Domácí generátor z asynchronního motoru

Článek popisuje, jak postavit třífázový (jednofázový) generátor 220/380 V na bázi asynchronního střídavého motoru. Třífázový asynchronní elektromotor, vynalezený na konci 19. století ruským elektroinženýrem M.O. Dolivo-Dobrovolsky, nyní získal převládající distribuci v průmyslu a zemědělství, stejně jako v každodenním životě.

Asynchronní elektromotory jsou provozně nejjednodušší a nejspolehlivější. Proto ve všech případech, kdy je to v podmínkách elektrického pohonu přípustné a není potřeba kompenzace jalového výkonu, by měly být použity asynchronní střídavé motory.

Existují dva hlavní typy asynchronních motorů: s rotorem nakrátko a fáze rotor. Asynchronní elektromotor s kotvou nakrátko se skládá z pevné části – statoru a pohyblivé části – rotoru, rotující v ložiskách uložených ve dvou motorových štítech. Jádra statoru a rotoru jsou vyrobena ze samostatných vzájemně od sebe izolovaných plechů z elektrooceli. V drážkách jádra statoru je položeno vinutí z izolovaného drátu. Do drážek jádra rotoru se umístí vinutí tyče nebo se nalije roztavený hliník. Propojovací kroužky zkratují vinutí rotoru na koncích (odtud název – zkratované). Na rozdíl od rotoru s kotvou nakrátko je v drážkách fázového rotoru umístěno vinutí vyrobené podle typu vinutí statoru. Konce vinutí jsou vyvedeny na sběrací kroužky namontované na hřídeli. Kartáče se posouvají po kroužcích a spojují vinutí se spouštěcím nebo nastavovacím reostatem.

Asynchronní elektromotory s fázovým rotorem jsou dražší zařízení, vyžadují kvalifikovanou údržbu, jsou méně spolehlivé, a proto se používají pouze v těch odvětvích, ve kterých je nelze obejít. Z tohoto důvodu nejsou příliš časté a nebudeme je dále zvažovat.

Proud protéká vinutím statoru, který je zařazen do třífázového obvodu a vytváří rotující magnetické pole. Magnetické siločáry rotujícího pole statoru křižují tyče vinutí rotoru a indukují v nich elektromotorickou sílu (EMF). Při působení tohoto EMF protéká proud ve zkratovaných rotorových tyčích. Kolem tyčí vznikají magnetické toky, vytvářející společné magnetické pole rotoru, které spolupůsobením s rotujícím magnetickým polem statoru vytváří sílu, díky níž se rotor otáčí ve směru rotace magnetického pole statoru.

Rychlost otáčení rotoru je o něco menší než rychlost otáčení magnetického pole vytvářeného vinutím statoru. Tento ukazatel se vyznačuje skluzem S a je u většiny motorů v rozmezí od 2 do 10 %.

READ
Levné vysavače: dobré levné modely pro domácnost, hodnocení nejkvalitnějších levných vysavačů

Nejčastěji se používá v průmyslových instalacích třífázové asynchronní elektromotory, které jsou vyráběny formou unifikovaných sérií. Patří mezi ně jediná řada 4A s rozsahem jmenovitého výkonu od 0,06 do 400 kW, jejíž stroje se vyznačují vysokou spolehlivostí, dobrým výkonem a splňují úroveň světových standardů.

Autonomní asynchronní generátory jsou třífázové stroje, které přeměňují mechanickou energii primárního motoru na střídavou elektrickou energii. Jejich nepochybnou výhodou oproti jiným typům generátorů je absence mechanismu kolektor-kartáč a v důsledku toho větší životnost a spolehlivost.

Provoz asynchronního elektromotoru v generátorovém režimu

Je-li asynchronní motor odpojený od sítě uveden do rotace z libovolného primárního motoru, pak se v souladu s principem reverzibility elektrických strojů při dosažení synchronních otáček vytvoří na svorkách statorového vinutí pod vinutím určité EMF. vliv zbytkového magnetického pole. Pokud je nyní na svorky vinutí statoru připojena baterie kondenzátorů C, pak ve vinutí statoru poteče vedoucí kapacitní proud, který je v tomto případě magnetizující.

Kapacita baterie C musí překročit určitou kritickou hodnotu C0, která závisí na parametrech autonomního asynchronního generátoru: pouze v tomto případě se generátor samobudí a na vinutí statoru je instalován třífázový symetrický napěťový systém. Hodnota napětí v konečném důsledku závisí na vlastnostech stroje a kapacitě kondenzátorů. Asynchronní motor s kotvou nakrátko může být přeměněn na asynchronní generátor.

Standardní schéma pro zapínání asynchronního elektromotoru jako generátoru.

Kapacitu můžete zvolit tak, aby se jmenovité napětí a výkon asynchronního generátoru rovnaly napětí a výkonu, když pracuje jako elektromotor.

V tabulce 1 jsou uvedeny kapacity kondenzátorů pro buzení asynchronních generátorů (U=380 V, 750….1500 ot/min). Zde je jalový výkon Q určen vzorcem:

Q u0,314d 2 U 10 C 6-XNUMX,

kde C je kapacita kondenzátorů, uF.

Výkon generátoru, kVA Volnoběh Plně naložen
kapacita, uF jalový výkon, kvar cos = 1 cos = 0,8
kapacita, uF jalový výkon, kvar kapacita, uF jalový výkon, kvar
2,0
3,5
5,0
7,0
10,0
15,0
28
45
60
74
92
120
1,27
2,04
2,72
3,36
4,18
5,44
36
56
75
98
130
172
1,63
2,54
3,40
4,44
5,90
7,80
60
100
138
182
245
342
2,72
4,53
6,25
8,25
11,1
15,5
READ
Velikosti osušek

Jak je z výše uvedených údajů patrné, induktivní zatížení asynchronního generátoru, které snižuje účiník, způsobuje prudký nárůst potřebné kapacity. Pro udržení konstantního napětí s rostoucí zátěží je nutné zvýšit kapacitu kondenzátorů, to znamená připojit další kondenzátory. Tuto okolnost je nutno považovat za nevýhodu asynchronního generátoru.

Frekvence otáčení asynchronního generátoru v normálním režimu musí překročit asynchronní o velikost skluzu S = 2 . 10 % a odpovídat synchronní frekvenci. Nedodržení této podmínky povede k tomu, že frekvence generovaného napětí se může lišit od průmyslové frekvence 50 Hz, což povede k nestabilnímu provozu frekvenčně závislých spotřebičů elektřiny: elektrických čerpadel, praček, zařízení s a. vstup transformátoru.

Zvláště nebezpečné je snížení generované frekvence, protože v tomto případě klesá indukční odpor vinutí elektromotorů a transformátorů, což může způsobit jejich zvýšené zahřívání a předčasné selhání.

Jako asynchronní generátor lze bez úprav použít klasický asynchronní elektromotor s kotvou nakrátko příslušného výkonu. Výkon elektromotoru-generátoru je dán výkonem připojených zařízení. Energeticky nejnáročnější z nich jsou:

  • Svařovací transformátory pro domácnost;
  • elektrické pily, elektrické spojky, drtiče obilí (výkon 0,3 . 3 kW);
  • elektrické pece typu „Rossiyanka“, „Dream“ s výkonem do 2 kW;
  • elektrické žehličky (výkon 850 . 1000 W).

Zvláště se chci věnovat provozu domácích svařovacích transformátorů. Jejich připojení k autonomnímu zdroji elektrické energie je nanejvýš žádoucí, protože. při provozu z průmyslové sítě vytvářejí řadu nepříjemností pro ostatní spotřebitele elektřiny.

Pokud je domácí svařovací transformátor navržen pro práci s elektrodami o průměru 2 . 3 mm, pak je jeho celkový výkon přibližně 4 . 6 kW, výkon asynchronního generátoru pro jeho napájení by měl být do 5 .. 7 kW. Pokud domácí svařovací transformátor umožňuje provoz s elektrodami o průměru 4 mm, pak v nejobtížnějším režimu – „řezání“ kovu může celkový spotřebovaný výkon dosáhnout 10 . 12 kW, výkon asynchronního generátor by měl být v rozmezí 11 . 13 kW.

Jako třífázovou kondenzátorovou banku je dobré použít tzv. kompenzátory jalového výkonu, určené pro zlepšení cosφ v průmyslových osvětlovacích sítích. Jejich typové označení: KM1-0,22-4,5-3U3 nebo KM2-0,22-9-3U3, které se dešifruje následovně. KM – kosinusové kondenzátory napuštěné minerálním olejem, první číslice je velikost (1 nebo 2), dále napětí (0,22 kV), výkon (4,5 nebo 9 kvar), dále číslo 3 nebo 2 znamená třífázový nebo jednoduchý -fázové provedení, U3 (mírné klima třetí kategorie).

