افعل ذلك بنفسك مولد من محرك ثلاثي الطور. المولد والمحرك - كيف يختلفان

إمدادات دون انقطاعالكهرباء هي الضمانة حياة مريحةفي أي موسم.

لتنظيم إمدادات الطاقة المستقلة إلى المنزل، غالبا ما يتم استخدام مولد غير متزامن، والذي يمكن القيام به أيضا بيديك.

ما هو عليه

المولد غير المتزامن هو جهاز تيار متردد يستخدم مبدأ التشغيل أ محرك متزامن، يمكن أن تنتج طاقة كهربائية. ويسمى أيضا الحث. مولد كهربائي غير متزامنيضمن الدوران السريع للدوار، حيث تكون سرعة الدوران أعلى بكثير مما لو تم تدويرها بواسطة نظير متزامن للجهاز. عادي محرك كهربائي غير متزامنيمكن استخدام التيار المتردد كمولد بدون أي إعدادات إضافية أو تحويلات للدوائر.

الصورة – مولد غير متزامن

مجال الاستخدامالمولد غير المتزامن واسع جدًا:

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

في هذه الحالة، يجب تشغيل المولد غير المتزامن أحادي الطور باستخدام الجهد الوارد. عادةً ما يتم ذلك عن طريق توصيل الجهاز بالطاقة. لكن بعض النماذج 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 التعريفي طاقة كهربائية عندما تكون سرعة الدوار أسرع من السرعة المتزامنة. بالنسبة للمولد العادي، يكون هذا الرقم ضمن 1800 دورة في الدقيقة، بينما تبلغ خصائص السرعة المتزامنة حوالي 1500 دورة في الدقيقة.

دائرة المولدات

يعتمد مبدأ تشغيل المولد غير المتزامن على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حالية، أي كهربائية. لكي يبدأ الدوار في الدوران وإنتاج التيار، هناك حاجة إلى عزم دوران قوي إلى حد ما. المثالي، وفقا للكهربائيين، هو ما يسمى ب "الخمول الأبدي"، الذي فيه سرعة متساويةالدوران 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، والشيء الرئيسي هو تزويد نفسك بالأدوات اللازمة.

1. وفقا لمبدأ تشغيل الجهاز، تحتاج إلى تكوين المولد بحيث تكون سرعة دورانه أعلى من سرعة المحرك. للقيام بذلك، قم بتوصيل المحرك الكهربائي بالشبكة وتشغيله. لحساب سرعة المحرك، تحتاج إلى استخدام مولد سرعة الدوران أو مقياس سرعة الدوران؛
2. تحتاج إلى إضافة 10٪ إلى القيمة الناتجة. دعنا نقول تحديدالمحرك 1200 دورة في الدقيقة، مما يعني أن المولد يجب أن يكون لديه 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 المكثف السابق)؛
4. تأكد من أن الحاوية ليست كبيرة جدًا، وإلا فسوف يسخن المولد غير المتزامن؛
5. حدد المكثفات اللازمة لضمان سرعة دوران معينة، والتي تم حسابها أعلاه. يتطلب تركيبها عناية خاصة، ومن المهم جدًا أن يتم عزلها باستخدام طبقات خاصة.

هذا يكمل ترتيب المولد القائم على المحرك. الآن يمكن تثبيته كمصدر للطاقة. ومن المهم أن نتذكر أن الجهاز الدوار قفص السنجابينتج جهدًا عاليًا إلى حد ما، لذلك إذا كنت بحاجة إلى 220 فولت، فهناك سبب لتثبيت محول تنحي.

مخطط لتوصيل المحرك كمولد

هذا ما يبدو عليه الرسم البياني لكيفية صنع مولد الرياح من محرك غير متزامن، وهنا الاختلافات الرئيسية هي سرعة الدوران ومبدأ التشغيل. على سبيل المثال، نقدم لك رسمًا تخطيطيًا لمحطة طاقة الرياح الكهرومائية، والتي تتضمن مولد بنزين غير متزامن.

وتجدر الإشارة إلى أنه لا يعمل بالطاقة الذاتية، ففي معظم الحالات، يتم استخدام جرار خاص أو وحدة تحكم مشابهة لمفتاح الإشعال لتشغيل مثل هذا المولد.

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

الجزء 2

الجزء 3

الجزء 4

الجزء 5

الجزء 6

كمولد ذو طاقة منخفضة، يمكنك حتى استخدام محركات غير متزامنة أحادية الطور من الأجهزة الكهربائية المنزلية - غسالة ملابس Geko، مضخات الصرف الصحي، إلخ. مثل محرك ثنائي الدعم، يجب توصيل المحرك من هذه الأجهزة بالتوازي مع لفها. هناك طريقة أخرى وهي استخدام المكثفات ذات التحول الطور. ليس لديهم دائمًا القوة المطلوبة، لذا ستحتاج إلى زيادتها إلى المستويات المطلوبة. يمكن استخدام مثل هذا المولد البسيط لتشغيل المصابيح الكهربائية أو أجهزة المودم. إذا قمت بتغيير الدائرة قليلاً، فستتمكن من توصيل هذا الجهاز المستقل حتى بسخان أو موقد كهربائي. يمكنك أيضًا صنع مولد مماثل باستخدام المغناطيس الدائم.

صور - مولد منخفض الطاقة

1. يعتبر أي مولد غير متزامن (مولد بنزين، كهربائي، بدون فرش) جهازًا به زيادة المستوىخطر فحاول عزله؛
2. يجب أن يكون كل مولد مستقل مزودًا بأجهزة قياس إضافية لتسجيل البيانات المتعلقة بتشغيله. يجب أن يكون هذا مقياسًا للتردد أو مقياس سرعة الدوران، بالإضافة إلى الفولتميتر؛
3. يُنصح بتجهيز المولد بأزرار تشغيل وإيقاف؛
4. يجب تأريض هذا النوع من المولدات الكهربائية؛
5. كن مستعدًا لحقيقة أن كفاءة المولد غير المتزامن ستنخفض بنسبة 30 وأحيانًا بنسبة 50٪ - وهذه 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 المتزامن AIR 63، ESS 5-93-4у2 (75 كيلوواط)، وغيرها، سعرها يبدأ من 30000 روبل في كراسنويارسك ومن 35000 في موسكو؛
7. يعد النظام الحراري للمولد غير المتزامن مهمًا جدًا. مثل محرك الاحتراق الداخلي، يمكن أن يسخن أثناء الخمول، ومراقبة درجة حرارة الجهاز.

جميع الآلات الكهربائية تعمل وفقاً للقانون الحث الكهرومغناطيسيوكذلك مع قانون تفاعل الموصل مع التيار و حقل مغناطيسي.

تنقسم الآلات الكهربائية إلى: آلات التيار المستمر والتيار المتردد. يتم إنشاء التيار المباشر عن طريق إمدادات الطاقة غير المنقطعة. للسيارات التيار المباشرتتميز بخاصية الرجوع. وهذا يعني أنها قادرة على العمل في وضعي المحرك والمولد. يمكن تفسير هذا الظرف من خلال ظواهر مماثلة في تشغيل كلا الجهازين. بتفاصيل اكثر ميزات التصميمسننظر في المحرك والمولد بشكل أكبر.

محرك

المحرك مصمم ل تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. في الإنتاج الصناعيتُستخدم المحركات كمحركات للأدوات الآلية والآليات الأخرى التي تعد جزءًا منها العمليات التكنولوجية. وتستخدم المحركات أيضا في الأجهزة المنزلية، على سبيل المثال، في الغسالة.

عندما يكون موصل على شكل إطار مغلق في مجال مغناطيسي، فإن القوى المطبقة على الإطار سوف تتسبب في دوران هذا الموصل. في هذه الحالة سنتحدث عنها أبسط محرك.

كما ذكرنا سابقًا، يتم تشغيل محرك التيار المستمر من مصادر طاقة غير منقطعة، على سبيل المثال، من بطارية أو مصدر طاقة. المحرك لديه لف الإثارة. اعتمادا على اتصالها، هناك محركات ذات إثارة مستقلة وذاتية، والتي بدورها يمكن أن تكون متسلسلة ومتوازية ومختلطة.

تم إجراء اتصال محرك التيار المتردد من الشبكة الكهربائية. بناءً على مبدأ التشغيل، تنقسم المحركات إلى متزامن وغير متزامن.

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

في محرك غير متزامن شرط مهمهل هذا يجب أن يكون دوران الدوار أبطأ من دوران المجال المغناطيسي. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط، يصبح تحريض القوة الدافعة الكهربائية وتوليد التيار الكهربائي في الدوار مستحيلا.

يتم استخدام المحركات غير المتزامنة في كثير من الأحيان، ولكن لديهم عيب واحد كبير - دون تغيير تردد التيار، من المستحيل تنظيم سرعة دوران العمود. هذا الشرطلا يسمح بتحقيق الدوران بتردد ثابت. عيب آخر مهم هو القيود المفروضة على السرعة القصوىدوران ( 3000 دورة في الدقيقة.).

في الحالات التي يكون فيها من الضروري تحقيق سرعة دوران ثابتة للعمود، وإمكانية تنظيمها، وكذلك لتحقيق سرعة دوران تتجاوز الحد الأقصى الممكن للمحركات غير المتزامنة، يتم استخدام المحركات المتزامنة.

مولد كهرباء

يساهم موصل يتحرك بين قطبين مغناطيسيين في توليد القوة الدافعة الكهربائية. عندما يكون الموصل قصير الدائرة، يتولد تيار فيه عند تعرضه لقوة دافعة كهربائية. ويستند العمل على هذه الظاهرة مولد كهربائي.

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

أساسي العناصر المكونةمولد العاصمة:

• عضو المحرك يعمل كدوار.
• الجزء الثابت الذي يقع عليه الملف الميداني.
• إطار.
• أقطاب مغناطيسية.
• وحدة العاكس والفرش.

لا يتم استخدام مولدات التيار المستمر كثيرًا. مجالات التطبيق الرئيسية: النقل الكهربائي، محولات اللحاموكذلك توربينات الرياح.

يمتلك مولد التيار المتردد تصميمًا مشابهًا لمولد التيار المباشر، ولكنه يختلف في هيكل وحدة المجمع والملفات الموجودة على الدوار.

كما هو الحال مع المحركات، يمكن أن تكون المولدات متزامنة أو غير متزامنة. الفرق بين هذه المولدات يكمن في هيكل الدوار. يحتوي المولد المتزامن على ملفات حث موجودة على الدوار، بينما يحتوي المولد غير المتزامن على أخاديد خاصة لوضع الملف على العمود.

يتم استخدام المولدات المتزامنة عندما يكون من الضروري تزويد التيار بقدرة تشغيل عالية لفترة زمنية قصيرة تتجاوز القيمة المقدرة. إن استخدام المولدات غير المتزامنة مخصص أكثر في الحياة اليومية لتوفير الطاقة الأجهزة المنزليةوكذلك للإضاءة، حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية دون أي تشويه تقريبًا.

