سمحت لنا الرغبة في تطوير مصدر مستقل لتوليد الكهرباء ببناء مولد من محرك تقليدي غير متزامن. التطوير موثوق وبسيط نسبيًا.
أنواع ووصف المحركات غير المتزامنة
هناك نوعان من المحركات:
- الدوار قفص السنجاب. يشتمل على الجزء الثابت (عنصر غير متحرك) والدوار (عنصر دوار)، والذي يتحرك بسبب تشغيل المحامل الملحقة بحارسين للمحرك. النوى مصنوعة من الفولاذ، كما أنها معزولة عن بعضها البعض. يوجد سلك معزول على طول أخاديد قلب الجزء الثابت، ويتم تثبيت ملف قضيب على طول أخاديد قلب الدوار أو صب الألومنيوم المنصهر. تلعب حلقات العبور الخاصة دور عنصر الإغلاق في لف الدوار. التطورات المستقلة تحول الحركات الميكانيكية للمحرك وتولد الكهرباء جهد التيار المتردد. ميزتها هي أنها لا تحتوي على آلية تجميع القلوية، مما يجعلها أكثر موثوقية ودائمة.
- الدوار الانزلاقي– جهاز باهظ الثمن ويتطلب خدمة متخصصة. التكوين هو نفس تكوين دوار الدائرة القصيرة. الاستثناء الوحيد هو أن اللفات الأساسية للعضو الدوار والجزء الثابت مصنوعة من سلك معزول، ونهاياتها متصلة بحلقات متصلة بالعمود. تمر عبرها فرش خاصة تربط الأسلاك بمتغير متغير أو قابل للضبط. بسبب مستوى منخفضالموثوقية، يتم استخدامه فقط لتلك الصناعات المخصصة لها.
نطاق التطبيق
يستخدم الجهاز في مختلف الصناعات:
- مثل المحرك العادي لمحطات الطاقة التي تعمل بطاقة الرياح.
- لإمدادك المستقل بشقة أو منزل.
- مثل محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة.
- كنوع عاكس بديل للمولد (اللحام).
- لإنشاء نظام طاقة التيار المتردد غير المنقطع.
مزايا وعيوب المولد
تشمل الصفات الإيجابية للتنمية ما يلي:
- تجميع بسيط وسريع مع القدرة على تجنب تفكيك المحرك الكهربائي وإعادة لف اللف.
- القدرة على تدوير التيار الكهربائي باستخدام توربينات الرياح أو التوربينات الهيدروليكية.
- استخدام الجهاز في أنظمة المولدات الحركية لتحويل شبكة أحادية الطور (220 فولت) إلى ثلاثية الطور (380 فولت).
- إمكانية استخدام التطوير في الأماكن التي لا يوجد فيها كهرباء، وذلك باستخدام محرك الاحتراق الداخلي للترقية.
سلبيات:
- من الصعب حساب سعة المكثفات المرتبطة باللفات.
- من الصعب الوصول إلى علامة القوة القصوى التي يستطيع التطوير الذاتي تحقيقها.
مبدأ التشغيل
ينتج المولد طاقة كهربائية بشرط أن يكون عدد دورات الدوار أعلى قليلاً من سرعة التواقت. النوع الأبسط ينتج حوالي 1800 دورة في الدقيقة، مع الأخذ في الاعتبار أن مستوى سرعته المتزامنة يصبح 1500 دورة في الدقيقة.
ويستند مبدأ عملها على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. يمكنك إجبار الدوار على الدوران وإنتاج الكهرباء باستخدام عزم دوران قوي. في مثالي- التباطؤ المستمر، وهو قادر على الحفاظ على نفس السرعة.
تسمى جميع أنواع المحركات التي تعمل بالتيار المتقطع غير المتزامن.فيها، يدور المجال المغناطيسي للجزء الثابت بشكل أسرع من مجال الجزء الدوار، وبالتالي يوجهه في اتجاه حركته. لتغيير المحرك الكهربائي إلى مولد يعمل، سوف تحتاج إلى زيادة سرعة الدوار بحيث لا يتبعه المجال المغنطيسيالجزء الثابت، لكنه بدأ يتحرك في الاتجاه الآخر.
يمكنك الحصول على نتيجة مماثلة عن طريق توصيل الجهاز بالتيار الكهربائي سعة كبيرةأو مجموعة كاملة من المكثفات. إنهم يشحنون ويجمعون الطاقة من المجالات المغناطيسية. تحتوي مرحلة المكثف على شحنة معاكسة لمصدر تيار المحرك، مما يؤدي إلى تباطؤ الجزء المتحرك ولف الجزء الثابت لتوليد التيار.
دائرة المولدات
المخطط بسيط للغاية ولا يتطلب معرفة ومهارات خاصة. إذا بدأت التطوير دون توصيله بالشبكة، فسيبدأ الدوران، وبعد الوصول إلى تردد متزامن، سيبدأ لف الجزء الثابت في توليد الطاقة الكهربائية.
من خلال توصيل بطارية خاصة مكونة من عدة مكثفات (C) بأطرافها، يمكنك الحصول على تيار سعوي رائد، والذي سيخلق مغنطة. يجب أن تكون سعة المكثفات أعلى من التصنيف الحرج C 0، والذي يعتمد على أبعاد وخصائص المولد.
في هذه الحالة، تحدث عملية البدء الذاتي، ويتم تركيب نظام ذو جهد ثلاثي الطور متماثل على ملف الجزء الثابت. يعتمد التيار المتولد بشكل مباشر على سعة المكثفات، وكذلك على خصائص الجهاز.
افعلها بنفسك
لتحويل محرك كهربائي إلى مولد وظيفي، ستحتاج إلى استخدام مكثفات غير قطبية، لذلك من الأفضل عدم استخدام المكثفات الإلكتروليتية.
في محرك ثلاثي الطور، يمكنك توصيل مكثف حسب المخططات التالية:
- "نجم"- يجعل من الممكن توليد التوليد بعدد أقل من الثورات، ولكن بجهد خرج أقل؛
- "مثلث"- يدخل حيز التنفيذ عندما كميات كبيرةدورة في الدقيقة، وبالتالي تنتج المزيد من الجهد.
يمكنك إنشاء جهازك الخاص من محرك أحادي الطور، ولكن بشرط أن يكون مزودًا بدوار ذو دائرة كهربائية قصيرة. لبدء التطوير، يجب عليك استخدام مكثف تحويل الطور. المحرك أحادي الطور من نوع المبدل غير مناسب للتحويل.
الأدوات المطلوبة
إنشاء المولد الخاص بك ليس بالأمر الصعب، الشيء الرئيسي هو أن يكون لديك جميع العناصر الضرورية:
- محرك غير متزامن.
- Tachogenerator (جهاز لقياس التيار) أو مقياس سرعة الدوران.
- القدرة على المكثفات.
- مكثف.
- أدوات.
دليل خطوة بخطوة
- نظرًا لأنك ستحتاج إلى إعادة تكوين المولد بحيث تتجاوز سرعة الدوران سرعة المحرك، فيجب عليك أولاً توصيل المحرك بالتيار الكهربائي وتشغيله. ثم استخدم مقياس سرعة الدوران لتحديد سرعة دورانه.
- بعد أن تعلمت السرعة، يجب عليك إضافة 10٪ أخرى إلى التعيين الناتج.على سبيل المثال، المؤشر الفني للمحرك هو 1000 دورة في الدقيقة، فيجب أن يكون لدى المولد حوالي 1100 دورة في الدقيقة (1000*0.1%=100، 1000+100=1100 دورة في الدقيقة).
- يجب عليك اختيار السعة للمكثفات.لتحديد الأحجام، استخدم بيانات الجدول.
جدول المكثفات
| قوة المولدة كيلو فولت أ | تسكع | |||||
| سعةمكف | الطاقة التفاعلية كفار | كوس=1 | كوس=0.8 | |||
| القدرة مكف | قوة رد الفعلكفار | سعةمكف | الطاقة التفاعلية كفار | |||
| 2,0 | 28 | 1,27 | 36 | 1,63 | 60 | 2,72 |
| 3,5 | 45 | 2,04 | 56 | 2,54 | 100 | 4,53 |
| 5,0 | 60 | 2,72 | 75 | 3,4 | 138 | 6,25 |
| 7,0 | 74 | 3,36 | 98 | 4,44 | 182 | 8,25 |
| 10,0 | 92 | 4,18 | 130 | 5,9 | 245 | 11,1 |
| 15,0 | 120 | 5,44 | 172 | 7,8 | 342 | 15,5 |
مهم!إذا كانت السعة كبيرة، فسيبدأ المولد في التسخين.
حدد المكثفات المناسبة التي يمكن أن توفر سرعة الدوران المطلوبة. كن حذرا عند التثبيت.
مهم!يجب عزل جميع المكثفات بطبقة خاصة.
الجهاز جاهز ويمكن استخدامه كمصدر للكهرباء.
مهم!يقوم الجهاز الذي يحتوي على دوار على شكل قفص سنجابي بإنشاء جهد عالي، لذلك إذا كان هناك حاجة إلى 220 فولت، فيجب عليك أيضًا تثبيت محول تنحي.
مولد مغناطيسي
المولد المغناطيسي لديه عدة اختلافات. على سبيل المثال، لا يتطلب تركيب بنوك المكثفات. يتم إنشاء المجال المغناطيسي الذي سيولد الكهرباء في لف الجزء الثابت بواسطة مغناطيس النيوديميوم.
