Önálló generátor aszinkron motorból. Házi aszinkron generátor
Az otthoni zavartalan áramellátás biztosítása érdekében generátorokat használnak, dízel vagy karburátoros belső égésű motorokkal. De az elektrotechnikai tanfolyamból ismert, hogy minden villanymotor megfordítható: elektromos áramot is képes előállítani. Lehetséges -e generátort készíteni aszinkronmotorból saját kezűleg, ha az és a belsőégésű motor már rendelkezésre áll? Végül is nem lesz szükség drága erőmű megvásárlására, de improvizált eszközökkel meg lehet oldani.
Aszinkron motor kialakítása
Az aszinkron elektromos motor két fő részből áll: egy álló állórészből és egy benne forgó rotorból. A rotor kivehető végrészekben rögzített csapágyakon forog. A forgórész és az állórész elektromos tekercseket tartalmaz, amelyek fordulatai hornyokban vannak elhelyezve.
Az állórész tekercselése váltakozó áramú hálózathoz csatlakozik, egyfázisú vagy háromfázisú. Az állórész fém részét, ahol le van fektetve, mágneses magnak nevezik. Egyedi vékony bevonatú lemezekből áll, amelyek szigetelik őket egymástól. Ez kiküszöböli az örvényáramok megjelenését, amelyek lehetetlenné teszik az elektromos motor működését a mágneses kör fűtésére fordított túlzott veszteségek miatt.
Mindhárom fázis tekercselésének vezetékei egy speciális dobozban találhatók a motorházon. Ezt barnónak nevezik, amelyben a tekercselő vezetékek össze vannak kötve egymással. A tápfeszültségtől és a motor műszaki adataitól függően a vezetékeket csillagban vagy háromszögben kombinálják.
Bármely aszinkron villanymotor rotor tekercselése úgy néz ki, mint egy "mókus ketrec", ahogy nevezik. Vezető alumínium rudak sorában készül, amelyek a rotor külső felületén vannak eloszlatva. A rudak végei zártak, ezért az ilyen rotort mókusketrecnek nevezik.
A tekercs, mint az állórész, a mágneses áramkör belsejében található, szintén szigetelt fémlemezekből.
Az aszinkron elektromos motor működésének elve
Ha a tápfeszültséget az állórészhez csatlakoztatják, akkor a tekercseléseken áram folyik. Belsejében mágneses teret hoz létre. Mivel az áram váltakozik, a mező a tápfeszültség alakjának megfelelően változik. A tekercsek térbeli elrendezése úgy történik, hogy a benne lévő mező forog.
A forgórész tekercselésében a forgó mező EMF -et indukál. És ha a tekercs fordulatai rövidre záródnak, akkor egy áram jelenik meg bennük. Ez kölcsönhatásba lép az állórész mezővel, ez az elektromos motor tengelyének forgásához vezet.
Az elektromos motort aszinkronnak nevezik, mivel az állórész és a forgórész különböző sebességgel forog. Ezt a sebességkülönbséget csúszásnak (S) nevezik. 
ahol:
n a mágneses mező frekvenciája;
nr a rotor fordulatszáma.
A tengely fordulatszámának széles tartományban történő szabályozása érdekében aszinkron villanymotorokat tekercselt rotorral végeznek. Egy ilyen forgórészen a tekercsek el vannak tolva, ugyanúgy, mint az állórészen. A belőlük lévő végeket a gyűrűkhöz hozzák ki, ecsetberendezés segítségével ellenállásokat csatlakoztatnak hozzájuk. Minél nagyobb az ellenállás a fázisrotorhoz, annál kisebb a forgási sebessége.
Aszinkron generátor
És mi lesz, ha az aszinkron villanymotor forgórésze forog? Képes lesz -e áramot termelni, és hogyan lehet generátort előállítani indukciós motorból?
Kiderül, hogy ez lehetséges. Annak érdekében, hogy feszültség jelenjen meg az állórész tekercsén, először forgó mágneses mezőt kell létrehozni. Ez az elektromos gép forgórészének maradék mágnesezése miatt jelenik meg. Később, amikor megjelenik a terhelési áram, a rotor mágneses tere eléri a kívánt értéket és stabilizálódik.
A kimeneten a feszültség megjelenésének megkönnyítése érdekében kondenzátor bankot használnak, amely az indításkor az aszinkron generátor állórészéhez van csatlakoztatva (kondenzátor gerjesztése).
De az aszinkron elektromos motorban rejlő paraméter változatlan marad: a csúszás mértéke. Emiatt az indukciós generátor kimeneti feszültségének frekvenciája kisebb lesz, mint a tengely fordulatszáma.
Egyébként az aszinkron generátor tengelyét olyan sebességgel kell forgatni, hogy elérje az elektromos motor állórészének névleges forgási frekvenciáját. Ehhez meg kell találnia a tengely forgási sebességét a testen található lemezről. Az értéket a legközelebbi egész számra kerekítve megkapjuk az elektromos motor generátorrá alakított forgórészének forgási sebességét. 
Például egy villanymotor esetében, amelynek tányérja a fotón látható, a tengely forgási sebessége 950 fordulat / perc. Ez azt jelenti, hogy a tengely forgási sebességének 1000 fordulat / percnek kell lennie.
Miért rosszabb az aszinkron generátor, mint a szinkron?
