Двигатель электрогенератор


Электрогенераторы: устройство, технологии, особенности применения

Электрогенераторы помогают использовать электроинструмент далеко от стационарных источников электроэнергии.

«А зачем он, собственно, нужен?» – вполне резонно спросят многие читатели. Оказывается, что большинству подобный агрегат просто необходим, причем причины у каждого покупателя свои.

Избалованные комфортом городские жители, однажды увидев у приятеля на пикнике генератор, уже не представляют себе отдыха за городом без этого «чуда».

Для других станция – это порой единственный источник электроснабжения из-за проблем с централизованной сетью или вовсе из-за ее отсутствия.

Ремонтные бригады, аварийные службы, владельцы коттеджей, магазинов и АЗС – это далеко не полный перечень клиентов фирм по продаже генераторов.

Вот и получается, что очень разные люди для совершенно разных целей рано или поздно решаются приобрести свою собственную автономную «электророзетку». Именно так нужно воспринимать современную, компактную, экономичную и тихую бензиновую (дизельную) электростанцию.

Это надо знать

При выборе генератора, как правило, руководствуются личными предпочтениями. Кому-то подавай мобильность и малый вес, другому необходимы возможность автоматизации и длительной безостановочной работы, а иной хочет то и другое сразу, да чтобы дешево. Но в любом случае приходится решать задачу выбора агрегата соответствующей мощности. Для начала попробуем выяснить, что же это такое – «мощность электрического тока»?

Как рассчитать необходимую мощность генератора?

Возьмем, к примеру, 2-киловаттный обогреватель, 1-киловаттный пылесос и 300-ваттную морозильную камеру. Что объединяет столь разные нагрузки? Оказывается, чтобы «запитать» каждую из них, необходим электрогенератор мощностью как минимум 3 кВ•А.

Возникает два резонных вопроса. Первый: почему одна и та же величина (мощность) указывается в разных единицах измерения: кВт и кВ•А? И второй: почему потребителей электрической энергии (у нас это обогреватель, пылесос и морозильник) нельзя «стричь под одну гребенку»?

Что такое коэффициент мощности?

Из школьного курса физики известно, что мощность равна произведению напряжения и тока. Поэтому логично, что измеряется она в вольт-амперах, или ВА. Это полная или, как ее еще называют, кажущаяся мощность. Последняя делится на две составляющие.

За счет небольших размеров некоторые модели генераторов удобно не только перевозить, но и переносить.

Активная (полезная) расходуется непосредственно на совершение работы, типичной для данного электроприбора. Эту «видимую» часть измеряют в ваттах, или Вт. Реактивная, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), тратится на создание магнитных полей в катушках и электрических полей в конденсаторах.

После взаимодействия с нагрузками реактивного характера синусоиды тока и напряжения сдвигаются друг относительно друга на некоторый угол Phi. Чем он ближе к 0 (cos Phi – > 1), тем больше полезная мощность, так как в конкретный момент времени перемножаются максимальные значения вольтажа и ампер. Приборы с cos Phi менее 0,7 подключать к сети запрещено правилами.

Теперь ответим на второй вопрос. Начнем с пылесоса: почему применительно к нему нельзя полностью реализовать мощность генератора?

Электрическое сопротивление пылесоса имеет реактивную составляющую, причем индуктивного характера. Главный «виновник» этого – электромотор с его обмотками, которые добавляют к разности фаз генератора (альтернатора) электростанции собственную разность фаз того же знака (направления). В результате приходится применять еще один – поправочный – коэффициент мощности, характеризующий теперь уже потребителя энергии.

Электрогенератор

Электрогенератор, или альтернатор, как его часто называют специалисты, преобразует механическую энергию вращения вала двигателя в электромагнитную энергию переменного тока. В зависимости от его типа и конструкции электростанция подходит для решения тех или иных задач.

Синхронный или асинхронный?

Для возбуждения ЭДС (электродвижущей силы) в обмотках статора (неподвижная часть генератора) нужно создать переменное магнитное поле. Это достигается вращением намагниченного ротора (другое его название – якорь). Для намагничивания используют разные приемы.

Так, у синхронного генератора на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а, следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно играет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного альтернатора «проглатывать» кратковременные перегрузки очень высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток.

Однако у такой схемы есть и недостатки. Прежде всего, ток приходится подавать на вращающийся ротор, для чего традиционно используют щеточный узел. Работая с довольно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично «выгорают». Это приводит к плохому их прилеганию к коллектору, к повышению омического сопротивления и к дальнейшему перегреву узла. Кроме того, подвижный контакт неизбежно искрит, а значит, становится источником радиопомех.

Чтобы избежать преждевременного износа, рекомендуется время от времени контролировать состояние щеточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. Кстати, после их замены желательно дать им время «приработаться» к коллектору, а уж затем нагружать станцию «по полной программе».

Многие самые современные синхронные генераторы снабжены бесщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора (их еще называют brashless). Они лишены перечисленных недостатков, а потому предпочтительнее.

Асинхронный генератор вообще не имеет обмоток на роторе. Для возбуждения ЭДС в его выходной цепи используют остаточную намагниченность якоря. Конструктивно такой альтернатор намного проще, надежнее и долговечнее. К тому же, поскольку обмотки ротора охлаждать не нужно (их просто нет), корпус асинхронного генератора можно сделать закрытым и тем самым практически исключить попадание внутрь пыли и влаги.

К сожалению, асинхронники тоже не лишены недостатков. Стабильность напряжения на выходе у них обычно хуже, чем у синхронников. Да и способность к пусковым перегрузкам оставляет желать лучшего: при достижении некоторого критического значения тока в обмотках статора, ротор попросту размагничивается. Впрочем, намагнитить его несложно – достаточно подать на определенные входы указанное в инструкции напряжение.

Перечисленные «асинхронные проблемы» частично решают, оснащая станции регулятором напряжения и стартовым усилителем. Однако все эти «навороты» лишают агрегат его главного достоинства – простоты.

Синхронный генератор. Асинхронный генератор.

Сколько же в нем фаз?

Действительно, зачем нужны непонятные три фазы, когда и с одной-то не разберешься? Но в том-то и дело, что без них – никуда. Начнем с того, что трехфазная схема подключения позволяет передавать энергию трех однофазных источников всего по трем проводам (в случае однофазной схемы потребовалось бы выделить по два провода на каждый такой источник).

В итоге при равной выходной мощности трехфазный альтернатор компактнее, легче и имеет больший КПД. К тому же он более универсален – на выходе дает как бытовые 220 вольт, так и промышленные 380. Но имейте в виду: полноценно работать на однофазную нагрузку трехфазный альтернатор может только при правильном подключении.

Двигатель

Любой, даже самый распрекрасный альтернатор не выдаст и ватта мощности, если его не будет вращать двигатель. Какие они бывают и чем различаются?

Бензиновые моторы

Обычно на бензиновых электростанциях малой и средней мощности применяются карбюраторные, или, как их часто называют, бензиновые моторы (совсем правильный термин – «двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием»).

Как явствует из названия, топливом для них служит бензин. Сгорая, он отдает часть своей энергии поршню, совершая полезную работу, а все что осталось – тратит на нагрев атмосферы и деталей мотора. Разумеется, чем больше джоулей идет в полезное дело, тем лучше.