ما الفرق بين المولد والمحرك؟

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

الفرق الرئيسي هو الغرض الوظيفي للمولد والمحرك: المحرك ينتج طاقة ميكانيكية بينما يستهلك طاقة كهربائية، والمولد، على العكس من ذلك، ينتج طاقة كهربائية بينما يستهلك طاقة ميكانيكية أو أي نوع آخر من الطاقة.

لضمان إمدادات الطاقة دون انقطاع إلى المنزل، يتم استخدام مولدات التيار المتردد التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل أو المكربن. ولكن من خلال دورة الهندسة الكهربائية، نعلم أن أي محرك كهربائي قابل للعكس: فهو قادر أيضًا على توليد الكهرباء. هل من الممكن صنع مولد من محرك غير متزامن بيديك إذا كان لديك بالفعل محرك احتراق داخلي؟ ففي نهاية المطاف، لن تحتاج إلى شراء محطة طاقة باهظة الثمن، ولكن يمكنك الاكتفاء بالوسائل المرتجلة.

بناء محرك كهربائي غير متزامن

يشتمل المحرك الكهربائي غير المتزامن على جزأين رئيسيين: الجزء الثابت والدوار الذي يدور بداخله. يدور الدوار على محامل مثبتة في الأجزاء الطرفية القابلة للإزالة. يحتوي الجزء الدوار والجزء الثابت على ملفات كهربائية، يتم وضع لفاتها في الأخاديد.

يتم توصيل ملف الجزء الثابت بشبكة تيار متردد، أحادية الطور أو ثلاثية الطور. يسمى الجزء المعدني من الجزء الثابت الذي يتم وضعه فيه بالنواة المغناطيسية. وهي مصنوعة من ألواح فردية مطلية رقيقة تعزلها عن بعضها البعض. وهذا يلغي حدوث التيارات الدوامية التي تجعل تشغيل المحرك الكهربائي مستحيلاً بسبب الخسائر المفرطة بسبب تسخين الدائرة المغناطيسية.

توجد أطراف اللفات الخاصة بالمراحل الثلاث في صندوق خاص على غلاف المحرك. ويسمى بارنو، حيث تكون أطراف اللفات متصلة ببعضها البعض. اعتمادًا على جهد الإمداد والبيانات الفنية للمحرك، يتم دمج المحطات إما في نجمة أو في مثلث.

إن الملف الدوار لأي محرك كهربائي غير متزامن يشبه "قفص السنجاب"، وهذا ما يطلق عليه. وهي مصنوعة على شكل سلسلة من قضبان الألمنيوم الموصلة والموزعة على طول السطح الخارجي للدوار. نهايات القضبان مغلقة، ولهذا السبب يسمى هذا الدوار بالقفص السنجابي.
يقع الملف، مثل ملف الجزء الثابت، داخل قلب مغناطيسي، يتكون أيضًا من صفائح معدنية معزولة.

مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن

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 ترتيب اللفات في الفضاء بطريقة تجعل الحقل الموجود بداخلها يدور.
في ملف الدوار، يستحث الحقل الدوار قوة دافعة كهربية. وبما أن المنعطفات المتعرجة قصيرة، يظهر التيار فيها. يتفاعل مع مجال الجزء الثابت، مما يؤدي إلى دوران عمود المحرك الكهربائي.

يُسمى المحرك الكهربائي بمحرك غير متزامن، لأن مجال الجزء الثابت والدوار يدوران بسرعات مختلفة. يُسمى هذا الاختلاف في السرعة بالانزلاق (S).


أين:
ن - تردد المجال المغناطيسي؛
nr - تردد دوران الدوار.
لتنظيم سرعة العمود على نطاق واسع، يتم تصنيع المحركات الكهربائية غير المتزامنة باستخدام دوار ملفوف. في مثل هذا الدوار، يتم جرح اللفات النازحة في الفضاء، كما هو الحال في الجزء الثابت. يتم إخراج الأطراف منها على حلقات، ويتم توصيل المقاومات بها باستخدام جهاز فرشاة. كلما زادت المقاومة المتصلة بدوار الطور، انخفضت سرعة دورانه.

مولد غير متزامن

ماذا يحدث إذا تم تدوير الجزء الدوار لمحرك كهربائي غير متزامن؟ هل ستكون قادرة على توليد الكهرباء وكيفية صنع مولد من محرك غير متزامن؟
اتضح أن هذا ممكن. لكي يظهر الجهد على ملف الجزء الثابت، من الضروري في البداية إنشاء مجال مغناطيسي دوار. يبدو بسبب المغنطة المتبقية لدوار الآلة الكهربائية. بعد ذلك، عندما يظهر تيار الحمل، تصل قوة المجال المغناطيسي للدوار إلى القيمة المطلوبة وتستقر.
لتسهيل عملية ظهور الجهد عند الخرج، يتم استخدام بنك من المكثفات المتصلة بالجزء الثابت للمولد غير المتزامن في وقت بدء التشغيل (إثارة المكثف).

