Создаем предусловия для переделки
Двигатели, работающие от переменного тока, называют асинхронными. Все потому, что вращающееся магнитное поле статора чуть опережает скорость вращения ротора, оно как бы тянет его за собой.
Используя тот же принцип обратимости, приходим к выводу, что для начала генерации электрического тока вращающееся магнитное поле статора должно отставать от ротора или даже быть противоположным по направлению. Создать вращающееся магнитное поле, которое отстает от вращения ротора или противоположно ему, можно двумя способами.
Затормозить его реактивной нагрузкой
. Для этого в цепь питания электродвигателя, работающего в обычном режиме (не генерации), надо включить, например, мощную конденсаторную батарею. Она способна накапливать реактивную составляющую электрического тока – магнитную энергию. Этим свойством в последнее время широко пользуются те, кто хочет сэкономить киловатт-часы.
Если быть точным, то фактической экономии электроэнергии не происходит, просто потребитель немного обманывает электросчетчик на законной основе.
Накопленный конденсаторной батареей заряд находится в противофазе с тем, что создается питающим напряжением и «подтормаживает» его. В результате электродвигатель начинает генерировать ток и отдавать его обратно в сеть.
Использование высокомощных моторов в домашних условиях при наличии исключительно однофазной сети требует определенных знаний в том, .
Для одновременного подключения потребителей электроэнергии к трех фазам служит специальное электромеханическое устройство — магнитный пускатель, об особенностях правильной установки которых можно прочитать .
На практике этот эффект применяется в транспорте на электрической тяге. Как только электровоз, трамвай или троллейбус идут под уклон, к цепи питания тягового электродвигателя подключается конденсаторная батарея и происходит отдача электрической энергии в сеть (не верьте тем, кто утверждает, что электротранспорт дорог, он почти на 25 процентов обеспечивает энергией сам себя).
Такой способ получения электрической энергии не есть чистая генерация. Чтобы перевести работу асинхронного двигателя в режим генератора, надо использовать метод самовозбуждения.
Самовозбуждение асинхронного двигателя
и переход его в режим генерации может возникнуть из-за наличия в якоре (роторе) остаточного магнитного поля. Оно очень мало, но способно породить ЭДС, заряжающее конденсатор. После возникновения эффекта самовозбуждения конденсаторная батарея подпитывается от произведенного электрического тока и процесс генерации становится непрерывным.
Бензиновый агрегат
Для сборки бензинового прибора необходима установка мотоблока и электродвигателя на одной станине с учетом параллельного расположения валов. Посредством двух шкивов будет передаваться вращательный момент от мотоблока к двигателю. Один шкив нужно установить на вал бензинового агрегата, а второй на электромотор. Благодаря правильному соотношению размера шкивов будет определяться частота оборотов ротора мотора.
После установки всех деталей и подключения ременной передачи можно приступить к электрической части:
- Обмотку электромотора необходимо соединить по схеме «звезда».
- Подключенные конденсаторы к фазам должны образовать треугольник.
- Между концом обмотки средней точкой образуется 220 В, а 380 — между обмотками.
Емкость устанавливаемых конденсаторов подбирается в зависимости от мощности электродвигателя. Устройством вырабатывается электроэнергия, а значит, нужно сделать заземление, в противном случае аппарат может быстро изнашиваться или стать причиной поражения током человека.
В качестве устройства с небольшой мощностью можно использовать однофазный двигатель от стиральной машины, дренажного насоса или другого бытового прибора. Так же как и трехфазный мотор, он должен подключаться параллельно обмотке. Также при конструировании можно использовать конденсатор фазового сдвига, но мощность придется увеличивать до нужного предела.
Такие простые приборы с однофазным мотором можно использовать для освещения дома или подключения маломощных электроприборов. При этом переделка схемы может позволить подключение аппарата к обогревателю или электропечи. Таким же образом могут изготавливаться подобные устройства с использованием неодимовых или других постоянных магнитов.
Кронштейн крепления генератора 2101-3701630 к а/м ВАЗ-2101
2101-3724070-10
№ 2101-3724070-10 Полный жгут проводов
17671001
#17671001 Винт 4,9х9,5 саморез
2101-3724178
№ 2101-3724178 Крышка
2103-3724070-10
№ 2103-3724070-10 Полный жгут проводов
12605270
#12605270 5 стопорных шайб
21012-3724070
#21012-3724070 Полный жгут проводов
2101-3702600
#2101-3702600 Реле зарядки
2101-3702000-03
#2101-3702000-03 Регулятор напряжения
15896218
#15896218 Гайка М6
2101-3702000
#2101-3702000 Регулятор напряжения
11945008
#11945008 Болт М6х30
2101-3703010-01
№ 2101-3703010-01 Батарея аккумуляторная
2101-3724080
№ 2101-3724080 Провод заземления
2101-372408-01
№ 2101-372408-01 Провод заземления
10519301
#10519301 Шайба 5
15896411
#15896411 Гайка М5
2101-3703116-01
№ 2101-3703116-01 Гайка
2101-3703115
#2101-3703115 Галстук
10516670
#10516670 Шайба 8 пружинная
2101-3703111
№ 2101-3703111
16043221
#16043221 Болт М8х16
16043121
#16043121 Болт М6х14
13546121
#13546121 Шпилька М10х1,25х20
2101-3724177
№ 2101-3724177 Колпачок клемм генератора
2101-3703095
16101511
#16101511 Гайка М12х1,25
12164711
#12164711 Гайка М10х1,25
10517070
#10517070 Шайба 12 пружинная
10520001
#10520001 Шайба 12
15970521
#15970521 Болт М10х1,25х20
2101-3701635
#2101-3701635 Рейка регулировочная генератора
2101-3701630
2101-3701005
#2101-3701005
2105-3701630
#2105-3701630 Кронштейн крепления генератора
2101-3701051
#2101-3701051 Шкив генератора
2101-3701005-01
№ 2101-3701005-01
15541821
#15541821 Болт М12х1,25х120
11198373
#11198373 Шайба 10 пружинная коническая
11307021
#11307021 Болт М10х1,25х40
Как работает асинхронный генератор
Итак, как было сказано выше, асинхронный двигатель может работать в режиме генератора только в том случае, если ему создать крутящий момент ротора и правильно подобрать и соединить конденсаторную группу.
Что касается крутящего момента, то здесь огромное количество конструкций и приборов, которые этот крутящий момент могут создать. Вот только несколько примеров.
- Это может быть любой бензиновый или дизельный двигатель небольшой мощности. Многие мастера для этого используют бензопилы или мотоблоки. Чтобы увеличить скорость вращения ротора электродвигателя, необходимо рассчитать соотношение диаметра шкивов, установленных на роторе и валу бензодвигателя. Вращение передается с помощью ремня, цепь в данном случае не используется в виду высокой скорости вращения.
- Можно механическую энергию создать с помощью воды, установив под ее поток лопастную конструкцию, похожую на винт корабля или катера.
- Есть вариант с использованием ветряка. Обычно такие приспособления устанавливают в степных зонах, где ветер всегда присутствует.
Это три основных способа получить электрический ток через асинхронный двигатель.
Узнать номинальную скорость вращения можно на бирке или в паспорте прибора. Ее единица измерения – об/мин. Если этот показатель вы не нашли, то можно его определить, если включить мотор в питающую электрическую сеть, установив предварительно на валу тахометр.
Теперь что касается конденсаторов и схемы соединения электродвигателя. Во-первых, есть определенная зависимость емкости конденсаторов от мощности генератора. Вот она в таблице ниже.
Таблица емкости для генератора
Во-вторых, емкость конденсаторов на каждой обметке двигателя одинаковая. В-третьих, учитывайте тот момент, что высокая емкость может привести к перегреву электродвигателя. Поэтому строго придерживайтесь соотношения по таблице. В-четвертых, монтаж и сборка конденсаторной группы – дело ответственное, поэтому будьте внимательны. Очень важна в данном деле изоляция.
Кстати, вот внизу схема включения электродвигателя в качестве генератора.
И еще один момент. Генератор из асинхронного двигателя короткозамкнутого выдает очень большое напряжение. Поэтому если вам необходимо напряжение 220В, то рекомендуется после него установить понижающий трансформатор. Переделать можно и однофазные электродвигатели небольшой мощности, которые используются в бытовых приборах. Конечно, они будут также маломощными, но включить с их помощью лампочку или подключить модем не будет проблемой. Кстати, начинающие домашние мастера начинают свою деятельность в качестве электрика именно с таких небольших приборов. Их схема проста, детали доступны, к тому же сам собранный прибор практически безопасен.
Принцип действия электрогенератора
Генераторы асинхронного типа являются устройствами переменного тока, способными вырабатывать электрическую энергию. Принцип действия этих аппаратов аналогичен работе асинхронных двигателей, поэтому они имеют другое название – индукционные электрогенераторы. По сравнению с синхронными генераторами в этих агрегатах намного быстрее поворачивается ротор, соответственно, скорость вращения становится более высокой. В качестве генератора можно использовать обыкновенный асинхронный двигатель переменного тока, которому не требуются какие-либо преобразования схемы или дополнительные настройки.
Включение однофазного асинхронного генератора осуществляется под действием входящего напряжения, для чего требуется подключение устройства к источнику питания. В некоторых моделях используются конденсаторы, подключаемые последовательно, обеспечивающие им самостоятельную работу за счет самовозбуждения.
В большинстве случаев генераторам требуется какое-то внешнее движущее устройство, вырабатывающее механическую энергию, которая, затем, преобразуется в электрический ток. Чаще всего используются бензиновые или дизельные двигатели, а также ветровые и гидроустановки. Независимо от источника движущей силы, все электрогенераторы состоят из двух основных элементов – статора и ротора. Статор находится в неподвижном положении, обеспечивая движение ротора. Его металлические блоки позволяют регулировать уровень электромагнитного поля. Это поле создается ротором за счет действия магнитов, находящихся на равноудаленном расстоянии от сердечника.
Однако, как уже отмечалось, стоимость даже самых маломощных устройств остается высокой и недоступной для многих потребителей. Поэтому единственным выходом остается собрать генератор тока своими руками, и заранее заложить в него все необходимые параметры. Но, это вовсе не простая задача, особенно для тех, кто слабо разбирается в схемах и не имеет навыков работы с инструментами. Домашний мастер должен обладать специфическим опытом по изготовлению таких устройств. Кроме того, необходимо подобрать все необходимые элементы, детали и запасные части с нужными параметрами и техническими характеристиками. Самодельные устройства успешно используются в быту, несмотря на то, что по многим показателям они значительно уступают заводским изделиям.
С чего начать и что потребуется?
Для того, чтобы собрать небольшой асинхронный генератор своими руками, потребуются такие конструктивные детали:
- Двигатель – его можно сделать самостоятельно, но это достаточно длительный и трудоемкий, поэтому лучше сэкономить время и взять двигателя из старых нерабочих бытовых приборов. Хорошо подходят двигателя от стиральной машинки и дренажных насосов.
- Статор – лучше брать готовый вариант, где уже будет находиться обмотка.
- Провода электрические, а также изолента.
- Трансформатор или выпрямитель – нужен в том случае, когда получаемая на выходе электроэнергия имеет различную мощность.
Итак, приступим к работе, предварительно выполнив несколько подготовительных манипуляций, позволяющих произвести расчет мощности будущего генератора:
- Подключаем двигатель в сеть, чтобы определить скорость вращения. Для этого нужно воспользоваться специальным прибором – тахометром.
- Записываем полученную величину и прибавляем к ней 10%, так называемая компенсаторная величина, которая позволит исключить перенагрев двигателя в процессе работы.
- Подбираем конденсаторы, учитывая необходимую мощность. Для удобства величины можно взять из таблицы, расположенной ниже.
Поскольку электрогенератор продуцирует электричество, нужно позаботиться о его заземлении. Отсутствие заземления и плохая изоляция может стать причиной не только быстрого износа прибора, но и представлять опасность для жизни.
Сам процесс сборки крайне прост: к двигателю поочередно подсоединяем конденсаторы, руководствуясь указанной схемой. В схеме отображена поочередность подключения, при этом емкость каждого последующего конденсатора аналогична предыдущему.
Это все, что нужно для получения маломощного генератора, способного снабжать электричеством электропилу, болгарку или циркулярку.
Этот вариант создания генератора самый простой и удобный, но имеет свои нюансы:
Во-первых, придется постоянно следить за температурой двигателя, не давая ему перегреваться.
Во-вторых, если КПД будет снижаться прямопропорционально продолжительности работы – это норма
Поэтому время от времени генератору нужно давать отдыхать, снижая его температуру до 40-45°С.
В-третьих, отсутствие автоматики заставит пользователя самостоятельно контролировать все процессы, периодически подсоединяя измерительные приборы к генератору (вольтметр, амперметр и тахометр).
Перед сборкой важно подобрать правильное оборудование, рассчитав его основные показатели и характеристики. Чертеж и схема значительно облегчат процесс работы.
Генератор на дровах или ветряной можно собрать подобным образом, однако для получения нужного напряжения на выходе потребуется достаточное количество энергоресурса.
Как сделать самому
Купить асинхронный генератор – это дорогое удовольствие, тем более что можно его сделать самостоятельно. Принцип работы прост, главное – обеспечить себя необходимыми инструментами.
Согласно принципу действия устройства, Вам нужно настроить генератор так, чтобы скорость его вращения была выше, чем обороты двигателя. Для этого подключаем электродвигатель к сети и заводим его. Чтобы вычислить скорость вращения двигателя, нужно использовать тахогенератор или тахометр;
К полученному значению нужно добавить 10 %. Скажем, технические характеристики двигателя 1200 об/мин, значит, генератор должен иметь 1320 об/мин (1200 * 0,1 % = 120, 120 + 1200 = 1320 об/мин);
Далее, переделка асинхронного двигателя в генератор включает в себя подбор необходимой емкости для используемых конденсаторов (каждый конденсатор между фазами аналогичен предыдущему);
Следите за тем, чтоб емкость не была слишком большой, иначе асинхронный генератор будет нагреваться;
Подбираете конденсаторы, необходимые для обеспечения определенной скорость вращения, расчет которой производился выше
Их установка требует особенной внимательности, очень важно, чтобы они были изолированы при помощи специальных покрытий.
На этом обустройство генератора на базе двигателя окончено. Теперь его можно устанавливать как источник энергии
Важно помнить, что устройство с короткозамкнутым ротором производит довольно высокое напряжение, поэтому если Вам нужен показатель 220 В, есть резон установить понижающий трансформатор
Схема включения двигателя в качестве генератора
Вот так выглядит схема, как сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя, здесь основные отличия заключаются в скорости вращения и в принципе включения. Как пример, представляем Вам схему ветряной ГЭС, которую включает асинхронный бензиновый генератор.
При этом нужно отметить, что он не работает с самозапиткой, в большинстве случаев, для включения такого генератора используется специальный мотоблок или блок управления по типу замка зажигания.
Видео: делаем асинхронный генератор из однофазного двигателя – Часть 1
Часть 2
Часть 3
Часть 4
Часть 5
Часть 6
В качестве генератора с небольшой мощностью, можно применять даже однофазные асинхронные двигатели от бытовых электроприборов – стиральных машин Geko, дренажных насосов и т. д. Как и двухопорный двигатель, мотор от таких устройств нужно подключать параллельно их обмотке. Еще один способ – это использовать конденсаторы сдвига фазы. Они не всегда отличаются нужной мощностью, поэтому нужно будет её увеличить до необходимых показателей. Такой простой генератор можно будет использовать для питания лампочек или модемов. Если немного переделать схему, то Вам удастся подключить этот автономный прибор даже к обогревателю или электрической печке. Также можно сделать подобный генератор на постоянных магнитах.
Фото – маломощный генератор
- Любой асинхронный генератор (бензогенератор, электрический, бесщеточный) считается устройством с повышенный уровнем опасности, поэтому постарайтесь его изолировать;
- Каждый автономный генератор обязательно должен быть оснащен дополнительными измерительными устройствами, чтобы фиксировать данные о его работе. Это должен быть частотометр или тахометр, а также вольтметр;
- Желательно обустроить генератор кнопками включения и выключения;
- Данный тип электрогенератора, в обязательном порядке, заземляется;
- Будьте готовы к тому, что КПД асинхронного генератора будет падать на 30, а иногда и на 50 % – это явление неизбежно при преобразовании механической энергии в электрическую;
- Заменить устройство при необходимости могут синхронные бесщеточные генераторы типа ГС-200 или ГС-250, асинхронные АИР 63, ЕСС 5-93-4у2 (75 кВт), и прочие, цена которых от 30 000 рублей в Красноярске и от 35 000 в Москве;
- Очень важен тепловой режим асинхронного генератора. Как и ДВС он может нагреваться от холостого хода, следите за температурой устройства.
Постоянное и бесперебойное обеспечение электричества в доме – залог приятного и комфортного времяпровождения в любую пору года. Чтобы организовать автономное питание загородного участка, нам придется прибегнуть к мобильным установкам – электрогенераторам, которые в последние годы особенно популярны ввиду большого ассортимента самых разных мощностей.
Асинхронный электродвигатель в качестве генератора
В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока. Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М.О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту.
Асинхронные электродвигатели – самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.
Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель состоит из неподвижной части — статора и подвижной части — ротора, вращающегося в подшипниках, укреплённых в двух щитах двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора укладывают стержневую обмотку или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки накоротко замыкают обмотку ротора по концам (отсюда и название — короткозамкнутый). В отличие от короткозамкнутого ротора, в пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укреплённым на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.
По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.
Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.
В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели, которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.
Автономные асинхронные генераторы — трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность.
Преимущества асинхронных генераторов
В соответствии с вращением ротора все генераторы разделяются на устройства синхронного и асинхронного типа. Синхронные модели обладают более сложной конструкцией, повышенной чувствительностью к перепадам сетевого напряжения, из-за чего снижается их эффективность. У асинхронных агрегатов подобные недостатки отсутствуют. Они отличаются упрощенным принципом работы и прекрасными техническими характеристиками.
Синхронный генератор имеет ротор с магнитными катушками, существенно усложняющими процесс движения. У асинхронного устройства эта деталь напоминает обыкновенный маховик. Особенности конструкции оказывают влияние на коэффициент полезного действия. В синхронных генераторах потери КПД составляют до 11%, а в асинхронных – всего 5%. Поэтому наиболее эффективным будет самодельный генератор из асинхронного двигателя, обладающий и другими преимуществами:
- Простая конструкция корпуса обеспечивает защиту двигателя от попадания внутрь влаги. Таким образом, снижается потребность с слишком частом техническом обслуживании.
- Более высокая устойчивость к перепадам напряжения, наличие на выходе выпрямителя, защищающего от поломок подключенные приборы и оборудование.
- Асинхронные генераторы обеспечивают эффективное питание для сварочных аппаратов, ламп накаливания, компьютерной техники, чувствительной к перепадам напряжения.
Благодаря этим преимуществам и высокому сроку эксплуатации, асинхронные генераторы, даже собранные в домашних условиях, бесперебойно и эффективно обеспечивают электроэнергией бытовые приборы, оборудование, освещение и другие важные участки.
Заключение по теме
Подводя итог, нужно понять, что самодельные электрогенераторы не панацея. Лучше добиться того, чтобы в поселок постоянно подавался электрический ток. Добиться этого сложно, а вот получить компенсацию за неудобства можно через суд. А уже полученные деньги направить на приобретение заводского бензинового генератора. Правда, придется учитывать расход недешевого топлива (бензина). Но если есть желание собрать электрогенератор своими руками, тогда вникайте в тему и пытайтесь.
Ситуации с отключениями электроэнергии или отсутствие питающей сети заставляют задуматься о резервном источнике тока. Хорошее решение проблемы
– или сделать бензогенератор своими руками.
Среди всех существующих генераторов, бензиновый по популярности стоит на первом месте.
Используются бензогенераторы при аварийных отключениях в качестве замены источника тока
. Выручают владельцев дач, строительных участков, где еще не подведена энергия, обеспечивают достойный быт геологам, егерям, оленеводам, буровикам – всем, кто вынужден работать в труднодоступных районах. Хороший помощник домашним мастерам на даче или в гараже. Дают возможность заменить ручной труд на механизированный даже там, где недоступно использование электроэнергии. Через генератор подключают освещение, электрические приборы и инструменты, бытовую технику.
При подключении приборов обращайте внимание на допустимый вольтаж
– если генератор рассчитан на 127 Вольт, то приборы, изготовленные под напряжение 220 Вольт, не смогут работать с заявленной мощностью.
Время бесперебойной работы бензогенератора зависит от мощности устройства, объема топливного бака, величины нагрузки. Есть модели, способные обеспечить работу под нагрузкой до полутора тысячи часов.
