Asynchronmotor als Generator mit Kondensatoren. Generator in einen Asynchronmotor: So konvertieren Sie ihn. Auswahl eines Generatortyps

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Die Elektrotechnik existiert und funktioniert nach eigenen Gesetzen und Grundsätzen. Darunter gibt es das sogenannte Reversibilitätsprinzip, das es Ihnen ermöglicht, mit Ihren eigenen Händen einen Generator herzustellen Asynchronmotor. Um dieses Problem zu lösen, sind Kenntnisse und ein klares Verständnis der Funktionsprinzipien dieser Geräte erforderlich.

Übergang eines Asynchronmotors in den Generatorbetrieb

Zunächst müssen Sie das Funktionsprinzip eines Asynchronmotors berücksichtigen, da diese Einheit als Grundlage für die Erstellung eines Generators dient.

Ein asynchroner Elektromotor ist ein Gerät, das umwandelt elektrische Energie in mechanisch und thermisch. Die Möglichkeit einer solchen Transformation wird durch die Spannung gewährleistet, die zwischen den Stator- und Rotorwicklungen auftritt. Hauptmerkmal Asynchronmotoren liegt im Unterschied in der Drehzahl dieser Elemente.

Stator und Rotor selbst sind koaxiale Teile runder Abschnitt, hergestellt aus Stahlplatten mit Rillen im Ring. Im gesamten Satz sind dort, wo sich die Wicklung befindet, Längsrillen ausgebildet Kupferdraht. Im Rotor wird die Wickelfunktion durch Aluminiumstäbe übernommen, die in den Nuten des Kerns liegen und auf beiden Seiten durch Sicherungsbleche verschlossen sind. Wenn Spannung an die Statorwicklungen angelegt wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld. Aufgrund des Drehzahlunterschieds wird zwischen den Wicklungen eine EMK induziert, die zur Drehung der Zentralwelle führt.

Im Gegensatz zu asynchroner Elektromotor Der Generator hingegen wandelt thermische und mechanische Energie in elektrische Energie um. Am weitesten verbreitet sind Induktionsgeräte, die durch die Induktion einer elektromotorischen Kraft zwischen den Wicklungen gekennzeichnet sind. Wie bei einem Asynchronmotor ist der Grund für die Induktion von EMF der Unterschied in den Umdrehungen der Magnetfelder von Stator und Rotor. Daraus ergibt sich auf der Grundlage des Reversibilitätsprinzips ganz natürlich, dass es durch bestimmte technische Umbauten durchaus möglich ist, einen Asynchronmotor in einen Generator umzuwandeln.

Jeder Asynchrongenerator ist eine Art Transformator, der die mechanische Energie der Welle des Elektromotors in Wechselstrom umwandelt. Dies geschieht, wenn die Wellendrehzahl beginnt, die Synchrondrehzahl zu überschreiten und 1500 U/min und mehr erreicht. Diese Drehzahl wird durch Aufbringen eines hohen Drehmoments erreicht. Seine Quelle kann der Verbrennungsmotor eines Gasgenerators oder das Laufrad einer Windmühle sein.

Bei Erreichen der synchronen Drehzahl wird die Kondensatorbatterie eingeschaltet, in der ein kapazitiver Strom entsteht. Unter seiner Wirkung erregen sich die Statorwicklungen selbst und im Erzeugungsmodus beginnt elektrischer Strom zu erzeugen. Zuverlässiger und stabiler Betrieb eines solchen Generators, der unter bestimmten Bedingungen eine Industriefrequenz von 50 Hz liefern kann:

• Die Drehzahl sollte um einen Schlupfanteil von 2-10 % höher sein als die Betriebsfrequenz des Elektromotors selbst.
• Die Drehzahl des Generators muss mit der Synchrondrehzahl übereinstimmen.

Wie erstelle ich einen Generator?

Mit gewissen Kenntnissen und praktischen Kenntnissen in der Elektrotechnik ist es durchaus möglich, aus einem Asynchronmotor einen funktionsfähigen Generator mit eigenen Händen zusammenzubauen. Zunächst müssen Sie die reale, also asynchrone Drehzahl des Elektromotors berechnen, der als Generator verwendet wird. Dieser Vorgang kann mit einem Drehzahlmesser erfolgen.

Als nächstes muss die Synchronfrequenz des Elektromotors bestimmt werden, die für den Generator asynchron sein wird. Wie bereits erwähnt, müssen Sie hier den Schlupf berücksichtigen, der 2-10 % beträgt. Als Ergebnis von Messungen wurde beispielsweise eine Drehzahl von 1450 U/min ermittelt, daher beträgt die erforderliche Betriebsfrequenz des Generators 1479-1595 U/min.

Der Wunsch, eine autonome Stromerzeugungsquelle zu entwickeln, ermöglichte den Bau eines Generators aus einem herkömmlichen Asynchronmotor. Die Entwicklung ist zuverlässig und relativ einfach.

Typen und Beschreibung des Asynchronmotors

Es gibt zwei Arten von Motoren:

1. Käfigläufer. Es besteht aus einem Stator (nicht bewegliches Element) und einem Rotor (rotierendes Element), der sich durch den Betrieb von Lagern bewegt, die an zwei Motorschutzvorrichtungen befestigt sind. Die Kerne bestehen aus Stahl und sind zudem gegeneinander isoliert. Entlang der Nuten des Statorkerns wird ein isolierter Draht verlegt, und entlang der Nuten des Rotorkerns wird eine Stabwicklung installiert oder geschmolzenes Aluminium gegossen. Spezielle Brückenringe dienen als Abschlusselement der Rotorwicklung. Eigenständige Entwicklungen wandeln die mechanischen Bewegungen des Motors um und erzeugen Strom Wechselspannung. Ihr Vorteil besteht darin, dass sie keinen alkalischen Kollektormechanismus haben, was sie zuverlässiger und langlebiger macht.
2. Schlupfrotor– ein teures Gerät, das einen speziellen Service erfordert. Der Aufbau ist derselbe wie beim Kurzschlussrotor. Die einzige Ausnahme besteht darin, dass die Rotor- und Statorwicklungen des Kerns aus isoliertem Draht bestehen und seine Enden mit an der Welle befestigten Ringen verbunden sind. Durch sie verlaufen spezielle Bürsten, die die Drähte mit einem Einstell- oder Anlaufwiderstand verbinden. Aufgrund der geringen Zuverlässigkeit wird es nur in den Branchen eingesetzt, für die es bestimmt ist.

Anwendungsbereich

Das Gerät wird in verschiedenen Branchen eingesetzt:

1. Wie ein herkömmlicher Motor für Windkraftanlagen.
2. Für die eigenständige Versorgung einer Wohnung oder eines Hauses.
3. Wie kleine Wasserkraftwerke.
4. Als alternativer Inverter-Generatortyp (Schweißen).
5. Schaffung eines unterbrechungsfreien Wechselstromsystems.

Vor- und Nachteile des Generators

Zu den positiven Eigenschaften der Entwicklung zählen:

1. Einfache und schnelle Montage mit der Möglichkeit, die Demontage des Elektromotors und das Neuaufwickeln der Wicklung zu vermeiden.
2. Die Fähigkeit, elektrischen Strom mithilfe einer Wind- oder Wasserturbine zu drehen.
3. Verwendung des Geräts in Motor-Generator-Systemen zur Umwandlung eines einphasigen Netzes (220 V) in ein dreiphasiges Netz (380 V).
4. Die Möglichkeit, die Entwicklung an Orten zu nutzen, an denen es keinen Strom gibt, indem ein Verbrennungsmotor zur Förderung eingesetzt wird.

Nachteile:

1. Es ist problematisch, die Kapazität des Kondensats zu berechnen, das an den Wicklungen anhaftet.
2. Es ist schwierig, die maximale Leistungsgrenze zu erreichen, zu der die Selbstentwicklung fähig ist.

Funktionsprinzip

Der Generator erzeugt elektrische Energie, sofern die Anzahl der Rotorumdrehungen etwas höher ist als die Synchrondrehzahl. Der einfachste Typ erzeugt etwa 1800 U/min, wenn man berücksichtigt, dass sein Synchrondrehzahlniveau 1500 U/min beträgt.

Sein Funktionsprinzip basiert auf der Umwandlung mechanischer Energie in Elektrizität. Mit einem starken Drehmoment können Sie den Rotor in Rotation versetzen und Strom erzeugen. IN Ideal– konstanter Leerlauf, der die gleiche Geschwindigkeit beibehalten kann.

Alle Arten von Motoren, die mit intermittierendem Strom betrieben werden, werden als Asynchronmotoren bezeichnet. Bei ihnen dreht sich das Magnetfeld des Stators schneller als das Feld des Rotors und lenkt ihn entsprechend in seine Bewegungsrichtung. Um den Elektromotor in einen funktionierenden Generator umzuwandeln, müssen Sie die Drehzahl des Rotors erhöhen, damit dieser nicht dem Magnetfeld des Stators folgt, sondern sich in die andere Richtung zu bewegen beginnt.

Ein ähnliches Ergebnis erzielen Sie, wenn Sie das Gerät mit an das Stromnetz anschließen große kapazität oder eine ganze Gruppe von Kondensatoren. Sie laden und speichern Energie aus Magnetfeldern. Die Kondensatorphase hat eine Ladung, die der Motorstromquelle entgegengesetzt ist, was dazu führt, dass der Rotor langsamer wird und die Statorwicklung Strom erzeugt.

Generatorschaltung

Das Schema ist sehr einfach und erfordert keine besonderen Kenntnisse und Fähigkeiten. Wenn Sie die Entwicklung starten, ohne sie an das Netzwerk anzuschließen, beginnt die Rotation und nach Erreichen einer Synchronfrequenz beginnt die Statorwicklung, elektrische Energie zu erzeugen.

Durch Anbringen einer speziellen Batterie mit mehreren Kondensatoren (C) an ihren Anschlüssen können Sie einen führenden kapazitiven Strom erhalten, der eine Magnetisierung erzeugt. Die Kapazität der Kondensatoren muss höher sein als die kritische Bezeichnung C 0, die von den Abmessungen und Eigenschaften des Generators abhängt.

In dieser Situation findet ein Selbststartvorgang statt und an der Statorwicklung wird ein System mit symmetrischer Drehspannung montiert. Der erzeugte Strom hängt direkt von der Kapazität der Kondensatoren sowie den Eigenschaften der Maschine ab.

Mach es selbst

Um einen Elektromotor in einen funktionsfähigen Generator umzuwandeln, müssen Sie unpolare Kondensatorbänke verwenden, daher ist es besser, keine Elektrolytkondensatoren zu verwenden.

Bei einem Drehstrommotor können Sie einen Kondensator nach den folgenden Diagrammen anschließen:

• "Stern"– ermöglicht die Erzeugung von Strom mit einer geringeren Drehzahl, aber einer geringeren Ausgangsspannung;
• "Dreieck"- tritt in Betrieb, wenn große Mengen U/min, erzeugt dementsprechend mehr Spannung.

Sie können Ihr eigenes Gerät aus einem Einphasenmotor erstellen, sofern dieser mit einem Kurzschlussrotor ausgestattet ist. Um die Entwicklung zu starten, sollten Sie einen Phasenschieberkondensator verwenden. Ein Einphasen-Kommutatormotor ist für die Umrüstung nicht geeignet.

Erforderliche Werkzeuge

Einen eigenen Generator zu erstellen ist nicht schwer, die Hauptsache ist, alle notwendigen Elemente zu haben:

1. Asynchronmotor.
2. Tachogenerator (Gerät zur Strommessung) oder Drehzahlmesser.
3. Kapazität für Kondensatoren.
4. Kondensator.
5. Werkzeuge.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Da Sie den Generator so umkonfigurieren müssen, dass die Drehzahl die Motordrehzahl übersteigt, müssen Sie den Motor zunächst an das Stromnetz anschließen und starten. Bestimmen Sie dann mit einem Drehzahlmesser die Drehzahl.
2. Nachdem Sie die Geschwindigkeit ermittelt haben, sollten Sie zur resultierenden Bezeichnung weitere 10 % hinzufügen. Beispielsweise beträgt die technische Kennzahl des Motors 1000 U/min, dann sollte der Generator etwa 1100 U/min haben (1000*0,1 %=100, 1000+100=1100 U/min).
3. Sie sollten eine Kapazität für die Kondensatoren wählen. Um die Größen zu ermitteln, verwenden Sie die Tabellendaten.

Kondensatortabelle

Generatorleistung KV A	Leerlauf
	KapazitätMkf	Blindleistung Kvar	COS=1		COS=0,8
			Kapazität mkf	BlindleistungKvar	KapazitätMkf	Blindleistung Kvar
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

Wichtig! Bei großer Kapazität beginnt der Generator aufzuheizen.

Wählen Sie geeignete Kondensatoren aus, die die erforderliche Drehzahl liefern können. Seien Sie vorsichtig bei der Installation.

Wichtig! Alle Kondensatoren müssen mit einer speziellen Beschichtung isoliert sein.

Das Gerät ist betriebsbereit und kann als Stromquelle genutzt werden.

Wichtig! Ein Gerät mit Käfigläufer erzeugt Hochspannung Wenn Sie also 220 V benötigen, sollten Sie zusätzlich einen Abwärtstransformator installieren.

Magnetischer Generator

Der Magnetgenerator weist mehrere Unterschiede auf. Beispielsweise ist die Installation von Kondensatorbänken nicht erforderlich. Das Magnetfeld, das in der Statorwicklung Strom erzeugt, wird durch Neodym-Magnete erzeugt.

Funktionen zum Erstellen eines Generators:

1. Es ist notwendig, beide Motorabdeckungen abzuschrauben.
2. Der Rotor muss entfernt werden.
3. Der Rotor muss geschärft werden, indem die oberste Schicht in der erforderlichen Dicke entfernt wird(Magnetdicke + 2 mm). Es ist äußerst schwierig, diesen Vorgang ohne Drehausrüstung alleine durchzuführen. Wenden Sie sich daher an einen Drehdienst.
4. Erstellen Sie auf einem Blatt Papier eine Vorlage für runde Magnete Basierend auf den Parametern beträgt der Durchmesser 10 bis 20 mm, die Dicke etwa 10 mm und die Fluchkraft etwa 5 bis 9 kg pro cm 2. Die Größe sollte abhängig von den Abmessungen des Rotors gewählt werden. Befestigen Sie dann die erstellte Schablone am Rotor und platzieren Sie die Magnete mit ihren Polen und in einem Winkel von 15-20° zur Rotorachse. Die ungefähre Anzahl der Magnete in einem Streifen beträgt etwa 8 Stück.
5. Sie sollten 4 Streifengruppen mit jeweils 5 Streifen haben. Zwischen den Gruppen sollte ein Abstand von 2 Magnetdurchmessern und zwischen den Streifen in der Gruppe ein Abstand von 0,5-1 Magnetdurchmessern bestehen. Dank dieser Anordnung bleibt der Rotor nicht am Stator kleben.
6. Nachdem Sie alle Magnete installiert haben, sollten Sie den Rotor mit speziellem Epoxidharz füllen. Nach dem Trocknen das zylindrische Element mit Glasfaser bedecken und erneut mit Harz imprägnieren. Durch diese Befestigung wird verhindert, dass die Magnete während der Bewegung herausfliegen. Achten Sie darauf, dass der Durchmesser des Rotors derselbe ist wie vor der Nut, damit er beim Einbau nicht an der Statorwicklung reibt.
7. Nach dem Trocknen des Rotors kann dieser eingebaut werden einsetzen und beide Motorabdeckungen verschrauben.
8. Führen Sie Tests durch. Um den Generator zu starten, müssen Sie den Rotor mit einer elektrischen Bohrmaschine drehen und am Ausgang den resultierenden Strom mit einem Drehzahlmesser messen.

Wiederholen oder nicht

Um festzustellen, ob der Betrieb eines selbstgebauten Generators effektiv ist, sollten Sie berechnen, wie gerechtfertigt der Aufwand für den Umbau des Geräts ist.

Das soll nicht heißen, dass das Gerät sehr einfach ist. Der Motor eines Asynchronmotors steht einem Synchrongenerator in seiner Komplexität in nichts nach. Der einzige Unterschied besteht darin, dass kein Stromkreis zur Inbetriebnahme vorhanden ist, dieser jedoch durch eine Batterie mit Kondensatoren ersetzt wird, was das Gerät in keiner Weise vereinfacht.

Der Vorteil von Kondensatoren besteht darin, dass sie keine zusätzliche Wartung erfordern und Energie aus ihnen beziehen Magnetfeld Rotor oder hergestellt elektrischer Strom. Daraus lässt sich sagen, dass der einzige Vorteil dieser Entwicklung darin besteht, dass keine Wartung erforderlich ist.

Eine weitere positive Eigenschaft ist der Clear-Factor-Effekt. Es besteht darin, dass im erzeugten Strom keine höheren Harmonischen vorhanden sind. Das heißt, je niedriger sein Indikator, desto weniger Energie wird für Heizung, Magnetfeld und andere Aspekte aufgewendet. Bei einem dreiphasigen Elektromotor liegt dieser Wert bei etwa 2 %, bei Synchronmaschinen bei mindestens 15 %. Leider ist es unrealistisch, diesen Indikator im Alltag zu berücksichtigen, wenn verschiedene Arten von Elektrogeräten an das Netzwerk angeschlossen sind.

Andere Indikatoren und Eigenschaften der Entwicklung sind negativ. Es ist nicht in der Lage, die Nennfrequenz der erzeugten Spannung bereitzustellen. Daher werden die Geräte zusammen mit Gleichrichtermaschinen sowie zum Laden von Batterien eingesetzt.

Der Generator reagiert empfindlich auf kleinste Stromschwankungen. In industriellen Entwicklungen wird eine Batterie zur Anregung verwendet, und in einer selbstgebauten Version wird ein Teil der Energie für eine Batterie aus Kondensatoren aufgewendet. Wenn die Belastung des Generators höher ist als sein Nennwert, verfügt er nicht über genügend Strom zum Aufladen und stoppt. Teilweise kommen kapazitive Batterien zum Einsatz, die je nach Belastung ihre dynamische Lautstärke verändern.

1. Das Gerät ist sehr gefährlich, daher wird die Verwendung einer Spannung von 380 V nicht empfohlen, sofern nicht unbedingt erforderlich.
2. Gemäß Vorsichtsmaßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen Es muss eine zusätzliche Erdung installiert werden.
3. Überwachen Sie die thermischen Entwicklungsbedingungen. Es ist ihm nicht eigen, im Leerlauf zu arbeiten. Um die thermischen Auswirkungen zu reduzieren, sollten Sie den Kondensator gut wählen.
4. Berechnen Sie die Leistung der erzeugten elektrischen Spannung richtig. Wenn beispielsweise in einem Dreiphasengenerator nur eine Phase funktioniert, beträgt die Leistung 1/3 der Gesamtleistung, und wenn zwei Phasen arbeiten, beträgt die Leistung 2/3.
5. Es ist möglich, die Frequenz des intermittierenden Stroms indirekt zu steuern. Im Leerlauf des Geräts beginnt die Ausgangsspannung anzusteigen und übersteigt die Industriewerte (220/380 V) um 4-6 %.
6. Es ist am besten, die Entwicklung zu isolieren.
7. Sie sollten Ihre selbstgebaute Erfindung mit einem Drehzahlmesser und einem Voltmeter ausstatten seine Arbeit aufzuzeichnen.
8. Es empfiehlt sich, spezielle Tasten vorzusehen um den Mechanismus ein- und auszuschalten.
9. Der Wirkungsgrad sinkt um 30-50 %, dieses Phänomen ist unvermeidlich.

Um Haushaltsgeräte und Industrieanlagen mit Strom zu versorgen, ist eine Stromquelle erforderlich. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, elektrischen Strom zu erzeugen. Am vielversprechendsten und kostengünstigsten ist heute jedoch die aktuelle Generation elektrische Maschinen. Am einfachsten herzustellen, am billigsten und am zuverlässigsten im Betrieb war ein Asynchrongenerator, der produziert der Löwenanteil der Strom, den wir verbrauchen.

Anwendung elektrische Maschinen Dieser Typ wird durch seine Vorteile bestimmt. Im Gegensatz dazu bieten asynchrone elektrische Generatoren:

• höheres Maß an Zuverlässigkeit;
• lange Lebensdauer;
• Effizienz;
• minimale Wartungskosten.

Diese und andere Eigenschaften von Asynchrongeneratoren sind konstruktionsbedingt.

Aufbau und Funktionsprinzip

Die Hauptarbeitsteile eines Asynchrongenerators sind der Rotor (beweglicher Teil) und der Stator (feststehender Teil). In Abbildung 1 befindet sich der Rotor rechts und der Stator links. Achten Sie auf das Rotordesign. Es sind keine Kupferdrahtwicklungen erkennbar. Tatsächlich gibt es Wicklungen, aber sie bestehen aus Aluminiumstäben, die mit beidseitigen Ringen kurzgeschlossen sind. Auf dem Foto sind die Stäbe in Form schräger Linien sichtbar.

Durch den Aufbau kurzgeschlossener Wicklungen entsteht ein sogenannter „Käfigläufer“. Der Innenraum dieses Käfigs ist mit Stahlplatten gefüllt. Genauer gesagt werden Aluminiumstäbe in Schlitze im Rotorkern eingepresst.

Reis. 1. Rotor und Stator eines Asynchrongenerators

Eine Asynchronmaschine, deren Aufbau oben beschrieben wurde, wird als Käfigläufergenerator bezeichnet. Wer sich mit dem Aufbau eines Asynchron-Elektromotors auskennt, hat wahrscheinlich die Ähnlichkeit im Aufbau dieser beiden Maschinen bemerkt. Im Wesentlichen unterscheiden sie sich nicht, da der Asynchrongenerator und der Käfigläufermotor nahezu identisch sind, mit Ausnahme der zusätzlichen Erregerkondensatoren, die im Generatorbetrieb verwendet werden.

Der Rotor sitzt auf einer Welle, die auf beidseitig durch Deckel eingespannten Lagern sitzt. Die gesamte Struktur ist durch ein Metallgehäuse geschützt. Generatoren mittlerer und hoher Leistung benötigen eine Kühlung, daher ist zusätzlich ein Lüfter auf der Welle montiert und das Gehäuse selbst ist gerippt (siehe Abb. 2).

Reis. 2. Asynchrongeneratorbaugruppe

Funktionsprinzip

Per Definition ist ein Generator ein Gerät, das mechanische Energie in elektrischen Strom umwandelt. Es spielt keine Rolle, welche Energie zum Drehen des Rotors verwendet wird: Wind, potenzielle Wasserenergie oder innere Energie, die von einer Turbine oder einem Verbrennungsmotor in mechanische Energie umgewandelt wird.

Durch die Rotordrehung kreuzen magnetische Feldlinien, die durch die Restmagnetisierung der Stahlplatten entstehen, die Statorwicklungen. In den Spulen wird eine EMK erzeugt, die beim Anschluss aktiver Lasten zur Strombildung in deren Stromkreisen führt.

In diesem Fall ist es wichtig, dass die synchrone Drehzahl der Welle etwas (ca. 2 - 10 %) höher ist als die synchrone Frequenz des Wechselstroms (eingestellt durch die Anzahl der Statorpole). Mit anderen Worten: Es muss eine Asynchronität (Nichtübereinstimmung) der Drehzahl durch den Rotorschlupf gewährleistet werden.

Es ist zu beachten, dass der auf diese Weise erhaltene Strom gering sein wird. Um die Ausgangsleistung zu erhöhen, muss die magnetische Induktion erhöht werden. Eine Steigerung des Wirkungsgrades des Gerätes erreichen sie durch den Anschluss von Kondensatoren an die Anschlüsse der Statorspulen.

Abbildung 3 zeigt ein Diagramm eines kondensatorerregten asynchronen Schweißgenerators (linke Seite des Diagramms). Bitte beachten Sie, dass die Feldkondensatoren in einer Dreieckschaltung angeschlossen sind. Die rechte Seite der Abbildung ist das eigentliche Diagramm der Inverter-Schweißmaschine selbst.

Reis. 3. Schema eines Schweiß-Asynchrongenerators

Es gibt andere, mehr komplexe Schaltungen Anregung, zum Beispiel durch Induktivitäten und eine Reihe von Kondensatoren. Ein Beispiel für eine solche Schaltung ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Gerätediagramm mit Induktivitäten

Unterschied zum Synchrongenerator

Der Hauptunterschied zwischen einem Synchrongenerator und einem Asynchrongenerator besteht in der Rotorkonstruktion. Bei einer Synchronmaschine besteht der Rotor aus Drahtwicklungen. Um magnetische Induktion zu erzeugen, wird eine autonome Stromquelle verwendet (häufig ein zusätzlicher Gleichstromgenerator mit geringer Leistung, der sich auf derselben Achse wie der Rotor befindet).

Der Vorteil eines Synchrongenerators besteht darin, dass er einen Strom höherer Qualität erzeugt und sich leicht mit anderen Generatoren ähnlichen Typs synchronisieren lässt. Allerdings reagieren Synchrongeneratoren empfindlicher auf Überlastungen und Kurzschlüsse. Sie sind teurer als ihre asynchronen Gegenstücke und anspruchsvoller in der Wartung – der Zustand der Bürsten muss überwacht werden.

Der harmonische Koeffizient oder Clearingfaktor von Asynchrongeneratoren ist niedriger als der von Synchrongeneratoren. Das heißt, sie erzeugen nahezu reinen Strom. Stabiler arbeiten bei solchen Strömen:

• einstellbare Ladegeräte;
• moderne Fernsehempfänger.

Asynchrongeneratoren sorgen für einen zuverlässigen Start von Elektromotoren, die hohe Anlaufströme benötigen. In diesem Indikator stehen sie Synchronmaschinen tatsächlich in nichts nach. Sie haben weniger reaktive Belastungen, was sich positiv auf sie auswirkt thermischer Modus, da weniger Energie für Blindleistung aufgewendet wird. Ein asynchroner Generator bietet eine bessere Ausgangsfrequenzstabilität bei unterschiedlichen Rotorgeschwindigkeiten.

Einstufung

Kurzschlussgeneratoren sind aufgrund ihrer einfachen Konstruktion am weitesten verbreitet. Es gibt jedoch auch andere Arten von Asynchronmaschinen: Wechselstromgeneratoren mit gewickeltem Rotor und Geräte mit Permanentmagnete, den Erregerkreis bildend.

Zum Vergleich zeigt Abbildung 5 zwei Arten von Generatoren: links auf der Basis und rechts eine Asynchronmaschine auf Basis eines IM mit gewickeltem Rotor. Schon ein kurzer Blick auf die schematischen Bilder offenbart den komplexen Aufbau des gewickelten Rotors. Das Vorhandensein von Schleifringen (4) und einem Bürstenhaltermechanismus (5) fällt auf. Die Zahl 3 gibt die Nuten für die Drahtwicklung an, denen Strom zugeführt werden muss, um sie zu erregen.

Reis. 5. Arten von Asynchrongeneratoren

Das Vorhandensein von Feldwicklungen im Rotor eines Asynchrongenerators verbessert die Qualität des erzeugten elektrischen Stroms, Vorteile wie Einfachheit und Zuverlässigkeit gehen jedoch verloren. Daher werden solche Geräte als autonome Energiequelle nur in den Bereichen eingesetzt, in denen es schwierig ist, auf sie zu verzichten. Permanentmagnete in Rotoren werden hauptsächlich zur Herstellung von Generatoren mit geringer Leistung eingesetzt.

Anwendungsbereich

Am häufigsten werden Stromaggregate mit Käfigläufer verwendet. Sie sind kostengünstig und erfordern praktisch keine Wartung. Geräte, die mit Anlaufkondensatoren ausgestattet sind, weisen gute Effizienzindikatoren auf.

Asynchrongeneratoren werden häufig als autonome oder Notstromquelle eingesetzt. Sie arbeiten mit ihnen, sie werden für leistungsstarke mobile und verwendet.

Lichtmaschinen mit Drehstromwicklungen starten zuverlässig einen Drehstrom-Elektromotor und werden daher häufig in Industriekraftwerken eingesetzt. Sie können auch Geräte mit Strom versorgen einphasige Netze. Durch den Zweiphasenmodus können Sie Kraftstoff am Verbrennungsmotor sparen, da sich die ungenutzten Wicklungen im Leerlauf befinden.

Der Anwendungsbereich ist recht umfangreich:

• Transportindustrie;
• Landwirtschaft;
• Haushaltsbereich;
• medizinische Einrichtungen;

Asynchrongeneratoren eignen sich hervorragend für den Bau lokaler Wind- und Wasserkraftwerke.

DIY-Asynchrongenerator

Machen wir gleich einen Vorbehalt: Es geht hier nicht um die Herstellung eines Generators von Grund auf, sondern um die Umwandlung eines Asynchronmotors in einen Generator. Manche Handwerker verwenden einen vorgefertigten Stator eines Motors und experimentieren mit dem Rotor. Die Idee besteht darin, Neodym-Magnete zur Herstellung der Rotorpole zu verwenden. Ein Werkstück mit aufgeklebten Magneten könnte etwa so aussehen (siehe Abb. 6):

Reis. 6. Rohling mit aufgeklebten Magneten

Sie kleben Magnete auf ein speziell bearbeitetes Werkstück, das auf der Welle des Elektromotors montiert ist, und achten dabei auf deren Polarität und Verschiebungswinkel. Dafür werden mindestens 128 Magnete benötigt.

Die fertige Struktur muss an den Stator angepasst sein und gleichzeitig einen minimalen Spalt zwischen den Zähnen und den Magnetpolen des gefertigten Rotors gewährleisten. Da die Magnete flach sind, müssen Sie sie schleifen oder schärfen und dabei die Struktur ständig abkühlen, da Neodym dabei seine magnetischen Eigenschaften verliert hohe Temperatur. Wenn Sie alles richtig machen, funktioniert der Generator.

Das Problem besteht darin, dass es sehr schwierig ist, unter handwerklichen Bedingungen einen idealen Rotor herzustellen. Aber wenn Sie eine Drehmaschine haben und bereit sind, ein paar Wochen damit zu verbringen, Anpassungen und Modifikationen vorzunehmen, können Sie experimentieren.

Ich biete mehr praktische Option– Umwandlung eines Asynchronmotors in einen Generator (siehe Video unten). Dazu benötigen Sie einen Elektromotor mit geeigneter Leistung und akzeptabler Rotordrehzahl. Die Motorleistung muss mindestens 50 % höher sein als die erforderliche Generatorleistung. Wenn Sie über einen solchen Elektromotor verfügen, beginnen Sie mit der Verarbeitung. Ansonsten ist es besser, einen fertigen Generator zu kaufen.

Zum Recycling benötigen Sie 3 Kondensatoren der Marken KBG-MN, MBGO, MBGT (Sie können auch andere Marken nehmen, jedoch keine Elektrolytkondensatoren). Wählen Sie Kondensatoren für eine Spannung von mindestens 600 V (für einen Drehstrommotor). Die Blindleistung des Generators Q hängt mit der Kapazität des Kondensators über die folgende Abhängigkeit zusammen: Q = 0,314·U 2 ·C·10 -6.

Mit zunehmender Belastung nimmt die Blindleistung zu, was bedeutet, dass es zur Aufrechterhaltung einer stabilen Spannung U erforderlich ist, die Kapazität der Kondensatoren zu erhöhen und durch Schalten neue Kapazitäten hinzuzufügen.

Video: Herstellung eines Asynchrongenerators aus einem Einphasenmotor - Teil 1

Teil 2

In der Praxis wird üblicherweise der Durchschnittswert gewählt, wobei davon ausgegangen wird, dass die Belastung nicht maximal ist.

Nachdem Sie die Parameter der Kondensatoren ausgewählt haben, schließen Sie diese wie im Diagramm gezeigt an die Anschlüsse der Statorwicklungen an (Abb. 7). Der Generator ist bereit.

Reis. 7. Anschlussplan des Kondensators

Ein Asynchrongenerator erfordert keine besondere Pflege. Die Wartung besteht in der Überwachung des Zustands der Lager. Im Nennmodus kann das Gerät jahrelang ohne Bedienereingriff betrieben werden.

Das schwache Glied sind die Kondensatoren. Sie können scheitern, insbesondere wenn ihre Stückelung falsch ausgewählt ist.

Der Generator erwärmt sich während des Betriebs. Wenn Sie häufig erhöhte Lasten anschließen, überwachen Sie die Temperatur des Geräts oder sorgen Sie für eine zusätzliche Kühlung.

(AG) ist die am weitesten verbreitete elektrische Wechselstrommaschine, die hauptsächlich als Motor verwendet wird.
Allein Niederspannungs-AG (bis 500 V Versorgungsspannung) mit einer Leistung von 0,12 bis 400 kW verbrauchen mehr als 40 % des weltweit erzeugten Stroms und ihre Jahresproduktion beläuft sich auf Hunderte Millionen Euro und deckt damit die unterschiedlichsten Bedürfnisse ab Industrielle und landwirtschaftliche Produktion, Schifffahrts-, Luftfahrt- und Transportsysteme, Automatisierungssysteme, Militär- und Spezialausrüstung.

Diese Motoren sind relativ einfach aufgebaut, sehr zuverlässig im Betrieb, haben eine relativ hohe Energieleistung und sind kostengünstig. Deshalb erweitert sich der Einsatzbereich von Asynchronmotoren ständig, sowohl in neuen Technologiebereichen als auch als Ersatz für komplexere elektrische Maschinen. verschiedene Designs.

Es besteht beispielsweise großes Interesse daran letzten Jahren Ursachen Einsatz von Asynchronmotoren im Generatorbetrieb um sowohl Drehstromverbraucher als auch Gleichstromverbraucher über Gleichrichtergeräte mit Strom zu versorgen. In Systemen automatische Steuerung Bei der Verfolgung elektrischer Antriebe und in Computergeräten werden häufig asynchrone Tachogeneratoren mit Käfigläufer verwendet, um die Winkelgeschwindigkeit in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Anwendung des Asynchrongeneratormodus

Unter bestimmten Betriebsbedingungen autonomer Stromquellen ist der Einsatz von Asynchrongeneratormodus erweist sich als die vorzuziehende oder sogar einzig mögliche Lösung, wie beispielsweise bei mobilen Hochgeschwindigkeitskraftwerken mit einem getriebelosen Gasturbinenantrieb mit einer Drehzahl n = (9...15)10 3 U/min. Die Arbeit beschreibt einen AG mit einem massiven ferromagnetischen Rotor mit einer Leistung von 1500 kW bei n = 12000 U/min, vorgesehen für den autonomen Schweißkomplex „Sever“. In diesem Fall enthält ein massiver Rotor mit Längsschlitzen mit rechteckigem Querschnitt keine Wicklungen und besteht aus einem massiven Schmiedestahl, der es ermöglicht, den Motorrotor im Generatorbetrieb direkt mit einem Gasturbinenantrieb mit Umfangsgeschwindigkeit zu koppeln auf der Rotoroberfläche von bis zu 400 m/s. Für einen Rotor mit Blechpaket und Kurzschluss. Bei einer Käfigläuferwicklung darf die zulässige Umfangsgeschwindigkeit 200 - 220 m/s nicht überschreiten.

Ein weiteres Beispiel für den effektiven Einsatz eines Asynchronmotors im Generatorbetrieb ist der langjährige Einsatz in Kleinwasserkraftwerken unter stabilen Lastbedingungen.

Sie zeichnen sich durch einfache Bedienung und Wartung aus, lassen sich leicht für den Parallelbetrieb einschalten und die Form der Ausgangsspannungskurve ist bei Betrieb mit der gleichen Last eher sinusförmig als die von SGs. Darüber hinaus ist die Masse von AGs mit einer Leistung von 5–100 kW etwa 1,3–1,5 mal geringer als die Masse von AGs gleicher Leistung und sie tragen ein geringeres Volumen an Wickelmaterialien. Gleichzeitig unterscheiden sie sich konstruktiv nicht von herkömmlichen Motoren und ihre Massenproduktion ist in Elektromaschinenbaubetrieben möglich, die Asynchronmaschinen herstellen.

Nachteile des Asynchronmodus des Generators, Asynchronmotor (IM)

Einer der Nachteile von IM besteht darin, dass sie erhebliche Blindleistung (50 % oder mehr der Gesamtleistung) verbrauchen, die zur Erzeugung eines Magnetfelds in der Maschine erforderlich ist, die aus dem Parallelbetrieb eines Asynchronmotors im Generatormodus mit stammen muss aus dem Netz oder aus einer anderen Blindleistungsquelle (Kondensatorbank (BC) oder Synchronkompensator (SC)) im autonomen Betrieb des AG. Im letzteren Fall ist es am effektivsten, eine Kondensatorbank parallel zur Last in den Statorkreis einzubinden, obwohl es grundsätzlich auch möglich ist, sie in den Rotorkreis einzubinden. Um sich zu verbessern Betriebseigenschaften Im Asynchronbetrieb des Generators können zusätzlich Kondensatoren in Reihe oder parallel zur Last an den Statorkreis angeschlossen werden.

In allen Fällen autonomer Betrieb eines Asynchronmotors im Generatorbetrieb, Blindleistungsquellen(BC oder SK) muss sowohl dem AG als auch der Last Blindleistung bereitstellen, die in der Regel einen reaktiven (induktiven) Anteil (cosφ n) aufweist< 1, соsφ н > 0).

Masse und Abmessungen einer Kondensatorbank oder eines Synchronkompensators können die Masse eines Asynchrongenerators übersteigen, und nur bei cosφ n = 1 (rein aktive Last) sind die Abmessungen des SC und die Masse des BC mit der Größe und vergleichbar Masse der AG.

Ein weiteres, äußerst schwieriges Problem ist das Problem der Spannungs- und Frequenzstabilisierung eines autonom arbeitenden AG, das eine „weiche“ äußere Charakteristik aufweist.

Bei der Verwendung Asynchrongeneratormodus Als Teil eines autonomen Systems wird dieses Problem durch die Instabilität der Rotorgeschwindigkeit noch komplizierter. Mögliche und aktuell genutzte Methoden der Spannungsregelung im Asynchrongeneratorbetrieb.

Bei der Gestaltung von AG zur Optimierung sollten Berechnungen nach der maximalen Effizienz durchgeführt werden große Auswahl Drehzahl- und Laständerungen sowie minimale Kosten unter Berücksichtigung des gesamten Steuerungs- und Regelungssystems. Bei der Konstruktion von Generatoren müssen die klimatischen Bedingungen des Windkraftanlagenbetriebs, ständig einwirkende mechanische Kräfte auf Strukturelemente und besonders starke elektrodynamische und thermische Effekte bei transienten Prozessen, die beim Anfahren, Stromunterbrechungen, Synchronisationsverlust und Kurzschlüssen auftreten, berücksichtigt werden und andere, sowie bei starken Windböen.

Entwurf einer Asynchronmaschine, Asynchrongenerator

Der Aufbau einer Asynchronmaschine mit Käfigläufer wird am Beispiel eines Motors der AM-Reihe gezeigt (Abb. 5.1).

Die Hauptbestandteile des IM sind ein stationärer Stator 10 und ein darin rotierender Rotor, der durch einen Luftspalt vom Stator getrennt ist. Um Wirbelströme zu reduzieren, bestehen Rotor- und Statorkerne aus separaten, aus Elektroblech gestanzten Blechen mit einer Dicke von 0,35 oder 0,5 mm. Die Blätter sind oxidiert (unterworfen). Wärmebehandlung), was ihren Oberflächenwiderstand erhöht.
Der Statorkern ist in den Rahmen 12 eingebaut, der den äußeren Teil der Maschine darstellt. Auf der Innenfläche des Kerns befinden sich Nuten, in denen die Wicklung 14 verlegt ist. Die Statorwicklung besteht meist aus dreiphasigen zweilagigen Einzelspulen mit verkürzter Steigung aus isoliertem Kupferdraht. Die Anfänge und Enden der Wicklungsstränge sind an den Klemmenkastenklemmen herausgeführt und wie folgt gekennzeichnet:

Anfang - СС2, С 3;

endet - C 4, C5, Sa.

Die Statorwicklung kann im Stern (Y) oder Dreieck (D) angeschlossen werden. Dadurch ist es möglich, denselben Motor bei zwei unterschiedlichen Netzspannungen zu verwenden, die beispielsweise im Verhältnis 127/220 V oder 220/380 V stehen. In diesem Fall entspricht der Anschluss Y dem Einschalten des IM bei der höchsten Spannung .

Der zusammengebaute Rotorkern wird durch eine Warmpassung auf die Welle 15 gepresst und mit einer Passfeder gegen Verdrehen gesichert. Auf der Außenfläche des Rotorkerns befinden sich Nuten zum Verlegen der Wicklung 13. Die Rotorwicklung besteht bei den gängigsten Motoren aus einer Reihe von Kupfer- oder Aluminiumstäben, die in den Nuten angeordnet und an den Enden mit Ringen verschlossen sind. Bei Motoren mit einer Leistung von bis zu 100 kW oder mehr erfolgt die Rotorwicklung durch Füllen der Nuten mit geschmolzenem Aluminium unter Druck. Gleichzeitig mit der Wicklung werden die Schließringe zusammen mit den Lüftungsflügeln 9 gegossen. Die Form einer solchen Wicklung ähnelt einem „Eichhörnchenkäfig“.

Motor mit gewickeltem Rotor. Generator im asynchronen Modus A.

Bei speziellen Asynchronmotoren kann die Rotorwicklung ähnlich wie die Statorwicklung ausgeführt werden. Ein Rotor mit einer solchen Wicklung verfügt zusätzlich zu den angegebenen Teilen über drei auf der Welle montierte Schleifringe, die die Wicklung mit dem externen Stromkreis verbinden sollen. In diesem Fall wird der IM als Motor mit bewickeltem Rotor oder mit Schleifringen bezeichnet.

Die Rotorwelle 15 vereint alle Elemente des Rotors und dient der Verbindung des Asynchronmotors mit dem Aktuator.

Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator beträgt bei Maschinen 0,4 – 0,6 mm geringe Leistung und bis zu 1,5 mm für Hochleistungsmaschinen. Als Lagerung der Rotorlager dienen die Lagerschilde 4 und 16 des Motors. Die Kühlung des Asynchronmotors erfolgt nach dem Prinzip der Selbstanblasung durch den Lüfter 5. Die Lager 2 und 3 sind von außen durch Deckel 1 mit Labyrinthdichtungen verschlossen. Auf dem Statorgehäuse ist ein Kasten 21 mit Anschlüssen 20 der Statorwicklung montiert. Am Körper ist eine Platte 17 angebracht, auf der die Grunddaten des Blutdrucks angegeben sind. In Abb. 5.1 ist außerdem angegeben: 6 - Schirmmontagesockel; 7 - Gehäuse; 8 – Körper; 18 – Pfote; 19 - Lüftungskanal.

Diese Werke haben praktisch nichts miteinander gemein, da es notwendig ist, Systemkomponenten herzustellen, die sich in Wesen und Zweck unterscheiden. Für die Herstellung beider Elemente werden improvisierte Mechanismen und Geräte verwendet, die verwendet oder in die gewünschte Einheit umgewandelt werden können. Eine der Möglichkeiten zur Herstellung eines Generators, die häufig bei der Herstellung eines Windgenerators verwendet wird, ist die Herstellung aus einem asynchronen Elektromotor, der das Problem am erfolgreichsten und effizientesten löst. Betrachten wir die Frage genauer:

Aus einem Asynchronmotor einen Generator machen

Ein Asynchronmotor ist der beste „Rohling“ für die Herstellung eines Generators. Zu diesem Zweck weist es die beste Leistung hinsichtlich der Kurzschlussfestigkeit auf und stellt weniger Anforderungen an das Eindringen von Staub oder Schmutz. Darüber hinaus erzeugen Asynchrongeneratoren sauberere Energie; der Clear-Faktor (das Vorhandensein höherer Harmonischer) beträgt bei diesen Geräten nur 2 % gegenüber 15 % bei Synchrongeneratoren. Höhere Harmonische tragen zur Motorerwärmung bei und stören den Rotationsmodus, daher ist ihre geringe Anzahl ein großer Vorteil der Konstruktion.

Asynchrone Geräte haben keine rotierenden Wicklungen, wodurch die Möglichkeit eines Ausfalls oder einer Beschädigung durch Reibung oder Kurzschluss weitgehend ausgeschlossen ist.

Auch wichtiger Faktor ist das Vorhandensein einer Spannung von 220 V oder 380 V an den Ausgangswicklungen, die es Ihnen ermöglicht, Verbrauchergeräte unter Umgehung des Stromstabilisierungssystems direkt an den Generator anzuschließen. Das heißt, solange Wind vorhanden ist, funktionieren die Geräte genauso wie am Stromnetz.

Der einzige Unterschied zum Betrieb des gesamten Komplexes besteht darin, dass dieser sofort nach dem Abklingen des Windes nicht mehr funktioniert, während die im Kit enthaltenen Batterien die Verbraucher mit ihrer Kapazität für einige Zeit versorgen.

Wie man einen Rotor neu herstellt

Die einzige konstruktive Änderung, die bei der Umwandlung eines Asynchronmotors in einen Generator vorgenommen wird, ist der Einbau von Permanentmagneten am Rotor. Um einen größeren Strom zu erhalten, werden die Wicklungen manchmal mit einem dickeren Draht umwickelt, der weniger Widerstand hat und nachgibt beste Ergebnisse, aber dieser Vorgang ist nicht kritisch, Sie können darauf verzichten - der Generator funktioniert.

Rotor eines Asynchronmotors hat keine Wicklungen oder andere Elemente, da es sich tatsächlich um ein gewöhnliches Schwungrad handelt. Der Rotor ist eingearbeitet Drehbank Bei Metall gibt es keine Möglichkeit, darauf zu verzichten. Daher müssen Sie beim Erstellen eines Projekts das Problem sofort beheben technische Unterstützung Arbeit, finden Sie einen bekannten Dreher oder eine Organisation, die sich mit solchen Arbeiten beschäftigt. Der Durchmesser des Rotors muss um die Dicke der darauf zu installierenden Magnete reduziert werden.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Magnete zu installieren:

• Herstellung und Montage einer Stahlhülse, die auf einen zuvor im Durchmesser reduzierten Rotor aufgesetzt wird, woraufhin Magnete an der Hülse befestigt werden. Diese Methode ermöglicht es, die Stärke der Magnete und die Felddichte zu erhöhen, was zu mehr beiträgt aktive Bildung EMF
• Reduzierung des Durchmessers nur um die Dicke der Magnete plus den erforderlichen Arbeitsspalt. Diese Methode ist einfacher, erfordert jedoch mehr Installation starke Magnete, das Beste von allem - Neodym, das eine viel größere Kraft hat und ein starkes Feld erzeugt.

Die Magnete werden entlang der Rotorstruktur eingebaut, d.h. nicht entlang der Achse, sondern leicht in Drehrichtung verschoben (diese Linien sind auf dem Rotor deutlich sichtbar). Die Magnete werden abwechselnd polig angeordnet und mit Kleber (empfohlen) am Rotor befestigt Epoxidharz). Nach dem Trocknen können Sie den Generator, zu dem jetzt unser Motor geworden ist, zusammenbauen und mit den Testverfahren fortfahren.

Test des neu erstellten Generators

Mit diesem Verfahren können Sie den Wirkungsgrad des Generators ermitteln und experimentell die Rotordrehzahl bestimmen, die zum Erreichen der gewünschten Spannung erforderlich ist. Normalerweise greifen sie auf die Hilfe eines anderen Motors zurück, beispielsweise einer elektrischen Bohrmaschine mit einstellbarer Bohrfutterdrehzahl. Indem sie den Rotor des Generators mit einem daran angeschlossenen Voltmeter oder einer Glühbirne drehen, prüfen sie, welche Drehzahlen für die minimale und maximale Leistungsgrenze des Generators erforderlich sind, um Daten zu erhalten, auf deren Grundlage die Windmühle erstellt wird.

Zu Testzwecken können Sie ein beliebiges Verbrauchergerät (z. B. eine Heizung oder ein Beleuchtungsgerät) anschließen und dessen Funktionsfähigkeit überprüfen. Dies wird dazu beitragen, alle auftretenden Fragen zu klären und bei Bedarf Änderungen vorzunehmen. Beispielsweise kommt es manchmal vor, dass der Rotor bei schwachem Wind „klemmt“ und nicht startet. Dies tritt auf, wenn die Magnete ungleichmäßig verteilt sind. Dies lässt sich beheben, indem der Generator zerlegt, die Magnete abgetrennt und in einer gleichmäßigeren Konfiguration wieder angebracht werden.

Nach Abschluss aller Arbeiten steht ein voll funktionsfähiger Generator zur Verfügung, der nun eine Rotationsquelle benötigt.

Eine Windmühle bauen

Um eine Windmühle zu bauen, müssen Sie eine der vielen Gestaltungsmöglichkeiten auswählen. So gibt es horizontale oder vertikale Rotorkonstruktionen (in diesem Fall bezieht sich der Begriff „Rotor“ auf den rotierenden Teil des Windgenerators – eine Welle mit durch Windkraft angetriebenen Flügeln). haben eine höhere Effizienz und Stabilität bei der Energieerzeugung, erfordern jedoch ein Strömungsführungssystem, das wiederum eine leichte Rotation auf der Welle erfordert.

Je leistungsstärker der Generator, desto schwieriger lässt er sich drehen und desto mehr Kraft muss die Windmühle entwickeln, was eine größere Größe erfordert. Darüber hinaus gilt: Je größer die Windmühle, desto schwerer ist sie und desto größer ist die Ruheträgheit, die sich ausbildet Teufelskreis. Typischerweise werden Durchschnittswerte und Werte verwendet, die es ermöglichen, einen Kompromiss zwischen Größe und Drehfreundlichkeit zu schaffen.

Einfacher herzustellen und stellt keine Anforderungen an die Windrichtung. Gleichzeitig haben sie einen geringeren Wirkungsgrad, da der Wind auf beiden Seiten des Rotorblatts mit gleicher Kraft wirkt, was die Drehung erschwert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden viele verschiedene Rotorkonstruktionen entwickelt, wie zum Beispiel:

• Savonius-Rotor
• Daria-Rotor
• Lenz-Rotor

Bekannt orthogonale Designs(im Verhältnis zur Rotationsachse beabstandet) oder helikoidal (Klingen mit komplexer Form, die an Spiralwindungen erinnern). Alle diese Konstruktionen haben ihre Vor- und Nachteile. Der Hauptgrund ist das Fehlen eines mathematischen Modells der Rotation des einen oder anderen Blatttyps, was die Berechnung äußerst komplex und ungefähr macht. Daher wenden sie die Trial-and-Error-Methode an: Es wird ein experimentelles Modell erstellt, dessen Mängel unter Berücksichtigung der Herstellung des Arbeitsrotors ermittelt.

Das einfachste und gebräuchlichste Design ist ein Rotor, aber in letzter Zeit sind im Internet viele Beschreibungen anderer Windgeneratoren aufgetaucht, die auf anderen Typen basieren.

Der Aufbau des Rotors ist einfach – eine gelagerte Welle, auf deren Oberseite Flügel montiert sind, die sich unter dem Einfluss des Windes drehen und das Drehmoment auf den Generator übertragen. Der Rotor wird aus verfügbaren Materialien hergestellt; die Installation erfordert keine übermäßige Höhe (normalerweise um 3-7 m erhöht), dies hängt von der Stärke der Winde in der Region ab. Vertikale Strukturen erfordern nahezu keine Wartung und Pflege, was den Betrieb des Windgenerators erleichtert.