لكن المعلمة المميزة للمحرك الكهربائي غير المتزامن تظل دون تغيير: مقدار الانزلاق. وبسبب هذا، فإن تردد جهد الخرج للمولد غير المتزامن سيكون أقل من سرعة دوران العمود.
بالمناسبة، يجب أن يتم تدوير عمود المولد غير المتزامن بهذه السرعة بحيث يتم تحقيق سرعة الدوران المقدرة لحقل الجزء الثابت للمحرك الكهربائي. للقيام بذلك، تحتاج إلى معرفة سرعة دوران العمود من اللوحة الموجودة على السكن. ومن خلال تقريب قيمتها إلى أقرب رقم صحيح، يتم الحصول على سرعة دوران الجزء الدوار للمحرك الكهربائي الذي يتم تحويله إلى مولد.

على سبيل المثال، بالنسبة للمحرك الكهربائي، الذي تظهر لوحته 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؟

كم سيكون الأمر جيدًا مولد محلي الصنعمن محرك غير متزامن؟ كيف سيختلف عن المولد المتزامن؟
للإجابة على هذه الأسئلة، دعونا نتذكر بإيجاز مبدأ تشغيل المولد المتزامن. من خلال حلقات الانزلاق، يتم توفير التيار المباشر إلى لف الدوار، وحجمه قابل للتعديل. يقوم المجال الدوار للدوار بإنشاء EMF في ملف الجزء الثابت. للحصول على جهد التوليد المطلوب النظام التلقائيتعديل الإثارة سيغير التيار في الدوار. نظرًا لأنه يتم مراقبة الجهد عند خرج المولد تلقائيًا، نتيجة لعملية التنظيم المستمرة، يظل الجهد دائمًا دون تغيير ولا يعتمد على تيار الحمل.
لبدء تشغيل المولدات المتزامنة وتشغيلها، يتم استخدام مصادر طاقة مستقلة (بطاريات). ولذلك فإن بدء تشغيله لا يعتمد على ظهور تيار الحمل عند الخرج ولا على تحقيق سرعة الدوران المطلوبة. فقط تردد جهد الخرج يعتمد على سرعة الدوران.
ولكن حتى عندما يتم تلقي 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. وهذا مهم جدًا عند تشغيل المحركات الكهربائية والمحولات والوحدات الأخرى التي تستهلكها. يؤدي نقص الطاقة التفاعلية في الشبكة إلى زيادة فقدان تسخين الموصلات ولفات الآلات الكهربائية، وانخفاض مستوى الجهد بين المستهلكين مقارنة بالقيمة المولدة.
لإثارة مولد غير متزامن، يتم استخدام المغنطة المتبقية للدوار، وهي في حد ذاتها كمية عشوائية. ليس من الممكن تنظيم المعلمات التي تؤثر على قيمة جهد الخرج أثناء التشغيل.

بالإضافة إلى ذلك، لا يقوم المولد غير المتزامن بتوليد الطاقة التفاعلية، بل يستهلكها. من الضروري بالنسبة له إنشاء تيار إثارة في الدوار. دعونا نتذكر إثارة المكثفات: من خلال توصيل مجموعة من المكثفات عند بدء التشغيل، يتم إنشاء الطاقة التفاعلية التي يتطلبها المولد لبدء العمل.
ونتيجة 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 ملف الجزء الثابت، مما سيؤثر على عمر خدمة عزله.
ولذلك، فإن استخدام المولد غير المتزامن محدود. يمكن أن يعمل في ظروف قريبة من "الاحتباس الحراري": لا توجد حمولات زائدة، أو تيارات حمل متدفقة، أو مستهلكون أقوياء للكاشف. وفي الوقت نفسه، لا ينبغي أن تكون أجهزة الاستقبال الكهربائية المتصلة بها حاسمة بالنسبة للتغيرات في حجم وتردد جهد الإمداد.
المكان المثاليلاستخدام المولد غير المتزامن هي أنظمة الطاقة البديلة التي تعمل بالطاقة المائية أو طاقة الرياح. في هذه الأجهزة، لا يقوم المولد بتزويد المستهلك مباشرة، بل يقوم بشحن البطارية. منه، من خلال محول DC-AC، يتم تشغيل الحمل.
لذلك، إذا كنت بحاجة إلى تجميع طاحونة هوائية أو محطة طاقة كهرومائية صغيرة، فإن أفضل طريقة للخروج هي مولد غير متزامن. ميزتها الرئيسية والوحيدة تعمل هنا - بساطة التصميم. إن عدم وجود حلقات على جهاز الدوار والفرشاة يعني أنه لا يلزم صيانتها باستمرار أثناء التشغيل: تنظيف الحلقات وتغيير الفرش وإزالة غبار الجرافيت منها. بعد كل شيء، من أجل صنع مولد الرياح من محرك غير متزامن بيديك، يجب أن يكون عمود المولد متصلا مباشرة بشفرات طاحونة الهواء. هذا يعني أن الهيكل سيكون موجودًا ارتفاع عالي. من الصعب إزالته من هناك.

مولد مغناطيسي

لماذا يجب إنشاء المجال المغناطيسي باستخدام التيار الكهربائي؟ بعد كل شيء، هناك مصادر قوية منه - مغناطيس النيوديميوم.
لتحويل محرك غير متزامن إلى مولد، ستحتاج إلى مغناطيس نيوديميوم أسطواني، والذي سيتم تثبيته بدلاً من الموصلات القياسية لملف الدوار. أولا تحتاج إلى العد المبلغ المطلوبمغناطيس. للقيام بذلك، قم بإزالة الدوار من المحرك الذي يتم تحويله إلى مولد. يُظهر بوضوح الأماكن التي يتم فيها وضع لف "عجلة السنجاب". يتم اختيار أبعاد (قطر) المغناطيس بحيث لا تتلامس مع مغناطيس الصف التالي عند تثبيتها بشكل صارم في وسط موصلات الملف ذي الدائرة القصيرة. يجب أن تكون هناك فجوة بين الصفوف لا تقل عن قطر المغناطيس المستخدم.
بعد أن قررت القطر، احسب عدد المغناطيسات التي تناسب طول موصل اللف من إحدى حواف الدوار إلى الأخرى. يتم ترك فجوة لا تقل عن واحد إلى ملليمترين بينهما. من خلال ضرب عدد المغناطيسات الموجودة في الصف بعدد الصفوف (موصلات الملف الدوار)، يتم الحصول على العدد المطلوب. لا ينبغي أن يكون ارتفاع المغناطيس كبيرًا جدًا.
لتثبيت مغناطيس على دوار محرك كهربائي غير متزامن، سيحتاج إلى تعديل: 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 يخل بتوازنها. وإلا فإنه سيحدث إزاحة لمركز الكتلة مما سيؤدي إلى الضرب أثناء التشغيل.

ثم يبدأون في تثبيت المغناطيس على سطح الدوار. يستخدم الغراء للتثبيت. أي مغناطيس له قطبين، يُطلق عليهما تقليديًا الشمال والجنوب. وفي صف واحد، يجب أن تكون الأقطاب الموجودة بعيدًا عن الدوار هي نفسها. لتجنب الأخطاء في التثبيت، يتم أولاً ربط المغناطيسات معًا في إكليل. سوف يلتزمون بطريقة محددة بدقة، لأنهم ينجذبون لبعضهم البعض فقط من خلال أقطاب متقابلة. الآن كل ما تبقى هو تحديد الأعمدة التي تحمل نفس الاسم بعلامة.
في كل صف لاحق، يتغير القطب الموجود بالخارج. وهذا يعني أنه إذا قمت بوضع صف من المغناطيس مع وضع علامة على القطب بعلامة تقع خارج الدوار، فسيتم وضع الصف التالي مع تدوير المغناطيس في الاتجاه الآخر. وما إلى ذلك وهلم جرا.
بعد لصق المغناطيس، يجب تثبيتها باستخدام راتنجات الايبوكسي، للقيام بذلك، يتم عمل قالب حول الهيكل الناتج من الورق المقوى أو الورق السميك الذي يُسكب فيه الراتينج. يتم لف الورق حول الدوار ومغطى بشريط أو شريط. أحد الأجزاء النهائية مغطى بالبلاستيك أو مختوم أيضًا. ثم يتم تثبيت الدوار عموديًا وسكبه في التجويف الموجود بين الورق والمعدن. راتنجات الايبوكسي. بعد أن يصلب، تتم إزالة الأجهزة.
الآن نقوم بتثبيت الدوار مرة أخرى مخرطة، الوسط، ورمل السطح المملوء بالإيبوكسي. وهذا ليس ضروريًا لأسباب جمالية، ولكن لتقليل تأثير عدم التوازن المحتمل الناتج عن الأجزاء الإضافية المثبتة على الدوار.
يتم الصنفرة أولاً باستخدام ورق الصنفرة الخشن. إنه مرفق به كتلة خشبية، والتي يتم بعد ذلك تحريكها بالتساوي على طول السطح الدوار. ثم يمكنك التقديم ورق زجاجمع الحبوب الدقيقة.

الآن يمكن إدخال الجزء الدوار النهائي مرة أخرى في الجزء الثابت ويمكن اختبار الهيكل الناتج. يمكن استخدامه بنجاح من قبل أولئك الذين يرغبون في صنع مولد الرياح من محرك غير متزامن، على سبيل المثال. هناك عيب واحد فقط: تكلفة مغناطيس النيوديميوم مرتفعة للغاية. لذلك، قبل البدء في إعادة تصنيع الدوار وإنفاق الأموال على قطع الغيار، يجب عليك حساب الخيار الأكثر ربحية من الناحية الاقتصادية: صنع مولد من محرك غير متزامن أو شراء مولد جاهز.

يتعلق الاختراع بمجال الهندسة الكهربائية وهندسة الطاقة، ولا سيما طرق ومعدات توليد الطاقة الكهربائية، ويمكن استخدامه في أنظمة الحكم الذاتيإمدادات الطاقة والأتمتة و الأجهزة المنزلية، في الطيران والنقل البحري والبري.

بسبب طريقة التوليد غير القياسية، و التصميم الاصلييتم دمج أوضاع مولد المحرك والمولد والمحرك الكهربائي في عملية واحدة وترتبط بشكل لا ينفصم. ونتيجة لذلك، عندما يتم توصيل الحمل، فإن تفاعل المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار يشكل عزمًا، والذي يتزامن في الاتجاه مع عزم الدوران الناتج عن المحرك الخارجي.

بمعنى آخر، مع زيادة الطاقة التي يستهلكها حمل المولد، يبدأ الجزء الدوار لمولد المحرك في التسارع، وتنخفض الطاقة التي يستهلكها المحرك الخارجي وفقًا لذلك.

انتشرت شائعات على الإنترنت لفترة طويلة مفادها أن المولد المزود بحلقة غرام كان قادرًا على توليد طاقة كهربائية أكثر مما تم إنفاقه في الطاقة الميكانيكية، وكان هذا بسبب عدم وجود عزم دوران للكبح تحت الحمل.

نتائج التجارب التي أدت إلى اختراع مولد المحرك.

كانت هناك شائعات منذ فترة طويلة على الإنترنت بأن المولد المزود بحلقة جرام كان قادرًا على توليد طاقة كهربائية أكثر مما تم إنفاقه في الطاقة الميكانيكية وكان هذا بسبب عدم وجود عزم دوران للكبح تحت الحمل. هذه المعلومات دفعتنا إلى إجراء سلسلة من التجارب على اللف الحلقي، والتي سنعرض نتائجها في هذه الصفحة. للتجارب، تم جرح 24 قطعة من اللفات المستقلة بنفس عدد اللفات على قلب حلقي.

1) في البداية، تم توصيل أوزان اللف في سلسلة، وكانت أطراف الحمل موجودة بشكل قطري. يوجد مغناطيس دائم قادر على الدوران في وسط الملف.

بعد تحريك المغناطيس باستخدام المحرك، تم توصيل الحمل وقياس دورات المحرك باستخدام مقياس سرعة الدوران بالليزر. كما هو متوقع، بدأت سرعة محرك القيادة في الانخفاض. كلما زادت الطاقة المستهلكة للحمل، انخفضت السرعة.

2) من أجل فهم أفضل للعمليات التي تحدث في اللف، تم توصيل مقياس التيار المستمر بدلاً من الحمل.
عندما يدور المغناطيس ببطء، يمكنك ملاحظة قطبية وحجم إشارة الخرج في موضع معين من المغناطيس.

من الأشكال يمكن ملاحظة أنه عندما تكون أقطاب المغناطيس في مواجهة أطراف الملف (الشكل 4؛ 8)، يكون التيار في الملف 0. عندما يتم وضع المغناطيس عندما تكون الأقطاب في مركز الملف، فإننا يملك القيمة القصوىالحالي (الشكل 2؛ 6).

3) في المرحلة التالية من التجارب، تم استخدام نصف اللف فقط. كما تم تدوير المغناطيس ببطء، وتم تسجيل قراءات الجهاز.

تزامنت قراءات الأداة تماما مع التجربة السابقة (الشكل 1-8).

4) بعد ذلك تم توصيل محرك خارجي بالمغناطيس وبدأ بالدوران بأقصى سرعة.

عندما تم توصيل الحمل، بدأ محرك الأقراص في اكتساب الزخم!

بمعنى آخر، أثناء تفاعل أقطاب المغناطيس والأقطاب المتكونة في اللف مع النواة المغناطيسية، عندما يمر التيار عبر اللف، يظهر عزم الدوران، موجه على طول اتجاه عزم الدوران الناتج عن محرك القيادة.

الشكل 1، محرك الأقراص يكبح بقوة عند توصيل الحمل. 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 من خلالها. ولتحقيق ذلك، تم إجراء سلسلة من التجارب. تم توصيل اللفات بطرق مختلفة، وتم تطبيق نبضات التيار المباشر على نهايات اللفات. في هذه الحالة، تم ربط مغناطيس دائم بالزنبرك وتم وضعه بدوره بجوار كل من اللفات الـ 24.

وبناء على رد فعل المغناطيس (سواء صده أو جذبه)، تم تجميع خريطة للأقطاب الظاهرة.

من الصور يمكنك أن ترى كيف ظهرت الأقطاب المغناطيسية في اللفات عند تشغيلها بشكل مختلف (المستطيلات الصفراء في الصور هي المنطقة المحايدة للمجال المغناطيسي).

عند تغيير قطبية النبضة، تغير القطبان، كما هو متوقع، إلى العكس متغيرات مختلفةيتم رسم تشغيل اللفات بقطبية طاقة واحدة.

6) للوهلة الأولى، النتائج في الشكلين 1 و5 متطابقة.

وبعد التحليل الدقيق، أصبح من الواضح أن توزيع القطبين حول الدائرة و"حجم" المنطقة المحايدة مختلفان تمامًا. تظهر القوة التي تم بها جذب المغناطيس أو صده من اللفات والدائرة المغناطيسية من خلال التظليل المتدرج للأعمدة.

7) عند مقارنة البيانات التجريبية الموضحة في الفقرتين 1 و4، بالإضافة إلى الاختلاف الأساسي في استجابة المحرك لتوصيل الحمل، والفرق الكبير في "معلمات" الأقطاب المغناطيسية، تم تحديد اختلافات أخرى. أثناء كلتا التجربتين، تم تشغيل الفولتميتر على التوازي مع الحمل، وتم تشغيل الأميتر على التوالي مع الحمل. إذا تم أخذ قراءات الجهاز من التجربة الأولى (النقطة 1) على أنها 1، ففي التجربة الثانية (النقطة 4)، كانت قراءة الفولتميتر أيضًا تساوي 1. وكانت قراءة الأميتر 0.005 من نتائج التجربة الأولى.

8) بناءً على ما ورد في الفقرة السابقة فمن المنطقي افتراض أنه في حالة عمل فجوة غير مغناطيسية (هوائية) في الجزء غير المستخدم من الدائرة المغناطيسية فإن قوة التيار في الملف يجب أن تزداد.

بعد أن تم ذلك فجوة الهواء، تم توصيل المغناطيس مرة أخرى بمحرك الدفع، وتم تدويره إلى أقصى سرعة. في الواقع، زادت قوة التيار عدة مرات، وبدأت تقارب 0.5 من نتائج التجربة تحت النقطة 1،
ولكن في نفس الوقت ظهر عزم الكبح على محرك الأقراص.

9) باستخدام الطريقة الموضحة في الفقرة 5 تم تجميع خريطة لأقطاب هذا الهيكل.

10) دعونا نقارن بين خيارين

ليس من الصعب الافتراض أنه إذا زادت فجوة الهواء في النواة المغناطيسية، فإن الترتيب الهندسي للأقطاب المغناطيسية وفقًا للشكل 2 يجب أن يقترب من نفس الترتيب كما في الشكل 1. وهذا بدوره يجب أن يؤدي إلى التأثير لتسريع 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 الدائرة المغناطيسية إلى الحد الأقصى (إلى حواف الملف)، عند توصيل الحمل بدلاً من الكبح، بدأ محرك الأقراص في التقاط السرعة مرة أخرى.

في هذه الحالة، تبدو خريطة أقطاب اللف مع النواة المغناطيسية كما يلي:

استناداً إلى المبدأ المقترح لتوليد الكهرباء، من الممكن تصميم مولدات التيار المتردد، والتي عند زيادتها الطاقة الكهربائيةتحت الحمل، لا تتطلب زيادة في القوة الميكانيكية لمحرك الأقراص.

مبدأ تشغيل مولد المحرك.

وفقا لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر دائرة مغلقة، تظهر قوة دافعة كهربية في الدائرة.

وفقا لقاعدة لينز: التيار التعريفي، التي تنشأ في دائرة توصيل مغلقة، لها اتجاه بحيث أن المجال المغناطيسي الذي تخلقه يقاوم التغير في التدفق المغناطيسي الذي تسبب في التيار. في هذه الحالة، لا يهم بالضبط كيف يتحرك التدفق المغناطيسي بالنسبة للدائرة (الشكل 1-3).

تشبه طريقة إثارة المجالات الكهرومغناطيسية في مولد المحرك الخاص بنا الشكل 3. فهي تسمح لنا باستخدام قاعدة لينز لزيادة عزم الدوران على الدوار (المغوي).

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

عند تشغيل محرك الأقراص الخارجي، يبدأ الدوار (المغوي) في الدوران. عندما يتم عبور بداية الملف بواسطة التدفق المغناطيسي لأحد أقطاب المحرِّض، يتم إحداث قوة دافعة كهربية في الملف.

عندما يتم توصيل الحمل، يبدأ التيار بالتدفق في الملف ويتم توجيه أقطاب المجال المغناطيسي الذي ينشأ في اللفات، وفقًا لقاعدة E. H. Lenz، نحو مقابلة التدفق المغناطيسي الذي أثارها.
نظرًا لأن اللف مع القلب يقع على طول قوس دائري، فإن المجال المغناطيسي للدوار يتحرك على طول المنعطفات (القوس الدائري) لللف.

في هذه الحالة، في بداية الملف، وفقا لقاعدة لينز، يظهر قطب مطابق لقطب المحرِّض، وفي الطرف الآخر يكون معاكسا له. بما أن الأقطاب المتشابهة تتنافر والأقطاب المتقابلة تتجاذب، فإن المحرِّض يميل إلى اتخاذ موضع يتوافق مع عمل هذه القوى، مما يخلق عزمًا إضافيًا موجهًا على طول اتجاه دوران الجزء المتحرك. يتم تحقيق الحد الأقصى من الحث المغناطيسي في اللف في اللحظة التي يكون فيها الخط المركزي لقطب الحث مقابل منتصف اللف. مع زيادة حركة المحث، يتناقص الحث المغناطيسي للملف، وفي اللحظة التي يترك فيها الخط المركزي لقطب المحث الملف، فإنه يساوي الصفر. في نفس اللحظة تبدأ بداية الملف بعبور المجال المغناطيسي للقطب الثاني للمحرِّض، ووفقاً للقواعد الموضحة أعلاه، فإن حافة الملف التي يبدأ منها القطب الأول بالابتعاد تبدأ في دفعها بعيدا بقوة متزايدة.

الرسومات:
1) نقطة الصفر، يتم توجيه أقطاب المحث (الدوار) بشكل متناظر إلى حواف مختلفة من الملف في الملف EMF = 0.
2) تقاطع الخط المركزي للقطب الشمالي للمغناطيس (الدوار) مع بداية الملف، وظهرت قوة EMF في الملف، وبالتالي ظهر القطب المغناطيسيمطابق لقطب المثير (الدوار).
3) يكون قطب الجزء المتحرك في مركز الملف ويكون المجال الكهرومغناطيسي عند أقصى قيمة له في الملف.
4) يقترب القطب من نهاية اللف ويتناقص القوة الدافعة الكهربية إلى الحد الأدنى.
5) نقطة الصفر التالية.
6) خط الوسط القطب الجنوبييدخل في اللف وتتكرر الدورة (7;8;1).

يعد الإمداد المتواصل بالكهرباء هو المفتاح لحياة مريحة في أي وقت من السنة.

لتنظيم إمدادات الطاقة المستقلة إلى المنزل، غالبا ما يتم استخدام مولد غير متزامن، والذي يمكن القيام به أيضا بيديك.

ما هو عليه

المولد غير المتزامن هو جهاز تيار متردد يمكنه إنتاج الطاقة الكهربائية باستخدام مبدأ التشغيل للمحرك غير المتزامن. ويسمى أيضا الحث. يضمن المولد الكهربائي غير المتزامن الدوران السريع للدوار، حيث تكون سرعة الدوران أعلى بكثير مما لو تم تدويرها بواسطة نظير متزامن للجهاز. يمكن استخدام المحرك التعريفي AC التقليدي كمولد دون أي إعدادات إضافية أو تعديلات على الدائرة.

الصورة – مولد غير متزامن

مجال الاستخدامالمولد غير المتزامن واسع جدًا:

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

في هذه الحالة، يجب تشغيل المولد غير المتزامن أحادي الطور باستخدام الجهد الوارد. عادةً ما يتم ذلك عن طريق توصيل الجهاز بالطاقة. لكن بعض النماذج 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 التعريفي طاقة كهربائية عندما تكون سرعة الدوار أسرع من السرعة المتزامنة. بالنسبة للمولد العادي، يكون هذا الرقم ضمن 1800 دورة في الدقيقة، بينما تبلغ خصائص السرعة المتزامنة حوالي 1500 دورة في الدقيقة.

دائرة المولدات

يعتمد مبدأ تشغيل المولد غير المتزامن على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حالية، أي كهربائية. لكي يبدأ الدوار في الدوران وإنتاج التيار، هناك حاجة إلى عزم دوران قوي إلى حد ما. المثالي، وفقا للكهربائيين، هو ما يسمى "الخمول الأبدي"، حيث يتم الحفاظ على سرعة دوران متساوية طوال عملية المولد غير المتزامن.

كيف تفعل ذلك بنفسك

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

1. وفقا لمبدأ تشغيل الجهاز، تحتاج إلى تكوين المولد بحيث تكون سرعة دورانه أعلى من سرعة المحرك. للقيام بذلك، قم بتوصيل المحرك الكهربائي بالشبكة وتشغيله. لحساب سرعة المحرك، تحتاج إلى استخدام مولد سرعة الدوران أو مقياس سرعة الدوران؛
2. تحتاج إلى إضافة 10٪ إلى القيمة الناتجة. لنفترض أن مواصفات المحرك هي 1200 دورة في الدقيقة، مما يعني أن المولد يجب أن يكون لديه 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 المكثف السابق)؛
4. تأكد من أن الحاوية ليست كبيرة جدًا، وإلا فسوف يسخن المولد غير المتزامن؛
5. حدد المكثفات اللازمة لضمان سرعة دوران معينة، والتي تم حسابها أعلاه. يتطلب تركيبها عناية خاصة، ومن المهم جدًا أن يتم عزلها باستخدام طبقات خاصة.

هذا يكمل ترتيب المولد القائم على المحرك. الآن يمكن تثبيته كمصدر للطاقة. من المهم أن تتذكر أن جهاز القفص السنجابي ينتج جهدًا عاليًا إلى حد ما، لذلك إذا كنت بحاجة إلى 220 فولت، فهناك سبب لتثبيت محول تنحي.

مخطط لتوصيل المحرك كمولد

هذا ما يبدو عليه الرسم البياني لكيفية صنع مولد الرياح من محرك غير متزامن، وهنا الاختلافات الرئيسية هي سرعة الدوران ومبدأ التشغيل. على سبيل المثال، نقدم لك رسمًا تخطيطيًا لمحطة طاقة الرياح الكهرومائية، والتي تتضمن مولد بنزين غير متزامن.

وتجدر الإشارة إلى أنه لا يعمل بالطاقة الذاتية، ففي معظم الحالات، يتم استخدام جرار خاص أو وحدة تحكم مشابهة لمفتاح الإشعال لتشغيل مثل هذا المولد.

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

الجزء 2

الجزء 3

الجزء 4

الجزء 5

الجزء 6

كمولد ذو طاقة منخفضة، يمكنك حتى استخدام محركات غير متزامنة أحادية الطور من الأجهزة الكهربائية المنزلية - غسالات Geko، ومضخات الصرف الصحي، وما إلى ذلك. مثل المحرك ثنائي المحمل، يجب توصيل المحرك من هذه الأجهزة بالتوازي مع لفها . هناك طريقة أخرى وهي استخدام المكثفات ذات التحول الطور. ليس لديهم دائمًا القوة المطلوبة، لذا ستحتاج إلى زيادتها إلى المستويات المطلوبة. يمكن استخدام مثل هذا المولد البسيط لتشغيل المصابيح الكهربائية أو أجهزة المودم. إذا قمت بتغيير الدائرة قليلاً، فستتمكن من توصيل هذا الجهاز المستقل حتى بسخان أو موقد كهربائي. يمكنك أيضًا صنع مولد مماثل باستخدام المغناطيس الدائم.

صور - مولد منخفض الطاقة

1. يعتبر أي مولد غير متزامن (مولد بنزين، كهربائي، بدون فرش) جهازًا ذو مستوى خطورة متزايد، لذا حاول عزله؛
2. يجب أن يكون كل مولد مستقل مزودًا بأجهزة قياس إضافية لتسجيل البيانات المتعلقة بتشغيله. يجب أن يكون هذا مقياسًا للتردد أو مقياس سرعة الدوران، بالإضافة إلى الفولتميتر؛
3. يُنصح بتجهيز المولد بأزرار تشغيل وإيقاف؛
4. يجب تأريض هذا النوع من المولدات الكهربائية؛
5. كن مستعدًا لحقيقة أن كفاءة المولد غير المتزامن ستنخفض بنسبة 30 وأحيانًا بنسبة 50٪ - وهذه 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 المتزامن AIR 63، ESS 5-93-4у2 (75 كيلوواط)، وغيرها، سعرها يبدأ من 30000 روبل في كراسنويارسك ومن 35000 في موسكو؛
7. يعد النظام الحراري للمولد غير المتزامن مهمًا جدًا. مثل محرك الاحتراق الداخلي، يمكن أن يسخن أثناء الخمول، ومراقبة درجة حرارة الجهاز.