Направи си сам генератор от трифазен двигател. Генератор и двигател - как се различават

Непрекъснато захранванеелектричеството е гаранция комфортен животпо всяко време на годината.

За да организирате автономно захранване на дома, често се използва асинхронен генератор, който също може да бъде направен със собствените ви ръце.

какво е

Асинхронният генератор е устройство за променлив ток, което, използвайки принципа на работа асинхронен двигател, може да произвежда електрическа енергия. Нарича се още индукция. Асинхронен електрически генераторосигурява бързо въртене на ротора, като скоростта на въртене е много по-висока, отколкото ако се въртят от синхронен аналог на устройството. Обикновен асинхронен електродвигател AC може да се използва като генератор без никакви допълнителни настройки или преобразувания на вериги.

Снимка – асинхронен генератор

Област на използванеасинхронният генератор е доста широк:

1. Използват се като двигатели за вятърни електроцентрали;
2. За осигуряване на автономно захранване на къща или апартамент или като миниатюрни водноелектрически централи;
3. Като инверторен (заваръчен) генератор;
4. Да организира непрекъсваемо захранване от променлив ток.

В този случай еднофазният асинхронен генератор трябва да се включи с помощта на входящото напрежение. Обикновено това става чрез свързване на устройството към захранването. Но някои модели могат да работят самостоятелно, самовъзбуждащи се, чрез свързване на кондензатори последователно.
Видео: устройство за асинхронен двигател

Принцип на действие

Индукционният електрически генератор произвежда електрическа енергия, когато скоростта на ротора е по-висока от синхронната. За най-обикновения генератор тази цифра е в рамките на 1800 об / мин, докато характеристиките на синхронната скорост са около 1500 об / мин.

Генераторна верига

Принципът на работа на асинхронния генератор се основава на преобразуването на механичната енергия в текуща енергия, т.е. електрическа. За да може роторът да започне да се върти и да произвежда ток, е необходим доста силен въртящ момент. Идеалът, според електротехниците, е така нареченият „вечен празен ход“, при който еднаква скороствъртене през цялата работа на асинхронния генератор.

Как да го направите сами

Купуването на асинхронен генератор е скъпо удоволствие, особено след като можете да го направите сами. Принципът на работа е прост, основното е да си осигурите необходимите инструменти.

1. Според принципа на работа на устройството, трябва да конфигурирате генератора така, че скоростта му на въртене да е по-висока от скоростта на двигателя. За да направите това, свържете електрическия мотор към мрежата и го стартирайте. За да изчислите скоростта на двигателя, трябва да използвате тахогенератор или тахометър;
2. Към получената стойност трябва да добавите 10%. Да речем технически спецификациидвигател 1200 rpm, което означава, че генераторът трябва да има 1320 rpm (1200 * 0,1% = 120, 120 + 1200 = 1320 rpm);
3. Освен това преобразуването на асинхронен двигател в генератор включва избор на необходимия капацитет за използваните кондензатори (всеки кондензатор между фазите е подобен на предишния);
4. Уверете се, че контейнерът не е твърде голям, в противен случай асинхронният генератор ще се нагрее;
5. Изберете необходимите кондензатори, за да осигурите определена скорост на въртене, чието изчисление е направено по-горе. Монтажът им изисква специални грижи, много е важно да бъдат изолирани със специални покрития.

Това завършва подреждането на генератора, базиран на двигателя. Сега може да се инсталира като източник на енергия. Важно е да запомните, че устройството ротор с катерицапроизвежда доста високо напрежение, така че ако имате нужда от 220 V, има причина да инсталирате понижаващ трансформатор.

Схема за свързване на двигателя като генератор

Ето как изглежда диаграмата как да направите вятърен генератор от асинхронен двигател, тук основните разлики са в скоростта на въртене и принципа на включване. Като пример ви представяме диаграма на вятърна водноелектрическа централа, която включва асинхронен бензинов генератор.

Трябва да се отбележи, че не работи със самозахранване; в повечето случаи за включване на такъв генератор се използва специален мотоблок или контролен блок, подобен на ключ за запалване.

Видео: изработване на асинхронен генератор от монофазен двигател - част 1

Част 2

Част 3

част 4

част 5

част 6

Като генератор с ниска мощност можете дори да използвате еднофазни асинхронни двигатели от домакински електрически уреди - перални машини Geko, дренажни помпи и др. Подобно на двигател с две опори, двигателят от такива устройства трябва да бъде свързан успоредно на тяхната намотка. Друг начин е да използвате кондензатори с фазово изместване. Те не винаги имат необходимата мощност, така че ще трябва да я увеличите до необходимите нива. Такъв прост генератор може да се използва за захранване на електрически крушки или модеми. Ако леко промените веригата, ще можете да свържете това автономно устройство дори към нагревател или електрическа печка. Можете също така да направите подобен генератор, като използвате постоянни магнити.