ميزات إنشاء مولد:
- من الضروري فك أغطية المحرك.
- سوف تحتاج إلى إزالة الدوار.
- يجب شحذ الدوار عن طريق إزالة الطبقة العليا من السماكة المطلوبة(سمك المغناطيس + 2 مم). من الصعب للغاية تنفيذ هذا الإجراء بنفسك دون تحويل المعدات، لذلك يجب عليك الاتصال بخدمة الخراطة.
- اصنع قالبًا للمغناطيس الدائري على قطعة من الورق، بناءً على المعلمات، يبلغ القطر 10-20 مم، والسمك حوالي 10 مم، وقوة الشتائم حوالي 5-9 كجم لكل سم 2. يجب تحديد الحجم اعتمادًا على أبعاد الدوار. ثم قم بإرفاق القالب الذي تم إنشاؤه بالدوار ووضع المغناطيس بأقطابه وبزاوية 15-20 0 على محور الدوار. يبلغ العدد التقريبي للمغناطيس في الشريط الواحد حوالي 8 قطع.
- يجب أن يكون لديك 4 مجموعات من الخطوط، كل منها بها 5 خطوط.بين المجموعات يجب أن يكون هناك مسافة 2 قطر المغناطيس، وبين الشرائط في المجموعة - 0.5-1 قطر المغناطيس. بفضل هذا الترتيب، لن يلتصق الجزء الدوار بالجزء الثابت.
- بعد تثبيت جميع المغناطيسات، يجب عليك ملء الدوار براتنج إيبوكسي خاص.بمجرد أن يجف، قم بتغطية العنصر الأسطواني بالألياف الزجاجية وقم بتشريبه بالراتنج مرة أخرى. سيمنع هذا التثبيت المغناطيس من التطاير أثناء الحركة. تأكد من أن قطر العضو الدوار هو نفسه الذي كان عليه قبل الأخدود، بحيث لا يحتك بلف الجزء الثابت أثناء التثبيت.
- بعد تجفيف الدوار، يمكن تركيبهفي مكانه وقم بربط أغطية المحرك.
- إجراء الاختبارات.لبدء تشغيل المولد، ستحتاج إلى تشغيل الدوار باستخدام مثقاب كهربائي، وعند الخرج، قم بقياس التيار الناتج باستخدام مقياس سرعة الدوران.
لإعادة أم لا
لتحديد ما إذا كان تشغيل المولد الذاتي فعالا، يجب عليك حساب مدى تبرير الجهود المبذولة لتحويل الجهاز.
هذا لا يعني أن الجهاز بسيط للغاية. محرك المحرك غير المتزامن ليس أقل تعقيدًا من المولد المتزامن. والفرق الوحيد هو عدم وجود دائرة كهربائية لبدء التشغيل ولكن يتم استبدالها ببطارية من المكثفات مما لا يبسط الجهاز بأي شكل من الأشكال.
وميزة المكثفات هي أنها لا تحتاج إلى صيانة إضافية، ويتم الحصول على الطاقة من المجال المغناطيسي للدوار أو التيار الكهربائي الناتج. ومن هذا يمكننا القول أن الميزة الوحيدة لهذا التطور هي غياب الحاجة للصيانة.
الجودة الإيجابية الأخرى هي تأثير العامل الواضح. وهو يتألف من عدم وجود توافقيات أعلى في التيار المتولد، أي أنه كلما انخفض مؤشره، قل إنفاق الطاقة على التدفئة والمجال المغناطيسي والجوانب الأخرى. بالنسبة للمحرك الكهربائي ثلاثي الطور، يبلغ هذا الرقم حوالي 2%، بينما بالنسبة للآلات المتزامنة يصل إلى 15% على الأقل. لسوء الحظ، فإن أخذ هذا المؤشر في الاعتبار في الحياة اليومية، عند توصيل أنواع مختلفة من الأجهزة الكهربائية بالشبكة، أمر غير واقعي.
المؤشرات والخصائص الأخرى للتنمية سلبية. إنها غير قادرة على توفير تردد الطاقة المقنن للجهد المنتج. لذلك، يتم استخدام الأجهزة مع آلات التصحيح، وكذلك لشحن البطاريات.
المولد حساس لأدنى تقلبات في الكهرباء.في التطورات الصناعية، يتم استخدام البطارية للإثارة، وفي نسخة محلية الصنع، يتم إنفاق جزء من الطاقة على بطارية المكثفات. عندما يكون الحمل على المولد أعلى من قيمته الاسمية، لا يكون لديه ما يكفي من الكهرباء لإعادة الشحن ويتوقف. في بعض الحالات، يتم استخدام بطاريات سعوية، والتي تغير حجمها الديناميكي حسب الحمل.
- الجهاز خطير جدًا لذا لا ينصح باستخدام جهد 380 فولت، ما لم يكن ذلك ضروريا للغاية.
- وفق الاحتياطات واحتياطات السلامةيجب تثبيت التأريض الإضافي.
- مراقبة الظروف الحرارية للتنمية.ليس من طبيعة العمل في سرعة الخمول. لتقليل التأثير الحراري، يجب عليك اختيار المكثف جيدًا.
- حساب قوة الجهد الكهربائي الناتج بشكل صحيح.على سبيل المثال، عندما تعمل مرحلة واحدة فقط في مولد ثلاثي الطور، فهذا يعني أن الطاقة تبلغ 1/3 من الإجمالي، وإذا كانت المرحلتان تعملان، على التوالي، 2/3.
- من الممكن التحكم بشكل غير مباشر في تردد التيار المتقطع.عندما يكون الجهاز في وضع الخمول، يبدأ جهد الخرج في الزيادة ويتجاوز القيم الصناعية (220/380 فولت) بنسبة 4-6%.
- من الأفضل عزل التنمية.
- يجب عليك تجهيز اختراعك محلي الصنع بمقياس سرعة الدوران والفولتميترلتسجيل عملها.
- من المستحسن توفير أزرار خاصةلتشغيل وإيقاف الآلية.
- سينخفض مستوى الكفاءة بنسبة 30-50%، هذه الظاهرة لا مفر منها.
لصنع مولد رياح بقدرة تصل إلى 1 كيلوواط بنفسك، ليست هناك حاجة لشراء معدات خاصة. يمكن حل هذه المشكلة بسهولة إذا كان لديك محرك غير متزامن. علاوة على ذلك، ستكون الطاقة المحددة كافية تماما لتهيئة الظروف لتشغيل الأجهزة المنزلية الفردية وتوصيل إضاءة الشوارع في الحديقة في داشا.
إذا قمت بإنشاء طاحونة هوائية بيديك، فسيكون لديك مصدر مجاني للطاقة يمكنك استخدامه حسب تقديرك. أي حرفي منزلي قادر على صنع مولد الرياح الخاص به بناءً على محرك غير متزامن.
مما يتكون المولد؟
تشتمل مجموعة التوليد التي ستقوم بتوليد الكهرباء على العناصر الرئيسية التالية:
مبدأ التشغيل
تشغيل توربينات الرياح محلية الصنع يتم تنفيذها عن طريق القياس مع مولدات الرياحالتي تستخدم في الصناعة . والغرض الرئيسي هو توليد الجهد المتناوب، حيث يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية. تدفع الرياح عجلة الرياح من النوع الدوار، ونتيجة لذلك تتدفق الطاقة الناتجة منها إلى المولد. علاوة على ذلك، عادة ما يتم تنفيذ دور الأخير بواسطة محرك غير متزامن.
ونتيجة للتيار الناتج عن المولد، يدخل الأخير إلى البطارية المجهزة بوحدة ووحدة تحكم بالشحن. ومن هناك يتم إرساله إلى عاكس التيار المستمر، ومصدره شبكة الكهرباء. نتيجة ل من الممكن إنشاء جهد متناوبوالتي خصائصها مناسبة للاستخدام للأغراض المنزلية (220 فولت 50 هرتز).
يتم استخدام وحدة التحكم لتحويل الجهد المتردد إلى جهد مباشر. وبمساعدتها يتم شحن البطاريات. في بعض الحالات، تكون العاكسات قادرة على أداء وظائف المصدر إمدادات الطاقة غير المنقطعة. بمعنى آخر، في حالة وجود مشاكل في مصدر الطاقة، يمكنهم استخدام البطاريات أو المولدات كمصدر للطاقة للأجهزة المنزلية.
المواد والأدوات
صنع مولد الرياح, يكفي أن يكون لديك محرك غير متزامن، والذي سيتعين إعادة بنائه. في الوقت نفسه، سيتعين عليك تخزين عدد من المواد:
خصائص المولد وتركيبه
يتميز المولد بالخصائص التالية:
ميزات التثبيت
في أغلب الأحيان، يتم تركيب المولد بنفسك باستخدام عجلة رياح ثلاثية الشفرات، يصل قطرها إلى حوالي 2 متر، ولا يؤدي قرار زيادة عدد الشفرات أو طولها إلى تحسين الأداء. بغض النظر عن الخيار المختار فيما يتعلق بتكوين وأبعاد وشكل الشفرات، يجب إجراء الحسابات الأولية أولاً.
خلال التثبيت الذاتيتحتاج إلى الانتباه إلى معلمة مثل حالة التربة في المنطقة التي سيتم وضع الدعامة وأسلاك الشدّاد فيها. يتم تركيب الصاري عن طريق حفر حفرة لا يزيد عمقها عن 0.5 متر، ويجب ملؤها بالملاط الخرساني.
اتصال الشبكة يتم تنفيذها بترتيب محدد بدقة: يتم توصيل البطاريات أولاً، يليها مولد الرياح نفسه.
يمكن إجراء دوران مولد الرياح في مستوى أفقي أو رأسي. في هذه الحالة، عادة ما يتم الاختيار على المستوى الرأسي، الذي يرتبط بالتصميم الهيكلي. يجوز استخدام نماذج داريوس وسافونيوس كدوارات.
يجب أن يستخدم تصميم التثبيت حشوات مانعة للتسرب أو غطاء. بفضل هذا الحل، لن تضر الرطوبة بالمولد.
يجب اختيار موقع مفتوح لوضع الصاري والدعم. الارتفاع المناسب للصاري هو 15 م الصواري هي الأكثر استخدامًاوالتي لا يتجاوز ارتفاعها 5-7 م.
من الأمثل أن يعمل مولد الرياح المصنوع ذاتيًا كمصدر طاقة احتياطي.
هذه المنشآت لها قيود على استخدامها، حيث أن تشغيلها ممكن فقط في المناطق التي تصل فيها سرعة الرياح إلى حوالي 7-8 م/ث.
قبل أن تبدأ في إنشاء طاحونة هوائية بيديك، قم بإجراء حسابات دقيقة. في بعض الحالات، تنشأ صعوبات في معالجة مكونات المحرك غير المتزامن؛
لا يمكن إنشاء طاحونة هوائية بدون وحدات كهربائية، بالإضافة إلى سلسلة من التجارب.
كيف تصنع مولدًا غير متزامن بيديك؟
على الرغم من ذلك، دائما يمكنك شراء مولد غير متزامن جاهز، يمكنك الذهاب في الاتجاه الآخر وتوفير المال عن طريق صنعه بنفسك. لن تكون هناك صعوبات هنا. الشيء الوحيد الذي عليك القيام به هو إعداد الأدوات اللازمة.
- واحدة من ميزات المولد هي ذلك يجب أن تدور بسرعة أعلى، بدلاً من المحرك. ويمكن تحقيق ذلك بالطريقة التالية. بعد البدء، تحتاج إلى معرفة سرعة دوران المحرك. سيساعدنا مقياس سرعة الدوران أو مقياس سرعة الدوران في حل هذه المشكلة.
- بعد تحديد المعلمة أعلاه، يجب إضافة 10٪ إلى القيمة. على سبيل المثال، إذا كان عزم الدوران 1200 دورة في الدقيقة، فسيكون 1320 دورة في الدقيقة بالنسبة للمولد.
- لصنع مولد كهربائي يعتمد على محرك غير متزامن، ستحتاج إلى إيجاد سعة مناسبة للمكثفات. علاوة على ذلك، ينبغي أن نتذكر أن كل شيء لا ينبغي أن تختلف المكثفات في مراحلهامن بعضها البعض.
- يوصى باستخدام حاوية متوسطة الحجم. إذا تبين أنها كبيرة جدًا، فسوف يؤدي ذلك إلى تسخين المحرك غير المتزامن.
- للتجميع ينبغي استخدام المكثفاتوالتي يمكن أن تضمن سرعة الدوران المطلوبة. يجب أن يؤخذ تركيبها على محمل الجد. يوصى بحمايتهم باستخدام مواد عازلة خاصة.
هذه هي جميع العمليات التي يجب إجراؤها عند تركيب مولد يعتمد على المحرك. ثم يمكنك المتابعة إلى تثبيته. يرجى العلم أنه عند استخدام جهاز مزود بدوار على شكل قفص سنجابي، سوف تتلقى تيارًا قدره الجهد العالي. لهذا السبب، للوصول إلى قيمة 220 فولت، سوف تحتاج إلى محول تنحي.
في كثير من الأحيان، لا يرغب عشاق الترفيه في الهواء الطلق في التخلي عن وسائل الراحة الحياة اليومية. نظرًا لأن معظم وسائل الراحة هذه تتضمن الكهرباء، فهناك حاجة إلى مصدر طاقة يمكنك أخذه معك. يشتري بعض الأشخاص مولدًا كهربائيًا، بينما يقرر آخرون صنع مولد كهربائي بأيديهم. المهمة ليست سهلة، ولكنها قابلة للتنفيذ في المنزل لأي شخص لديه المهارات التقنية والمعدات اللازمة.
اختيار نوع المولد
قبل أن تقرر القيام به مولد محلي الصنععند 220 فولت، يجدر التفكير في جدوى مثل هذا الحل. أنت بحاجة إلى الموازنة بين الإيجابيات والسلبيات وتحديد ما يناسبك أكثر - عينة مصنع أو عينة محلية الصنع. هنا المزايا الرئيسية للأجهزة الصناعية:
- مصداقية.
- أداء عالي.
- ضمان الجودة والحصول على الدعم الفني.
- أمان.
ومع ذلك، فإن التصاميم الصناعية لها عيب واحد كبير - وهو سعر مرتفع للغاية. لا يستطيع الجميع تحمل مثل هذه الوحدات، لذلك يجدر التفكير في مزايا الأجهزة محلية الصنع:
- سعر منخفض. سعر أقل بخمس مرات، وأحيانًا أكثر، مقارنة بالمولدات الكهربائية الموجودة في المصنع.
- بساطة الجهاز ومعرفة جيدة بجميع مكونات الجهاز حيث تم تجميع كل شيء يدوياً.
- القدرة على تحديث وتحسين البيانات الفنية للمولد بما يتناسب مع احتياجاتك.
من غير المرجح أن يكون المولد الكهربائي الذي تصنعه بنفسك في المنزل عالي الكفاءة، ولكنه قادر تمامًا على تلبية الحد الأدنى من المتطلبات. عيب آخر للمنتجات محلية الصنع هو السلامة الكهربائية.
وهي ليست دائمًا موثوقة للغاية، على عكس التصاميم الصناعية. لذلك يجب أن تأخذ اختيار نوع المولد على محمل الجد. لن تعتمد المدخرات فقط على هذا القرار نقديولكن أيضًا الحياة وصحة الأحباء والنفس.
مبدأ التصميم والتشغيل
الحث الكهرومغناطيسي يكمن وراء تشغيل أي مولد ينتج التيار. كل من يتذكر قانون فاراداي من مقرر الفيزياء للصف التاسع يفهم مبدأ تحويل التذبذبات الكهرومغناطيسية إلى تيار كهربائي مباشر. ومن الواضح أيضا أن خلق ظروف مواتيةإن توفير ما يكفي من الجهد ليس بهذه السهولة.
يتكون أي مولد كهربائي من جزأين رئيسيين. قد يكون لديهم تعديلات مختلفة، ولكنهم موجودون في أي تصميم:
هناك نوعان رئيسيان من المولدات اعتمادًا على نوع دوران الدوار: غير متزامن ومتزامن. عند اختيار واحد منهم، تأخذ في الاعتبار مزايا وعيوب كل منها. في أغلب الأحيان، يقع اختيار الحرفيين الشعبيين على الخيار الأول. هناك أسباب وجيهة لذلك:
فيما يتعلق بالحجج المذكورة أعلاه، فإن الخيار الأكثر احتمالا ل صناعة شخصيةهو مولد غير متزامن. كل ما تبقى هو العثور على عينة مناسبة ومخطط لتصنيعها.
إجراءات تجميع الوحدة
أولاً، يجب عليك تجهيز مكان عملك بالمواد والأدوات اللازمة. مكان العمليجب أن تمتثل لقواعد السلامة عند العمل مع الأجهزة الكهربائية. الأدوات التي ستحتاجها هي كل ما يتعلق بالمعدات الكهربائية وصيانة المركبات. في الواقع، المرآب المجهز جيدًا مناسب تمامًا لإنشاء المولد الخاص بك. إليك ما ستحتاجه من الأجزاء الرئيسية:
بعد أن جمعت المواد الضرورية، ابدأ في حساب الطاقة المستقبلية للجهاز. للقيام بذلك، تحتاج إلى تنفيذ ثلاث عمليات:
عندما يتم لحام المكثفات في مكانها ويتم الحصول على الجهد المطلوب عند الخرج، يتم تجميع الهيكل.
وفي هذه الحالة، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار الخطر الكهربائي المتزايد لمثل هذه الأشياء. من المهم مراعاة التأريض المناسب للمولد وعزل جميع التوصيلات بعناية. لا يعتمد عمر خدمة الجهاز فحسب، بل أيضًا على صحة أولئك الذين يستخدمونه على استيفاء هذه المتطلبات.
جهاز مصنوع من محرك السيارة
باستخدام الرسم التخطيطي لتجميع جهاز لتوليد التيار، يأتي الكثيرون بتصميماتهم المذهلة. على سبيل المثال، دراجة أو مولد يعمل بالطاقة المائية، طاحونة هوائية. ومع ذلك، هناك خيار لا يتطلب مهارات تصميم خاصة.
يحتوي أي محرك سيارة على مولد كهربائي، وهو في أغلب الأحيان في حالة عمل جيدة، حتى لو تم إلغاء المحرك نفسه منذ فترة طويلة. لذلك، بعد تفكيك المحرك، يمكنك استخدام المنتج النهائي لأغراضك الخاصة.
يعد حل مشكلة دوران الدوار أسهل بكثير من التفكير في كيفية إعادته مرة أخرى. يمكنك ببساطة استعادة المحرك المعطل واستخدامه كمولد. للقيام بذلك، تتم إزالة جميع المكونات والملحقات غير الضرورية من المحرك.
دينامو الرياح
في الأماكن التي تهب فيها الرياح دون توقف، يطارد المخترعون القلقون هدر طاقة الطبيعة. يقرر الكثير منهم إنشاء محطة صغيرة لطاقة الرياح. للقيام بذلك، عليك أن تأخذ محركًا كهربائيًا وتحوله إلى مولد. سيكون تسلسل الإجراءات كما يلي:
بعد أن صنع طاحونة هوائية خاصة به بمولد كهربائي صغير أو مولد من محرك السيارة بيديه، يمكن للمالك أن يكون هادئًا أثناء الكوارث غير المتوقعة: سيكون هناك دائمًا ضوء كهربائي في منزله. وحتى بعد الخروج من المنزل، سيكون قادرًا على الاستمرار في الاستمتاع بوسائل الراحة التي توفرها المعدات الكهربائية.
لتلبية احتياجات بناء مبنى سكني خاص أو كوخ بارع في المنزلقد تحتاج إلى مصدر غير متصل الطاقة الكهربائيةوالتي يمكنك شراؤها من متجر أو تجميعها بيديك من الأجزاء المتوفرة.
يمكن للمولد محلي الصنع أن يعمل بطاقة البنزين أو الغاز أو وقود الديزل. للقيام بذلك، يجب أن يكون متصلاً بالمحرك من خلال اقتران ممتص للصدمات، مما يضمن دورانًا سلسًا للدوار.
إذا سمح السكان المحليون بذلك الظروف الطبيعيةعلى سبيل المثال، إذا كانت هناك رياح متكررة أو كان هناك مصدر للمياه الجارية في مكان قريب، فيمكنك إنشاء توربينات الرياح أو التوربينات الهيدروليكية وتوصيلها بمحرك غير متزامن ثلاثي الطور لتوليد الكهرباء.
بسبب جهاز مماثلسيكون لديك عمل مستمر مصدر بديلكهرباء. سوف يقلل من استهلاك الطاقة من الشبكات العامة ويسمح لك بتوفير تكاليف الدفع.
في بعض الحالات، يجوز استخدام جهد أحادي الطور لتدوير محرك كهربائي ونقل عزم الدوران إلى مولد محلي الصنع لإنشاء شبكة متناظرة ثلاثية الطور خاصة بك.
كيفية اختيار محرك غير متزامن للمولد بناءً على التصميم والخصائص
الميزات التكنولوجية
أساس المولد محلي الصنع هو محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور مع:
- مرحلة؛
- أو الدوار قفص السنجاب.
جهاز الجزء الثابت
النوى المغناطيسية للعضو الثابت والدوار مصنوعة من صفائح فولاذية كهربائية معزولة، حيث يتم إنشاء الأخاديد لاستيعاب الأسلاك المتعرجة.
يمكن توصيل ثلاث ملفات منفصلة للجزء الثابت في المصنع وفقًا للمخطط التالي:
- النجوم؛
- أو مثلث.
يتم توصيل أطرافها داخل صندوق الأطراف ويتم توصيلها بواسطة وصلات العبور. تم تثبيت كابل الطاقة هنا أيضًا.
وفي بعض الحالات، قد يتم توصيل الأسلاك والكابلات بطرق أخرى.
يتم توفير الفولتية المتناظرة لكل مرحلة من مراحل المحرك غير المتزامن، ويتم إزاحتها على طول الزاوية بمقدار ثلث الدائرة. أنها تولد التيارات في اللفات.
من الملائم التعبير عن هذه الكميات في شكل متجه.
ميزات تصميم الدوار
المحركات الدوارة الجرح
وهي مجهزة بملف مصنوع مثل ملف الجزء الثابت، ويتم توصيل الخيوط من كل منها بحلقات الانزلاق، والتي توفر الاتصال الكهربائي مع دائرة البدء والضبط من خلال فرش الضغط.
هذا التصميم صعب التصنيع ومكلف للغاية. يتطلب مراقبة دورية للتشغيل والصيانة المؤهلة. لهذه الأسباب، ليس من المنطقي استخدامه في هذا التصميم لمولد محلي الصنع.
ومع ذلك، إذا كان هناك محرك مماثل وليس هناك استخدام آخر له، فيمكن أن تكون أسلاك كل لف (تلك الأطراف المتصلة بالحلقات) قصيرة فيما بينها. بهذه الطريقة، سوف يتحول دوار الجرح إلى دائرة قصيرة. يمكن توصيله وفقًا لأي مخطط تمت مناقشته أدناه.
محركات قفص السنجاب
يُسكب الألومنيوم داخل أخاديد الدائرة المغناطيسية الدوارة. يتم اللف على شكل قفص سنجابي دوار (والذي حصل على هذا الاسم الإضافي له) مع حلقات وصلة قصيرة الدائرة في الأطراف.
هذا هو الأكثر دائرة بسيطةالمحرك، وهو خالي من الاتصالات المتحركة. ونتيجة لذلك، فإنه يعمل لفترة طويلة دون تدخل كهربائيين ويتميز بزيادة الموثوقية. يوصى باستخدامه لإنشاء مولد محلي الصنع.
علامات على السكن المحرك
لكي يعمل المولد محلي الصنع بشكل موثوق، عليك الانتباه إلى ما يلي:
- ، توصيف نوعية حماية السكن من التأثيرات البيئية؛
- استهلاك الطاقة
- سرعة؛
- مخطط اتصال متعرج.
- تيارات الحمل المسموح بها
- الكفاءة وجيب التمام φ.
مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن كمولد
يعتمد تنفيذه على طريقة الرجوع آلة كهربائية. إذا بدأ المحرك، المنفصل عن جهد التيار الكهربائي، في تدوير الدوار بالقوة بالسرعة التصميمية، فسيتم تحفيز EMF في ملف الجزء الثابت بسبب وجود طاقة المجال المغناطيسي المتبقية.
كل ما تبقى هو توصيل بنك مكثف من التصنيف المناسب باللفات وسوف يتدفق من خلالها تيار سعوي ذو طابع ممغنط.
من أجل حدوث الإثارة الذاتية للمولد، وتشكيل نظام متماثل من الفولتية ثلاثية الطور على اللفات، من الضروري تحديد سعة المكثفات أكبر من قيمة حرجة معينة. بالإضافة إلى قيمتها، تتأثر الطاقة الناتجة بشكل طبيعي بتصميم المحرك.
للتوليد الطبيعي للطاقة ثلاثية الطور بتردد 50 هرتز، من الضروري الحفاظ على سرعة الدوار التي تتجاوز المكون غير المتزامن بقيمة الانزلاق S، التي تقع ضمن النطاق S=2÷10%. يجب الحفاظ عليه عند مستوى التردد المتزامن.
سيؤثر انحراف الشكل الجيبي عن قيمة التردد القياسية سلبًا على تشغيل المعدات ذات المحركات الكهربائية: المناشير والطائرات والآلات المختلفة والمحولات. هذا ليس له أي تأثير تقريبًا على الأحمال المقاومة مع عناصر التسخين والمصابيح المتوهجة.
مخططات التوصيل الكهربائي
في الممارسة العملية، يتم استخدام جميع الطرق الشائعة لتوصيل اللفات الثابتة للمحرك غير المتزامن. باختيار واحد منهم يقومون بإنشائه ظروف مختلفةلتشغيل المعدات وتوليد الجهد بقيم معينة.
دوائر النجوم
خيار شعبي لتوصيل المكثفات
مخطط التوصيل لمحرك غير متزامن مع ملفات متصلة بالنجمة للتشغيل كمولد شبكة ثلاثي الطور له شكل قياسي.
مخطط مولد غير متزامن مع مكثفات متصلة بملفين
هذا الخيار يحظى بشعبية كبيرة. يسمح لك بتشغيل ثلاث مجموعات من المستهلكين من ملفين:
- اثنين من الجهد 220 فولت.
- واحد - 380.
يتم توصيل مكثفات العمل والبدء بالدائرة باستخدام مفاتيح منفصلة.
بناءً على نفس الدائرة، يمكنك إنشاء مولد محلي الصنع عن طريق توصيل المكثفات بملف واحد لمحرك غير متزامن.
مخطط المثلث
عند تجميع ملفات الجزء الثابت في التكوين النجمي، سينتج المولد جهدًا ثلاثي الطور يبلغ 380 فولت. إذا قمت بتحويلهم إلى مثلث، ثم - 220.
المخططات الثلاثة الموضحة في الصور أعلاه أساسية، ولكنها ليست الوحيدة. وبناءً عليها، يمكن إنشاء طرق اتصال أخرى.
كيفية حساب خصائص المولد على أساس قوة المحرك وسعة المكثف
لإنشاء ظروف تشغيل عادية لآلة كهربائية، من الضروري الحفاظ على المساواة بين الجهد المقنن والطاقة في وضعي المولد والمحرك الكهربائي.
لهذا الغرض، يتم اختيار سعة المكثفات مع الأخذ بعين الاعتبار القدرة التفاعلية Q التي تولدها عند أحمال مختلفة. يتم حساب قيمته بالتعبير:
س=2π∙f∙C∙U 2
ومن هذه الصيغة، ومعرفة قوة المحرك، ولضمان الحمل الكامل، يمكنك حساب سعة بنك المكثف:
С=Q/2π∙f∙U 2
ومع ذلك، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار طريقة تشغيل المولد. في وضع الخمول، ستقوم المكثفات بتحميل اللفات دون داعٍ وتسخينها. وهذا يؤدي إلى خسائر كبيرة في الطاقة وارتفاع درجة حرارة الهيكل.
وللقضاء على هذه الظاهرة، يتم توصيل المكثفات على مراحل، ويتم تحديد عددها حسب الحمل المطبق. لتبسيط اختيار المكثفات لبدء تشغيل محرك غير متزامن في وضع المولد، تم إنشاء جدول خاص.
| طاقة المولد (كيلو فولت أمبير) | وضع التحميل الكامل | وضع الخمول | ||||
| كوس φ=0.8 | كوس φ=1 | س (كفار) | ج (وف) | |||
| س (كفار) | ج (وف) | س (كفار) | ج (وف) | |||
| 15 | 15,5 | 342 | 7,8 | 172 | 5,44 | 120 |
| 10 | 11,1 | 245 | 5,9 | 130 | 4,18 | 92 |
| 7 | 8,25 | 182 | 4,44 | 98 | 3,36 | 74 |
| 5 | 6,25 | 138 | 3,4 | 75 | 2,72 | 60 |
| 3,5 | 4,53 | 100 | 2,54 | 56 | 2,04 | 45 |
| 2 | 2,72 | 60 | 1,63 | 36 | 1,27 | 28 |
تعتبر مكثفات البدء من سلسلة K78-17 والمكثفات المماثلة ذات جهد تشغيل 400 فولت أو أكثر مناسبة تمامًا للاستخدام كجزء من بطارية سعوية. من المقبول تمامًا استبدالها بنظيراتها من الورق المعدني بالطوائف المناسبة. سيتعين تجميعها بالتوازي.
لا يستحق استخدام نماذج المكثفات الإلكتروليتية للعمل في دوائر مولد غير متزامن محلي الصنع. وهي مصممة لدوائر التيار المباشر، وعند المرور عبر اتجاه جيبي متغير، فإنها تفشل بسرعة.
هناك مخطط خاص لتوصيلها لمثل هذه الأغراض، عندما يتم توجيه كل نصف موجة بواسطة الثنائيات إلى تجميعها الخاص. لكن الأمر معقد للغاية.
تصميم
يجب أن يدعم الجهاز المستقل لمحطة الطاقة بشكل كامل معدات التشغيل ويتم تنفيذه كوحدة واحدة، بما في ذلك لوحة كهربائية مفصلية مع الأجهزة:
- القياسات - مع الفولتميتر حتى 500 فولت ومقياس التردد؛
- تبديل الحمل - ثلاثة مفاتيح (أحدها مشترك يوفر الجهد من المولد إلى دائرة المستهلك، والآخران متصلان بالمكثفات)؛
- الحماية - القضاء على عواقب الدوائر القصيرة أو الأحمال الزائدة و) إنقاذ العمال من انهيار العزل وإمكانية وصول المرحلة إلى السكن.
التكرار في إمدادات الطاقة الرئيسية
عند إنشاء مولد محلي الصنع، من الضروري التأكد من توافقه مع دائرة التأريض لمعدات العمل، وعند التشغيل بشكل مستقل، يجب أن يكون متصلاً بشكل موثوق به.
إذا تم إنشاء محطة كهرباء لتزويد الطاقة الاحتياطية للأجهزة التي تعمل من شبكة الدولة، فيجب استخدامها عند فصل الجهد من الخط، وعند استعادته، يجب إيقافه. ولهذا الغرض، يكفي تثبيت مفتاح يتحكم في جميع المراحل في وقت واحد أو الاتصال نظام معقدالتشغيل التلقائي للطاقة الاحتياطية.
اختيار الجهد
تزيد دائرة 380 فولت من خطر إصابة الإنسان. يتم استخدامه في الحالات القصوى عندما لا يكون من الممكن الحصول على قيمة مرحلة تبلغ 220.
الزائد للمولد
مثل هذه الأوضاع تخلق تسخينًا مفرطًا للملفات مع تدمير لاحق للعزل. تحدث عندما يتم تجاوز التيارات التي تمر عبر اللفات بسبب:
- اختيار غير صحيح لسعة المكثف.
- ربط مستهلكي الطاقة العالية.
في الحالة الأولى، من الضروري مراقبة الظروف الحرارية بعناية أثناء الخمول. في حالة حدوث تسخين مفرط، يجب ضبط سعة المكثفات.
ميزات ربط المستهلكين
تتكون الطاقة الإجمالية للمولد ثلاثي الطور من ثلاثة أجزاء يتم توليدها في كل مرحلة، وهو ما يمثل ثلث الإجمالي. يجب ألا يتجاوز التيار الذي يمر عبر ملف واحد القيمة المقدرة. ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند ربط المستهلكين وتوزيعهم بالتساوي على المراحل.
عندما يتم تصميم مولد محلي الصنع للعمل على مرحلتين، فإنه لا يمكنه توليد الكهرباء بشكل آمن أكثر من 2/3 من القيمة الإجمالية، وإذا كانت هناك مرحلة واحدة فقط، عندها فقط 1/3.
التحكم في التردد
يسمح لك مقياس التردد بمراقبة هذا المؤشر. عندما لا يتم تثبيته في تصميم مولد محلي الصنع، يمكنك استخدام الطريقة غير المباشرة: في وضع الخمول، يتجاوز جهد الخرج الاسمي 380/220 بنسبة 4-6٪ بتردد 50 هرتز.
يتم عرض أحد خيارات صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن وقدراته في الفيديو الخاص بهم بواسطة مالكي القناة ماريا وألكسندر كوستينكو.
(13 صوتًا، المتوسط: 4.5 من 5)
إذا تم تدوير الجزء الدوار لآلة غير متزامنة متصلة بشبكة ذات جهد U1 بواسطة محرك رئيسي في اتجاه مجال الجزء الثابت الدوار، ولكن بسرعة n2>
لماذا نستخدم المولدات الكهربائية غير المتزامنة
المولد غير المتزامن عبارة عن آلة كهربائية غير متزامنة (محرك كهربائي) تعمل في وضع المولد. بمساعدة محرك القيادة (في حالتنا، محرك توربيني)، يدور الدوار للمولد الكهربائي غير المتزامن في نفس اتجاه المجال المغناطيسي. في هذه الحالة، يصبح انزلاق الدوار سلبيًا، ويظهر عزم الكبح على عمود الآلة غير المتزامنة، ويقوم المولد بنقل الطاقة إلى الشبكة.
لإثارة القوة الدافعة الكهربائية في دائرة الخرج، يتم استخدام المغنطة المتبقية للدوار. وتستخدم المكثفات لهذا الغرض.
المولدات غير المتزامنة ليست عرضة للدوائر القصيرة.
المولد غير المتزامن أبسط من المولد المتزامن (على سبيل المثال مولد السيارة): إذا كان الأخير يحتوي على ملفات حث موضوعة على الدوار، فالدوار مولد غير متزامنتبدو وكأنها دولاب الموازنة العادية. يتمتع هذا المولد بحماية أفضل من الأوساخ والرطوبة، وأكثر مقاومة للدوائر القصيرة والأحمال الزائدة، كما أن جهد الخرج للمولد الكهربائي غير المتزامن لديه درجة أقل من التشوه غير الخطي. وهذا يسمح باستخدام المولدات غير المتزامنة ليس فقط لتشغيل الأجهزة الصناعية التي لا تشكل أهمية كبيرة جهد الإدخالولكن قم بتوصيل المعدات الإلكترونية.
إنه المولد الكهربائي غير المتزامن الذي يعد مصدر التيار المثالي للأجهزة ذات الأحمال النشطة (الأومية): السخانات الكهربائية، محولات اللحام، المصابيح المتوهجة، الأجهزة الإلكترونية، هندسة الكمبيوتر والراديو.
مزايا المولد غير المتزامن
وتشمل هذه المزايا عامل تصفية منخفض (العامل التوافقي)، الذي يميز الوجود الكمي للتوافقيات الأعلى في جهد الخرج للمولد. تسبب التوافقيات العالية دورانًا غير متساوٍ وتسخينًا غير ضروري للمحركات الكهربائية. يمكن أن يكون للمولدات المتزامنة عامل تصفية يصل إلى 15%، في حين أن عامل تصفية المولد الكهربائي غير المتزامن لا يتجاوز 2%. وبالتالي، فإن المولد الكهربائي غير المتزامن ينتج طاقة مفيدة فقط تقريبًا.
ميزة أخرى للمولد الكهربائي غير المتزامن هي أنه يفتقر تمامًا إلى اللفات الدوارة والأجزاء الإلكترونية الحساسة للتأثيرات الخارجية وغالبًا ما تكون عرضة للتلف. ولذلك، فإن المولد غير المتزامن يخضع لقليل من التآكل ويمكن أن يعمل لفترة طويلة جدًا.
إن مخرجات مولداتنا هي على الفور 220/380 فولت تيار متردد، والتي يمكن استخدامها مباشرة الأجهزة المنزلية(على سبيل المثال، سخانات)، لشحن البطاريات، للاتصال بالمنشرة، وكذلك للعمل الموازي مع الشبكة التقليدية. وفي هذه الحالة ستدفع الفرق بين ما يستهلك من الشبكة وما تولده الطاحونة. لأن يذهب الجهد مباشرة إلى المعلمات الصناعية، فلن تحتاج إلى محولات مختلفة (العاكسات) عند توصيل مولد الرياح مباشرة بحملك. على سبيل المثال، يمكنك الاتصال مباشرة بمنشرة، وفي حالة وجود الرياح، يمكنك العمل كما لو كنت متصلاً بشبكة 380 فولت.
إذا تم تدوير الجزء المتحرك لآلة غير متزامنة متصلة بشبكة ذات جهد U1 بواسطة محرك رئيسي في اتجاه مجال الجزء الثابت الدوار، ولكن بسرعة n2>n1، فإن حركة الجزء المتحرك بالنسبة إلى مجال الجزء الثابت سوف يتغير (مقارنة بوضع المحرك لهذا الجهاز)، حيث أن الدوار سوف يتفوق على مجال الجزء الثابت.
في هذه الحالة، سوف يصبح الانزلاق سلبيا، واتجاه القوة الدافعة الكهربية. يتم إحداث E1 في ملف الجزء الثابت، وبالتالي فإن اتجاه التيار I1 سوف يتغير إلى الاتجاه المعاكس. ونتيجة لذلك، فإن عزم الدوران الكهرومغناطيسي على الدوار سيغير اتجاهه أيضًا ومن الدوران (في وضع المحرك) سوف يتحول إلى معاكس (فيما يتعلق بعزم دوران المحرك الرئيسي). في ظل هذه الظروف، ستتحول الآلة غير المتزامنة من وضع المحرك إلى وضع المولد، مما يحول الطاقة الميكانيكية للمحرك الأساسي إلى طاقة كهربائية. في وضع المولد لآلة غير متزامنة، يمكن أن يختلف نطاق الانزلاق
في هذه الحالة تردد emf يبقى المولد غير المتزامن دون تغيير، حيث يتم تحديده من خلال سرعة دوران مجال الجزء الثابت، أي. يبقى كما هو تردد التيار في الشبكة التي يتم فيها تشغيل المولد غير المتزامن.
نظرًا لحقيقة أنه في وضع المولد لآلة غير متزامنة، تكون شروط إنشاء حقل الجزء الثابت الدوار هي نفسها كما في وضع المحرك (في كلا الوضعين، يكون ملف الجزء الثابت متصلاً بالشبكة بجهد U1)، ويستهلك تيارًا ممغنطًا I0 من الشبكة، تتمتع الآلة غير المتزامنة في وضع المولد بخصائص خاصة: فهي تستهلك طاقة تفاعلية من الشبكة، وهي ضرورية لإنشاء حقل الجزء الثابت الدوار، ولكنها توفر طاقة نشطة للشبكة، ناتجة عن تحويل الطاقة الميكانيكية للشبكة. المحرك الرئيسي.
على عكس المولدات المتزامنة، لا تتعرض المولدات غير المتزامنة لمخاطر السقوط من التزامن. ومع ذلك، لا يتم استخدام المولدات غير المتزامنة على نطاق واسع، وهو ما يفسره عدد من عيوبها مقارنة بالمولدات المتزامنة.
يمكن للمولد غير المتزامن أيضًا أن يعمل في ظروف مستقلة، أي. دون أن يتم تضمينها في الشبكة العامة. ولكن في هذه الحالة، للحصول على الطاقة التفاعلية اللازمة لمغنطة المولد، يتم استخدام مجموعة من المكثفات، متصلة بالتوازي مع الحمل عند أطراف المولد.
الشرط الذي لا غنى عنه لمثل هذا التشغيل للمولدات غير المتزامنة هو وجود مغنطة متبقية للفولاذ الدوار ، وهو أمر ضروري لعملية الإثارة الذاتية للمولد. قوة دافعة صغيرة يخلق Eost المستحث في ملف الجزء الثابت تيارًا تفاعليًا صغيرًا في دائرة المكثف، وبالتالي في ملف الجزء الثابت، مما يعزز التدفق المتبقي Fost. بعد ذلك، تتطور عملية الإثارة الذاتية، كما هو الحال في مولد التيار المباشر ذي الإثارة المتوازية. من خلال تغيير سعة المكثفات، يمكنك تغيير حجم التيار المغنطيسي، وبالتالي حجم جهد المولدات. نظرًا للضخامة المفرطة والتكلفة العالية لبنوك المكثفات، فإن المولدات غير المتزامنة ذاتية الإثارة لم تنتشر على نطاق واسع. تستخدم المولدات غير المتزامنة فقط في محطات الطاقة المساعدة قوة منخفضةعلى سبيل المثال في محطات طاقة الرياح.
مولد DIY
في محطة توليد الطاقة الخاصة بي، المصدر الحالي هو مولد غير متزامن يعمل بمحرك بنزين ثنائي الأسطوانة مبرد بالهواء UD-25 (8 حصان، 3000 دورة في الدقيقة). كمولد غير متزامن، دون أي تعديلات، يمكنك استخدام محرك كهربائي غير متزامن تقليدي مع سرعة دوران 750-1500 دورة في الدقيقة وقوة تصل إلى 15 كيلوواط.
يجب أن تتجاوز سرعة دوران المولد غير المتزامن في الوضع العادي قيمة السرعة المقدرة (المتزامنة) للمحرك الكهربائي المستخدم بنسبة 10%. يمكنك القيام بذلك على النحو التالي. يتم تشغيل المحرك الكهربائي ويتم قياس سرعة التباطؤ باستخدام مقياس سرعة الدوران. تم تصميم محرك الحزام من المحرك إلى المولد بطريقة توفر عددًا متزايدًا قليلاً من دورات المولد. على سبيل المثال، محرك كهربائي تبلغ سرعته المقدرة 900 دورة في الدقيقة ينتج 1230 دورة في الدقيقة في وضع الخمول. في هذه الحالة، تم تصميم محرك الحزام لضمان سرعة دوران المولد تبلغ 1353 دورة في الدقيقة.
يتم توصيل ملفات المولد غير المتزامن في التثبيت الخاص بي بنجمة وتنتج جهدًا ثلاثي الطور يبلغ 380 فولت. للحفاظ على الجهد المقدر للمولد غير المتزامن ، من الضروري تحديد سعة المكثفات بشكل صحيح بين كل مرحلة ( جميع السعات الثلاث هي نفسها). لتحديد الحاوية المطلوبة، استخدمت الجدول التالي. قبل اكتساب المهارة اللازمة في التشغيل، يمكنك التحقق من تسخين المولد عن طريق اللمس لتجنب ارتفاع درجة الحرارة. يشير التسخين إلى أن هناك سعة كبيرة جدًا متصلة.
تكون المكثفات مناسبة من النوع KBG-MN أو غيرها بجهد تشغيل لا يقل عن 400 فولت. عند إيقاف تشغيل المولد، يكون هناك شحنة كهربائيةولذلك فمن الضروري اتخاذ الاحتياطات اللازمة ضد الصدمة الكهربائية. يجب أن تكون المكثفات مغلقة بشكل آمن.
عند العمل بأدوات كهربائية محمولة بقوة 220 فولت، أستخدم محول تنحي TSZI من 380 فولت إلى 220 فولت. عند الاتصال بمحطة توليد الكهرباء محرك ثلاثي الطورقد يحدث أن المولد لا "يتقن" تشغيله في المرة الأولى. ثم يجب عليك إعطاء سلسلة من عمليات تشغيل المحرك على المدى القصير حتى تكتسب السرعة، أو قم بتدويرها يدويًا.
يمكن تشغيل المولدات الثابتة غير المتزامنة من هذا النوع، المستخدمة للتدفئة الكهربائية لمبنى سكني، بواسطة محرك الرياح أو التوربينات المثبتة على نهر صغير أو مجرى مائي، إذا كان هناك واحد بالقرب من المنزل. في وقت واحد، في تشوفاشيا، أنتج مصنع Energozapchast مولدًا (محطة طاقة كهرومائية صغيرة) بسعة 1.5 كيلووات يعتمد على محرك كهربائي غير متزامن. قام V. P. Beltyukov من Nolinsk بصنع توربينات الرياح واستخدم أيضًا محركًا غير متزامن كمولد. يمكن تشغيل هذا المولد باستخدام جرار متحرك، أو جرار صغير، أو محرك سكوتر، أو محرك سيارة، وما إلى ذلك.
لقد قمت بتثبيت محطة الطاقة الخاصة بي على مقطورة صغيرة وخفيفة الوزن ذات محور واحد - إطار. بالنسبة للعمل خارج المزرعة، أقوم بتحميل الأدوات الكهربائية اللازمة في السيارة وأرفق أدوات التثبيت الخاصة بي بها. أقوم بقطع التبن باستخدام جزازة دوارة، واستخدم جرارًا كهربائيًا لحرث الأرض، والمشط، والزرع، وأعلى التل. لمثل هذا العمل، مع استكمال المحطة، أحمل بكرة مع كابل KRPT رباعي النواة. هناك شيء واحد يجب مراعاته عند لف الكابل. إذا كنت الرياح بالطريقة المعتادة، ثم يتم تشكيل الملف اللولبي الذي ستكون هناك خسائر إضافية فيه. لتجنبها، يجب طي الكبل من المنتصف ولفه على بكرة، بدءًا من الانحناء.
في أواخر الخريف، يتعين علينا إعداد الحطب لفصل الشتاء من الخشب الميت. مرة أخرى، أستخدم الأدوات الكهربائية. على كوخ صيفيباستخدام منشار دائريوآلة تخطيط، أقوم بمعالجة المواد اللازمة لأعمال النجارة.
نتيجة للاختبار طويل المدى لتشغيل مولد الرياح الشراعية الخاص بنا مع دائرة إثارة المحرك التعريفي التقليدي (IM) استنادًا إلى استخدام مشغل مغناطيسي كمفتاح، تم الكشف عن ذلك سلسلة كاملةأوجه القصور، مما أدى إلى إنشاء مجلس الوزراء السيطرة. والذي أصبح جهازًا عالميًا لتحويل أي محرك غير متزامن إلى مولد! يكفي الآن توصيل الأسلاك من IM للمحرك بجهاز التحكم الخاص بنا والمولد جاهز.
كيفية تحويل أي محرك حثي إلى مولد - منزل بدون أساس
كيفية تحويل أي محرك غير متزامن إلى مولد - منزل بدون أساس لماذا نستخدم مولد كهربائي غير متزامن المولد غير المتزامن هو الذي يعمل في وضع المولد
لتلبية احتياجات بناء مبنى سكني خاص أو منزل صيفي، قد يحتاج الحرفي المنزلي إلى مصدر مستقل للطاقة الكهربائية، والذي يمكن شراؤه من متجر أو تجميعه بيديه من الأجزاء المتاحة.
يمكن للمولد محلي الصنع أن يعمل بطاقة البنزين أو الغاز أو وقود الديزل. للقيام بذلك، يجب أن يكون متصلاً بالمحرك من خلال اقتران ممتص للصدمات، مما يضمن دورانًا سلسًا للدوار.
إذا سمحت الظروف الطبيعية المحلية، على سبيل المثال، بهبوب رياح متكررة أو وجود مصدر للمياه الجارية في مكان قريب، فيمكنك إنشاء توربينات رياح أو هيدروليكية وتوصيلها بمحرك غير متزامن ثلاثي الطور لتوليد الكهرباء.
بفضل هذا الجهاز، سيكون لديك مصدر بديل للكهرباء يعمل باستمرار. سوف يقلل من استهلاك الطاقة من الشبكات العامة ويسمح لك بتوفير تكاليف الدفع.
في بعض الحالات، يجوز استخدام جهد أحادي الطور لتدوير محرك كهربائي ونقل عزم الدوران إلى مولد محلي الصنع لإنشاء شبكة متناظرة ثلاثية الطور خاصة بك.
كيفية اختيار محرك غير متزامن للمولد بناءً على التصميم والخصائص
الميزات التكنولوجية
أساس المولد محلي الصنع هو محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور مع:
جهاز الجزء الثابت
النوى المغناطيسية للعضو الثابت والدوار مصنوعة من صفائح فولاذية كهربائية معزولة، حيث يتم إنشاء الأخاديد لاستيعاب الأسلاك المتعرجة.
يمكن توصيل ثلاث ملفات منفصلة للجزء الثابت في المصنع وفقًا للمخطط التالي:
يتم توصيل أطرافها داخل صندوق الأطراف ويتم توصيلها بواسطة وصلات العبور. تم تثبيت كابل الطاقة هنا أيضًا.
وفي بعض الحالات، قد يتم توصيل الأسلاك والكابلات بطرق أخرى.
يتم توفير الفولتية المتناظرة لكل مرحلة من مراحل المحرك غير المتزامن، ويتم إزاحتها على طول الزاوية بمقدار ثلث الدائرة. أنها تولد التيارات في اللفات.
من الملائم التعبير عن هذه الكميات في شكل متجه.
ميزات تصميم الدوار
المحركات الدوارة الجرح
وهي مجهزة بملف مصنوع مثل ملف الجزء الثابت، ويتم توصيل الخيوط من كل منها بحلقات الانزلاق، والتي توفر الاتصال الكهربائي مع دائرة البدء والضبط من خلال فرش الضغط.
هذا التصميم صعب التصنيع ومكلف للغاية. يتطلب مراقبة دورية للتشغيل والصيانة المؤهلة. لهذه الأسباب، ليس من المنطقي استخدامه في هذا التصميم لمولد محلي الصنع.
ومع ذلك، إذا كان هناك محرك مماثل وليس هناك استخدام آخر له، فيمكن أن تكون أسلاك كل لف (تلك الأطراف المتصلة بالحلقات) قصيرة فيما بينها. بهذه الطريقة، سوف يتحول دوار الجرح إلى دائرة قصيرة. يمكن توصيله وفقًا لأي مخطط تمت مناقشته أدناه.
محركات قفص السنجاب
يُسكب الألومنيوم داخل أخاديد الدائرة المغناطيسية الدوارة. يتم اللف على شكل قفص سنجابي دوار (والذي حصل على هذا الاسم الإضافي له) مع حلقات وصلة قصيرة الدائرة في الأطراف.
هذه هي أبسط دائرة محرك، والتي لا تحتوي على اتصالات متحركة. ونتيجة لذلك، فإنه يعمل لفترة طويلة دون تدخل كهربائيين ويتميز بزيادة الموثوقية. يوصى باستخدامه لإنشاء مولد محلي الصنع.
علامات على السكن المحرك
لكي يعمل المولد محلي الصنع بشكل موثوق، عليك الانتباه إلى ما يلي:
- فئة IP، التي تميز جودة حماية السكن من التأثيرات البيئية؛
- استهلاك الطاقة
- سرعة؛
- مخطط اتصال متعرج.
- تيارات الحمل المسموح بها
- الكفاءة وجيب التمام φ.
يجب استدعاء مخطط اتصال اللف، خاصة بالنسبة للمحركات القديمة التي كانت قيد التشغيل، والتحقق منه الطرق الكهربائية. تم وصف هذه التقنية بالتفصيل في المقالة الخاصة بتوصيل محرك ثلاثي الطور بشبكة أحادية الطور.
مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن كمولد
يعتمد تنفيذه على طريقة عكس الآلة الكهربائية. إذا بدأ المحرك، المنفصل عن جهد التيار الكهربائي، في تدوير الدوار بالقوة بالسرعة التصميمية، فسيتم تحفيز EMF في ملف الجزء الثابت بسبب وجود طاقة المجال المغناطيسي المتبقية.
كل ما تبقى هو توصيل بنك مكثف من التصنيف المناسب باللفات وسوف يتدفق من خلالها تيار سعوي ذو طابع ممغنط.
من أجل حدوث الإثارة الذاتية للمولد، وتشكيل نظام متماثل من الفولتية ثلاثية الطور على اللفات، من الضروري تحديد سعة المكثفات أكبر من قيمة حرجة معينة. بالإضافة إلى قيمتها، تتأثر الطاقة الناتجة بشكل طبيعي بتصميم المحرك.
للتوليد الطبيعي للطاقة ثلاثية الطور بتردد 50 هرتز، من الضروري الحفاظ على سرعة الدوار التي تتجاوز المكون غير المتزامن بقيمة الانزلاق S، التي تقع ضمن النطاق S=2÷10%. يجب الحفاظ عليه عند مستوى التردد المتزامن.
سيؤثر انحراف الشكل الجيبي عن قيمة التردد القياسية سلبًا على تشغيل المعدات ذات المحركات الكهربائية: المناشير والطائرات والآلات المختلفة والمحولات. هذا ليس له أي تأثير تقريبًا على الأحمال المقاومة مع عناصر التسخين والمصابيح المتوهجة.
مخططات التوصيل الكهربائي
في الممارسة العملية، يتم استخدام جميع الطرق الشائعة لتوصيل اللفات الثابتة للمحرك غير المتزامن. من خلال اختيار واحد منهم، فإنهم يخلقون ظروفًا مختلفة لتشغيل المعدات ويولدون جهدًا بقيم معينة.
دوائر النجوم
خيار شعبي لتوصيل المكثفات
مخطط التوصيل لمحرك غير متزامن مع ملفات متصلة بالنجمة للتشغيل كمولد شبكة ثلاثي الطور له شكل قياسي.
مخطط مولد غير متزامن مع مكثفات متصلة بملفين
هذا الخيار يحظى بشعبية كبيرة. يسمح لك بتشغيل ثلاث مجموعات من المستهلكين من ملفين:
يتم توصيل مكثفات العمل والبدء بالدائرة باستخدام مفاتيح منفصلة.
بناءً على نفس الدائرة، يمكنك إنشاء مولد محلي الصنع عن طريق توصيل المكثفات بملف واحد لمحرك غير متزامن.
مخطط المثلث
عند تجميع ملفات الجزء الثابت في التكوين النجمي، سينتج المولد جهدًا ثلاثي الطور يبلغ 380 فولت. إذا قمت بتحويلهم إلى مثلث، ثم - 220.
المخططات الثلاثة الموضحة في الصور أعلاه أساسية، ولكنها ليست الوحيدة. وبناءً عليها، يمكن إنشاء طرق اتصال أخرى.
كيفية حساب خصائص المولد على أساس قوة المحرك وسعة المكثف
لإنشاء ظروف تشغيل عادية لآلة كهربائية، من الضروري الحفاظ على المساواة بين الجهد المقنن والطاقة في وضعي المولد والمحرك الكهربائي.
لهذا الغرض، يتم اختيار سعة المكثفات مع الأخذ بعين الاعتبار القدرة التفاعلية Q التي تولدها عند أحمال مختلفة. يتم حساب قيمته بالتعبير:
ومن هذه الصيغة، ومعرفة قوة المحرك، ولضمان الحمل الكامل، يمكنك حساب سعة بنك المكثف:
ومع ذلك، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار طريقة تشغيل المولد. في وضع الخمول، ستقوم المكثفات بتحميل اللفات دون داعٍ وتسخينها. وهذا يؤدي إلى خسائر كبيرة في الطاقة وارتفاع درجة حرارة الهيكل.
وللقضاء على هذه الظاهرة، يتم توصيل المكثفات على مراحل، ويتم تحديد عددها حسب الحمل المطبق. لتبسيط اختيار المكثفات لبدء تشغيل محرك غير متزامن في وضع المولد، تم إنشاء جدول خاص.
تعتبر مكثفات البدء من سلسلة K78-17 والمكثفات المماثلة ذات جهد تشغيل 400 فولت أو أكثر مناسبة تمامًا للاستخدام كجزء من بطارية سعوية. من المقبول تمامًا استبدالها بنظيراتها من الورق المعدني بالطوائف المناسبة. سيتعين تجميعها بالتوازي.
لا يستحق استخدام نماذج المكثفات الإلكتروليتية للعمل في دوائر مولد غير متزامن محلي الصنع. وهي مصممة لدوائر التيار المباشر، وعند المرور عبر اتجاه جيبي متغير، فإنها تفشل بسرعة.
هناك مخطط خاص لتوصيلها لمثل هذه الأغراض، عندما يتم توجيه كل نصف موجة بواسطة الثنائيات إلى تجميعها الخاص. لكن الأمر معقد للغاية.
تصميم
يجب أن يفي الجهاز المستقل لمحطة الطاقة بشكل كامل بمتطلبات التشغيل الآمن لمعدات التشغيل ويتم تنفيذه كوحدة واحدة، بما في ذلك لوحة كهربائية مفصلية مع الأجهزة:
- القياسات - مع الفولتميتر حتى 500 فولت ومقياس التردد؛
- تبديل الحمل - ثلاثة مفاتيح (أحدها مشترك يوفر الجهد من المولد إلى دائرة المستهلك، والآخران متصلان بالمكثفات)؛
- حماية - قاطع الدائرة، والقضاء على عواقب الدوائر القصيرة أو الأحمال الزائدة وRCD (جهاز التيار المتبقي)، مما يوفر على العمال من انهيار العزل وإمكانية وصول المرحلة إلى السكن.
التكرار في إمدادات الطاقة الرئيسية
عند إنشاء مولد محلي الصنع، من الضروري التأكد من توافقه مع دائرة التأريض لمعدات العمل، وعند التشغيل بشكل مستقل، يجب أن يكون متصلاً بشكل موثوق بالدائرة الأرضية.
إذا تم إنشاء محطة كهرباء لتزويد الطاقة الاحتياطية للأجهزة التي تعمل من شبكة الدولة، فيجب استخدامها عند فصل الجهد من الخط، وعند استعادته، يجب إيقافه. ولهذا الغرض، يكفي تثبيت مفتاح يتحكم في جميع المراحل في وقت واحد أو توصيل نظام تلقائي معقد لتشغيل الطاقة الاحتياطية.
اختيار الجهد
تزيد دائرة 380 فولت من خطر إصابة الإنسان. يتم استخدامه في الحالات القصوى عندما لا يكون من الممكن الحصول على قيمة مرحلة تبلغ 220.
الزائد للمولد
مثل هذه الأوضاع تخلق تسخينًا مفرطًا للملفات مع تدمير لاحق للعزل. تحدث عندما يتم تجاوز التيارات التي تمر عبر اللفات بسبب:
- اختيار غير صحيح لسعة المكثف.
- ربط مستهلكي الطاقة العالية.
في الحالة الأولى، من الضروري مراقبة الظروف الحرارية بعناية أثناء الخمول. في حالة حدوث تسخين مفرط، يجب ضبط سعة المكثفات.
ميزات ربط المستهلكين
تتكون الطاقة الإجمالية للمولد ثلاثي الطور من ثلاثة أجزاء يتم توليدها في كل مرحلة، وهو ما يمثل ثلث الإجمالي. يجب ألا يتجاوز التيار الذي يمر عبر ملف واحد القيمة المقدرة. ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند ربط المستهلكين وتوزيعهم بالتساوي على المراحل.
عندما يتم تصميم مولد محلي الصنع للعمل على مرحلتين، فإنه لا يمكنه توليد الكهرباء بشكل آمن أكثر من 2/3 من القيمة الإجمالية، وإذا كانت هناك مرحلة واحدة فقط، عندها فقط 1/3.
التحكم في التردد
يسمح لك مقياس التردد بمراقبة هذا المؤشر. عندما لا يتم تثبيته في تصميم مولد محلي الصنع، يمكنك استخدام الطريقة غير المباشرة: في وضع الخمول، يتجاوز جهد الخرج الاسمي 380/220 بنسبة 4-6٪ بتردد 50 هرتز.
كيفية صنع مولد كهربائي محلي الصنع من محرك غير متزامن وتصميم وتجديد الشقة بنفسك
نصائح للحرفي المنزلي حول كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور مع مخططات الدوائر. الصور ومقاطع الفيديو
كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن
أهلاً بكم! سننظر اليوم في كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن بيديك. لقد كنت مهتمًا بهذا السؤال لفترة طويلة، ولكن لسبب ما لم يكن لدي الوقت للتعامل مع تنفيذه. الآن دعونا نفعل القليل من النظرية.
إذا أخذت محركًا كهربائيًا غير متزامن وقمت بتدويره من أحد المحركات الأولية، فعند اتباع مبدأ عكس الآلات الكهربائية، يمكنك جعله يولد التيار الكهربائي. للقيام بذلك، تحتاج إلى تدوير عمود المحرك غير المتزامن بتردد يساوي أو أعلى قليلاً من تردد الدوران غير المتزامن. نتيجة للمغناطيسية المتبقية في الدائرة المغناطيسية للمحرك الكهربائي، سيتم تحفيز بعض المجالات الكهرومغناطيسية عند أطراف ملف الجزء الثابت.
الآن لنأخذ ونوصل المكثفات غير القطبية C بأطراف ملف الجزء الثابت، كما هو موضح في الشكل أدناه.
في هذه الحالة، سيبدأ تيار سعوي رئيسي بالتدفق عبر ملف الجزء الثابت. وسوف يطلق عليه مغنطة. أولئك. سوف يقوم المولد غير المتزامن بالإثارة الذاتية وسيزداد المجال الكهرومغناطيسي. تعتمد قيمة EMF على خصائص كل من الآلة الكهربائية نفسها وسعة المكثفات. وهكذا، قمنا بتحويل محرك كهربائي عادي غير متزامن إلى مولد.
الآن دعونا نتحدث عن كيفية اختيار المكثفات المناسبة لمولد محلي الصنع من محرك غير متزامن. يجب تحديد السعة بحيث يتوافق الجهد الناتج وطاقة الخرج للمولد غير المتزامن مع الطاقة والجهد عندما يعمل كمحرك كهربائي. انظر الجدول أدناه للحصول على البيانات. إنها مناسبة للمولدات غير المتزامنة المثيرة بجهد 380 فولت وسرعة دوران تتراوح من 750 إلى 1500 دورة في الدقيقة.
مع زيادة الحمل على المولد غير المتزامن، فإن الجهد عند أطرافه سوف يميل إلى الانخفاض (سيزداد الحمل الاستقرائي على المولد). للحفاظ على الجهد عند مستوى معين، فمن الضروري توصيل المكثفات الإضافية. للقيام بذلك، يمكنك استخدام منظم جهد خاص، والذي، عندما ينخفض الجهد عند أطراف الجزء الثابت للمولد، سيقوم بتوصيل بنوك مكثف إضافية باستخدام جهات الاتصال.
يجب أن تتجاوز سرعة دوران المولد في الوضع العادي السرعة المتزامنة بنسبة 5-10 بالمائة. أي إذا كانت سرعة الدوران 1000 دورة في الدقيقة، فأنت بحاجة إلى تدويرها بتردد 1050-1100 دورة في الدقيقة.
إحدى المزايا الكبيرة للمولد غير المتزامن هي أنه يمكن استخدامه كمحرك كهربائي عادي غير متزامن دون تعديلات. لكن لا يُنصح بالانجراف كثيرًا وصنع مولدات من المحركات الكهربائية بقوة تزيد عن 15-20 كيلو فولت * أمبير. يعد المولد محلي الصنع من محرك غير متزامن حلاً ممتازًا لأولئك الذين ليس لديهم الفرصة لاستخدام مولد صفائح كرونوتكس الكلاسيكي. حظا سعيدا في كل شيء وداعا!
كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن، إصلاحات DIY
كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن مرحباً بالجميع! سننظر اليوم في كيفية صنع مولد محلي الصنع من محرك غير متزامن بيديك. لقد كان هذا السؤال يسألني لفترة طويلة
