Який двигун можна використовувати для вироблення електрики. Асинхронний електродвигун як генератор

Не завжди місцеві електромережі здатні повноцінно забезпечувати електрикою будинку, особливо якщо це стосується заміських дач та особняків. Перебої з постійним електропостачанням або його повна відсутність змушує шукати отримання електрики. Одним із таких є використання – приладу, здатного перетворювати та накопичувати електрику, використовуючи при цьому найнезвичайніші ресурси (енергія, припливів і відливів). Його принцип роботи досить простий, що уможливлює зробити електрогенератор своїми руками. Можливо, саморобна модель не зможе конкурувати з аналогом заводського складання, проте це чудовий спосіб заощадити понад 10 000 рублів. Якщо розглядати саморобний електрогенератор як тимчасове альтернативне джерело електропостачання, то цілком можна обійтися і саморобкою.

Як зробити електрогенератор, що для цього буде потрібно, а також які нюанси доведеться враховувати, дізнаємося далі.

Бажання мати у своєму користуванні електрогенератор затьмарюється однією неприємністю - це в найвища вартість агрегату. Як не крути, але найменш потужні моделі мають досить надхмарну вартість - від 15 000 рублів і вище. Саме цей факт наштовхує на думку про власноручне створення генератора. Однак сам процес може бути скрутним, якщо:

  • немає навички у роботі з інструментом та схемами;
  • немає досвіду у створенні таких приладів;
  • немає в наявності необхідних деталей та запчастин.

Якщо все це і величезне бажання присутні, то можна спробувати зібрати генератор, керуючись вказівками по складанню та доданою схемою.

Не секрет, що покупний електрогенератор буде володіти більш розширеним переліком можливостей і функцій, у той час як саморобка здатна підводити і давати збої в невідповідні моменти. Тому, купувати чи робити своїми руками – питання суто індивідуальне, яке потребує відповідального підходу.

Як працює електрогенератор

Принцип роботи електрогенератора ґрунтується на фізичному явищі електромагнітної індукції. Провідник, що проходить через штучно створене електромагнітне поле, створює імпульс, який перетворюється на постійний струм.

Генератор має двигун, який здатний виробляти електрику, спалюючи у своїх відсіках певний вид палива: , або . У свою чергу, паливо, потрапляючи в камеру спалювання, в процесі горіння виробляє газ, який обертає колінчастий вал. Останній передає імпульс веденому валу, який вже здатний надати певну кількість енергії на виході.

У електротехніці існує так званий принцип оборотності: будь-який пристрій, який перетворює електричну енергію на механічну, може виконувати і зворотну роботу. На ньому заснований принцип дії електричних генераторів, обертання роторів яких викликає появу електричного струму в статорних обмотках.

Теоретично можна переробити і використовувати будь-який асинхронний двигун як генератор, але для цього треба, по-перше, зрозуміти фізичний принцип, а по-друге, створити умови, що забезпечують це перетворення.

Магнітне поле, що обертається – основа схеми генератора з асинхронного двигуна

В електричній машині, що спочатку створюється як генератор, існують дві активні обмотки: збудження, розміщена на якорі, і статорна, в якій і виникає електричний струм. Принцип її роботи заснований на ефекті електромагнітної індукції: магнітне поле, що обертається, породжує в обмотці, яка знаходиться під його впливом, електричний струм.

Магнітне поле виникає в обмотці якоря від напруги, що зазвичай подається з , а його обертання забезпечує будь-який фізичний пристрій, хоча б і ваша особиста м'язова сила.

Конструкція електродвигуна з короткозамкненим ротором (це 90 відсотків усіх виконавчих електричних машин) не передбачає можливості подачі напруги живлення на обмотку якоря. Тому, скільки б ви не обертали вал двигуна, на його клемах електричного струму не виникне.
Тим, хто хоче зайнятися переробкою в генератор, треба створювати магнітне поле, що обертається самостійно.

Створюємо передумови для переробки

Двигуни, що працюють від змінного струму, називають асинхронними. Все тому, що магнітне поле статора, що обертається, трохи випереджає швидкість обертання ротора, воно як би тягне його за собою.

Використовуючи той же принцип оборотності, приходимо до висновку, що для початку генерації електричного струму магнітне поле статора, що обертається, повинно відставати від ротора або навіть бути протилежним у напрямку. Створити магнітне поле, що обертається, яке відстає від обертання ротора або протилежно йому, можна двома способами.

Загальмувати його реактивним навантаженням. Для цього в ланцюг живлення електродвигуна, який працює у звичайному режимі (не генерації), треба включити, наприклад, потужну конденсаторну батарею. Вона здатна накопичувати реактивну складову електричного струму магнітну енергію. Цією властивістю останнім часом широко користуються ті, хто хоче заощадити кіловат-годинник.

