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:
- 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.
- 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. Wegen niedriges Niveau Zuverlässigkeit, es wird nur für die Branchen verwendet, für die es bestimmt ist.
Anwendungsbereich
Das Gerät wird in verschiedenen Branchen eingesetzt:
- Wie ein herkömmlicher Motor für Windkraftanlagen.
- Für die eigenständige Versorgung einer Wohnung oder eines Hauses.
- Wie kleine Wasserkraftwerke.
- Als alternativer Inverter-Generatortyp (Schweißen).
- Schaffung eines unterbrechungsfreien Wechselstromsystems.
Vor- und Nachteile des Generators
Zu den positiven Eigenschaften der Entwicklung zählen:
- Einfache und schnelle Montage mit der Möglichkeit, die Demontage des Elektromotors und das Neuaufwickeln der Wicklung zu vermeiden.
- Die Fähigkeit, elektrischen Strom mithilfe einer Wind- oder Wasserturbine zu drehen.
- Verwendung des Geräts in Motor-Generator-Systemen zur Umwandlung eines einphasigen Netzes (220 V) in ein dreiphasiges Netz (380 V).
- Die Möglichkeit, die Entwicklung an Orten zu nutzen, an denen es keinen Strom gibt, indem ein Verbrennungsmotor zur Förderung eingesetzt wird.
Nachteile:
- Es ist problematisch, die Kapazität des Kondensats zu berechnen, das an den Wicklungen anhaftet.
- 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 mitläuft Magnetfeld Stator, begann sich aber in die andere Richtung zu bewegen.
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:
- Asynchronmotor.
- Tachogenerator (Gerät zur Strommessung) oder Drehzahlmesser.
- Kapazität für Kondensatoren.
- Kondensator.
- Werkzeuge.
Schritt-für-Schritt-Anleitung
- 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.
- 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).
- 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 eine 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:
- Es ist notwendig, beide Motorabdeckungen abzuschrauben.
- Der Rotor muss entfernt werden.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Nach dem Trocknen des Rotors kann dieser eingebaut werden einsetzen und beide Motorabdeckungen verschrauben.
- 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 die Energie aus dem Magnetfeld des Rotors oder dem erzeugten elektrischen Strom gewonnen wird. 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.
- Das Gerät ist sehr gefährlich, daher wird die Verwendung einer Spannung von 380 V nicht empfohlen, sofern nicht unbedingt erforderlich.
- Gemäß Vorsichtsmaßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen Es muss eine zusätzliche Erdung installiert werden.
- 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.
- 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.
- 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 %.
- Es ist am besten, die Entwicklung zu isolieren.
- Sie sollten Ihre selbstgebaute Erfindung mit einem Drehzahlmesser und einem Voltmeter ausstatten seine Arbeit aufzuzeichnen.
- Es empfiehlt sich, spezielle Tasten vorzusehen um den Mechanismus ein- und auszuschalten.
- Der Wirkungsgrad sinkt um 30-50 %, dieses Phänomen ist unvermeidlich.
Um einen Windgenerator mit einer Leistung von bis zu 1 kW selbst zu bauen, ist die Anschaffung spezieller Geräte nicht erforderlich. Dieses Problem lässt sich leicht lösen, wenn Sie einen Asynchronmotor haben. Darüber hinaus reicht die angegebene Leistung völlig aus, um die Voraussetzungen für den Betrieb einzelner Haushaltsgeräte zu schaffen und die Straßenbeleuchtung im Garten der Datscha anzuschließen.
Wenn Sie mit Ihren eigenen Händen eine Windmühle bauen, verfügen Sie über eine kostenlose Energiequelle, die Sie nach eigenem Ermessen nutzen können. Jeder Heimwerker kann seinen eigenen Windgenerator auf Basis eines Asynchronmotors bauen.
Woraus besteht der Generator?
Das Stromaggregat, das Strom erzeugen wird, umfasst die folgenden Hauptelemente:
Funktionsprinzip
Betrieb selbstgebauter Windkraftanlagen erfolgt analog zu Windgeneratoren die in der Industrie eingesetzt werden. Der Hauptzweck besteht darin, Wechselspannung zu erzeugen, bei der kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Wind treibt ein Rotorwindrad an, wodurch die entstehende Energie von ihm zum Generator fließt. Darüber hinaus wird die Rolle des letzteren normalerweise von einem Asynchronmotor übernommen.
Durch den vom Generator erzeugten Strom gelangt dieser in die Batterie, die mit einem Modul und einem Laderegler ausgestattet ist. Von dort wird es an einen DC-Wechselrichter gesendet, dessen Quelle das Stromnetz ist. Infolge Es ist möglich, eine Wechselspannung zu erzeugen, dessen Eigenschaften für den Einsatz im häuslichen Bereich geeignet sind (220 V 50 Hz).
Mit einem Regler wird Wechselspannung in Gleichspannung umgewandelt. Mit seiner Hilfe werden die Batterien aufgeladen. In einigen Fällen sind Wechselrichter in der Lage, die Funktionen einer Quelle zu übernehmen unterbrechungsfreie Stromversorgung. Mit anderen Worten: Bei Problemen mit der Stromversorgung können sie Batterien oder Generatoren als Stromquelle für Haushaltsgeräte nutzen.
Materialien und Werkzeuge
Um einen Windgenerator zu bauen, Es reicht aus, einen Asynchronmotor zu haben, was erneuert werden muss. Gleichzeitig müssen Sie sich mit einer Reihe von Materialien eindecken:
Generatoreigenschaften und Installation
Der Generator hat folgende Eigenschaften:
Installationsfunktionen
Meistens erfolgt die Installation eines Generators zum Selbermachen mit einem Windrad mit drei Flügeln, das einen Durchmesser von etwa 2 m erreicht. Die Entscheidung, die Anzahl der Flügel oder ihre Länge zu erhöhen, führt nicht zu einer Leistungsverbesserung. Unabhängig von der gewählten Option hinsichtlich Konfiguration, Abmessungen und Form der Schaufeln sollten zunächst Vorberechnungen durchgeführt werden.
Während Selbstinstallation Sie müssen auf einen Parameter wie den Zustand des Bodens in dem Bereich achten, in dem die Stütz- und Abspanndrähte angebracht werden. Für die Montage des Mastes wird ein maximal 0,5 m tiefes Loch gegraben, das mit Betonmörtel gefüllt werden muss.
Netzwerkverbindung in einer streng definierten Reihenfolge durchgeführt: Zuerst werden die Batterien angeschlossen, dann folgt der Windgenerator selbst.
Die Drehung des Windgenerators kann in einer horizontalen oder vertikalen Ebene erfolgen. In diesem Fall erfolgt die Auswahl meist auf der vertikalen Ebene, die mit der konstruktiven Gestaltung zusammenhängt. Als Rotoren dürfen Darrieus- und Savonius-Modelle verwendet werden.
Bei der Installationskonstruktion müssen Dichtungen oder eine Kappe verwendet werden. Dank dieser Lösung schadet Feuchtigkeit dem Generator nicht.
Für die Aufstellung des Mastes und der Stütze sollte ein offener Standort gewählt werden. Eine geeignete Höhe für den Mast beträgt in diesem Fall 15 m Masten sind am weitesten verbreitet, deren Höhe 5-7 m nicht überschreitet.
Optimal ist es, wenn ein selbstgebauter Windgenerator als Notstromquelle fungiert.
Der Einsatz dieser Anlagen unterliegt Einschränkungen, da ihr Betrieb nur in Regionen möglich ist, in denen die Windgeschwindigkeit etwa 7-8 m/s erreicht.
Bevor Sie mit dem Bau einer Windmühle mit Ihren eigenen Händen beginnen, führen Sie genaue Berechnungen durch. In einigen Fällen treten Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Asynchronmotorkomponenten auf;
Ohne elektrische Module und eine Reihe von Experimenten kann keine Windmühle gebaut werden.
Wie baut man mit eigenen Händen einen Asynchrongenerator?
Obwohl, immer Sie können einen fertigen Asynchrongenerator erwerben, Sie können auch den anderen Weg gehen und Geld sparen, indem Sie es selbst herstellen. Hier wird es keine Schwierigkeiten geben. Sie müssen lediglich die notwendigen Werkzeuge vorbereiten.
- Eines der Merkmale des Generators ist das es sollte mit einer höheren Geschwindigkeit rotieren, und nicht der Motor. Dies kann auf folgende Weise erreicht werden. Nach dem Start müssen Sie die Motordrehzahl ermitteln. Ein Drehzahlmesser oder Drehzahlmesser hilft uns bei der Lösung dieses Problems.
- Nachdem der obige Parameter ermittelt wurde, sollten 10 % zum Wert addiert werden. Wenn sein Drehmoment beispielsweise 1200 U/min beträgt, sind es bei einem Generator 1320 U/min.
- Um einen elektrischen Generator auf Basis eines Asynchronmotors herzustellen, müssen Sie eine geeignete Kapazität für die Kondensatoren finden. Darüber hinaus sollte daran erinnert werden, dass alles Kondensatoren sollten sich in ihren Phasen nicht unterscheiden voneinander.
- Es wird empfohlen, einen mittelgroßen Behälter zu verwenden. Fällt er zu groß aus, führt dies zu einer Erwärmung des Asynchronmotors.
- Zur Montage Es sollten Kondensatoren verwendet werden, wodurch die gewünschte Drehzahl gewährleistet werden kann. Ihre Installation muss sehr ernst genommen werden. Es wird empfohlen, sie mit speziellen Isoliermaterialien zu schützen.
Dies sind alle Vorgänge, die bei der Installation eines motorbasierten Generators durchgeführt werden müssen. Anschließend können Sie mit der Installation fortfahren. Bitte beachten Sie, dass Sie bei Verwendung eines mit einem Kurzschlussläufer ausgestatteten Geräts einen Strom von ... erhalten Hochspannung. Um einen Wert von 220 V zu erreichen, benötigen Sie daher einen Abwärtstransformator.
Sehr oft möchten Liebhaber der Erholung im Freien nicht auf Annehmlichkeiten verzichten Alltag. Da die meisten dieser Annehmlichkeiten Strom erfordern, ist eine Stromquelle erforderlich, die Sie mitnehmen können. Manche Leute kaufen einen elektrischen Generator, während andere beschließen, einen Generator mit eigenen Händen herzustellen. Die Aufgabe ist nicht einfach, aber zu Hause für jeden, der über technische Fähigkeiten und die nötige Ausrüstung verfügt, durchaus machbar.
Auswahl eines Generatortyps
Bevor Sie sich dazu entschließen hausgemachter Generator Bei 220 V lohnt es sich, über die Machbarkeit einer solchen Lösung nachzudenken. Sie müssen die Vor- und Nachteile abwägen und entscheiden, was am besten zu Ihnen passt – ein Fabrikmuster oder ein selbstgemachtes. Hier Hauptvorteile von Industriegeräten:
- Zuverlässigkeit.
- Hohe Leistung.
- Qualitätssicherung und Zugang zu technischem Support.
- Sicherheit.
Industriedesigns haben jedoch einen wesentlichen Nachteil – einen sehr hohen Preis. Nicht jeder kann sich solche Einheiten leisten Es lohnt sich, über die Vorteile selbstgebauter Geräte nachzudenken:
- Niedriger Preis. Fünfmal, manchmal sogar noch günstiger, niedrigerer Preis im Vergleich zu werksseitig hergestellten Stromgeneratoren.
- Einfachheit des Gerätes und gute Kenntnis aller Komponenten des Gerätes, da alles von Hand zusammengebaut wurde.
- Die Möglichkeit, die technischen Daten des Generators entsprechend Ihren Anforderungen zu modernisieren und zu verbessern.
Ein selbstgebauter Stromgenerator zu Hause ist wahrscheinlich nicht besonders effizient, kann aber die Mindestanforderungen durchaus erfüllen. Ein weiterer Nachteil hausgemachter Produkte ist die elektrische Sicherheit.
Im Gegensatz zu Industriedesigns ist es nicht immer sehr zuverlässig. Daher sollten Sie die Wahl des Generatortyps sehr ernst nehmen. Von dieser Entscheidung werden nicht nur Einsparungen abhängen Kasse, aber auch das Leben, die Gesundheit geliebter Menschen und sich selbst.
Aufbau und Funktionsprinzip
Elektromagnetische Induktion liegt dem Betrieb jedes Generators zugrunde, der Strom erzeugt. Wer sich an das Faradaysche Gesetz aus dem Physikkurs der neunten Klasse erinnert, versteht das Prinzip der Umwandlung elektromagnetischer Schwingungen in elektrischen Gleichstrom. Es liegt auch auf der Hand, dass man etwas schafft günstige Konditionen Genügend Spannung bereitzustellen ist gar nicht so einfach.
Jeder elektrische Generator besteht aus zwei Hauptteilen. Sie können unterschiedliche Modifikationen haben, sind aber in jedem Design vorhanden:
Abhängig von der Art der Rotordrehung gibt es zwei Haupttypen von Generatoren: Asynchrongeneratoren und Synchrongeneratoren. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines davon die Vor- und Nachteile jedes einzelnen. Meistens fällt die Wahl der Volkshandwerker auf die erste Option. Dafür gibt es gute Gründe:
Im Zusammenhang mit den oben genannten Argumenten ist die wahrscheinlichste Wahl für selbst gemacht ist ein Asynchrongenerator. Es bleibt nur noch, ein geeignetes Muster und ein Schema für seine Herstellung zu finden.
Vorgehensweise beim Zusammenbau der Einheit
Zunächst sollten Sie Ihren Arbeitsplatz mit den notwendigen Materialien und Werkzeugen ausstatten. Arbeitsplatz Bei der Arbeit mit Elektrogeräten sind die Sicherheitsvorschriften einzuhalten. Die Werkzeuge, die Sie benötigen, umfassen alles, was mit der elektrischen Ausrüstung und der Fahrzeugwartung zu tun hat. Tatsächlich eignet sich eine gut ausgestattete Garage durchaus für den Bau eines eigenen Generators. Folgendes benötigen Sie für die Hauptteile:
Nach dem Sammeln notwendige Materialien Beginnen Sie mit der Berechnung der zukünftigen Leistung des Geräts. Dazu müssen Sie drei Vorgänge ausführen:
Wenn die Kondensatoren eingelötet sind und am Ausgang die gewünschte Spannung erreicht wird, ist die Struktur zusammengebaut.
In diesem Fall ist die erhöhte elektrische Gefährdung solcher Gegenstände zu berücksichtigen. Es ist wichtig, auf eine ordnungsgemäße Erdung des Generators zu achten und alle Anschlüsse sorgfältig zu isolieren. Von der Erfüllung dieser Anforderungen hängt nicht nur die Lebensdauer des Gerätes, sondern auch die Gesundheit seiner Nutzer ab.
Gerät aus einem Automotor
Anhand des Diagramms zum Zusammenbau eines Geräts zur Stromerzeugung entwickeln viele ihre eigenen unglaublichen Designs. Zum Beispiel ein Fahrrad- oder wasserbetriebener Generator, Windmühle. Es gibt jedoch eine Option, die keine besonderen Designkenntnisse erfordert.
Jeder Automotor verfügt über einen elektrischen Generator, der meist in gutem Zustand ist, auch wenn der Motor selbst schon lange verschrottet ist. Daher können Sie das fertige Produkt nach der Demontage des Motors für Ihre eigenen Zwecke verwenden.
Ein Problem mit der Rotorrotation zu lösen ist viel einfacher, als darüber nachzudenken, wie man es wieder herstellen kann. Sie können einen defekten Motor einfach restaurieren und als Generator verwenden. Dazu werden alle unnötigen Komponenten und Zubehörteile vom Motor entfernt.
Winddynamo
An Orten, an denen der Wind unaufhörlich weht, werden rastlose Erfinder von der Energieverschwendung der Natur heimgesucht. Viele von ihnen entscheiden sich für den Bau einer kleinen Windkraftanlage. Dazu müssen Sie einen Elektromotor nehmen und ihn in einen Generator umwandeln. Die Reihenfolge der Aktionen wird wie folgt sein:
Nachdem der Besitzer mit seinen eigenen Händen eine Windmühle mit einem kleinen elektrischen Generator oder einen Generator aus einem Automotor gebaut hat, kann er bei unvorhergesehenen Katastrophen beruhigt sein: In seinem Haus wird es immer elektrisches Licht geben. Auch nach einem Aufenthalt im Freien kann er weiterhin die Annehmlichkeiten elektrischer Geräte nutzen.
Für den Bau eines privaten Wohngebäudes oder Ferienhauses Heimwerker Möglicherweise ist eine Offline-Quelle erforderlich elektrische Energie, die Sie in einem Geschäft kaufen oder aus verfügbaren Teilen selbst zusammenbauen können.
Ein selbstgebauter Generator kann mit der Energie von Benzin, Gas oder Diesel betrieben werden. Dazu muss es über eine stoßdämpfende Kupplung mit dem Motor verbunden werden, die eine gleichmäßige Drehung des Rotors gewährleistet.
Wenn die Einheimischen es zulassen natürliche Bedingungen Wenn beispielsweise häufig Wind herrscht oder sich in der Nähe eine Quelle fließenden Wassers befindet, können Sie eine Wind- oder Wasserturbine bauen und diese zur Stromerzeugung an einen asynchronen Drehstrommotor anschließen.
Wegen ähnliches Gerät Sie werden ständig arbeiten alternative Quelle Strom. Dadurch wird der Energieverbrauch aus öffentlichen Netzen reduziert und Sie können bei der Bezahlung sparen.
In einigen Fällen ist es zulässig, eine einphasige Spannung zum Drehen eines Elektromotors und zum Übertragen des Drehmoments an einen selbstgebauten Generator zu verwenden, um ein eigenes dreiphasiges symmetrisches Netzwerk zu erstellen.
So wählen Sie einen Asynchronmotor für einen Generator basierend auf Design und Eigenschaften aus
Technologische Merkmale
Die Basis eines selbstgebauten Generators ist ein asynchroner Drehstrom-Elektromotor mit:
- Phase;
- oder ein Käfigläufer.
Statorgerät
Die Magnetkerne von Stator und Rotor bestehen aus isolierten Elektroblechplatten, in die Nuten zur Aufnahme der Wicklungsdrähte eingearbeitet sind.
Drei separate Statorwicklungen können werkseitig nach folgendem Schema angeschlossen werden:
- Sterne;
- oder Dreieck.
Ihre Klemmen sind im Klemmenkasten angeschlossen und durch Brücken verbunden. Hier wird auch das Stromkabel verlegt.
In einigen Fällen können Drähte und Kabel auf andere Weise verbunden werden.
An jede Phase des Asynchronmotors werden symmetrische Spannungen angelegt, die im Winkel um ein Drittel des Kreises verschoben sind. Sie erzeugen Ströme in den Wicklungen.
Es ist zweckmäßig, diese Größen in Vektorform auszudrücken.
Merkmale des Rotordesigns
Motoren mit gewickeltem Rotor
Sie sind mit einer Wicklung ausgestattet, die einer Statorwicklung ähnelt, und die jeweiligen Leitungen sind mit Schleifringen verbunden, die über die Druckbürsten den elektrischen Kontakt mit dem Start- und Einstellkreis herstellen.
Dieses Design ist ziemlich schwierig herzustellen und teuer. Es erfordert eine regelmäßige Überwachung des Betriebs und eine qualifizierte Wartung. Aus diesen Gründen macht es keinen Sinn, es in dieser Ausführung für einen selbstgebauten Generator zu verwenden.
Wenn es jedoch einen ähnlichen Motor gibt und es keine andere Verwendung dafür gibt, können die Leitungen jeder Wicklung (die Enden, die mit den Ringen verbunden sind) untereinander kurzgeschlossen werden. Auf diese Weise wird aus dem bewickelten Rotor ein kurzgeschlossener. Es kann nach jedem der unten beschriebenen Schemata angeschlossen werden.
Käfigläufermotoren
In die Rillen des Rotormagnetkreises wird Aluminium gegossen. Die Wicklung besteht aus einem rotierenden Käfigläufer (für den sie einen solchen zusätzlichen Namen erhielt) mit an den Enden kurzgeschlossenen Überbrückungsringen.
Das ist das Meiste einfache Schaltung Motor, der keine beweglichen Kontakte hat. Dadurch arbeitet es lange Zeit ohne den Eingriff von Elektrikern und zeichnet sich durch eine erhöhte Zuverlässigkeit aus. Es wird empfohlen, damit einen selbstgebauten Generator zu erstellen.
Markierungen am Motorgehäuse
Damit ein selbstgebauter Generator zuverlässig funktioniert, müssen Sie Folgendes beachten:
- , charakterisieren die Qualität des Schutzes des Gehäuses vor Umwelteinflüssen;
- Stromverbrauch;
- Geschwindigkeit;
- Wicklungsanschlussdiagramm;
- zulässige Lastströme;
- Effizienz und Kosinus φ.
Das Funktionsprinzip eines Asynchronmotors als Generator
Seine Implementierung basiert auf der Reversibilitätsmethode elektrische Maschine. Wenn der von der Netzspannung getrennte Motor beginnt, den Rotor zwangsweise mit der Auslegungsgeschwindigkeit zu drehen, wird aufgrund der vorhandenen Restmagnetfeldenergie eine EMK in der Statorwicklung induziert.
Es bleibt nur noch, eine Kondensatorbank entsprechender Leistung an die Wicklungen anzuschließen und durch sie fließt ein kapazitiver Leitstrom, der magnetisierenden Charakter hat.
Damit die Selbsterregung des Generators erfolgt und sich an den Wicklungen ein symmetrisches System dreiphasiger Spannungen bildet, muss die Kapazität der Kondensatoren größer als ein bestimmter kritischer Wert gewählt werden. Neben dem Wert wird die Ausgangsleistung natürlich auch durch die Konstruktion des Motors beeinflusst.
Für die normale Erzeugung von Drehstromenergie mit einer Frequenz von 50 Hz ist es notwendig, eine Rotordrehzahl aufrechtzuerhalten, die um den Schlupfwert S über der asynchronen Komponente liegt und im Bereich S=2÷10 % liegt. Es muss auf dem synchronen Frequenzniveau gehalten werden.
Die Abweichung einer Sinuskurve vom Standardfrequenzwert wirkt sich negativ auf den Betrieb von Geräten mit Elektromotoren aus: Sägen, Hobeln, verschiedenen Maschinen und Transformatoren. Auf ohmsche Lasten mit Heizelementen und Glühlampen hat dies praktisch keinen Einfluss.
Elektrische Anschlusspläne
In der Praxis kommen alle gängigen Methoden zum Anschluss der Statorwicklungen eines Asynchronmotors zum Einsatz. Indem sie einen von ihnen auswählen, erschaffen sie verschiedene Bedingungen für den Gerätebetrieb und erzeugen Spannung bestimmter Werte.
Sternschaltungen
Beliebte Möglichkeit zum Anschluss von Kondensatoren
Der Anschlussplan für einen Asynchronmotor mit Sternwicklungen für den Betrieb als Drehstromgenerator hat eine einheitliche Form.
Schema eines Asynchrongenerators mit an zwei Wicklungen angeschlossenen Kondensatoren
Diese Option ist sehr beliebt. Damit können Sie drei Verbrauchergruppen über zwei Wicklungen mit Strom versorgen:
- zwei Spannungen 220 Volt;
- eins - 380.
Arbeits- und Anlaufkondensator werden über separate Schalter an den Stromkreis angeschlossen.
Basierend auf derselben Schaltung können Sie einen selbstgebauten Generator erstellen, indem Sie Kondensatoren an eine Wicklung eines Asynchronmotors anschließen.
Dreiecksdiagramm
Bei sternförmiger Anordnung der Statorwicklungen erzeugt der Generator eine dreiphasige Spannung von 380 Volt. Wenn Sie sie in ein Dreieck umwandeln, dann - 220.
Die drei in den Bildern oben gezeigten Schemata sind grundlegend, aber nicht die einzigen. Darauf aufbauend können weitere Verbindungsmethoden erstellt werden.
So berechnen Sie die Generatoreigenschaften basierend auf der Motorleistung und der Kondensatorkapazität
Um normale Betriebsbedingungen für eine elektrische Maschine zu schaffen, ist es notwendig, die Gleichheit zwischen Nennspannung und Leistung im Generator- und Elektromotormodus aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck wird die Kapazität der Kondensatoren unter Berücksichtigung der Blindleistung Q ausgewählt, die sie bei verschiedenen Lasten erzeugen. Sein Wert wird durch den Ausdruck berechnet:
Q=2π∙f∙C∙U 2
Mit dieser Formel können Sie bei Kenntnis der Motorleistung zur Sicherstellung der Volllast die Kapazität der Kondensatorbank berechnen:
С=Q/2π∙f∙U 2
Allerdings sollte die Betriebsart des Generators berücksichtigt werden. Im Leerlauf belasten die Kondensatoren die Wicklungen unnötig und erhitzen sie. Dies führt zu großen Energieverlusten und einer Überhitzung der Struktur.
Um dieses Phänomen zu beseitigen, werden Kondensatoren in Stufen geschaltet, wobei ihre Anzahl von der angelegten Last abhängt. Um die Auswahl von Kondensatoren zum Starten eines Asynchronmotors im Generatorbetrieb zu vereinfachen, wurde eine spezielle Tabelle erstellt.
| Generatorleistung (kVA) | Volllastmodus | Leerlaufmodus | ||||
| cos φ=0,8 | cos φ=1 | Q (kvar) | C (uF) | |||
| Q (kvar) | C (uF) | Q (kvar) | C (uF) | |||
| 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 |
Starterkondensatoren der Serie K78-17 und ähnliche mit einer Betriebsspannung von 400 Volt oder mehr eignen sich gut für den Einsatz als Teil einer kapazitiven Batterie. Es ist durchaus akzeptabel, sie durch Gegenstücke aus Metall und Papier mit den entsprechenden Nennwerten zu ersetzen. Sie müssen parallel zusammengebaut werden.
Es lohnt sich nicht, Modelle von Elektrolytkondensatoren für den Betrieb in den Stromkreisen eines selbstgebauten Asynchrongenerators zu verwenden. Sie sind für Gleichstromkreise ausgelegt und fallen beim Durchlaufen einer Sinuskurve mit Richtungsänderung schnell aus.
Für solche Zwecke gibt es ein spezielles Anschlussschema, bei dem jede Halbwelle über Dioden auf eine eigene Baugruppe geleitet wird. Aber es ist ziemlich kompliziert.
Design
Das autonome Gerät des Kraftwerks muss die Betriebsausrüstung vollständig unterstützen und als einzelnes Modul ausgeführt sein, einschließlich einer aufklappbaren Schalttafel mit Geräten:
- Messungen - mit einem Voltmeter bis 500 Volt und einem Frequenzmesser;
- Lastschaltung – drei Schalter (einer gemeinsamer Schalter liefert Spannung vom Generator an den Verbraucherkreis und die anderen beiden verbinden Kondensatoren);
- Schutz – Beseitigung der Folgen von Kurzschlüssen oder Überlastungen und Schutz der Arbeitnehmer vor Isolationsstörungen und Phasenpotentialen, die das Gehäuse erreichen.
Redundanz der Hauptstromversorgung
Bei der Erstellung eines selbstgebauten Generators muss auf dessen Kompatibilität mit dem Erdungskreis der Arbeitsausrüstung geachtet werden und bei autonomem Betrieb muss dieser zuverlässig angeschlossen werden.
Wenn ein Kraftwerk zur Notstromversorgung von Geräten erstellt wird, die über das staatliche Netz betrieben werden, sollte es verwendet werden, wenn die Spannung von der Leitung getrennt wird, und bei Wiederherstellung sollte es gestoppt werden. Hierzu reicht es aus, einen Schalter zu installieren, der alle Phasen gleichzeitig steuert, oder anzuschließen komplexes System automatische Zuschaltung der Notstromversorgung.
Spannungsauswahl
Der 380-Volt-Stromkreis birgt ein erhöhtes Verletzungsrisiko für Menschen. Es kommt im Extremfall zum Einsatz, wenn es nicht möglich ist, mit einem Phasenwert von 220 auszukommen.
Generatorüberlastung
Solche Modi führen zu einer übermäßigen Erwärmung der Wicklungen mit anschließender Zerstörung der Isolierung. Sie treten auf, wenn die durch die Wicklungen fließenden Ströme aufgrund von Folgendem überschritten werden:
- falsche Auswahl der Kondensatorkapazität;
- Anschluss von Hochleistungsverbrauchern.
Im ersten Fall ist es notwendig, die thermischen Bedingungen im Leerlauf sorgfältig zu überwachen. Tritt eine übermäßige Erwärmung auf, muss die Kapazität der Kondensatoren angepasst werden.
Merkmale der Verbindung von Verbrauchern
Die Gesamtleistung eines Drehstromgenerators besteht aus drei Teilen, die in jeder Phase erzeugt werden, was 1/3 der Gesamtleistung entspricht. Der durch eine Wicklung fließende Strom sollte den Nennwert nicht überschreiten. Dies muss beim Anschluss der Verbraucher berücksichtigt und gleichmäßig auf die Phasen verteilt werden.
Wenn ein selbstgebauter Generator für den Betrieb mit zwei Phasen ausgelegt ist, kann er nicht mehr als 2/3 des Gesamtwerts sicher Strom erzeugen, und wenn nur eine Phase beteiligt ist, dann nur 1/3.
Frequenzsteuerung
Mit einem Frequenzmesser können Sie diesen Indikator überwachen. Wenn es nicht in die Konstruktion eines selbstgebauten Generators eingebaut ist, können Sie die indirekte Methode verwenden: Im Leerlauf übersteigt die Ausgangsspannung den Nennwert von 380/220 bei einer Frequenz von 50 Hz um 4–6 %.
Eine der Möglichkeiten, aus einem Asynchronmotor einen selbstgebauten Generator herzustellen, und seine Fähigkeiten zeigen die Kanalbesitzer Maria und Alexander Kostenko in ihrem Video.
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Wird der Rotor einer Asynchronmaschine, die an ein Netz mit der Spannung U1 angeschlossen ist, mittels einer Antriebsmaschine in Richtung des rotierenden Statorfeldes gedreht, jedoch mit einer Drehzahl n2>
Warum wir einen asynchronen Stromgenerator verwenden
Ein Asynchrongenerator ist eine asynchrone elektrische Maschine (Elektromotor), die im Generatorbetrieb arbeitet. Mit Hilfe eines Antriebsmotors (in unserem Fall eines Turbinenmotors) dreht sich der Rotor eines asynchronen elektrischen Generators in die gleiche Richtung wie das Magnetfeld. In diesem Fall wird der Rotorschlupf negativ, an der Welle der Asynchronmaschine entsteht ein Bremsmoment und der Generator überträgt Energie an das Netz.
Zur Anregung der elektromotorischen Kraft in seinem Ausgangskreis wird die Restmagnetisierung des Rotors genutzt. Hierzu werden Kondensatoren verwendet.
Asynchrongeneratoren sind nicht anfällig für Kurzschlüsse.
Ein Asynchrongenerator ist einfacher als ein Synchrongenerator (z. B Autogenerator): Wenn letzterer über auf dem Rotor platzierte Induktoren verfügt, dann der Rotor Asynchrongenerator sieht aus wie ein normales Schwungrad. Ein solcher Generator ist besser vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt, widerstandsfähiger gegen Kurzschlüsse und Überlastungen und die Ausgangsspannung eines asynchronen elektrischen Generators weist einen geringeren Grad an nichtlinearen Verzerrungen auf. Dies ermöglicht den Einsatz von Asynchrongeneratoren nicht nur zur Stromversorgung von Industriegeräten, die nicht formkritisch sind Eingangsspannung, sondern elektronische Geräte anschließen.
Der asynchrone Stromgenerator ist die ideale Stromquelle für Geräte mit aktiven (ohmschen) Lasten: Elektroheizungen, Schweißkonverter, Glühlampen, elektronische Geräte, Computer- und Funktechnik.
Vorteile eines Asynchrongenerators
Zu diesen Vorteilen gehört ein niedriger Clearing-Faktor (Harmonischer Faktor), der das quantitative Vorhandensein höherer Harmonischer in der Ausgangsspannung des Generators charakterisiert. Höhere Harmonische führen zu ungleichmäßiger Rotation und unnötiger Erwärmung von Elektromotoren. Synchrongeneratoren können einen Freigabefaktor von bis zu 15 % haben, während der Freigabefaktor eines asynchronen elektrischen Generators 2 % nicht überschreitet. Somit erzeugt ein asynchroner elektrischer Generator fast nur Nutzenergie.
Ein weiterer Vorteil eines asynchronen elektrischen Generators besteht darin, dass er vollständig auf rotierende Wicklungen und elektronische Teile verzichtet, die empfindlich auf äußere Einflüsse reagieren und oft anfällig für Beschädigungen sind. Daher unterliegt der Asynchrongenerator einem geringen Verschleiß und kann eine sehr lange Lebensdauer haben.
Die Leistung unserer Generatoren beträgt ab sofort 220/380V AC, die direkt genutzt werden kann Haushaltsgeräte(zum Beispiel Heizgeräte), zum Laden von Batterien, zum Anschluss an ein Sägewerk sowie für den Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Netzwerk. In diesem Fall zahlen Sie die Differenz zwischen dem, was vom Netz verbraucht wird, und dem, was von der Windkraftanlage erzeugt wird. Weil Da die Spannung direkt an industrielle Parameter angepasst wird, benötigen Sie keine verschiedenen Konverter (Wechselrichter), wenn Sie den Windgenerator direkt an Ihre Last anschließen. Sie können beispielsweise direkt an ein Sägewerk anschließen und bei Wind so arbeiten, als ob Sie einfach an ein 380-V-Netz angeschlossen wären.
Wird der Rotor einer Asynchronmaschine, die an ein Netz mit der Spannung U1 angeschlossen ist, mittels einer Antriebsmaschine in Richtung des rotierenden Statorfeldes gedreht, jedoch mit einer Drehzahl n2>n1, dann ist die Bewegung des Rotors relativ zum Statorfeld ändert sich (im Vergleich zum Motormodus dieser Maschine), da der Rotor das Statorfeld überholt.
In diesem Fall wird der Schlupf negativ und die Richtung der EMK. E1 wird in der Statorwicklung induziert, und daher ändert sich die Richtung des Stroms I1 in die entgegengesetzte Richtung. Infolgedessen ändert auch das elektromagnetische Drehmoment am Rotor seine Richtung und geht vom Drehen (im Motormodus) in ein Gegendrehmoment (im Verhältnis zum Drehmoment der Antriebsmaschine) über. Unter diesen Bedingungen wechselt die Asynchronmaschine vom Motor- in den Generatorbetrieb und wandelt die mechanische Energie des Primärmotors in elektrische Energie um. Im Generatorbetrieb einer Asynchronmaschine kann der Schlupf im Bereich schwanken
in diesem Fall die EMK-Frequenz des Asynchrongenerators bleibt unverändert, da sie durch die Drehzahl des Statorfeldes bestimmt wird, d.h. bleibt gleich der Frequenz des Stroms im Netz, mit dem der Asynchrongenerator eingeschaltet wird.
Aufgrund der Tatsache, dass im Generatormodus einer Asynchronmaschine die Bedingungen für die Erzeugung eines rotierenden Statorfelds die gleichen sind wie im Motormodus (in beiden Modi ist die Statorwicklung mit der Spannung U1 an das Netzwerk angeschlossen) und Magnetisierungsstrom verbraucht I0 aus dem Netz, die asynchrone Maschine im Generatorbetrieb hat besondere Eigenschaften: Sie verbraucht Blindenergie aus dem Netz, die zur Erzeugung eines rotierenden Statorfeldes notwendig ist, liefert aber Wirkenergie an das Netz, die aus der Umwandlung der mechanischen Energie der Maschine resultiert Antriebskraft.
Im Gegensatz zu Synchrongeneratoren besteht bei Asynchrongeneratoren nicht die Gefahr, dass der Gleichlauf verloren geht. Allerdings sind Asynchrongeneratoren nicht weit verbreitet, was auf eine Reihe ihrer Nachteile gegenüber Synchrongeneratoren zurückzuführen ist.
Ein Asynchrongenerator kann auch autark betrieben werden, d. h. ohne in das allgemeine Netzwerk eingebunden zu sein. Um jedoch die zur Magnetisierung des Generators erforderliche Blindleistung zu erhalten, wird eine Reihe von Kondensatoren verwendet, die parallel zur Last an den Generatorklemmen angeschlossen sind.
Eine unabdingbare Voraussetzung für einen solchen Betrieb von Asynchrongeneratoren ist das Vorhandensein einer Restmagnetisierung des Rotorstahls, die für den Selbsterregungsprozess des Generators notwendig ist. Kleine EMK Eost, der in der Statorwicklung induziert wird, erzeugt einen kleinen Blindstrom im Kondensatorkreis und damit in der Statorwicklung, der den Restfluss Fost erhöht. Anschließend entwickelt sich der Selbsterregungsprozess wie bei einem parallelerregten Gleichstromgenerator. Durch Ändern der Kapazität der Kondensatoren können Sie die Größe des Magnetisierungsstroms und damit die Größe der Spannung der Generatoren ändern. Aufgrund der übermäßigen Sperrigkeit und hohen Kosten von Kondensatorbänken haben sich selbsterregte Asynchrongeneratoren nicht weit verbreitet. Asynchrongeneratoren werden nur in Hilfskraftwerken eingesetzt geringe Leistung, zum Beispiel in Windkraftanlagen.
DIY-Generator
In meinem Kraftwerk ist die Stromquelle ein Asynchrongenerator, der von einem luftgekühlten Zweizylinder-Benzinmotor UD-25 (8 PS, 3000 U/min) angetrieben wird. Als Asynchrongenerator können Sie ohne Modifikationen einen herkömmlichen Asynchron-Elektromotor mit einer Drehzahl von 750-1500 U/min und einer Leistung von bis zu 15 kW verwenden.
Die Drehzahl eines Asynchrongenerators im Normalbetrieb sollte den Nenndrehzahlwert (Synchrondrehzahl) des verwendeten Elektromotors um 10 % überschreiten. Sie können dies wie folgt tun. Der Elektromotor wird eingeschaltet und die Leerlaufdrehzahl wird mit einem Drehzahlmesser gemessen. Der Riemenantrieb vom Motor zum Generator ist so ausgelegt, dass er eine leicht erhöhte Drehzahl des Generators ermöglicht. Beispielsweise erzeugt ein Elektromotor mit einer Nenndrehzahl von 900 U/min im Leerlauf 1230 U/min. In diesem Fall ist der Riementrieb darauf ausgelegt, eine Generatordrehzahl von 1353 U/min sicherzustellen.
Die Wicklungen des Asynchrongenerators in meiner Anlage sind in einem Stern geschaltet und erzeugen eine dreiphasige Spannung von 380 V. Um die Nennspannung des Asynchrongenerators aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, die Kapazität der Kondensatoren zwischen den einzelnen Phasen richtig zu wählen ( alle drei Kapazitäten sind gleich). Um den benötigten Container auszuwählen, habe ich die folgende Tabelle verwendet. Bevor Sie sich die nötigen Kenntnisse im Betrieb aneignen, können Sie die Erwärmung des Generators durch Berührung prüfen, um eine Überhitzung zu vermeiden. Eine Erwärmung zeigt an, dass zu viel Kapazität angeschlossen ist.
Als Kondensatoren eignen sich Typ KBG-MN oder andere mit einer Betriebsspannung von mindestens 400 V. Bei ausgeschaltetem Generator ist dies der Fall elektrische Ladung Daher müssen Vorsichtsmaßnahmen gegen Stromschläge getroffen werden. Kondensatoren sollten sicher eingeschlossen sein.
Beim Arbeiten mit handgeführten Elektrowerkzeugen bei 220 V verwende ich einen Abwärtstransformator TSZI von 380 V auf 220 V. Beim Anschluss an ein Kraftwerk Dreiphasenmotor Es kann vorkommen, dass der Generator den Start beim ersten Mal nicht „meistert“. Dann sollten Sie den Motor mehrmals kurzzeitig starten, bis er an Fahrt gewinnt, oder ihn manuell durchdrehen.
Stationäre Asynchrongeneratoren dieser Art, die zur elektrischen Beheizung eines Wohngebäudes eingesetzt werden, können von einem Windmotor oder einer Turbine angetrieben werden, die an einem kleinen Fluss oder Bach installiert ist, sofern sich in der Nähe des Hauses ein solcher befindet. In Tschuwaschien produzierte das Werk Energozapchast einst einen Generator (Mikrowasserkraftwerk) mit einer Leistung von 1,5 kW auf Basis eines asynchronen Elektromotors. V. P. Beltyukov aus Nolinsk baute eine Windkraftanlage und verwendete auch einen Asynchronmotor als Generator. Ein solcher Generator kann mit einem handgeführten Traktor, einem Minitraktor, einem Motorroller, einem Automotor usw. angetrieben werden.
Ich habe mein Kraftwerk auf einem kleinen, leichten Einachsanhänger – einem Rahmen – montiert. Für Arbeiten außerhalb des Bauernhofs lade ich die notwendigen Elektrowerkzeuge ins Auto und befestige meine Installation daran. Ich mähe Heu mit einem Sichelmäher, pflüge das Land mit einem Elektrotraktor, egge, pflanze und erklimme den Hügel. Für solche Arbeiten trage ich komplett mit der Station eine Rolle mit einem vieradrigen KRPT-Kabel bei. Beim Aufwickeln des Kabels ist eines zu beachten. Wenn Sie winden in gewohnter Weise, dann entsteht ein Magnet, in dem es zu zusätzlichen Verlusten kommt. Um dies zu vermeiden, muss das Kabel in der Mitte gefaltet und ausgehend von der Biegung auf eine Spule gewickelt werden.
Im Spätherbst müssen wir aus Totholz Brennholz für den Winter vorbereiten. Auch hier verwende ich Elektrowerkzeuge. An Sommerhaus durch die Verwendung Kreissäge und einer Hobelmaschine bearbeite ich Material für Schreinerarbeiten.
Als Ergebnis eines Langzeittests des Betriebs unseres Segelwindgenerators mit einem herkömmlichen Induktionsmotor-Erregerkreis (IM), der auf der Verwendung eines Magnetstarters als Schalter basiert, wurde dies festgestellt eine ganze Serie Mängel, die zur Schaffung des Schaltschranks führten. Das ist zu einem universellen Gerät geworden, mit dem sich jeder Asynchronmotor in einen Generator verwandeln lässt! Jetzt müssen nur noch die Kabel vom IM des Motors an unser Steuergerät angeschlossen werden und schon ist der Generator fertig.
So verwandeln Sie einen Induktionsmotor in einen Generator – Haus ohne Fundament
So verwandeln Sie einen Asynchronmotor in einen Generator – Ein Haus ohne Fundament Warum wir einen Asynchrongenerator verwenden Ein Asynchrongenerator arbeitet im Generatormodus
Für den Bau eines privaten Wohngebäudes oder eines Sommerhauses benötigt ein Heimwerker möglicherweise eine autonome elektrische Energiequelle, die in einem Geschäft gekauft oder aus verfügbaren Teilen selbst zusammengebaut werden kann.
Ein selbstgebauter Generator kann mit der Energie von Benzin, Gas oder Diesel betrieben werden. Dazu muss es über eine stoßdämpfende Kupplung mit dem Motor verbunden werden, die eine gleichmäßige Drehung des Rotors gewährleistet.
Wenn die natürlichen Bedingungen vor Ort es beispielsweise zulassen, dass häufig Winde wehen oder sich in der Nähe eine Quelle fließenden Wassers befindet, können Sie eine Wind- oder Wasserturbine bauen und diese zur Stromerzeugung an einen asynchronen Drehstrommotor anschließen.
Dank eines solchen Geräts verfügen Sie über eine ständig funktionierende alternative Stromquelle. Dadurch wird der Energieverbrauch aus öffentlichen Netzen reduziert und Sie können bei der Bezahlung sparen.
In einigen Fällen ist es zulässig, eine einphasige Spannung zum Drehen eines Elektromotors und zum Übertragen des Drehmoments an einen selbstgebauten Generator zu verwenden, um ein eigenes dreiphasiges symmetrisches Netzwerk zu erstellen.
So wählen Sie einen Asynchronmotor für einen Generator basierend auf Design und Eigenschaften aus
Technologische Merkmale
Die Basis eines selbstgebauten Generators ist ein asynchroner Drehstrom-Elektromotor mit:
Statorgerät
Die Magnetkerne von Stator und Rotor bestehen aus isolierten Elektroblechplatten, in die Nuten zur Aufnahme der Wicklungsdrähte eingearbeitet sind.
Drei separate Statorwicklungen können werkseitig nach folgendem Schema angeschlossen werden:
Ihre Klemmen sind im Klemmenkasten angeschlossen und durch Brücken verbunden. Hier wird auch das Stromkabel verlegt.
In einigen Fällen können Drähte und Kabel auf andere Weise verbunden werden.
An jede Phase des Asynchronmotors werden symmetrische Spannungen angelegt, die im Winkel um ein Drittel des Kreises verschoben sind. Sie erzeugen Ströme in den Wicklungen.
Es ist zweckmäßig, diese Größen in Vektorform auszudrücken.
Merkmale des Rotordesigns
Motoren mit gewickeltem Rotor
Sie sind mit einer Wicklung ausgestattet, die einer Statorwicklung ähnelt, und die jeweiligen Leitungen sind mit Schleifringen verbunden, die über die Druckbürsten den elektrischen Kontakt mit dem Start- und Einstellkreis herstellen.
Dieses Design ist ziemlich schwierig herzustellen und teuer. Es erfordert eine regelmäßige Überwachung des Betriebs und eine qualifizierte Wartung. Aus diesen Gründen macht es keinen Sinn, es in dieser Ausführung für einen selbstgebauten Generator zu verwenden.
Wenn es jedoch einen ähnlichen Motor gibt und es keine andere Verwendung dafür gibt, können die Leitungen jeder Wicklung (die Enden, die mit den Ringen verbunden sind) untereinander kurzgeschlossen werden. Auf diese Weise wird aus dem bewickelten Rotor ein kurzgeschlossener. Es kann nach jedem der unten beschriebenen Schemata angeschlossen werden.
Käfigläufermotoren
In die Rillen des Rotormagnetkreises wird Aluminium gegossen. Die Wicklung besteht aus einem rotierenden Käfigläufer (für den sie einen solchen zusätzlichen Namen erhielt) mit an den Enden kurzgeschlossenen Überbrückungsringen.
Dies ist die einfachste Motorschaltung, die keine beweglichen Kontakte hat. Dadurch arbeitet es lange Zeit ohne den Eingriff von Elektrikern und zeichnet sich durch eine erhöhte Zuverlässigkeit aus. Es wird empfohlen, damit einen selbstgebauten Generator zu erstellen.
Markierungen am Motorgehäuse
Damit ein selbstgebauter Generator zuverlässig funktioniert, müssen Sie Folgendes beachten:
- IP-Klasse, die die Schutzqualität des Gehäuses vor Umwelteinflüssen charakterisiert;
- Stromverbrauch;
- Geschwindigkeit;
- Wicklungsanschlussdiagramm;
- zulässige Lastströme;
- Effizienz und Kosinus φ.
Insbesondere bei alten Motoren, die bereits in Betrieb waren, sollte der Wicklungsschaltplan aufgerufen und überprüft werden elektrische Methoden. Diese Technologie wird im Artikel zum Anschluss eines Drehstrommotors an ein Einphasennetz ausführlich beschrieben.
Das Funktionsprinzip eines Asynchronmotors als Generator
Seine Umsetzung basiert auf der Methode der Reversibilität einer elektrischen Maschine. Wenn der von der Netzspannung getrennte Motor beginnt, den Rotor zwangsweise mit der Auslegungsgeschwindigkeit zu drehen, wird aufgrund der vorhandenen Restmagnetfeldenergie eine EMK in der Statorwicklung induziert.
Es bleibt nur noch, eine Kondensatorbank entsprechender Leistung an die Wicklungen anzuschließen und durch sie fließt ein kapazitiver Leitstrom, der magnetisierenden Charakter hat.
Damit die Selbsterregung des Generators erfolgt und sich an den Wicklungen ein symmetrisches System dreiphasiger Spannungen bildet, muss die Kapazität der Kondensatoren größer als ein bestimmter kritischer Wert gewählt werden. Neben dem Wert wird die Ausgangsleistung natürlich auch durch die Konstruktion des Motors beeinflusst.
Für die normale Erzeugung von Drehstromenergie mit einer Frequenz von 50 Hz ist es notwendig, eine Rotordrehzahl aufrechtzuerhalten, die um den Schlupfwert S über der asynchronen Komponente liegt und im Bereich S=2÷10 % liegt. Es muss auf dem synchronen Frequenzniveau gehalten werden.
Die Abweichung einer Sinuskurve vom Standardfrequenzwert wirkt sich negativ auf den Betrieb von Geräten mit Elektromotoren aus: Sägen, Hobeln, verschiedenen Maschinen und Transformatoren. Auf ohmsche Lasten mit Heizelementen und Glühlampen hat dies praktisch keinen Einfluss.
Elektrische Anschlusspläne
In der Praxis kommen alle gängigen Methoden zum Anschluss der Statorwicklungen eines Asynchronmotors zum Einsatz. Durch die Auswahl einer davon schaffen sie unterschiedliche Bedingungen für den Betrieb der Geräte und erzeugen Spannungen bestimmter Werte.
Sternschaltungen
Beliebte Möglichkeit zum Anschluss von Kondensatoren
Der Anschlussplan für einen Asynchronmotor mit Sternwicklungen für den Betrieb als Drehstromgenerator hat eine einheitliche Form.
Schema eines Asynchrongenerators mit an zwei Wicklungen angeschlossenen Kondensatoren
Diese Option ist sehr beliebt. Damit können Sie drei Verbrauchergruppen über zwei Wicklungen mit Strom versorgen:
Arbeits- und Anlaufkondensator werden über separate Schalter an den Stromkreis angeschlossen.
Basierend auf derselben Schaltung können Sie einen selbstgebauten Generator erstellen, indem Sie Kondensatoren an eine Wicklung eines Asynchronmotors anschließen.
Dreiecksdiagramm
Bei sternförmiger Anordnung der Statorwicklungen erzeugt der Generator eine dreiphasige Spannung von 380 Volt. Wenn Sie sie in ein Dreieck umwandeln, dann - 220.
Die drei in den Bildern oben gezeigten Schemata sind grundlegend, aber nicht die einzigen. Darauf aufbauend können weitere Verbindungsmethoden erstellt werden.
So berechnen Sie die Generatoreigenschaften basierend auf der Motorleistung und der Kondensatorkapazität
Um normale Betriebsbedingungen für eine elektrische Maschine zu schaffen, ist es notwendig, die Gleichheit zwischen Nennspannung und Leistung im Generator- und Elektromotormodus aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck wird die Kapazität der Kondensatoren unter Berücksichtigung der Blindleistung Q ausgewählt, die sie bei verschiedenen Lasten erzeugen. Sein Wert wird durch den Ausdruck berechnet:
Mit dieser Formel können Sie bei Kenntnis der Motorleistung zur Sicherstellung der Volllast die Kapazität der Kondensatorbank berechnen:
Allerdings sollte die Betriebsart des Generators berücksichtigt werden. Im Leerlauf belasten die Kondensatoren die Wicklungen unnötig und erhitzen sie. Dies führt zu großen Energieverlusten und einer Überhitzung der Struktur.
Um dieses Phänomen zu beseitigen, werden Kondensatoren in Stufen geschaltet, wobei ihre Anzahl von der angelegten Last abhängt. Um die Auswahl von Kondensatoren zum Starten eines Asynchronmotors im Generatorbetrieb zu vereinfachen, wurde eine spezielle Tabelle erstellt.
Starterkondensatoren der Serie K78-17 und ähnliche mit einer Betriebsspannung von 400 Volt oder mehr eignen sich gut für den Einsatz als Teil einer kapazitiven Batterie. Es ist durchaus akzeptabel, sie durch Gegenstücke aus Metall und Papier mit den entsprechenden Nennwerten zu ersetzen. Sie müssen parallel zusammengebaut werden.
Es lohnt sich nicht, Modelle von Elektrolytkondensatoren für den Betrieb in den Stromkreisen eines selbstgebauten Asynchrongenerators zu verwenden. Sie sind für Gleichstromkreise ausgelegt und fallen beim Durchlaufen einer Sinuskurve mit Richtungsänderung schnell aus.
Für solche Zwecke gibt es ein spezielles Anschlussschema, bei dem jede Halbwelle über Dioden auf eine eigene Baugruppe geleitet wird. Aber es ist ziemlich kompliziert.
Design
Das autonome Gerät des Kraftwerks muss die Anforderungen für den sicheren Betrieb der Betriebsmittel vollständig erfüllen und als einzelnes Modul einschließlich einer aufklappbaren Schalttafel mit Geräten implementiert sein:
- Messungen - mit einem Voltmeter bis 500 Volt und einem Frequenzmesser;
- Lastschaltung – drei Schalter (einer gemeinsamer Schalter liefert Spannung vom Generator an den Verbraucherkreis und die anderen beiden verbinden Kondensatoren);
- Schutz - Leistungsschalter, wodurch die Folgen von Kurzschlüssen oder Überlastungen und einem RCD (Fehlerstrom-Schutzschalter) beseitigt werden und Arbeiter vor Isolationsausfällen und Phasenpotentialen geschützt werden, die das Gehäuse erreichen.
Redundanz der Hauptstromversorgung
Bei der Erstellung eines selbstgebauten Generators muss dessen Kompatibilität mit dem Erdungskreis der Arbeitsausrüstung sichergestellt werden, und beim autonomen Betrieb muss er zuverlässig an den Erdungskreis angeschlossen werden.
Wenn ein Kraftwerk zur Notstromversorgung von Geräten erstellt wird, die über das staatliche Netz betrieben werden, sollte es verwendet werden, wenn die Spannung von der Leitung getrennt wird, und bei Wiederherstellung sollte es gestoppt werden. Zu diesem Zweck reicht es aus, einen Schalter zu installieren, der alle Phasen gleichzeitig steuert, oder ein komplexes automatisches System zum Einschalten der Notstromversorgung anzuschließen.
Spannungsauswahl
Der 380-Volt-Stromkreis birgt ein erhöhtes Verletzungsrisiko für Menschen. Es kommt im Extremfall zum Einsatz, wenn es nicht möglich ist, mit einem Phasenwert von 220 auszukommen.
Generatorüberlastung
Solche Modi führen zu einer übermäßigen Erwärmung der Wicklungen mit anschließender Zerstörung der Isolierung. Sie treten auf, wenn die durch die Wicklungen fließenden Ströme aufgrund von Folgendem überschritten werden:
- falsche Auswahl der Kondensatorkapazität;
- Anschluss von Hochleistungsverbrauchern.
Im ersten Fall ist es notwendig, die thermischen Bedingungen im Leerlauf sorgfältig zu überwachen. Tritt eine übermäßige Erwärmung auf, muss die Kapazität der Kondensatoren angepasst werden.
Merkmale der Verbindung von Verbrauchern
Die Gesamtleistung eines Drehstromgenerators besteht aus drei Teilen, die in jeder Phase erzeugt werden, was 1/3 der Gesamtleistung entspricht. Der durch eine Wicklung fließende Strom sollte den Nennwert nicht überschreiten. Dies muss beim Anschluss der Verbraucher berücksichtigt und gleichmäßig auf die Phasen verteilt werden.
Wenn ein selbstgebauter Generator für den Betrieb mit zwei Phasen ausgelegt ist, kann er nicht mehr als 2/3 des Gesamtwerts sicher Strom erzeugen, und wenn nur eine Phase beteiligt ist, dann nur 1/3.
Frequenzsteuerung
Mit einem Frequenzmesser können Sie diesen Indikator überwachen. Wenn es nicht in die Konstruktion eines selbstgebauten Generators eingebaut ist, können Sie die indirekte Methode verwenden: Im Leerlauf übersteigt die Ausgangsspannung den Nennwert von 380/220 bei einer Frequenz von 50 Hz um 4–6 %.
Wie man aus einem Asynchronmotor einen selbstgebauten Generator herstellt, eine Wohnung selbst gestalten und renovieren
Tipps für den Heimwerker zum Bau eines selbstgebauten Generators aus einem asynchronen Drehstrom-Elektromotor mit Schaltplänen. Bilder und Videos
Wie man aus einem Asynchronmotor einen selbstgebauten Generator herstellt
Hallo zusammen! Heute schauen wir uns an, wie man mit eigenen Händen einen selbstgebauten Generator aus einem Asynchronmotor herstellt. Ich interessiere mich schon seit langem für diese Frage, aber irgendwie hatte ich keine Zeit, mich mit der Umsetzung zu befassen. Lassen Sie uns nun ein wenig Theorie betreiben.
Wenn man einen asynchronen Elektromotor von einer Antriebsmaschine nimmt und antreibt, dann kann man ihn nach dem Prinzip der Reversibilität elektrischer Maschinen erzeugen elektrischer Strom. Dazu müssen Sie die Welle eines Asynchronmotors mit einer Frequenz drehen, die gleich oder geringfügig höher als die Asynchronrotationsfrequenz ist. Aufgrund des Restmagnetismus im Magnetkreis des Elektromotors wird an den Anschlüssen der Statorwicklung etwas EMF induziert.
Nehmen wir nun die unpolaren Kondensatoren C und schließen sie an die Anschlüsse der Statorwicklung an, wie in der Abbildung unten gezeigt.
In diesem Fall beginnt ein voreilender kapazitiver Strom durch die Statorwicklung zu fließen. Man nennt es Magnetisierung. Diese. Der Asynchrongenerator erregt sich selbst und die EMF nimmt zu. Der Wert der EMF hängt von den Eigenschaften sowohl der elektrischen Maschine selbst als auch von der Kapazität der Kondensatoren ab. So haben wir einen gewöhnlichen asynchronen Elektromotor in einen Generator verwandelt.
Lassen Sie uns nun darüber sprechen, wie Sie die richtigen Kondensatoren für einen selbstgebauten Generator aus einem Asynchronmotor auswählen. Die Kapazität muss so gewählt werden, dass die erzeugte Spannung und Ausgangsleistung des Asynchrongenerators der Leistung und Spannung beim Betrieb als Elektromotor entspricht. Die Daten finden Sie in der Tabelle unten. Sie sind für die Erregung von Asynchrongeneratoren mit einer Spannung von 380 Volt und einer Drehzahl von 750 bis 1500 U/min relevant.
Wenn die Belastung des Asynchrongenerators zunimmt, sinkt tendenziell die Spannung an seinen Klemmen (die induktive Belastung des Generators nimmt zu). Um die Spannung auf einem bestimmten Niveau zu halten, ist der Anschluss zusätzlicher Kondensatoren erforderlich. Dazu können Sie einen speziellen Spannungsregler verwenden, der bei sinkender Spannung an den Statorklemmen des Generators zusätzliche Kondensatorbänke über Kontakte zuschaltet.
Die Generatordrehzahl sollte im Normalmodus die Synchrondrehzahl um 5-10 Prozent überschreiten. Das heißt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit 1000 U/min beträgt, müssen Sie sie mit einer Frequenz von 1050-1100 U/min drehen.
Ein großer Vorteil eines Asynchrongenerators besteht darin, dass er ohne Modifikationen wie ein gewöhnlicher Asynchron-Elektromotor verwendet werden kann. Es wird jedoch nicht empfohlen, sich zu sehr darauf einzulassen und Generatoren aus Elektromotoren mit einer Leistung von mehr als 15-20 kV*A herzustellen. Ein selbstgebauter Generator aus einem Asynchronmotor ist eine hervorragende Lösung für diejenigen, die nicht die Möglichkeit haben, einen klassischen Kronotex-Laminatgenerator zu verwenden. Viel Glück bei allem und tschüss!
Wie man aus einem Asynchronmotor einen selbstgebauten Generator herstellt, DIY-Reparaturen
Wie man aus einem Asynchronmotor einen selbstgebauten Generator herstellt Hallo zusammen! Heute schauen wir uns an, wie man mit eigenen Händen einen selbstgebauten Generator aus einem Asynchronmotor herstellt. Diese Frage beschäftigt mich schon seit längerem