Повышение КПД – сложная техническая задача, для решения которой прибегают к разным приемам.

Достичь качественного скачка в борьбе за снижение расхода топлива удалось при переходе к верхнеклапанной компоновке двигателя. Одна из таких схем с распределительным валом в картере и штанговым приводом получила в последние годы наибольшее распространение и обозначается OHV. Ее внедрение позволило уменьшить площадь поверхности камеры сгорания, а значит, уменьшить нагрев деталей мотора. Кроме того, появилась возможность повысить степень сжатия (с 5–6 до 7–9 единиц) при использовании бензина прежней марки, что еще больше повысило эффективность.

К сожалению, дальнейшее повышение КПД бензинового двигателя за счет увеличения степени сжатия нецелесообразно – это потребует значительного увеличения октанового числа топлива (то есть его стоимости). В противном случае горючая смесь, детонируя, будет сгорать раньше времени, толкая поршень против его движения.

Для следующего качественного шага необходимо кардинально улучшить сам процесс смесеобразования, то есть отказаться от карбюратора в пользу систем впрыска с электронным управлением. А цена самой простой из них вплотную приближается к стоимости недорогого мотора вместе с его карбюратором.

Дизельные моторы

Дизельные электростанции обладают недостижимо низким для бензинового мотора расходом топлива. У него степень сжатия ограничена, главным образом, прочностью и термостойкостью деталей поршневой и кривошипно-шатунной групп. Для нормальной работы в жестких режимах дизельные моторы приходится делать очень прочными, то есть тяжелыми. Как следствие, при высокой частоте вращения вала они изнашиваются быстрее, чем более легкие детали карбюраторного двигателя. Вышесказанное никоим образом не означает того, что дизель менее долговечен (здесь самое время вспомнить о высоком запасе прочности), а лишь поясняет причину, по которой он «предпочитает» пониженные обороты.

У такого мотора есть два серьезных недостатка: высокая стоимость и относительно большая масса. Сложность и дороговизну ремонта в расчет брать не будем – они скомпенсированы надежностью и долговечностью.

Кратко подытожить проблему выбора типа силовой установки можно так: – Любой дизель экономичнее бензинового мотора и к своей «кончине» обычно успевает окупить разницу в цене. – «Тихоходный» (1500 об./мин) дизель превосходит бензиновый мотор по ресурсу примерно в четыре-пять раз, а по весу – в два-три раза. «Быстроходный» (3000 об./мин) по обоим параметрам опережает карбюраторный мотор примерно в полтора раза. – Если в конструкции не предусмотрены свечи накаливания (а они имеются, как правило, лишь на очень мощных двигателях), запустить дизель при отрицательных температурах весьма непросто. – Зимой на дизельном моторе нужно использовать специальные сорта топлива.

Двух- и четырехтактные двигатели

Конструктивно двухтактные моторы проще и, соответственно, дешевле, легче и надежнее (иногда – еще и долговечнее) четырехтактных. Оборотная сторона медали – повышенный расход топлива и необходимость возиться с маслом (его приходится подавать вместе с бензином).

Но нет худа без добра: густеющее на морозе масло не препятствует прокрутке холодного двигателя, каждый оборот которого, кстати, приравнивается к двум «четырехтактным». Те, кто работают или живут на Севере, это прекрасно знают и предпочитают именно такие движки. Завести промерзший «четырехтактник» практически невозможно, и тут уже не до экономии...

Словарь терминов

API – свидетельство того, что уровень эксплуатационных свойств масла определен в соответствии со стандартами Американского института нефти. Первая буква индекса, следующая в аббревиатуре за API, обозначает категорию: S – для бензиновых моторов, C – для дизельных.

Бензиновые электростанции хотя легкие и с хорошим КПД, однако топливо расходуют больше, чем дизельные.

Вторая – группу качества. Самый низкий уровень – у масел с буквой «А», более высокий – «В» и т.д. Если обозначение двойное, например API SJ/CF, значит смазку можно использовать и как SJ, и как CF.

AVR – расшифровывается как Automatic Voltage Regulator. Эту систему устанавливают на синхронные альтернаторы для стабилизации выходного напряжения (обычно оно поддерживается с точностью до 5%). Для прецизионной (точной) регулировки прибегают к дополнительным электронным устройствам, которые, как правило, приобретают за отдельную плату.

SAE – означает, что класс вязкости масла определен в соответствии со стандартами Общества автомобильных инженеров США. Зимние классы обозначают в виде числа с индексом W (от winter – зима), например SAE 5W; летние – только числом, например SAE 30; а универсальные – комбинацией того и другого через дефис, например SAE 5W-30. Кстати, для двигателей, смазывающихся разбрызгиванием, вязкость особенно важна. Слишком густое масло не образует «масляного тумана», а потому не поступает на трущиеся пары.

Тепловой автомат без плавкого предохранителя – предназначен для защиты генератора от перегрузок. На сегодняшний день это самое распространенное устройство защиты электросети.

Бесщеточный генератор (brashless) – синхронный альтернатор, в конструкции которого нет щеток. Он не требует обслуживания, долговечен и при работе не создает радиопомех. Интенсивно вытесняет с рынка малой и средней по мощности техники генераторы традиционной конструкции.

Декомпрессор – при ручном запуске автоматически приоткрывает один из клапанов мотора и тем самым облегчает раскрутку вала до необходимых оборотов. Практически все четырехтактные моторы (и дизельные, и бензиновые), имеющие ручной стартер, оснащают этим устройством.

Дифференциальная защита от утечек тока – обычное УЗО, сейчас оно должно быть в любой квартире. Назначение – повышение безопасности работы с генератором. Дело в том, что виновником большинстватравм выступает ток, проходящий между фазой и землей. Пример: человек стоит на раме генератора и дотрагивается до неизолированного провода. Обычный автомат в такой ситуации не срабатывает – слишком мала нагрузка, а вот дифференциальная защита обязательно разомкнет силовую цепь.

Защита по уровню масла – предусмотрена на всех современных моторах. При снижении уровня ниже критического она отключает двигатель либо сигнализирует об этом. На моторах с масляным насосом обычно контролируется не уровень, а давление масла в рабочем контуре.

Класс защиты по DIN 40050 – немецкий стандарт, по нему оценивается защищенность альтернатора от внешних воздействий. Он обозначается двумя буквами (IP) и двумя цифрами.

Первая цифра означает: 0 – защита отсутствует; 1 – защита от посторонних предметов размером более 50 мм; 2 – защита от касания пальцами и от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 12 мм; 3 – защита от посторонних предметов и частиц диаметром более 2,5 мм; 4 – защита от касания инструментом, пальцами и проволокой диаметром более 1 мм, защита от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 1 мм; 5 – полная защита от касания вспомогательными средствами любого типа и от проникновения пыли.

Вторая цифра означает: 0 – защита отсутствует; 1 – защита от вертикально падающих капель воды; 2 – защита от капель воды, падающих под углом 15 градусов к вертикали; 3 – защита от струй воды, падающих под углом до 60 градусов к вертикали; 4 – защита от водяной пыли, распространяющейся со всех сторон; 5 – защита от струй воды, падающих со всех сторон под любым углом.

Дизельный электрогенератор экономичен и надежен, но в сильные холода может доставить много проблем из-за замерзшего топлива.

Системы повышения экономичности – экономичный режим включается либо вручную, либо автоматически при уменьшении потребляемой мощности до критического уровня. При этом мотор станции начинает работать на пониженных оборотах, что позволяет тратить существенно меньше топлива и уменьшить уровень шума.

Система стартового усиления – применяется для улучшения перегрузочной способности. В случае асинхронников, как правило, не позволяет достичь результатов, характерных для синхронников. К слову, у последних система стартового усиления чаще всего представляет собой предохранительный автомат, имеющий специальные характеристики.

Смазка под давлением – способствует долговечной работе мотора с малым износом и редким обслуживанием. Такая система при наличии фильтрует масло, а значит, продлевает срок службы смазки и улучшает стабильность ее свойств. Ее применение оправданно для дорогих двигателей с высокой мощностью и загруженностью деталей.

Топливный (топливоподкачивающий) насос – у бензиновых электростанций позволяет поместить топливный бак (или дополнительные емкости) ниже уровня карбюратора, а у дизельных – разместить баки намного ниже мотора (например, на нижнем этаже здания или вообще под землей). Выпускают насосы с механическим (их размещают непосредственно на двигателе), электрическим или пневматическим (вакуумным) приводом.

Управление воздушной заслонкой – воздушная заслонка необходима для искусственного обогащения рабочей смеси (так называют смесь воздуха и бензина, производимую карбюратором). Она способствует легкому и уверенному запуску мотора, особенно в условиях пониженных температур. Перед стартом заслонку следует закрыть, а после прогрева – открыть. Есть как простые системы с вакуумным приводом, так и более сложные с вакуумным приводом и датчиком температуры. (Если управление заслонкой ручное – без автоматики, дистанционный запуск электростанции невозможен.)

Свечи накаливания – служат для облегчения запуска дизельного мотора в условиях пониженных температур. Обычно их устанавливают на мощные двигатели (за дополнительную плату).

Справочное бюро

Какие особенности эксплуатации у дизеля? Чтобы избежать детонации и повысить степень сжатия, горючее лучше добавлять в цилиндр с воздухом не заранее, а в момент зажигания. Именно так работает дизельный мотор, в котором компрессия настолько велика, что температуры сжатого воздуха достаточно для самовозгорания горючего. Как следствие, в отдельной системе зажигания вовсе нет надобности.

Для нагнетания топлива в форсунки используют ТНВД (топливный насос высокого давления). Его конструкция не сложна, но требует очень точной обработки и подгонки деталей. В случае поломки или износа его обычно не ремонтируют, а, несмотря на высокую стоимость (до 1/3 стоимости всего мотора), заменяют целиком. Починить его в «полевых» условиях просто нереально – тривиальные случаи вроде открутившейся гайки в расчет брать не будем.

Типичными неисправностями топливной аппаратуры, поддающимися «лечению», считаются всевозможные засоры фильтров и «зависания» запорной иглы форсунок. Не сказать, чтобы легко, но при желании справиться с ними самостоятельно можно.

Почему зимой используют специальную «солярку»? В отличие от бензина дизтопливо насыщено различными примесями, большая часть которых (по массе) относится к парафинам. Летом они себя никак не проявляют, а вот зимой – при отрицательных температурах – кристаллизуются, делая жидкость более вязкой. Если их содержание велико, «солярка» превратится в «студень» или вообще в «твердое тело». А если мало, то образовавшиеся кристаллики забьют фильтр тонкой очистки топлива, даже если вязкость останется в норме.

Чтобы не попасть впросак, нужно вовремя перейти на зимние сорта горючего или воспользоваться специальными присадками. Если содержимое бака уже напоминает кусок желе, они, разумеется, не помогут, – ищите паяльную лампу. Применять такие препараты необходимо заранее (в крайнем случае – на стадии помутнения топлива).

В чем особенности двухтактного мотора? За каждый оборот коленчатого вала (иными словами, за два такта) каждый цилиндр такого двигателя успевает «переварить» порцию горючего, тогда как «четырехтактнику» для этого нужно два оборота. Следствия – меньшиепотери на трение и почти в два раза большая мощность при прочих равных условиях.

Такты выхлопа и всасывания совмещены с рабочим и заменены «продувкой». В результате поршень «недополучает» часть энергии, а горючая смесь попадает не только в цилиндр, но и в выхлопную трубу. Для «вдувания» используют пространство под поршнем, обратная сторона которого выступает в качестве поршня компрессора.

Отсюда и необходимость подавать масло вместе с топливом – ведь в картер его уже не нальешь. Исключение – двигатели с системой смазки замкнутого типа, но на малой технике их обычно не применяют.

Почему генераторы названы «синхронными» и «асинхронными»? Как известно, электромотор – обратимая машина, то есть он способен не только потреблять, но и вырабатывать электроэнергию. А значит, электродвигатель и электрогенератор – практически одно и то же (небольшие отличия лишь в конструкции). Кстати, именно от моторов альтернаторы получили свое название.

Рассмотрим три катушки индуктивности, расположенные по кругу. К каждой из них подведен переменный ток, фазы которого сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов (именно таков угол между двумя соседними катушками). Сумма их магнитных полей образует вектор постоянной длины, вращающийся с частотой, равной частоте переменного тока, текущего по обмоткам.

Если в такой статор поместить цилиндрический ротор (якорь) из токопроводящего материала, он начнет вращаться, следуя за вектором намагниченности. Чем больше разность частот вращения его и суммарного поля катушек, тем больший на него действует крутящий момент. Характер такой работы – асинхронный (скорость вращения ротора не синхронна частоте изменения поля статора). Это схема работы трехфазного электромотора (можно было рассмотреть и однофазный, но там ситуация менее наглядна).

Чтобы такой движок смог стать альтернатором (генератором переменного тока), его ротор должен быть не только проводником, но и магнитом (то есть иметь намагниченность). Конечно, функционирует он синхронно, то есть частота вырабатываемого тока в точности равна оборотам ротора, но по аналогии с мотором его называют асинхронным.

Синхронный электродвигатель устроен иначе. Ротор в этом случае является не проводником, а электромагнитом. Если к обмоткам якоря подвести ток, то он придет в движение и будет вращаться до тех пор, пока направление его магнитного момента не совпадет с направлением магнитного момента статора. Чтобы ротор продолжил вращение, надо изменить направление тока в обмотках. И так каждые пол-оборота. Получается, что частота изменения переменного магнитного поля в точности совпадает с оборотами ротора. Отсюда и название – синхронный электродвигатель. Для превращения такого мотора в альтернатор несколько изменяют его конструкцию, но принцип работы остается прежним.

Какие марки альтернаторов наиболее популярны? Основные производители альтернаторов: Generac (Англия), Leroy Somer (Франция), Mecc Alte (Италия), Metallwarenfabrik Gemmingen (Германия), Sawafuji (Япония), Sincro (Италия), Soga (Италия), Stanford (Англия), Yamaha (Япония) и др.

Самые распространенные марки моторов. Бензиновые двигатели выпускают Briggs&Stratton (США), Honda (Япония), Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Mitsubishi (Япония), Robin (Япония), Suzuki (Япония), Tecumseh (Италия), Yamaha (Япония) и др. Найти генератор с отечественным бензиновым мотором практически невозможно.

Дизельные двигатели производят Acme (Италия), Hatz (Германия), Honda (Япония), Iveco (Италия), Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Robin (Япония), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) и др. Отечественные дизели выпускают в Вятке, Туле, Челябинске, Владимире, Рыбинске и Ярославле, но устанавливают их, как правило, на мощных электростанциях.

library.stroit.ru

Электрогенератор своими руками - видео обзор готовых генераторов и рекомендации как сделать в домашних условиях самому

К сожалению, отечественные электроснабжающие организации не держат своего слова. Их контракты, подписанные с потребителями, ничего не стоят. Подача электроэнергии за пределами больших городов непостоянная, качество подаваемого тока низкое (имеется в виду напряжение), поэтому жители небольших городов и поселков в запасе всегда имеют свечи, керосиновые лампы, а самые продвинутые устанавливают бензиновые генераторы тока. В этой статье будет предложен другой вариант, который будет обозначен вопросом, как сделать электрогенератор своими руками? Давайте рассмотрим один вариант этого прибора.

Электрический генератор из мотоблока

Жители загородных поселков давно пользуются мотоблоками. Ведь это на сегодняшний день, если так можно выразиться, самый надежный помощник, без которого работы в огороде или саду не проводятся. Правда, как и все этого типа инструменты, мотоблок выходит из строя. Восстановить его можно, но как показывает практика, лучше купить новый.

Владельцы инструмента распрощаться с ним не спешат, поэтому у каждого хозяина загородного дома в кладовке найдется один старый экземпляр. Его-то и можно будет использовать в конструкции электрогенератора напряжением 220/380 вольт. Он будет создавать крутящий момент генератору тока, в качестве которого можно приспособить обычный асинхронный двигатель. При этом необходим будет мощный электродвигатель (не меньше 15 кВт, с частотой оборотов вала 800-1600 об/мин). Почему такая большая мощность электродвигателя?

Для сборки самодельного генератора подойдут детали мотоблока

Делать самодельный генератор для парочки лампочек нет смысла, ведь решается вопрос полного обеспечения загородного дома электроэнергией. А с электродвигателем небольшой мощности получить достаточно электроэнергии не получиться. Хотя все зависит от суммарной мощности бытовых приборов и освещения дома. Ведь в небольших дачах кроме холодильника с телевизором ничего-то и нет. Поэтому совет – сначала рассчитайте мощность дома, затем выбирайте электрический мотор-генератор.

Сборка электрогенератора

Итак, чтобы собрать бензиновый генератор своими руками напряжением 220 вольт, необходимо установить на одной станине мотоблок и электродвигатель так, чтобы их валы располагались параллельно. Все дело в том, что вращение от мотоблока к электрическому мотору будет передаваться при помощи двух шкивов. Один будет установлен на валу бензинового двигателя, второй на валу электрического. При этом необходимо правильно выбрать диаметры шкивов. Именно этими размерами подбирается частота вращения электрического мотора. Этот показатель должен быть равен номинальному, который указан на бирке оборудования. Небольшое отклонение в большую сторону в пределах 10-15% приветствуется.

Когда механическая часть сборки будет закончена, будут установлены шкивы, соединяемые ремнем, можно переходить к электрической части.

Устройство электрогенератора
  • Во-первых, обмотки электрического мотора соединяются по схеме звезда.
  • Во-вторых, подключаемые к каждой обмотке конденсаторы должны образовать треугольник.
  • В-третьих, напряжение в такой схеме снимается между концом обмотки и средней точкой. Именно здесь получается ток напряжением 220 вольт, а между обмотками 380 вольт.

Внимание! Устанавливаемые в электрическую схему конденсаторы должны иметь одинаковую емкость. При этом величину емкости подбирают в зависимости от мощности электродвигателя. Именно данное соотношение будет поддерживать правильно саму работу генератора тока, но особенно его пуск.

Для информации даем соотношение мощности мотора с емкостью конденсаторов:

  • 2 кВт – 60 мкФ.
  • 5 кВт – 140 мкФ.
  • 10 кВт – 250 мкФ.
  • 15 кВт – 350 мкФ.

Обратите внимание на некоторые полезные советы, которые дают специалисты.

  • Если электрический двигатель будет греться, то необходимо поменять конденсаторы на элементы с пониженной емкостью.
  • Обычно для самодельных электрогенераторов используют конденсаторы напряжением не меньше 400 вольт.
  • Обычно одного конденсатора хватает для активной нагрузки.
  • Если есть необходимость использовать для питания дома все три фазы электродвигателя, то необходимо установить в сеть трехфазный трансформатор.

И еще один момент. Если перед вами стоит проблема, как организовать отопление с помощью самодельного электрогенератора, то двигатель от мотоблока здесь будет мал (имеется в виду мощность прибора). Оптимальный вариант – это двигатель от автомобиля, к примеру, от Оки или Жигулей. Многие могут сказать, что такое оборудование обойдется в копеечку. Ничего подобного. Купить сегодня подержанный автомобиль можно именно за копейки, так что расходы будут мизерными.

Достоинства и недостатки

Итак, в чем достоинства этого прибора:

  • Вы тешите себя мыслью, что сделали его сами. То есть, вы горды собой.
  • Финансовые затраты снижены до минимума. Самодельный агрегат будет стоить гораздо меньше, чем заводской его собрат.
  • Если все этапы сборки провести грамотно, то собранное вашими руками электрическое оборудование можно считать надежным и достаточно продуктивным.

Несколько отрицательных моментов этого рода приборов.

  • Если вы в электрике новичок или пытаетесь, не вникая во все тонкости и нюансы сборки, изготовить генератор тока, то потерпите фиаско. Затраченное вами время и деньги будут считаться выброшенными на ветер.

В принципе, это и есть единственный недостаток, что и вселяет оптимизм.

Другие конструкции электрогенератора

Бензиновый вариант не является единственным. Заставить вращаться вал электродвигателя можно разными способами. К примеру, с помощью ветряка или водяного насоса. Не самые простые конструкции, но именно они позволяют отойти от потребления энергоносителя в виде бензина.

К примеру, собрать гидрогенератор своими руками тоже несложно. Если возле дома протекает речка, ее воду можно использовать в качестве силы для вращения вала. Для этого в ее русло устанавливается колесо со множеством емкостей. С помощью этой конструкции можно создать поток воды, который будет вращать турбину, прикрепленную к валу электродвигателя. И чем больше объем каждой емкости, чем чаще они установлены (увеличивается количество), тем большей мощности водяной поток. По сути, это своеобразный регулятор напряжения генератора.

Схема ветрогенератора

С ветровыми генераторами все немного по-другому, потому что ветровые нагрузки не являются величинами постоянными. Вращение ветряка, которое передается валу электрического мотора, необходимо регулировать, подстраивая под необходимую величину частоты вращения вала электродвигателя. Поэтому в этой конструкции регулятор напряжения — это обычный механический редуктор. Но здесь, как говорится, палка о двух концах. Если ветер снижает порывы, необходим повышающий редуктор, если, наоборот, увеличивает, нужен снижающий. В этом и заключается сложность сооружения ветрового электрогенератора тока.

Заключение по теме

Подводя итог, нужно понять, что самодельные электрогенераторы не панацея. Лучше добиться того, чтобы в поселок постоянно подавался электрический ток. Добиться этого сложно, а вот получить компенсацию за неудобства можно через суд. А уже полученные деньги направить на приобретение заводского бензинового генератора. Правда, придется учитывать расход недешевого топлива (бензина). Но если есть желание собрать электрогенератор своими руками, тогда вникайте в тему и пытайтесь.

onlineelektrik.ru

какие материалы и инструменты нужны для этого

Чтобы сделать своими руками ветрогенератор мощностью до 1 кВт, нет необходимости приобретать специальное оборудование. Данную задачу легко решить, имея в наличии асинхронный двигатель. Причем указанной мощности будет вполне достаточно для того, чтобы создать условия для работы отдельных бытовых приборов и подключить уличное освещение в саду на даче.

Если сделать ветряк своими руками, то у вас будет бесплатный источник энергии, которую можно использовать по своему усмотрению. Любой домашний мастер в состоянии изготовить самостоятельно ветрогенератор на основе асинхронного двигателя.

Из чего состоит генератор?

Генераторная установка, которая будет вырабатывать электричество, предусматривает следующие основные элементы:

  • ротор, который оснащается лопастями, ветротурбиной, а также хвостом, позволяющим располагаться конструкции против ветра;
  • мачта, у которой могут присутствовать либо отсутствовать растяжки, необходимые для установки ротора. Чаще всего высота мачт составляет порядка 3-7 м;
  • аккумуляторы, в роли которых обычно выступают свинцовые стартерные кислотные аккумуляторы;
  • электрогенератор переменного тока, функции которого и будет выполнять асинхронный двигатель;
  • приспособление, которое позволяет следить за процессом заряда аккумулятора;
  • преобразователь, для работы которого используется обычная электросеть, имеющий мощность порядка 600-1500 Вт;
  • система, обеспечивающая защиту от удара молний (заземление).

Принцип работы

Эксплуатация самодельных ветряков осуществляется по аналогии с ветрогенераторными установками, которые применяются в промышленности. Основная цель заключается в выработке переменного напряжения, для чего кинетическая энергия трансформируется в электрическую. Ветер приводит в движение ветроколесо роторного типа, в результате чего получаемая энергия поступает от него к генератору. Причем обычно роль последнего выполняет асинхронный двигатель.

В результате создания генератором тока, последний поступает в аккумулятор, который оснащен модулем и контроллером заряда. Оттуда он направляется в инвертор постоянного напряжения, источником работы которого служит электросеть. В результате удается создать переменное напряжение, характеристики которого подходят для использования в бытовых целях (220 В 50 Гц).

Для трансформации переменного напряжения в постоянное используется контроллер. Именно с его помощью и выполняется зарядка аккумуляторов. В ряде случаев инверторы способны выполнять функции источника бесперебойного питания. Иными словами, в случае проблем с подачей электроэнергии они могут задействовать в качестве источника питания бытовых устройств аккумуляторы либо генераторы.

Материалы и инструменты

Чтобы сделать ветрогенератор, достаточно иметь асинхронный двигатель, который и придется переделывать. В то же время придется запастись рядом материалов:

  • стальная труба, минимальный диаметр которой должен составлять 7 см, используемая в качестве материала для мачты;
  • труба из ПВХ или металла, из которой будут изготовлены лопасти. Альтернативой им может выступать деревянная доска, профиль из стеклоткани, на который наносят эпоксидную смолу либо готовые лопасти;
  • бетон послужит материалом для опоры, хотя его можно заменить деревом и металлом.
  • дрель с набором сверл;
  • ножовка, рулетка, разводной и газовый ключ;
  • стальная рама, при помощи которой будет выполняться монтаж лопастей и генератора с поворотным узлом;
  • стальной лист, который послужит материалом для хвоста;
  • инструмент, при помощи которого будут изготовлены необходимые детали;
  • костыли и хомуты — с их помощью будет выполнен монтаж растяжек;
  • металлический трос, сечение которого должно составлять 12 мм — на его основе и будут делаться растяжки.

Характеристики и установка генератора

Генератор имеет следующие характеристики:

  • минимальная мощность установки составляет 1,32 кВ;
  • использование в конструкции неодимовых магнитов. Они нужны для получения необходимой электромагнитной электродвижущей силы. Вместо них может применяться стальная гильза для магнитов, размещаемая на роторе;
  • расположение магнитов на роторе должно соответствовать установленной схеме. Здесь имеется в виду, что должно быть соблюдено полюсное чередование NS;
  • еще до того как установить на свое место магниты, ротор необходимо проточить на глубину, соответствующую толщине магнитов;
  • если планируется разместить на роторе магниты, то в ряде случаев можно обойтись и без переделки обмотки. Но все же использование обмотки, содержащей провод увеличенной толщины, приносит пользу, так как благодаря ей наблюдается улучшение технических параметров. Наибольший эффект демонстрирует перемотка статора, имеющая 6 полюсов, которая предусматривает провод толщиной не более 1,2 мм и максимум с 24 витками на катушках.

Особенности монтажа

Чаще всего установка генератора своими руками выполняется с применением трехлопастного ветроколеса, достигающего в диаметре порядка 2 м. Решение же нарастить число лопастей либо их длину не приводит к улучшению рабочих характеристик. Вне зависимости от выбранного варианта относительно конфигурации, габаритов и формы лопастей, вначале следует выполнить предварительные расчеты.

Во время самостоятельной установки нужно обращать внимание на такой параметр, как состояние почвы участка, где будет размещена опора и растяжки. Мачта устанавливается путем рытья ямы глубиной не более 0,5 м, которую необходимо заполнить бетонным раствором.

Подключение к сети осуществляется в строго определенном порядке: первыми подсоединяют аккумуляторы, а за ними уже следует сам ветрогенератор.

Вращение ветрогенераторной установки может осуществляться в горизонтальной либо вертикальной плоскости. При этом обычно выбор останавливают на вертикальной плоскости, что связано с конструкционным исполнением. В качестве роторов допустимо применять модели Дарье и Савониуса.

В конструкции установки должны использоваться герметизирующие прокладки либо колпак. Благодаря данному решению генератору не навредит влага.

Для размещения мачты и опоры должно быть выбрано открытое место. Подходящей для мачты является высота 15 м. При этом наибольшее распространение получили мачты, чья высота не превышает 5-7 м.

Оптимально, если изготовленный своими руками ветрогенератор выполняет функции резервного источника питания.

Эти установки имеют ограничения по использованию, так как их эксплуатация возможна только в тех регионах, где скорость ветра достигает порядка 7-8 м/с.

Прежде чем приступить к созданию ветряка своими руками, выполняют точные расчеты. В некоторых случаях возникают трудности с обработкой узлов асинхронного двигателя;

Ветряк нельзя создать без электрических модулей, а также проведения серии экспериментов.

Как сделать своими руками асинхронный генератор?

Хотя, всегда можно приобрести готовый асинхронный генератор, можно пойти иным путем и сэкономить, изготовив его своими руками. Сложностей здесь не возникнет. Единственное, что нужно сделать — подготовить необходимые инструменты.

  1. Одна из особенностей работы генератора заключается в том, что он должен вращаться с большей скоростью, нежели двигатель. Добиться этого можно следующим путем. После запуска необходимо выяснить скорость вращения двигателя. В решении этой задачи нам поможет тахогенератор или тахометр
  2. Определив вышеуказанный параметр, к значению следует прибавить 10%. Если, например, его крутящий момент составляет 1200 об/мин, то для генератора он будет равен 1320 об/мин.
  3. Чтобы сделать электрогенератор на основе асинхронного двигателя, потребуется найти подходящую емкость для конденсаторов. Причем следует помнить о том, что все конденсаторы не должны отличаться своими фазами друг от друга.
  4. Рекомендуется использовать емкость средних размеров. Если она окажется слишком большой, то это приведет к нагреву асинхронного двигателя.
  5. Для сборки следует использовать конденсаторы, которые смогут гарантировать нужную скорость вращения. К их установке нужно отнестись с большой серьезностью. Рекомендуется защитить их, используя специальные изолирующие материалы.

Это все операции, которые должны быть выполнены при обустройстве генератора на основе двигателя. Далее можно переходить к его монтажу. Имейте в виду, что при использовании устройства, оснащенного короткозамкнутым ротором, вы получите ток с высоким напряжением. По этой причине, чтобы добиться значения в 220 В, вам потребуется понижающий трансформатор.

  • Автор: Евгений Сергеевич Сидорков

elektro.guru

двигатель-электрогенератор - патент РФ 2224128

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в качестве электростанции или мобильной энергетической установки. Достигаемый технический результат выражается в снижении габаритов, массы и повышении экономичности двигателя-электрогенератора. Двигатель-электрогенератор содержит тепловой двигатель внешнего сгорания с нагревателем, соединенный с генератором переменного тока, имеющим статор и ротор, который выполняет роль маховика и улучшает работу устройства в целом, скомпонованные так, что образуют общий внутренний объем с картером двигателя, находящимся под давлением газа, при этом вал двигателя не выходит из картера, что сохраняет его герметичность. В нагреватель двигателя введено устройство для размещения известняка, повышающего эффективность нагрева, ротор электрогенератора содержит постоянный магнит с полюсными наконечниками и выполнен в виде монолитного отполированного и сбалансированного диска, статор содержит трехфазную обмотку и магнитопровод, залит эпоксидной смолой и выполнен в виде кольца, вывод проводов статора осуществляется через герметичные проходные электроизоляторы, обмотка статора выполняется алюминиевым проводом, радиатор электрогенератора оклеен термоэлементами, соединенными в термобатарею, преобразующую тепло в электроэнергию - утилизатор тепла. 2 ил. Изобретение относится к устройству двигателей-электрогенераторов. Известен двигатель-электрогенератор, содержащий тепловой двигатель внешнего сгорания с нагревателем, соединенный с генератором переменного тока (авт. свид. СССР 1030570, м. кл. F 02 G 1/04, 1983). Недостатком указанного двигателя-электрогенератора является отсутствие в нем устройств, повышающих эффективность нагрева и утилизирующих тепло, массивность конструкции статора электрогенератора. Задачей, решаемой изобретением, является создание компактного, легкого и экономичного двигателя-электрогенератора. Решение поставленной задачи достигается тем, что двигатель-электрогенератор содержит тепловой двигатель внешнего сгорания с нагревателем, соединенный с генератором переменного тока, имеющим статор и ротор, который выполняет роль маховика и улучшает работу устройства в целом, скомпонованные так, что образуют общий внутренний объем с картером двигателя, находящимся под давлением газа, при этом вал двигателя не выходит из картера, что сохраняет его герметичность, в нагреватель двигателя введено устройство для размещения известняка, повышающего эффективность нагрева, ротор электрогенератора содержит постоянный магнит с полюсными наконечниками и выполнен в виде монолитного отполированного и сбалансированного диска, статор содержит трехфазную обмотку и магнитопровод, залит эпоксидной смолой и выполнен в виде кольца, вывод проводов статора осуществляется через герметичные проходные электроизоляторы, обмотка статора выполняется алюминиевым проводом, радиатор электрогенератора оклеен термоэлементами, соединенными в термобатарею, преобразующую тепло в электроэнергию - утилизатор тепла. На фиг.1 изображен общий вид двигателя-электрогенератора, на фиг.2 - вид по стрелке А (без разреза). На чертежах обозначено: 1 - нагреватель, 2 - тепловой компрессор, 3 - трубопровод, 4 - рабочий цилиндр, 5 - картер двигателя, 6 - корпус электрогенератора, 7 - радиаторы, 8 - статор, 9 - ротор, 10 - общий вал. Двигатель-электрогенератор работает следующим образом. При зажигании горелки нагревателя вначале разогревается помещенный над нею известняк (конденсатор тепла). Его тепло передается тепловому компрессору, нагревающему и перекачивающему рабочий газ, который через поршни и кривошипно-шатунный механизм вращает вал двигателя-электрогенератора. Предлагаемый двигатель-электрогенератор в сравнении с известным более компактный, легкий и экономичный. Рекомендуется в качестве автономного источника электроэнергии для бытовых и других нужд.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель-электрогенератор, содержащий тепловой двигатель внешнего сгорания с нагревателем, соединенный с генератором переменного тока, имеющим статор и ротор, который выполняет роль маховика и улучшает работу устройства в целом, скомпонованные так, что образуют общий внутренний объем с картером двигателя, находящимся под давлением газа, при этом вал двигателя не выходит из картера, что сохраняет его герметичность, отличающийся тем, что в нагреватель двигателя введено устройство для размещения известняка, повышающего эффективность нагрева, ротор электрогенератора содержит постоянный магнит с полюсными наконечниками и выполнен в виде монолитного отполированного и сбалансированного диска, статор содержит трехфазную обмотку и магнитопровод, залит эпоксидной смолой и выполнен в виде кольца, вывод проводов статора осуществляется через герметичные проходные электроизоляторы, обмотка статора выполняется алюминиевым проводом, радиатор электрогенератора оклеен термоэлементами, соединенными в термобатарею, преобразующую тепло в электроэнергию - утилизатор тепла.

www.freepatent.ru

Генератор Без Двигателя

Для начала давайте внимательно, очень внимательно, посмотрим на эту конструкцию. Она представляет собой электромотор, на валу которого установлен самый обычный генератор (динамо-машина). В общем, мотора Бедини представлял бы классический вечный двигатель (ВД), если бы не было аккумулятора и электронных схем управления. Понятно, что простой детский ВД, т.е. механически насаженные на одном валу мотор-генератор и подключенные электрически друг к другу, не работает.

В чем же особенность мотора Бедини. На самом деле проблема гораздо шире. Дело в том, что подобные конструкции возникают очень часто (например, мотор Адамса. Ньюмана и т.д.) и очень уж напоминают один и тот же принцип. Во всех них есть мотор на одном валу с электрогенератором, разная лишь конструкция двигателя и особенно генератора. Но загвоздка в том, что в этих устройствах цепи двигателя и генератора разъединены и для питания двигателя используется мощный аккумулятор. И авторы таких устройств утверждают, что мотор крутится очень долго, что через три дня (или даже неделю) работы устройства аккумулятор не разрядился, а его напряжение осталось прежним или даже стало больше.

Чтобы попытаться разобраться в том, какие явления можно принять за проявление сверхединичных свойств, мы собрали аналогичное устройство (см. фото ). Мотор (M) и генератор (G) насажены на одном валу и на этом же валу находится маховик (пробовали и без него). Генератор разобрали и оставили у него только две обмотки (чтобы сделать как у мотора Бедини). Ток от генератора (через выпрямитель и электронное устройство) подзаряжает аккумулятор. Далее от аккумулятора через фильтр ток идет на двигатель. Мотор начинает работать от 4 В (1000 об/мин), генератор без нагрузки дает 14 В.

Теперь посмотрим устройство в разных режимах с разными электронными схемами управления.

Просто напрямую соединим мотор с генератором (классический ВД). С помощью батареи раскрутим систему и отключим источник питания. Понятно, что устройство достаточно быстро остановится :(

Подключим полностью заряженный обычный автомобильный аккумулятор (55 А-ч), предварительно измерив плотность электролита. Устройство крутится нормально пять дней, после этого изучаем аккумулятор. Проверяем плотность электролита, оказывается она заметно изменилась, аккумулятор потерял частично емкость и разрядился. Подключаем аккумулятор к автоматическолму зарядному стройству и видим насколько аккумулятор был разряжен. Проблема точных измерений в том, что емкость аккумулятора слишком большая. Использование миниатюрного свинцового аккумулятора (используются для бесперебойных источников UPS в компьютерной технике, см. фото ) со сверхмалой емкостью ставит все на свои места: аккумулятор разряжается уже через сутки.

Теперь вместо аккумулятора подключим к устройству конденсатор сверхбольшой емкости (5 Ф), снова раскрутим систему и отключим источник питания. Устройство продолжает крутиться целый час. Под конец обороты двигателя заметно снижаются. В общем, устройство работает пока не кончится запасенная энергия в конденсаторе и по напряжению на нем легко проследить скорость его разряда. Понятно, что у системы нет полезной активной нагрузки, а вся запасенная энергия (в маховике и конденсаторе) идет на преодоление трения. Поскольку кпд как мотора, так и генератора очень высокие, а трение небольшое, то устройство крутится достаточно долго (пока не израсходуется энергия, запасенная в маховике и конденсаторе). Как известно, в настенных электро-механических часах одной батарейки хватает на целый год. Если же подключить активную нагрузку (например, лампочку), то устройство быстро остановится.

У мотора Бедини нет полезной активной нагрузки, поэтому щелочного или кислотного (который использует Бедини) аккумулятора хватит надолго. Давайте будем расходовать эту якобы сверхединичную энергию, подключая активную нагрузку. Это основная ошибка, когда устройство работает вхолостую и расчет избытка энергии не корректен! Предположим, что у Бедини кпд = 200%, поэтому подсоединим активную нагрузку, чтобы взять значительную часть этого "избытка" энергии. Подключили щелочной аккумулятор. За 5 часов работы лампа заметно потускнела, а напряжение упало, т.е. аккумулятор разрядился причем точно также как при нагрузке просто на ту же самую лампу без "устройства".

Подведем итоги:

РЕЗУЛЬТАТЫ

1) При зарядке аккумуляторов высоким напряжением происходит частичная потеря емкости! По сути ничего необычного нет, на этом работают обычные известные схемы скоростной зарядки аккумуляторов, где потеря емкости - это плата за скорость зарядки.

2) Аккумулятор все же незначительно разряжается, но определить это достаточно сложно, поскольку его емкость слишком большая (у обычного автомобильного аккумулятора 55 А-ч). По-видимому, это одна из возможных ошибок авторов подобных устройств.

Понятно, что кажется. что аккумулятор не разряжается, у него остается та же самая эдс, но уменьшается емкость. Т.е. кпд

Copyright © 1999-2006. Все права защищены

ГЕНЕРАТОР С АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Verification: 72146f0e872f9296

<div><img src="http://mc.yandex.ru/watch/12333712" alt="" /></div>

Продам ветрогенератор мощностью 300 ватт, с пластиковыми лопастями, поворотным устройством, с контролёром заряда. Без проблем подойдет для освещения небольшого дома. Возможность подключения инвертора и получение полноценных 220в для подключения телевизора, компа и др. приборов, для освещения фасада дома, для альтернативной запитки видео камер и охранной сигнализации, для рыбаков и пчеловодов, для отдаленных от госэнергии дач и фермерских хозяйств.

Рекомендую купить ДИСК об альтернативной энергетике. Информация на диске более обширна, чем у меня на сайте.

Генератор своими руками

В моей электростанции источником тока является асинхронный генератор, приводимый в движение бензиновым двухцилиндровым двигателем с воздушным охлаждением УД-25 (8 л.с. 3000 об/мин.). В качестве асинхронного генератора без каких-либо переделок можно использовать обычный асинхронный электродвигатель с частотой вращения 750-1500 об/мин и мощностью до 15 кВт.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать номинальное (синхронное) значение числа оборотов используемого электродвигателя на 10%. Сделать это можно следующим образом. Электродвигатель включается в сеть и частота вращения в холостом режиме замеряется тахометром. Ременная передача от двигателя к генератору рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить несколько повышенное число оборотов генератора. Например, электродвигатель с номинальной частотой вращения, равной 900 об/мин, вхолостую дает 1230 об/мин. В этом случае ременная передача рассчитывается на обеспечение частоты вращения генератора, равной 1353 об/мин.

Обмотки асинхронного генератора в моей установке соединены "звездой" и вырабатывают трехфазное напряжение 380 В. Для поддержания номинального напряжения асинхронного генератора необходимо правильно подобрать емкость конденсаторов между каждой фазой (все три емкости одинаковы). Для подбора нужной емкости я пользовался следующей таблицей. До приобретения необходимого навыка в работе можно проверять нагрев генератора на ощупь во избежание перегрева. Нагрев указывает на то, что подключена слишком большая емкость.

Асинхронный генератор.Генератор из асинхронного двигателя.

Общая характеристика генератора в асинхронном режиме

Асинхронный генератор (АГ) является наиболее распространенной электрической машиной переменного тока, применяемой преимуществен­но в качестве двигателя.

Только низковольтные АГ (до 500 В пи­тающего напряжения) мощностью от 0,12 до 400 кВт потребляют более 40% всей вырабатываемой в мире электроэнергии, а годовой их выпуск со­ставляет сотни миллионов, покрывая самые разнообразные потребности промышленного и сельскохозяйственного производства, судовых, авиаци­онных и транспортных систем, систем автоматики, военной и специальной техники.[ad#строчный]

Эти двигатели сравнительно просты по конструкции, весьма на­дежны в эксплуатации, имеют достаточно высокие энергетические показа­тели и невысокую стоимость. Именно поэтому непрерывно расширяется сфера использования асинхронных двигателей  как в новых областях техники, так и взамен более сложных электрических машин различных конструкций.

Например, значительный интерес в последние годы вызывает приме­нение асинхронных двигателей в генераторном режиме для обеспечения питанием как потреби­телей трехфазного тока, так и потребителей постоянного тока через вы­прямительные устройства. В системах автоматического управления, в сле­дящем электроприводе, в вычислительных устройствах широко применя­ются асинхронные тахогенераторы с короткозамкнутым ротором для пре­образования угловой скорости в электрический сигнал.

Применение асинхронного режима генератора

[adsense_id="1"]

В определенных условиях эксплуатации автономных источников электроэнергии применение асинхронный режим генератора оказывается предпочтительным или даже единственно возможным решением, как, например, в высокоскоростных передвижных электростанциях с безредукторным газотурбинным приво­дом с частотой вращения п = (9. 15)10 3 об/мин. В работе [82] описан АГ с массивным ферромагнитным ротором мощностью 1500 кВт при п = =12000 об/мин, предназначенный для автономного сварочного комплекса «Север». В данном случае массивный ротор с продольными пазами прямо­угольного сечения не содержит обмоток и выполняется из цельной сталь­ной поковки, что дает возможность непосредственного сочленения ротора двигателя в  генераторном режиме  с газотурбинным приводом при окружной скорости на поверхности ро­тора до 400 м/с. Для ротора с шихтованным сердечником и к.з. обмоткой типа «беличья клетка» допустимая окружная скорость не превышает 200 — 220 м/с.[ad#строчный]

Другим примером эффективного применения асинхронного двигателя в генераторном режиме является давнее их использование в мини-ГЭС при устойчивом режиме нагрузки.

Асинхронный генератор отличаются простотой эксплуатации и обслуживания, легко включаются на параллельную работу, а форма кривой выходного напря­жения у них ближе к синусоидальной, чем у СГ при работе на одну и ту же нагрузку. Кроме того, масса АГ мощностью 5-100 кВт примерно в 1,3 - 1,5 раза меньше массы СГ такой же мощности и они несут меньший объем обмоточных материалов. При этом в конструктивном отношении они ни­чем не отличаются от обычных АД и возможно их серийное производство на электромашиностроительных заводах, выпускающих асинхронные ма­шины.

Недостатки  асинхронного режима генератора,асинхронного двигателя(АД)

Один из недостатков АД — это то, что они являются потребителями значительной реактивной мощности (50% и более от полной мощности), необходимой для создания магнитного поля в машине, которая должна по­ступать из сети при параллельной работе асинхронного двигателя в генераторном режиме с сетью или от другого ис­точника реактивной мощности (батарея конденсаторов (БК) или синхрон­ный компенсатор (СК)) при автономной работе АГ. В последнем случае наиболее эффективно включение батареи конденсаторов в цепь статора параллельно нагрузке хотя в принципе возможно ее включение в цепь ро­тора. Для улучшения эксплуатационных свойств асинхронного режима генератора в цепь статора допол­нительно могут включаться конденсаторы последовательно или парал­лельно с нагрузкой.

Во всех случаях автономной работы асинхронного двигателя в генераторном режиме источники реактивной мощ­ности (БК или СК) должны обеспечивать реактивной мощностью как АГ, так и нагрузку, имеющую, как правило, реактивную (индуктивную) со­ставляющую (соs?н < 1,  соs?н > 0).

Масса и размеры конденсаторной батареи или синхронного компен­сатора могут превосходить массу асинхронного генератора и только при соs?н =1 (чисто актив­ная нагрузка) размеры СК и масса БК сопоставимы с размером и массой АГ.

Другой, наиболее сложной проблемой является проблема стабилиза­ции напряжения и частоты автономно работающего АГ, имеющего «мяг­кую» внешнюю характеристику.

При использовании асинхронного режима генератора в составе автономной ВЭУ эта проблема ос­ложняется еще и нестабильностью частоты вращения ротора. Возможные и применяемые в настоящее время способы регулирования напряжения асинхронном режиме генератора.

При проектировании АГ для ВЭУ оптимизационные расчеты следует вести по максимуму КПД в широком диапазоне изменения частоты враще­ния и нагрузки, а также по минимуму затрат с учетом всей схемы управле­ния и регулирования. Конструкция генераторов должна учитывать клима­тические условия работы ВЭУ, постоянно действующие механические усилия на элементы конструкции и особенно - мощные электродинамиче­ские и термические воздействия при переходных процессах, которые возникают при пусках, перерывах питания, выпадении из синхронизма, ко­ротких замыканиях и других, а также при значительных порывах ветра.

Устройство асинхронной машины,асинхронного генератора

Устройство асинхронной машины с короткозамкнутым ротором по­казано на примере двигателя серии АМ (рис. 5.1).

Основными частями АД являются неподвижный статор 10 и вра­щающийся внутри него ротор. отделенный от статора воздушным зазором. Для уменьшения вихревых токов сердечники ротора и статора набираются из отдельных листов, отштампованных из электротехнической стали тол­щиной 0,35 или 0,5 мм. Листы оксидируются (подвергаются термической обработке), что увеличивает их поверхностное сопротивление.

[adsense_id="1"]

Сердечник статора встраивается в станину 12, являющуюся внешней частью машины. На внутренней поверхности сердечника имеются пазы, в которых уложена обмотка 14. Статорную обмотку чаще всего делают трехфазной двухслойной из отдельных катушек с укороченным шагом из изолированного медного провода. Начала и концы фаз обмотки выводят на зажимы коробки выводов и обозначают так:

начала — СС2, С3 ;

концы — С 4, С5, Сб .

[like_to_read]

Обмотку статора можно соединить звездой (У) или треугольником (Д). Это дает возможность применять один и тот же двигатель при двух различных линейных напряжениях, находящихся в отношении напри­мер, 127/220 В или 220/380 В. При этом соединению У соответствует включение АД на высшее напряжение.

Сердечник ротора в собранном виде запрессовывается на вал 15 го­рячей посадкой и предохраняется от проворачивания при помощи шпонки. На внешней поверхности сердечник ротора имеет пазы для укладки обмот­ки 13. Обмотка ротора в наиболее распространенных АД представляет со­бой ряд медных или алюминиевых стержней, расположенных в пазах и замкнутых по торцам кольцами. В двигателях мощностью до 100 кВт и бо­лее обмотка ротора выполняется заливкой пазов расплавленным алюми­нием под давлением. Одновременно с обмоткой отливаются и за­мыкающие кольца вместе с вентиляционными крылатками 9. По форме та­кая обмотка напоминает «беличью клетку».

Двигатель с фазным ротором.Асинхронный режим генератор а.

[adsense_id="1"]

Для специальных асинхронных двигателях обмотка ротора может выполняться по­добно статорной. Ротор с такой обмоткой помимо указанных частей имеет три укрепленных на валу контактных кольца, предназначенных для соеди­нения обмотки с внешней цепью. АД в этом случае называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Вал ротора 15 объединяет все элементы ротора и служит для соеди­нения асинхронного двигателя с исполнительным механизмом.

[/like_to_read]

Воздушный зазор между ротором и статором составляет от 0,4 - 0,6 мм для машин малой мощности и до 1,5 мм у машин большой мощности. Подшипниковые щиты 4 и 16 двигателя служат опорой для подшипников ротора. Охлаждение асинхронного двигателя осуществляется по принципу самообдува вентилятором 5. Подшипники 2 и 3 закрыты снаружи крышка­ми 1. имеющими лабиринтовые уплотнения. На корпусе статора устанав­ливается коробка 21с выводами 20 обмотки статора. На корпусе укрепля­ется табличка 17, на которой указываются основные данные АД. На рис.5.1 обозначено также: 6 - посадочное гнездо щита; 7 - кожух; 8 - корпус; 18 - лапа; 19 — вентиляционный канал.

Асинхронный режим генератор а

Как работает асинхронный электродвигатель

Описание:

Это основной принцип работы асинхронных двигателей. Существует много модификаций асинхронного двигателя, например двигатель с пусковой обмоткой и конденсатором, двигатель с многополюсной обмоткой, трех фазные двигатели, и т.д. и т.п., но основной принцип работы один и тот же!

vaz-time24.ru


Смотрите также