Якщо бути точним, то фактичної економії електроенергії немає, просто споживач трохи обманює електролічильник на законній основі.
Накопичений конденсаторною батареєю заряд знаходиться в протифазі з тим, що створюється напругою живлення і «підгальмовує» його. В результаті електродвигун починає генерувати струм і віддавати його у мережу.

Використання високопотужних моторів у домашніх умовах за наявності виключно однофазної мережі потребує певних знань у тому, що .

Для одночасного підключення споживачів електроенергії до трьох фаз служить спеціальний електромеханічний пристрій - магнітний пускач, про особливості правильної установки яких можна прочитати.

Насправді цей ефект застосовується у транспорті електричної тязі. Як тільки електровоз, трамвай або тролейбус йдуть під ухил, до ланцюга живлення тягового електродвигуна підключається конденсаторна батарея і відбувається віддача електричної енергії в мережу (не вірте тим, хто стверджує, що електротранспорт доріг він майже на 25 відсотків забезпечує енергією сам себе).

Такий спосіб отримання електричної енергії не є чистою генерацією. Щоб перевести роботу асинхронного двигуна режим генератора, треба використовувати метод самозбудження.

Самозбудження асинхронного двигунаі перехід його в режим генерації може виникнути через наявність у якорі (роторі) залишкового магнітного поля. Воно дуже мало, але здатне породити ЕРС, що заряджає конденсатор. Після виникнення ефекту самозбудження конденсаторна батарея живиться від виробленого електричного струму і процес генерації стає безперервним.

Секрети виготовлення генератора з асинхронного двигуна

Щоб перетворити електромотор на генератор треба використовувати неполярні конденсаторні батареї. Електролітичні конденсатори для цього годяться. У трифазних двигунах конденсатори включаються "зіркою" дозволяє почати генерацію на менших оборотах ротора, але величина напруги на виході буде дещо нижчою, ніж при з'єднанні "трикутником".

Також можна зробити генератор із однофазного асинхронного двигуна. Але для цього годяться лише ті, які мають короткозамкнений ротор, а для запуску використовують фазозсувний конденсатор. Колекторні однофазні двигуни для переробки не годяться.

Розрахувати в побутових умовах величину потрібної ємності конденсаторної батареї неможливо. Тому домашній майстер повинен виходити з простого міркування: загальна вага конденсаторної батареї повинна дорівнювати або трохи перевищувати вагу самого електродвигуна.
На практиці це призводить до того, що створити досить потужний асинхронний генератор майже неможливо, оскільки менше номінальні обороти двигуна, тим він більше важить.

Оцінюємо рівень ефективності — чи це вигідно?

Як бачите, змусити електродвигун генерувати струм можна не тільки в теоретичних вигадках. Тепер треба розібратися, наскільки виправдані зусилля щодо «зміни підлоги» електричної машини.


У багатьох теоретичних виданнях головною перевагою асинхронних є їх простота. Щиро кажучи, це лукавство. Пристрій двигуна анітрохи не простіше пристрою синхронного генератора. Звичайно, в асинхронному генераторі немає електричного ланцюга збудження, але він замінений на конденсаторну батарею, яка сама по собі є складним технічним пристроєм.

Зате конденсатори не треба обслуговувати, а енергію вони отримують як би задарма - спочатку від залишкового магнітного поля ротора, а потім - від електричного струму, що виробляється. Ось у цьому і є головний, та й практично єдиний плюс асинхронних генераторних машин їх можна не обслуговувати. Такі джерела електричної енергії застосовуються в , що приводяться в дію силою вітру або падаючої води.

Ще однією перевагою таких електричних машин є те, що струм, що генерується ними, майже позбавлений вищих гармонік. Цей ефект називається "клірфактор". Для людей далеких від теорії електротехніки його можна пояснити так: чим нижчий клірфактор, тим менше витрачається електроенергії на марне нагрівання, магнітні поля та інше електротехнічне «неподобство».

У генераторів з трифазного асинхронного двигуна клірфактор зазвичай знаходиться в межах 2%, коли традиційні синхронні машини видають мінімум 15. Однак облік клірфактора в побутових умовах, коли до мережі підключені різні типи електроприладів (пральні машини мають велике індуктивне навантаження) практично неможливий.

Решта всіх властивостей асинхронних генераторів є негативними. До них відноситься, наприклад, практична неможливість забезпечити номінальну промислову частоту струму, що виробляється. Тому їх майже завжди сполучають з випрямляючими пристроями та використовують для заряджання акумуляторних батарей.

Крім того, такі електричні машини дуже чутливі до перепадів навантаження. Якщо в традиційних генераторах для збудження використовується акумулятор, що має великий запас електричної потужності, то конденсаторна батарея сама забирає з струму, що виробляється частина енергії.

Якщо навантаження на саморобний генератор з асинхронного двигуна перевищує номінал, їй не вистачить електрики для підзарядки і генерація припиниться. Іноді використовують ємнісні батареї, обсяг яких динамічно змінюється в залежності від величини навантаження. Однак при цьому повністю втрачається перевага простоти схеми.

Нестабільність частоти струму, зміни якої майже завжди носять випадковий характер, не піддаються науковому поясненню, а тому не можуть бути враховані і компенсовані, зумовило малу поширеність асинхронних генераторів у побуті та народному господарстві.

Функціонування асинхронного двигуна як генератора на відео

Перебуваючи на дачі, часто трапляється так, що потрібне автономне джерело електрики для забезпечення світла в будинку або роботи електроінструменту. У цьому допоможуть електрогенератори, які можна швидко підключити до електропроводки. Сучасний ринок пропонує величезний вибір моделей, що дають напругу від 12 до 380 вольт. Споживач може вибрати дизель, бензиновий чи газовий агрегат. Щоб дізнатися, як вибрати генератор для дачі, потрібно коротко ознайомитися з різними моделями.

Бензиновий генератор потрібний на дачі для короткочасної подачі електрики. Він простий в експлуатації, легкий у транспортуванні, дешевший за аналоги, що працюють на іншому паливі. Давайте розберемося, як вибрати бензогенератор для дачі з величезного асортименту моделей.

Час роботи

Побутові бензинові генератори розраховані на 8 годин безперервної роботи. Після цього їм потрібний відпочинок, інакше двигун перегріється. Тривалість роботи може змінюватися від споживаного навантаження. Якщо бензиновий генератор завантажений до номіналу, то через 6-7 годин йому знадобиться відпочинок. Працюючи на 1 агрегаті цілодобово, потрібно контролювати температуру двигуна. Це можна зробити, приклавши до корпусу двигуна термопар вимірювального приладу – мультиметра.

Взагалі такі моделі підходять для енергопостачання дачного будинку в період відключення електроенергії або для тимчасового підключення електроприладів. Щоб забезпечити будинок електроенергією на кілька діб, під час перерв у роботі буде потрібно обов'язкова заміна олії. Але для таких випадків краще мати 2 агрегати різної потужності. Їх запускають по черзі, використовуючи модель під передбачуване навантаження.

У принципі, на дачі рідко виникає потреба у цілодобовій роботі генератора. Якщо потрібно підключити кондиціонер та інші малопотужні прилади, то завантаженість агрегату не буде номінальною. Запускати бензиновий генератор на всю ніч для роботи одного холодильника також небажано. Він буде недовантажений або працювати на холостому ходу, що негативно позначиться на агрегаті.

Двигун

Багато бензинових генераторів продаються під відомими брендами японських та інших виробників. Але найчастіше такі агрегати мають вітчизняну чи китайську збірку, оскільки ці виробники самі генератори не виробляють. Вони постачають лише двигуни до них та інші комплектуючі.

Вибираючи агрегат для дачі необхідно ознайомитись з його ресурсом:

  • бензиновий агрегат, що має двигун з алюмінієвим блоком циліндрів, розрахований приблизно на 500 мотогодин;
  • бензинові двигуни з чавунним циліндром відрізняються великим ресурсом та низькою витратою палива. Тут слід звернути увагу на розташування клапанів. Агрегат з бічним розташуванням клапанів має ресурс до 1500 мотогодин. Його бензиновий побратим з верхнім розташуванням клапанів має ресурс понад 3 тис. мотогодин.

Залежно від потужності бензиновий агрегат має двоциліндровий або одноциліндровий двигун. Через те, що сучасний ринок наповнений неякісним товаром, треба звертати увагу на хитрощі, до яких вдаються нечесні виробники та продавці. Справа в тому, що одноциліндрові моделі забезпечать потужність до 7 кВт. Якщо в інструкції написано, що генератор дасть більшу потужність, це не відповідає дійсності. Він її не дасть чи просто зламається. Потужність понад 7 кВт дадуть бензинові моделі із двоциліндровими двигунами. Тільки їхня вартість, звичайно, набагато вища.

Карбюратор

Вибираючи бензиновий агрегат, зверніть увагу на висоту розташування дачі над рівнем моря. Якщо земельна ділянка перевищує 1,5 км, потрібно зробити модернізацію карбюратора. З цим питанням можна звернутися до дилера до покупки агрегату, щоб встановили менший діаметр жиклер і зробили регулювання. