Asynchrónny motor s vlastným pohonom. Asynchrónny generátor - hlavné prvky, princíp činnosti a výpočet základných parametrov

Všetky elektrické stroje fungujú v súlade so zákonom elektromagnetická indukcia, ako aj so zákonom interakcie vodiča s prúdom a magnetické pole.

Elektrické stroje sa delia na: trvalé a striedavý prúd . Jednosmerný prúd je vytváraný neprerušiteľnými zdrojmi napájania. Jednosmerné stroje sa vyznačujú vlastnosťou reverzibility. To znamená, že sú schopné prevádzky v režime motora aj generátora. Túto okolnosť možno vysvetliť podobnými javmi pri prevádzke oboch strojov. Podrobnejšie dizajnové prvkyĎalej zvážime motor a generátor.

Motor

Motor je určený pre premenou elektrickej energie na mechanickú energiu. IN priemyselná produkcia motory sa používajú ako pohony na obrábacích strojoch a iných mechanizmoch, ktoré sú súčasťou technologických procesov. Motory sa používajú aj v domácich spotrebičoch, napríklad v práčke.

Keď je vodič vo forme uzavretého rámu v magnetickom poli, sily pôsobiace na rám spôsobia otáčanie tohto vodiča. V tomto prípade budeme hovoriť o najjednoduchší motor.

Ako už bolo uvedené, prevádzka jednosmerného motora sa vykonáva z neprerušiteľných zdrojov napájania, napríklad z batérie, Zdroj. Motor má budiace vinutie. V závislosti od zapojenia existujú motory s nezávislým a vlastným budením, ktoré môžu byť sériové, paralelné a zmiešané.

Pripojenie striedavého motora je vytvorené od elektrickej siete . Na základe princípu činnosti sú motory rozdelené na synchrónne a asynchrónne.

Hlavný rozdiel medzi synchrónnym motorom je prítomnosť vinutia na rotujúcom rotore, ako aj existujúci mechanizmus kefy, ktorý slúži na napájanie vinutia prúdom. Rotor sa otáča synchrónne s rotáciou magnetického poľa statora. Preto má motor tento názov.

V asynchrónnom motore dôležitá podmienka je to? rotácia rotora musí byť pomalšia ako rotácia magnetického poľa. Ak táto požiadavka nie je splnená, je indukcia elektromotorickej sily a generovanie elektrického prúdu v rotore nemožné.

Asynchrónne motory sa používajú častejšie, ale majú jednu významnú nevýhodu - bez zmeny frekvencie prúdu nie je možné regulovať rýchlosť otáčania hriadeľa. Táto podmienka neumožňuje dosiahnuť rotáciu pri konštantnej frekvencii. Ďalšou významnou nevýhodou je obmedzenie maximálna rýchlosť rotácia ( 3000 ot./min.).

V prípadoch, keď je potrebné dosiahnuť konštantnú rýchlosť otáčania hriadeľa, možnosť jej regulácie, ako aj dosiahnuť rýchlosť otáčania presahujúcu maximálnu možnú hodnotu pre asynchrónne motory, sa používajú synchrónne motory.

Generátor

Vodič pohybujúci sa medzi dvoma magnetické póly, prispieva k tvorbe elektromotorickej sily. Pri skratovaní vodiča v ňom vzniká prúd, keď je vystavený elektromotorickej sile. Akcia je založená na tomto fenoméne elektrický generátor.

Generátor je schopný vyrábať elektrická energia z tepelnej alebo chemickej energie. Avšak väčšina široké využitie prijaté generátory, ktoré premieňajú mechanickú energiu na elektrickú energiu.

Základné základné prvky DC generátor:

• Kotva fungujúca ako rotor.
• Stator, na ktorom je umiestnená cievka poľa.
• Rám.
• Magnetické póly.
• Komutátorová jednotka a kefy.

DC generátory sa nepoužívajú tak často. Ich hlavné oblasti použitia: elektrická doprava, zváracie invertory, ako aj veterné turbíny.

Generátor striedavého prúdu má podobnú konštrukciu ako generátor jednosmerného prúdu, ale líši sa štruktúrou kolektorovej jednotky a vinutia na rotore.

Rovnako ako u motorov môžu byť generátory synchrónne alebo asynchrónne. Rozdiel medzi týmito generátormi spočíva v štruktúre rotora. Synchrónny generátor má indukčné cievky umiestnené na rotore, zatiaľ čo asynchrónny generátor má špeciálne drážky na umiestnenie vinutia na hriadeli.

Synchrónne generátory sa používajú vtedy, keď je potrebné krátkodobo dodávať prúd s vysokým štartovacím výkonom, ktorý presahuje menovitý. Použitie asynchrónnych generátorov je skôr určené v každodennom živote, na napájanie domácich spotrebičov, ako aj na osvetlenie, pretože elektrická energia sa generuje prakticky bez skreslenia.

Aký je rozdiel medzi generátorom a motorom?

Aby sme to zhrnuli, je dôležité poznamenať, že fungovanie motorov a generátorov je založené na všeobecný princíp elektromagnetická indukcia. Konštrukcia týchto elektrických strojov je podobná, existuje však rozdiel v konfigurácii rotora.

Hlavným rozdielom je funkčný účel generátor a motor: motor generuje mechanickú energiu pri spotrebe elektrickej energie a naopak generátor generuje elektrickú energiu pri spotrebe mechanickej alebo iného druhu energie.

Túžba vyvinúť autonómny zdroj výroby elektriny umožnila postaviť generátor z bežného asynchrónneho motora. Vývoj je spoľahlivý a pomerne jednoduchý.

Typy a popis asynchrónneho motora

Existujú dva typy motorov:

1. Rotor vo veveričke. Zahŕňa stator (nepohyblivý prvok) a rotor (rotačný prvok), ktorý sa pohybuje v dôsledku činnosti ložísk pripevnených k dvom štítom motora. Jadrá sú vyrobené z ocele a sú tiež navzájom izolované. Nachádza sa pozdĺž drážok jadra statora izolovaný drôt, a pozdĺž drážok rotora sa inštaluje tyčové vinutie alebo sa naleje roztavený hliník. Špeciálne prepojovacie krúžky zohrávajú úlohu uzatváracieho prvku vinutia rotora. Nezávislý vývoj transformovať mechanické pohyby motora a vytvárať elektrinu so striedavým napätím. Ich výhodou je, že nemajú alkalický zberací mechanizmus, vďaka čomu sú spoľahlivejšie a odolnejšie.
2. Sklzový rotor– drahé zariadenie, ktoré si vyžaduje špecializovaný servis. Zloženie je rovnaké ako pri skratovom rotore. Jedinou výnimkou je, že vinutia rotora a statora jadra sú vyrobené z izolovaného drôtu a jeho konce sú spojené s krúžkami pripevnenými k hriadeľu. Prechádzajú nimi špeciálne kefy, ktoré spájajú drôty s nastavovacím alebo štartovacím reostatom. Vzhľadom na nízku úroveň spoľahlivosti sa používa len pre tie odvetvia, pre ktoré je určený.

Oblasť použitia

Zariadenie sa používa v rôznych priemyselných odvetviach:

1. Ako bežný motor pre veterné elektrárne.
2. Pre vlastné nezávislé zásobovanie bytu alebo domu.
3. Ako malé vodné elektrárne.
4. Ako alternatívu typ meniča generátor (zváranie).
5. Na tvorenie neprerušovaný systém AC napájanie.

Výhody a nevýhody generátora

Pozitívne vlastnosti vývoja zahŕňajú:

1. Jednoduché a rýchla montáž so schopnosťou vyhnúť sa rozoberaniu elektromotora a prevíjaniu vinutia.
2. Schopnosť otáčať elektrický prúd pomocou veternej alebo hydraulickej turbíny.
3. Použitie zariadenia v systémoch motor-generátor na premenu jednofázovej siete (220V) na trojfázovú (380V).
4. Možnosť využiť vývoj na miestach, kde nie je elektrina, s využitím spaľovacieho motora na propagáciu.

mínusy:

1. Je problematické vypočítať kapacitu kondenzátu, ktorý je pripevnený k vinutiu.
2. Je ťažké dosiahnuť značku maximálnej sily, ktorú je samorozvoj schopný.

Princíp činnosti

Generátor vyrába elektrickú energiu za predpokladu, že počet otáčok rotora je o niečo vyšší ako synchrónna rýchlosť. Najjednoduchší typ produkuje približne 1800 otáčok za minútu, berúc do úvahy, že jeho úroveň synchrónnej rýchlosti sa stáva 1500 ot./min.

Jeho princíp fungovania je založený na premene mechanickej energie na elektrickú. Môžete prinútiť rotor, aby sa otáčal a produkoval elektrinu pomocou silného krútiaceho momentu. IN ideálne– konštantný voľnobeh, ktorý je schopný udržiavať rovnakú rýchlosť.

Všetky typy motorov pracujúcich na prerušovanom prúde sa nazývajú asynchrónne. V nich sa magnetické pole statora točí rýchlejšie ako pole rotora, čím ho nasmeruje v smere jeho pohybu. Ak chcete zmeniť elektromotor na funkčný generátor, budete musieť zvýšiť rýchlosť rotora tak, aby nesledoval magnetické pole statora, ale začal sa pohybovať v opačnom smere.

Podobný výsledok môžete dosiahnuť pripojením zariadenia k sieti s veľkou kapacitou alebo celou skupinou kondenzátorov. Nabíjajú a akumulujú energiu z magnetických polí. Fáza kondenzátora má náboj, ktorý je opačný ako zdroj prúdu motora, čo spôsobuje spomalenie rotora a generovanie prúdu vo vinutí statora.

Obvod generátora

Schéma je veľmi jednoduchá a nevyžaduje špeciálne znalosti a zručnosti. Ak spustíte vývoj bez pripojenia k sieti, začne rotácia a po dosiahnutí synchrónnej frekvencie začne vinutie statora vytvárať elektrickú energiu.

Pripojením špeciálnej batérie niekoľkých kondenzátorov (C) na jeho svorky môžete získať vedúci kapacitný prúd, ktorý vytvorí magnetizáciu. Kapacita kondenzátorov musí byť vyššia ako kritické označenie C 0, čo závisí od rozmerov a charakteristík generátora.

V tejto situácii dochádza k samoštartovaciemu procesu a na vinutie statora je namontovaný systém so symetrickým trojfázovým napätím. Generovaný prúd priamo závisí od kapacity kondenzátorov, ako aj od vlastností stroja.

Urob si sám

Na premenu elektromotora na funkčný generátor budete musieť použiť nepolárne kondenzátorové banky, preto je lepšie nepoužívať elektrolytické kondenzátory.

V trojfázovom motore môžete pripojiť kondenzátor podľa nasledujúcich schém:

• "Hviezda"– umožňuje generovať výrobu pri nižšom počte otáčok, ale s nižším výstupným napätím;
• "Trojuholník"– prichádza do činnosti pri veľkom počte otáčok, a preto vytvára vyššie napätie.

Môžete si vytvoriť vlastné zariadenie z jednofázového motora, ale za predpokladu, že je vybavené rotorom nakrátko. Na spustenie vývoja by ste mali použiť kondenzátor s fázovým posunom. Jednofázový motor komutátorového typu nie je vhodný na prestavbu.

Požadované nástroje

Vytvorenie vlastného generátora nie je ťažké, hlavnou vecou je mať všetky potrebné prvky:

1. Asynchrónny motor.
2. Tachogenerátor (prístroj na meranie prúdu) alebo tachometer.
3. Kapacita pre kondenzátory.
4. Kondenzátor.
5. Nástroje.

Sprievodca krok za krokom

1. Keďže budete musieť prekonfigurovať generátor tak, aby rýchlosť otáčania presahovala otáčky motora, musíte najskôr pripojiť motor k elektrickej sieti a spustiť ho. Potom pomocou tachometra zistite rýchlosť jeho otáčania.
2. Po zistení rýchlosti by ste k výslednému označeniu mali pridať ďalších 10%. Napríklad technický indikátor motora je 1000 otáčok za minútu, potom by generátor mal mať približne 1100 otáčok za minútu (1000*0,1%=100, 1000+100=1100 otáčok za minútu).
3. Mali by ste zvoliť kapacitu pre kondenzátory. Na určenie veľkostí použite údaje tabuľky.

Tabuľka kondenzátorov

Dôležité! Ak je kapacita veľká, generátor sa začne zahrievať.

Vyberte vhodné kondenzátory, ktoré môžu poskytnúť požadovanú rýchlosť otáčania. Pri inštalácii buďte opatrní.

Dôležité! Všetky kondenzátory musia byť izolované špeciálnym povlakom.

Zariadenie je pripravené a môže byť použité ako zdroj elektrickej energie.

Dôležité! Zariadenie s rotorom vo veveričke vytvára vysoké napätie, takže ak potrebujete 220 V, mali by ste dodatočne nainštalovať znižovací transformátor.

Magnetický generátor

Magnetický generátor má niekoľko rozdielov. Napríklad nevyžaduje inštaláciu kondenzátorových bánk. Magnetické pole, ktoré bude vytvárať elektrinu vo vinutí statora, je vytvorené neodýmovými magnetmi.

Vlastnosti vytvárania generátora:

1. Je potrebné odskrutkovať oba kryty motora.
2. Rotor bude potrebné odstrániť.
3. Rotor je potrebné nabrúsiť odstránením vrchnej vrstvy požadovanej hrúbky(hrúbka magnetu + 2 mm). Urob si sám tento postup Bez sústružníckeho zariadenia je to mimoriadne ťažké, preto by ste sa mali obrátiť na sústružnícke služby.
4. Na kus papiera vytvorte šablónu na okrúhle magnety, na základe parametrov je priemer 10-20 mm, hrúbka je asi 10 mm a sila nasadenia je asi 5-9 kg na cm2. Veľkosť by sa mala zvoliť v závislosti od rozmerov rotora. Potom pripevnite vytvorenú šablónu k rotoru a umiestnite magnety svojimi pólmi a pod uhlom 15-20 0 k osi rotora. Približný počet magnetov v jednom pásiku je cca 8 kusov.
5. Mali by ste mať 4 skupiny pruhov, každá s 5 pruhmi. Medzi skupinami by mala byť vzdialenosť 2 priemery magnetov a medzi pásikmi v skupine - 0,5-1 priemer magnetu. Vďaka tomuto usporiadaniu sa rotor neprilepí na stator.
6. Po nainštalovaní všetkých magnetov by ste mali rotor naplniť špeciálnym epoxidová živica. Po zaschnutí zakryte valcový prvok sklolaminátom a znova ho napustite živicou. Toto upevnenie zabráni vyleteniu magnetov pri pohybe. Uistite sa, že priemer rotora je rovnaký ako pred drážkou, aby sa pri montáži neodieral o vinutie statora.
7. Po vysušení rotora je možné ho nainštalovať na miesto a priskrutkujte oba kryty motora.
8. Vykonajte testy. Na spustenie generátora budete musieť otočiť rotor pomocou elektrickej vŕtačky a na výstupe zmerať výsledný prúd tachometrom.

Prerobiť alebo nie

Ak chcete zistiť, či je prevádzka vlastného generátora účinná, mali by ste vypočítať, do akej miery je úsilie o konverziu zariadenia oprávnené.

To neznamená, že zariadenie je veľmi jednoduché. Motor asynchrónneho motora nie je v zložitosti horší ako synchrónny generátor. Jediným rozdielom je absencia elektrického obvodu na spustenie prevádzky, ten je však nahradený batériou kondenzátorov, čo zariadenie nijako nezjednodušuje.

Výhodou kondenzátorov je, že nevyžadujú dodatočnú údržbu a energiu prijímajú z magnetického poľa rotora alebo vyrobeného elektrický prúd. Z toho môžeme povedať, že jedinou výhodou tohto vývoja je absencia potreby údržby.

Ďalšou pozitívnou vlastnosťou je jasný faktorový efekt. Spočíva v neprítomnosti vyšších harmonických vo generovanom prúde, to znamená, že čím je jeho indikátor nižší, tým menej energie sa vynakladá na vykurovanie, magnetické pole a ďalšie aspekty. Pre trojfázový elektromotor je to asi 2 %, zatiaľ čo pre synchrónne stroje je to najmenej 15 %. Bohužiaľ, zohľadnenie tohto ukazovateľa v každodennom živote, keď sú k sieti pripojené rôzne typy elektrických spotrebičov, je nereálne.

Ostatné ukazovatele a vlastnosti vývoja sú negatívne. Nie je schopný poskytnúť menovitý výkon produkovaného napätia. Preto sa zariadenia používajú spolu s rektifikačnými strojmi, ako aj na nabíjanie batérií.

Generátor je citlivý na najmenšie výkyvy elektriny. V priemyselnom vývoji sa na budenie používa batéria a v domáca verziačasť energie ide do banky kondenzátorov. Keď je zaťaženie generátora vyššie ako jeho nominálna hodnota, nemá dostatok elektriny na dobitie a zastaví sa. V niektorých prípadoch sa používajú kapacitné batérie, ktoré menia svoju dynamickú hlasitosť v závislosti od záťaže.

1. Zariadenie je veľmi nebezpečné, preto sa neodporúča používať napätie 380 V, pokiaľ to nie je absolútne nevyhnutné.
2. V súlade s preventívnymi a bezpečnostnými opatreniami musí byť nainštalované dodatočné uzemnenie.
3. Sledujte tepelné podmienky vývoja. Nie je jej vlastné pracovať pri voľnobežných otáčkach. Aby ste znížili tepelný vplyv, mali by ste si dobre vybrať kondenzátor.
4. Správne vypočítajte výkon vyrobeného elektrického napätia. Napríklad, keď v trojfázovom generátore funguje iba jedna fáza, znamená to, že výkon je 1/3 celkového výkonu, a ak fungujú dve fázy, 2/3.
5. Je možné nepriamo riadiť frekvenciu prerušovaného prúdu. Keď je zariadenie v chode naprázdno, výstupné napätie sa začína zvyšovať a prekračuje priemyselné hodnoty (220/380V) o 4-6%.
6. Najlepšie je izolovať vývoj.
7. Svoj domáci vynález by ste si mali vybaviť tachometrom a voltmetrom zaznamenať svoju prácu.
8. Odporúča sa poskytnúť špeciálne tlačidlá na zapnutie a vypnutie mechanizmu.
9. Úroveň účinnosti sa zníži o 30-50%, tento jav nevyhnutne.

(AG) je najbežnejší striedavý elektrický stroj, ktorý sa používa predovšetkým ako motor.
Len nízkonapäťové AG (napájacie napätie do 500 V) s výkonom od 0,12 do 400 kW spotrebujú viac ako 40 % všetkej elektriny vyrobenej na svete a ich ročný výkon dosahuje stovky miliónov, čím pokrývajú najrozmanitejšie potreby priemyselná a poľnohospodárska výroba, námorné, letecké a dopravné systémy, automatizačné systémy, vojenská a špeciálna technika.

Tieto motory sú relatívne jednoduchého dizajnu, veľmi spoľahlivé v prevádzke, majú pomerne vysoký energetický výkon a nízke náklady. Preto sa rozsah použitia asynchrónnych motorov neustále rozširuje, a to ako v nových oblastiach techniky, tak aj ako náhrada zložitejších elektrických strojov rôznych konštrukcií.

Veľký záujem je napr posledné roky príčin použitie asynchrónnych motorov v režime generátora zabezpečiť potravu pre oboch spotrebiteľov trojfázový prúd a jednosmerných spotrebiteľov cez usmerňovacie zariadenia. V systémoch automatické ovládanie, v servoelektrických pohonoch, vo výpočtových zariadeniach sú asynchrónne tachogenerátory s rotorom vo veveričke široko používané na premenu uhlovej rýchlosti na elektrický signál.

Aplikácia režimu asynchrónneho generátora

Za určitých prevádzkových podmienok autonómnych zdrojov energie je použitie režim asynchrónneho generátora sa ukazuje ako výhodnejšie alebo dokonca jediné možné riešenie, ako napríklad vo vysokorýchlostných mobilných elektrárňach s bezprevodovým pohonom plynovej turbíny s rýchlosťou otáčania n = (9...15)10 3 ot./min. Práca popisuje AG s masívnym feromagnetickým rotorom s výkonom 1500 kW pri n = 12000 ot./min., určený pre autonómny zvárací komplex „Sever“. IN v tomto prípade Masívny rotor s pozdĺžnymi drážkami obdĺžnikového prierezu neobsahuje vinutie a je vyrobený z masívneho oceľového výkovku, ktorý umožňuje priame spojenie rotora motora v generátorovom režime s pohonom plynovej turbíny obvodovou rýchlosťou na povrchu rotora rýchlosťou až 400 m/s. Pre rotor s laminovaným jadrom a skratom. Pri vinutí klietky nakrátko prípustná obvodová rýchlosť nepresahuje 200 - 220 m/s.

Ďalší príklad efektívna aplikácia Asynchrónne motory v režime generátora sa už dlho používajú v mini-vodných elektrárňach pri stabilných podmienkach zaťaženia.

Vyznačujú sa jednoduchou obsluhou a údržbou, ľahko sa zapínajú na paralelnú prevádzku a tvar krivky výstupného napätia je bližšie k sínusovému tvaru ako u SG pri prevádzke na rovnakú záťaž. Navyše hmotnosť AG s výkonom 5-100 kW je približne 1,3 - 1,5 krát menšia ako hmotnosť AG rovnakého výkonu a nesú menší objem vinutých materiálov. Konštrukčne sa zároveň nelíšia od bežných motorov a ich hromadná výroba je možná v elektrických strojárňach, ktoré vyrábajú asynchrónne stroje.

Nevýhody asynchrónneho režimu generátora, asynchrónneho motora (IM)

Jednou z nevýhod IM je, že sú spotrebitelia značného jalového výkonu (50 % a viac z celkového výkonu) potrebného na vytvorenie magnetického poľa v stroji, ktoré musí pochádzať z paralelnej prevádzky asynchrónneho motora v režime generátora s siete alebo z iného zdroja jalového výkonu (kondenzátorová banka (BC) alebo synchrónny kompenzátor (SC)) počas autonómnej prevádzky AG. V druhom prípade je najefektívnejšie zaradiť kondenzátorovú banku do obvodu statora paralelne so záťažou, aj keď v zásade je možné zaradiť ju do obvodu rotora. Na zlepšenie prevádzkových vlastností asynchrónneho režimu generátora môžu byť kondenzátory dodatočne pripojené k obvodu statora sériovo alebo paralelne so záťažou.

V každom prípade autonómna prevádzka asynchrónneho motora v režime generátora, zdroje jalového výkonu(BC alebo SK) musí poskytnúť jalový výkon AG aj záťaži, ktorá má spravidla jalovú (indukčnú) zložku (cosφ n< 1, соsφ н > 0).

Hmotnosť a rozmery kondenzátorovej banky alebo synchrónneho kompenzátora môžu prekročiť hmotnosť asynchrónneho generátora a iba keď cosφ n = 1 (čisto aktívne zaťaženie) sú rozmery SC a hmotnosť BC porovnateľné s veľkosťou a hmotnosť AG.

Ďalším, najťažším problémom je problém stabilizácie napätia a frekvencie autonómne pracujúceho AG, ktorý má „mäkkú“ vonkajšiu charakteristiku.

Použitím režim asynchrónneho generátora Ako súčasť autonómneho systému je tento problém ďalej komplikovaný nestabilitou otáčok rotora. Možné a v súčasnosti používané spôsoby regulácie napätia asynchrónny režim generátor

Pri navrhovaní AG na optimalizáciu by sa mali vykonať výpočty s cieľom maximalizovať účinnosť v širokom rozsahu otáčok a zaťaženia, ako aj minimalizovať náklady, berúc do úvahy celú schému riadenia a regulácie. Konštrukcia generátorov musí brať do úvahy klimatické podmienky prevádzky veternej turbíny, neustále pôsobiace mechanické sily na konštrukčné prvky a najmä silné elektrodynamické a tepelné efekty pri prechodových procesoch, ktoré vznikajú pri nábehoch, výpadkoch prúdu, strate synchronizácie, skratoch. a iné, ako aj pri výraznom nárazovom vetre.

Návrh asynchrónneho stroja, asynchrónny generátor

Konštrukcia asynchrónneho stroja s rotorom nakrátko je znázornená na príklade motora radu AM (obr. 5.1).

Hlavnými časťami IM sú stacionárny stator 10 a v ňom rotujúci rotor, oddelený od statora vzduchovou medzerou. Na zníženie vírivých prúdov sú jadrá rotora a statora vyrobené zo samostatných plechov lisovaných z elektroocele s hrúbkou 0,35 alebo 0,5 mm. Listy sú oxidované (podrobené tepelné spracovanie), čo zvyšuje ich povrchový odpor.
Jadro statora je zabudované do rámu 12, ktorý je vonkajšou časťou stroja. Zapnuté vnútorný povrch jadro má drážky, v ktorých je uložené vinutie 14. Statorové vinutie sa najčastejšie vyrába trojfázové dvojvrstvové z jednotlivých cievok so skráteným stúpaním z izolovaných. medený drôt. Začiatky a konce fáz vinutia sú vyvedené na svorky svorkovnice a sú označené nasledovne:

začiatok - СС2, С 3;

končí - C 4, C5, So.

Vinutie statora môže byť zapojené do hviezdy (Y) alebo trojuholníka (D). To umožňuje použiť ten istý motor pri dvoch rôznych lineárnych napätiach, ktoré sú vo vzťahu napríklad 127/220 V alebo 220/380 V. V tomto prípade zapojenie Y zodpovedá zapnutiu IM na najvyššie napätie .

Zostavené jadro rotora je pritlačené na hriadeľ 15 za tepla a je chránené pred otáčaním pomocou kľúča. Na vonkajšom povrchu má jadro rotora drážky na uloženie vinutia 13. Vinutie rotora u najbežnejších IM je rad medených alebo hliníkových tyčí umiestnených v drážkach a uzavretých na koncoch krúžkami. V motoroch s výkonom do 100 kW alebo viac sa navíjanie rotora vykonáva vyplnením drážok roztaveným hliníkom pod tlakom. Súčasne s vinutím sú odliate uzatváracie krúžky spolu s ventilačnými krídelkami 9. Tvar takéhoto vinutia pripomína „klietku veveričky“.

Motor s vinutým rotorom. Generátor asynchrónneho režimu A.

Pre špeciálne asynchrónne motory môže byť vinutie rotora navrhnuté podobne ako vinutie statora. Rotor s takýmto vinutím má okrem naznačených častí na hriadeli namontované tri zberacie krúžky určené na pripojenie vinutia k vonkajšiemu okruhu. V tomto prípade sa IM nazýva motor s vinutým rotorom alebo so zbernými krúžkami.

Hriadeľ 15 rotora spája všetky prvky rotora a slúži na pripojenie asynchrónneho motora k ovládaču.

Vzduchová medzera medzi rotorom a statorom sa pohybuje od 0,4 - 0,6 mm pre stroje s nízkym výkonom a do 1,5 mm pre stroje s vysokým výkonom. Ložiskové štíty 4 a 16 motora slúžia ako podpery pre ložiská rotora. Chladenie asynchrónneho motora prebieha na princípe samofúkania ventilátorom 5. Ložiská 2 a 3 sú zvonku uzavreté krytmi 1 s labyrintovými tesneniami. Na telese statora je inštalovaná skriňa 21 so svorkami 20 vinutia statora. Na tele je pripevnená platnička 17, na ktorej sú uvedené základné údaje o krvnom tlaku. Na obr. 5.1 je tiež naznačené: 6 - montážna zásuvka štítu; 7 - puzdro; 8 — telo; 18 — labka; 19 - vetracie potrubie.

V snahe získať autonómne zdroje elektriny našli špecialisti spôsob, ako vlastnými rukami premeniť trojfázový asynchrónny striedavý elektromotor na generátor. Táto metóda má množstvo výhod a niektoré nevýhody.

Vzhľad asynchrónny elektromotor

Sekcia zobrazuje hlavné prvky:

1. liatinové telo s rebrami chladiča pre efektívne chladenie;
2. kryt rotora s klietkou nakrátko s čiarami posunu magnetického poľa vzhľadom na jeho os;
3. spínacia kontaktná skupina v krabici (borno), na spínanie statorových vinutí v hviezdicových alebo trojuholníkových obvodoch a pripojenie napájacích vodičov;
4. tesné škrtidlá medené drôty statorové vinutia;
5. oceľový hriadeľ rotora s drážkou na upevnenie remenice klinovým kľúčom.

Detailná demontáž asynchrónneho elektromotora s uvedením všetkých častí je znázornená na obrázku nižšie.

Detailná demontáž asynchrónneho motora

Výhody generátorov konvertovaných z asynchrónnych motorov:

1. jednoduchosť montáže obvodu, nie je potrebné rozoberať elektromotor, žiadne prevíjanie vinutia;
2. schopnosť otáčať generátor elektrického prúdu veternou alebo hydraulickou turbínou;
3. generátor z asynchrónneho motora je široko používaný v systémoch motor-generátor na konverziu jednofázová sieť 220 VAC trojfázová sieť s napätím 380V.
4. možnosť použitia generátora, v terénne podmienky točí ho zo spaľovacích motorov.

Nevýhodou je obtiažnosť výpočtu kapacity kondenzátorov pripojených k vinutiu, v skutočnosti sa to robí experimentálne.

Preto je ťažké dosiahnuť maximálny výkon pri takomto generátore sú ťažkosti s napájaním elektrických inštalácií, ktoré majú veľký významštartovacím prúdom, na okružné elektrické píly s trojfázovými striedavými motormi, miešačky betónu a iné elektroinštalácie.

Princíp činnosti generátora

Prevádzka takéhoto generátora je založená na princípe reverzibility: „akákoľvek elektrická inštalácia, ktorá premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu, môže vykonávať opačný proces“. Používa sa princíp činnosti generátorov, otáčanie rotora spôsobuje EMF a výskyt elektrického prúdu vo vinutiach statora.

Na základe tejto teórie je zrejmé, že asynchrónny elektromotor možno premeniť na elektrický generátor. Aby bolo možné vedome vykonať rekonštrukciu, je potrebné pochopiť, ako proces generovania prebieha a čo je na to potrebné. Všetky motory poháňané striedavým prúdom sa považujú za asynchrónne. Pole statora sa pohybuje mierne pred magnetickým poľom rotora a ťahá ho spolu so sebou v smere otáčania.

Na získanie opačného procesu, generovania, musí pole rotora posunúť pohyb magnetického poľa statora, ideálne rotujúce v opačnom smere. To sa dosiahne pripojením veľkého kondenzátora k napájacej sieti, aby sa zvýšila kapacita, používajú sa skupiny kondenzátorov. Kondenzátorová jednotka sa nabíja akumuláciou magnetickej energie (prvok reaktívnej zložky striedavého prúdu). Nabitie kondenzátora je vo fáze opačnej ako zdroj prúdu elektromotora, takže rotácia rotora sa začína spomaľovať, vinutie statora vytvára prúd.

Konverzia

Ako prakticky premeniť asynchrónny elektromotor na generátor vlastnými rukami?

Ak chcete pripojiť kondenzátory, musíte ich odskrutkovať Horný kryt bór (skriňa), kde je umiestnená kontaktná skupina, sú spojené spínacie kontakty vinutia statora a silové vodiče asynchrónneho motora.

Otvorený bór so skupinou kontaktov

Vinutia statora môžu byť pripojené v konfigurácii „hviezda“ alebo „trojuholník“.

Spojovacie obvody "Hviezda" a "Trojuholník"

Zobrazuje sa štítok alebo pas produktu možné schémy pripojenia a parametre motora, keď rôzne spojenia. Uvedené:

• maximálne prúdy;
• napájacie napätie;
• spotreba energie;
• počet otáčok za minútu;
• Účinnosť a ďalšie parametre.

Parametre motora uvedené na typovom štítku

IN trojfázový generátor z asynchrónneho elektromotora pre domácich majstrov sú kondenzátory zapojené v podobnom obvode „trojuholník“ alebo „hviezda“.

Možnosť pripojenia s „hviezdou“ zaisťuje spustenie procesu generovania prúdu pri nižších rýchlostiach ako pri zapojení obvodu do „trojuholníka“. V tomto prípade bude napätie na výstupe generátora o niečo nižšie. Zapojenie do trojuholníka poskytuje mierne zvýšenie výstupného napätia, ale vyžaduje vyššie otáčky pri spustení generátora. V jednofázovom asynchrónnom elektromotore je pripojený jeden kondenzátor fázového posunu.

Schéma zapojenia kondenzátorov na generátore v „trojuholníku“

V tomto prípade nie sú vhodné kondenzátory modelu KBG-MN alebo iných značiek s nepolárnym napätím 400 V;

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/kondensator-1.jpg 650w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Ako vyzerá bezpólový kondenzátor značky KBG-MN?

Výpočet kapacity kondenzátora pre použitý motor

V synchrónnych generátoroch je proces generovania excitovaný na vinutiach kotvy zo zdroja prúdu. 90% asynchrónnych motorov má rotory nakrátko, bez vinutia vzniká zvyškový statický náboj v rotore. Stačí vytvoriť EMF v počiatočnom štádiu otáčania, ktoré indukuje prúd a dobíja kondenzátory cez vinutia statora. Ďalšie dobíjanie už pochádza z generovaného prúdu; proces generovania bude nepretržitý, pokiaľ sa rotor otáča.

Automatické pripojenie záťaže ku generátoru, zásuvkám a kondenzátorom sa odporúča inštalovať do samostatného uzavretého panelu. Prepojovacie vodiče od generátora bóru k rozvádzaču položte do samostatného izolovaného kábla.

Aj keď generátor nefunguje, musíte sa vyhnúť dotyku svoriek kondenzátora kontaktov zásuvky. Náboj nahromadený kondenzátorom zostáva dlho a môže vám spôsobiť úraz elektrickým prúdom. Uzemnite kryty všetkých jednotiek, motora, generátora, ovládacieho panela.

Inštalácia systému motor-generátor

Pri inštalácii generátora s motorom vlastnými rukami musíte vziať do úvahy, že špecifikovaný počet menovitých otáčok asynchrónneho elektromotora používaného pri voľnobehu je väčší.

Schéma motorgenerátora na remeňovom pohone

Pri motore pri 900 ot./min voľnobeh bude 1230 otáčok za minútu, aby ste získali dostatočný výkon na výstupe generátora prerobeného z tohto motora, musíte mať počet otáčok o 10% vyšší ako voľnobežné otáčky:

1230 + 10 % = 1353 ot./min.

Remeňový pohon sa vypočíta podľa vzorca:

Vg = Vm x Dm\Dg

Vg – požadované otáčky generátora 1353 ot./min.;

Vm – otáčky motora 1200 ot./min.;

Dm – priemer remenice na motore je 15 cm;

Dg – priemer kladky na generátore.

Mať motor s 1200 otáčkami za minútu, kde má remenica Ø 15 cm, ostáva už len vypočítať Dg - priemer remenice na generátore.

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

Generátor s neodýmovými magnetmi

Ako vyrobiť generátor z asynchrónneho elektromotora?

Toto domáci generátor eliminuje použitie kondenzátorových jednotiek. Zdroj magnetického poľa, ktoré indukuje EMF a vytvára prúd vo vinutí statora, je postavený na permanentných neodýmových magnetoch. Aby ste to urobili vlastnými rukami, musíte postupne vykonať nasledujúce kroky:

• Odstráňte prednú časť a zadný kryt asynchrónny elektromotor.
• Odstráňte rotor zo statora.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1-600x448.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1-768x573..jpg 1024w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-1.jpg 1200w" size=" (max-width: 600px) 100vw, 600px">

Ako vyzerá rotor asynchrónneho motora?

• Rotor je brúsený, vrchná vrstva o 2 mm väčšia ako hrúbka magnetov je odstránená. V každodenných podmienkach nie je vždy možné vyvŕtať rotor vlastnými rukami, bez otáčania zariadení a zručností. Potrebujete kontaktovať špecialistov v sústružníckych dielňach.
• Na hárku obyčajného papiera sa pripraví šablóna na umiestnenie okrúhlych magnetov, Ø 10-20 mm, do hrúbky 10 mm, s príťažlivou silou 5-9 kg na štvorcový/cm, veľkosť závisí od veľkosti rotora . Šablóna je nalepená na povrch rotora, magnety sú umiestnené v pásoch pod uhlom 15 - 20 stupňov voči osi rotora, 8 kusov na pás. Obrázok nižšie ukazuje, že na niektorých rotoroch sú tmavo-svetlé pruhy posunutia siločiar magnetického poľa vzhľadom na ich os.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-01-600x309.jpg?.jpg 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2016/09/rotor-01.jpg 730w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Inštalácia magnetov na rotor

• Rotor na magnetoch je vypočítaný tak, že sú štyri skupiny pásikov, v skupine 5 pásikov je vzdialenosť medzi skupinami 2Ø magnetu. Medzery v skupine sú 0,5-1Ø magnetu, toto usporiadanie znižuje silu prilepenia rotora k statoru, musí sa otáčať pomocou dvoch prstov;
• Magnetický rotor vyrobený podľa vypočítanej šablóny je naplnený epoxidovou živicou. Po miernom zaschnutí je valcová časť rotora pokrytá vrstvou sklených vlákien a opäť impregnovaná epoxidovou živicou. Tým sa zabráni vyleteniu magnetov pri otáčaní rotora. Horná vrstva na magnetoch by nemal presahovať pôvodný priemer rotora, ktorý bol pred drážkou. V opačnom prípade rotor nezapadne na miesto alebo sa pri otáčaní odiera o vinutie statora.
• Po vysušení je možné rotor vrátiť na miesto a zatvoriť veká;
• Na testovanie elektrického generátora je potrebné otočiť rotor pomocou elektrickej vŕtačky, pričom sa meria napätie na výstupe. Počet otáčok pri dosiahnutí požadovaného napätia meria otáčkomer.
• Vedieť požadované množstvo otáčky generátora sa remeňový pohon vypočíta podľa vyššie opísanej metódy.

Zaujímavou možnosťou aplikácie je použitie elektrického generátora na báze asynchrónneho elektromotora v samonapájacom obvode elektromotor-generátor. Keď časť energie generovanej generátorom ide do elektromotora, ktorý ho roztočí. Zvyšok energie sa minie na užitočné zaťaženie. Zavedením princípu samokŕmenia je to prakticky možné na dlhú dobu poskytnúť domu autonómne napájanie.

Video. G generátor z asynchrónneho motora.

Pre širokú škálu spotrebiteľov elektriny nakupujte výkonné dieselové elektrárne ako TEKSAN TJ 303 DW5C s výstupným výkonom 303 kVA alebo 242 kW nedáva zmysel. Slaby prud benzínové generátory drahé, najlepšia možnosť vyrobiť si vlastné veterné generátory alebo motorgenerátorové zariadenie s vlastným pohonom.

Pomocou týchto informácií môžete zostaviť generátor vlastnými rukami pomocou permanentných magnetov alebo kondenzátorov. Tento typ zariadenia je veľmi užitočný pre vidiecke domy, v poľných podmienkach, ako núdzový zdroj energie pri výpadku napätia v priemyselných sieťach. Kompletne vybavený dom s klimatizáciou, elektrické sporáky a vykurovacie kotly, výkonný motor kotúčová píla nebudú to ťahať. Dočasne zabezpečiť elektrinu Spotrebiče základné potreby môžu byť osvetlenie, chladnička, TV a iné, ktoré nevyžadujú veľké výkony.

Aby sa z asynchrónneho motora stal generátor striedavého prúdu, musí sa v ňom vytvoriť magnetické pole, a to umiestnením permanentných magnetov na rotor motora. Celá zmena je jednoduchá a zložitá zároveň.

Najprv musíte vybrať vhodný motor, ktorý je najvhodnejší na prácu ako nízkootáčkový generátor. Ide o viacpólové asynchrónne motory, vhodné sú 6- a 8-pólové nízkootáčkové motory s maximálnou rýchlosťou v režime motora maximálne 1350 ot./min. Takéto motory majú najväčší počet póly a zuby na statore.

Ďalej je potrebné rozobrať motor a odstrániť kotvu-rotor, ktorý treba na stroji obrúsiť na určitú veľkosť na lepenie magnetov. Neodymové magnety, zvyčajne malé okrúhle magnety sú lepené. Teraz sa vám pokúsim povedať, ako a koľko magnetov nalepiť.

Najprv musíte zistiť, koľko pólov má váš motor, ale bez príslušných skúseností je to dosť ťažké pochopiť z vinutia, takže je lepšie prečítať si počet pólov na označení motora, ak je samozrejme k dispozícii , aj keď vo väčšine prípadov je. Nižšie je uvedený príklad označenia motora a popis označenia.

Podľa značky motora. Pre 3-fázové: Typ motora Výkon, kW Napätie, Rýchlosť otáčania V, (synchron.), Ot./min Účinnosť, % Hmotnosť, kg

Napríklad: DAF3 400-6-10 UHL1 400 6000 600 93,7 4580 Označenie motora: D - motor; A - asynchrónne; F - s navinutým rotorom; 3 - uzavretá verzia; 400 - výkon, kW; b - napätie, kV; 10 - počet pólov; UHL - klimatická verzia; 1 - kategória ubytovania.

Stáva sa, že motory nie sú z našej výroby, ako na fotografii vyššie, a označenia sú nejasné alebo označenia jednoducho nie sú čitateľné. Potom už zostáva len jedna metóda, a to spočítať, koľko zubov máte na statore a koľko zubov zaberá jedna cievka. Ak napríklad cievka zaberá 4 zuby a je ich len 24, potom je váš motor šesťpólový.

Počet pólov statora je potrebné poznať, aby bolo možné určiť počet pólov pri lepení magnetov na rotor. Toto množstvo je zvyčajne rovnaké, to znamená, že ak existuje 6 pólov statora, potom musia byť magnety zlepené striedajúcimi sa pólmi v množstve 6, SNNSSN.

Teraz, keď je známy počet pólov, musíme vypočítať počet magnetov pre rotor. Aby ste to dosiahli, musíte vypočítať obvod rotora pomocou jednoduchého vzorca 2nR, kde n=3,14. To znamená, že 3,14 vynásobíme 2 a polomerom rotora dostaneme obvod. Ďalej zmeriame náš rotor po dĺžke železa, ktoré je v hliníkovom tŕni. Následne si výsledný prúžok môžete obkresliť jeho dĺžkou a šírkou, môžete to urobiť na počítači a následne vytlačiť.

Musíte sa rozhodnúť pre hrúbku magnetov, je to približne 10-15% priemeru rotora, napríklad ak je rotor 60 mm, potom musia mať magnety hrúbku 5-7 mm. Na tento účel sa magnety zvyčajne kupujú okrúhle. Ak má rotor priemer približne 6 cm, potom môžu byť magnety vysoké 6-10 mm. Po rozhodnutí, ktoré magnety použiť, na šablóne, ktorej dĺžka sa rovná dĺžke kruhu

Príklad výpočtu magnetov pre rotor, napríklad priemer rotora je 60 cm, vypočítame obvod = 188 cm. Dĺžku vydelíme počtom pólov, v tomto prípade 6, a dostaneme 6 sekcií, v každej sekcii sú magnety zlepené rovnakým pólom. To však nie je všetko. Teraz musíte vypočítať, koľko magnetov sa zmestí na jeden pól, aby ste ich rovnomerne rozložili pozdĺž pólu. Napríklad šírka okrúhleho magnetu je 1 cm, vzdialenosť medzi magnetmi je asi 2-3 mm, čo znamená 10 mm + 3 = 13 mm.

Dĺžku kruhu rozdelíme na 6 častí = 31 mm, to je šírka jednej tyče po dĺžke obvodu rotora a šírka tyče pozdĺž železa, povedzme 60 mm. To znamená, že plocha tyče je 60 x 31 mm. Ukázalo sa, že je to 8 v 2 radoch magnetov na pól so vzdialenosťou 5 mm medzi nimi. V tomto prípade je potrebné prepočítať počet magnetov tak, aby čo najtesnejšie sedeli na stĺpe.

Tu je príklad s magnetmi širokými 10 mm, takže vzdialenosť medzi nimi je 5 mm. Ak zmenšíte priemer magnetov napríklad 2-krát, to znamená 5 mm, vyplnia pól hustejšie, v dôsledku čoho sa magnetické pole zvýši v dôsledku väčšieho množstva celkovej hmotnosti. magnetu. Existuje už 5 radov takýchto magnetov (5 mm) a 10 na dĺžku, to znamená 50 magnetov na pól a celkový počet na rotor je 300 ks.

Aby sa obmedzilo lepenie, šablóna musí byť označená tak, aby posunutie magnetov pri lepení bolo na šírku jedného magnetu, ak je šírka magnetu 5 mm, potom je posun 5 mm.

Teraz, keď ste sa rozhodli pre magnety, musíte rotor obrúsiť tak, aby magnety pasovali. Ak je výška magnetov 6mm, tak priemer je zbrúsený na 12+1mm, 1mm je rezerva na ručné ohýbanie. Magnety je možné umiestniť na rotor dvoma spôsobmi.

Prvým spôsobom je najskôr vyrobiť tŕň, do ktorého sa podľa šablóny vyvŕtajú otvory pre magnety, potom sa tŕň nasadí na rotor a do vyvŕtaných otvorov sa vlepia magnety. Na rotore je potrebné po drážkovaní dodatočne zbrúsiť oddeľovacie hliníkové pásiky medzi žehličkou do hĺbky rovnajúcej sa výške magnetov. A vyplňte výsledné drážky žíhanými pilinami zmiešanými s epoxidové lepidlo. To výrazne zvýši účinnosť; piliny budú slúžiť ako dodatočný magnetický obvod medzi železom rotora. Odber vzoriek sa môže vykonávať na rezacom stroji alebo na stroji.

Tŕň na lepenie magnetov sa robí takto: opracovaný hriadeľ sa obalí polyintelom, potom sa vrstva po vrstve navinie obväz namočený v epoxidovom lepidle, potom sa rozomelie na stroji a vyberie sa z rotora, prilepí sa šablóna a otvory sú navŕtané pre magnety Potom sa tŕň nasadí späť na rotor a zlepené magnety sa zvyčajne lepia epoxidovým lepidlom Nižšie na fotke sú dva príklady nalepenia magnetov, prvý príklad na 2 fotkách je nalepenie magnetov pomocou tŕňa. a druha na dalsej strane priamo cez predlohu Na prvych dvoch fotkach je jasne vidiet a myslim ze je jasne ako su magnetky nalepene.

>

>

Pokračovanie na ďalšej strane.