Снимка - генератор с ниска мощност

1. Всеки асинхронен генератор (бензинов генератор, електрически, безчетков) се счита за устройство с повишено нивоопасност, затова се опитайте да я изолирате;
2. Всеки автономен генератор трябва да бъде оборудван с допълнителни измервателни уреди, за да се записват данни за работата му. Това трябва да е честотомер или тахометър, както и волтметър;
3. Препоръчително е да оборудвате генератора с бутони за включване и изключване;
4. Този тип електрически генератор трябва да бъде заземен;
5. Бъдете подготвени за факта, че ефективността на асинхронния генератор ще падне с 30, а понякога и с 50% - това явление е неизбежно при преобразуването на механичната енергия в електрическа;
6. Ако е необходимо, устройството може да бъде заменено със синхронни безчеткови генератори като GS-200 или GS-250, асинхронен AIR 63, ESS 5-93-4у2 (75 kW) и други, чиято цена е от 30 000 рубли в Красноярск и от 35 000 в Москва;
7. Термичният режим на асинхронния генератор е много важен. Подобно на двигател с вътрешно горене, той може да се нагрява на празен ход, следи температурата на устройството.

Всички електрически машини работят в съответствие със закона електромагнитна индукция, както и със закона за взаимодействие на проводник с ток и магнитно поле.

Електрическите машини се делят на: DC и AC машини. Постоянният ток се създава от непрекъсваеми източници на енергия. За автомобили DCхарактеризиращ се със свойството обратимост. Това означава, че те могат да работят както в двигателен, така и в генераторен режим. Това обстоятелство може да се обясни с подобни явления в работата на двете машини. Повече подробности характеристики на дизайнаЩе разгледаме допълнително двигателя и генератора.

Двигател

Двигателят е предназначен за преобразуване на електрическа енергия в механична енергия. IN промишлено производстводвигателите се използват като задвижвания на машинни инструменти и други механизми, които са част от технологични процеси. Двигателите се използват и в домакински уреди, например в пералня.

Когато проводник под формата на затворена рамка е в магнитно поле, силите, приложени към рамката, ще накарат този проводник да се върти. В този случай ще говорим за най-простият двигател.

Както беше посочено по-рано, работата на DC мотор се осъществява от непрекъсваеми източници на захранване, например от батерия или захранване. Моторът има възбудителна намотка. В зависимост от свързването му има двигатели с независимо и самовъзбуждане, които от своя страна могат да бъдат последователни, паралелни и смесени.

Свързването на AC мотора е направено от електрическата мрежа. Въз основа на принципа на действие двигателите се делят на синхронни и асинхронни.

Основната разлика между синхронния двигател е наличието на намотка върху въртящ се ротор, както и съществуващия четков механизъм, който служи за подаване на ток към намотките. Роторът се върти синхронно с въртенето на магнитното поле на статора. Оттук и двигателят носи това име.

В асинхронен двигател важно условиее това въртенето на ротора трябва да е по-бавно от въртенето на магнитното поле. Ако това изискване не е изпълнено, индукцията на електродвижеща сила и генерирането на електрически ток в ротора става невъзможно.

Асинхронните двигатели се използват по-често, но те имат един съществен недостатък - без промяна на честотата на тока е невъзможно да се регулира скоростта на въртене на вала. Това състояниене позволява постигане на въртене с постоянна честота. Друг съществен недостатък е ограничението на максимална скороствъртене ( 3000 оборота в минута.).

В случаите, когато е необходимо да се постигне постоянна скорост на въртене на вала, възможността за нейното регулиране, както и да се постигне скорост на въртене, надвишаваща максимално възможната за асинхронни двигатели, се използват синхронни двигатели.

Генератор

Проводник, движещ се между два магнитни полюса, допринася за генерирането на електродвижеща сила. Когато даден проводник е съединен накъсо, в него се генерира ток, когато е изложен на електродвижеща сила. Действието се основава на този феномен електрически генератор.

Генераторът може да произвежда електрическа енергия от топлинна или химическа енергия. Най-широко използваните генератори обаче са тези, които преобразуват механичната енергия в електрическа.

Основен съставни елементи DC генератор:

• Арматура, действаща като ротор.
• Статорът, върху който е разположена възбуждащата намотка.
• Рамка.
• Магнитни полюси.
• Комутатор и четки.

DC генераторите не се използват толкова често. Основните им области на приложение: електротранспорт, заваръчни инвертори, както и вятърни турбини.

Генераторът на променлив ток има подобна конструкция на генератора на постоянен ток, но се различава в структурата на колекторния блок и намотките на ротора.

Както при двигателите, генераторите могат да бъдат синхронни и асинхронни. Разликата между тези генератори е в структурата на ротора. Синхронният генератор има индукторни бобини, разположени върху ротора, докато асинхронният генератор има специални жлебове за поставяне на намотката върху вала.

Синхронните генератори се използват, когато е необходимо за кратък период от време да се подаде ток с висока стартова мощност, надвишаваща номиналната. Използването на асинхронни генератори е по-предназначено в ежедневието, за доставка на енергия домакински уреди, както и за осветление, тъй като електрическата енергия се генерира практически без изкривяване.

Каква е разликата между генератор и двигател?

За да обобщим, важно е да се отбележи, че функционирането на двигателите и генераторите се основава на общ принципелектромагнитна индукция. Дизайнът на тези електрически машини е подобен, но има разлика в конфигурацията на ротора.

Основната разлика е функционалното предназначение на генератора и двигателя: двигателят произвежда механична енергия, докато консумира електрическа енергия, а генераторът, напротив, произвежда електрическа енергия, докато консумира механична или друг вид енергия.

За осигуряване на непрекъснато захранване на дома се използват генератори за променлив ток, задвижвани от дизелови или карбураторни двигатели с вътрешно горене. Но от курса по електротехника знаем, че всеки електрически двигател е обратим: той също може да генерира електричество. Възможно ли е да направите генератор от асинхронен двигател със собствените си ръце, ако вече имате такъв и двигател с вътрешно горене? В крайна сметка тогава няма да е необходимо да купувате скъпа електроцентрала, но можете да се справите с импровизирани средства.

Конструкция на асинхронен електродвигател

Асинхронният електродвигател включва две основни части: неподвижен статор и ротор, въртящ се в него. Роторът се върти на лагери, монтирани в подвижни крайни части. Роторът и статорът съдържат електрически намотки, чиито завои са положени в жлебове.

Намотката на статора е свързана към мрежа с променлив ток, еднофазна или трифазна. Металната част на статора, където е поставен, се нарича магнитна сърцевина. Изработена е от отделни плочи с тънко покритие, които ги изолират една от друга. Това елиминира появата на вихрови токове, които правят работата на електродвигателя невъзможна поради прекомерни загуби от нагряване на магнитната верига.

Клемите от намотките и на трите фази са разположени в специална кутия на корпуса на двигателя. Нарича се барно, в което клемите на намотките са свързани помежду си. В зависимост от захранващото напрежение и техническите данни на двигателя клемите се комбинират в звезда или в триъгълник.

Роторната намотка на всеки асинхронен електродвигател е подобна на "катерица", така се нарича. Изработен е под формата на серия от проводящи алуминиеви пръти, разпределени по външната повърхност на ротора. Краищата на прътите са затворени, поради което такъв ротор се нарича катерица.
Намотката, подобно на намотката на статора, е разположена вътре в магнитна сърцевина, също съставена от изолирани метални пластини.

Принцип на действие на асинхронен електродвигател

Когато захранващото напрежение е свързано към статора, токът протича през намотките на намотката. Той създава магнитно поле вътре. Тъй като токът е променлив, полето се променя в съответствие с формата на захранващото напрежение. Подреждането на намотките в пространството е направено по такъв начин, че полето вътре в него се оказва въртящо се.
В намотката на ротора въртящото се поле индуцира ЕДС. И тъй като завоите на намотката са късо съединени, в тях се появява ток. Той взаимодейства с полето на статора, което води до въртене на вала на електродвигателя.

Електрическият двигател се нарича асинхронен двигател, защото статорното поле и роторът се въртят с различни скорости. Тази разлика в скоростта се нарича приплъзване (S).


където:
n – честота на магнитното поле;
nr – честота на въртене на ротора.
За регулиране на скоростта на вала в широк диапазон се произвеждат асинхронни електродвигатели с навит ротор. На такъв ротор се навиват намотки, изместени в пространството, същите като на статора. Краищата от тях се извеждат на пръстени, а резисторите се свързват към тях с помощта на четка. Колкото по-голямо е съпротивлението, свързано с фазовия ротор, толкова по-ниска ще бъде неговата скорост на въртене.

Асинхронен генератор

Какво се случва, ако роторът на асинхронен електродвигател се завърти? Ще може ли да генерира електричество и как да направим генератор от асинхронен двигател?
Оказва се, че това е възможно. За да се появи напрежение върху намотката на статора, първоначално е необходимо да се създаде въртящо се магнитно поле. Появява се поради остатъчната магнетизация на ротора на електрическа машина. Впоследствие, когато се появи ток на натоварване, силата на магнитното поле на ротора достига необходимата стойност и се стабилизира.
За да се улесни процеса на поява на напрежение на изхода, се използва банка от кондензатори, свързана към статора на асинхронния генератор в момента на стартиране (възбуждане на кондензатора).

Но характеристиката на параметъра на асинхронния електродвигател остава непроменена: количеството на приплъзване. Поради това честотата на изходното напрежение на асинхронния генератор ще бъде по-ниска от скоростта на въртене на вала.
Между другото, валът на асинхронния генератор трябва да се върти с такава скорост, че да се постигне номиналната скорост на въртене на статорното поле на електродвигателя. За да направите това, трябва да разберете скоростта на въртене на вала от табелата, разположена на корпуса. Чрез закръгляване на стойността му до най-близкото цяло число се получава скоростта на въртене на ротора на електродвигателя, преобразуван в генератор.

Например за електродвигател, чиято плоча е показана на снимката, скоростта на въртене на вала е 950 об / мин. Това означава, че скоростта на въртене на вала трябва да бъде 1000 об / мин.

Защо асинхронният генератор е по-лош от синхронния?

Колко добре ще бъде домашен генераторот асинхронен двигател? Как ще се различава от синхронен генератор?
За да отговорим на тези въпроси, нека си припомним накратко принципа на работа на синхронния генератор. Чрез контактни пръстени към намотката на ротора се подава постоянен ток, чиято величина е регулируема. Въртящото се поле на ротора създава ЕМП в намотката на статора. За получаване на необходимото генериращо напрежение автоматична системарегулирането на възбуждането ще промени тока в ротора. Тъй като напрежението на изхода на генератора се следи автоматично, в резултат на непрекъснат процес на регулиране, напрежението винаги остава непроменено и не зависи от тока на натоварване.
За стартиране и работа на синхронни генератори се използват независими източници на енергия (батерии). Следователно началото на работата му не зависи нито от появата на товарния ток на изхода, нито от постигането на необходимата скорост на въртене. Само честотата на изходното напрежение зависи от скоростта на въртене.
Но дори когато възбуждащият ток се получава от напрежението на генератора, всичко казано по-горе остава вярно.
Синхронният генератор има още една особеност: той може да генерира не само активна, но и реактивна мощност. Това е много важно при захранване на електродвигатели, трансформатори и други агрегати, които го консумират. Липсата на реактивна мощност в мрежата води до увеличаване на топлинните загуби на проводници и намотки на електрически машини и намаляване на нивото на напрежение сред потребителите спрямо генерираната стойност.
За възбуждане на асинхронен генератор се използва остатъчното намагнитване на неговия ротор, което само по себе си е случайна величина. Не е възможно да се регулират параметрите, които влияят върху стойността на изходното му напрежение по време на работа.

Освен това асинхронният генератор не генерира, а консумира реактивна мощност. Необходимо е той да създаде възбуждащ ток в ротора. Нека си спомним за възбуждането на кондензатора: чрез свързване на банка от кондензатори при стартиране се създава реактивната мощност, необходима на генератора, за да започне да работи.
В резултат на това напрежението на изхода на асинхронния генератор не е стабилно и варира в зависимост от естеството на товара. Когато е свързан с него голям бройконсуматори на реактивна мощност, статорната намотка може да прегрее, което ще повлияе на експлоатационния живот на нейната изолация.
Следователно използването на асинхронен генератор е ограничено. Може да работи в условия близки до „парникови”: без претоварвания, пускови токове на натоварване или мощни консуматори на реагента. И в същото време електрическите приемници, свързани към него, не трябва да бъдат критични за промените в големината и честотата на захранващото напрежение.
Идеално мястоза използване на асинхронен генератор са алтернативни енергийни системи, захранвани от вода или вятърна енергия. При тези устройства генераторът не захранва директно консуматора, а зарежда батерията. От него чрез DC-AC преобразувател се захранва товарът.
Ето защо, ако трябва да сглобите вятърна мелница или малка водноелектрическа централа, най-добрият изход е асинхронен генератор. Основното му и единствено предимство работи тук - простотата на дизайна. Липсата на пръстени на ротора и четковия апарат означава, че по време на работа не е необходимо да се поддържа постоянно: почистете пръстените, сменете четките, отстранете графитения прах от тях. В крайна сметка, за да направите вятърен генератор от асинхронен двигател със собствените си ръце, валът на генератора трябва да бъде директно свързан към лопатките на вятърната мелница. Това означава, че конструкцията ще бъде разположена на голяма надморска височина. Трудно е да го премахнете оттам.

Магнитен генератор

Защо е необходимо да се създаде магнитно поле с помощта на електрически ток? В крайна сметка има мощни източници на това - неодимови магнити.
За да превърнете асинхронен двигател в генератор, ще ви трябват цилиндрични неодимови магнити, които ще бъдат инсталирани на мястото на стандартните проводници на намотката на ротора. Първо трябва да преброите необходимо количествомагнити. За да направите това, извадете ротора от двигателя, който се преобразува в генератор. На него ясно се виждат местата, където е положена намотката на „колелото на катерица“. Размерите (диаметърът) на магнитите са избрани така, че когато са монтирани стриктно в центъра на проводниците на намотката с късо съединение, те не влизат в контакт с магнитите на следващия ред. Между редовете трябва да има разстояние не по-малко от диаметъра на използвания магнит.
След като решите диаметъра, изчислете колко магнита ще се поберат по дължината на проводника на намотката от единия край на ротора до другия. Между тях се оставя празнина от поне един до два милиметра. Чрез умножаване на броя на магнитите в един ред по броя на редовете (проводници на намотката на ротора) се получава необходимия брой. Височината на магнитите не трябва да е много голяма.
За да инсталирате магнити върху ротора на асинхронен електродвигател, той ще трябва да бъде модифициран: отстранете слой метал върху струг до дълбочина, съответстваща на височината на магнита. В този случай роторът трябва да бъде внимателно центриран в машината, за да не се наруши балансирането му. В противен случай ще има изместване на центъра на масата, което ще доведе до биене при работа.

След това те започват да инсталират магнити на повърхността на ротора. За фиксиране се използва лепило. Всеки магнит има два полюса, условно наречени северен и южен. В рамките на един ред полюсите, разположени далеч от ротора, трябва да са еднакви. За да се избегнат грешки при монтажа, магнитите първо се свързват в гирлянд. Те ще се придържат по строго определен начин, тъй като се привличат един към друг само от противоположни полюси. Сега остава само да маркирате стълбовете със същото име с маркер.
Във всеки следващ ред полюсът, разположен отвън, се променя. Тоест, ако сте поставили ред магнити с полюс, маркиран с маркер, разположен навън от ротора, тогава следващият е разположен с магнити, обърнати наобратно. И т.н.
След залепването на магнитите те трябва да бъдат фиксирани с епоксидна смола. За да направите това, около получената структура се прави шаблон от картон или плътна хартия, в която се излива смолата. Хартията се увива около ротора и се покрива с лента или лента. Една от крайните части е покрита с пластилин или също запечатана. След това роторът се монтира вертикално и се излива в кухината между хартията и метала. епоксидна смола. След като се втвърди, устройствата се отстраняват.
Сега отново затягаме ротора струг, центрирайте и шлайфайте повърхността, пълна с епоксидна смола. Това не е необходимо от естетически съображения, а за да се минимизира влиянието на възможен дисбаланс в резултат на допълнителни части, монтирани на ротора.
Шлайфането се извършва първо с едра шкурка. Прикрепен е към дървен блок, който след това се премества равномерно по въртящата се повърхност. След това можете да кандидатствате шкуркас по-фини зърна.

Сега готовият ротор може да бъде поставен обратно в статора и полученият дизайн може да бъде тестван. Може успешно да се използва от тези, които искат да направят например вятърен генератор от асинхронен двигател. Има само един недостатък: цената на неодимовите магнити е много висока. Ето защо, преди да започнете да преработвате ротора и да харчите пари за резервни части, трябва да изчислите коя опция е икономически по-изгодна: да направите генератор от асинхронен двигател или да закупите готов.

Изобретението се отнася до областта на електротехниката и енергетиката, по-специално до методи и оборудване за генериране на електрическа енергия и може да се използва в автономни системизахранване, автоматизация и домакински уреди, в авиацията, морския и автомобилния транспорт.

Поради нестандартния метод на генериране и оригинален дизайнрежимите мотор-генератор, генератор и електродвигател са комбинирани в един процес и са неразривно свързани. В резултат на това при свързване на товар взаимодействието на магнитните полета на статора и ротора образува въртящ момент, който съвпада по посока с въртящия момент, създаден от външното задвижване.

С други думи, с увеличаване на мощността, консумирана от натоварването на генератора, роторът на мотор-генератора започва да се ускорява и мощността, консумирана от външното задвижване, съответно намалява.

В интернет отдавна се носят слухове, че генератор с пръстеновидна арматура на Gram е способен да генерира повече електрическа енергия, отколкото е изразходвана като механична енергия, и това се дължи на факта, че няма спирачен момент при натоварване.

Резултатите от експериментите, довели до изобретяването на мотор-генератора.

В интернет отдавна се носят слухове, че генератор с пръстеновидна арматура на Gram е способен да генерира повече електрическа енергия, отколкото е изразходвана като механична енергия и това се дължи на факта, че няма спирачен момент при натоварване. Тази информация ни подтикна да проведем серия от експерименти с навиване на пръстена, резултатите от които ще покажем на тази страница. За експерименти 24 парчета независими намотки със същия брой навивки бяха навити на тороидална сърцевина.

1) Първоначално тежестите на намотките бяха свързани последователно, товарните клеми бяха разположени диаметрално. В центъра на намотката беше разположен постоянен магнит с възможност за въртене.

След като магнитът беше задвижен с помощта на задвижването, товарът беше свързан и оборотите на задвижването бяха измерени с лазерен тахометър. Както може да се очаква, скоростта на задвижващия мотор започна да пада. Колкото повече мощност консумира товарът, толкова повече пада скоростта.

2) За по-добро разбиране на процесите, протичащи в намотката, вместо товара беше свързан DC милиамперметър.
Когато магнитът се върти бавно, можете да наблюдавате полярността и големината на изходния сигнал в дадено положение на магнита.

От фигурите може да се види, че когато полюсите на магнита са срещу клемите на намотката (фиг. 4; 8), токът в намотката е 0. Когато магнитът е позициониран, когато полюсите са в центъра на намотката, ние имат максимална стойностток (фиг. 2;6).

3) На следващия етап от експериментите беше използвана само половината от намотката. Магнитът също се въртеше бавно и показанията на устройството бяха записани.

Показанията на инструмента напълно съвпаднаха с предишния експеримент (Фигура 1-8).

4) След това към магнита беше свързано външно устройство и той започна да се върти с максимална скорост.

Когато товарът беше свързан, задвижването започна да набира скорост!

С други думи, по време на взаимодействието на полюсите на магнита и полюсите, образувани в намотката с магнитната сърцевина, когато токът преминава през намотката, се появява въртящ момент, насочен по посока на въртящия момент, създаден от задвижващия двигател.

Фигура 1, задвижването силно спира, когато товарът е свързан. Фигура 2, когато товарът е свързан, задвижването започва да се ускорява.

5) За да разберем какво се случва, решихме да създадем карта на магнитните полюси, които се появяват в намотките, когато токът преминава през тях. За да се постигне това, бяха проведени серия от експерименти. Намотките бяха свързани по различни начини и към краищата на намотките бяха приложени импулси на постоянен ток. В този случай постоянен магнит беше прикрепен към пружината и беше разположен на свой ред до всяка от 24-те намотки.

Въз основа на реакцията на магнита (дали е бил отблъснат или привлечен) е съставена карта на проявяващите се полюси.

От снимките можете да видите как се появяват магнитните полюси в намотките при различно включване (жълтите правоъгълници на снимките са неутралната зона на магнитното поле).

При промяна на полярността на импулса, полюсите, както се очакваше, се промениха на обратното, следователно различни вариантинамотките за включване се изчертават с един поляритет на мощността.

6) На пръв поглед резултатите на фигури 1 и 5 са ​​идентични.

При по-внимателен анализ стана ясно, че разпределението на полюсите около кръга и „размерът“ на неутралната зона са доста различни. Силата, с която магнитът е бил привлечен или отблъснат от намотките и магнитната верига, е показана чрез градиентно засенчване на полюсите.

7) При сравняване на експерименталните данни, описани в параграфи 1 и 4, в допълнение към фундаменталната разлика в реакцията на задвижването към свързване на товара и значителна разлика в „параметрите“ на магнитните полюси, бяха идентифицирани други разлики. По време на двата експеримента волтметърът беше включен паралелно с товара, а амперметърът беше включен последователно с товара. Ако показанията на инструмента от първия експеримент (точка 1) се приемат за 1, тогава във втория експеримент (точка 4) показанието на волтметъра също е равно на 1. Показанието на амперметъра е 0,005 от резултатите от първия експеримент.

8) Въз основа на казаното в предходния параграф е логично да се предположи, че ако в неизползваната част на магнитната верига се направи немагнитна (въздушна) междина, тогава силата на тока в намотката трябва да се увеличи.

След като беше направено въздушна междина, магнитът отново беше свързан към задвижващия мотор и се завъртя до максимална скорост. Силата на тока всъщност се увеличи няколко пъти и започна да бъде приблизително 0,5 от резултатите от експеримента по точка 1,
но в същото време се появи спирачен момент на задвижването.

9) Използвайки метода, описан в параграф 5, беше съставена карта на полюсите на тази структура.

10) Нека сравним два варианта

Не е трудно да се предположи, че ако въздушната междина в магнитната сърцевина се увеличи, геометричното разположение на магнитните полюси съгласно Фигура 2 трябва да се доближи до същото разположение като на Фигура 1. И това от своя страна трябва да доведе до ефекта на ускоряване на задвижването, което е описано в параграф 4 (при свързване на товар, вместо спиране, се създава допълнителен въртящ момент към задвижващия момент).

11) След като празнината в магнитната сърцевина беше увеличена до максимум (до ръбовете на намотката), когато беше свързан товар вместо спиране, задвижването започна отново да набира скорост.

В този случай картата на полюсите на намотката с магнитната сърцевина изглежда така:

Въз основа на предложения принцип за генериране на електроенергия е възможно да се проектират генератори за променлив ток, които при увеличаване електрическа мощностпод натоварване, не изискват увеличаване на механичната мощност на задвижването.

Принцип на работа на мотор-генератора.

Според явлението електромагнитна индукция, когато магнитният поток, преминаващ през затворена верига, се промени, във веригата се появява емф.

Според правилото на Ленц: Индукционен ток, възникващ в затворена проводяща верига, има такава посока, че създаденото от него магнитно поле противодейства на промяната в магнитния поток, която е причинила тока. В този случай няма значение как точно се движи магнитният поток по отношение на веригата (фиг. 1-3).

Методът за възбуждане на ЕМП в нашия мотор-генератор е подобен на Фигура 3. Той ни позволява да използваме правилото на Ленц за увеличаване на въртящия момент на ротора (индуктора).

1) Намотка на статора
2) Статорна магнитна верига
3) Индуктор (ротор)
4) Заредете
5) Посока на въртене на ротора
6) Централна линия на магнитното поле на полюсите на индуктора

Когато външното устройство е включено, роторът (индукторът) започва да се върти. Когато началото на намотката бъде пресечено от магнитния поток на един от полюсите на индуктора, в намотката се индуцира ЕДС.

Когато товарът е свързан, токът започва да тече в намотката и полюсите на магнитното поле, което възниква в намотките, съгласно правилото на Е. Х. Ленц, са насочени към среща с магнитния поток, който ги е възбудил.
Тъй като намотката със сърцевината е разположена по протежение на кръгова дъга, магнитното поле на ротора се движи по завоите (кръгова дъга) на намотката.

В този случай в началото на намотката, според правилото на Ленц, полюс изглежда идентичен с полюса на индуктора, а в другия край е противоположен. Тъй като еднаквите полюси се отблъскват и противоположните полюси се привличат, индукторът се стреми да заеме позиция, която съответства на действието на тези сили, което създава допълнителен момент, насочен по посока на въртене на ротора. Максималната магнитна индукция в намотката се постига в момента, когато централната линия на полюса на индуктора е срещу средата на намотката. При по-нататъшно движение на индуктора магнитната индукция на намотката намалява и в момента, в който централната линия на полюса на индуктора напусне намотката, тя е равна на нула. В същия момент началото на намотката започва да пресича магнитното поле на втория полюс на индуктора и според правилата, описани по-горе, ръбът на намотката, от който първият полюс започва да се отдалечава, започва да го избутва далеч с нарастваща сила.

чертежи:
1) Нулева точка, полюсите на индуктора (ротора) са симетрично насочени към различни краища на намотката в намотката EMF = 0.
2) Централната линия на северния полюс на магнита (ротора) пресича началото на намотката, в намотката се появява ЕМП и съответно се появява магнитен полюсидентичен на полюса на възбудителя (ротора).
3) Полюсът на ротора е в центъра на намотката и ЕМП е в максималната си стойност в намотката.
4) Полюсът се доближава до края на намотката и ЕДС намалява до минимум.
5) Следваща нулева точка.
6) Централна линия южен полюсвлиза в намотката и цикълът се повтаря (7;8;1).

Непрекъснатото снабдяване с електроенергия е ключът към комфортен живот по всяко време на годината.

За да организирате автономно захранване на дома, често се използва асинхронен генератор, който също може да бъде направен със собствените ви ръце.

какво е

Асинхронният генератор е устройство за променлив ток, което, използвайки принципа на работа на асинхронен двигател, може да произвежда електрическа енергия. Нарича се още индукция. Асинхронен електрически генератор осигурява бързо въртене на ротора, като скоростта на въртене е много по-висока, отколкото ако се въртят от синхронен аналог на устройството. Конвенционален променливотоков асинхронен двигател може да се използва като генератор без допълнителни настройки или модификации на веригата.

Снимка – асинхронен генератор

Област на използванеасинхронният генератор е доста широк:

1. Използват се като двигатели за вятърни електроцентрали;
2. За осигуряване на автономно захранване на къща или апартамент или като миниатюрни водноелектрически централи;
3. Като инверторен (заваръчен) генератор;
4. Да организира непрекъсваемо захранване от променлив ток.

