Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самодельный генератор

Самодельный генератор.

Периодически сталкиваюсь с такой ситуацией, заказчик просит перемотать статор электродвигателя из которого он собирается сделать генератор на постоянных магнитах. Чаще всего с такой просьбой обращаются самодельщики ветряных электростанций. На вопрос о характеристиках самодельного генератора ответа у заказчика нет, а двигатель доставленный в перемотку невозможно перемотать на требуемые обороты.

  • На этой странице справочника расскажу как правильно выбрать асинхронный электродвигатель для переделки его в генератор на постоянных магнитах.

1. Определение основных параметров самодельного генератора.

    Выбор количества оборотов обмотки самодельного генератора.

Для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе обороты обмотки самодельного генератора должны совпадать с оборотами дизельного или бензинового двигателя при максимальном крутящем моменте, обычно 1500 или 3000 об/мин. Если обороты обмотки генератора не совпадают с оборотами дизельного или бензинового двигателя, частота тока будет отличаться от 50 Гц. и многие бытовые приборы подключенные к Вашей электростанции работать не смогут или вообще выйдут из строя.

Для ветряной электростанции, чем меньше обороты обмотки самодельного генератора, тем лучше. Напряжение и частота тока в ветряных электростанциях благодаря непостоянству скорости ветра изменяется в больших пределах.

Выбор напряжения самодельного генератора.

Если электростанция будет использоваться как аварийный источник питания в частном доме, то обмотку самодельного генератора лучше выполнить однофазной 230 вольт.

В ветряной электростанции для зарядки аккумуляторов 12 вольт напряжение обмотки 16 вольт при минимальных оборотах, а для зарядки аккумуляторов 24 вольта напряжение обмотки генератора 28 вольт при минимальных оборотах.

Определение требуемой мощности самодельного генератора.

Для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе. Посчитайте общую мощность всех электроприборов которые могут быть одновременно подключены к сети, но помните что мощность генератора должна быть на 30% меньше мощности дизельного или бензинового двигателя. При расчете общей нагрузки асинхронного генератора, мощность индуктивных приборов (электродвигателей, стиральных машин, холодильников) увеличивайте в 4 раза.

Выбор типа генератора, асинхронный или синхронный на постоянных магнитах.

Для аварийного источника питания в частном доме лучше отдать предпочтение асинхронному генератору, так как качество напряжения будет близким к стандартному. Самый простой асинхронный генератор получится из конденсаторного однофазного асинхронного электродвигателя. В самодельном генераторе на постоянных магнитах качество напряжения будет зависеть от формы магнитов.

В генераторах для ветряных электростанций работающих на зарядку аккумуляторов требований к качеству сети вообще никаких. Поэтому делайте трёхфазный генератор на постоянных магнитах.

2. Выбор асинхронного электродвигателя для электростанции на дизельном или бензиновым двигателе.

  • Для электростанций на дизельном или бензиновым двигателе очень просто найти подходящий асинхронный электродвигатель для изготовления генератора, причем не важно собираетесь использовать электродвигатель как асинхронный генератор или как синхронный с постоянными магнитами. Основными параметрами при покупки или перемотке электродвигателя являются: обороты, мощность и в зависимости от Вашего решения трёхфазный или однофазный род тока.

3. Выбор асинхронного электродвигателя для ветряной электростанции.

  • Для ветряной электростанции найти подходящий асинхронный электродвигатель сложно. Низкооборотные электродвигатели выпускаются только для специального оборудования, а в единых сериях минимальные обороты электродвигателей 750 или 600. Поэтому Вам придется обращаться в ближайшую мастерскую по ремонту асинхронных электродвигателей и заказывать пересчет и перемотку имеющегося у Вас электродвигателя. Прежде чем обращаться к обмотчику, нужно проверить электродвигатель на возможность перемотки на низшую скорость вращения. Посчитайте количество пазов статора электродвигателя и по таблице №1 определите на какую наименьшую скорость вращения можно пересчитать обмотку Вашего электродвигателя.

Таблица №1
соотношения пазов статора к минимально возможным оборотам асинхронного электродвигателя.

Количество пазов статора.243648546072
Минимально возможные обороты трёхфазного двигателя375250187,5166,6150125
Минимально возможные обороты однофазного двигателя500333250333200166,6

Минимально возможные обороты асинхронного электродвигателя с другим количеством пазов Вы сможете определить на главной странице этого справочника.

  • По таблице № 1 видно, что чем больше пазов статора тем на меньшую скорость вращения можно пересчитать его обмотку. При пересчете асинхронного электродвигателя на меньшее число оборотов, мощность электродвигателя уменьшается.
  • Если нет возможности обратиться к обмотчикам, возьмите трёхфазный электродвигатель 750 или 600 об/мин с напряжением 380 вольт и так как реальные обороты ветряка будут намного меньше, то и напряжение на выводах обмотки тоже уменьшится. Максимальный ток в обмотке на всех режимах работы не должен превышать указанного на табличке электродвигателя.

4. Количество магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

  • Количество магнитов, которые Вам потребуется установить на роторе равно количеству полюсов обмотки 2p и нет разницы однофазный или трёхфазный генератор Вы собираете.
2p (количество магнитов ротора)24681012
об. мин. f=50Гц300015001000750600500

2p (количество магнитов ротора)141618202224
об. мин. f=50Гц428375333300272250
Читать еще:  Шевроле авео как установить подогрев двигателя

2p (количество магнитов ротора)262830323436
об. мин. f=50Гц230214200187,5176,4166,6

2p (количество магнитов ротора)384042444648
об. мин. f=50Гц157,8150142,8136,3130,4125

5. Форма магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

  • В электростанциях на дизельном или бензиновым двигателе магнит (полюсной наконечник) ротора однофазных и трехфазных генераторов выполняют полукруглыми. Обратите внимание, что края магнита имеют больший воздушный зазор чем центр. Воздушный зазор у краев магнита в 1,5 раза больше чем в центре.
  • В генераторах для ветряных электростанций работающих на зарядку аккумуляторов требований к качеству сети нет. Поэтому магнит (полюсной наконечник) выполняют прямоугольной формы.

6. Размеры магнитов ротора для самодельного синхронного генератора.

  • Длина магнита равна длине сердечника статора.
  • Расчет ширины одного полюса, где Di — внутренний диаметр статора, 2p — число полюсов обмотки (по таблице № 2), τ — полюсное деление.
  • Чтобы узнать сколько пазов перекрывает один полюс воспользуйтесь следующей формулой, где τ — количество пазов на полюсное деление, Z1 — количество пазов статора, 2p — число полюсов.
  • Ширина магнита зависит от коэффициента полюсного перекрытия α :

    1 — Для двухполюсных генераторов предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия: α=0,5 — 0,6.
    2 — Для четырех и более полюсов генератора предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия: α=0,65 — 0,85.

7. Марка магнитов для самодельного синхронного генератора.

  • В первую очередь на что нужно обратить внимание при покупке магнитов это максимальная рабочая температура, превышение которой грозит размагничиванием. Для правильного выбора максимальной температуры магнитов учитываются: температура воздуха, нагрев генератора от прямых солнечных лучей и нагрев обмотки.

Таблица параметров магнита для ветряного генератора.
Информация предоставлена руководителем организации производящей постоянные магниты.

Рекомендуемые характеристики магнитаНаименование характеристик магнита
NdFeBМатериал магнита (Неодим-железо-бор)
N38HКод материала
Эпоксидный лакАнтикоррозийное покрытие
Br ≥ 1,21 TлОстаточная магнитная индукция
Hcb ≥ 899 kA/мКоэрцитивная сила по намагниченности
Hcj ≥ 1353 kA/мКоэрцитивная сила по индукции
(BH)max ≥ 287 kДж/м3Максимальная магнитная энергия
Tw ≤ 120 CРабочая температура
  • Намагничивание в зависимости от формы магнита.

8. Подключение однофазного самодельного генератора к нагрузке.

  • Схема подключения к потребителю асинхронного однофазного генератора такая же как у подключения однофазного электродвигателя к сети, но в генераторном режиме используется только рабочий конденсатор.
  • Подключение к потребителю синхронного однофазного генератора.

Электродвигатели серий АДР (регулируемые) и АДИ (исполнительные)

Параметры моделей АДР (регулируемый) и АДИ (исполнительный) на основе базовых моделей АД на 4 полюса

  • За основу приняты серийные 4-полюсные 3-фазные асинхронные электродвигатели (АД) с литой алюминиевой беличьей клеткой на роторе.
  • Двигатели предназначены для применения в вентильном режиме с частотными инверторами или в режиме асинхронного генератора.
  • Диапазон двигателей по полезной мощности — от 0,75 кВт до 4,5 кВт в режиме S1, корпус из алюминиевого профиля,1 или 2 конца вала.
  • Воздушное охлаждение двигателя (варианты исполнения) — собственное воздушное охлаждение или принудительное внешнее охлаждение.
  • Область применения — станочное и технологическое оборудование, координатный электропривод, электрокары, бытовая техника, вентиляторы.
  • Расчетные значения параметров габаритного (модельного) ряда асинхронных двигателей АДР и АДИ приведены в таблице (8 моделей двигателей).
Параметры двигателяАДР 65-4I-100 регулируемыйАДИ 65-4I-200 регулируемыйАДР 71-4A-100 регулируемыйАДИ 71-4A-200 регулируемыйПРИМЕЧАНИЕ
1Мощность, кВт0,751,51,12,2Номинальная мощность, S1
2Фазное напряжение, В≈ 208≈ 208≈ 208≈ 208Снижено из-за инвертора
3Скорость вращения, об/мин3000 (2825)6000 (5825)3000 (2850)6000 (5850)Расчетные значения
4Частота тока (f ном), Гц100200100200Частота указана в названии АД
5КПД, отн. ед.≈ 0,77≈ 0,85≈ 0,78≈ 0,86Максимум КПД при cos φ ≈ 0,71
6Коэфф. мощности (cos φ)≈ 0,65≈ 0,68≈ 0,71≈ 0,71В векторном режиме (с нагрузкой)
7Сопряжение фаз (Y/Δ), В≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)
8Тип обмотки (сопряжение)YYYY
9Плотность тока, А/мм27,07,06,56,5Номинальное значение
10Ном. момент, Нм2,5352,4593,6863,591При номинальной мощности
11Диапазон регулирования, Гц25-2000-30025-2000-300С выхода инвертора (3 фазы)
12Способ охлаждениясобственноевнешнеесобственноевнешнее
13Масса двигателя, кг6,07,08,19,1
Параметры двигателяАДР 71-4B-100 регулируемыйАДИ 71-4B-200 регулируемыйАДР 71-4С-100 регулируемыйАДИ 71-4С-200 регулируемыйПРИМЕЧАНИЕ
1Мощность, кВт1,53,02,24,5Номинальная мощность, S1
2Фазное напряжение, В≈ 208≈ 208≈ 208≈ 208Снижено из-за инвертора
3Скорость вращения, об/мин3000 (2865)6000 (5865)3000 (2885)6000 (5885)Расчетные значения
4Частота тока (f ном), Гц100200100200Частота указана в названии АД
5КПД, отн. ед.≈ 0,81≈ 0,88≈ 0,85≈ 0,91Максимум КПД при cos φ ≈ 0,71
6Коэфф. мощности (cos φ)≈ 0,71≈ 0,71≈ 0,72≈ 0,72В векторном режиме (с нагрузкой)
7Сопряжение фаз (Y/Δ), В≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)≈ 360 (Y)
8Тип обмотки (сопряжение)YYYY
9Плотность тока, А/мм26,56,56,56,5Номинальное значение
10Ном. момент, Нм5,0004,8857,2827,302При номинальной мощности
11Диапазон регулирования, Гц25-2000-30025-2000-300С выхода инвертора (3 фазы)
12Способ охлаждениясобственноевнешнеесобственноевнешнее
13Масса двигателя, кг9,410,411,912,9
  • Максимальные обороты – до 6000 об/мин при собственном охлаждении и до 9000 об/мин при внешнем охлаждении (стандартный соосный внешний вентилятор).
  • В диапазоне от нижнего допустимого значения рабочей частоты до номинальной частоты двигатели работают с номинальным моментом нагрузки (в статике – не менее 60% ном. момента).
  • В диапазоне от номинальной частоты до верхнего значения рабочей частоты двигатели работают с номинальной мощностью (с ослаблением магнитного поля, в векторном режиме).
  • Пусковой момент двигателей при частотном регулировании примерно в 1,5 больше номинального момента (задается и ограничивается частотным инвертором).
  • Абсолютная величина скольжения постоянна при увеличении номинальных оборотов (номинальной частоты тока), относительная величина скольжения уменьшается.
  • Для управления двигателями применяются стандартные частотные инверторы. Рекомендуемый режим управления – векторный. Максимальная частота – до 300 Гц.
  • Расчетные значения параметров новых АД выделены синим шрифтом. Цель проекта – производство новых АД для регулируемого электропривода на базе серийных АД.
  • Средняя точка обмоток (средняя точка «Y») изолирована и не выводится на контакты клеммной коробки. На свободные контакты подключен пороговый терморезистор (145°С).
  • Номинальное напряжение для номинальной частоты подбирается по расчетному значению тока холостого хода относительно базовых моделей в обычном режиме частотного управления.
  • Практический диапазон номинальных напряжений АД – от 345 В до 365 В. Учитывается падение напряжения в сети (до -5%), в инверторе, фильтрах и в соединительных кабелях.
  • При работе с инвертором применяются моторные дроссели или синусоидальный фильтр. В некоторых инверторах они встроены внутри блока инвертора (Р ном – до 10…30 кВт).
  • По конструкции АДР и АДИ унифицированы с АД общепромышленного назначения. Условия эксплуатации и защита соответствуют стандартным условиям.
  • Таблица представлена для изучения спроса на новые двигатели. Цена на опытные образцы новых двигателей – договорная.
Читать еще:  Что такое номинальное скольжение асинхронного двигателя

Размеры электродвигателей Скачать руководство по эксплуатации

  • Главная
  • О компании
  • Каталог
  • Сертификаты
  • Новости
  • Контакты

Производство асинхронных однофазных и трехфазных электродвигателей

Холостой ход электродвигателя

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Электродвигатель переходит в режим холостого хода, когда с его вала снимают рабочую нагрузку. В этом случае можно определить такие важные параметры функционирования устройства, как намагничивающий ток, мощность и коэффициент потерь в элементах конструкции привода. Но главное – в режиме холостого хода можно определить исправность устройства.

Так, электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Но в некоторых случаях температура привода повышается – и это сигнализирует о неполадках, которые впоследствии могут проявить себя.

Параметры холостого хода электродвигателя

Как было сказано выше, холостой ход – это режим работы асинхронного электродвигателя, при котором на валу нет нагрузки. В этом случае устройство с точки зрения электротехники схоже с трансформатором. Но главное – оно потребляет меньше электроэнергии, что особенно важно для контроля правильности работы мотора.

В частности, ток холостого хода асинхронного электродвигателя в зависимости от мощности и частоты вращения составляет в среднем 20-90% от номинального. Существует таблица, в которой указаны данные значения.

Так, например, ток холостого хода электродвигателя на 5 кВт при частоте вращения в 1000 оборотов в минуту составляет 70% от номинального (см. рис. 2). При частоте вращения 3000 оборотов в минуту – всего 45% от номинального (см. рис. 3). Это важно учесть, так как если фактическая сила тока значительно расходится с расчётной, то это сигнализирует о неполадках.

Стоит отметить, что параметры работы двигателя обычно указаны в прилагаемой к нему документации или могут быть получены посредством расчётов.

Что делать, если греется электродвигатель на холостом ходу

Электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Допускается лишь незначительное увеличение температуры, обусловленное естественными причинами – появление трения в подшипниках на валу ротора и сопротивление в обмотке. А вот заметный нагрев сигнализирует в первую очередь о неполадках в устройстве.

Чаще всего нагревается асинхронный электродвигатель на холостом ходу из-за межвиткового замыкания в обмотках. Это требует срочного ремонта. Ведь при повышении нагрузок межвитковое замыкание может привести к перегреву и выгоранию обмотки – и, как следствие, повреждению как самого ЭД, так и конструкции, в которую он установлен.

Читать еще:  Ямз тнвд как увеличить обороты двигателя

Ещё одна возможная причина нагрева ЭД в этом режиме – эксплуатация в нештатных условиях. Например, превышение напряжения. В этом случае необходимо срочно отключить питание двигателя, так как из-за перегрева может возникнуть межвитковое замыкание в обмотках или замыкание обмотки на корпус двигателя.

Реже нагрев ЭД наблюдается из-за затруднённого движения ротора. Стоит убедиться, что подшипники работают нормально, а между обмотками ротора и статора не попали загрязнения.

Синхронные и асинхронные генераторы

Бензиновые и дизельные электростанции состоят из двух основных блоков – двигателя и генератора, объединенных на одной раме.

В бытовых электростанциях в большинстве случаев используются двигатели внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания энергия сгорания топлива преобразуется в механическую работу (вращение вала). Бытовые газовые электростанции представляют собой бензиновые, адаптированные для работы на газе.

Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую.

Бывают двух типов:

  1. Синхронные
  2. Асинхронные.

Рассмотрим плюсы и минусы каждого из них.

Но сначала, Принцип работы электрического генератора

Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет следующая картинка:

Если в однородном магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С. (электродвижущая сила), частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один – Э.Д.С. , изменяющаяся по гармоническому закону.

Видео, принцип работы электрического генератора тока.

Отличительные особенности синхронных и асинхронных генераторов:

Синхронный генератор

Это синхронная электрическая машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор состоит из обмоток при подаче напряжения на которые появляется магнитное поле с магнитными полюсами и создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС.

В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным. Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в асинхронном генераторе

Ротор, при запуске электростанции , создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля.

Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется “реакцией якоря”.

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке ( для синхронных генераторов), что и обеспечивается блоком AVR ( Автоматический вольт регулятор).

Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, на уровне ±1%.

Преимуществом синхронных генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком – возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора, что может привести к выходу из строя.

Еще к недостаткам синхронных генераторов можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать, правда в настоящее время этот недостаток практически устранен.Так как, современные синхронные генераторы являются в большинстве своем без щеточными, их ротор не имеет коллекторно-щеточного узла, а ток в обмотке возбуждения (в роторе) индуцируется за счет переменного магнитного поля, создаваемого основной и/или дополнительной обмоткой статора.

Асинхронный генератор

Асинхронная электрическая машина работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора.

В асинхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум.

В бытовых бензиновых и дизельных электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. В дизельных электростанциях с частотой вращения 1500 об/мин используется четырехполюсной асинхронный генератор.

Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемым, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора и следовательно от стабильности вращения двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: высокая себестоимость, зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных нагрузках; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector