Každý ví, že provoz elektromotoru je přeměna elektrické energie na mechanickou energii. Bude možné jej přimět k přeměně mechanické energie na elektrickou energii, aby bylo možné použít elektromotor jako generátor? Díky principu reverzibility v elektrotechnice je to možné. Musíte však jasně znát princip fungování jednotky a vytvořit podmínky příznivé pro transformaci.
Zákony umožňující použití asynchronního elektromotoru jako generátoru
V generátoru napětí, obvykle dodávané z baterie, budí magnetické pole ve vinutí kotvy a rotaci zajišťuje jakékoli fyzické zařízení. Elektromotor neposkytuje možnost napájení vinutí kotvy napětím. Aby elektřinu nepohlcovala, ale vyráběla, je třeba uměle vytvořit magnetické pole.
U asynchronního motoru rotující magnetické pole rotoru „zaostává“ za polem statoru a zajišťuje proces přeměny elektrické energie na mechanickou energii. Chcete-li tedy spustit zpětný proces, musíte se ujistit, že pole statoru se otáčí pomaleji než pole rotoru nebo že se otáčí v opačném směru.
Metody přeměny elektromotoru na generátor
Existují dva způsoby, jak „upravit“ magnetické pole statoru.
Reaktivní zátěžové brzdění
To lze provést pomocí výkonné kondenzátorové banky. Připojte jej k napájecímu obvodu motoru, který normálně funguje. Náboj nahromaděný v baterii bude mimo fázi s nábojem vytvořeným napájecím napětím, což způsobí jeho zpomalení. Poté jej motor namísto absorbování proudu začne generovat a posílá jej do sítě.
Každé elektrické vozidlo funguje přesně díky tomuto efektu – při „samostatném“ pohybu z kopce není potřeba mechanická energie a kondenzátorová baterie je automaticky připojena k napájecímu obvodu. Vzniklá energie je přiváděna do sítě a následně přeměněna zpět na mechanickou energii.
Samobuzení elektromotoru
Zbytkové magnetické pole rotoru může vytvořit emf dostatečné k nabití kondenzátoru. V důsledku toho dochází k samobuzení, které umožňuje přepnutí motoru do režimu výroby elektřiny. Kontinuitu tohoto procesu zajišťuje kondenzátorová banka, napájená generovaným proudem.
Tento způsob je efektivnější a je vhodný, pokud chcete jako generátor použít asynchronní elektromotor.
Co potřebujete vědět, aby elektromotor fungoval jako generátor
Při přestavbě motoru na generátor je třeba vzít v úvahu následující technické detaily:
- Nepokoušejte se používat elektrolytické kondenzátory – nejsou vhodné pro zapojení do obvodu. Potřebujete nepolarizované kondenzátorové baterie.
- V třífázových strojích mohou být kondenzátory zapojeny v konfiguraci trojúhelníku nebo hvězdy. V prvním případě je výstupní napětí vyšší a ve druhém začíná generování při nižších otáčkách rotoru. Vyberte si nejlepší možnost k dosažení svého cíle.
- Elektřinu mohou vyrábět i jednofázové indukční motory s kotvou nakrátko. Startování se provádí pomocí kondenzátoru s fázovým posunem.
Protože není možné určit požadovanou kapacitu kondenzátorové banky, zbývá ji vybrat podle hmotnosti – měla by se rovnat hmotnosti motoru nebo ji mírně překročit.
Jak efektivní je použití elektromotoru jako generátoru?
Použití elektromotoru jako generátoru má své výhody:
- Jednotka se poměrně snadno udržuje a je ekonomická, protože kondenzátor přijímá energii ze zbytkového pole rotoru a z generovaného proudu.
- Prakticky nedochází k žádnému „bočnímu“ plýtvání energií na magnetických polích nebo zbytečnému zahřívání.
- Motor přeměněný na generátor je citlivý na změny zatížení.
- Frekvence generovaného proudu je často nestabilní.
- Takový generátor nemůže poskytovat průmyslový frekvenční proud.
Pokud ve vašem případě výhody převažují nad nevýhodami, je vhodné použít asynchronní generátor.
Generátor asynchronního nebo indukčního typu je speciální druh zařízení, které využívá střídavý proud a má schopnost reprodukovat elektřinu. Hlavním rysem jsou poměrně rychlé otáčky rotoru, z hlediska rychlosti otáčení tohoto prvku značně převyšuje synchronní variantu.
Jednou z hlavních výhod je možnost použití tohoto zařízení bez výrazných změn obvodů nebo zdlouhavého ladění.
Jednofázovou verzi indukčního generátoru lze připojit tak, že k němu přivedete potřebné napětí, což bude vyžadovat připojení ke zdroji energie. Řada modelů však produkuje samobuzení, tato schopnost jim umožňuje pracovat v režimu nezávislém na jakýchkoli vnějších zdrojích.
To se provádí postupným uvedením kondenzátorů do provozního stavu.
Obvod generátoru z asynchronního motoru
generátorový obvod založený na asynchronním motoru
Prakticky v každém stroji elektrického typu, konstruovaném jako generátor, jsou 2 různá aktivní vinutí, bez kterých není provoz zařízení možný:
- Polní vinutí, který je umístěn na speciální kotvě.
- Statorové vinutí, která je zodpovědná za vznik elektrického proudu, tento proces probíhá uvnitř ní.
Aby bylo možné vizualizovat a přesněji porozumět všem procesům, které se vyskytují během provozu generátoru, nejlepší možností by bylo podrobněji zvážit schéma jeho provozu:
- Stres, který je napájen z baterie nebo jakéhokoli jiného zdroje, vytváří magnetické pole ve vinutí kotvy.
- Otočné prvky zařízení spolu s magnetickým polem lze implementovat různými způsoby, včetně ručně.
- Magnetické pole, rotující určitou rychlostí, generuje elektromagnetickou indukci, díky které se ve vinutí objevuje elektrický proud.
- Drtivá většina dnes používaných schémat nemá schopnost dodávat napětí do vinutí kotvy, je to způsobeno přítomností rotoru s kotvou nakrátko v konstrukci. Proto bez ohledu na rychlost a dobu otáčení hřídele budou napájecí svorky zařízení stále bez napětí.
Při přeměně motoru na generátor je nezávislé vytvoření pohybujícího se magnetického pole jednou z hlavních a nepostradatelných podmínek.
Generátorové zařízení
Před provedením jakékoli úpravy indukčního motoru do generátoru, musíte pochopit strukturu tohoto stroje, který vypadá takto:
- Stator, který je vybaven 3-fázovým síťovým vinutím umístěným na jeho pracovní ploše.
- Navíjení uspořádané tak, že tvarem připomíná hvězdu: 3 počáteční prvky jsou vzájemně spojeny a 3 protilehlé strany jsou spojeny do sběracích kroužků, které nemají žádné body vzájemného kontaktu.
- Skluzné kroužky mají spolehlivé upevnění k hřídeli rotoru.
- Ve výstavbě Existují speciální kartáče, které neprovádějí žádné nezávislé pohyby, ale pomáhají zapnout reostat se třemi fázemi. To umožňuje změnit parametry odporu vinutí umístěného na rotoru.
- Často, ve vnitřním zařízení je takový prvek jako automatický zkratovač, který je nutný ke zkratování vinutí a zastavení reostatu, který je v pracovním stavu.
- Další přídavný prvek generátorového zařízení může být speciální zařízení, které oddaluje kartáče a sběrací kroužky v okamžiku, kdy procházejí fází zavírání. Toto opatření pomáhá výrazně snížit ztráty třením.
Výroba generátoru z motoru
Ve skutečnosti lze jakýkoli asynchronní elektromotor přeměnit vlastníma rukama na zařízení, které funguje jako generátor, který pak lze použít v každodenním životě. K tomuto účelu může být vhodný i motor převzatý ze staré pračky nebo jiného domácího vybavení.
Aby byl tento proces úspěšně implementován, doporučuje se dodržovat následující algoritmus akcí:
- Odstraňte vrstvu jádra motoru, díky čemuž se v jeho struktuře vytvoří prohlubeň. To lze provést na soustruhu, doporučuje se ubrat 2 mm. po celém jádru a vytvořte další otvory o hloubce asi 5 mm.
- Vezměte rozměry z výsledného rotoru, načež se z cínového materiálu vyrobí šablona ve formě proužku, která bude odpovídat rozměrům zařízení.
- Chcete-li nainstalovat ve vzniklém volném prostoru jsou neodymové magnety, které je nutné zakoupit předem. Každý pól bude vyžadovat alespoň 8 magnetických prvků.
- Fixace magnetů lze provést pomocí univerzálního superlepidla, ale je třeba vzít v úvahu, že při přiblížení k povrchu rotoru změní svou polohu, takže je třeba je pevně držet rukama, dokud není každý prvek přilepen. Kromě toho se během tohoto procesu doporučuje používat ochranné brýle, aby se zabránilo vstříknutí lepidla do očí.
- Zabalte rotor obyčejný papír a pásku, které budou potřeba k jeho zajištění.
- Koncová část rotoru zakryjte plastelínou, která zajistí utěsnění zařízení.
- Po dokončených akcích je nutné zpracovat volné dutiny mezi magnetickými prvky. K tomu je třeba zbývající volný prostor mezi magnety vyplnit epoxidovou pryskyřicí. Nejpohodlnějším způsobem by bylo vyříznout speciální otvor ve skořápce, přeměnit jej na krk a utěsnit okraje plastelínou. Dovnitř můžete nalít pryskyřici.
- Počkejte, až úplně ztuhne naplněné pryskyřicí, načež lze ochranný papírový obal odstranit.
- Rotor musí být upevněn pomocí stroje nebo svěráku tak, aby mohl být opracován, což spočívá v broušení povrchu. Pro tyto účely můžete použít brusný papír se střední zrnitostí.
- Určete stav a účel drátů vycházejících z motoru. Dvě by měly vést k pracovnímu vinutí, zbytek lze odříznout, aby nedošlo k záměně v budoucnu.
- Někdy je proces rotace docela špatný, nejčastěji jsou příčinou stará opotřebovaná a těsná ložiska, v takovém případě je lze vyměnit za nová.
- Usměrňovač pro generátor lze sestavit ze speciálních křemíkových diod, které jsou určeny přímo pro tyto účely. K nabíjení také nepotřebujete ovladač, hodí se prakticky všechny moderní modely.
Po provedení všech výše uvedených akcí lze proces považovat za dokončený, asynchronní motor byl přeměněn na generátor stejného typu.
Hodnocení úrovně efektivity – je to ziskové?
Generování elektrického proudu elektromotorem je zcela reálné a v praxi proveditelné, hlavní otázkou je, jak je ziskové?
Srovnání je provedeno především se synchronní verzí podobného zařízení, ve kterém není elektrický budicí obvod, ale i přes tuto skutečnost není jeho struktura a provedení jednodušší.
To je způsobeno přítomností kondenzátorové banky, což je extrémně technicky složitý prvek, který asynchronní generátor nemá.
Hlavní výhodou asynchronního zařízení je, že dostupné kondenzátory nevyžadují žádnou údržbu, protože veškerá energie je přenášena z magnetického pole rotoru a proudu, který vzniká při provozu generátoru.
Elektrický proud vznikající při provozu nemá prakticky žádné vyšší harmonické, což je další podstatná výhoda.
Asynchronní zařízení nemají jiné výhody, kromě zmíněných, ale mají řadu významných nevýhod:
- Během jejich provozu není možné zajistit jmenovité průmyslové parametry elektrického proudu generovaného generátorem.
- Vysoký stupeň citlivosti i na nejmenší rozdíly v parametrech zátěže.
- Pokud jsou překročeny parametry přípustného zatížení na generátoru, bude detekován nedostatek elektřiny, po kterém bude dobíjení nemožné a výrobní proces bude zastaven. K odstranění tohoto nedostatku se často používají baterie s významnou kapacitou, které mají schopnost měnit svůj objem v závislosti na velikosti aplikovaného zatížení.
Elektrický proud generovaný asynchronním generátorem podléhá častým změnám, jejichž povaha je neznámá, je náhodná a nelze ji vysvětlit vědeckými argumenty.
Nemožnost zohlednění a odpovídající kompenzace takových změn vysvětluje skutečnost, že taková zařízení nezískala popularitu a nejsou široce používána v nejzávažnějších průmyslových odvětvích nebo domácích pracích.
Fungování asynchronního motoru jako generátoru
V souladu s principy, na kterých všechny takové stroje fungují, probíhá provoz indukčního motoru po přeměně na generátor následovně:
- Po připojení kondenzátorů na svorkyNa vinutí statoru dochází k řadě procesů. Zejména se ve vinutí začíná pohybovat vedoucí proud, který vytváří magnetizační efekt.
- Pouze pokud se kondenzátory shodují parametry požadované kapacity, zařízení se samobudí. To podporuje symetrický 3-fázový napěťový systém na vinutí statoru.
- Konečná hodnota napětí bude záviset na technických možnostech použitého stroje a také na možnostech použitých kondenzátorů.
Díky popsaným akcím dochází k procesu přeměny asynchronního motoru s kotvou nakrátko na generátor s podobnými charakteristikami.
přihláška
V každodenním životě a ve výrobě jsou takové generátory široce používány v různých oblastech a oblastech, ale jsou nejvíce žádané pro provádění následujících funkcí:
- Použití jako motory u větrných elektráren je to jedna z nejoblíbenějších funkcí. Mnoho lidí vyrábí své vlastní asynchronní generátory, které je pro tyto účely používají.
- Práce jako vodní elektrárna s malým výkonem.
- Poskytování stravy a elektřiny z městského bytu, soukromého venkovského domu nebo individuálního vybavení domácnosti.
- Provádějte základní funkce svařovací generátor.
- Zařízení bez přerušení střídavý proud jednotlivých spotřebitelů.
Výrobní a provozní tipy
Je nutné mít určité dovednosti a znalosti nejen při výrobě, ale také při provozu takových strojů, s tím mohou pomoci následující tipy:
- Jakýkoli typ asynchronních generátorů Bez ohledu na oblast, ve které se používají, jde o nebezpečné zařízení, z tohoto důvodu se doporučuje izolovat.
- Během výrobního procesu zařízení je nutné zvážit instalaci měřicích přístrojů, protože bude nutné získat údaje o jeho fungování a provozních parametrech.
- Dostupnost speciálních tlačítek, pomocí kterého můžete zařízení ovládat, značně usnadňuje proces obsluhy.
- Základy je povinný požadavek, který musí být proveden před provozem generátoru.
- Během práce, Účinnost asynchronního zařízení může periodicky klesat o 30-50%, výskyt tohoto problému není možné překonat, protože tento proces je nedílnou součástí přeměny energie.