В този случай еднофазният асинхронен генератор трябва да се включи с помощта на входящото напрежение. Обикновено това става чрез свързване на устройството към захранването. Но някои модели могат да работят самостоятелно, самовъзбуждащи се, чрез свързване на кондензатори последователно.
Видео: устройство за асинхронен двигател

Принцип на действие

Индукционният електрически генератор произвежда електрическа енергия, когато скоростта на ротора е по-висока от синхронната. За най-обикновения генератор тази цифра е в рамките на 1800 об / мин, докато характеристиките на синхронната скорост са около 1500 об / мин.

Генераторна верига

Принципът на работа на асинхронния генератор се основава на преобразуването на механичната енергия в текуща енергия, т.е. електрическа. За да може роторът да започне да се върти и да произвежда ток, е необходим доста силен въртящ момент. Идеалът, според електротехниците, е така нареченият „вечен празен ход“, при който се поддържа еднаква скорост на въртене през цялата работа на асинхронния генератор.

Как да го направите сами

Купуването на асинхронен генератор е скъпо удоволствие, особено след като можете да го направите сами. Принципът на работа е прост, основното е да си осигурите необходимите инструменти.

1. Според принципа на работа на устройството, трябва да конфигурирате генератора така, че скоростта му на въртене да е по-висока от скоростта на двигателя. За да направите това, свържете електрическия мотор към мрежата и го стартирайте. За да изчислите скоростта на двигателя, трябва да използвате тахогенератор или тахометър;
2. Към получената стойност трябва да добавите 10%. Да кажем, че спецификациите на двигателя са 1200 rpm, което означава, че генераторът трябва да има 1320 rpm (1200 * 0,1% = 120, 120 + 1200 = 1320 rpm);
3. Освен това преобразуването на асинхронен двигател в генератор включва избор на необходимия капацитет за използваните кондензатори (всеки кондензатор между фазите е подобен на предишния);
4. Уверете се, че контейнерът не е твърде голям, в противен случай асинхронният генератор ще се нагрее;
5. Изберете необходимите кондензатори, за да осигурите определена скорост на въртене, чието изчисление е направено по-горе. Монтажът им изисква специални грижи, много е важно да бъдат изолирани със специални покрития.

Това завършва подреждането на генератора, базиран на двигателя. Сега може да се инсталира като източник на енергия. Важно е да запомните, че устройството с катерица произвежда доста високо напрежение, така че ако имате нужда от 220 V, има причина да инсталирате понижаващ трансформатор.

Схема за свързване на двигателя като генератор

Ето как изглежда диаграмата как да направите вятърен генератор от асинхронен двигател, тук основните разлики са в скоростта на въртене и принципа на включване. Като пример ви представяме диаграма на вятърна водноелектрическа централа, която включва асинхронен бензинов генератор.

Трябва да се отбележи, че не работи със самозахранване; в повечето случаи за включване на такъв генератор се използва специален мотоблок или контролен блок, подобен на ключ за запалване.

Видео: изработване на асинхронен генератор от монофазен двигател - част 1

Част 2

Част 3

част 4

част 5

част 6

Като генератор с ниска мощност можете дори да използвате еднофазни асинхронни двигатели от домакински електрически уреди - перални Geko, дренажни помпи и др. Подобно на двулагерен двигател, двигателят от такива устройства трябва да бъде свързан успоредно на тяхната намотка . Друг начин е да използвате кондензатори с фазово изместване. Те не винаги имат необходимата мощност, така че ще трябва да я увеличите до необходимите нива. Такъв прост генератор може да се използва за захранване на електрически крушки или модеми. Ако леко промените веригата, ще можете да свържете това автономно устройство дори към нагревател или електрическа печка. Можете също така да направите подобен генератор, като използвате постоянни магнити.

Снимка - генератор с ниска мощност

1. Всеки асинхронен генератор (бензинов генератор, електрически, безчетков) се счита за устройство с повишено ниво на опасност, така че се опитайте да го изолирате;
2. Всеки автономен генератор трябва да бъде оборудван с допълнителни измервателни уреди, за да се записват данни за работата му. Това трябва да е честотомер или тахометър, както и волтметър;
3. Препоръчително е да оборудвате генератора с бутони за включване и изключване;
4. Този тип електрически генератор трябва да бъде заземен;
5. Бъдете подготвени за факта, че ефективността на асинхронния генератор ще падне с 30, а понякога и с 50% - това явление е неизбежно при преобразуването на механичната енергия в електрическа;
6. Ако е необходимо, устройството може да бъде заменено със синхронни безчеткови генератори като GS-200 или GS-250, асинхронен AIR 63, ESS 5-93-4у2 (75 kW) и други, чиято цена е от 30 000 рубли в Красноярск и от 35 000 в Москва;
7. Термичният режим на асинхронния генератор е много важен. Подобно на двигател с вътрешно горене, той може да се нагрява на празен ход, следи температурата на устройството.