внешним источником возбуждения, для этого нужен дополнительный источник энергии и генераторы с самовозбуждением, которые могут работать совершенно автономно.

Именно такие генераторы можно применять для мини электростанций.

Устройство асинхронных генераторов

При рассмотрении устройства асинхронных генераторов, необходимо обратить особое внимание на основные элементы электрической машины без которых он не сможет существовать, а именно:

• Ротор генератора — это элемент вращения, на котором наводится электродвижущаяся сила. Именно вал ротора и является тем элементом, который приводится в движение. Обычно обладает короткозамкнутыми обмотками.
• Статор или статарная обмотка неподвижный элемент крепящийся к корпусу генератора и внутри которого находится ротор. Именно в этой обмотке индуцируется рабочее напряжение генератора.
• Корпус генератора.
• Подшипники, удерживающие ротор в рабочем положении.
• Элементы безопасности такие как, термореле, коротко замыкатель и щетки регулятора.

Как функционирует генератор

Принцип работы асинхронных генераторов изучался еще в средней школе. При вращении ротора на нем наводится ЭДС создающая вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле вырабатывает в катушке статора электромагнитную индукцию, которая и снимается с генератора.

Важнейшим недостатком таких генераторов является невозможность регулировки получаемого в результате генерации напряжения.

Поэтому чаще всего такое напряжение подается на полупроводниковый выпрямительный мост и превращается в постоянное. Удобное для дальнейшего применения.

Как сделать генератор своими руками

Инструкция как сделать асинхронный генератор достаточно проста. Для этого достаточно найти рабочий асинхронный электродвигатель.

Разобрав его необходимо убедиться в пригодности подшипников, находящихся на роторе и при необходимости их заменить. Далее на токарном станке уменьшается диаметр сердечника ротора на 2-3 мм.

Кроме этого делаются восемь углублений для неодимовых магнитов. Клеем магниты и герметизируем ротор. Проводами подключить статарную обмотку к нагрузке генератора.

Проверка и запуск в работу

После того как генератор будет собран необходимо проверить его на работоспособность. Для этого в качестве нагрузки можно использовать обыкновенную лампочку накаливания.

Причем начальная скорость вращения генератора должна быть небольшой. И по мере ее увеличения яркость накала лампочки должна увеличиваться.

Фото генераторов из асинхронного двигателя

• Солнечная батарея своими руками — пошаговая инструкция как изготовить и провести монтаж солнечной батареи в домашних условиях (фото и видео-инструкция)

• Как подобрать солнечную электростанцию: готовые решения, принцип работы, как выбрать и установить своими руками (фото + видео-инструкция)

• Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Как сделать генератор из асинхронного двигателя (видео, схема 220В)

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:

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,

3. 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.

Асинхронный генератор

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является превосходным генератором, если его скорость превышает синхронную. Те же характеристики, которые делают этот двигатель предпочтительным по сравнению с другими типами двигателей, делают асинхронный генератор предпочтительным по сравнению с другими типами генераторов, а именно присущая конструкции с короткозамкнутым ротором прочность и простота систем управления.

Асинхронный двигатель становится генератором, когда он подключен к системе электроснабжения, а затем приводится в действие первичным двигателем со скоростью, превышающей его синхронную скорость. Первичным двигателем может быть турбина, двигатель, ветряная мельница или что-либо, способное обеспечить крутящий момент и скорость, необходимые для приведения двигателя в состояние повышенной скорости.

Рабочие характеристики генератора будут немного отличаться от характеристик двигателя. Как правило, скольжение оборотов и коэффициент мощности будут ниже, а эффективность будет выше. Различия могут быть настолько незначительными, что их невозможно обнаружить обычными методами полевых измерений.

Основным преимуществом индукционного генератора является регулировка частоты. Скорость должна жестко регулироваться синхронным генератором, чтобы его частота не отклонялась от частоты сети. Выходная частота и напряжение регулируются системой питания индукционных генераторов и не зависят от колебаний скорости. Эффект саморегулирования минимизирует сложность системы управления.

Элементы управления асинхронным генератором очень похожи на элементы управления асинхронным двигателем, за некоторыми исключениями:

1. Система должна быть оснащена устройством ограничения скорости. В случае потери электрической нагрузки крутящий момент первичного двигателя быстро разгонит систему до потенциально опасных скоростей. Чтобы избежать опасных скоростей, требуется тормоз, регулятор или отключение дроссельной заслонки.
2. Электрический выключатель должен быть оборудован для ограничения тока короткого замыкания. В случае короткого замыкания в энергосистеме генератор подает ток неисправности. Обычно достаточно токоограничивающих предохранителей.
3. Выходной крутящий момент первичного двигателя должен быть ограничен, чтобы предотвратить перегрузку генератора. Это управление может быть заложено в конструкции первичного двигателя или может быть основано на сигналах обратной связи с выхода генератора. В крайнем случае первичный двигатель может превысить крутящий момент генератора, что приведет к неуправляемой скорости.
4. В некоторых случаях скорость первичного двигателя может упасть ниже синхронной скорости генератора. Если это произойдет, генератор будет приводиться в движение системой. Если такая реакция нежелательна, то питание можно отключить с помощью реле обратной мощности или можно использовать обгонную муфту, чтобы двигатель мог работать без нагрузки.

Асинхронный генератор может использоваться в качестве двигателя для ускорения системы до рабочей скорости, или первичный двигатель может использоваться для обеспечения ускорения. В последнем случае нет необходимости учитывать в конструкции машины пусковой момент и ток. Это дает разработчику полную свободу действий для максимизации эксплуатационных характеристик при полной нагрузке.

Индукционный генератор все чаще используется как средство восстановления энергии, которая в противном случае была бы потеряна. Генерируемая электроэнергия может потребляться на месте или продаваться коммунальной системе, питающей объект (Закон о регулировании коммунальных услуг требует, чтобы коммунальное предприятие покупало электроэнергию). Генераторы с приводом от ветра и воды используются для преобразования этой энергии в электрическую.

Некоторые типичные области применения индукционных генераторов:

1. Бумажная фабрика имеет значительный запас доступного топлива в виде коры и древесных отходов. При использовании в котле он может генерировать 4000 л.с. избыточного пара. Самая большая разовая нагрузка — это насос мощностью 2000 л.с., 3600 об/мин. При механическом соединении турбины мощностью 4000 л. с. и индукционного генератора мощностью 2000 л.с. с насосом топливо можно использовать для привода насоса и выработки электроэнергии мощностью 2000 л.с. В случае отказа пара генератор можно использовать в качестве двигателя для привода насоса. Кроме того, насос поможет ограничить превышение скорости системы в случае потери электрической нагрузки.
2. Компания водоснабжения обнаружила, что она может покупать электроэнергию по низким ценам в ночное время и продавать ее по высоким ценам в дневной период пиковой нагрузки. Он строит низкие и высокие накопительные бассейны и устанавливает несколько насосов. Ночью он перекачивает воду из нижнего бассейна в высокий, покупая электроэнергию у коммунальных предприятий. В пиковые периоды вода течет обратно вниз через насосы, приводя в движение двигатели как генераторы. Энергия продается коммунальным службам. Устройство настолько простое, что им можно управлять дистанционно.
3. Между пустыней и горами Калифорнии постоянно дует ветер. Предприимчивый человек установил несколько башен с ветряными мельницами, приводящими в действие индукционные генераторы через редукторы. Электроэнергия вырабатывается пропорционально скорости ветра и продается местной коммунальной службе. Работа «Ветряной электростанции» при наличии соответствующего оборудования практически автоматическая.

Существуют определенные различия в использовании индукционных генераторов, которые следует учитывать при применении:

1. Следует избегать беспорядочного использования асинхронных двигателей в качестве генераторов. Возможно, конкретный двигатель не будет работать в качестве генератора из-за внутреннего магнитного насыщения. Внутреннее напряжение генератора может быть выше, чем у двигателя с тем же напряжением на клеммах. Магнитные плотности в машине определяются напряжением на воздушном зазоре схемы замещения. Для двигателя напряжение воздушного зазора обычно составляет 85-95 процентов от напряжения на клеммах. Для генератора напряжение воздушного зазора обычно составляет 100-105 процентов от напряжения на клеммах. Это более высокое напряжение воздушного зазора может привести к магнитному перенасыщению машины, высоким потерям в сердечнике и высоким токам намагничивания. Вполне возможно, что машина может перегреться при очень низкой выходной нагрузке. Если асинхронный двигатель будет использоваться в качестве генератора, эта информация должна быть известна разработчику, чтобы он мог сделать соответствующие допуски в плотности магнитного поля.
Асинхронные двигатели
2. обычно рассчитаны на 460 вольт для использования в системе 480 вольт. Индукционные генераторы должны быть рассчитаны на номинальное напряжение системы или немного выше, чем ниже, потому что теперь генератор является источником питания, а не нагрузкой на энергосистему.
Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности
3. можно использовать для коррекции коэффициента мощности генератора так же, как и для асинхронного двигателя. Однако, если есть вероятность того, что генератор может превысить скорость, независимо от того, подключен ли он к системе питания или нет, конденсаторы должны быть подключены к системе через отдельный выключатель, чтобы при размыкании выключателя генератора конденсаторы не были отключены. подключен к генератору. В условиях превышения скорости конденсаторы могут перевозбуждать генератор и вызывать неконтролируемые высокие напряжения. Эти напряжения могут разрушить системы изоляции генератора, а также могут быть опасны для другого оборудования и персонала.

Асинхронные генераторы предназначены для конкретных применений, а не для общего использования. Свяжитесь с местным дистрибьютором или торговым представителем, чтобы отправить технический запрос.

Почему асинхронный двигатель работает как генератор при скорости, превышающей синхронную скорость?

Спросил 7 лет, 10 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 29k раз

\$\начало группы\$

Мы знаем, что асинхронный двигатель работает как генератор, то есть он преобразует получаемую им механическую энергию в электрическую, и эта энергия передается статору. Для создания собственного магнитного поля он потребляет реактивную мощность и отдает активную мощность. Я не могу понять, в чем заключается внутренний факт этого явления? Как он получает реактивную мощность и отдает активную мощность?

• асинхронный двигатель

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

При нормальной работе от сети переменного тока асинхронный двигатель работает на синхронной скорости минус скорость скольжения. Скорость скольжения определяется величиной приложенной механической нагрузки. Чем больше нагрузка, тем больше скольжение, что позволяет увеличить ток, индуцируемый в роторе, и обеспечить подачу большей мощности на нагрузку.

Если бы вы могли вращать двигатель и вращать его с точно синхронной скоростью, ток, потребляемый статором, был бы равен нулю (за исключением постоянно присутствующего тока намагничивания). Напряжение, индуцированное в роторе, также будет равно нулю.

Таким образом, у нас есть сценарий, что (игнорируя токи намагничивания) ток статора равен нулю при синхронной скорости и возрастает (почти линейно) до некоторого «полного значения» при максимальной механической нагрузке.

Почему должно быть сюрпризом, что двигатель, вращающийся со скоростью, превышающей синхронную (упоминание «синхронной скорости», конечно, подразумевает, что он подключен к источнику переменного тока), становится генератором?

Отвечая немного больше, реактивная «мощность» в роторе не влияет на выходную мощность при работе в качестве генератора. Выходная мощность (скажем, в 3-фазном источнике питания) представляет собой входную механическую мощность за вычетом потерь генератора. Токи намагничивания в роторе и статоре являются лишь средством для достижения цели.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Если вы думаете об асинхронном двигателе как о трансформаторе, вы заметите, что первичные обмотки находятся в статоре, а вторичные — в роторе.

Вторичные катушки закорочены, так что ток может протекать внутри этих катушек за счет индуцированного тока, когда переменный ток подается на первичные катушки в статоре. Этот ток во вторичных катушках создает магнитное поле. Из-за индуктивности вторичной катушки это магнитное поле сопротивляется изменению.

Когда вы прикладываете силу, замедляющую ротор, из-за этого сопротивления изменения магнитного поля магнитное поле будет отставать, и поэтому магнитное поле в статоре будет притягивать магнитное поле в роторе, создавая силу против сила, пытающаяся замедлить ротор.

Если вы попытаетесь ускорить ротор, произойдет прямо противоположное. Тогда магнитное поле будет опережать магнитное поле в статоре. это индуцирует ток в статоре в том же направлении, что и ток в статоре. Чем сильнее вы толкаете ротор, тем больше будет этот ток. Этот ток приводит к генерации переменного тока.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Мой ответ немного другой. Причина, по которой двигатель может что-то приводить в движение, заключается в том, что два магнита на каждом полюсе немного «смещены в одну сторону», поэтому возникает вращение с крутящим моментом. Если вы заставляете два магнита находиться в противоположных отношениях, ведомый ведет к ведущему, магнитное поле выталкивается таким образом, что напряжение увеличивается по мере того, как два полюса приближаются к центрированию друг над другом. Что-то вроде искровой катушки.

Поскольку устройство является синхронным, это условие никогда не достигается. Эти два удерживаются в относительном положении магнитным противостоянием двух подобных полюсов.