Mennyire lenne jó egy házi aszinkron motor generátor? Miben különbözik a szinkron generátortól?
E kérdések megválaszolásához emlékezzünk röviden a szinkrongenerátor működési elvére. A csúszógyűrűkön keresztül egyenáramot kap a rotor tekercselése, amelynek értéke állítható. A forgórész forgómezője EMF -et hoz létre az állórész tekercsében. A generációs feszültség kívánt értékének elérése érdekében az automatikus gerjesztésvezérlő rendszer megváltoztatja a forgórész áramát. Mivel a generátor kimenetén lévő feszültséget az automatika figyeli, a folyamatos szabályozási folyamat eredményeként a feszültség mindig változatlan marad, és nem függ a terhelési áram nagyságától.
A szinkron generátorok indításához és működtetéséhez független áramforrásokat (akkumulátorokat) használnak. Ezért működésének kezdete nem függ a terhelési áram megjelenésétől a kimeneten, vagy a kívánt forgási sebesség elérésétől. Csak a kimeneti feszültség frekvenciája függ a forgási sebességtől.
De még akkor is, ha a gerjesztő áramot a generátor feszültségéből fogadja, a fentiek mind igazak maradnak.
A szinkrongenerátornak van még egy tulajdonsága: nemcsak aktív, hanem meddő teljesítményt is képes előállítani. Ez nagyon fontos az elektromos motorok, transzformátorok és más, azt fogyasztó egységek áramellátásakor. A reaktív teljesítmény hiánya a hálózatban a fűtési vezetékek, az elektromos gépek tekercselésének veszteségéhez vezet, a fogyasztók feszültségértékének csökkenéséhez a keletkező értékhez képest.
Az aszinkron generátor gerjesztéséhez a forgórészének maradványmágnesezését használják, ami önmagában egy véletlen érték. Nem lehet szabályozni azokat a paramétereket, amelyek működés közben befolyásolják a kimeneti feszültség értékét.
Ezenkívül az aszinkron generátor nem termel, hanem reaktív energiát fogyaszt. Szükség van rá, hogy megerõs áramot hozzon létre a rotorban. Emlékezzünk a kondenzátor gerjesztésére: az indításkor egy kondenzátor-bank csatlakoztatásával reaktív teljesítmény jön létre, amely szükséges a generátor működéséhez.
Ennek eredményeként az indukciós generátor kimenetén lévő feszültség nem stabil, és a terhelés jellegétől függően változik. Ha nagy számú reaktív fogyasztót csatlakoztatnak hozzá, az állórész tekercselése túlmelegedhet, ami befolyásolja szigetelésének élettartamát.
Ezért az aszinkron generátor használata korlátozott. Működhet az "üvegházhoz" közeli körülmények között: nincs túlterhelés, induló terhelési áram, erős reagensfogyasztó. Ugyanakkor a hozzá kapcsolt elektromos vevőkészülékek nem lehetnek kritikusak a tápfeszültség nagyságának és frekvenciájának változásában.
Ideális hely az aszinkron generátor használatához az alternatív energiarendszerek, amelyeket víz- vagy szélenergia hajt. Ezekben az eszközökben a generátor nem közvetlenül látja el a fogyasztót, hanem tölti az akkumulátort. Ebből már egy egyenáramú-váltakozó áramú átalakítón keresztül a terhelés táplálva van.
Ezért, ha szélturbinát vagy kis vízerőművet kell összeszerelnie, az aszinkron generátor a legjobb kiút. Itt működik a fő és egyetlen előnye - a tervezés egyszerűsége. A gyűrűk hiánya a rotoron és a kefeberendezésen azt eredményezi, hogy működés közben nem kell folyamatosan karbantartani: tisztítsa meg a gyűrűket, cserélje ki a keféket, távolítsa el a grafitporokat. Valóban, ahhoz, hogy saját kezűleg készítsen szélgenerátort aszinkron motorból, a generátor tengelyét közvetlenül a szélturbina lapátjaihoz kell csatlakoztatni. Ez azt jelenti, hogy a szerkezet nagy magasságban lesz. Az onnan való eltávolítás nehézkes.
Mágneses generátor
Miért van szükség mágneses mező létrehozására elektromos áram segítségével? Végül is vannak erőteljes forrásai - neodímium mágnesek.
Az indukciós motor generátorrá alakításához henger alakú neodímium mágnesekre lesz szükség, amelyeket a forgórész tekercsének szabványos vezetői helyére kell felszerelni. Először ki kell számítania a szükséges számú mágnest. Ehhez a rotort eltávolítják a generátorrá alakított motorról. Világosan mutatja a mókuskerék tekercselésének helyeit. A mágnesek méreteit (átmérőjét) úgy választják meg, hogy szigorúan a rövidzárlatos tekercs vezetőinek középpontjába szerelve ne érintkezzenek a következő sor mágneseivel. A sorok között legalább egy résnek kell lennie, mint a használt mágnes átmérője.
Miután eldöntötték az átmérőt, kiszámítják, hogy hány mágnes fér el a tekercselő vezeték hosszában a forgórész egyik végétől a másikig. Ugyanakkor legalább egy -két milliméteres rés marad közöttük. Ha a sorban lévő mágnesek számát megszorozzuk a sorok számával (rotor tekercselő vezetékek), akkor megkapjuk a szükséges számot. A mágnesek magasságát nem szabad túl magasra választani.
A mágnesek aszinkron villanymotor rotorjára történő felszereléséhez módosítani kell: távolítson el egy fémréteget egy esztergagépen a mágnes magasságának megfelelő mélységig. Ebben az esetben a forgórészt óvatosan a gép középpontjába kell helyezni, hogy ne ütje ki az egyensúlyát. Ellenkező esetben elmozdul a tömegközéppont, ami veréshez vezet a munkában.
Ezután elkezdik telepíteni a mágneseket a rotor felületére. A rögzítéshez ragasztót használnak. Bármely mágnesnek két pólusa van, hagyományosan északnak és délnek. Ugyanazon a soron belül a forgórésztől távol lévő pólusoknak azonosnak kell lenniük. Annak érdekében, hogy ne tévesszen meg a telepítés során, a mágneseket először egy koszorúban kötik össze. Szigorúan meghatározott módon kapcsolódnak egymáshoz, mivel csak az ellentétes pólusok vonzzák őket egymáshoz. Most már csak az azonos nevű pólusokat kell jelölővel megjelölni.
Minden következő sorban a külső pólus változik. Vagyis, ha egy sor mágnest helyez el a forgórészen kívül elhelyezett markerrel megjelölt pólussal, akkor a következő mágneseket fordított sorrendben helyezi el. Stb.
A mágnesek ragasztása után epoxigyantával kell rögzíteni őket. Ehhez sablont készítenek a kapott kartonból vagy vastag papírból készült szerkezet körül, amelybe a gyantát öntik. A papír a forgórész köré van tekerve, szalaggal vagy szalaggal. Az egyik végrészt gyurmával borítják, vagy ragasztják is. Ezután a forgórészt függőlegesen telepítik, és epoxidot öntenek a papír és a fém közötti üregbe. Miután megszilárdult, az eszközöket eltávolítják.
Most ismét befogjuk a rotort az esztergagépbe, középre állítjuk, és csiszoljuk az epoxiddal töltött felületet. Ez nem esztétikai okokból szükséges, hanem a rotorra szerelt további alkatrészek által okozott esetleges egyensúlyhiány hatásainak minimalizálása érdekében.
Az őrlést először durva csiszolópapírral végezzük. Fatömbre van szerelve, amelyet egyenletesen mozgatnak egy forgó felületen. Ezután finomabb csiszolópapírt használhat.
Az elektrotechnika saját törvényei és elvei szerint létezik és működik. Köztük van az úgynevezett reverzibilitás elve, amely lehetővé teszi, hogy generátort készítsen saját kezével aszinkron motorból. A probléma megoldásához ismeretekre és a berendezés működési elveinek világos megértésére van szükség.
Az indukciós motor átállítása generátor üzemmódba
Először is figyelembe kell vennie az aszinkron motor működési elvét, mivel ez az egység szolgál a generátor létrehozásának alapjául.
Az aszinkron villanymotor olyan eszköz, amely az elektromos energiát mechanikai és hőenergiává alakítja át. Az ilyen átalakítás lehetőségét az állórész és a forgórész tekercsek közötti létrejött biztosítja. Az aszinkron motorok fő jellemzője ezen elemek sebességének különbsége.
Az állórész és a forgórész koaxiális O-alkatrészek, acéllemezekből, hornyokkal a gyűrű belsejében. Az egész készletben hosszanti barázdák vannak kialakítva, ahol a rézhuzal tekercselése található. A forgórészben a tekercselési funkciót alumínium rudak látják el, amelyek a mag hornyaiban helyezkednek el, és mindkét oldalon zárólemezekkel vannak lezárva. Amikor az állórész tekercselésére feszültséget adnak, forgó mágneses mező keletkezik. A forgási frekvencia különbsége miatt EMF indukálódik a tekercsek között, ami a központi tengely forgásához vezet.
Az aszinkron villanymotorral ellentétben a generátor éppen ellenkezőleg, a hő- és mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. A legelterjedtebbek az indukciós készülékek, amelyeket egy egymással összekapcsolódó elektromotoros erő indukálása jellemez. Az aszinkron motorokhoz hasonlóan az EMF indukciójának oka az állórész és a forgórész mágneses mezőinek fordulatainak különbsége. Ebből teljesen természetes, hogy a reverzibilitás elvéből kiindulva következik, hogy bizonyos műszaki rekonstrukciók miatt teljesen lehetséges aszinkron motort generátorrá alakítani.
Minden indukciós generátor egyfajta transzformátor, amely a motortengely mechanikai energiáját váltóárammá alakítja. Ez akkor történik, amikor a tengely fordulatszáma meghaladja a szinkron fordulatszámot, és eléri az 1500 fordulat / perc értéket. Ezt a sebességet nagy nyomatékkal érik el. Forrása lehet egy gázgenerátor vagy egy szélturbina járókerék belső égésű motorja.
A szinkronsebesség elérésekor bekapcsol egy kondenzátorbank, amelyben kapacitív áram jön létre. Hatása alatt az állórésztekercsek öngerjesztőek, és generációs üzemmódban elektromos áram keletkezik. Az ilyen generátor megbízható és stabil működése, amely 50 Hz -es ipari frekvenciát képes leadni, bizonyos feltételek mellett:
- A forgási sebességnek nagyobbnak kell lennie, mint maga az elektromos motor működési frekvenciája a csúszási százalék mértékével, ami 2-10%.
- A generátor forgási sebességének meg kell egyeznie a szinkron fordulatszámmal.
Hogyan készítsünk generátort
Bizonyos információkkal, gyakorlati ismeretekkel az elektromos mérnöki munkában teljesen lehetséges egy működőképes generátor összeállítása saját kezűleg aszinkron motorból. Először is ki kell számítani a generátorként használt villanymotor valós, azaz aszinkron forgási sebességét. Ezt a műveletet fordulatszámmérő segítségével lehet elvégezni.
Ezután meg kell határoznia az elektromos motor szinkronfrekvenciáját, amely aszinkron lesz a generátor számára. Mint már említettük, itt figyelembe kell venni a csúszás mértékét, amely 2-10%. Például a mérések eredményeként 1450 fordulat / perc fordulatszámot kaptunk, ezért a generátor szükséges működési frekvenciája 1479-1595 fordulat / perc lesz.
A helyi villamosenergia -hálózatok nem mindig képesek teljes mértékben áramot szolgáltatni az otthonok számára, különösen, ha vidéki házakról és kastélyokról van szó. Az állandó áramellátás megszakadása, vagy annak teljes hiánya arra késztet, hogy áramot szerezzenek. Az egyik ilyen a felhasználás - villamos energia átalakítására és tárolására alkalmas eszköz ehhez a legszokatlanabb erőforrásokat (energia, apály és áramlás) használja fel. Működési elve meglehetősen egyszerű, ami lehetővé teszi elektromos generátor készítését saját kezével. Talán egy házi készítésű modell nem tud versenyezni a gyárilag összeállított analóggal, de ez egy nagyszerű módja annak, hogy több mint 10 000 rubelt takarítson meg. Ha a házi villamos generátort ideiglenes alternatív áramforrásnak tekintjük, akkor teljesen lehetséges a házi termékek.
Hogyan lehet elektromos generátort készíteni, mi szükséges ehhez, valamint milyen árnyalatokat kell figyelembe venni, tovább fogjuk megtudni.
A vágyat, hogy elektromos generátort használjon, egy kellemetlenség árnyékolja be - ez az az egység magas költsége... Bármit is mondhat, de a legtöbb alacsony fogyasztású modell meglehetősen transzcendentális költségekkel rendelkezik - 15 000 rubeltől és többtől. Ez a tény indítja el az ötletet, hogy saját kezűleg generátort hozzon létre. Azonban magam a folyamat nehézkes lehet, ha:
- nincs jártassága a szerszámokkal és diagramokkal való munkához;
- nincs tapasztalat az ilyen eszközök létrehozásában;
- a szükséges alkatrészek és pótalkatrészek nem állnak rendelkezésre.
Ha mindez és egy nagy vágy jelen van, akkor megpróbálhat generátort építeni, az összeszerelési utasítás és a mellékelt ábra alapján.
Nem titok, hogy egy megvásárolt elektromos generátor a funkciók és funkciók kibővített listájával rendelkezik, míg a házi készítésű termék képes meghibásodni és meghibásodni a legrosszabb pillanatokban. Ezért a saját kezű vásárlás vagy készítés tisztán egyéni kérdés, amely felelős megközelítést igényel.
Hogyan működik az elektromos generátor
Az elektromos generátor működési elve az elektromágneses indukció fizikai jelenségén alapul. A mesterségesen létrehozott elektromágneses mezőn áthaladó vezető impulzust hoz létre, amelyet egyenárammá alakítanak át.
A generátor olyan motorral rendelkezik, amely képes villamos energiát termelni úgy, hogy egy bizonyos típusú tüzelőanyagot éget el a rekeszekben:, vagy. Az égési kamrába belépő tüzelőanyag viszont égés közben gázt termel, amely forgatja a főtengelyt. Ez utóbbi impulzust továbbít a meghajtott tengelyre, amely már képes bizonyos mennyiségű energiát szolgáltatni a kimeneten.
A cikk leírja, hogyan lehet háromfázisú (egyfázisú) 220/380 V generátort építeni aszinkron váltakozó áramú motorra.
A háromfázisú aszinkron villanymotort a 19. század végén találta fel az orosz villamos tudós M.O. A Dolivo-Dobrovolsky-t ma elsősorban az iparban és a mezőgazdaságban, valamint a mindennapi életben használják. Az aszinkron villanymotorok a legegyszerűbbek és legmegbízhatóbbak. Ezért minden olyan esetben, amikor az elektromos hajtás feltételei szerint megengedett, és nincs szükség meddőteljesítmény -kompenzációra, aszinkron váltóáramú motorokat kell használni.
Az aszinkronmotoroknak két fő típusa létezik: mókus-ketreces rotorral és tekercselt rotorral. Az aszinkron mókusketreces motor egy álló részből - állórészből és egy mozgó részből - egy rotorból áll, amely két motorpajzsba szerelt csapágyakban forog. Az állórész és a forgórész magjai különálló, egymástól elkülönített elektromos acéllemezekből készülnek. A szigetelt huzalból készült tekercset az állórész magjának hornyaiba fektetik. A rúdtekercset a rotormag hornyaiba helyezzük, vagy öntjük az olvadt alumíniumot. A jumpergyűrűk rövidre zárják a forgórész tekercselését a végein (innen a mókus-ketrec neve). A mókusketreces rotorral ellentétben az állórésztekercshez hasonló tekercset a fázisrotor réseibe helyezzük. A tekercselés végeit a tengelyen rögzített csúszógyűrűkhöz vezetjük. A kefék a gyűrűk mentén csúsznak, összekötve a tekercselést egy indító vagy beállító reosztáttal. A tekercselt rotoros aszinkron villanymotorok drágább eszközök, minősített karbantartást igényelnek, kevésbé megbízhatóak, ezért csak azokban az iparágakban használják őket, amelyekben nem lehet nélkülözni őket. Emiatt nem használják széles körben, és nem foglalkozunk velük tovább.
Áram folyik az állórész tekercselésén, amely egy háromfázisú áramkörben található, és forgó mágneses mezőt hoz létre. Az állórész forgómezőjének mágneses mező vonalai keresztezik a forgórész tekercselő rudait, és elektromotoros erőt (EMF) indukálnak bennük. Ennek az EMF-nek a hatására áram áramlik a rövidzárlatú rotor rudakban. A rudak körül mágneses fluxusok keletkeznek, amelyek a rotor közös mágneses mezőjét hozzák létre, amely az állórész forgó mágneses mezőjével kölcsönhatásba lépve olyan erőt hoz létre, amely a forgórészt az állórész mágneses térének forgásirányában forgatja. A forgórész sebessége valamivel kisebb, mint az állórész tekercselés által létrehozott mágneses mező sebessége. Ezt a mutatót az S csúszás jellemzi, és a legtöbb motor esetében 2 és 10%között van.
Az ipari létesítményekben leggyakrabban háromfázisú aszinkron villanymotorokat használnak, amelyeket egységes sorozat formájában állítanak elő. Ezek közé tartozik egyetlen 4A sorozat, amelynek névleges teljesítménytartománya 0,06 és 400 kW között van, és amelyek gépei nagy megbízhatósággal, jó teljesítménnyel és a világszínvonalnak megfelelnek.
Az autonóm aszinkron generátorok háromfázisú gépek, amelyek a hajtómű mechanikai energiáját váltakozó áramú elektromos energiává alakítják. Kétségtelen előnyük más típusú generátorokkal szemben a kollektor-kefe mechanizmus hiánya, és ennek következtében a nagy tartósság és megbízhatóság. Ha a hálózatról leválasztott aszinkron motort bármelyik főmozgatóból forgatják, akkor az elektromos gépek visszafordíthatóságának elvével összhangban a szinkron fordulatszám elérésekor egy bizonyos EMF keletkezik az állórész tekercsének kivezetésein. a maradék mágneses mező hatása. Ha most egy C kondenzátor bank csatlakozik az állórész tekercsének kapcsaihoz, akkor az állórész tekercseléseiben vezető kapacitív áram folyik, amely ebben az esetben mágnesez. A C akkumulátor kapacitásának meg kell haladnia egy bizonyos C0 kritikus értéket, az autonóm aszinkron generátor paramétereitől függően: csak ebben az esetben a generátor öngerjesztő, és háromfázisú szimmetrikus feszültségrendszert szerelnek fel az állórész tekercselésére. A feszültség értéke végső soron a gép jellemzőitől és a kondenzátorok kapacitásától függ. Így egy aszinkron mókusketreces motor átalakítható aszinkron generátorrá.
1. ábra Az aszinkron villanymotor generátorként történő bekapcsolásának szabványos sémája.
Kiválaszthatja a kapacitást úgy, hogy az aszinkron generátor névleges feszültsége és teljesítménye egyenlő legyen a feszültséggel és a teljesítménnyel, amikor elektromos motorként működik.
Az 1. táblázat a kondenzátorok kapacitását mutatja aszinkron generátorok gerjesztésére (U = 380 V, 750 ... 1500 ford / perc). Itt a Q meddő teljesítményét a következő képlet határozza meg:
Q = 0,314 · U2 · C · 10–6,
ahol C a kondenzátorok kapacitása, μF.
|
Generátor teljesítmény, |
Üresjárat |
|||||
|
kapacitás, |
reaktív teljesítmény, |
|||||
|
kapacitás, |
reaktív teljesítmény, |
kapacitás, |
reaktív teljesítmény, |
|||
Amint a fenti adatokból látható, az indukciós generátorra nehezedő induktív terhelés, amely csökkenti a teljesítménytényezőt, a szükséges kapacitás hirtelen növekedését okozza.
Ahhoz, hogy a feszültség állandó maradjon a növekvő terheléssel, növelni kell a kondenzátorok kapacitását, azaz további kondenzátorokat kell csatlakoztatni.
Ezt a körülményt az aszinkron generátor hátrányának kell tekinteni.
Az aszinkron generátor forgási frekvenciájának normál üzemmódban meg kell haladnia az aszinkront az S = 2 ... 10%csúszási értékkel, és meg kell felelnie a szinkronfrekvenciának.
Ennek a feltételnek a elmulasztása azt eredményezi, hogy a generált feszültség frekvenciája eltérhet az ipari 50 Hz-es frekvenciától, ami a frekvenciafüggő áramfogyasztók instabil működéséhez vezet: elektromos szivattyúk, mosógépek, transzformátoros készülékek bemenet.
A generált frekvencia csökkenése különösen veszélyes, mivel ebben az esetben az elektromos motorok, transzformátorok tekercseinek induktív ellenállása csökken, ami fokozott felmelegedést és idő előtti meghibásodást okozhat.
Aszinkron generátorként a megfelelő teljesítményű hagyományos aszinkron mókus-ketreces motor minden változtatás nélkül használható. Az elektromos motor-generátor teljesítményét a csatlakoztatott eszközök teljesítménye határozza meg. Ezek közül a legtöbb energiát fogyasztó:
· Háztartási hegesztő transzformátorok;
· Elektromos fűrészek, elektrofugánok, gabona őrlők (teljesítmény 0,3 ... 3 kW);
· "Rossiyanka" és "Dream" típusú elektromos kemencék, legfeljebb 2 kW kapacitással;
· Elektromos vasalók (teljesítmény 850 ... 1000 W).
Különösen szeretnék foglalkozni a háztartási hegesztőtranszformátorok működésével.
Az autonóm áramforráshoz való csatlakozásuk a legkívánatosabb, mert ipari hálózatról üzemeltetve számos kellemetlenséget okoznak a többi áramfogyasztó számára. Ha egy háztartási hegesztőtranszformátort 2 ... 3 mm átmérőjű elektródákkal való működésre terveztek, akkor teljes teljesítménye körülbelül 4 ... 6 kW, az aszinkron generátor teljesítményének 5 -en belül kell lennie. .. 7 kW.
Ha a háztartási hegesztő transzformátor lehetővé teszi a munkát 4 mm átmérőjű elektródákkal, akkor a legsúlyosabb módban - a fém "vágásakor" az általa fogyasztott teljes teljesítmény elérheti a 10 ... 12 kW -ot, az aszinkron teljesítményét A generátornak 11 ... 13 kW -on belül kell lennie.
Háromfázisú kondenzátorbankként jó az úgynevezett meddőteljesítmény-kompenzátorokat használni, amelyek célja a cos φ javítása az ipari világítási hálózatokban. Típusjelzésük: KM1-0.22-4.5-3U3 vagy KM2-0.22-9-3U3, amelyet a következőképpen fejtünk meg. KM - ásványolajjal impregnált koszinusz kondenzátorok, az első szám a méret (1 vagy 2), majd a feszültség (0,22 kV), teljesítmény (4,5 vagy 9 kvar), majd a 3 vagy 2 szám háromfázisú vagy egyszeres -fázisú változat, U3 (mérsékelt éghajlat, a harmadik kategória).
Saját készítésű akkumulátor esetén legalább 600 V üzemi feszültségű kondenzátorokat, például MBGO, MBGP, MBGT, K-42-4 stb. Használjon. Elektrolitikus kondenzátorok nem használhatók.
A fenti lehetőség a háromfázisú villanymotor generátorként való csatlakoztatására klasszikusnak tekinthető, de nem az egyetlen. Vannak más módszerek is, amelyek ugyanolyan jól működtek a gyakorlatban. Például, ha egy kondenzátor bank egy elektromos motorgenerátor egy vagy két tekercséhez van csatlakoztatva.
2. ábra Egy aszinkron generátor kétfázisú üzemmódja.
Ezt az áramkört akkor kell használni, ha nincs szükség háromfázisú feszültség megszerzésére. Ez a bekapcsolási lehetőség csökkenti a kondenzátorok munkaképességét, csökkenti az elsődleges mechanikus motor terhelését üresjáratban stb. "értékes" üzemanyagot takarít meg.
A háztartási használatra szánt egyfázisú aszinkron mókus-ketreces villanymotorok kis teljesítményű generátorokként használhatók, amelyek 220 V váltakozó egyfázisú feszültséget termelnek: olyan mosógépekből, mint például Oka, Volga, öntözőszivattyúk Agidel, BTsN stb. a működő tekercseléshez. Használhat egy meglévő fáziseltoló kondenzátort, ha azt a munkatekercshez csatlakoztatja. Ennek a kondenzátornak a kapacitását némileg növelni kell. Értékét a generátorhoz csatlakoztatott terhelés jellege határozza meg: aktív terhelés (elektromos kemencék, izzók, elektromos forrasztópáka) esetén kis kapacitás szükséges, induktív (villanymotorok, televíziók, hűtőszekrények) - több.
3. ábra Kis teljesítményű generátor egyfázisú aszinkronmotorból.
Most néhány szó az elsődleges mechanikus motorról, amely forgatni fogja a generátort. Mint tudják, az energia bármilyen átalakulása elkerülhetetlen veszteségekkel jár. Értéküket a készülék hatékonysága határozza meg. Ezért a mechanikus motor teljesítményének 50 ... 100%-kal meg kell haladnia az aszinkron generátor teljesítményét. Például, ha az aszinkron generátor teljesítménye 5 kW, akkor a mechanikus motor teljesítményének 7,5 ... 10 kW -nak kell lennie. Az erőátviteli mechanizmus segítségével a mechanikus motor és a generátor fordulatait összehangolják, így a generátor működési módját a mechanikus motor közepes fordulatszámára állítják be. Ha szükséges, röviden növelheti a generátor teljesítményét a mechanikus motor fordulatszámának növelésével.
Minden autonóm erőműnek tartalmaznia kell a szükséges minimális tartozékokat: AC voltmérőt (500 V -ig terjedő skálával), frekvenciaszámlálót (lehetőleg) és három kapcsolót. Az egyik kapcsoló a terhelést a generátorhoz, a másik kettő a gerjesztő áramkört kapcsolja össze. A kapcsolók jelenléte a gerjesztő körben megkönnyíti a mechanikus motor beindítását, és lehetővé teszi a generátor tekercsek hőmérsékletének gyors csökkentését is, a munka befejezése után a gerjesztetlen generátor forgórészét elforgatják a mechanikus motorból majd valamikor. Ez az eljárás meghosszabbítja a generátor tekercsek aktív élettartamát.
Ha a generátornak olyan berendezéseket kell táplálni, amelyek normál esetben a hálózati hálózathoz vannak csatlakoztatva (például lakóépület világítása, háztartási elektromos készülékek), akkor kétfázisú kapcsolót kell biztosítani, amely leválasztja ezt a berendezést az ipari hálózatról. hálózat a generátor működése közben. Szükséges mindkét vezeték leválasztása: "fázis" és "nulla".
Végezetül néhány általános tipp.
A generátor veszélyes eszköz. 380 V -ot csak akkor használjon, ha feltétlenül szükséges, minden más esetben 220 V -ot.
A biztonsági követelmények szerint a generátort földeléssel kell ellátni.
Ügyeljen a generátor hőviszonyaira. "Nem szereti" az alapjáratot. A termikus terhelés csökkenthető az izgalmas kondenzátorok kapacitásának gondosabb megválasztásával.
Ne tévedjen a generátor által generált elektromos áram erejével. Ha egy fázist használnak a háromfázisú generátor működése során, akkor teljesítménye a generátor teljes teljesítményének 1/3 -a lesz, ha két fázis - a generátor teljes teljesítményének 2/3 -a.
A generátor által generált váltakozó áram frekvenciája közvetve szabályozható a kimeneti feszültséggel, amelynek "üresjáratban" 4 ... 6% -kal kell magasabbnak lennie, mint a 220 V / 380 V ipari érték.
Irodalom:
L.G. Prishchep Egy vidéki villanyszerelő tankönyve. M.: Agropromizdat, 1986.
A.A. Ivanov, Elektromos mérnöki kézikönyv, Kijev: Felsőiskola, 1984.
cm001.narod.ru
"Csináld magad" 2005, 3. szám, 78-82
Ezeknek a munkáknak gyakorlatilag semmi közük egymáshoz, mivel szükség van a rendszer jellegének és céljának különböző csomópontjainak elkészítésére. Mindkét elem gyártásához rögtönzött mechanizmusokat és eszközöket használnak, amelyek felhasználhatók vagy átalakíthatók a kívánt egységgé. A generátor létrehozásának egyik lehetősége, amelyet gyakran használnak a szélgenerátor gyártásához, az aszinkron villanymotorból történő gyártás, amely a legsikeresebben és leghatékonyabban teszi lehetővé a probléma megoldását. Vizsgáljuk meg részletesebben a kérdést:
Generátor készítése aszinkron motorból
Az indukciós motor a legjobb "üres" generátor készítéséhez. Ehhez a legjobb teljesítményt nyújtja a rövidzárlat -ellenállás szempontjából, kevésbé válogatós a por vagy a szennyeződés tekintetében. Ezenkívül az aszinkron generátorok "tisztább" energiát termelnek, az egyértelmű tényező (magasabb harmonikusok jelenléte) ezekben az eszközökben csak 2%, míg a szinkrongenerátorokban 15%. A magasabb felharmonikusok hozzájárulnak a motor felmelegedéséhez és leállítják a forgásmódot, ezért kis számuk nagy előnye a kialakításnak.
Az aszinkron eszközök nem rendelkeznek forgó tekercseléssel, ami nagymértékben kiküszöböli a meghibásodásuk vagy a súrlódás vagy rövidzárlat okozta károsodás lehetőségét.
Egy másik fontos tényező a 220 V vagy 380 V feszültség jelenléte a kimeneti tekercseken, ami lehetővé teszi a fogyasztóeszközök közvetlen csatlakoztatását a generátorhoz, megkerülve az aktuális stabilizáló rendszert. Vagyis amíg szél van, az eszközök ugyanúgy működnek, mint a hálózatról.
Az egyetlen különbség a teljes komplexum működésétől az, hogy a szél lecsillapodása után azonnal leáll, miközben a készletben található akkumulátorok egy ideig kapacitásuk felhasználásával táplálják a fogyasztó eszközöket.
A rotor átalakítása
Az egyetlen változtatás az indukciós motor kialakításán, amikor azt generátorrá alakítják, az állandó mágnesek felszerelése a forgórészre. A nagyobb áramerősség elérése érdekében a tekercseket néha feltekerik egy vastagabb huzalra, amely kisebb ellenállással rendelkezik és jobb eredményeket ad, de ez az eljárás nem kritikus, nélküle is megteheti - a generátor működni fog.
Aszinkron motor rotor nem tartalmaz tekercseket vagy egyéb elemeket, valójában egy közönséges lendkerék. A rotor fém esztergagépben van megmunkálva, nélküle nem lehet. Ezért egy projekt létrehozásakor azonnal meg kell oldania a munka technikai támogatásának kérdését, találnia kell egy ismerős esztergályos személyt vagy egy ilyen munkával foglalkozó szervezetet. A rotor átmérőjét csökkenteni kell a rá telepített mágnesek vastagságával.
A mágnesek rögzítésének két módja van:
- acél hüvely gyártása és felszerelése, amelyet egy korábban csökkentett átmérőjű rotorra helyeznek, majd mágneseket rögzítenek a hüvelyhez. Ez a módszer lehetővé teszi a mágnesek erősségének, a térerősség növelését, ami hozzájárul az EMF aktívabb kialakulásához
- az átmérő csökkentése csak a mágnesek vastagságával és a szükséges munkaréssel. Ez a módszer egyszerűbb, de erősebb mágneseket kell telepíteni, a legjobb az egészben - a neodímiumot, amelyek sokkal nagyobb erővel rendelkeznek és erőteljes mezőt hoznak létre.
A mágneseket a forgórész szerkezetének vonalai mentén szerelik fel, azaz nem a tengely, hanem kissé eltolódott a forgás irányába (ezek a vonalak jól láthatók a rotoron). A mágneseket váltakozó pólusokba helyezik, és ragasztóval rögzítik a forgórészhez (epoxi ajánlott). Miután megszáradt, összeszerelheti a generátort, amelyet motorunk most átalakított, és folytathatja a tesztelési eljárásokat.
Az újonnan létrehozott generátor tesztelése
Ez az eljárás lehetővé teszi, hogy megtudja a generátor működőképességének mértékét, empirikusan határozza meg a kívánt feszültség eléréséhez szükséges forgórész fordulatszámát. Általában egy másik motort használnak, például egy elektromos fúrót, amelyben a tokmány forgási gyakorisága változik. A generátor forgórészét elforgatva, egy voltmérővel vagy izzóval csatlakoztatva, ellenőrzik, hogy milyen sebességre van szükség a generátor minimális és maximális teljesítményhatáraihoz, hogy megkapja azokat az adatokat, amelyek alapján a szélerőmű létre kell hozni.
Tesztelés céljából csatlakoztathat bármilyen fogyasztóeszközt (például fűtőtestet vagy világítóberendezést), és ellenőrizheti, hogy működik -e. Ez segít eltávolítani az összes felmerülő kérdést, és szükség esetén módosítani. Például néha helyzetek merülnek fel a rotor "beragadásával", amely nem indul el enyhe szélben. Ez akkor fordul elő, ha a mágnesek egyenlőtlenül vannak elosztva, és kiküszöbölhetők a generátor szétszerelésével, a mágnesek leválasztásával és egységesebb konfigurációban történő megerősítésével.
Minden munka befejezése után rendelkezésre áll egy teljesen működőképes generátor, amelynek ezentúl forgási forrásra van szüksége.
Szélmalom készítése
Szélmalom létrehozásához ki kell választania a tervezési lehetőségek bármelyikét, amelyek közül sok van. Tehát vannak a rotor vízszintes vagy függőleges kialakításai (ebben az esetben a "rotor" kifejezés a szélgenerátor forgó részére vonatkozik - egy tengely pengékkel, amelyeket a szél erő indít). nagyobb hatékonysággal és stabilitással rendelkeznek az energiatermelésben, de szükségük van egy irányító rendszerre, amelyhez viszont könnyű forgatásra van szükség a tengelyen.
Minél erősebb a generátor, annál nehezebb forogni, és annál nagyobb erőfeszítéseket kell kifejlesztenie a szélerőműnek, ami nagyméretű. Sőt, minél nagyobb a szélturbina, annál nehezebb, és nagyobb nyugalmi tehetetlensége van, ami ördögi kört képez. Általában átlagokat és értékeket használnak, lehetővé téve a kompromisszum kialakítását a méret és a könnyű forgás között.
Könnyebb gyártani és nem igényes a szél irányában. Ugyanakkor kisebb a hatékonyságuk, mivel a szél ugyanazzal az erővel hat a penge mindkét oldalán, ami megnehezíti a forgást. Ennek a hátránynak a elkerülése érdekében sokféle rotor kialakítást hoztak létre, például:
- rotor Savonius
- Darrieus rotor
- Lenz rotor
Ismert ortogonális konstrukciók(a forgástengelyhez képest egymástól távol) vagy helikoid (bonyolult alakú pengék, amelyek spirális fordulatokra emlékeztetnek). Mindezeknek a terveknek megvannak a maguk előnyei és hátrányai, amelyek közül a legfontosabb az, hogy nincs matematikai modell az ilyen vagy olyan típusú pengék forgására, ami rendkívül megnehezíti és közelíti a számítást. Ezért kísérletezéssel járnak el - kísérleti modell jön létre, annak hiányosságai tisztázódnak, figyelembe véve a működő forgórész gyártását.
A legegyszerűbb és legelterjedtebb kialakítás a forgórész, de a közelmúltban sok más típusú, más típusú alapú szélgenerátor leírása jelent meg a hálózaton.
A forgórész egyszerű - a tengely csapágyakon van, amelyek felső részén a lapátok megerősítve vannak, amelyek a szél hatására forognak és továbbítják a nyomatékot a generátorhoz. A forgórész rendelkezésre álló anyagokból készül, a telepítés nem igényel túlzott magasságot (általában 3-7 m-rel megemelve), ez a régió szélének erősségétől függ. A függőleges szerkezetek szinte nem igényelnek karbantartást vagy szervizelést, ami megkönnyíti a szélerőmű üzemeltetését.
