Генератор из асинхронного двигателя: пошаговая инструкция, как сделать генератор своими руками (расчет базовых параметров + схема)

Для питания бытовых устройств и промышленного оборудования необходим источник электроэнергии. Выработать электрический ток возможно несколькими способами. Но наиболее перспективным и экономически выгодным, на сегодняшний день, является генерация тока электрическими машинами. Самым простым в изготовлении, дешёвым и надёжным в эксплуатации оказался асинхронный генератор, вырабатывающий львиную долю потребляемой нами электроэнергии.

Применение электрических машин этого типа продиктовано их преимуществами. Асинхронные электрогенераторы, в отличие от синхронных генераторов, обеспечивают:

более высокую степень надёжности;
длительный срок эксплуатации;
экономичность;
минимальные затраты на обслуживание.

Эти и другие свойства асинхронных генераторов заложены в их конструкции.

Что такое асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель (АД) – это электрическая машина, используемая для превращения электрической энергии в механическую. Свое название такой двигатель получил за счет то, что частоты вращения подвижной части двигателя и магнитного поля (МП) не совпадают.

Основа АД, это статор и ротор. Статор представляет собой цилиндр из листов электротехнической стали.
В его сердечнике уложены специальные обмотки, которые должны быть сдвинуты на 120 градусов друг от друга.
Ротор – это вращающаяся часть электрической машины, приводящаяся в движение ведущим или приводным валом.

Выполняется ротор из листов стали. Он может быть двух видов, фазный или короткозамкнутый, а выполнен в виде барабана, диска или колеса

Принцип действия АД заключается в том, что при подаче напряжения от внешнего источника на неподвижные обмотки статора, во вращающейся части двигателя наводится ЭДС взаимоиндукции и индуцирует вихревые токи. Из-за вихревых токов генерируется собственная ЭДС, формирующая МП ротора.

Принцип работы

Генератор вырабатывает электрическую энергию при условии, что количество оборотов ротора несколько выше синхронной скорости. Самый простой тип вырабатывает порядка 1800 об/мин., учитывая, что уровень его синхронной скорости становится 1500 оборотов.

Его принцип действия основывается на переработке механической энергии в электроэнергию. Заставить ротор вращаться, и производить электричество можно с помощью сильного крутящегося момента. В идеальном варианте – постоянный холостой ход, который способен поддерживать одинаковую скорость движения.

Все виды моторов, работающие от силы непостоянного тока, называются асинхронными. У них магнитное поле статора кружится скорее, чем поле ротора, соответственно направляя его в сторону своего движения. Чтобы изменить электромотор на функционирующий генератор понадобится повысить скорость передвижения ротора, чтобы он не следовал за магнитным полем статора, а начал двигаться в другую сторону.

Получить подобный результат можно, подключив прибор к электросети, конденсатор с большой емкостью или целую группу конденсаторов. Они заряжаются и скапливают энергию от магнитных полей. Фаза конденсатора имеет заряд, который противоположен источнику тока мотора, из-за чего происходит замедление работы ротора, и начинается выработка тока статорной обмоткой.

Виды асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели могут различаться по количеству используемых фаз.

Различают однофазные, двухфазные и трехфазные электродвигатели.

Электродвигатели, использующие одну фазу, имеют одну рабочую обмотку, используют однофазный ток. Такой двигатель может работать от стандартной сети и является самым распространенным в своей категории. Недостатком однофазного двигателя является потребность в дополнительной обмотке, которая обеспечивает дополнительное вращение для начала движения ротора.
Двухфазный асинхронный двигатель устроен немного сложнее чем однофазный, он имеет фазосдвигающий конденсатор и две обмотки, которые находятся друг напротив друга. Двухфазные аппараты работают на переменном токе.
Трехфазный АД имеет три рабочие обмотки сдвинутые относительно друг друга на 120 градусов. Стабильная работа в таком двигателе осуществляется за счет сдвинутого в пространстве МП. Главным плюсом такого двигателя является устойчивость к перегрузкам, но у трехфазных АД сложная система регулировки скорости вращения вала.

Так же асинхронные моторы могут отличаться типом установленного в них ротора. Более распространенными в промышленности являются АД с короткозамкнутым ротором (АД с КЗР), среди преимуществ такого двигателя можно выделить:

Дешевизна;
Прочность;
Высокая производительность;
Неприхотливость в обслуживании.

Асинхронные двигатели с ротором фазного типа отличаются меньшей популярностью, обусловлено это рядом недостатков:

Потребность в регулярном обслуживании;
Большой расход меди;
Сложность конструкции.

Способ 2

Самодельный генератор сделать можно и по-другому. Статор имеет хитрую конструкцию (имеет специальное конструкторское решение), имеется возможность регулировки напряжения выхода. Я сделал генератор своими руками такого вида на строительстве. Двигатель брал мощностью 7 кВт на 900 оборотов. Обмотку возбуждения я подключил по схеме треугольника на 220 В. Запустил его на 1600 оборотов, конденсаторы были на 3 на 120 мкФ. Включались они контактором с тремя полюсами. Генератор действовал как выпрямитель с тремя фазами. С этого выпрямителя питалась электрическая дрель с коллектором на 1000 ватт, и пила дисковая на 2200 ватт, 220 В, болгарка 2000 ватт.

Приходилось изготавливать систему мягкого пуска, другой резистор с закороченной фазой через 3 секунды.

Для моторов с коллекторами это неправильно. Если в два раза повысить вращающую частоту, то уменьшится и емкость.

Также повысится и частота. Схема емкостей отключалась в автоматическом режиме, чтобы не использовать тор реактивности, не расходовать горючее.

Во время работы надо нажать на статор контактора. Три фазы разобрал их по ненужности. Причина кроется в высоком зазоре и увеличенном рассеивании поля полюсов.

Специальные механизмы с двойной клеткой для белки и косыми глазами для белки. Все-таки я получил с моторчика стиралки 100 вольт и частоту 30 герц, лампа на 15 ватт не хочет гореть. Очень слабая мощность. Надо мотор брать сильнее, или конденсаторов больше ставить.

Под вагонами используется генератор с ротором короткозамкнутым. Его механизм приходит от редуктора и на ременную передачу. Обороты вращения 300 оборотов. Он находится как дополнительный генератор нагрузки.

Что такое асинхронный генератор

Асинхронный генератор (АГ) – это работающая в генераторном режиме асинхронная машина.

Конструкция асинхронного генератора очень схожа с асинхронным двигателем, но преобразование энергии происходит в обратном направлении. АГ преобразует механическую энергию (это может быть ветровая, гидравлическая или др.) в электрическую.

Принцип работы асинхронных генераторов заключается в том, что образованные в результате вращения ротора магнитные силовые линии пересекают обмотки статора. При присоединении нагрузки, образованная в катушках ЭДС приводит к появлению тока в цепи. Ниже представлены фото асинхронных генераторов:

Способ 3

Можно сконструировать самодельный генератор, электростанцию на бензине.

Вместо генератора использовать 3-фазный асинхронный мотор на 1,5 кВт на 900 оборотов. Электродвигатель итальянский, подключаться может треугольником и звездой. Сначала я поставил мотор на основание с мотором постоянного тока, присоединил к муфте. Стал крутить двигатель на 1100 оборотов. Появилось напряжение 250 вольт на фазах. Подключил лампочку на 1000 ватт, напряжение сразу упало до 150 вольт. Наверное, это от фазного перекоса. На каждую фазу надо включать отдельную нагрузку. Три лампочки по 300 ватт не смогут снизить напряжение до 200 вольт, теоретически. Можно конденсатор поставить больше.

Обороты двигателя надо делать больше, при нагрузке не снижать, тогда питание сети будет постоянным.

Необходима значительная мощность, автогенератор такую мощность не даст. Если перемотать большой камазовский, то с него не выйдет 220 В, так как магнитопровод будет перенасыщен. Он был сконструирован на 24 вольта.

