Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель как генератор с конденсаторами схемы

Самодельный генератор из асинхронного электродвигателя

  • 1 Принцип работы генератора
  • 2 Преобразование
  • 3 Монтаж системы мотор-генератор
  • 4 Генератор на ниодимовых магнитах
  • 5 Видео. Генератор из асинхронного двигателя.

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

Внешний вид асинхронного электродвигателя

В разрезе показаны основные элементы:

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

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

    Детальная разборка асинхронного двигателя

    Достоинства генераторов, переделанных из асинхронных двигателей:

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

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

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

    Принцип работы генератора

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

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

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

    Этот принцип работы используется практически в электровозах, трамваях при необходимости плавного торможения. По такому же принципу некоторые «Кулибины», замедляют вращение диска электросчётчиков, пытаясь сократить расходы на электроэнергию.

    Преобразование

    Как практически своими руками преобразовать асинхронный электродвигатель в генератор?

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

    Открытое борно с контактной группой

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

    Схемы включения «Звезда» и «Треугольник»

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

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

    Параметры двигателя, которые указаны на шильдике

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

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

    Схема подключения конденсаторов на генераторе в «Треугольник»

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

    Как выглядит бесполюсный конденсатор марки КБГ-МН

    Так как в бытовых условиях рассчитать необходимую ёмкость конденсаторов для используемого двигателя практически невозможно, экспериментальным путём была составлена таблица.

    Расчёт ёмкости конденсаторов для используемого двигателя

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

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

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

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

    Монтаж системы мотор-генератор

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

    Схема мотор-генератора на ременной передаче

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

    1230 + 10% =1353 об/м.

    Ременная передача рассчитывается по формуле:

    Vг – необходимая скорость вращения генератора 1353 об/м;

    Vм – скорость вращения мотора 1200 об/м;

    Dм – диаметр шкива на моторе 15 см;

    Dг – диаметр шкива на генераторе.

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

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

    Генератор на ниодимовых магнитах

    Как сделать генератор из асинхронного электродвигателя?

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

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

    Как выглядит ротор асинхронного двигателя

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

    Установка магнитов на ротор

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

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

    Видео. Генератор из асинхронного двигателя.

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

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

    Самодельный генератор.

    Периодически сталкиваюсь с такой ситуацией, заказчик просит перемотать статор электродвигателя из которого он собирается сделать генератор на постоянных магнитах. Чаще всего с такой просьбой обращаются самодельщики ветряных электростанций. На вопрос о характеристиках самодельного генератора ответа у заказчика нет, а двигатель доставленный в перемотку невозможно перемотать на требуемые обороты.

    • На этой странице справочника расскажу как правильно выбрать асинхронный электродвигатель для переделки его в генератор на постоянных магнитах.

    1. Определение основных параметров самодельного генератора.

      Выбор количества оборотов обмотки самодельного генератора.

    Для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе обороты обмотки самодельного генератора должны совпадать с оборотами дизельного или бензинового двигателя при максимальном крутящем моменте, обычно 1500 или 3000 об/мин. Если обороты обмотки генератора не совпадают с оборотами дизельного или бензинового двигателя, частота тока будет отличаться от 50 Гц. и многие бытовые приборы подключенные к Вашей электростанции работать не смогут или вообще выйдут из строя.

    Читать еще:  Форд фокус на панели пишет неисправность двигателя

    Для ветряной электростанции, чем меньше обороты обмотки самодельного генератора, тем лучше. Напряжение и частота тока в ветряных электростанциях благодаря непостоянству скорости ветра изменяется в больших пределах.

    Выбор напряжения самодельного генератора.

    Если электростанция будет использоваться как аварийный источник питания в частном доме, то обмотку самодельного генератора лучше выполнить однофазной 230 вольт.

    В ветряной электростанции для зарядки аккумуляторов 12 вольт напряжение обмотки 16 вольт при минимальных оборотах, а для зарядки аккумуляторов 24 вольта напряжение обмотки генератора 28 вольт при минимальных оборотах.

    Определение требуемой мощности самодельного генератора.

    Для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе. Посчитайте общую мощность всех электроприборов которые могут быть одновременно подключены к сети, но помните что мощность генератора должна быть на 30% меньше мощности дизельного или бензинового двигателя. При расчете общей нагрузки асинхронного генератора, мощность индуктивных приборов (электродвигателей, стиральных машин, холодильников) увеличивайте в 4 раза.

    Выбор типа генератора, асинхронный или синхронный на постоянных магнитах.

    Для аварийного источника питания в частном доме лучше отдать предпочтение асинхронному генератору, так как качество напряжения будет близким к стандартному. Самый простой асинхронный генератор получится из конденсаторного однофазного асинхронного электродвигателя. В самодельном генераторе на постоянных магнитах качество напряжения будет зависеть от формы магнитов.

    В генераторах для ветряных электростанций работающих на зарядку аккумуляторов требований к качеству сети вообще никаких. Поэтому делайте трёхфазный генератор на постоянных магнитах.

    2. Выбор асинхронного электродвигателя для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе.

    • Для электростанций на дизельном или бензиновым двигателе очень просто найти подходящий асинхронный электродвигатель для изготовления генератора, причем не важно собираетесь использовать электродвигатель как асинхронный генератор или как синхронный с постоянными магнитами. Основными параметрами при покупки или перемотке электродвигателя являются: обороты, мощность и в зависимости от Вашего решения трёхфазный или однофазный род тока.

    3. Выбор асинхронного электродвигателя для ветряной электростанции.

    • Для ветряной электростанции найти подходящий асинхронный электродвигатель сложно. Низкооборотные электродвигатели выпускаются только для специального оборудования, а в единых сериях минимальные обороты электродвигателей 750 или 600. Поэтому Вам придется обращаться в ближайшую мастерскую по ремонту асинхронных электродвигателей и заказывать пересчет и перемотку имеющегося у Вас электродвигателя. Прежде чем обращаться к обмотчику, нужно проверить электродвигатель на возможность перемотки на низшую скорость вращения. Посчитайте количество пазов статора электродвигателя и по таблице №1 определите на какую наименьшую скорость вращения можно пересчитать обмотку Вашего электродвигателя.

    Таблица №1
    соотношения пазов статора к минимально возможным оборотам асинхронного электродвигателя.

    Количество пазов статора.243648546072
    Минимально возможные обороты трёхфазного двигателя375250187,5166,6150125
    Минимально возможные обороты однофазного двигателя500333250333200166,6

    Минимально возможные обороты асинхронного электродвигателя с другим количеством пазов Вы сможете определить на главной странице этого справочника.

    • По таблице № 1 видно, что чем больше пазов статора тем на меньшую скорость вращения можно пересчитать его обмотку. При пересчете асинхронного электродвигателя на меньшее число оборотов, мощность электродвигателя уменьшается.
    • Если нет возможности обратиться к обмотчикам, возьмите трёхфазный электродвигатель 750 или 600 об/мин с напряжением 380 вольт и так как реальные обороты ветряка будут намного меньше, то и напряжение на выводах обмотки тоже уменьшится. Максимальный ток в обмотке на всех режимах работы не должен превышать указанного на табличке электродвигателя.

    4. Количество магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

    • Количество магнитов, которые Вам потребуется установить на роторе равно количеству полюсов обмотки 2p и нет разницы однофазный или трёхфазный генератор Вы собираете.
    2p (количество магнитов ротора)24681012
    об. мин. f=50Гц300015001000750600500

    2p (количество магнитов ротора)141618202224
    об. мин. f=50Гц428375333300272250

    2p (количество магнитов ротора)262830323436
    об. мин. f=50Гц230214200187,5176,4166,6

    2p (количество магнитов ротора)384042444648
    об. мин. f=50Гц157,8150142,8136,3130,4125

    5. Форма магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

    • В электростанциях на дизельном или бензиновым двигателе магнит (полюсной наконечник) ротора однофазных и трехфазных генераторов выполняют полукруглыми. Обратите внимание, что края магнита имеют больший воздушный зазор чем центр. Воздушный зазор у краев магнита в 1,5 раза больше чем в центре.
    • В генераторах для ветряных электростанций работающих на зарядку аккумуляторов требований к качеству сети нет. Поэтому магнит (полюсной наконечник) выполняют прямоугольной формы.

    6. Размеры магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

    • Длина магнита равна длине сердечника статора.
    • Расчет ширины одного полюса, где Di — внутренний диаметр статора, 2p — число полюсов обмотки (по таблице № 2), τ — полюсное деление.
    • Чтобы узнать сколько пазов перекрывает один полюс воспользуйтесь следующей формулой, где τ — количество пазов на полюсное деление, Z1 — количество пазов статора, 2p — число полюсов.
    • Ширина магнита зависит от коэффициента полюсного перекрытия α :

      1 — Для двухполюсных генераторов предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия: α=0,5 — 0,6.
      2 — Для четырех и более полюсов генератора предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия: α=0,65 — 0,85.

    7. Марка магнитов для самодельного синхронного генератора.

    • В первую очередь на что нужно обратить внимание при покупке магнитов это максимальная рабочая температура, превышение которой грозит размагничиванием. Для правильного выбора максимальной температуры магнитов учитываются: температура воздуха, нагрев генератора от прямых солнечных лучей и нагрев обмотки.

    Таблица параметров магнита для ветряного генератора.
    Информация предоставлена руководителем организации производящей постоянные магниты.

    Рекомендуемые характеристики магнитаНаименование характеристик магнита
    NdFeBМатериал магнита (Неодим-железо-бор)
    N38HКод материала
    Эпоксидный лакАнтикоррозийное покрытие
    Br ≥ 1,21 TлОстаточная магнитная индукция
    Hcb ≥ 899 kA/мКоэрцитивная сила по намагниченности
    Hcj ≥ 1353 kA/мКоэрцитивная сила по индукции
    (BH)max ≥ 287 kДж/м3Максимальная магнитная энергия
    Tw ≤ 120 CРабочая температура
    • Намагничивание в зависимости от формы магнита.

    8. Подключение однофазного самодельного генератора к нагрузке.

    • Схема подключения к потребителю асинхронного однофазного генератора такая же как у подключения однофазного электродвигателя к сети, но в генераторном режиме используется только рабочий конденсатор.
    • Подключение к потребителю синхронного однофазного генератора.

    Генератор из асинхронного двигателя своими руками. Как переделать асинхронный двигатель в генератор

    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.

    1. Конструкция асинхронного двигателя
    2. Принцип работы двигателя
    3. Подключение к однофазной сети
    4. Как получить три фазы из одной
    5. Что учесть для переделки в генератор
    6. Постоянные магниты или обмотка возбуждения?
    7. Сколько фаз нужно на выходе?
    8. Как провести выпрямление тока?
    9. Как сделать из трех одну фазу
    10. Правила намотки провода
    11. Экспериментальное определение необходимого количества витков
    12. Выводы

    Конструкция асинхронного двигателя

    Можно выделить всего несколько элементов:

  • Статор с обмоткой.
  • Передняя и задняя крышки с установленными подшипниками.
  • Ротор с короткозамкнутыми витками.
  • Контакты для подключения к электрической сети.

    Если задуматься, то может показаться, что очень просто переделать двигатель в генератор, фото которого вы можете детально рассмотреть. Но если разобраться более тщательно, то окажется, что не все так и просто, подводных камней предостаточно.

    Статор состоит из множества металлических пластин, прижатых плотно друг к другу. Также они обработаны лаком, в некоторых конструкциях, для придания прочности, все пластины приварены друг к другу. На статоре намотан провод, он плотно прилегает к сердечнику и изолирован от него при помощи картонных вставок. В крышках расположены подшипники, с их помощью производится не только более легкое прокручивание ротора, но и его центрирование.

    Принцип работы двигателя

    Суть всего процесса заключается в том, что магнитное поле образуется вокруг статорной обмотки. Оно достаточно мощное, но не хватает главного компонента – движения. Поле статическое, неподвижное, а главное условие в генераторных установках – это вращение, изменение направления силовых линий. В случае с двигателем все достаточно просто – имеется ротор, который изготовлен из металла. Внутри несколько витков очень толстого кабеля. Причем все витки замкнуты, соединены между собой.

    Получается принцип простого трансформатора. В короткозамкнутых витках индуцируется ЭДС, которое создает в окружающем пространстве переменное магнитное поле. Получается, что теперь все есть для того чтобы появилось движение. Под действием сил происходит вращение ротора электрического двигателя. Такой тип машин обладает хорошими характеристиками, а конструкция проста и надежна, ломаться нечему. По этой причине асинхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности. Более 95% всех моторов на заводах и фабриках – это асинхронные. Изготовить генератор своими руками, схема которого не очень сложная, может каждый при наличии минимальных знаний.

    Подключение к однофазной сети

    Истинной проблемой становится подключение электродвигателя, рассчитанного на три фазы, к одной. Принцип генератора немного отличается, но для его понимания нужно рассмотреть и процесс мотора. Необходимо использование емкости, которая позволит сделать сдвиг фазы в нужную сторону. Причем существует несколько схем, используемых на практике. В одних конденсатор применяется только в момент запуска, в других и при работе. Включается пусковая емкость на короткий промежуток времени, до достижения необходимых оборотов. Контактирует она через выключатель параллельно одной из обмоток, соединенных по схеме треугольник.

    У таких вариантов подключения имеется один существенный недостаток – снижение мощности электродвигателя. Можно получить от него как максимум 50-процентную отдачу. Следовательно, при мощности мотора 1,5 кВт, в случае питания от однофазной сети, вы сможете получить лишь половину – 0,75 кВт. Это накладывает определенные неудобства, так как приходится использовать более мощные электродвигатели.

    Читать еще:  Двигатель глохнет на холостых и загорается чек

    Как получить три фазы из одной

    Для более удобного использования электрических асинхронных двигателей необходимо питание от трех фаз. Но провести к себе домой такую сеть сможет не каждый, также возникают трудности с учетом электроэнергии. Поэтому приходится выкручиваться, как получается. Проще всего установить частотный преобразователь. Но его стоимость высокая, не каждый способен выделить такую сумму для собственного гаража или мастерской. Поэтому приходится применять подручные средства. Вам потребуется асинхронный двигатель, конденсатор и автотрансформатор. В качестве последнего можно использовать самодельное устройство, изготовленное из сердечника электродвигателя. Можете даже сделать чертеж генератора, чтобы упростить работу по сборке.

    На него требуется намотать около 400 витков провода. Диаметр его около 6 кв. мм. Для точности требуется сделать десять отводов, чтобы совершить подгонку фаз. Можно сказать даже, что это генератор из асинхронного двигателя, своими руками сделанный. Только его основная функция – это преобразование, сдвиг фаз. Одна обмотка соединяется с фазой, между двумя остальными включен конденсатор. Вторая обмотка соединяется с нулем, третья подключается туда же, только через автотрансформатор. Средний его вывод – это одна фаза, две остальных – это выводы розетки.

    Что учесть для переделки в генератор

    Чтобы сделать ветро генератор из (асинхронный!) двигателя, вам потребуется учесть одну главную особенность. А именно – создать магнитное поле, которое будет совершать движение. Добиться этого можно двумя путями. Первый – это установка постоянных магнитов на роторе. Второй – сделать обмотку возбуждения на якоре. У обоих способов есть как преимущества, так и недостатки.

    Решить нужно перед началом проведения работ, генератор тока какого вида вам необходим. Если нужен постоянный, то потребуется применять диоды для выпрямления. Это позволит обеспечить светом небольшой дом, а также запитать практически любую бытовую аппаратуру. Самодельные генераторы тока могут приводиться в движение даже силой ветра. Нужно только провести расчет обмоток, чтобы на выходе не было превышения напряжения. Хотя стабилизацию можно сделать и при помощи использования регуляторов, используемых в автомобильной технике.

    Постоянные магниты или обмотка возбуждения?

    Как говорилось ранее, можно сделать обмотку возбуждения или провести монтаж постоянных магнитов. Недостаток последнего способа – большая стоимость магнитов. А минус первого – это необходимость применять щеточный узел для обеспечения питанием. Он нуждается в уходе и своевременной замене. Причина – трение, которое постепенно съедает поверхность графитовой щетки. Любой автомобильный генератор, инструкция к которому обязательно прилагается, обладает именно таким недостатком.

    Чтобы сделать обмотку возбуждения, достаточно изменить конструкцию якоря. Он должен быть металлическим, на нем обязательно наматывается провод в лаковой изоляции. Также потребуется на одном краю ротора установить контакты, которые служат для питания. Но плюс в том, что имеется возможность стабилизации напряжения на выходе генератора. Проще окажется в якоре сделать пазы для монтажа ниодимовых магнитов. Они создают очень сильное поле, которого достаточно для генерации больших значений напряжения и тока.

    Сколько фаз нужно на выходе?

    Проще всего оказывается, конечно, сделать генератор, фото которого приведено, если на выходе должна быть всего одна фаза. Но тут есть загвоздка – не каждая конструкция позволяет осуществить это. Самодельный генератор из асинхронного двигателя такого типа можно сделать, если все обмотки выведены и не соединены между собой. Многие модели моторов имеют лишь три вывода, остальные уже внутри соединены, поэтому для реализации задумки нужно полностью его разобрать и вывести необходимые провода наружу.

    Затем они соединяются последовательно и на выходе можно получить однофазное напряжение. Но если вам нужно трехфазное, не стоит делать ничего, модернизация обмоток не потребуется. Но учитывать особенности все равно нужно. Необходимо, чтобы генератор из асинхронного двигателя, своими руками сделанный, имел соединение обмоток по схеме звезда. Вот небольшое отличие от варианта, когда машина работает в качестве источника движения. Эффективная генерация электроэнергии возможна только при включении по схеме звезда.

    Как провести выпрямление тока?

    Но если возникает необходимость в получении постоянного тока, вам потребуется знание схемотехники. Нужно 12 или 24 Вольт напряжение? Нет ничего проще, автомобильная электроника придет на помощь. Но только в том случае, если используется обмотка возбуждения в качестве генератора магнитного поля. При использовании постоянных магнитов процедура стабилизации усложняется.

    Вариант выпрямителя выбирается, исходя из того, какое количество фаз на выходе генератора. Если одна, то вполне достаточно мостовой схемы, либо вообще на одном диоде (однополупериодный выпрямитель). Если же три фазы на выходе, то возникнет необходимость в использовании шести полупроводников для выпрямления. Также три штуки (по одному на каждую фазу) – для защиты от обратного напряжения.

    Как сделать из трех одну фазу

    Это действие проводить не нужно, так как оно попросту бессмысленно. Генератор если выдает трехфазное переменное напряжение, то для запитывания потребителей (телевизора, лампы накаливания, холодильника, и пр.), необходимо использовать всего один вывод. Второй – это общий, точка соединения обмоток. Как было сказано ранее, требуется соединять их по схеме звезда.

    Поэтому у вас имеется возможность подключения потребителей к одной из фаз. Вопрос в том, есть ли смысл, рационально ли так поступать? Если необходимо обеспечить дом исключительно светом, никаких потребителей не планируете подключать, то вполне разумнее использовать маломощные светодиодные светильники. Они потребляют малое количество электроэнергии, поэтому генератор тока, который выдает стабильно 12 Вольт, способен обеспечить дом не только светом. Можно без труда включать и бытовую технику, которой требуется для работы именно такое напряжение.

    Правила намотки провода

    Не всегда нужна такая информация, так как, в целях упрощения конструкции, используется та статорная обмотка, которая уже имеется. Но она не всегда удовлетворяет тем условиям, которые стоят перед вами. Например, если вы конструируете ветро генератор из (асинхронный) двигателя, невозможно получить минимальное число оборотов ротора. Следовательно, на выходе напряжение окажется малым и недостаточным для работы бытовой техники. Поэтому возникает необходимость в небольших переделках.

    Обмотку проводить нужно более толстым проводом, чтобы получить более высокое значение силы тока на выходе. Для этого избавляетесь от старого провода. Намотка ведется вплотную, на картонный каркас. Когда она проведена, требуется нанести слой лака, обильно ним пропитать провод. Только не забудьте перед началом эксплуатации устройства хорошенько просушить. Для этого лампу накаливания 25 или 40 Вт установите в середине статора и оставьте на 1-2 дня. Не оставляйте только без присмотра.

    Экспериментальное определение необходимого количества витков

    Чтобы определить, какое число витков вам необходимо для нормальной работы генератора, потребуется воспользоваться множеством формул. Но нужно знать сечение сердечника, материал, из которого он изготовлен. Но это зачастую просто невозможно определить. Поэтому приходится делать эксперименты. В зависимости от того, одна или три фазы вам нужно, изменяется алгоритм проведения эксперимента. Самодельный генератор из асинхронного двигателя может быть изготовлен различными методами.

    Если планируется сделать одну фазу на выходе, то намотайте равномерно по всему сердечнику 10-20 витков провода. Соберите всю конструкцию и соедините с приводом, который будете использовать в дальнейшем. Проведите замер напряжения на выходе, разделите на то число витков, которое намотали. И вы получите напряжение, снимаемое с одного витка. Для вычисления длины обмотки, вам нужно применить простое вычисление – напряжение (необходимое) разделить на полученное значение. Аналогично проводится расчет и трехфазного генератора.

    Выводы

    Сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками несложно. Самое главное – это решить, какой привод планируете использовать. Если это обычный бензиновый двигатель, то проблем никаких не возникнет. Большие трудности возникнут в случае, если в качестве привода вы будете использовать ветряную мельницу. Причина – обороты двигателя, равно как и выходное напряжение, напрямую зависят от силы ветра, его скорости. Поэтому такие генераторы необходимо рассчитывать таким образом, чтобы даже при минимальных оборотах вырабатывалось номинальное напряжение. Но на выходе желательно иметь не более 12 Вольт. Это окажется более простым решением.

    Генератор из асинхронного двигателя своими руками

    Самодельный генератор на 220V из асинхронного двигателя и мотоблока, фото и описание изготовления самоделки своими руками.

    Автор этой самоделки Олег Мошняга, решил сделать генератор из асинхронного электродвигателя и мотоблока. Для этого автор, изготовил основание площадку на раме мотоблока и закрепил на ней электродвигатель мощностью 2.2 кВт.

    Небольшое уточнение: ротор, асинхронного двигателя, имеет остаточный магнетизм, который, при вращении этого ротора другим двигателем, значительно улавливается обмотками статора.
    Чтобы асинхронный двигатель работал в режиме генератора, нужно к обмоткам подключить конденсаторы в соотношении 80 Мкф на 5 Квт мощности асинхронника. Это будет система возбуждения реактивной энергией.

    На рисунке показана схема подключения асинхронного двигателя в режиме генератора.

    Обмотки электродвигателя подключил соединением по типу «звезда», также между фазами подключил конденсаторы по 60 мкф на каждую фазу.

    На мотоблоке установлен ДВС мощностью 7 л.с.

    На шкивы двигателей, одел клиновидный ремень, также поставил натяжной ролик для ремня.

    Вот так выглядит конструкция генератора из асинхронного двигателя и мотоблока.

    Испытания самоделки прошли удачно, подключенные к генератору, болгарка и дрель, работают. Правда сварочный аппарат такой генератор не тянет, но и такой результат вполне хорош, генератор можно использовать для работы электроинструментов. Автор не покупал готовый бензогенератор, а решил изготовить его из того, что у него уже было, поэтому ничего покупать не пришлось.


    Более подробно о своей самоделке, автор рассказывает в этом видео:

    Генератор из асинхронного электродвигателя своими руками

    Для обеспечения бесперебойного электроснабжения дома используют генераторы переменного тока, приводимые во вращение дизельными или карбюраторными двигателями внутреннего сгорания. Но из курса электротехники известно, что любой электродвигатель обратим: он также способен и вырабатывать электроэнергию. Можно ли сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками, если он и двигатель внутреннего сгорания уже имеются? Ведь тогда не потребуется покупка дорогой электростанции, а можно будет обойтись подручными средствами.

    Читать еще:  Двигатель 402 с чего подходит бензонасос на него

    Конструкция асинхронного электродвигателя

    Асинхронный электродвигатель включает в себя две основные детали: неподвижный статор и вращающегося внутри него ротор. Ротор вращается на подшипниках, закрепленных в съемных торцевых частях. Ротор и статор содержат электрические обмотки, витки которых уложены в пазы.


    Статорная обмотка подключается к сети переменного тока, однофазной или трехфазной. Металлическая часть статора, куда она уложена, называется магнитопроводом. Он выполнен из отдельных тонких пластин с покрытием, изолирующих их друг от друга. Этим исключается появление вихревых токов, делающих работу электродвигателя невозможной из-за возникновения чрезмерных потерь на нагрев магнитопровода.

    Выводы от обмоток всех трех фаз располагаются в специальном боксе на корпусе электродвигателя. Его называют барно, в нем выводы обмоток соединяются между собой. В зависимости от питающего напряжения и технических данных мотора выводы объединяются либо в звезду, либо в треугольник.


    Обмотка ротора любого асинхронного электродвигателя похожа на «беличью клетку», так ее и называют. Она выполнена в виде ряда токопроводящих алюминиевых стержней, рассредоточенных по наружной поверхности ротора. Концы стержней замкнуты, поэтому такой ротор называют короткозамкнутым.
    Обмотка, как и статорная, расположена внутри магнитопровода, также набранного из изолированных металлических пластин.

    Принцип действия асинхронного электродвигателя

    При подключении питающего напряжения к статору по виткам обмотки протекает ток. Он создает внутри магнитное поле. Поскольку ток переменный, то поле изменяется в соответствии с формой питающего напряжения. Расположение обмоток в пространстве выполнено так, что поле внутри него оказывается вращающимся.
    В обмотке ротора вращающееся поле наводит ЭДС. А раз витки обмотки накоротко замкнуты, то в них появляется ток. Он взаимодействует с полем статора, это приводит к появлению вращения вала электродвигателя.

    Электродвигатель называют асинхронным, потому что поле статора и ротор вертятся с разными скоростями. Эта разница скоростей называется скольжением (S).

    где:
    n – частота магнитного поля;
    nr – частота вращения ротора.
    Чтобы регулировать скорость вала в широких пределах, асинхронные электродвигатели выполняют с фазным ротором. На таком роторе намотаны смещенные в пространстве обмотки, такие же, как и на статоре. Концы от них выведены на кольца, с помощью щеточного аппарата к ним подключаются резисторы. Чем большее сопротивление подключить к фазному ротору, тем меньше будет скорость его вращения.

    Асинхронный генератор

    А что будет, если ротор асинхронного электродвигателя вращать? Сможет ли он вырабатывать электроэнергию, и как сделать генератор из асинхронного двигателя?
    Оказывается, это возможно. Для того, чтобы на обмотке статора появилось напряжение, изначально необходимо создать вращающееся магнитное поле. Оно появляется за счет остаточной намагниченности ротора электрической машины. В дальнейшем, при появлении тока нагрузки, сила магнитного поля ротора достигает требуемой величины и стабилизируется.
    Для облегчения процесса появления напряжения на выходе используется батарея конденсаторов, подключаемая к статору асинхронного генератора на момент запуска (конденсаторное возбуждение).

    Но остается неизменным параметр, свойственный асинхронному электродвигателю: величина скольжения. Из-за него частота выходного напряжения асинхронного генератора будет меньшей, чем частота вращения вала.
    Кстати, вал асинхронного генератора необходимо вращать с такой скоростью, чтобы была достигнута номинальная частота вращения поля статора электродвигателя. Для этого нужно узнать скорость вращения вала из таблички, расположенной на корпусе. Округлив ее значение до ближайшего целого числа, получают скорость вращения для ротора переделываемого в генератор электродвигателя.

    [ads-pc-1][ads-mob-1]
    Например, для электродвигателя, табличка которого изображена на фото, скорость вращения вала равна 950 оборотов в минуту. Значит, скорость вращения вала должна быть 1000 оборотов в минуту.

    Чем асинхронный генератор хуже синхронного?

    Насколько хорош будет самодельный генератор из асинхронного двигателя? Чем он будет отличаться от синхронного генератора?
    Для ответа на эти вопросы кратко напомним принцип работы синхронного генератора. Через контактные кольца к обмотке ротора подводится постоянный ток, величина которого регулируется. Вращающееся поле ротора создает в обмотке статора ЭДС. Для получения требуемой величины напряжения генерации автоматическая система регулировки возбуждения изменит ток в роторе. Поскольку за напряжением на выходе генератора следит автоматика, то в результате непрерывного процесса регулирования напряжение всегда остается неизменным и не зависит от величины тока нагрузки.
    Для запуска и работы синхронных генераторов используются независимые источники питания (аккумуляторные батареи). Поэтому начало его работы не зависит ни от появления тока нагрузки на выходе, ни от достижения требуемой скорости вращения. От скорости вращения зависит только частота выходного напряжения.
    Но даже при получении тока возбуждения от генераторного напряжения все сказанное выше остается справедливым.
    Синхронный генератор имеет еще одну особенность: он способен генерировать не только активную, но и реактивную мощность. Это очень важно при питании потребляющих ее электродвигателей, трансформаторов и прочих агрегатов. Недостаток реактивной мощности в сети приводит к росту потерь на нагрев проводников, обмоток электрических машин, снижении величины напряжения у потребителей относительно генерируемой величины.
    Для возбуждения же асинхронного генератора используется остаточная намагниченность его ротора, что само по себе является величиной случайной. Регулирование параметров, влияющих на величину его выходного напряжения, в процессе работы не представляется возможным.

    К тому же асинхронный генератор не вырабатывает, а потребляет реактивную мощность. Она необходима ему для создания тока возбуждения в роторе. Вспомним про конденсаторное возбуждение: за счет подключения батареи конденсаторов при запуске создается реактивная мощность, требуемая генератору для начала работы.
    В результате напряжение на выходе асинхронного генератора не стабильно и изменяется в зависимости от характера нагрузки. При подключении к нему большого числа потребителей реактивной мощности обмотка статора может перегреваться, что скажется на сроке службы ее изоляции.
    Поэтому применение асинхронного генератора ограничено. Он может работать в условиях, близким к «парниковым»: никаких перегрузок, пусковых токов нагрузки, мощных потребителей реактива. И при этом электроприемники, подключенные к нему, не должны быть критичными к изменению величины и частоты напряжения питания.
    Идеальным местом для применения асинхронного генератора являются системы альтернативной энергетики, работающие от энергии воды или ветра. В этих устройствах генератор не снабжает потребителя напрямую, а заряжает аккумуляторную батарею. От нее уже, через преобразователь постоянного тока в переменный, питается нагрузка.
    Поэтому, если нужно собрать ветряк или небольшую гидроэлектростанцию, лучшим выходом из положения является именно асинхронный генератор. Здесь работает его главное и единственное достоинство – простота конструкции. Отсутствие колец на роторе и щеточного аппарата приводит к тому, что в процессе эксплуатации его не нужно постоянно обслуживать: чистить кольца, менять щетки, удалять графитовую пыль от них. Ведь, чтобы сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя своими руками, вал генератора напрямую нужно соединить с лопастями ветряка. Значит – конструкция будет находиться на большой высоте. Снимать ее оттуда хлопотно.

    Генератор на магнитах

    А почему магнитное поле нужно обязательно создавать с помощью электрического тока? Ведь есть же мощные его источники – неодимовые магниты.
    Для переделки асинхронного двигателя в генератор потребуются цилиндрические неодимовые магниты, которые будут установлены на место штатных проводников обмотки ротора. Сначала нужно подсчитать необходимое количество магнитов. Для этого извлекают ротор из переделываемого в генератор двигателя. На нем четко видны места, в которых уложена обмотка «беличьего колеса». Размеры (диаметр) магнитов выбирается таким, чтобы при установке строго по центру проводников короткозамкнутой обмотки они не соприкасались с магнитами следующего ряда. Между рядами должен остаться зазор не менее, чем диаметр применяемого магнита.
    Определившись с диаметром, вычисляют, сколько магнитов поместится по длине проводника обмотки от одного края ротора до другого. Между ними при этом оставляют зазор не менее одного – двух миллиметров. Умножая количество магнитов в ряду, на число рядов (проводников обмотки ротора), получают требуемое их количество. Высоту магнитов не стоит выбирать очень большой.
    Для установки магнитов на ротор асинхронного электродвигателя его потребуется доработать: снять на токарном станке слой металла на глубину, соответствующую высоте магнита. При этом ротор обязательно нужно тщательно отцентровать в станке, чтобы не сбить его балансировку. Иначе у него появится смещение центра масс, которое приведет к биению в работе.

    Затем приступают к установке магнитов на поверхность ротора. Для фиксации используют клей. У любого магнита есть два полюса, условно называемые северным и южным. В пределах одного ряда полюса, расположенные в сторону от ротора, должны быть одинаковыми. Чтобы не ошибиться в установке, магниты сначала сцепляют между собой в гирлянду. Они сцепятся строго определенным образом, так как притягиваются они друг к другу только разноименными полюсами. Теперь остается только отметить одноименные полюса маркером.
    В каждом последующем ряду полюс, находящийся снаружи, изменяется. То есть, если вы выложили ряд магнитов с отмеченным маркером полюсом, расположенным наружу от ротора, то следующий выкладывается магнитами, развернутыми наоборот. И так далее.
    После приклеивания магнитов их нужно зафиксировать эпоксидной смолой, Для этого вокруг получившийся конструкции из картона или плотной бумаги делают шаблон, в который зальется смола. Бумагу оборачивают вокруг ротора, обматывают скотчем или изолентой. Одну из торцевых частей замазывают пластилином или также заклеивают. Затем устанавливают ротор вертикально и заливают в полость между бумагой и металлом эпоксидную смолу. После ее отвердевания приспособления удаляют.
    Теперь снова зажимаем ротор в токарный станок, центруем, и шлифуем поверхность, залитую эпоксидкой. Это необходимо не из эстетических соображений, а для минимизации влияния возможной разбалансировки, образовавшейся из-за дополнительных деталей, установленных на ротор.
    Шлифовку производят сначала крупнозернистой наждачной бумагой. Ее крепят на деревянном бруске, который затем равномерно перемещают по вращающейся поверхности. Затем можно применить наждачную бумагу с более мелким зерном.

    Теперь готовый ротор можно вставить обратно в статор и испытать получившуюся конструкцию. Она может быть с успехом использована теми, кто хочет сделать, например, ветрогенератор из асинхронного двигателя. Есть только один недостаток: стоимость неодимовых магнитов очень велика. Поэтому, прежде чем начать переделывать ротор и тратить деньги на запчасти, следует подсчитать, какой вариант экономически более выгоден: сделать генератор из асинхронного двигателя или приобрести готовый.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector