- Устройство и принцип на работа
- класификация
- сфера на приложение
- Асинхронен генератор сам
- Съвети за работа
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Необходим е източник на енергия за захранване на домакинските уреди и промишленото оборудване. Генерирайте електрически ток по няколко начина. Но най-обещаващото и рентабилно до момента е генерирането на ток от електрическите машини. Най-простият за производство, евтин и надежден в експлоатация е асинхронен генератор, който генерира лъвския дял от консумираната електроенергия.
Използването на електрически машини от този тип се диктува от техните предимства. Асинхронните електрически генератори, за разлика от синхронните генератори, осигуряват:
- по-висока степен на надеждност;
- дълъг експлоатационен живот;
- ефективност;
- минимални разходи за поддръжка.
Тези и други свойства на асинхронни генератори са включени в тяхното проектиране.
Устройство и принцип на работа
Основните работни части на асинхронния генератор са ротор (движеща се част) и статор (стационарен). На фигура 1 роторът се намира отдясно, а статорът - отляво. Обърнете внимание на роторното устройство. На нея не се виждат намотки от меден проводник. Всъщност има намотки, но те се състоят от алуминиеви пръти, късо на пръстените, разположени от двете страни. На снимката, прътите са видими като наклонени линии.
Дизайнът на късо съединение намотки образува така наречената "катерица". Пространството в тази клетка е запълнено със стоманени плочи. За да бъдем точни, алуминиевите пръти се притискат в жлебовете, направени в сърцевината на ротора.
Асинхронна машина, чието устройство е описано по-горе, се нарича генератор на ротор с катерична клетка. Всеки, който е запознат с дизайна на асинхронен двигател, вероятно е забелязал сходството в структурата на тези две машини. В действителност, те не се различават, тъй като асинхронният генератор и късото електрическият мотор са почти идентични, с изключение на допълнителните възбуждащи кондензатори, използвани в генераторния режим.
Роторът е разположен на вала, който е разположен върху лагерите, закрепени от двете страни на капака. Цялата конструкция е защитена от метален корпус. Генераторите със средна и висока мощност изискват охлаждане, поради което на вала е допълнително монтиран вентилатор, а самия корпус е оребрен (виж фиг. 2).
Принцип на действие
По дефиниция, генераторът е устройство, което преобразува механичната енергия в електрически ток. Няма значение каква енергия се използва за въртене на ротора: вятърна енергия, потенциална енергия на водата или вътрешна енергия, преобразувана от турбина или двигател с вътрешно горене в механична енергия.
В резултат на въртенето на ротора, линиите на магнитното поле, образувани от остатъчната намагнитване на стоманените плочи, пресичат статорните намотки. ЕМП се формира в намотките, които при свързване на активни товари водят до образуване на ток в техните вериги.
Важно е синхронната скорост на въртене на вала леко (с около 2 - 10%) да надвиши синхронната честота на променливия ток (зададена от броя на полюсите на статора). С други думи, необходимо е да се осигури асинхронно (несъответствие) на честотата на въртене с размера на приплъзване на ротора.
Трябва да се отбележи, че така полученият ток ще бъде малък. За увеличаване на изходната мощност е необходимо да се увеличи магнитната индукция. Постигане на повишена ефективност на устройството чрез свързване на кондензатори към клемите на статорните бобини.
Фигура 3 показва схема на заваръчен асинхронен алтернатор с кондензаторно възбуждане (лява страна на веригата). Забележете, че възбуждащите кондензатори са свързани в триъгълна форма. Дясната страна на фигурата е действителната верига на самата инверторна заваръчна машина.
Има и други, по-сложни схеми на възбуждане, например, с използване на индуктори и кондензаторна банка. Пример за такава схема е показан на фигура 4.
Разлика от синхронния генератор
Основната разлика между синхронния генератор и асинхронния генератор в конструкцията на ротора. В една синхронна машина роторът се състои от тел. Намотки. За да се създаде магнитна индукция, се използва независим източник на енергия (често допълнителен генератор с ниска мощност, разположен на същата ос като ротора).
Предимството на синхронния генератор е, че той генерира по-добър ток и лесно се синхронизира с други алтернатори от този тип. Въпреки това, синхронните алтернатори са по-чувствителни към претоварвания и повреди. Те са по-скъпи от техните асинхронни партньори и по-взискателни за поддръжка - необходимо е да се следи състоянието на четките.
Хармоничният коефициент или чистият фактор на асинхронните генератори е по-нисък от този на синхронните алтернатори. Това означава, че те произвеждат почти чисто електричество. Такива течения работят по-стабилно:
- UPS;
- регулируеми зарядни устройства;
- модерни телевизионни приемници.
Асинхронните генератори осигуряват уверен старт на електрическите двигатели, които изискват високи пускови токове. Според този показател те всъщност не са по-лоши от синхронните машини. Те имат по-малко реактивни товари, което има положителен ефект върху топлинния режим, тъй като по-малко енергия се изразходва за реактивна мощност. Асинхронният алтернатор има по-добра стабилност на изходната честота при различни скорости на ротора.
класификация
Най-широко се използват генераторите от късо съединение, поради простотата на тяхното проектиране. Има и други видове асинхронни машини: алтернатори с фазов ротор и устройства, използващи постоянни магнити, които образуват веригата на възбуждане.
На фигура 5 за сравнение са показани два вида генератори: в ляво на основата на асинхронен двигател с ротор с катерица, а отдясно - асинхронна машина на базата на AD с фазов ротор. Дори и с бърз поглед към схематичните изображения, може да се види сложната конструкция на фазовия ротор. Привлича вниманието присъствието на контактни пръстени (4) и механизма на четките (5). Номер 3 обозначава жлебовете за намотката на жицата, към които е необходимо да се приложи ток за неговото възбуждане.
Наличието на възбуждащи намотки в ротора на асинхронния генератор подобрява качеството на генерирания електрически ток, но в същото време се губят предимства като простота и надеждност. Следователно такива устройства се използват като източник на автономна енергия само в онези области, където е трудно да се направи без тях. Постоянните магнити в роторите се използват главно за производството на генератори с ниска мощност.
сфера на приложение
Най-често използваните генераторни агрегати с ротор с катерици. Те са евтини, изискват малко поддръжка. Устройствата, оборудвани с пускови кондензатори, имат достоверни показатели за ефективност.
Асинхронните алтернатори често се използват като самостоятелен или резервен източник на енергия. С тях работят преносими бензинови генератори, които се използват за мощни мобилни и стационарни дизелови генератори.
Алтернатори с трифазна намотка уверено започват трифазен електродвигател, поради което често се използват в промишлени електроцентрали. Те могат също така да захранват оборудването в еднофазни мрежи. Двуфазният режим ви позволява да пестите горивото ICE, тъй като неизползваните намотки са в режим на изчакване.
Обхватът на приложение е доста обширен:
- транспортната индустрия;
- селското стопанство;
- сфера на домакинството;
- медицински съоръжения;
Асинхронните алтернатори са удобни за изграждане на местни вятърни и хидравлични електроцентрали.
Асинхронен генератор сам
Нека направим резервация веднага: той няма да бъде за генериране на генератор от нулата, а за преправяне на асинхронен двигател в алтернатор. Някои майстори използват готовия статор от двигателя и експериментират с ротора. Идеята е да се направят роторни полюси с неодимови магнити. Нещо подобно може да изглежда като празно място с поставени магнитни средства (виж фиг. 6):
Залепете магнитите върху специално обработен детайл, засаден на вала на двигателя, като спазвате техния полярност и ъгъл на срязване. Това ще изисква поне 128 магнита.
Готовата конструкция трябва да бъде настроена към статора и в същото време да се осигури минималното разстояние между зъбите и магнитните полюси на произведения ротор. Тъй като магнитите са плоски, ще трябва да ги смила или мелене, докато постоянно охлажда структурата, тъй като неодимът губи магнитните си свойства при висока температура. Ако го направите правилно, генераторът ще работи.
Проблемът е, че в занаятчийски условия е много трудно да се направи идеален ротор. Но ако имате струг и сте готови да прекарате няколко седмици за приспособяване и преработване, можете да експериментирате.
Предлагам по-практичен вариант - превръщане на асинхронен двигател в генератор (вижте видеото по-долу). За да направите това, ще ви трябва електромотор с подходяща мощност и приемлива скорост на ротора. Мощността на двигателя трябва да бъде поне 50% по-висока от необходимата мощност на алтернатора. Ако такъв електромотор ви е на разположение, продължете с рециклирането. В противен случай е по-добре да си купите готов генератор.
За обработка, ще ви трябват 3 кондензатора от марката KBG-MN, MBGO, MBGT (можете да приемате други марки, но не електролитни). Изберете кондензатори за напрежение най-малко 600 V (за трифазен двигател). Реактивната мощност на генератора Q е свързана с капацитета на кондензатора по следната зависимост: Q = 0.314 · U2 · C · 10 -6 .
С увеличаването на натоварването реактивната мощност се увеличава, което означава, че за да се поддържа стабилно напрежение U, е необходимо да се увеличи капацитетът на кондензаторите чрез добавяне на нови капацитети чрез превключване.
Видео: правим асинхронен генератор от еднофазен двигател - част 1
Част 2. \ T
Част 3. \ T
Част 4. \ T
Част 5
Част 6
За да се опрости избора на кондензатори, използвайте таблицата:
Таблица 1
| Мощност на алтернатора (kW-A) | Кондензаторен капацитет (µF) на празен ход | Кондензаторен капацитет (μF) при средно натоварване | Кондензаторен капацитет (µF) при пълен товар |
| 2 | 28 | 36 | 60 |
| 3.5 | 45 | 56 | 100 |
| 5 | 60 | 75 | 138 |
На практика средната стойност обикновено се избира, като се приеме, че товарът няма да бъде максимален.
Избирайки параметрите на кондензаторите, свързвайте ги към клемите на статорните намотки, както е показано на диаграмата (фиг. 7). Генераторът е готов.
Съвети за работа
Асинхронният генератор не изисква специални грижи. Поддръжката му е да следи състоянието на лагерите. В номинални режими устройството може да работи в продължение на години без намеса на оператора.
Слабата връзка е кондензаторите. Те могат да се провалят, особено когато тяхната лицева стойност е неправилно избрана.
По време на работа генераторът се загрява. Ако често свързвате увеличени товари, наблюдавайте температурата на устройството или се грижете за допълнително охлаждане.