Сегодня собирался пробовать подсоединить нагрузку через 3-фазный блок питания (выпрямитель). В гаражах свет отключили, не получилось. В городе энергетиков систематически отключают свет, поэтому надо делать источник постоянного питания электричеством. Для электросварки есть навеска, подцепляется к трактору. Для подключения электрического инструмента нужен постоянный источник напряжения на 220 В. Была мысль сконструировать самодельный генератор своими руками, и инвертор к нему, но, на аккумуляторных батареях не долго можно проработать.

Недавно включили электричество. Подключал двигатель асинхронный из Италии. Поставил его с мотором бензопилы на раму, скрутил вместе валы, поставил муфту резиновую. Катушки соединил по схеме звезды, конденсаторы треугольником, по 15 мкФ. Когда запустил моторы, то на выходе питания не получилось. Присоединял конденсатор, заряженный к фазам, напряжение появилось. Свою мощность в 1,5 кВт двигатель выдал. При этом питающее напряжение снизилось до 240 вольт, на холостых оборотах было 255 вольт. Шлифмашинка от него нормально работала на 950 ватт.

Пробовал повысить обороты двигателя, но не получается возбуждение. После контакта конденсатора с фазой напряжение возникает сразу. Буду пробовать ставить другой двигатель.

Какие конструкции систем за границей производятся для электростанций? На 1-фазных понятно, что ротор владеет обмоткой, перекоса фаз нет, потому что одна фаза. В 3-фазных имеется система, которая дает регулировку мощности при подсоединении к ней моторов с наибольшей нагрузкой. Еще можно подсоединить инвертор для сварки.

В выходные хотел сделать самодельный генератор своими руками с подключением асинхронного двигателя. Удачной попыткой сделать самодельный генератор оказалось подключение старого двигателя с корпусом из чугуна на 1 кВт и на 950 оборотов. Мотор возбуждается нормально, с одной емкостью на 40 мкФ. А я установил три емкости и подключил их звездой. Этого хватило для запуска электродрели, болгарки. Хотел, чтобы получилась выдача напряжения на одной фазе. Для этого подключал три диода, полумост. Сгорели лампы люминесцентные для освещения, и подгорели пакетники в гараже. Буду наматывать трансформатор на три фазы.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Преимущества и недостатки асинхронных генераторов

Среди всех преимуществ асинхронного генератора стоит выделить:

Простоту обслуживания;
Низкую стоимость;
Малую чувствительность к КЗ (короткому замыканию);

Несмотря на это асинхронные генераторы не пользуются большой популярностью, причиной этому являются ряд недостатков:

Ненадежность работы при высокой нагрузке;
Зависимость от параметров электрической сети;
Зависимость от активно-индуктивного характера нагрузки.

Приложения

Панель подключения генератора для наружного монтажа на 1200 А
Двигатели-генераторы используются для обеспечения электроэнергией в тех областях, где коммунальное электричество (центральная станция) недоступно или где электричество требуется только временно. Небольшие генераторы иногда используются для обеспечения электроэнергией электроинструментов на строительных площадках. Установленные на прицепе генераторы обеспечивают временные установки освещения, системы звукоусиления, аттракционы и т. Д. Вы можете использовать диаграмму мощности, чтобы рассчитать предполагаемое потребление энергии для различных типов оборудования, чтобы определить, сколько ватт необходимо для портативного генератора.[3]

Генераторы на прицепах или мобильные генераторы, дизельные генераторы также используются для аварийных ситуаций или резервного копирования, когда либо требуется резервная система, либо генератор отсутствует на объекте. Чтобы соединение было быстрее и безопаснее, панель для врезки

часто устанавливается рядом с распределительным устройством в здании, которое содержит разъемы, например, кулачковые замки. Панель для подключения может также содержать индикатор чередования фаз (для 3-фазных систем) и автоматический выключатель. Разъемы Camlock рассчитаны на сети от 400 А до 480 В и используются с кабелем 4/0 типа W, соединяющим генератор. Конструкции соединительных панелей распространены в приложениях на 200 и 3000 ампер.

Стоять рядом с электрические генераторы установлены на постоянной основе и используются для немедленного обеспечения электроэнергией критических нагрузок во время временных перерывов в подаче электроэнергии. Больницы, объекты связи, центры обработки данных, канализационные насосные станции и многие другие важные объекты оснащены резервными генераторами энергии. Некоторые резервные генераторы электроэнергии могут автоматически обнаруживать потерю электроэнергии в сети, запускать двигатель, работать на топливе из газопровода. , определяет, когда восстанавливается электроэнергия в сети, а затем выключается без вмешательства человека.[4]

Частные генераторы особенно популярны в районах, где электроснабжение ненадежно или недоступно. Установленные на прицепе генераторы можно буксировать в районы бедствий, где электроснабжение временно отключено.

Асинхронный генератор из асинхронного двигателя

При необходимости абсолютно любой АД можно своими руками переделать в АГ. Для того, чтобы собрать такой генератор, понадобится любой АД, который можно снять со старой стиральной машины или другой техники, неодимовые магниты и эпоксидная смола.

Инструкция как сделать асинхронный генератор:

Для начала необходимо сделать небольшие отверстия в структуре сердечника и снять тонкий слой в 2 миллиметра. Глубина отверстий 5 миллиметров.
Замерить ротор, и изготовить полосы из металла в соответствии с габаритами устройства.
Приобрести и установить неодимовые магниты. Для каждого полюса понадобится 8 магнитов.
Зафиксировать магниты. Стоит учесть, что когда вы поднесете магниты к ротору они начнут смещаться, поэтому их следует хорошо удерживать пока они окончательно не зафиксируются.
Взять бумагу или скотч и обернуть ротор.
Торцевую часть ротора требуется залепить пластилином или другим похожим материалом для герметизации устройства.
Заполнить свободное пространство между магнитами. Сделать это нужно с помощью эпоксидной смолы.
Когда смола полностью застынет снять ранее используемую бумагу или скотч.
Отшлифовать поверхность ротора.
Определить состояние устройства, при необходимости заменить подшипники.
Для генератора требуется собрать выпрямитель, и приобрести контроллер для зарядки.

Если вы выполнили все вышеперечисленные действия, то работу можно считать завершенной. Таким образом потратив немного времени и денег, вы получаете рабочий генератор.

Генератор на магнитах

Магнитный генератор имеет несколько отличий. Например, он не нуждается в установке конденсаторных батарей. Магнитное поле, которое будет создавать электричество в обмотке статора, создается за счет ниодимовых магнитов.

Особенности создания генератора:

Необходимо открутить обе крышки двигателя.
Понадобится устранить ротор.
Ротор необходимо проточить, сняв верхний слой нужной толщины (толщина магнита + 2мм). Самостоятельно выполнить данную процедуру без токарного оборудования крайне сложно, поэтому следует обратиться в токарный сервис.
Сделайте шаблон для круглых магнитиков на листе бумаги, исходя из параметров диаметр 10-20 мм, толщина около 10 мм, а присягающая сила порядка 5-9 кг на см2. Подбирать размер следует в зависимости от габаритов ротора. Затем прикрепите созданный шаблон на ротор и разместите магнитики полюсами и под углом 15-200 к оси ротора. Ориентировочное количество магнитов в одной полоске около 8 штук.
У вас должно выйти 4 группы полос, каждая по 5 полосок. Между группами должно сохраняться расстояние величиной в 2 диаметра магнита, а между полосками в группе – 0,5-1 диаметр магнита. Благодаря данному расположению ротор не будет залипать к статору.
Установив все магниты, следует залить ротор специальной эпоксидной смолой. Как только она высохнет, покройте цилиндрический элемент стекловолокном и снова пропитайте смолой. Такое крепление позволит избежать вылету магнитов в момент движения. Следите, чтобы диаметр у ротора был таким же, как до проточки, чтобы при установке он не терся об статорную обмотку.
Просушив ротор, его можно установить на место и прикрутить обе крышки двигателя.
Провести испытания. Для запуска генератора понадобится поворачивать ротор с помощью электродрели, а на выходе вымерять полученный ток тахометром.

Где применяются асинхронные генераторы

Разные виды асинхронных генераторов возможно применять в бытовых условиях при необходимости получения небольшого количества электрической энергии из механической.

Помимо этого, АГ находят применение в качестве основных элементов электроэнергетических установок.

Например, они могут использоваться для:

Питания АД, бытовых приборов, для освещения, и т. п. в районах, удаленных от линий электропередач.
Питания радиостанций низкой мощности.
Нагрева и расплавления материалов теплом.
Электросварки.
Получения постоянного напряжения в автономных электрических установках.

Таким образом, выходит, что, выполнив ряд несложных операций с АД, можно получить бюджетное генераторное устройство для автономной выработки электроэнергии.

От электродвигателя к электрогенератору

Жизнь человека сегодня немыслима без электричества. Поэтому всюду строятся электростанции, преобразующие энергию воды, ветра и атомных ядер в электрическую энергию. Она стала универсальной, потому что ее можно преобразовать в энергию движения, тепла и света. Это стало причиной массового распространения электродвигателей. Электрогенераторы менее популярны, потому что электричеством государство снабжает централизованно. Но все же иногда случается, что электроэнергия отсутствует, и получить ее неоткуда. В таком случае вам поможет генератор из асинхронного двигателя.

Мы уже говорили выше, что конструктивно электрогенератор и двигатель похожи друг на друга. Отсюда возникает вопрос: нельзя ли это чудо техники использовать в качестве источника как механической, так и электрической энергии? Оказывается, можно. И мы расскажем, как своими руками переделать мотор в источник тока.

Смысл переделки

Если понадобился электрогенератор, зачем его делать из двигателя, если можно купить новое оборудование? Однако качественная электротехника – удовольствие не из дешевых. И если у вас есть не использующийся в данный момент мотор, почему бы ему не сослужить добрую службу? Путем простых манипуляций и с минимальными затратами вы получите отличный источник тока, который сможет питать приборы, обладающие активной нагрузкой. К таким относятся компьютерная, электронная и радиотехника, обыкновенные лампы, обогреватели и сварочные преобразователи.

Но экономия – не единственный плюс. Преимущества электрического генератора тока, сооруженного из асинхронного электродвигателя:

Конструкция проще, чем у синхронного аналога;
Максимальная защита внутренностей от влаги и пыли;
Высокая устойчивость к перегрузкам и короткому замыканию;
Почти полное отсутствие нелинейных искажений;
Клирфактор (величина, выражающая неравномерность вращения ротора) не более 2%;
Обмотки во время работы статичны, поэтому долго не изнашиваются, увеличивая эксплуатационный срок;
Выработанное электричество сразу обладает напряжением 220В или 380В в зависимости от того, какой двигатель вы решили переделать: однофазный или трехфазный. Это значит, что к генератору можно напрямую подключать потребителей тока, без инверторов.

Даже если электрогенератор не сможет полностью обеспечить ваши нужды, его можно использовать совместно с централизованным электроснабжением. В этом случае речь снова идет об экономии: платить придется меньше. Выгода будет выражаться в разности, полученной путем вычитания выработанного электричества из суммы потребленной электроэнергии.

Что нужно для переделки?

Чтобы своими руками смастерить генератор из асинхронного двигателя, нужно сначала понять, что мешает преобразованию электрической энергии из механической. Напомним, что для образования индукционного тока необходимо наличие изменяющегося со временем магнитного поля. При работе оборудования в режиме мотора оно создается и в статоре, и в роторе за счет питания от сети. Если же перевести технику в режим генератора, окажется, что магнитного поля нет совсем. Откуда же ему взяться?

После работы оборудования в режиме двигателя ротор сохраняет остаточную намагниченность. Именно она от принудительного вращения вызывает индукционный ток в статоре. А для того чтобы магнитное поле сохранялось, потребуется установка конденсаторов, которые обладает током емкостным. Именно он будет поддерживать намагниченность за счет самовозбуждения.

С вопросом, откуда взялось исходное магнитное поле, мы разобрались. Но как приводить в движение ротор? Конечно, если вы раскрутите его своими руками, можно будет питать небольшую лампочку. Но вряд ли результат удовлетворит вас. Идеальное решение – превращение мотора в ветрогенератор, или ветряк.

Так называют устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую, а затем – в электрическую. Ветрогенераторы снабжены лопастями, которые при встрече с ветром приводятся в движение. Вращаться они могут как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.

Фото генератора сделанного из асинхронного двигателя

Безопасность

Некоторые генераторы включают предупреждение: «Использование генератора в помещении убьет вас за считанные минуты».[5]
Каждый год неправильно использованные портативные генераторы приводят к смерти от отравление угарным газом.[6][7] Портативный генератор мощностью 5,5 кВт будет генерировать такое же количество окиси углерода, как шесть автомобилей, который может быстро накапливаться до фатального уровня, если генератор находится в помещении.[8][9] Использование переносных генераторов в гаражах, возле открытых окон или вентиляционных отверстий также может привести к отравлению угарным газом.[10]

Кроме того, важно предотвратить обратное кормление при использовании переносного двигателя-генератора, который может нанести вред коммунальным работникам или людям в других зданиях. Перед включением дизельного или бензинового генератора пользователи должны убедиться, что главный выключатель находится в положении «выключено», чтобы электрический ток не реверсивный.[6]

Истощающий Очень горячие дымовые газы от генераторных установок могут поступать с помощью заводских дымоходов с положительным давлением (сертифицированных по стандарту испытаний UL 103) или черных железных труб общего назначения 40. Рекомендуется использовать изоляцию для снижения температуры кожи трубы и уменьшения чрезмерного поступления тепла в механическое помещение. Существуют также клапаны сброса избыточного давления для сброса давления от потенциальных обратных вспышек и для поддержания целостности выхлопная труба.[11]

Области применения

Сегодня сфера применения асинхронных устройств довольно широкая. Их применяют:

в транспортной промышленности (система торможения);
в сельхозработах (агрегаты, не требующие мощностной компенсации);
в быту (моторы автономных водяных или ветровых электростанций);
для сварочных работ;
чтобы обеспечить бесперебойное питание наиболее важной техники, например медицинских холодильников.

В теории вполне допустимо переоборудовать в генератор асинхронного типа асинхронный двигатель. Чтобы это осуществить, нужно:

иметь чёткое понятие об электрическом токе;
тщательно изучить физику получения электроэнергии из энергии механической;
обеспечить требуемые условия для возникновения тока на статорной обмотке.

Советы по изготовлению и эксплуатации

Необходимо обладать определенными навыками и знаниями не только по изготовлению, но и по эксплуатации подобных машин, помочь в этом могут следующие советы:

Любая разновидность асинхронных генераторов вне зависимости от сферы, в которой они применяются, является опасным устройством, по этой причине рекомендуется провести его изоляцию.
В процессе изготовления устройства необходимо продумать монтаж измерительных приборов, поскольку потребуется получение данных о его функционировании и рабочих параметрах.
Наличие специальных кнопок, с помощью которых можно управлять устройством, в значительной степени облегчает процесс эксплуатации.
Заземление является обязательным требованием, которое необходимо реализовать до момента эксплуатации генератора.
Во время работы, КПД асинхронного устройства может периодически снижаться на 30-50%, побороть возникновение этой проблемы не представляется возможным, поскольку этот процесс является неотъемлемой частью преобразования энергии.

Проверка и запуск в работу

После того как генератор будет собран необходимо проверить его на работоспособность. Для этого в качестве нагрузки можно использовать обыкновенную лампочку накаливания.

Причем начальная скорость вращения генератора должна быть небольшой. И по мере ее увеличения яркость накала лампочки должна увеличиваться.