READ
Projekty zděných domů - kvalita a spolehlivost, prověřená léty

V případě vlastní výroby baterie byste měli používat kondenzátory jako MBGO, MBGP, MBGT, K-42-4 atd. pro provozní napětí minimálně 600 V. Elektrolytické kondenzátory nelze použít.

Výše uvedenou možnost připojení třífázového elektromotoru jako generátoru lze považovat za klasickou, nikoli však jedinou. Existují i ​​jiné způsoby, které v praxi fungují stejně dobře. Například, když je kondenzátorová baterie připojena k jednomu nebo dvěma vinutím elektromotoru-generátoru.

Dvoufázový režim asynchronního generátoru.

Obr.2 Dvoufázový režim asynchronního generátoru.

Takové schéma by mělo být použito, když není potřeba získat třífázové napětí. Tato možnost spínání snižuje pracovní kapacitu kondenzátorů, snižuje zatížení primárního mechanického motoru v klidovém režimu a tak dále. šetří „vzácné“ palivo.

Jako nízkoenergetické generátory, které produkují střídavé jednofázové napětí 220 V, můžete použít jednofázové asynchronní elektromotory s kotvou nakrátko pro domácí použití: z praček jako Oka, Volga, zavlažovacích čerpadel Agidel, BCN atd. Mají kondenzátorovou banku zapojenou paralelně s pracovním vinutím nebo používají stávající kondenzátor s fázovým posunem připojený ke startovacímu vinutí. Kapacita tohoto kondenzátoru může být potřeba mírně zvýšit. Jeho hodnota bude určena povahou zátěže připojené ke generátoru: pro aktivní zátěž (elektrické pece, žárovky, elektrické páječky) je nutná malá kapacita, indukční zátěž (elektromotory, televize, ledničky) vyžaduje více .

Obr.3 Nízkoenergetický generátor z jednofázového asynchronního motoru.

Nyní pár slov o hlavním hybateli, který bude pohánět generátor. Jak víte, jakákoli transformace energie je spojena s jejími nevyhnutelnými ztrátami. Jejich hodnota je dána účinností zařízení. Proto musí výkon mechanického motoru převyšovat výkon asynchronního generátoru o 50 . 100 %. Například s výkonem asynchronního generátoru 5 kW by měl být výkon mechanického motoru 7,5 . 10 kW. Pomocí převodového mechanismu jsou sladěny otáčky mechanického motoru a generátoru tak, že pracovní režim generátoru je nastaven na průměrné otáčky mechanického motoru. V případě potřeby můžete krátkodobě zvýšit výkon generátoru zvýšením otáček mechanického motoru.

Každá autonomní elektrárna musí obsahovat nezbytné minimum nástavců: střídavý voltmetr (se stupnicí do 500 V), měřič frekvence (nejlépe) a tři spínače. Jeden spínač připojuje zátěž ke generátoru, další dva spínají budicí obvod. Přítomnost spínačů v budicím obvodu usnadňuje start mechanického motoru a také umožňuje rychle snížit teplotu vinutí generátoru, po skončení práce se rotor nevybuzeného generátoru otáčí z mechanického motoru pro některé čas. Tento postup prodlužuje aktivní životnost vinutí generátoru.

READ
Systém zásobování vodou: snímače tlaku vody v čerpadle a jejich instalace

Pokud má generátor napájet zařízení, které je běžně připojeno k elektrické síti (například osvětlení v obytném domě, domácí spotřebiče), je nutné zajistit dvoufázový spínač, který toto zařízení odpojí od průmyslové sítě. během provozu generátoru. Oba vodiče musí být odpojeny: „fáze“ a „nula“.

Na závěr několik obecných rad.

1. Alternátor je nebezpečné zařízení. 380V používejte pouze v případě, že je to nezbytně nutné, jinak použijte 220V.

2. Podle bezpečnostních požadavků musí být generátor vybaven uzemněním.

3. Věnujte pozornost tepelnému režimu generátoru. „Nemá rád“ volnoběh. Snížit tepelné zatížení je možné pečlivějším výběrem kapacity budicích kondenzátorů.

4. Nenechte se mýlit výkonem elektrického proudu generovaného generátorem. Pokud se během provozu třífázového generátoru použije jedna fáze, pak její výkon bude 1/3 celkového výkonu generátoru, pokud dvě fáze – 2/3 celkového výkonu generátoru.

5. Frekvence střídavého proudu generovaného generátorem může být nepřímo řízena výstupním napětím, které by v „klidovém“ režimu mělo být o 4 . 6 % vyšší než průmyslová hodnota 220/380 V.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: