Domácí generátor z asynchronního elektromotoru

Ve snaze získat autonomní zdroje elektřiny našli specialisté způsob, jak přeměnit třífázový asynchronní střídavý elektromotor na generátor vlastníma rukama. Tato metoda má řadu výhod a některé nevýhody.

Vnější vzhled asynchronního elektromotoru

Sekce ukazuje hlavní prvky:

1. litinové tělo s žebry chladiče pro účinné chlazení;
2. pouzdro rotoru s klecí nakrátko s čarami posunu magnetického pole vzhledem k jeho ose;
3. skupina spínacích kontaktů v krabici (bor), pro spínání statorových vinutí v obvodech do hvězdy nebo trojúhelníku a připojení napájecích vodičů;
4. husté svazky měděných drátů vinutí statoru;
5. ocelová hřídel rotoru s drážkou pro upevnění řemenice klínovým perem.

Detailní rozebrání asynchronního elektromotoru se všemi naznačenými díly je na obrázku níže.

Detailní demontáž asynchronního motoru

Výhody generátorů převedených z asynchronních motorů:

1. snadná montáž obvodu, schopnost nerozebírat elektromotor, nepřevíjet vinutí;
2. možnost otáčení generátoru elektrického proudu pomocí větrné nebo vodní turbíny;
3. Asynchronní motorgenerátor je široce používán v systémech motor-generátor pro přeměnu jednofázové sítě 220V AC na třífázovou síť 380V.
4. možnost použití generátoru v polních podmínkách, jeho roztočení ze spalovacích motorů.

Jednou nevýhodou je obtížnost výpočtu kapacity kondenzátorů připojených k vinutí, ve skutečnosti se to provádí experimentálně.

Proto je obtížné dosáhnout maximálního výkonu takového generátoru, existují potíže s napájením elektrických instalací, které mají vysokou hodnotu startovacího proudu, na okružních elektrických pilách s třífázovými střídavými motory, míchačkách betonu a jiných elektrických instalacích.

Princip činnosti generátoru

Provoz takového generátoru je založen na principu reverzibility: „každá elektrická instalace, která přeměňuje elektrickou energii na mechanickou, může dělat opačný proces. Používá se princip fungování generátorů: rotace rotoru způsobuje EMF a vzhled elektrického proudu ve vinutí statoru.

Na základě této teorie je zřejmé, že asynchronní elektromotor lze přeměnit na elektrický generátor. Aby bylo možné provést vědomou rekonstrukci, je nutné pochopit, jak proces generování probíhá a co je k tomu zapotřebí. Všechny motory, které jsou poháněny střídavým proudem, jsou považovány za asynchronní. Pole statoru se pohybuje mírně před magnetickým polem rotoru a táhne ho ve směru otáčení.

Pro získání opačného procesu, generování, musí pole rotoru urychlit pohyb magnetického pole statoru, ideálně rotujícího v opačném směru. Toho je dosaženo připojením velkokapacitního kondenzátoru k napájecí síti slouží ke zvýšení kapacity skupiny kondenzátorů. Kondenzátorová jednotka se nabíjí akumulací magnetické energie (prvek jalové složky střídavého proudu). Nabíjení kondenzátoru je ve fázi opačné než zdroj proudu elektromotoru, takže rotace rotoru se začíná zpomalovat a vinutí statoru generuje proud.

Tento princip fungování se prakticky využívá u elektrických lokomotiv a tramvají, kde je požadováno plynulé brzdění. Na stejném principu některé “kulibiny” zpomalují otáčení kotouče elektroměru a snaží se snížit náklady na elektřinu.

Převod

Jak prakticky převést asynchronní elektromotor na generátor vlastníma rukama?

Chcete-li připojit kondenzátory, musíte odšroubovat horní kryt zařízení (krabice), kde je umístěna skupina kontaktů, jsou připojeny spínací kontakty vinutí statoru a napájecí vodiče asynchronního motoru.

