Электрогенератор своими руками из асинхронного двигателя: Самодельный генератор на 220V из асинхронного двигателя и мотоблока: фото и описание

Как сделать генератор из асинхронного двигателя

В настоящее время хорошо известен способ превращения электрической энергии во вращательное движение. Для этого человечество изобрело электродвигатели. Они имеют множество разновидностей, начиная от двигателей постоянного тока и заканчивая асинхронными двигателями переменного тока, но суть этого преобразования одна — электричество преобразуется во вращательное движение.

И без электричества человечество слабо представляет себе собственное существование. Поэтому в местах где нет электричества или существуют его серьезные перебои необходимость генераторов в сегодняшнем мире жизненно необходима.

Причем если существует бесплатный источник вращения, то ли вода или ветер, то такой генератор превращается в мини электростанцию. Так как стоимость электричества создаваемого бензиновым или дизельным генератором достаточно велика.

Краткое содержимое статьи:

Зачем нужны асинхронные генераторы?

Если рассмотреть фото асинхронных генераторов, то легко заметить что с первого взгляда практически невозможно отличить их от обыкновенных двигателей.

Суть в том, что это практически одни и те же электрические машины используемые в другом направлении и имеющие разные схемы подключения. Поэтому достаточно просто переделать одну такую машину в другую.

Эта статья поможет разобраться в том как это осуществить на практике. В современном мире множество генераторов и большинство из них асинхронные. Так как значительным преимуществом таких электрических машин является их простота, надежность и легкость в наладке системы.

Типы асинхронных генераторов

Если рассмотреть виды асинхронных генераторов, то их все можно разделить на две категории по виду электроэнергии которые они вырабатывают. Это однофазные и трех фазные.

По способу возбуждения генератора существуют модели с внешним источником возбуждения, для этого нужен дополнительный источник энергии и генераторы с самовозбуждением, которые могут работать совершенно автономно.

Именно такие генераторы можно применять для мини электростанций.

Устройство асинхронных генераторов

При рассмотрении устройства асинхронных генераторов, необходимо обратить особое внимание на основные элементы электрической машины без которых он не сможет существовать, а именно:

• Ротор генератора — это элемент вращения, на котором наводится электродвижущаяся сила. Именно вал ротора и является тем элементом, который приводится в движение. Обычно обладает короткозамкнутыми обмотками.
• Статор или статарная обмотка неподвижный элемент крепящийся к корпусу генератора и внутри которого находится ротор. Именно в этой обмотке индуцируется рабочее напряжение генератора.
• Корпус генератора.
• Подшипники, удерживающие ротор в рабочем положении.
• Элементы безопасности такие как, термореле, коротко замыкатель и щетки регулятора.

Как функционирует генератор

Принцип работы асинхронных генераторов изучался еще в средней школе. При вращении ротора на нем наводится ЭДС создающая вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле вырабатывает в катушке статора электромагнитную индукцию, которая и снимается с генератора.

Важнейшим недостатком таких генераторов является невозможность регулировки получаемого в результате генерации напряжения.

Поэтому чаще всего такое напряжение подается на полупроводниковый выпрямительный мост и превращается в постоянное. Удобное для дальнейшего применения.

Как сделать генератор своими руками

Инструкция как сделать асинхронный генератор достаточно проста. Для этого достаточно найти рабочий асинхронный электродвигатель.

Разобрав его необходимо убедиться в пригодности подшипников, находящихся на роторе и при необходимости их заменить. Далее на токарном станке уменьшается диаметр сердечника ротора на 2-3 мм.

Кроме этого делаются восемь углублений для неодимовых магнитов. Клеем магниты и герметизируем ротор. Проводами подключить статарную обмотку к нагрузке генератора.

Проверка и запуск в работу

После того как генератор будет собран необходимо проверить его на работоспособность. Для этого в качестве нагрузки можно использовать обыкновенную лампочку накаливания.

Причем начальная скорость вращения генератора должна быть небольшой. И по мере ее увеличения яркость накала лампочки должна увеличиваться.

Фото генераторов из асинхронного двигателя

• Солнечная батарея своими руками — пошаговая инструкция как изготовить и провести монтаж солнечной батареи в домашних условиях (фото и видео-инструкция)

• Как подобрать солнечную электростанцию: готовые решения, принцип работы, как выбрать и установить своими руками (фото + видео-инструкция)

• Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Генератор из асинхронного двигателя своими руками

За основу был взят промышленный асинхронный двигатель переменного тока, мощностью 1,5 кВт с частотой вращения вала 960 об/мин. Сам по себе такой мотор изначально не может работать как генератор. Ему необходима доработка, а именно замена или доработка ротора.

Табличка с маркировкой двигателя:

Двигатель хорош тем, что у него везде где нужно стоят уплотнения, особенно у подшипников. Это существенно увеличивает интервал между периодическими техническими обслуживаниями, так как пыль и грязь никуда просто так попасть и проникнуть не могут.
Ламы у этого электродвигателя можно поставить на любую сторону, что очень удобно.

Переделка асинхронного двигателя в генератор

Снимаем крышки, извлекаем ротор.
Обмотки статора остаются родные, двигатель не перематывается, все остается как есть, без изменений.

Ротор дорабатывался на заказ. Было решено сделать его не цельнометаллическим, а сборным.

То есть, родной ротор стачивается до определенного размера.
Вытачивается стальной стакан и запрессовывается на ротор. Толщина скана в моем случае 5 мм.

Разметка мест для приклеивания магнитов была одной из самых сложных операций. В итоге методом проб и ошибок было решено распечатать шаблон на бумаге, вырезать в нем кружочки под неодимовые магниты – они круглые. И приклеить магниты по шаблону на ротор.
Основная загвоздка возникла в вырезании множественных кружочков в бумаге.
Все размеры подбираются сугубо индивидуально под каждый двигатель. Каких-то общих размеров размещения магнитов дать нельзя.

Неодимовые магниты приклеены на супер клей.

Была сделана сетка из капроновой нити для укрепления.

Далее обматывается все скотчем, снизу делается герметичная опалубка, герметизированная пластилином, а сверху заливная воронка из того же скотча. Заливается все эпоксидной смолой.

Смола потихоньку стекает сверху вниз.

После застывания эпоксидной смолы, снимаем скотч.

Теперь все готов к сборке генератора.

Загоняем ротор в статор. Делать это нужно особо осторожно, так как неодимовые магниты обладают огромной силой и ротор буквально залетает в статор.

Собираем, закрываем крышки.

Магниты не задевают. Залипания почти нет, крутится относительно легко.
Проверка работы. Вращаем генератор от дрели, с частотой вращения 1300 об/мин.
Двигатель подключен звездой, треугольником генераторы такого типа подключать нельзя, не будут работать.
Снимается напряжение для проверки между фазами.

Генератор из асинхронного двигателя работает отлично.

Смотрите видео

Более подробную информацию смотрите в видеоролике.

Канал автора — Peter Dmitriev

Как работают электрические генераторы и динамо-машины

Как работают электрические генераторы и динамо-машины — Объясните этот материал

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Электрогенераторы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Крис Вудфорд. Последнее обновление: 3 ноября 2021 г.

Нефть может быть любимым топливом в мире, но ненадолго. Современные дома питаются в основном от электричества и вскоре большинство из нас тоже будут водить электромобили. Электричество очень удобно. Вы можете производить его самыми разными способами, используя все, от угля и нефти до ветра и волн. Вы можете сделать это в одно место и использовать его на другой стороне мира, если вы хотите. И, как только вы произвели его, вы можете хранить его в батареях и использовать это дни, недели, месяцы или даже годы спустя. Что делает электрический возможная — и действительно практическая — мощность — это превосходный электромагнитный устройство, называемое генератором электроэнергии: разновидность электродвигателя работающий в обратном направлении, который преобразует обычную энергию в электричество. Давайте поближе познакомимся с генераторами и узнаем, как они работают!

Фото: Дизельный электрогенератор середины 20-го века в Музее электростанций REA недалеко от Хэмптона, штат Айова.

Предоставлено фотографиями в Архив Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Содержание

1. Откуда берется электричество?
2. Как мы можем производить электричество?
3. Как работает генератор?
   • Генераторы постоянного тока
   • Генераторы переменного тока
4. Генераторы в реальном мире
5. Сколько энергии производит генератор?
6. Портативные генераторы
7. Узнать больше

Откуда берется электричество?

Лучший способ понять электричество — начать с изучения собственное название: электрическая энергия. Если вы хотите запустить что-либо электрический, от тостера или зубная щетка MP3-плеер или телевидение, вам нужно кормить его постоянным источником электроэнергии. Откуда ты это возьмешь? Есть основной закон физики называется законом сохранения энергии, который объясняет, как можно получить энергия — и как вы не можете. В соответствии с этим законом существует фиксированная количество энергии во Вселенной и некоторые хорошие новости и некоторые плохие новости о том, что мы можем с этим сделать.

Плохая новость в том, что мы не можем создать больше энергии, чем у нас уже есть; хорошая новость в том, что мы не можем уничтожить любую энергию либо. Все, что мы можем сделать с энергией, это преобразовать его из одной формы в другую.

Фото: Большой электрогенератор с приводом от пара на геотермальной электростанции CalEnergy’s Leathers в округе Империал, Калифорния. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Если вы хотите найти электричество для питания вашего телевизора, вы не будут делать энергию из воздуха: сохранение энергии говорит нам, что это невозможно. То, что вы будете делать, это использовать энергию преобразуется из какой-либо другой формы в электрическую энергию, которая вам нужна. Как правило, это происходит на электростанции. на некотором расстоянии от вашего дома. Подключите телевизор к розетке, и электрическая энергия поступит в него через кабель. Кабель намного длиннее, чем вы думаете: на самом деле проходит весь путь от вашего телевизора — под землей или по воздуху — до электростанция, где для вас готовится электроэнергия от богатое энергией топливо, такое как уголь, нефть, газ или атомное топливо.

В этих экологически чистые времена, часть вашего электричества также будет поступать из ветряные турбины, гидроэлектростанции (которые вырабатывают энергию, используя энергию запруженных рек) или геотермальную энергию (внутренняя энергия Земли). нагревать). Откуда бы ни исходила ваша энергия, она почти наверняка будет превращается в электричество с помощью генератора. Только солнечные элементы и топливные элементы производить электричество без использования генераторов.

Рекламные ссылки

Как мы можем производить электричество?

Фото: Типичный электрогенератор. Этот может производить до 225 кВт электроэнергии и используется для испытаний прототипов ветряных турбин. Фото Ли Фингерш любезно предоставлено Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE/NREL).

Если вы читали нашу подробную статью о электродвигатели, вы будете уже довольно много знаю, как работают генераторы: генератор просто электродвигатель, работающий в обратном направлении. Если вы еще не прочтите эту статью, возможно, вам захочется бросить быстрый взгляд, прежде чем читать on— но вот краткий обзор в любом случае.

Электродвигатель — это, по сути, просто туго натянутая катушка из медной проволоки, намотанная на железный сердечник, который может свободно вращаться с высокой скоростью внутри мощного постоянного магнита. Когда вы подаете электричество в медную катушку, она становится временный магнит с электрическим приводом, другими словами, электромагнит — и создает вокруг себя магнитное поле. Этот временное магнитное поле давит на магнитное поле, которое постоянный магнит создает и заставляет катушку вращаться. Немного умная конструкция, катушку можно заставить вращаться непрерывно в в том же направлении, вращаясь по кругу и приводя в действие что угодно из электрическая зубная щетка к электричке.

Фото: Вращающаяся часть (ротор) типичного небольшого электродвигателя. Генератор электричества имеет точно такие же компоненты, но работает противоположным образом, превращая движение в электрическую энергию.

Так чем же отличается генератор? Предположим, у вас есть электрический зубная щетка с перезаряжаемой батареей внутри. Вместо того, чтобы позволить батарее питать двигатель, который толкает щетку, что, если бы вы сделали противоположный? Что, если вы несколько раз повернете кисть туда-сюда? То, что вы будете делать, будет вручную поворачивать электродвигатель. ось вокруг. Это заставило бы медную катушку внутри двигателя вращаться. несколько раз вокруг своего постоянного магнита. Если вы переместите электрический провод внутри магнитного поля, вы создаете поток электричества по проводу — по сути, вы вырабатываете электричество. Так держать поворачивая зубную щетку достаточно долго, и, теоретически, вы достаточно электроэнергии, чтобы зарядить аккумулятор. Это, в сущности, то, как генератор работает. (На самом деле, это немного сложнее, чем это и вы не можете перезарядить свою зубную щетку таким образом, хотя можете попробовать!)

Как работает генератор?

Возьмите отрезок провода, подсоедините его к амперметру (тому, что измеряет тока) и поместите его между полюсами магнита. Теперь резко переместите проволоку сквозь невидимую магнитное поле, создаваемое магнитом, и по проводу на короткое время потечет ток (регистрация на счетчике). Это фундаментальная наука, лежащая в основе генератора электричества, продемонстрированная в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем. (прочитать краткая биография или длинную биографию). Если вы двигаете провод в противоположном направлении, вы генерируете ток, который течет в другом направлении. (Если вам интересно, вы можете выяснить направление, в котором течет ток, используя нечто, называемое правило правой руки или генераторное правило, которое является зеркальным отображением правила левой руки, используемого для выяснения того, как работают двигатели.)

Важно отметить, что вы генерируете ток только тогда, когда перемещаете провод через магнитное поле (или когда вы перемещаете магнит мимо провода, что равнозначно). Недостаточно просто поместить провод рядом с магнитом: для выработки электричества либо провод должен пройти мимо магнита, либо наоборот. Предположим, вы хотите генерировать много электроэнергии. Поднимать и опускать провод весь день не очень весело, поэтому вам нужно придумать какой-нибудь способ перемещения провода мимо магнита, установив один или другой из них на колесе. Затем, когда вы поворачиваете колесо, проволока и магнит будут двигаться относительно друг друга, и будет производиться электрический ток.

Работа: простой генератор, подобный этому, производит переменный ток (электрический ток, который периодически меняется на противоположное). Каждая сторона генератора (зеленая или оранжевая) движется либо вверх, либо вниз. Когда он движется вверх, он генерирует ток, текущий в одну сторону; когда он движется вниз, ток течет в другую сторону. Если вы измеритель, подключенный к проводу, вы не знаете, в каком направлении движется провод: все, что вы видите, это то, что направление тока периодически меняется на противоположное: вы видите переменный ток.

А теперь самое интересное. Предположим, вы согнули проволоку в петлю, поместили ее между полюсами магнита и расположили так, чтобы она постоянно вращалась, как показано на рисунке. Вероятно, вы видите, что при повороте петли каждая сторона провода (либо оранжевая, либо зеленая сторона) будет иногда двигаться вверх, а иногда вниз. Когда он движется вверх, электричество будет течь в одну сторону; когда он движется вниз, ток будет течь в другую сторону. Таким образом, простой генератор, подобный этому, будет производить электрический ток, который меняет направление каждый раз, когда петля провода переворачивается (другими словами, переменный ток или переменный ток). Однако большинство простых генераторов на самом деле производят постоянный ток — так как же они им управляют?

Генераторы постоянного тока

Подобно тому, как простой электродвигатель постоянного тока использует электричество постоянного тока (DC) для непрерывного вращательного движения, простой генератор постоянного тока производит стабильную подачу электроэнергии постоянного тока, когда он вращается. Как двигатель постоянного тока, генератор постоянного тока использует коммутатор. Звучит технически, но это всего лишь металлическое кольцо с прорезями, которое периодически меняет местами электрические контакты катушки генератора, одновременно меняя направление тока. Как мы видели наверху, простая проволочная петля автоматически меняет направление тока, который она производит, каждые пол-оборота, просто потому, что она вращается, а работа коммутатора состоит в том, чтобы нейтрализовать эффект вращения катушки, гарантируя, что вырабатывается постоянный ток.

Работа: Сравнение простейшего генератора постоянного тока с простейшим генератором переменного тока. В этой конструкции катушка (серая) вращается между полюсами постоянного магнита. Каждый раз, когда он поворачивается на пол-оборота, ток, который он генерирует, меняется на противоположный. В генераторе постоянного тока (вверху) коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка перемещается на пол-оборота, компенсируя изменение направления тока. В генераторе переменного тока (внизу) нет коммутатора, поэтому выходная мощность просто увеличивается, падает и реверсируется по мере вращения катушки. Вы можете увидеть выходной ток каждого типа генератора на диаграмме справа.

Генераторы переменного тока

Фото: Генератор переменного тока представляет собой генератор переменного тока (переменного тока) вместо постоянного тока (постоянного тока). Здесь мы видим, как механик снимает генератор с лодочного подвесного мотора. Фото Есении Розас предоставлено ВМС США.

Что делать, если вы хотите генерировать переменный ток (AC) вместо постоянного тока? Тогда вам нужен генератор это просто генератор переменного тока. Самый простой тип генератора переменного тока подобен генератору постоянного тока без коммутатора. По мере того, как катушка или магниты вращаются относительно друг друга, ток естественным образом возрастает, падает и меняет направление, давая на выходе переменный ток. Так же, как есть Асинхронные двигатели переменного тока, в которых вместо постоянных магнитов для создания вращающегося магнитного поля используются электромагниты, поэтому существуют генераторы переменного тока, которые работают за счет индукции аналогичным образом.

Генераторы в основном используются для выработки электроэнергии от двигателей транспортных средств. В автомобилях используются генераторы переменного тока, приводимые в движение их бензиновые двигатели, которые заряжают их батареи по мере их движения (переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диоды или выпрямители).

Генераторы в реальном мире

Фото: Генератор ветряной турбины находится сразу за лопастями ротора. (это крайний правый цилиндр). Фото Джо Смита предоставлено NREL (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Производство электричества звучит просто — и это так. Сложность в том, что вам нужно приложить огромное количество физических усилий. генерировать даже небольшое количество энергии. Вы узнаете это, если у вас есть велосипед с динамо-машиной. фары, приводимые в движение колесами: нужно крутить педали несколько сильнее, чтобы фары светились, и это только для производства крошечного количества электроэнергии, необходимого для питания пара лампочек накаливания. Динамо — это просто очень маленькое электричество. генератор. С другой стороны, на реальных электростанциях гигантские электрогенераторы работают от паровых турбин. Это немного похоже на вращающиеся пропеллеры или ветряные мельницы, приводимые в движение паром. пар производится путем кипячения воды с использованием энергии, выделяемой при сжигании угля, масла или другого топлива. (Обратите внимание, как закон сохранения энергии применяется здесь тоже. Энергия, питающая генератор, поступает от турбина. Энергия, которая питает турбину, исходит от топлива. А также топливо — если это уголь или нефть — первоначально поступали от электростанций, работающих на энергия Солнца. Суть проста: энергия всегда должна исходить от где-то)

Сколько энергии производит генератор?

Генераторы оцениваются в ваттах (измерение мощности, показывающее, сколько энергии производится каждую секунду). Как и следовало ожидать, чем больше генератор, тем больше энергии он производит. Вот приблизительное руководство от меньшего к большему:

Тип	Мощность (Вт)
Велосипедная динамо-машина	3
USB-генератор с ручным приводом	20
Микро ветряная турбина	500
Малый дизель-генератор	5000 (5 кВт)
Ветряная турбина (средняя)	2 000 000 (2 МВт)

Портативные генераторы

Фото: Портативный электрогенератор, работающий от дизельный двигатель. Фото Брайана Рида Кастильо, любезно предоставлено ВМС США.

Большую часть времени мы принимаем электричество как должное. Мы включаем светильники, телевизоры или стиральные машины, не переставая думать, что электрическая энергия, которую мы используем, должна откуда-то поступать. А вдруг вы работаете на открытом воздухе, в глуши, и нет электропитание, которое можно использовать для питания бензопилы или электрическая дрель?

Одна из возможностей — использовать аккумуляторные инструменты с аккумуляторы. Другой вариант — купить пневматический инструмент. такие как отбойные молотки. Они полностью механические и питаются от сжатый воздух вместо электричества. Третий вариант заключается в использовании переносной электрогенератор. Это просто небольшой бензиновый двигатель (бензиновый двигатель), похожий на компактный двигатель мотоцикла, с подключен генератор электроэнергии. Когда двигатель заглохнет, сжигая бензин, он толкает поршень вперед и назад, поворачивая генератор, вырабатывающий на выходе постоянный электрический ток. С с помощью трансформатора, вы можете использовать такой генератор, чтобы производить практически любое напряжение, которое вам нужно, в любом месте, где вам это нужно. В качестве пока у вас достаточно бензина, вы можете сделать свое собственное электричество поставлять бессрочно. Но помните о сохранении энергии: кончаются газа, и у вас закончилось электричество!

Произведение искусства: Генераторные технологии быстро развивались в 19 веке. Английский химик и физик Майкл Фарадей построил первый примитивный генератор в 1831 году. В течение нескольких десятилетий многочисленные изобретатели создавали практические электрические генераторы. Этот («динамо-электрическая машина») был разработан Эдвардом Уэстоном в 1870-х годах как способ «преобразовывать механическую энергию в электрическую с большей эффективностью, чем раньше». Он имеет статическое внешнее кольцо магнитов (синее) и вращающийся якорь (катушки) в центре (красный). Коммутатор (зеленый) преобразует генерируемый ток в постоянный. Из патента США 180 082, переиздание 8 141 Эдварда Уэстона, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнайте больше

На этом веб-сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте по связанным темам:

• Аккумуляторы
• Электродвигатели
• Энергия
• Электростанции
• Возобновляемая энергия

Видео

• Демонстрация электрического генератора?: Превосходный короткий видеоролик доктора Джонатана Хэйра и Vega Science Trust очень ясно показывает, как перемещение катушки через магнитное поле может производить электричество.
• Простой генератор: электрический генератор для научной выставки: Уильям Бити дает пошаговое руководство по сборке простого генератора с использованием легкодоступных компонентов (эмалевая проволока, магниты, картон и т. д.).
• Велосипедный генератор: Как привести в действие кухонный комбайн с помощью велосипеда, приводящего в действие генератор переменного тока (разновидность генератора электроэнергии). Довольно аккуратный эксперимент, хотя комментарий мог бы быть немного яснее.

Книги

Для читателей постарше

• Генератор, трансформатор, двигатель и компрессор Столлкапа Джеймса Дж. Столлкапа. Jones & Bartlett Learning, 2015. Практический справочник для людей, которым приходится проектировать и использовать вращающиеся механизмы.
Справочник по дизельным генераторам
• , автор LLJ Mahon. Newnes, 1992. Старый (но все еще актуальный) подробный технический справочник, предназначенный как для инженеров, так и для ученых.

Для младших читателей

• Электричество для молодых мастеров: веселые и простые проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media, 2017. Узнайте об электричестве, собирая двигатели и другие электрические комплекты.
• Электричество: Научные пути Криса Вудфорда. Rosen, 2012/Blackbirch, 2004: История электричества от древних до современных. (Еще одна из моих книг.)
• «Крутая наука: эксперименты с электричеством и магнетизмом» Криса Вудфорда. Гарет Стивенс, 2010: Практический подход к электричеству и магнетизму. (Одна из моих собственных книг.)
• Свидетель: Электричество Стива Паркера. Дорлинг Киндерсли, 2005.

Статьи

• Используйте свой велосипед в качестве резервного источника питания Дэвида Шнайдера. IEEE Спектр. 23 октября 2020 г. Заканчивается электроэнергия? Может пора крутить педали!
• Возвращение стационарных велосипедов, вырабатывающих электричество? Эндрю Сильвер. IEEE Спектр. 22 декабря 2016 г. Обновление идеи использования велотренажеров для увеличения мощности. Это правдоподобная идея или вы зря тратите время?
• Электросети ненадежны, густонаселенные районы идут на генераторы, Кен Белсон. Нью-Йорк Таймс. 24 апреля 2013 г. Описывает, как люди приобрели собственные дизельные или газовые генераторы, чтобы справиться с перебоями в подаче электроэнергии в сельской местности.
• Эти тренажеры превращают ваш пот в электричество от Тома Гибсона. IEEE Спектр. 21 июня 2011 г. Можно ли действительно вырабатывать полезное количество электроэнергии с помощью велотренажера? Не совсем, это короткий ответ.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Генераторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/generators.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и приборы
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Индукционный генератор в качестве ветряного генератора

Индукционный генератор в качестве ветрового генератора

Вращающиеся электрические машины обычно используются в ветроэнергетических системах, и большинство из этих электрических машин могут работать как двигатель или генератор, в зависимости от конкретного применения. Но помимо синхронного генератора , который мы рассмотрели в предыдущем уроке, существует еще один, более популярный тип трехфазной вращательной машины, которую мы можем использовать в качестве генератора ветряной турбины, называемый индукционным генератором .

И синхронный генератор, и 9Индукционный генератор 0328 имеет аналогичную фиксированную схему обмотки статора, которая при возбуждении вращающимся магнитным полем создает трехфазное (или однофазное) выходное напряжение.

Однако роторы этих двух машин сильно различаются: ротор асинхронного генератора обычно состоит из одного из двух типов устройства: «беличьей клетки» или «намотанного ротора».

Однофазный асинхронный генератор

Асинхронный генератор Конструкция основана на очень распространенных машинах с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, поскольку они дешевы, надежны и легко доступны в широком диапазоне электрических размеров от машин с дробной мощностью до нескольких — мегаваттные мощности, что делает их идеальными для использования как в домашних, так и в коммерческих возобновляемых источниках энергии ветра.

Кроме того, в отличие от предыдущего синхронного генератора, который должен быть «синхронизирован» с электрической сетью, прежде чем он сможет генерировать электроэнергию. Асинхронный генератор может быть подключен непосредственно к коммунальной сети и приводиться в действие лопастями ротора ветряной турбины при переменных скоростях ветра, как только он будет запущен из состояния покоя.

В целях экономии и надежности многие ветряные электростанции используют в качестве генератора асинхронные двигатели, которые приводятся в действие через механическую коробку передач для увеличения скорости вращения, производительности и эффективности. Однако асинхронным генераторам требуется реактивная мощность, обычно обеспечиваемая шунтирующими конденсаторами в отдельных ветряных турбинах.

Асинхронные машины также известны как Асинхронные машины , то есть они вращаются со скоростью ниже синхронной при использовании в качестве двигателя и выше синхронной скорости при использовании в качестве генератора. Таким образом, при вращении быстрее, чем его нормальная рабочая скорость или скорость холостого хода, асинхронный генератор вырабатывает электричество переменного тока. Поскольку асинхронный генератор напрямую синхронизируется с основной сетью, то есть вырабатывает электроэнергию с той же частотой и напряжением, выпрямители или инверторы не требуются.

Однако асинхронный генератор может обеспечивать необходимую мощность непосредственно в электросети, но ему также требуется реактивная мощность для его питания, которая обеспечивается коммунальной сетью. Автономная (автономная) работа асинхронного генератора также возможна, но недостатком здесь является то, что генератор требует дополнительных конденсаторов, подключенных к его обмоткам для самовозбуждения.

Трехфазные индукционные машины очень хорошо подходят для ветроэнергетики и даже гидроэнергетики. Асинхронные машины при работе в качестве генераторов имеют неподвижный статор и вращающийся ротор, как и у синхронного генератора. Однако возбуждение (создание магнитного поля) ротора осуществляется по-другому, и типичной конструкцией ротора является конструкция с короткозамкнутым ротором, в которой проводящие стержни встроены в корпус ротора и соединены между собой на своих концах закорачивающими кольцами, как показано на рисунке. .

Конструкция асинхронного генератора

Как уже упоминалось в начале, одно из многих преимуществ асинхронной машины заключается в том, что ее можно использовать в качестве генератора без каких-либо дополнительных схем, таких как возбудитель или регулятор напряжения, когда она подключена к трем -фазное питание от сети. При подключении неработающего асинхронного генератора к сети переменного тока в обмотке ротора индуцируется напряжение, аналогично трансформатору, частота которого равна частоте приложенного напряжения.

Уже в продаже

Трехфазный индукционный генератор с автовозбуждением:…

Поскольку проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором замыкаются друг на друга, вокруг них протекает большой ток, и внутри ротора создается магнитное поле, заставляющее машину вращаться.

Поскольку магнитное поле клетки ротора следует за магнитным полем статора, ротор разгоняется до синхронной скорости, заданной частотой сетевого питания. Чем быстрее вращается ротор, тем ниже результирующая относительная разница скоростей между клеткой ротора и вращающимся полем статора и, следовательно, напряжение, индуцируемое в его обмотке.

По мере приближения ротора к синхронной скорости он замедляется, так как ослабление магнитного поля ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор теперь вращается медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, так как для ее достижения не будет индуцированного тока в беличьей клетке ротора, не будет магнитного поля и, следовательно, не будет крутящего момента.

Разница между скоростью вращения статора, вращающего магнитное поле, и фактической скоростью вращения ротора обычно называется в асинхронных машинах «скольжением».

Проскальзывание должно существовать, чтобы на валу ротора возникал крутящий момент. Другими словами, «скольжение», которое является описательным способом объяснить, как ротор постоянно «проскальзывает» из-за синхронизации, представляет собой разницу в скорости между синхронной скоростью статора, определяемую как: n _с = ƒ/P в об/мин, а фактическая скорость роторов n _R также в об/мин и выражается в процентах (%-скольжение).

Тогда дробное скольжение s асинхронной машины определяется как:  

Это скольжение означает, что работа асинхронных генераторов является «асинхронной» (несинхронизированной), и чем тяжелее нагрузка, приложенная к асинхронному генератору, тем выше результирующее скольжение, так как более высокие нагрузки требуют более сильных магнитных полей. Большее скольжение связано с большим наведенным напряжением, большим током и более сильным магнитным полем.

Таким образом, для того, чтобы асинхронная машина работала как двигатель, ее рабочая скорость всегда будет меньше скорости вращения поля статора, а именно, синхронной скорости. Чтобы асинхронная машина работала как генератор, ее рабочая скорость должна быть выше номинальной синхронной скорости, как показано на рисунке.

Характеристики крутящего момента/скорости асинхронной машины

В состоянии покоя вращающееся магнитное поле статора имеет одинаковую скорость вращения по отношению как к статору, так и к ротору, поскольку частота токов ротора и статора одинакова, поэтому в состоянии покоя скольжение положительно и равно единице ( s = +1 ).

При точно синхронной скорости разница между скоростью вращения и частотой ротора и статора будет равна нулю, поэтому при синхронной скорости электрическая энергия не потребляется и не вырабатывается, поэтому скольжение двигателя равно нулю ( s = 0 ).

Если скорость генератора превышает эту синхронную скорость с помощью внешних средств, результирующим эффектом будет то, что ротор будет вращаться быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, а полярность индуцированного ротором напряжения и тока изменится на противоположную.

В результате скольжение становится отрицательным ( s = -1 ), и асинхронная машина вырабатывает ток с опережающим коэффициентом мощности обратно в электросеть. Мощность, передаваемая в виде электромагнитной силы от ротора к статору, может быть увеличена простым вращением ротора быстрее, что приведет к увеличению количества вырабатываемой электроэнергии. Характеристики крутящего момента асинхронного генератора (s = от 0 до -1) являются отражением характеристик асинхронного двигателя (s = от +1 до 0), как показано.

Скорость асинхронного генератора будет изменяться в зависимости от силы вращения (момент или крутящий момент), приложенной к нему энергией ветра, но он будет продолжать генерировать электричество до тех пор, пока его скорость вращения не упадет ниже холостого хода. На практике разница между скоростью вращения при пиковой генерирующей мощности и на холостом ходу (синхронная скорость) очень мала, всего несколько процентов от максимальной синхронной скорости.

Например, 4-полюсный генератор с синхронной частотой вращения холостого хода 1500 об/мин, подключенный к коммунальной сети с током 50 Гц, может производить свою максимальную генерируемую мощность при вращении всего на 1-5% выше (от 1515 до 1575 об/мин), легко достигается с помощью редуктора.

Это очень полезное механическое свойство: генератор будет немного увеличивать или уменьшать свою скорость при изменении крутящего момента. Это означает, что редуктор будет меньше изнашиваться, что приведет к низким затратам на техническое обслуживание и длительному сроку службы, и это одна из наиболее важных причин использования асинхронного генератора , а не синхронного генератора на ветровой турбине, которая напрямую подключена. к коммунальной электросети.

Автономная индукционная машина

Выше мы видели, что асинхронный генератор требует, чтобы статор был намагничен от электросети, прежде чем он сможет генерировать электричество. Но вы также можете запустить асинхронный генератор в автономной автономной системе, подав необходимый противофазный ток возбуждения или намагничивания от конденсаторов возбуждения, подключенных к клеммам статора машины.

Это также требует наличия остаточного магнетизма в металлических пластинах ротора при запуске турбины. Типичная схема трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором для использования вне сети показана ниже. Конденсаторы возбуждения показаны в схеме соединения звездой (звездой), но также могут быть соединены треугольником (треугольником).

Конденсаторный пусковой индукционный генератор

Конденсаторы возбуждения представляют собой стандартные пусковые конденсаторы двигателей, которые используются для обеспечения необходимой реактивной мощности для возбуждения, которая в противном случае обеспечивалась бы электросетью. Асинхронный генератор будет самовозбуждаться с помощью этих внешних конденсаторов только в том случае, если ротор имеет достаточный остаточный магнетизм.

В режиме самовозбуждения на выходную частоту и напряжение генератора влияют частота вращения, нагрузка турбины и значение емкости конденсаторов в фарадах. Затем, чтобы произошло самовозбуждение генератора, должна быть минимальная скорость вращения для значения емкости, используемой в обмотках статора.

«Асинхронный генератор с самовозбуждением» (SEIG) является хорошим кандидатом на применение ветровой электроэнергетики, особенно при переменной скорости ветра и в удаленных районах, поскольку для создания магнитного поля им не требуется внешний источник питания. Трехфазный асинхронный генератор можно преобразовать в однофазный асинхронный генератор с переменной скоростью, подключив два конденсатора возбуждения к трехфазным обмоткам. Одно значение емкости C на одной фазе, а другое значение 2C на другой фазе, как показано на рисунке.

Однофазный выход трехфазного асинхронного генератора

При этом генератор будет работать более плавно, работая ближе к единице (100%) коэффициента мощности (PF). В однофазном режиме можно получить почти трехфазный КПД, обеспечивающий примерно 80% максимальной мощности машины. Однако необходимо соблюдать осторожность при преобразовании трехфазного питания в однофазное, так как выходное линейное напряжение одной фазы будет в два раза больше, чем номинальное значение обмотки.

Асинхронные генераторы хорошо работают с однофазными или трехфазными системами, подключенными к сети, или в качестве автономного генератора с самовозбуждением для небольших ветроэнергетических установок, позволяющих работать с переменной скоростью. Однако асинхронным генераторам требуется реактивное возбуждение для работы на полной мощности, поэтому они идеально подходят для подключения к коммунальной сети как части связанной с сетью ветроэнергетической системы.

Чтобы узнать больше об «Асинхронных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки использования асинхронных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенной к сети, щелкните здесь, чтобы Получите копию одной из лучших книг по трехфазным индукционным генераторам с самовозбуждением прямо сегодня на Amazon.