مولد من محرك ثلاثي الطور بيديك. المولد والمحرك - كيف يختلفان

إمداد مستمرالكهرباء ضمان حياة مريحةفي أي موسم.

لتنظيم مصدر طاقة مستقل للمنزل ، غالبًا ما يتم استخدام مولد غير متزامن ، ويمكن أيضًا القيام به يدويًا.

ما هذا

المولد غير المتزامن هو جهاز تيار متردد يستخدم مبدأ التشغيل أ محرك متزامن، يمكن أن تنتج طاقة كهربائية. ويسمى أيضًا الاستقراء. مولد كهربائي غير متزامنيوفر دورانًا سريعًا للدوار ، بينما تكون سرعة الدوران أعلى بكثير مما لو تم تدويرها بواسطة تناظرية متزامنة للجهاز. عادي محرك كهربائي غير متزامنيمكن استخدام التيار المتردد كمولد بدون أي إعدادات إضافية أو تحويلات دارة.

صور - مولد غير متزامن

نطاق الاستخدامالمولد غير المتزامن واسع جدًا:

1. يتم استخدامها كمحركات لمزارع الرياح ؛
2. من أجل توفير الطاقة المستقلة لمنزل أو شقة ، أو كمحطة طاقة كهرومائية مصغرة ؛
3. كمولد عاكس (لحام) ؛
4. لتنظيم إمدادات الطاقة غير المنقطعة من التيار المتردد.

في هذه الحالة ، يجب تشغيل مولد غير متزامن أحادي الطور باستخدام جهد الدخل. عادة لهذا الجهاز متصل بالطاقة. لكن بعض الطرز يمكن أن تعمل بشكل مستقل ، عن طريق الإثارة الذاتية ، عن طريق توصيل المكثفات على التوالي.
فيديو: جهاز محرك غير متزامن

مبدأ التشغيل

ينتج المولد الكهربائي غير المتزامن طاقة كهربائية عندما تكون سرعة الدوار أسرع من سرعة التزامن. بالنسبة للمولد الأكثر شيوعًا ، يكون هذا الرقم في حدود 1800 دورة في الدقيقة ، بينما تبلغ خصائص السرعة المتزامنة حوالي 1500 دورة في الدقيقة.

دائرة المولد

يعتمد مبدأ تشغيل المولد غير المتزامن على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حالية ، أي كهربائية. لكي يبدأ الدوار في الدوران وتوليد التيار ، هناك حاجة إلى عزم دوران قوي إلى حد ما. المثالي ، وفقًا للكهربائيين ، هو ما يسمى ب "الخمول الدائم" ، الذي يحافظ عليه سرعة متساويةالدوران طوال عملية تشغيل المولد غير المتزامن.

كيف تفعل ذلك بنفسك

يعد شراء مولد غير متزامن متعة باهظة الثمن ، خاصة أنه يمكنك صنعه بنفسك. مبدأ التشغيل بسيط ، الشيء الرئيسي هو أن تزود نفسك بالأدوات اللازمة.

1. وفقًا لمبدأ تشغيل الجهاز ، تحتاج إلى ضبط المولد بحيث تكون سرعة دورانه أعلى من سرعة المحرك. للقيام بذلك ، قم بتوصيل المحرك الكهربائي بالشبكة وابدأ تشغيله. لحساب سرعة دوران المحرك ، تحتاج إلى استخدام مولد سرعة الدوران أو مقياس سرعة الدوران ؛
2. أضف 10٪ إلى القيمة الناتجة. دعنا نقول تحديدالمحرك 1200 دورة في الدقيقة ، لذلك يجب أن يكون للمولد 1320 دورة في الدقيقة (1200 * 0.1٪ \ u003d 120 ، 120 + 1200 \ u003d 1320 دورة في الدقيقة) ؛
3. علاوة على ذلك ، فإن تحويل محرك غير متزامن إلى مولد يتضمن اختيار السعة المطلوبة للمكثفات المستخدمة (كل مكثف بين المراحل يشبه السابق) ؛
4. تأكد من أن السعة ليست كبيرة جدًا ، وإلا فسيتم تسخين المولد غير المتزامن ؛
5. حدد المكثفات اللازمة لتوفير سرعة دوران معينة ، تم حسابها أعلاه. يتطلب تركيبها عناية خاصة ، من المهم جدًا عزلها بطبقات خاصة.

هذا يكمل ترتيب المولد على أساس المحرك. الآن يمكن تثبيته كمصدر للطاقة. من المهم أن نتذكر أن الجهاز دوار قفص السنجابينتج جهدًا عاليًا إلى حد ما ، لذلك إذا كنت بحاجة إلى رقم 220 فولت ، فهناك سبب لتركيب محول تنحي.

مخطط تشغيل المحرك كمولد

هذه هي الطريقة التي يبدو عليها الرسم التخطيطي ، وكيفية صنع مولد للرياح من محرك غير متزامن ، وهنا تكمن الاختلافات الرئيسية في سرعة الدوران وفي مبدأ التشغيل. على سبيل المثال ، نقدم لك مخططًا لمحطة طاقة الرياح ، والتي تتضمن مولد بنزين غير متزامن.

في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يعمل مع التغذية الذاتية ، في معظم الحالات ، يتم استخدام جرار خاص أو وحدة تحكم مماثلة لمفتاح الإشعال لتشغيل مثل هذا المولد.

فيديو: صنع مولد غير متزامن من محرك أحادي الطور - الجزء 1

الجزء 2

الجزء 3

الجزء الرابع

الجزء الخامس

الجزء 6

كمولد ذو طاقة منخفضة ، يمكن استخدام حتى المحركات أحادية الطور غير المتزامنة من الأجهزة الكهربائية المنزلية - غسالة ملابس Geko ، ومضخات الصرف ، وما إلى ذلك ، مثل المحرك ذي الحاملتين ، يجب توصيل المحرك من هذه الأجهزة بالتوازي مع لفها. طريقة أخرى هي استخدام مكثفات انزياح الطور. لا تختلف دائمًا في القوة المطلوبة ، لذلك سيكون من الضروري زيادتها إلى المؤشرات المطلوبة. يمكن استخدام هذا المولد البسيط لتشغيل المصابيح الكهربائية أو أجهزة المودم. إذا قمت بتغيير الدائرة بشكل طفيف ، فستتمكن من توصيل هذا الجهاز المستقل حتى بمدفأة أو موقد كهربائي. يمكنك أيضًا صنع مولد مغناطيسي دائم مماثل.

صور - مولد منخفض الطاقة

1. يعتبر أي مولد غير متزامن (مولد غاز ، كهربائي ، بدون فرش) جهازًا به مستوى مرتفعخطر ، لذا حاول عزله ؛
2. يجب أن يكون كل مولد مستقل مزودًا بأجهزة قياس إضافية من أجل تسجيل البيانات الخاصة بتشغيله. يجب أن يكون مقياس تردد أو مقياس سرعة الدوران ، بالإضافة إلى مقياس الفولتميتر ؛
3. يُنصح بتجهيز المولد بأزرار تشغيل وإيقاف ؛
4. هذا النوع من المولدات الكهربائية ، بدون عطل ، مؤرض ؛
5. كن مستعدًا لحقيقة أن كفاءة المولد غير المتزامن ستنخفض بمقدار 30 ، وأحيانًا بنسبة 50 ٪ - هذه الظاهرة لا مفر منها عند تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ؛
6. إذا لزم الأمر ، يمكن استبدال الجهاز بمولدات متزامنة بدون فرش مثل GS-200 أو GS-250 ، غير متزامن AIR 63 ، ECC 5-93-4u2 (75 كيلو واط) ، وغيرها ، سعرها من 30000 روبل في كراسنويارسك ومن 35000 في موسكو ؛
7. النظام الحراري للمولد غير المتزامن مهم للغاية. مثل محرك الاحتراق الداخلي ، يمكن أن يسخن من التباطؤ ، ومراقبة درجة حرارة الجهاز.

جميع الآلات الكهربائية تعمل وفق القانون الحث الكهرومغناطيسي، وكذلك مع قانون تفاعل الموصل مع التيار و حقل مغناطيسي.

يتم تقسيم الآلات الكهربائية حسب نوع مصدر الطاقة إلى آلات التيار المستمر والتيار المتردد. يتم إنشاء التيار المباشر عن طريق إمدادات الطاقة غير المنقطعة. للسيارات التيار المباشرخاصية مميزة للعكس. هذا يعني أنهم قادرون على العمل في وضعي المحرك والمولد. يمكن تفسير هذا الظرف من حيث الظواهر المماثلة في تشغيل كلا الجهازين. بتفاصيل اكثر ميزات التصميمتتم مناقشة المحرك والمولد أدناه.

محرك

محرك مصمم ل تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية. في الإنتاج الصناعيتُستخدم المحركات كمحركات لأدوات الماكينة والآليات الأخرى التي تشكل جزءًا من العمليات التكنولوجية. أيضًا ، تُستخدم المحركات في الأجهزة المنزلية ، على سبيل المثال ، في الغسالة.

عندما يكون موصل على شكل إطار مغلق في مجال مغناطيسي ، فإن القوى المطبقة على الإطار ستؤدي إلى تدوير هذا الموصل. في هذه الحالة ، سيكون حول أبسط محرك.

كما ذكرنا سابقًا ، يتم تشغيل محرك التيار المستمر من مصادر طاقة غير منقطعة ، على سبيل المثال ، من بطارية ، مصدر طاقة. المحرك لديه لف الإثارة. اعتمادًا على اتصالها ، تتميز المحركات بالاستقلالية والإثارة الذاتية ، والتي بدورها يمكن أن تكون متسلسلة ومتوازية ومختلطة.

يتم توصيل محرك التيار المتردد من الشبكة الكهربائية. بناءً على مبدأ التشغيل ، يتم تقسيم المحركات إلى متزامن وغير متزامن.

الفرق الرئيسي بين المحرك المتزامن هو وجود لف على الدوار الدوار، بالإضافة إلى آلية الفرشاة الحالية ، والتي تعمل على إمداد اللفات بالتيار. يتم دوران الجزء المتحرك بشكل متزامن مع دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت. ومن هنا اسم المحرك.

في محرك غير متزامن حالة مهمةهل هذا يجب أن يكون دوران الجزء المتحرك أبطأ من دوران المجال المغناطيسي. إذا لم يتم ملاحظة هذا المطلب ، فإن تحريض القوة الدافعة الكهربائية وحدوث تيار كهربائي في الدوار أمر مستحيل.

يتم استخدام المحركات غير المتزامنة في كثير من الأحيان ، ولكن لها عيبًا واحدًا مهمًا - دون تغيير التردد الحالي ، من المستحيل التحكم في سرعة دوران العمود. هذا الشرطلا يسمح بتحقيق التناوب بتردد ثابت. عيب آخر مهم هو التقييد السرعة القصوىدوران ( 3000 دورة في الدقيقة.).

في الحالات التي يكون فيها من الضروري تحقيق سرعة دوران ثابتة للعمود ، يتم استخدام محركات متزامنة ، بالإضافة إلى تحقيق سرعة دوران تتجاوز الحد الأقصى الممكن للمحركات غير المتزامنة.

مولد كهرباء

الموصل ، الذي يتحرك بين قطبين مغناطيسيين ، يساهم في ظهور قوة دافعة كهربائية. عندما يتم إغلاق الموصل ، ثم تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية ، يظهر تيار فيه. هذه الظاهرة مبنية على مولد كهربائي.

المولد قادر على إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة الحرارية أو الكيميائية. ومع ذلك ، فإن الأكثر انتشارًا هي المولدات التي تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

رئيسي العناصر المكونةمولد التيار المستمر:

• مرساة تعمل كدوار.
• الجزء الثابت الذي يوجد عليه ملف الإثارة.
• إطار.
• أقطاب مغناطيسية.
• تجميع وفرش المجمع.

لا يتم استخدام مولدات التيار المستمر في كثير من الأحيان. المجالات الرئيسية لتطبيقها: النقل الكهربائي ، محولات اللحاموكذلك توربينات الرياح.

المولد له تصميم مشابه لمولد التيار المستمر ، لكنه يختلف في هيكل مجموعة المجمع والملفات الموجودة على الدوار.

كما هو الحال مع المحركات ، يمكن أن تكون المولدات إما متزامنة أو غير متزامنة. يكمن الاختلاف بين هذه المولدات في هيكل الدوار. يحتوي المولد المتزامن على محاثات موجودة على الدوار ، بينما يحتوي المولد غير المتزامن على أخاديد خاصة لللف على العمود.

تُستخدم المولدات المتزامنة عندما يكون من الضروري تزويد التيار بقدرة بدء عالية لفترة قصيرة من الوقت ، تتجاوز المقدار المحدد. يتم توفير استخدام المولدات غير المتزامنة بشكل أكبر في الحياة اليومية ، لإمداد الطاقة الأجهزة المنزلية، وكذلك للإضاءة ، حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية دون أي تشويه تقريبًا.

كيف يختلف المولد عن المحرك؟

بإيجاز ، من المهم ملاحظة أن عمل المحركات والمولدات يعتمد على المبدأ العام للحث الكهرومغناطيسي. يتشابه تصميم هذه الآلات الكهربائية ، ولكن هناك اختلاف في تكوين الدوار.

الاختلاف الرئيسي هو الغرض الوظيفي للمولد والمحرك: المحرك يولد طاقة ميكانيكية عن طريق استهلاك الطاقة الكهربائية ، والمولد ، على العكس من ذلك ، يولد طاقة كهربائية عن طريق استهلاك الطاقة الميكانيكية أو أي نوع آخر من الطاقة.

لضمان عدم انقطاع التيار الكهربائي في المنزل ، يتم استخدام مولدات التيار المتردد ، مدفوعة بمحركات الاحتراق الداخلي بالديزل أو المكربن. ولكن من خلال مسار الهندسة الكهربائية ، من المعروف أن أي محرك كهربائي قابل للعكس: إنه قادر أيضًا على توليد الكهرباء. هل من الممكن إنشاء مولد من محرك غير متزامن بيديك ، إذا كان موجودًا بالفعل ومحرك احتراق داخلي؟ بعد كل شيء ، لن يكون من الضروري شراء محطة طاقة باهظة الثمن ، ولكن سيكون من الممكن الحصول عليها بوسائل مرتجلة.

بناء محرك كهربائي غير متزامن

يشتمل المحرك الكهربائي غير المتزامن على جزأين رئيسيين: الجزء الثابت الثابت والدوار الدوار بداخله. يدور الدوار على محامل مثبتة في أجزاء طرفية قابلة للإزالة. يحتوي الجزء المتحرك والجزء الثابت على لفات كهربائية ، توضع لفاتها في أخاديد.

يتم توصيل لف الجزء الثابت بشبكة التيار المتردد ، أحادية الطور أو ثلاثية الطور. يسمى الجزء المعدني من الجزء الثابت حيث يتم وضعه بالدائرة المغناطيسية. وهي مصنوعة من صفائح رقيقة مغلفة منفصلة تعزلها عن بعضها البعض. هذا يلغي ظهور التيارات الدوامة ، والتي تجعل تشغيل المحرك الكهربائي مستحيلًا بسبب حدوث خسائر مفرطة لتسخين الدائرة المغناطيسية.

توجد الاستنتاجات من لفات المراحل الثلاث في صندوق خاص على غلاف المحرك. يطلق عليه بارنو ، حيث ترتبط استنتاجات اللفات ببعضها البعض. اعتمادًا على جهد الإمداد والبيانات الفنية للمحرك ، يتم دمج المخرجات إما في نجمة أو دلتا.

اللف الدوار لأي محرك كهربائي غير متزامن يشبه "قفص السنجاب" ، كما يطلق عليه. وهي مصنوعة على شكل سلسلة من قضبان الألمنيوم الموصلة المنتشرة على السطح الخارجي للدوار. نهايات القضبان مغلقة ، لذلك يسمى هذا الدوار قفص السنجاب.
يقع اللف ، مثل لف الجزء الثابت ، داخل الدائرة المغناطيسية ، وهو مصنوع أيضًا من ألواح معدنية معزولة.

مبدأ تشغيل محرك كهربائي غير متزامن

عندما يتم توصيل جهد الإمداد بالجزء الثابت ، يتدفق التيار عبر لفات الملف. يخلق مجال مغناطيسي في الداخل. نظرًا لأن التيار يتناوب ، يتغير المجال وفقًا لشكل جهد الإمداد. يتم وضع اللفات في الفضاء بطريقة يتبين فيها أن الحقل بداخلها يدور.
في اللف الدوار ، يحرض الحقل الدوار على EMF. ونظرًا لأن لفات اللف قصيرة الدائرة ، فإن تيارًا يظهر فيها. يتفاعل مع مجال الجزء الثابت ، مما يؤدي إلى ظهور دوران عمود المحرك.

يُطلق على المحرك الكهربائي اسم غير متزامن لأن مجال الجزء الثابت والدوار يدوران بسرعات مختلفة. هذا الاختلاف في السرعة يسمى الانزلاق (S).


أين:
ن هو تردد المجال المغناطيسي ؛
nr هي سرعة الدوار.
لتنظيم سرعة العمود على مدى واسع ، يتم تصنيع المحركات الكهربائية غير المتزامنة بدوار طور. يتم جرح اللفات النازحة في الفضاء على مثل هذا الدوار ، كما هو الحال في الجزء الثابت. يتم إحضار النهايات منها إلى الحلقات ، بمساعدة جهاز الفرشاة ، يتم توصيل المقاومات بها. كلما زادت مقاومة الاتصال بدوار الطور ، انخفضت سرعة دورانه.

مولد غير متزامن

وماذا سيحدث إذا دار دوار محرك كهربائي غير متزامن؟ هل ستكون قادرة على توليد الكهرباء ، وكيف تصنع مولدًا من محرك تحريضي؟
اتضح أن هذا ممكن. لكي يظهر الجهد على لف الجزء الثابت ، من الضروري في البداية إنشاء مجال مغناطيسي دوار. يبدو بسبب المغنطة المتبقية لدوار الآلة الكهربائية. في المستقبل ، عندما يظهر تيار الحمل ، تصل قوة المجال المغناطيسي للعضو الدوار إلى القيمة المطلوبة وتستقر.
لتسهيل عملية ظهور الجهد عند الخرج ، يتم استخدام بنك مكثف ، والذي يتم توصيله بالجزء الثابت للمولد غير المتزامن في وقت البدء (إثارة المكثف).

لكن المعلمة المتأصلة في المحرك الكهربائي غير المتزامن تظل دون تغيير: مقدار الانزلاق. بسبب ذلك ، سيكون تردد جهد الخرج للمولد غير المتزامن أقل من سرعة العمود.
بالمناسبة ، يجب تدوير عمود المولد غير المتزامن بهذه السرعة بحيث يتم الوصول إلى سرعة الدوران الاسمية لحقل الجزء الثابت للمحرك الكهربائي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة سرعة دوران العمود من اللوحة الموجودة على الغلاف. من خلال تقريب قيمته إلى أقرب رقم صحيح ، يتم الحصول على سرعة الدوران لدوار المحرك الكهربائي المحول إلى مولد.

على سبيل المثال ، بالنسبة لمحرك كهربائي ، تظهر اللوحة في الصورة ، تبلغ سرعة دوران العمود 950 دورة في الدقيقة. هذا يعني أن سرعة دوران العمود يجب أن تكون 1000 دورة في الدقيقة.

لماذا يعتبر المولد غير المتزامن أسوأ من المولد المتزامن؟

كيف حسن النية مولد محلي الصنعمن محرك تحريضي؟ كيف ستختلف عن المولد المتزامن؟
للإجابة على هذه الأسئلة ، نتذكر بإيجاز مبدأ تشغيل المولد المتزامن. يتم توفير تيار مباشر لللف الدوار من خلال حلقات الانزلاق ، وقيمتها قابلة للتعديل. يخلق المجال الدوار للدوار EMF في لف الجزء الثابت. للحصول على جهد التوليد المطلوب نظام آليتعديل الإثارة سيغير التيار في الدوار. نظرًا لأن الجهد الكهربي عند خرج المولد يتم مراقبته عن طريق الأتمتة ، نتيجة لعملية التنظيم المستمر ، يظل الجهد دائمًا دون تغيير ولا يعتمد على حجم تيار الحمل.
لبدء وتشغيل المولدات المتزامنة ، يتم استخدام مصادر طاقة مستقلة (بطاريات). لذلك ، فإن بدء تشغيله لا يعتمد على ظهور تيار الحمل عند الخرج ، أو على تحقيق سرعة الدوران المطلوبة. يعتمد تردد جهد الخرج فقط على سرعة الدوران.
ولكن حتى عند استقبال تيار الإثارة من جهد المولد ، يظل كل ما سبق صحيحًا.
يحتوي المولد المتزامن على ميزة أخرى: فهو قادر على توليد ليس فقط طاقة نشطة ، ولكن أيضًا طاقة تفاعلية. هذا مهم جدًا عند تشغيل المحركات الكهربائية والمحولات والوحدات الأخرى التي تستهلكها. يؤدي نقص الطاقة التفاعلية في الشبكة إلى زيادة خسائر التسخين للموصلات ، ولفائف الآلات الكهربائية ، وانخفاض الجهد عند المستهلكين بالنسبة للقيمة المتولدة.
لإثارة مولد غير متزامن ، يتم استخدام المغنطة المتبقية لدواره ، والتي تعد في حد ذاتها قيمة عشوائية. لا يمكن تنظيم المعلمات التي تؤثر على قيمة جهد الخرج أثناء التشغيل.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يولد المولد غير المتزامن طاقة تفاعلية ولكنه يستهلكها. من الضروري بالنسبة له إنشاء تيار إثارة في الدوار. فكر في إثارة المكثف: من خلال توصيل مجموعة من المكثفات عند بدء التشغيل ، يتم إنشاء الطاقة التفاعلية التي يتطلبها المولد لبدء العمل.
نتيجة لذلك ، فإن الجهد عند خرج المولد غير المتزامن غير مستقر ويختلف حسب طبيعة الحمل. عند الاتصال به عدد كبيرمستهلكي الطاقة التفاعلية ، قد ترتفع درجة حرارة لف الجزء الثابت ، مما سيؤثر على عمر العزل.
لذلك ، فإن استخدام المولد غير المتزامن محدود. يمكن أن تعمل في ظروف قريبة من ظروف "الدفيئة": لا توجد حمولات زائدة ، تيارات تحميل تدفق ، مستهلكات كاشف قوية. وفي الوقت نفسه ، لا ينبغي أن تكون مستقبلات الطاقة المتصلة بها حاسمة للتغيرات في حجم وتواتر جهد الإمداد.
المكان المثاليلاستخدام المولد غير المتزامن هي أنظمة طاقة بديلة تعمل بالماء أو طاقة الرياح. في هذه الأجهزة ، لا يقوم المولد بتزويد المستهلك مباشرة ، ولكنه يشحن البطارية. من ذلك بالفعل ، من خلال محول DC-to-AC ، يتم تشغيل الحمل.
لذلك ، إذا كنت بحاجة إلى تجميع طاحونة هوائية أو محطة صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية ، فإن المولد غير المتزامن هو أفضل طريقة للخروج. تعمل ميزته الرئيسية والوحيدة هنا - بساطة التصميم. يؤدي عدم وجود حلقات على الدوار وجهاز الفرشاة إلى حقيقة أنه أثناء التشغيل لا يحتاج إلى الصيانة باستمرار: قم بتنظيف الحلقات وتغيير الفرش وإزالة غبار الجرافيت منها. في الواقع ، من أجل صنع مولد للرياح من محرك غير متزامن بيديك ، يجب توصيل عمود المولد مباشرة بشفرات طاحونة الهواء. هذا يعني أن الهيكل سيكون في وضع التشغيل ارتفاع عالي. من الصعب إخراجها من هناك.

مولد مغناطيسي

لماذا يجب إنشاء مجال مغناطيسي بمساعدة التيار الكهربائي؟ بعد كل شيء ، هناك مصادر قوية له - مغناطيس النيوديميوم.
لتحويل محرك تحريضي إلى مولد ، ستكون هناك حاجة إلى مغناطيس نيوديميوم أسطواني ، والذي سيتم تثبيته بدلاً من الموصلات القياسية لملف الدوار. أولا عليك أن تحسب المبلغ المطلوبمغناطيس. للقيام بذلك ، قم بإزالة الدوار من المحرك الذي يتم تحويله إلى مولد. يظهر بوضوح الأماكن التي يتم فيها وضع لف "عجلة السنجاب". يتم اختيار أبعاد (قطر) المغناطيس بحيث لا تتلامس مع مغناطيسات الصف التالي عند تثبيتها بدقة في مركز نواقل الملف ذي الدائرة القصيرة. يجب أن يكون هناك فجوة بين الصفوف لا تقل عن قطر المغناطيس المستخدم.
بعد تحديد القطر ، قاموا بحساب عدد المغناطيسات التي تناسب طول الموصل المتعرج من إحدى حواف الدوار إلى الطرف الآخر. في الوقت نفسه ، يتم ترك فجوة لا تقل عن 1 إلى 2 مليمتر بينهما. بضرب عدد المغناطيسات في صف واحد بعدد الصفوف (موصلات الملف الدوار) ، يتم الحصول على العدد المطلوب. لا ينبغي اختيار ارتفاع المغناطيس عاليًا جدًا.
لتثبيت مغناطيس على دوار محرك كهربائي غير متزامن ، يجب تعديله: قم بإزالة طبقة من المعدن على مخرطة إلى عمق يتوافق مع ارتفاع المغناطيس. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الدوار متمركزًا بعناية في الماكينة حتى لا يضعف توازنه. خلاف ذلك ، سيكون لديه تحول في مركز الكتلة ، مما سيؤدي إلى الضرب في العمل.

ثم تابع تثبيت المغناطيس على سطح الدوار. يستخدم الغراء للتثبيت. أي مغناطيس له قطبان ، يطلق عليهما تقليديًا الشمال والجنوب. في صف واحد ، يجب أن تكون الأقطاب الموجودة بعيدًا عن الدوار متطابقة. من أجل عدم ارتكاب خطأ في التثبيت ، يتم أولاً ربط المغناطيس معًا في إكليل. سوف يتشابكون بطريقة محددة بدقة ، لأنهم ينجذبون إلى بعضهم البعض فقط بواسطة أقطاب متقابلة. الآن يبقى فقط تحديد الأعمدة التي تحمل الاسم نفسه بعلامة.
في كل صف لاحق ، يتغير القطب الموجود بالخارج. بمعنى ، إذا وضعت صفًا من المغناطيسات بقطب عليه علامة ، يقع خارج الدوار ، فسيتم وضع المغناطيس التالي في الاتجاه المعاكس. وما إلى ذلك وهلم جرا.
بعد لصق المغناطيسات ، يجب تثبيتها بالإيبوكسي. للقيام بذلك ، يتم عمل قالب حول الهيكل الناتج من الورق المقوى أو الورق السميك ، حيث يتم صب الراتينج فيه. يتم لف الورق حول الدوار وملفوفًا بشريط أو شريط كهربائي. أحد الأجزاء الطرفية مغطى بالبلاستيك أو مغلق أيضًا. ثم يتم تثبيت الدوار رأسياً ويصب في التجويف بين الورق والمعدن. راتنجات الايبوكسي. بعد أن تصلب ، تتم إزالة التركيبات.
الآن مرة أخرى ثبت الدوار في مخرطة، ووسط ، وطحن السطح المملوء بالإيبوكسي. هذا ليس ضروريًا لأسباب جمالية ، ولكن لتقليل تأثير عدم التوازن المحتمل بسبب الأجزاء الإضافية المثبتة على الدوار.
يتم الطحن أولاً باستخدام ورق الصنفرة الخشن. هي مرتبطة كتلة خشبية، والتي يتم نقلها بعد ذلك بشكل موحد على طول السطح الدوار. يمكنك بعد ذلك التقديم ورق زجاجمع حبيبات أصغر.

الآن يمكن إدخال الدوار النهائي مرة أخرى في الجزء الثابت ويمكن اختبار التصميم الناتج. يمكن استخدامه بنجاح من قبل أولئك الذين يرغبون في صنع ، على سبيل المثال ، مولد الرياح من محرك غير متزامن. هناك عيب واحد فقط: تكلفة مغناطيس النيوديميوم عالية جدا. لذلك ، قبل أن تبدأ في إعادة تشكيل الدوار وإنفاق الأموال على قطع الغيار ، يجب عليك حساب الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة: إنشاء مولد من محرك تحريضي أو شراء مولد جاهز.

يتعلق الاختراع بمجال الهندسة الكهربائية وصناعة الطاقة الكهربائية ، ولا سيما طرق ومعدات توليد الطاقة الكهربائية ، ويمكن استخدامها في أنظمة مستقلةمزود الطاقة والأتمتة و الأجهزة المنزليةالنقل الجوي والبحري والبري.

بسبب طريقة التوليد غير القياسية ، و التصميم الاصلييتم الجمع بين أوضاع مولد المحرك والمولد والمحرك الكهربائي في عملية واحدة ، وهي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. نتيجة لذلك ، عندما يتم توصيل الحمل ، فإن تفاعل المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار يشكل عزم دوران يتزامن في الاتجاه مع اللحظة التي تم إنشاؤها بواسطة محرك الأقراص الخارجي.

بمعنى آخر ، مع زيادة الطاقة التي يستهلكها حمل المولد ، يبدأ دوار مولد المحرك في التسارع ، وبالتالي تقل الطاقة التي يستهلكها المحرك الخارجي.

لفترة طويلة ، كانت هناك شائعات على الإنترنت تفيد بأن المولد الذي يحتوي على مرساة حلقة Gramm كان قادرًا على توليد طاقة كهربائية أكثر مما تم إنفاقه ميكانيكيًا ، وحدث هذا بسبب عدم وجود عزم كبح تحت الحمل.

نتائج التجارب التي أدت إلى اختراع المولد المحرك.

لفترة طويلة ، كانت هناك شائعات على الإنترنت تفيد بأن المولد الذي يحتوي على مرساة حلقة Gramm كان قادرًا على توليد طاقة كهربائية أكثر مما تم إنفاقه ميكانيكيًا ، وحدث هذا بسبب عدم وجود عزم كبح تحت الحمل. دفعتنا هذه المعلومات إلى إجراء سلسلة من التجارب مع لف الحلقات ، والتي سنعرض نتائجها في هذه الصفحة. للتجارب ، تم جرح 24 قطعة على قلب حلقي ، لفات مستقلة ، بنفس العدد من المنعطفات.

1) في البداية ، تم توصيل وزن اللفات في سلسلة ، وتم تحديد المخرجات بالحمل بشكل قطري. في وسط اللف كان هناك مغناطيس دائم مع إمكانية الدوران.

بعد تشغيل المغناطيس بمساعدة محرك ، تم توصيل الحمل وقياس سرعة القيادة باستخدام مقياس سرعة الدوران بالليزر. كما هو متوقع ، بدأت سرعة محرك القيادة في الانخفاض. كلما زادت الطاقة التي يستهلكها الحمل ، انخفض عدد الدورات في الدقيقة.

2) لفهم العمليات التي تحدث في اللف بشكل أفضل ، تم توصيل مليمتر تيار مستمر بدلاً من الحمل.
عن طريق تدوير المغناطيس ببطء ، يمكنك ملاحظة قطبية وحجم إشارة الخرج في موضع معين من المغناطيس.

يمكن أن نرى من الأشكال أنه عندما تكون أقطاب المغناطيس معاكسة لأسلاك اللف (الشكل 4 ؛ 8) ، يكون التيار في الملف 0. مع موضع المغناطيس ، عندما تكون الأقطاب في مركز الملف ، لدينا أقصى قيمةالتيار (الشكل 2 ؛ 6).

3) في المرحلة التالية من التجارب ، تم استخدام نصف الملف فقط. كان المغناطيس يدور ببطء أيضًا ، وتم تسجيل قراءات الجهاز.

تزامنت قراءات الجهاز تمامًا مع التجربة السابقة (الشكل 1-8).

4) بعد ذلك ، تم توصيل محرك أقراص خارجي بالمغناطيس وبدأ في تدويره بأقصى سرعة.

عندما تم توصيل الحمل ، بدأ محرك الأقراص يكتسب الزخم!

بمعنى آخر ، أثناء تفاعل أقطاب المغناطيس ، والأقطاب المتكونة في الملف مع الدائرة المغناطيسية ، عندما يمر التيار عبر الملف ، ظهر عزم دوران موجه على طول عزم الدوران الناتج عن محرك الدفع.

الشكل 1 ، هناك فرملة قوية لمحرك الأقراص عند توصيل الحمولة. الشكل 2 ، عند توصيل الحمل ، يبدأ محرك الأقراص في التسارع.

5) لفهم ما يحدث ، قررنا إنشاء خريطة للأقطاب المغناطيسية التي تظهر في اللفات عندما يمر التيار خلالها. للقيام بذلك ، تم إجراء سلسلة من التجارب. تم توصيل اللفات في إصدارات مختلفة ، وتم تطبيق نبضات التيار المستمر على نهايات اللفات. في الوقت نفسه ، تم تثبيت مغناطيس دائم على الزنبرك ، وبدوره كان موجودًا بجوار كل ملف من اللفات الأربع والعشرين.

وفقًا لرد فعل المغناطيس (سواء تم صده أو جذبه) ، تم رسم خريطة للأعمدة الظاهرة.

توضح الأشكال كيف ظهرت الأقطاب المغناطيسية في اللفات ، مع شوائب مختلفة (مستطيلات صفراء في الأشكال ، هذه هي المنطقة المحايدة للحقل المغناطيسي).

عند تغيير قطبية النبضة ، تغيرت الأقطاب ، كما هو متوقع ، إلى أقطاب متقابلة متغيرات مختلفةيتم رسم اللفات بقطبية مصدر طاقة واحد.

6) للوهلة الأولى ، النتائج في الشكلين 1 و 5 متطابقة.

بعد التحليل الدقيق ، اتضح أن التوزيع المحيطي للأقطاب و "حجم" المنطقة المحايدة مختلفان تمامًا. القوة التي تم بها جذب المغناطيس أو صده من اللفات وتظهر الدائرة المغناطيسية من خلال الملء المتدرج للأقطاب.

7) عند مقارنة البيانات التجريبية الموضحة في الفقرتين 1 و 4 ، بالإضافة إلى اختلاف أساسي في استجابة محرك الأقراص لوصلة الحمل ، وفرق كبير في "معلمات" الأقطاب المغناطيسية ، تم تحديد الاختلافات الأخرى. خلال كلتا التجربتين ، تم توصيل الفولتميتر بالتوازي مع الحمل ، وتم توصيل مقياس التيار الكهربائي في سلسلة مع الحمل. إذا تم أخذ قراءات الجهاز من التجربة الأولى (النقطة 1) على أنها 1 ، ثم في التجربة الثانية (النقطة 4) ، كانت قراءة الفولتميتر تساوي أيضًا 1. وفقًا لقراءة مقياس التيار الكهربائي ، كانت 0.005 من نتائج التجربة الأولى.

8) بناءً على ما سبق في الفقرة السابقة ، فمن المنطقي الافتراض أنه إذا تم إحداث فجوة غير مغناطيسية (هوائية) في الجزء غير المستخدم من الدائرة المغناطيسية ، فيجب أن تزداد قوة التيار في الملف.

بعد أن تم ذلك فجوة الهواء، تم توصيل المغناطيس مرة أخرى بمحرك القيادة ، وتم تدويره بأقصى سرعة. زادت القوة الحالية بالفعل عدة مرات ، وبدأت تقترب من 0.5 من نتائج التجربة في الفقرة 1 ،
ولكن في نفس الوقت كان هناك عزم كبح على محرك الأقراص.

9) بالطريقة الموضحة في الفقرة 5 ، تم رسم خريطة لأعمدة هذا التصميم.

10) لنقارن بين خيارين

ليس من الصعب الافتراض أنه في حالة زيادة الفجوة الهوائية في الدائرة المغناطيسية ، يجب أن يقترب الترتيب الهندسي للأقطاب المغناطيسية في الشكل 2 من نفس الترتيب كما في الشكل 1. وهذا ، بدوره ، يجب أن يؤدي إلى تأثير تسريع محرك الأقراص ، الموضح في الفقرة 4 (عند توصيل الحمل ، بدلاً من الكبح ، يتم إنشاء عزم دوران إضافي لعزم دوران المحرك).

11) بعد زيادة الفجوة في النواة المغناطيسية إلى الحد الأقصى (إلى حواف اللف) ، عندما تم توصيل الحمل بدلاً من الكبح ، بدأ محرك الأقراص في استعادة السرعة مرة أخرى.

في هذه الحالة ، تبدو خريطة القطب للملف بالدائرة المغناطيسية كما يلي:

بناءً على المبدأ المقترح لتوليد الكهرباء ، من الممكن تصميم مولدات التيار المتردد ، متى الطاقة الكهربائيةفي الحمل ، لا تتطلب زيادة في القوة الميكانيكية للمحرك.

مبدأ تشغيل مولد المحرك.

وفقًا لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر دائرة مغلقة ، يظهر EMF في الدائرة.

وفقًا لحكم لينز: التعريفي الحالي، التي تنشأ في دائرة موصلة مغلقة ، لها اتجاه بحيث أن المجال المغناطيسي الناتج عن ذلك يقاوم التغير في التدفق المغناطيسي الذي تسبب في هذا التيار. لا يهم بالضبط كيف يتحرك التدفق المغناطيسي بالنسبة للدائرة (الشكل 1-3).

طريقة إثارة EMF في مولد المحرك لدينا تشبه الشكل 3. فهي تسمح لك باستخدام قاعدة Lenz لزيادة عزم الدوران على الدوار (المحث).

1) لف الجزء الثابت
2) الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت
3) محث (دوار)
4) تحميل
5) اتجاه دوران الدوار
6) الخط المركزي للمجال المغناطيسي لأقطاب المحرِّض

عند تشغيل محرك الأقراص الخارجي ، يبدأ الدوار (المحرِّض) بالدوران. عندما يتم عبور بداية اللف عن طريق التدفق المغناطيسي لأحد أقطاب المحث ، يتم إحداث EMF في الملف.

عندما يتم توصيل الحمل ، يبدأ التيار في التدفق في الملف ويتم توجيه أقطاب المجال المغناطيسي الذي نشأ في اللفات ، وفقًا لقاعدة E.X. Lenz ، نحو التقاء التدفق المغناطيسي الذي أثارهم.
نظرًا لأن الملف الأساسي يقع على طول قوس دائرة ، فإن المجال المغناطيسي للعضو المتحرك يتحرك على طول المنعطفات (قوس الدائرة) للملف.

في هذه الحالة ، في بداية اللف ، وفقًا لقاعدة لينز ، يظهر قطب يشبه قطب المحرِّض ، وفي الطرف الآخر يكون معكوسًا. نظرًا لأن الأقطاب المتشابهة تتنافر وتتجاذب الأقطاب المقابلة ، يميل المحث إلى اتخاذ موقف يتوافق مع عمل هذه القوى ، مما يخلق لحظة إضافية موجهة على طول دوران الدوار. يتم الوصول إلى الحد الأقصى من الحث المغناطيسي في الملف في الوقت الذي يكون فيه الخط المركزي لقطب المحرِّض مقابل منتصف الملف. مع مزيد من الحركة للمحث ، يتناقص الحث المغناطيسي للملف ، وفي الوقت الحالي يتجاوز الخط المركزي لقطب المحرِّض اللف ، فهو يساوي صفرًا. في نفس اللحظة ، تبدأ بداية اللف في عبور المجال المغناطيسي للقطب الثاني للمحث ، ووفقًا للقواعد الموضحة أعلاه ، تبدأ حافة اللف التي يبدأ منها القطب الأول في الابتعاد في صدها مع زيادة القوة.

الصور:
1) نقطة الصفر ، يتم توجيه أقطاب المحرِّض (الدوار) بشكل متماثل إلى حواف مختلفة من الملف في الملف الكهرومغناطيسي = 0.
2) عبر الخط المركزي للقطب الشمالي للمغناطيس (الدوار) بداية اللف ، وظهر EMF في اللف ، وبناءً عليه ، ظهر قطب مغناطيسينفس القطب المثير (الدوار).
3) يوجد عمود الدوار في مركز الملف ، وتكون قيمة EMF القصوى في الملف.
4) يقترب القطب من نهاية الملف وتنخفض EMF إلى الحد الأدنى.
5) نقطة الصفر التالية.
6) الخط المركزي القطب الجنوبييدخل اللف وتكرر الدورة (7 ؛ 8 ؛ 1).

يُعد مصدر الطاقة غير المنقطع مفتاحًا لحياة مريحة في أي وقت من السنة.

لتنظيم مصدر طاقة مستقل للمنزل ، غالبًا ما يتم استخدام مولد غير متزامن ، ويمكن أيضًا القيام به يدويًا.

ما هذا

المولد غير المتزامن هو جهاز تيار متناوب يمكنه ، باستخدام مبدأ تشغيل محرك غير متزامن ، إنتاج طاقة كهربائية. ويسمى أيضًا الاستقراء. يوفر المولد الكهربائي غير المتزامن دورانًا سريعًا للدوار ، بينما تكون سرعة الدوران أعلى بكثير مما لو تم تدويرها بواسطة تناظرية متزامنة للجهاز. يمكن استخدام المحرك الحثي التقليدي للتيار المتردد كمولد بدون أي إعدادات إضافية أو تحويلات للدارة.

صور - مولد غير متزامن

نطاق الاستخدامالمولد غير المتزامن واسع جدًا:

1. يتم استخدامها كمحركات لمزارع الرياح ؛
2. من أجل توفير الطاقة المستقلة لمنزل أو شقة ، أو كمحطة طاقة كهرومائية مصغرة ؛
3. كمولد عاكس (لحام) ؛
4. لتنظيم إمدادات الطاقة غير المنقطعة من التيار المتردد.