Otevřený bor se skupinou kontaktů

Vinutí statoru lze zapojit do hvězdy nebo trojúhelníku.

Schémata zapojení hvězda a trojúhelník

Typový štítek nebo produktový list uvádí možná schémata zapojení a parametry motoru pro různá zapojení. Je uvedeno:

• maximální proudy;
• napájecí napětí;
• spotřeba energie;
• počet otáček za minutu;
• Účinnost a další parametry.

Parametry motoru uvedené na typovém štítku

V třífázovém generátoru vyrobeném z asynchronního elektromotoru, který je vyroben ručně, jsou kondenzátory zapojeny podle podobného schématu „trojúhelník“ nebo „hvězda“.

Možnost připojení “Hvězda” zajišťuje spouštění procesu generování proudu při nižších rychlostech než při zapojení obvodu do “Trojúhelníku”. V tomto případě bude napětí na výstupu generátoru o něco nižší. Zapojení Delta poskytuje mírné zvýšení výstupního napětí, ale vyžaduje vyšší otáčky při spouštění generátoru. V jednofázovém asynchronním elektromotoru je zapojen jeden kondenzátor s fázovým posunem.

Schéma zapojení kondenzátorů na generátoru v “trojúhelníku”

V tomto případě nejsou vhodné kondenzátory typu KBG-MN nebo jiné značky nepolárních minimálně 400 V, bipolární elektrolytické modely.

Jak vypadá bezpólový kondenzátor značky KBG-MN?

Protože je prakticky nemožné vypočítat požadovanou kapacitu kondenzátoru pro motor používaný v každodenním životě, byla experimentálně sestavena tabulka.

Výpočet kapacity kondenzátorů pro použitý motor

Jmenovitý výstupní výkon generátoru v kW	Odhadovaná kapacita v, μF
2	60
3,5	100
5	138
7	182
10	245
15	342

U synchronních generátorů dochází k buzení generačního procesu na vinutí kotvy ze zdroje proudu. 90% asynchronních motorů má rotory nakrátko, bez vinutí, buzení vzniká zbytkovým statickým nábojem v rotoru. V počáteční fázi otáčení stačí vytvořit EMF, který indukuje proud a dobíjí kondenzátory přes vinutí statoru. Další dobíjení pochází z generovaného proudu, proces generování bude kontinuální, dokud se rotor otáčí.

Automatický spínač připojení zátěže ke generátoru, zásuvkám a kondenzátorům se doporučuje instalovat do samostatného uzavřeného panelu. Propojovací vodiče od generátoru k panelu musí být vedeny v samostatném izolovaném kabelu.

I když generátor neběží, nedotýkejte se vývodů kondenzátorů zásuvkových kontaktů. Náboj nahromaděný kondenzátorem zůstává po dlouhou dobu a může způsobit úraz elektrickým proudem. Uzemněte kryty všech jednotek, motoru, generátoru a ovládacího panelu.

Instalace systému motor-generátor

Při instalaci generátoru s motorem vlastníma rukama je třeba vzít v úvahu, že zadaný počet jmenovitých otáček asynchronního elektromotoru používaného při volnoběhu je větší.

Schéma generátoru motoru s řemenovým pohonem

Na motoru při 900 ot./min bude při volnoběžných otáčkách 1230 ot./min., pro získání dostatečného výkonu na výstupu generátoru přestavěného z tohoto motoru je nutné mít počet otáček o 10 % vyšší než volnoběžné otáčky:

1230 + 10 % = 1353 ot./min.

Řemenový pohon se vypočítá podle vzorce:

Vг – požadovaná rychlost otáčení generátoru 1353 ot./min;

Vm – otáčky motoru 1200 ot/min;

Dm – průměr řemenice na motoru 15 cm;

Dг – průměr řemenice na generátoru.

Mít motor s 1200 otáčkami za minutu s průměrem řemenice 15 cm, zbývá jen vypočítat Dg – průměr řemenice na generátoru.

Dg = Vm x Dm/ Vg = 1200 ot/min x 15 cm/1353 ot/min = 13,3 cm.

Generátor neodymových magnetů

Jak vyrobit generátor z asynchronního elektromotoru?

Tento domácí generátor eliminuje potřebu kondenzátorových jednotek. Zdroj magnetického pole, které indukuje EMF a vytváří proud ve vinutí statoru, je postaven na permanentních neodymových magnetech. Chcete-li to provést sami, musíte postupovat podle následujících kroků:

• Demontujte přední a zadní kryt asynchronního elektromotoru.
• Vyjměte rotor ze statoru.

Jak vypadá rotor asynchronního motoru?

• Rotor se otočí, vrchní vrstva se odstraní o 2 mm silnější než magnety. V každodenním životě není vždy možné vyvrtat rotor sami, bez soustružnických zařízení a dovedností. Musíte kontaktovat specialisty v soustružnických dílnách.
• Na archu čistého papíru se připraví šablona pro umístění kulatých magnetů Ø 10-20 mm, tloušťky do 10 mm, s přitažlivou silou 5-9 kg na cm15, velikost závisí na velikosti rotoru. Šablona je nalepena na povrch rotoru, magnety jsou umístěny v pásech pod úhlem 20 – 8 stupňů vůči ose rotoru, XNUMX kusů na pás. Na obrázku níže je vidět, že na některých rotorech jsou tmavé a světlé pruhy posunutí siločar magnetického pole vzhledem k jejich ose.

Instalace magnetů na rotor

• Rotor na magnetech je vypočítán tak, že existují čtyři skupiny pásků, v každé skupině je 5 pásků, vzdálenost mezi skupinami je 2Ø magnetů. Mezery ve skupině jsou magnety 0.5-1Ø, toto uspořádání snižuje sílu přilnutí rotoru ke statoru, měl by se otáčet úsilím dvou prstů;
• Rotor na magnetech vyrobený podle vypočítané šablony je vyplněn epoxidovou pryskyřicí. Po mírném zaschnutí je válcová část rotoru pokryta vrstvou skelného vlákna a opět impregnována epoxidovou pryskyřicí. Tím zabráníte vylétnutí magnetů při otáčení rotoru. Vrchní vrstva na magnetech by neměla přesahovat původní průměr rotoru, který byl před otočením. V opačném případě rotor nezapadne nebo se při otáčení otře o vinutí statoru.
• Po vysušení lze rotor vrátit na místo a zavřít víka;
• Elektrický generátor je nutné vyzkoušet otáčením rotoru elektrickou vrtačkou, měřením napětí na výstupu. Počet otáček při dosažení požadovaného napětí měří otáčkoměr.
• Při znalosti požadovaného počtu otáček generátoru se řemenový pohon vypočítá pomocí výše popsané metody.

Zajímavou možností aplikace je použití elektrického generátoru na bázi asynchronního elektromotoru v obvodu elektromotor-generátor s vlastním pohonem. Když je část energie generované generátorem dodávána do elektromotoru, který jej roztáčí. Zbývající energie se spotřebuje na užitečné zatížení. Zavedením principu samonapájení je prakticky možné zajistit domu autonomní napájení po dlouhou dobu.

Video. Generátor z asynchronního motoru.

Pro širokou škálu spotřebitelů elektřiny nemá nákup výkonných dieselových elektráren typu TEKSAN TJ 303 DW5C s výstupním výkonem 303 kVA nebo 242 kW smysl. Benzínové generátory s nízkým výkonem jsou drahé, nejlepší možností je vyrobit si vlastní větrné generátory nebo motorgenerátor s vlastním pohonem.

Pomocí těchto informací můžete sestavit generátor vlastníma rukama pomocí permanentních magnetů nebo kondenzátorů. Takové zařízení je velmi užitečné ve venkovských domech, v polních podmínkách, jako nouzový zdroj energie, když v průmyslových sítích není žádné napětí. Nezvládnou plnohodnotný dům s klimatizací, elektrickými kamny a topnými kotli nebo výkonným motorem okružní pily. Elektřina může být dočasně poskytnuta základním domácím spotřebičům, jako je osvětlení, lednička, televize a další, které nevyžadují vysoký výkon.

Tento postup vyžaduje určité znalosti o asynchronních motorech a generátorech.

Než začnete převádět asynchronní motor na generátor stejného typu, je nutné podrobněji prostudovat strukturu asynchronních generátorů a motorů, jejich typy a principy činnosti.

Zkontrolujte obsah

Co je to asynchronní motor

Indukční motor (IM) je elektrický stroj používaný k přeměně elektrické energie na mechanickou energii. Tento motor získal své jméno díky skutečnosti, že otáčky pohyblivé části motoru a magnetické pole (MF) se neshodují.

Asynchronní elektromotor ABB M2AA090L4 1.5 kW hliníkový IE1, 1500 ot./min.

• Základem IM je stator a rotor. Stator je válec vyrobený z elektrotechnických ocelových plechů.
• Jeho jádro obsahuje speciální vinutí, která musí být od sebe posunuta o 120 stupňů.
• Rotor je rotační část elektrického stroje poháněná hnací nebo hnací hřídelí.

Rotor je vyroben z ocelových plechů. Může být dvou typů, fázový nebo zkratovaný, a je vyroben ve formě bubnu, disku nebo kola

Princip činnosti IM spočívá v tom, že při přivedení napětí z externího zdroje na stacionární statorová vinutí se v rotující části motoru indukuje vzájemné indukční emf a indukuje vířivé proudy. Vlivem vířivých proudů vzniká vlastní EMF, která tvoří rotor MF.

Typy asynchronních motorů

Indukční motory se mohou lišit v počtu použitých fází.

Existují jednofázové, dvoufázové a třífázové elektromotory.

1. Jednofázové elektromotory mají jedno provozní vinutí a využívají jednofázový proud. Takový motor může fungovat ze standardní sítě a je nejrozšířenější ve své kategorii. Nevýhodou jednofázového motoru je potřeba přídavného vinutí, které zajišťuje dodatečné otáčení pro rozjezd rotoru.
2. Dvoufázový asynchronní motor je o něco složitější než jednofázový, má kondenzátor s fázovým posunem a dvě vinutí, která jsou proti sobě. Dvoufázová zařízení fungují na střídavý proud.
3. Třífázový IM má tři pracovní vinutí posunutá vůči sobě o 120 stupňů. Stabilní provoz v takovém motoru je dosažen díky posunutí MP v prostoru. Hlavní výhodou takového motoru je jeho odolnost proti přetížení, ale třífázové motory mají složitý systém pro nastavení rychlosti otáčení hřídele.

Asynchronní motory se také mohou lišit v typu rotoru, který je v nich instalován. V průmyslu jsou běžnější indukční motory s rotorem nakrátko (indukční motor s rotorem nakrátko patří mezi výhody takového motoru):

• Láce;
• Trvanlivost;
• Vysoký výkon;
• Nenáročná údržba.

Asynchronní motory s fázovým rotorem jsou méně oblíbené kvůli řadě nevýhod:

• Potřeba pravidelné údržby;
• Vysoká spotřeba mědi;
• Složitost designu.

Co je to asynchronní generátor

Asynchronní generátor (AG) je asynchronní stroj pracující v režimu generátoru.

Benzínová elektrocentrála Eco Benzínová elektrocentrála ECO PE-7001RS, modrá, (5500 W)

Konstrukce asynchronního generátoru je velmi podobná asynchronnímu motoru, ale přeměna energie probíhá v opačném směru. AG přeměňuje mechanickou energii (může být větrná, hydraulická nebo jiná) na elektrickou energii.

Princip činnosti asynchronních generátorů spočívá v tom, že magnetické siločáry vzniklé v důsledku rotace rotoru křižují vinutí statoru. Když je připojena zátěž, EMF generované v cívkách vede ke vzniku proudu v obvodu. Níže jsou fotografie asynchronních generátorů:

Generátor asynchronního typu se nejčastěji používá jako zdroj energie v domácích a průmyslových spotřebičích. Plynulý rozběh elektromotoru umožňuje snížit znatelné nevýhody elektrických strojů. Řekneme vám, jak zajistit hladký start elektrického nářadí vlastníma rukama doma v dalším materiálu.

Výhody a nevýhody asynchronních generátorů

Mezi všemi výhodami asynchronního generátoru je třeba zdůraznit:

• Snadná údržba;
• Nízká cena;
• Nízká citlivost na zkrat (zkrat);

Navzdory tomu nejsou asynchronní generátory příliš populární, důvodem je řada nevýhod:

• Nespolehlivý provoz při vysokém zatížení;
• Závislost na parametrech elektrické sítě;
• Závislost na aktivně-indukčním charakteru zátěže.

Asynchronní generátor z asynchronního motoru

V případě potřeby lze absolutně jakýkoli krevní tlak převést na AH vlastníma rukama. K sestavení takového generátoru budete potřebovat jakýkoli AD, který lze vyjmout ze staré pračky nebo jiného zařízení, neodymové magnety a epoxidovou pryskyřici.

Neodymový silný magnetický disk 50×30 mm (50 x 30) detektor kovů, N52

Epoxidová pryskyřice pro výplň pracovních desek „Crystal“ 1,5 kg

Návod, jak vyrobit asynchronní generátor:

1. Nejprve musíte udělat malé otvory ve struktuře jádra a odstranit tenkou vrstvu 2 milimetry. Hloubka otvorů je 5 milimetrů.
2. Změřte rotor a vytvořte kovové pásy v souladu s rozměry zařízení.
3. Nákup a montáž neodymových magnetů. Každý pól bude vyžadovat 8 magnetů.
4. Zajistěte magnety. Stojí za zvážení, že když magnety přivedete k rotoru, začnou se pohybovat, takže by se měly dobře držet, dokud nebudou konečně upevněny.
5. Vezměte papír nebo pásku a zabalte rotor.
6. Koncová část rotoru musí být utěsněna plastelínou nebo jiným podobným materiálem pro utěsnění zařízení.
7. Vyplňte volný prostor mezi magnety. To musí být provedeno pomocí epoxidové pryskyřice.
8. Po úplném vytvrzení pryskyřice odstraňte dříve použitý papír nebo pásku.
9. Obruste povrch rotoru.
10. Zjistěte stav zařízení, v případě potřeby vyměňte ložiska.
11. Pro generátor je třeba sestavit usměrňovač a zakoupit regulátor pro nabíjení.

Regulátor nabíjení DELTA Baterie MPPT 2430 2 kg

Pokud jste dokončili všechny výše uvedené kroky, lze práci považovat za dokončenou. Po vynaložení trochy času a peněz tedy získáte funkční generátor.

Kde se používají asynchronní generátory?

Různé typy asynchronních generátorů lze použít v domácích podmínkách, kdy je potřeba získat malé množství elektrické energie z mechanické energie.

Kromě toho se AG používají jako hlavní prvky elektráren.

Lze je například použít pro:

1. Napájení AD, domácích spotřebičů, osvětlení atd. v oblastech vzdálených od elektrického vedení.
2. Napájecí zdroj pro rádia s nízkým výkonem.
3. Zahřívání a tavení materiálů teplem.
4. Elektrické svařování.
5. Získání konstantního napětí v autonomních elektrických instalacích.

Ukazuje se tedy, že provedením řady jednoduchých operací s IM můžete získat levné generátorové zařízení pro autonomní výrobu energie.