Мощность, подаваемая на статор, пытается разогнать якорь до нужной скорости. При синхронной скорости никакая работа не может быть выполнена. Более быстрое вращение якоря заставляет статор пытаться замедлить якорь до синхронной скорости. Он производит энергию и подает ее в сеть, которая работает при более низком напряжении. Сетка представляет собой большую раковину. Чтобы поддерживать это состояние, требуется работа, поэтому это «генератор».

Вы можете подавать постоянный ток в статор и генерировать энергию, которая сбрасывается в виде постоянного тока на резистор. Таким образом можно быстро остановить двигатели переменного тока. Двигатель радиальной пилы является наиболее доступной реализацией этого. Если вы отключите резистор, он замедлится, как обычный двигатель, а не очень быстро. После выключения двигателя он останавливается выбегом, затем резко включается резистор. Он генерирует энергию, которая используется для противодействия собственному вращению.

\$\конечная группа\$

1

dc — Преобразование генератора с асинхронным двигателем с фазным ротором

Вопрос задан 6 лет, 5 месяцев назад

Изменено 5 лет назад

Просмотрено 749 раз

\$\начало группы\$

У меня есть трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором, который я хотел бы преобразовать в генератор. Мне было интересно, можно ли возбудить обмотки ротора с помощью постоянного тока. Я пытался это сделать, но я не думаю, что обмотки ротора были подключены для этого. Обмотки ротора трехфазные с общей нейтралью внутри двигателя. Я не уверен, что подход, который я предлагаю, возможен. Но я думаю, что подача постоянного тока через обмотки ротора создаст магнитное поле. Но он работал только как «генератор», когда я прикладывал переменный ток

• постоянного тока
• асинхронный двигатель
• электромагнитный

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Индукционные генераторы работают не очень хорошо, если они не используются для подачи дополнительной энергии в активный источник питания.

Способ подключения конденсаторов к выходу генератора используется в некоторых самодельных проектах, но имеет ряд недостатков.

1. При каждом использовании генератора может потребоваться запуск вручную.

2. Требуемое значение конденсатора зависит от нагрузки.

3. Выходное напряжение зависит от нагрузки.

4. Если во время работы нагрузка сильно меняется, генератор может перестать генерировать.

5. Возможно, потребуется подключать нагрузку понемногу.

6. Максимальная нагрузка, вероятно, будет значительно меньше возможностей машины при использовании с активным источником питания.

Двигатель с фазным ротором можно использовать в качестве асинхронного генератора, закоротив контактные кольца вместе и используя конденсаторный метод или подключив статор к активному источнику питания.

Двигатель с фазным ротором можно также использовать в качестве генератора, подключив переменный ток к ротору. При таком использовании двигатель с фазным ротором называется асинхронным генератором с двойным питанием. Асинхронные генераторы с двойным питанием обычно используются в качестве ветрогенераторов. В этом случае и статор, и ротор подключаются к активным источникам энергии.

При поиске в Интернете с использованием некоторых из приведенных выше терминов вы сможете найти дополнительную информацию. Имеющуюся информацию может быть трудно понять без достаточно хорошего понимания теории асинхронных двигателей.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Для всех асинхронных двигателей (вам придется замкнуть накоротко контактные кольца ротора):
Обычно это делается путем добавления конденсаторов на выходе. Ротор должен иметь остаточную намагниченность магнитного поля, если нет, то его нужно намагнитить коротким импульсом тока. Это делается с батареей 12 В, вы подключаете батарею к двум выходным проводам на очень короткое время, примерно 1 с (в вашем случае вместо этого вы выбираете токосъемное кольцо).
При вращении двигателя остаточная намагниченность индуцирует напряжение в обмотках, но в асинхронном двигателе ток возбуждения составляет 90 градусов, поэтому при установке конденсаторов ток возбуждения начинает течь по фазе 90 градусов и напряжение генератора нарастает.
Такой генератор не подходит для питания пускового асинхронного двигателя с мощностью, близкой к мощности генератора, т. к. он размагничивает остаточную намагниченность ротора и его придется намагничивать заново.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если вы используете двигатель с фазным ротором в качестве генератора, не могли бы вы «возбудить» токосъемные кольца с помощью чисто синусоидального инвертора? В автономной системе у вас в любом случае будет батарея постоянного тока для резервного питания, поэтому использование переключателя от инвертора для запуска системы к генератору «запустит» двигатель с фазным ротором, а затем переключатель переключится.