في هذه الحالة ، يجب تشغيل مولد غير متزامن أحادي الطور باستخدام جهد الدخل. عادة لهذا الجهاز متصل بالطاقة. لكن بعض الطرز يمكن أن تعمل بشكل مستقل ، عن طريق الإثارة الذاتية ، عن طريق توصيل المكثفات على التوالي.
فيديو: جهاز محرك غير متزامن

مبدأ التشغيل

ينتج المولد الكهربائي غير المتزامن طاقة كهربائية عندما تكون سرعة الدوار أسرع من سرعة التزامن. بالنسبة للمولد الأكثر شيوعًا ، يكون هذا الرقم في حدود 1800 دورة في الدقيقة ، بينما تبلغ خصائص السرعة المتزامنة حوالي 1500 دورة في الدقيقة.

دائرة المولد

يعتمد مبدأ تشغيل المولد غير المتزامن على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حالية ، أي كهربائية. لكي يبدأ الدوار في الدوران وتوليد التيار ، هناك حاجة إلى عزم دوران قوي إلى حد ما. المثالي ، وفقًا للكهربائيين ، هو ما يسمى بـ "الخمول الدائم" ، حيث يتم الحفاظ على سرعة دوران متساوية طوال العملية الكاملة للمولد غير المتزامن.

كيف تفعل ذلك بنفسك

يعد شراء مولد غير متزامن متعة باهظة الثمن ، خاصة أنه يمكنك صنعه بنفسك. مبدأ التشغيل بسيط ، الشيء الرئيسي هو أن تزود نفسك بالأدوات اللازمة.

1. وفقًا لمبدأ تشغيل الجهاز ، تحتاج إلى ضبط المولد بحيث تكون سرعة دورانه أعلى من سرعة المحرك. للقيام بذلك ، قم بتوصيل المحرك الكهربائي بالشبكة وابدأ تشغيله. لحساب سرعة دوران المحرك ، تحتاج إلى استخدام مولد سرعة الدوران أو مقياس سرعة الدوران ؛
2. أضف 10٪ إلى القيمة الناتجة. لنفترض أن مواصفات المحرك هي 1200 دورة في الدقيقة ، لذلك يجب أن يكون للمولد 1320 دورة في الدقيقة (1200 * 0.1٪ = 120 ، 120 + 1200 = 1320 دورة في الدقيقة) ؛
3. علاوة على ذلك ، فإن تحويل محرك غير متزامن إلى مولد يتضمن اختيار السعة المطلوبة للمكثفات المستخدمة (كل مكثف بين المراحل يشبه السابق) ؛
4. تأكد من أن السعة ليست كبيرة جدًا ، وإلا فسيتم تسخين المولد غير المتزامن ؛
5. حدد المكثفات اللازمة لتوفير سرعة دوران معينة ، تم حسابها أعلاه. يتطلب تركيبها عناية خاصة ، من المهم جدًا عزلها بطبقات خاصة.

هذا يكمل ترتيب المولد على أساس المحرك. الآن يمكن تثبيته كمصدر للطاقة. من المهم أن تتذكر أن جهاز قفص السنجاب ينتج جهدًا عاليًا إلى حد ما ، لذلك إذا كنت بحاجة إلى رقم 220 فولت ، فهناك سبب لتثبيت محول تنحى.

مخطط تشغيل المحرك كمولد

هذه هي الطريقة التي يبدو عليها الرسم التخطيطي ، وكيفية صنع مولد للرياح من محرك غير متزامن ، وهنا تكمن الاختلافات الرئيسية في سرعة الدوران وفي مبدأ التشغيل. على سبيل المثال ، نقدم لك مخططًا لمحطة طاقة الرياح ، والتي تتضمن مولد بنزين غير متزامن.

في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يعمل مع التغذية الذاتية ، في معظم الحالات ، يتم استخدام جرار خاص أو وحدة تحكم مماثلة لمفتاح الإشعال لتشغيل مثل هذا المولد.

فيديو: صنع مولد غير متزامن من محرك أحادي الطور - الجزء 1

الجزء 2

الجزء 3

الجزء الرابع

الجزء الخامس

الجزء 6

كمولد ذو طاقة منخفضة ، يمكن استخدام حتى المحركات أحادية الطور غير المتزامنة من الأجهزة الكهربائية المنزلية - غسالات Geko ، ومضخات الصرف ، وما إلى ذلك. مثل محرك ثنائي ، يجب توصيل المحرك من هذه الأجهزة بالتوازي مع لف. طريقة أخرى هي استخدام مكثفات انزياح الطور. لا تختلف دائمًا في القوة المطلوبة ، لذلك سيكون من الضروري زيادتها إلى المؤشرات المطلوبة. يمكن استخدام هذا المولد البسيط لتشغيل المصابيح الكهربائية أو أجهزة المودم. إذا قمت بتغيير الدائرة بشكل طفيف ، فستتمكن من توصيل هذا الجهاز المستقل حتى بمدفأة أو موقد كهربائي. يمكنك أيضًا صنع مولد مغناطيسي دائم مماثل.

صور - مولد منخفض الطاقة

1. يعتبر أي مولد غير متزامن (مولد غاز ، كهربائي ، بدون فرش) جهازًا بمستوى خطر متزايد ، لذا حاول عزله ؛
2. يجب أن يكون كل مولد مستقل مزودًا بأجهزة قياس إضافية من أجل تسجيل البيانات الخاصة بتشغيله. يجب أن يكون مقياس تردد أو مقياس سرعة الدوران ، بالإضافة إلى مقياس الفولتميتر ؛
3. يُنصح بتجهيز المولد بأزرار تشغيل وإيقاف ؛
4. هذا النوع من المولدات الكهربائية ، بدون عطل ، مؤرض ؛
5. كن مستعدًا لحقيقة أن كفاءة المولد غير المتزامن ستنخفض بمقدار 30 ، وأحيانًا بنسبة 50 ٪ - هذه الظاهرة لا مفر منها عند تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ؛
6. إذا لزم الأمر ، يمكن استبدال الجهاز بمولدات متزامنة بدون فرش مثل GS-200 أو GS-250 ، غير متزامن AIR 63 ، ECC 5-93-4u2 (75 كيلو واط) ، وغيرها ، سعرها من 30000 روبل في كراسنويارسك ومن 35000 في موسكو ؛
7. النظام الحراري للمولد غير المتزامن مهم للغاية. مثل محرك الاحتراق الداخلي ، يمكن أن يسخن من التباطؤ ، ومراقبة درجة حرارة الجهاز.