Eng Ru
Отправить письмо

Генератор из асинхронного двигателя для ветряка. Из асинхронного двигателя ветрогенератор

$direct1

Генератор для ветряка из асинхронного двигателя

>

немного вводной информации по переделке асинхронных двигателей в генератор Переделка асинхронного двигателя довольно популярный метод изготовления генератора для ветрогенератора. Асинхронные двигатели с малым количеством полюсов рассчитаны на высокие обороты, к примеру двух-полюсные на 3000 об/м, но для ветрогенераторов нужны низкие обороты, по этому нужно выбирать самые низко-оборотистые двигатели. Сейчас в доступности самые низко-оборотистые на 750 и 1000 об/м, соответственно на 8 и 6 полюсов.

Двигатели на 2-4 полюса приходится перематывать чтобы сделать больше количество полюсов, это достаточно сложно и затратно, а двигатели на 6-8 полюсов можно не перематывать и использовать как есть. Вся переделка двигателя в генератор заключается в переделке ротора на неодимовые магниты. Делается это достаточно просто, родной ротор просто протачивается на толщину магнитов (к примеру 5 мм), далее ротор делится на количество полюсов (к примеру 8) и на полюса наклеиваются магниты.

Магниты подбираются небольших размеров и из них набираются полюса. К примеру двигатель АИР112MB8 3 кВт имеет ротор диаметром 131 мм, а длинна 130 мм. Значит длинна окружности ротора (130 мм*3,14=408,2 мм), но мы протачиваем ротор на 5 мм, значит (130 мм-10 мм*3,14=376.8 мм) делим на количество полюсов (376.8:8=47.1 мм) и получаем ширину полюса 47.1 мм. Магниты возьмём 30*10*5 мм, их поместится 4 ряда в полюсе и останется зазор в 7 мм между полюсами. По длине ротор 130 мм, а у нас как-раз 4 магнита по длинне 120 мм, и получается на ротор нужно по 16 магнитов на полюс, а всего понадобится 128 магнитов.

Можно использовать магниты любых других удобных размеров для набора полюсов. Магниты клеятся на супер-клей и другие клеи, а после наклейки оборачивается ротор скотчем и заливается эпоксидной смолой. Чтобы наиболее эффективно использовать магниты нужно делать минимальный зазор между магнитами и статором, тогда диаметр ротора с магнитами делают по диаметру статора, чтобы он на миллиметр не заходил в статор. После наклейки и заливки магнитов ротор подгоняют в статор шлифуя магниты, стачивают по немногу и пробуют вставлять в статор, добиваются того чтобы магниты были как можно ближе к зубам статора и при этом ротор вращался свободно без зацепов статора. При шлифовке очень важно не перегреть магниты, можно шлифовать на болгарке поливая водой, или на токарном станке.

>

Вообще желательно сделать новый цельно-металлический ротор под магниты, или на родной ротор асинхронника под магниты одеть металлическую гильзу. Так магниты будут работать гораздо эффективнее, и хватит толщины 3-4 мм, а если не ставить гильзу, то магниты желательно ставить потолще, к примеру 6-10 мм.

Ниже представлены данные по асинхронным двигателям, размеры, толщина обмоточного провода, количество полюсов, сопротивление обмотки и прочее. Атак-же расчёт мощности переделанного генератора на различных оборотах при работе на аккумуляторы напряжением 12/24/48 вольт. За основу расчёта я взял магнитную индукцию равной 1 Тл, но на практике она может быть больше или меньше, всё зависит от толщины магнитов, плотности заполнения полюсов. Если будет протачиваться родной ротор и без металлической гильзы, то при толщине магнитов 5 мм марки n50 магнитная индукция будет 0.8 Тл примерно, если магниты толщиной 8-10 мм, то магнитная индукция будет 1-1.2 Тл. А если с гильзой или с цельно-металлическим ротором, то при толщине магнитов 5-6 мм магнитная индукция составит около 1-1.2 Тл

Асинхронный двигатель АИР100L6 2,2 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 168 мм, внутренний диаметр 113 мм, длина статора 120 мм, число зубов 36. Обмотка: число проводников в пазу 42, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2.39 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
6013---
120265,4/70--
1803910.8/1405,4/140-
2405216.2/21110,8/281-
3006521.6/28116.2/4224,5/247
3607827/35221/56310/540
4209132.5/42227/70415/832
60013048/63343/112631/1710
90019575/98570/183058/3172

Асинхронный двигатель АИР100L8 1.5 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 168 мм, внутренний диаметр 117 мм, длина статора 120 мм, число зубов 48. Обмотка: число проводников в пазу 48, диаметр провода 1,01 мм, трехфазный, сопротивление фазы 3.7 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60171/13--
120345,6/732/56-
1805110/1306.7/175-
2406814.8/19311,3/2954,3/244
3009522/28818.6/48411.6/604
36011226.7/34723.2/60416.2/843
42012931/40727.8/72320.8/1082
60017042.4/55138.9/101131.8/1658
90025565.4/85061.8/160954/2852

Асинхронный двигатель АИР112MA6 3 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 100 мм, число зубов 54. Обмотка: число проводников в пазу 28, диаметр провода 1,19 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
6013--
90193/39--
120266.5/84--
1803913/1696.5/169-
2405219.5/25313/338-
3006526/33819.5/5076.5/338
3607832.5/42226/67613/676
4209139/50732.5/84519.5/1014
60013058.5/76052/135231.8/39/2028

Асинхронный двигатель АИР112MA8 2.2 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 100 мм, число зубов 48. Обмотка: число проводников в пазу 40, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2.6 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60171.5/20--
90348/1053/80-
1205114.6/1909.6/250-
1806831/27516/4206.1/320
2408527/36022.6/59012.6/550
30011238/49533/86023/1200
36012944.6/57939.6/103029.6/1540
42014651/66546/120036/1880
60016357.6/75052.6/137042.6/2220

Асинхронный двигатель АИР112MB8 3 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 130 мм, число зубов 48. Обмотка: число проводников в пазу 31, диаметр провода 1,25 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1.93 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60172/26--
903411/1434.2/109-
1205120/26013.1/242-
1806828.9/37622.1/5748.4/437
2408537.8/49231/80717.3/903
30011252.1/67745.2/117631.5/1642
36012961/79354.2/140940.5/2107
42014670/91063.1/164249.4/2572
60016378.9/102672.1/187458.4/3037

Асинхронный двигатель АИР132S6 5.5 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 225 мм, внутренний диаметр 154 мм, длина статора 115 мм, число зубов 54. Обмотка: число проводников в пазу 21, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1 Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
6013--
90196/78--
1202613/169--
1803926/33813/338-
2405239/50726/676-
3006552/67639/101413/676
3607865/84552/135226/1352
4209178/101465/169039/2028
600130117/1521104/270478/4056

Асинхронный двигатель АИР132S8 4 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м. Размеры статора: наружный диаметр 222 мм, внутренний диаметр 158 мм, длина статора 112 мм, число зубов 48. Обмотка: число проводников в пазу 28, диаметр провода 1,48 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1,24Ом.
Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м)Напряжение ХХАКБ 13 V А/Ватт*чАКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60173,2/41--
903416.9/2206,4/127-
1205130.6/39820/524-
1806844.3/52633.8/88012.9/670
2408558/75447.5/123726.6/1383
30011279.8/103769.3/180348.3/2516
36012993.5/121683/215962/3229
420146120/157296.7/251675.8/3941
60016357.6/750110/287289.5/4654

Множество двигателей не имеет смысла просчитывать, думаю представленной информации выше достаточно для того чтобы понять что получится из асинхронного двигателя различных размеров. Думаю что вполне можно и четырёх-полюсные на магниты переделывать, и даже двух-полюсные, но мощность будет ниже. Так-же я посчитал мощность при соединении фаз треугольником так-как при таком соединении сопротивление генератора меньше и следовательно ток зарядки выше. Но можно соединять и звездой, напряжение при этом поднимется в 1,7раза выше, но и сопротивление тоже, зато зарядка начнётся при ещё более низких оборотах.

Маломощные асинхронные двигатели от 0.18 до 1 кВт без перемотки статора не подходят для ветрогенераторов, энергию конечно давать будут, но из-за большого сопротивления обмоток ток зарядки будет очень маленький. Например 6-ти полюсной двигатель мощностью 0.55 кВт имеет сопротивление фазы 22Ом, и при 600 об/м мощность будет всего (130-13:22=5,3*13=69) 69ватт на АКБ 12вольт, а на 48вольт около 180ватт.

Винт для генератора можно рассчитать и изготовить из ПВХ труб, или сделать из дерева. Програ ммка по расчёту лопаситей описана в этой статье - Расчёт лопастей для ветрогенератора

e-veterok.ru

Ветрогенератор от Игоря Васильева

За основу брал генера­тор 3.5 кВт на 220 во­льт, 1500 оборотов в ­минуту . Ранее (лет 2­5 назад) он у меня ра­ботал на ветряке как ­есть. Винт был из дере­ва, 4 метра в диаметр­е. Сначала винт был напрямую соединен с г­енератором, но потом я пос­тавил редуктор с соотношением 1:3, и в­ыработка энергии воз­росла.

Работал ветря­к на ТЭН 3.5 кВт, который работал на о­топление. В процессе­ и этот тен не всегда­ удерживал ветряк (ге­нератор) на 1500 обор­отах, хотя средний ве­тер в нашей местности­ около 3 м/с. В какой то м­омент оторвало один э­лектромагнит на ротор­е, защиты от ураганов­ в тот момент не было­. Восстанавливать его­ на тот момент не ста­л, а стал экспериментировать с ротором. Уве­личивал число полюсов­ , чтобы уменьшить об­ороты, так как сильны­й ветер редкость.

В ­последнем варианте от­казался от электромаг­нитов и стал делать г­енератор на постоянны­х магнитах. Но и тут ­оказалось не все глад­ко. Первоначально реш­ил сделать генератор п­о классической схеме ­36 пазов и 24 полюса,­ но недооценил залипа­ние, первоначально он­о составило 0.4 кг\м.­ Хотя пробные замеры ­характеристик на проб­ной катушки меня очен­ь порадовали. Судя по­ опыту ветроловов и п­о моему расчёту, моме­нт страгивания ви­нта диаметром 3 метра должен был быть п­ри ветре около 8 м\с­.

Тогда я решил снима­ть магниты, но пренеб­рег информацией , что­ магниты боятся нагре­ва и нагрел ротор фен­ом. Соответственно ма­гниты ослабли и залип­ание уменьшилось до 0­.19 кг\м. Сняв магнит­ы и переклеив их по с­хеме 36 на 22 , залип­ание уменьшилось до 0­,09кг\м. Также пришло­сь нестандартно соед­инять обмотки катушек­ статора согласно намотке 22/36. Катушки мот­ал в два провода, диаметр которых 1­,56 мм, по 18 витков.в каждой катушке.

На данный момент на ­ветряке стоит старый ­деревянный двух-лопастн­ой винт диаметром 3 м­етра. Винт делался бе­з всякой науки, но крутку я все-таки делал­. В планах поставить ­новый деревянный трёх-лопастной винт, но ­пока не определился с­ размером. Сейчас сис­тема на 12 вольт. Ген­ератор начинает дава­ть зарядку от 90 обор­отов. Измерить ветер ­нечем, поэтому сказат­ь с какого ветра начи­нает работать не могу­. Как только тоненьки­е ветки на деревьях н­ачинают шевелится, ге­нератор начинает раск­ручиваться и практиче­ски сразу начинается ­зарядка. При переключ­ении на 24 вольтовую с­истему выдаёт почти в­ 1.5 раза больше мощн­ости (видел 600 ватт)­, но с нашими ветрами ­ заряжаться будет реж­е. Контроллер сделан ­из автомобильного рел­е и полевых транзисто­ров, балласт пока лам­почки.

Автор этого ветрогенератора Васильев Игорь.

Ниже фотографии генератора, ветряка в целом и показания приборов.­ Процесс намотки генератора

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

e-veterok.ru

Генератор из асинхронника - переделка генратора

Фото рассказ о переделке асинхронного двигателя в генератор для ветрогенератора. Этот генератор сделал Андрей Петрушков и разместил фото в группе вконтакте "Ветряки" . Переделка асинхроника началась со снятия всех нужных размеров, по которым рассчитывалось количество магнитов, и пропорции нового ротора. В качестве донора использован асинхронный двигатель 4АХ71В4У3. 750Вт, 4-х полюсной. Статор имеет 24 паза, намотан проводом примерно 0,5 мм. Магниты размером 8*5 мм, всего на ротор ушло 112 магнитов, по 28 магнитов на пооюс. Скос магнитов 9,5 градусов. Ниже рисунки подготовки к изготовлению нового ротора под магниты и фото донора перед началом переделки.

>

.

>

>

Первым делом был выточен новый ротор, для сравнения но фото родной ротор и новый. Вместо проточки старого ротора и изготовления гильзы был сделан полностью новый ротор, так проще и лучше.

>

Потом на распечатанном шаблоне с помощью пробойника были выбиты отверстия под магниты. Далее шаблон был наклеен на ротор и с помощью супер клея, не торопясь, за два вечера все магниты были приклеены к ротору.

>

Далее ротор был обмотан скотчем и залит эпоксидной смолой.

Так-же к генератору был собран диодный мост на шести диодах шотки. Для него был изготовлен корпус. Деревянная коробочка потом была покрыта! "Сенежем" огне-био защитой цветом лиственницы, теперь огонь и осадки ей не страшны.

>

Для крепления лопастей был составлен чертеж будущего фланца. Фланец выточили из алюминиевой болванки.

>

>

Далее дело дошло до лопастей, которые были вырезаны из канализационной трубы. Длинна лопастей 890 мм, после обработки кромок немного подрезал лопасти и они стали длинной 860 мм.

>

На этом фотографии закончились, к сожалению нет никаких данных по мощности такого самодельного генератора. Но самое главное понятен процесс переделки асинхронного двигателя на в генератор на постоянных магнитах. А мощность в данном виде не велика если им заряжать 12-ти вольтовый аккумулятор, так-как сопротивление генератора велико, но возможно эта проблема в последствии была решена перемоткой статора или коммутацией катушек фаз генератора, а так-же может быть какими либо преобразователями.

e-veterok.ru

Как сделать ветрогенератор и генератор с чего начать

В статье о том как можно сделать ветрогенератор, в общем о изготовлении и частых ошибках и заблуждениях. Ниже на фото пара ветряков изготовленных мной, я тогда тоже думал что все просто. > Сделать ветрогенератор вроде и просто, но в тоже время для того чтобы построить такое устройство нужны хотя бы минимальные знания по генераторам, лопастям, и других немаловажных деталям ветроустановки. Если вы до этого никогда в жизни не сталкивались с подобными устройствами то эта статья для вас. Я сам когда начинал то всему учился методом проб и ошибок, а информацию черпал из интернета. Я конечно далеко не знаток в этом деле, но собрав три ветрогенератора я постиг азы так сказать, которыми хочу поделиться с вами. > Прежде чем делать самодельный ветрогенератор нужно конечно определиться с чего начать и какой мощности в итоге нужен генератор для вашего ветряка. Когда ищешь в интернете по запросу ветрогенератор своими руками, то обычно первыми всплывают так называемые аксиальные или дисковые генераторы, которые подкупают своей простотой и легко повторяемые в домашних условиях. Если нужен ветрогенератор мощностью до 500 ватт, то аксиальный генератор хороший выбор, ну а более мощные дисковые генераторы делать можно, но это дорого, так-как понадобятся килограммы магнитов. Да в таких генераторах магнитов приходится использовать по массе в 4 раза больше чем в классических со статором из электротехнической стали, но цены на магниты сейчас приемлемые, поэтому в принципе можно. Плюсом аксиальных генераторов является отсутствие магнитного залипания, поэтому такие генераторы хорошо стартуют на малом ветру.

Так-же часто генераторы делают из автомобильных генераторов и асинхронных двигателей. Ну автогенераторы я пропущу, так-как они переделываются по сути как асинхронные двигатели, но они маленькие, поэтому много энергии с них не получишь, максимум 300 ватт/ч. Асинхронные двигатели бывают любых размеров и чем больше двигатель, тем мощнее в итоге генератор.

> На самом деле переделать асинхронный двигатель в генератор намного проще чем создавать с нуля аксиальный генератор, так-как здесь уже готовый корпус, и надо всего лишь проточить ротор под магниты и перемотать статор. А так-же в сравнении с аксиальным на лицо экономия магнитов. Так-же если отыскать многополосной асинхронный двигатель, например 12-ти полюсной низко оборотистый с оборотами менее 1000об/м, то его можно и не перематывать, просто переделать ротор под неодимовые магниты.Так-же подойдут и другие асинхронные двигатели с меньшим количеством полюсов, самое главное чтобы обороты были как можно меньше, хотя-бы менее 1500об/м, тогда их можно не перематывать. Конкретно как все это делается смотрите на страницах этого сайта, здесь есть все что нужно и информация постоянно пополняется. > Кроме асинхронных двигателей, автогенераторов и дисковых генераторов так-же часто применяют в качестве генератора низковольтные двигатели постоянного тока. Это двигатели от беговых дорожек, низковольтные приводы и т.д., но их трудно найти на мой взгляд. Плюс в том что генератор уже готовый, правда как правило они все высоко-оборотистые и к ним приходится приделывать мультипликатор чтобы поднять обороты, а это усложняет конструкцию, снижает надежность и КПД ветроустановки.

Если вас волнует цена магнитов, то лучше переделывать асинхронный двигатель, ну а залипание не так страшно, обычно чтобы его снизить магниты клеют со скосом зуб+паз и это как правило помогает. Ну а если вы хотите не залипающий генератор, который будет стартовать от любого ветерка, то лучше делать дисковый генератор с беселезным статором.

Для дачи например в большинстве случаев хватает 300ватт/ч ветрогенератора. Это конечно пиковая мощность ветряка, которая достигается при 12 м/с, а реальная отдача например как у меня при среднегодовой скорости ветра 2,4м/с в среднем 10-50ватт/ч, это в сутки около 800 ватт/ч, ну а в месяц 20-30Кв/ч. Этого количества энергии конечно на многое не хватит, но по крайней мере как у меня на освещение и телевизор хватает с запасом, а так-же иногда пользуюсь насосом и электроинструментом.

Если же планируется питать к примеру еще холодильник, микроволновку или еще что по мощнее, то тут уже нужен ветрогенератор на несколько киловатт и солидная аккумуляторная батарея чтобы накапливать энергию и потом отдавать потребителям.

e-veterok.ru

Вертикальный ветряк и самодельные генераторы

>>источник. По всем вопросам вы можете связаться с автором этих материалов на его блоге.

Сам ветрогенератор получился вот такой: ниже на фото вышка для ветрогенератора, высота 9 метров.

>

Секция ветроколеса - диаметр 2 м высота секции 2 м. Планируется установка двух таких секций

>

Так-как обороты ветро-колеса очень низкие, то требуется низко-оборотный генератор. Самое простое это переделать автомобильный генератор, или асинхронный двигатель. Мы решили опробовать сразу четыре варианта генераторов.

1.Мы решили сделать дисковый генератор на постоянных магнитах, 16 сверхсильных неодимовых магнитов и 8 катушек статора

2. Генератор из авто-генератора с мультипликатором

3. Асинхронный двигатель - ротор которого будет переделан на неодимовые магниты

4. Асинхронный двигатель - статор которого будет перемотан

Ниже на фото авто-генератор с мультипликатором

>

Далее асинхронный двигатель 1.1 кВт- ротор извлечён и проточен на фрезерном станке под магниты

>

Перемотанный статор асинхронного двигателя. Все концы и начала катушек выведены наружу для определения оптимального соединения. Ротор проточен и установлено 24 магнита парами итого 12 полюсов. Перемотано на 500 об/мин 3 фазы - провод взят в 2 раза толще родного.

>

Данные по генератору - с не перемотанным статором (родной обмоткой) примерно на 450 об/м генератор выдал 58 Вт под нагрузкой лампочки 12 вольт. Мощность как видите не большая и было решено проточить ротор, возможно железо ротора замыкает полюса и поэтому такая слабая отдача. Кроме того установлено 8 магнитов толщиной 3мм. Можно поставить еще 4 или 8 магнитов чтобы расширить полюса, иначе магниты покрывают только половину площади ротора.

После переделки ротора и перемотки статора нагрузили генератор лампочкой 70 Вт 12 В, и с каждой фазы получено примерно 100Вт, итого по трём фазам должно получиться около 300Вт при 450 об/мин. Очень неплохо, но есть один недостаток - это залипание ротора из-за кратности числа магнитов и фаз. На роторе 12 магнитов, а 12 кратно 3, а также 36 пазов кратно 12-ти полюсам - неудачное стечение обстоятельств, поэтому чтобы избежать залипания решено сдвинуть магниты на роторе таким образом чтобы магнит не мог вставать четко напротив паза.

Ниже на видео заснята работа ротора ветрогенератора

e-veterok.ru

Генератор из асинхронного двигателя своими руками в домашних условиях

Для обеспечения бесперебойного электроснабжения дома используют генераторы переменного тока, приводимые во вращение дизельными или карбюраторными двигателями внутреннего сгорания. Но из курса электротехники известно, что любой электродвигатель обратим: он также способен и вырабатывать электроэнергию. Можно ли сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками, если он и двигатель внутреннего сгорания уже имеются? Ведь тогда не потребуется покупка дорогой электростанции, а можно будет обойтись подручными средствами.

Конструкция асинхронного электродвигателя

Асинхронный электродвигатель включает в себя две основные детали: неподвижный статор и вращающегося внутри него ротор. Ротор вращается на подшипниках, закрепленных в съемных торцевых частях. Ротор и статор содержат электрические обмотки, витки которых уложены в пазы.

Устройство асинхронного электродвигателяСтаторная обмотка подключается к сети переменного тока, однофазной или трехфазной. Металлическая часть статора, куда она уложена, называется магнитопроводом. Он выполнен из отдельных тонких пластин с покрытием, изолирующих их друг от друга. Этим исключается появление вихревых токов, делающих работу электродвигателя невозможной из-за возникновения чрезмерных потерь на нагрев магнитопровода.

Выводы от обмоток всех трех фаз располагаются в специальном боксе на корпусе электродвигателя. Его называют барно, в нем выводы обмоток соединяются между собой. В зависимости от питающего напряжения и технических данных мотора выводы объединяются либо в звезду, либо в треугольник.

Барно электродвигателяОбмотка ротора любого асинхронного электродвигателя похожа на «беличью клетку», так ее и называют. Она выполнена в виде ряда токопроводящих алюминиевых стержней, рассредоточенных по наружной поверхности ротора. Концы стержней замкнуты, поэтому такой ротор называют короткозамкнутым.Обмотка, как и статорная, расположена внутри магнитопровода, также набранного из изолированных металлических пластин.

Короткозамкнутый ротор и беличья клетка

Принцип действия асинхронного электродвигателя

При подключении питающего напряжения к статору по виткам обмотки протекает ток. Он создает внутри магнитное поле. Поскольку ток переменный, то поле изменяется в соответствии с формой питающего напряжения. Расположение обмоток в пространстве выполнено так, что поле внутри него оказывается вращающимся.В обмотке ротора вращающееся поле наводит ЭДС. А раз витки обмотки накоротко замкнуты, то в них появляется ток. Он взаимодействует с полем статора, это приводит к появлению вращения вала электродвигателя.

Электродвигатель называют асинхронным, потому что поле статора и ротор вертятся с разными скоростями. Эта разница скоростей называется скольжением (S).Формула скольжениягде:n – частота магнитного поля;nr – частота вращения ротора.Чтобы регулировать скорость вала в широких пределах, асинхронные электродвигатели выполняют с фазным ротором. На таком роторе намотаны смещенные в пространстве обмотки, такие же, как и на статоре. Концы от них выведены на кольца, с помощью щеточного аппарата к ним подключаются резисторы. Чем большее сопротивление подключить к фазному ротору, тем меньше будет скорость его вращения.

Асинхронный генератор

А что будет, если ротор асинхронного электродвигателя вращать? Сможет ли он вырабатывать электроэнергию, и как сделать генератор из асинхронного двигателя?Оказывается, это возможно. Для того, чтобы на обмотке статора появилось напряжение, изначально необходимо создать вращающееся магнитное поле. Оно появляется за счет остаточной намагниченности ротора электрической машины. В дальнейшем, при появлении тока нагрузки, сила магнитного поля ротора достигает требуемой величины и стабилизируется.Для облегчения процесса появления напряжения на выходе используется батарея конденсаторов, подключаемая к статору асинхронного генератора на момент запуска (конденсаторное возбуждение).

Но остается неизменным параметр, свойственный асинхронному электродвигателю: величина скольжения. Из-за него частота выходного напряжения асинхронного генератора будет меньшей, чем частота вращения вала.Кстати, вал асинхронного генератора необходимо вращать с такой скоростью, чтобы была достигнута номинальная частота вращения поля статора электродвигателя. Для этого нужно узнать скорость вращения вала из таблички, расположенной на корпусе. Округлив ее значение до ближайшего целого числа, получают скорость вращения для ротора переделываемого в генератор электродвигателя.Табличка асинхронного двигателя

Например, для электродвигателя, табличка которого изображена на фото, скорость вращения вала равна 950 оборотов в минуту. Значит, скорость вращения вала должна быть 1000 оборотов в минуту.

Чем асинхронный генератор хуже синхронного?

Насколько хорош будет самодельный генератор из асинхронного двигателя? Чем он будет отличаться от синхронного генератора?Для ответа на эти вопросы кратко напомним принцип работы синхронного генератора. Через контактные кольца к обмотке ротора подводится постоянный ток, величина которого регулируется. Вращающееся поле ротора создает в обмотке статора ЭДС. Для получения требуемой величины напряжения генерации автоматическая система регулировки возбуждения изменит ток в роторе. Поскольку за напряжением на выходе генератора следит автоматика, то в результате непрерывного процесса регулирования напряжение всегда остается неизменным и не зависит от величины тока нагрузки.Для запуска и работы синхронных генераторов используются независимые источники питания (аккумуляторные батареи). Поэтому начало его работы не зависит ни от появления тока нагрузки на выходе, ни от достижения требуемой скорости вращения. От скорости вращения зависит только частота выходного напряжения.Но даже при получении тока возбуждения от генераторного напряжения все сказанное выше остается справедливым.Синхронный генератор имеет еще одну особенность: он способен генерировать не только активную, но и реактивную мощность. Это очень важно при питании потребляющих ее электродвигателей, трансформаторов и прочих агрегатов. Недостаток реактивной мощности в сети приводит к росту потерь на нагрев проводников, обмоток электрических машин, снижении величины напряжения у потребителей относительно генерируемой величины.Для возбуждения же асинхронного генератора используется остаточная намагниченность его ротора, что само по себе является величиной случайной. Регулирование параметров, влияющих на величину его выходного напряжения, в процессе работы не представляется возможным.

К тому же асинхронный генератор не вырабатывает, а потребляет реактивную мощность. Она необходима ему для создания тока возбуждения в роторе. Вспомним про конденсаторное возбуждение: за счет подключения батареи конденсаторов при запуске создается реактивная мощность, требуемая генератору для начала работы.В результате напряжение на выходе асинхронного генератора не стабильно и изменяется в зависимости от характера нагрузки. При подключении к нему большого числа потребителей реактивной мощности обмотка статора может перегреваться, что скажется на сроке службы ее изоляции.Поэтому применение асинхронного генератора ограничено. Он может работать в условиях, близким к «парниковым»: никаких перегрузок, пусковых токов нагрузки, мощных потребителей реактива. И при этом электроприемники, подключенные к нему, не должны быть критичными к изменению величины и частоты напряжения питания.Идеальным местом для применения асинхронного генератора являются системы альтернативной энергетики, работающие от энергии воды или ветра. В этих устройствах генератор не снабжает потребителя напрямую, а заряжает аккумуляторную батарею. От нее уже, через преобразователь постоянного тока в переменный, питается нагрузка.Поэтому, если нужно собрать ветряк или небольшую гидроэлектростанцию, лучшим выходом из положения является именно асинхронный генератор. Здесь работает его главное и единственное достоинство – простота конструкции. Отсутствие колец на роторе и щеточного аппарата приводит к тому, что в процессе эксплуатации его не нужно постоянно обслуживать: чистить кольца, менять щетки, удалять графитовую пыль от них. Ведь, чтобы сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя своими руками, вал генератора напрямую нужно соединить с лопастями ветряка. Значит – конструкция будет находиться на большой высоте. Снимать ее оттуда хлопотно.

Генератор на магнитах

А почему магнитное поле нужно обязательно создавать с помощью электрического тока? Ведь есть же мощные его источники – неодимовые магниты.Для переделки асинхронного двигателя в генератор потребуются цилиндрические неодимовые магниты, которые будут установлены на место штатных проводников обмотки ротора. Сначала нужно подсчитать необходимое количество магнитов. Для этого извлекают ротор из переделываемого в генератор двигателя. На нем четко видны места, в которых уложена обмотка «беличьего колеса». Размеры (диаметр) магнитов выбирается таким, чтобы при установке строго по центру проводников короткозамкнутой обмотки они не соприкасались с магнитами следующего ряда. Между рядами должен остаться зазор не менее, чем диаметр применяемого магнита.Определившись с диаметром, вычисляют, сколько магнитов поместится по длине проводника обмотки от одного края ротора до другого. Между ними при этом оставляют зазор не менее одного – двух миллиметров. Умножая количество магнитов в ряду, на число рядов (проводников обмотки ротора), получают требуемое их количество. Высоту магнитов не стоит выбирать очень большой.Для установки магнитов на ротор асинхронного электродвигателя его потребуется доработать: снять на токарном станке слой металла на глубину, соответствующую высоте магнита. При этом ротор обязательно нужно тщательно отцентровать в станке, чтобы не сбить его балансировку. Иначе у него появится смещение центра масс, которое приведет к биению в работе.

Затем приступают к установке магнитов на поверхность ротора. Для фиксации используют клей. У любого магнита есть два полюса, условно называемые северным и южным. В пределах одного ряда полюса, расположенные в сторону от ротора, должны быть одинаковыми. Чтобы не ошибиться в установке, магниты сначала сцепляют между собой в гирлянду. Они сцепятся строго определенным образом, так как притягиваются они друг к другу только разноименными полюсами. Теперь остается только отметить одноименные полюса маркером.В каждом последующем ряду полюс, находящийся снаружи, изменяется. То есть, если вы выложили ряд магнитов с отмеченным маркером полюсом, расположенным наружу от ротора, то следующий выкладывается магнитами, развернутыми наоборот. И так далее.После приклеивания магнитов их нужно зафиксировать эпоксидной смолой, Для этого вокруг получившийся конструкции из картона или плотной бумаги делают шаблон, в который зальется смола. Бумагу оборачивают вокруг ротора, обматывают скотчем или изолентой. Одну из торцевых частей замазывают пластилином или также заклеивают. Затем устанавливают ротор вертикально и заливают в полость между бумагой и металлом эпоксидную смолу. После ее отвердевания приспособления удаляют.Теперь снова зажимаем ротор в токарный станок, центруем, и шлифуем поверхность, залитую эпоксидкой. Это необходимо не из эстетических соображений, а для минимизации влияния возможной разбалансировки, образовавшейся из-за дополнительных деталей, установленных на ротор.Шлифовку производят сначала крупнозернистой наждачной бумагой. Ее крепят на деревянном бруске, который затем равномерно перемещают по вращающейся поверхности. Затем можно применить наждачную бумагу с более мелким зерном.

Теперь готовый ротор можно вставить обратно в статор и испытать получившуюся конструкцию. Она может быть с успехом использована теми, кто хочет сделать, например, ветрогенератор из асинхронного двигателя. Есть только один недостаток: стоимость неодимовых магнитов очень велика. Поэтому, прежде чем начать переделывать ротор и тратить деньги на запчасти, следует подсчитать, какой вариант экономически более выгоден: сделать генератор из асинхронного двигателя или приобрести готовый.

 

 Загрузка... Загрузка...

914

Понравилась статья? Поделитесь:

Советуем к прочтению

voltland.ru

Как самому сделать ветряную электростанцию —

Дата публикации: 9 декабря 2013

Начни — сделаешь

Для мало-мальски умеющего и любящего что-то мастерить, вопрос «как самому сделать ветряную электростанцию» из имеющихся под рукой агрегатов и материалов, не будет являться неразрешимой проблемой. Стоит только взяться с упоением, не торопясь, шаг за шагом двигаться к завершению работы – цель будет непременно достигнута. Вы обязательно получите дармовую электроэнергию, которая зажжёт свет в вашем доме, заставит работать телевизор, зарядит аккумулятор телефона, оживит пылесос. Мало того, вами будут восхищаться близкие люди, женщины посмотрят совсем другими глазами, непременно начнут хвалиться соседям: «Мой-то сам сумел сделать электростанцию»! Мелочь, но приятно.

Что же на старте надо иметь, на какую мощность своего детища можно рассчитывать? Энергоёмкость любой ветроэлектростанции всегда находится в зависимости от технических возможностей приборов вашей установки. Сейчас пройдём все этапы, создадим самодельный ветрогенератор мощностью до 1 квт. Этого вполне хватит, чтобы осветить несколько комнат, оживить холодильник, телевизор, подключить компьютер.

Как известно, ветроустановки бывают двух типов – с вертикальной осью и горизонтальной, или карусельные и лопастные. У карусельного вида ось вращения вертикальная, у лопастного — горизонтальная. Поскольку карусельная ветроустановка не требует высоты, а может работать непосредственно у поверхности на небольшой опоре, то сейчас расскажем о том, как её сделать собственными руками.

Прежде всего, запасёмся приборами, проводами, фанерой, деревянными материалами различной конфигурации, металлическими материалами (уголками, швеллером, листовым дюралюминием), болтами, гайками различной величины. К приборам относятся генератор от автомобиля, или электромотор от выброшенной стиральной машины, аккумулятор, резистор, регулятор напряжения, реле обратного тока, амперметр, предохранитель, выключатель.

Инструменты: дрель с набором свёрл, шлифовальная машина, или «болгарка» для резки металла с дисками, сварочный аппарат (может и не пригодится), набор гаечных ключей. Весь этот арсенал у мастерового человека всегда имеется.

Крыльчатка – ловец ветра

Именно с неё начнём делать нашу ветряную электростанцию. Потому что эта деталь среди всего комплекса работ самая трудоёмкая, хоть и сложного здесь ничего нет. Собственно говоря, это единственная составная часть, от начала до конца требующая её создания своими руками. Всё остальное – уже готово, только подсоединить провода, соорудить опору, укрепить установку и ждать первого дуновения ветерка. Считайте, что ветрогенератор готов к работе.

Приступаем. Вид крыльчатки, габариты всей установки видны на схеме (см. рисунок, его можно увеличить). Лопасти можно сделать из фанеры, из тонкой железной пластины, из дюралюминия, пластика. На ваш выбор. Что есть под рукой в нужном количестве, то и выбирайте. Единственное требование к результату этого этапа работы – изделие должно быть максимально лёгким, строго симметричным, чтобы при вращении не было толчков.

Если вы предпочли сделать четыре лопасти из тонкого железного листа, то по вертикальному краю каждой лопасти для жёсткости укрепите шестимиллиметровой проволокой, а если выбрали фанеру, то в конце изготовления тщательно пропитайте её горячей олифой.

Четыре крестовины, на которые крепятся лопасти, удобнее всего сделать из стальных полосок сечением 5 на 60 мм. Они будут служить более продолжительное время, чем деревянные. В качестве вертикальной оси электростанции надо использовать стальную трубу диаметром не менее 30 мм и длиной 2 метра. Здесь всё зависит от размера двух шарикоподшипников, под которые надо выбирать диаметр осевой трубы. В нижней части трубы прикрепите два шкива разного диаметра. Через ремень вращение будет передаваться на ветрогенератор, укреплённый рядом с установкой. Не забудьте надёжно укрыть приборы от атмосферных осадков в металлическую коробку. Можно деревянную.

Осталось сваркой приварить к оси стальные крестовины ротора, к которым прикреплены лопасти ветряка. Тщательно измерьте расстояние от оси до каждой лопасти. Оно должно быть равным. После сбора ротора покройте его масляной краской.

Изготовление станины изучите по схеме (см. рисунок). Здесь ничего сложного нет. Чтобы она была устойчива при любом напоре ветра, желательно все четыре точки соприкосновения с поверхностью залить бетоном.

При ветре до 10 м/сек и при использовании автомобильного генератора такая установка будет давать мощность 800 ватт. Не забывайте снабдить ветрогенератор мощным аккумулятором, что даст возможность более длительное время пользоваться энергией при полном безветрии.

Поскольку электростанция предназначена для работы у поверхности, значит важно выбрать место для её расположения. Оно должно быть открытым, возвышенным, ничто не должно препятствовать движению воздуха в радиусе 40-50 метров от установки.

Не гоняйтесь за призраками

Время подошло поговорить о самых выгодных генераторах, которые можно применять в ветровой энергетике. В этом разделе речь пойдёт о применении асинхронного двигателя в электростанции.

Само понятие – асинхронный означает «не совпадающий», «неодновременный». Почему получили такое название некоторые электродвигатели? Потому, что у них вращение ротора не совпадает с вращением магнитного поля статора. С помощью ветра вращается ротор генератора, при несовпадении полей образуется электроэнергия. Вот и весь принцип работы асинхронного двигателя.

Специалисты связывают минимальные затраты и высокую производительность именно с применением в ветроэнергетике асинхронных двигателей в качестве ветрогенератора. Если их сравнивать с обычными генераторами, то асинхронные двигатели намного легче, мощнее и дешевле. Им не нужен дополнительный источник питания, у них отсутствуют электрические щётки, которые часто надо менять в генераторах, работающих на постоянных магнитах.

Каков принцип работы асинхронного двигателя? Когда ротор начинает двигаться под влиянием ветра, магнитное поле воздействует на какую-либо обмотку статора. К каждому из них подключен конденсатор. Появляется еле заметный ток, заряжающий один из конденсаторов. Поскольку фаза напряжения конденсатора отстаёт, на роторе образуется магнитное поле. В свою очередь оно действует на другую обмотку, через которую её конденсатор ещё сильнее заряжается. Ротор входит в полное насыщение – ток пошёл по назначению.

На что способен ветрогенератор с применением асинхронного двигателя? При ветре 5 м/сек его мощность составляет 4000 ватт. Мощность генератора 2000 ватт. Напряжение при выходе 220 в. Если будем использовать электродвигатель на 720 об/мин, то при указанной ветровой скорости, можно получать устойчивый переменный ток постоянной частоты до 60 гц.

Такой ветрогенератор по своим преимуществам далеко ушёл от своих собратьев, работающих на постоянных магнитах. Перечислим их:

  • простота обслуживания, финансовая и техническая доступность;
  • большой срок безремонтной эксплуатации;
  • способность давать устойчивый переменный ток;
  • относительно высокая мощность при низкой себестоимости.

И последняя информация на эту тему. Какому генератору отдать предпочтение при установке ветровой электростанции – синхронному, или асинхронному? Мы скажем о их различии, а вам выбирать.

Главнейшее преимущество синхронных генераторов – устойчивая стабильность напряжения, а недостаток – наличие щёток, которые время от времени требуют замены. Асинхронный довольно простой в эксплуатации, не подвержен коротким замыканиям.

Так стоит ли гоняться за призраками, выдумывать велосипеды в стиле луноходов, когда есть испытанный асинхронный двигатель, который легко сделать самому из любого автомобильного генератора и успешно применить его в изготовлении ветряной электростанции. Почему из автомобильного? Он бывает довольно мощным, выносливым, неприхотливым. Имеет удобный шкив для ремня с клинообразным профилем, что предотвращает от соскальзывания.

Автомобильный генератор – отличный агрегат для приспособления его к работе ветряка. Его нетрудно найти в любом гараже, автосервисе, да и в магазине он стоит дешевле.

Для умельцев с богатым опытом есть над чем подумать, чтобы превратить автомобильный синхронный генератор в асинхронный и применить его для ветряной электростанции.

В.Ильин

Мощность генератора надо согласовывать с размерами ветроколеса:

altenergiya.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта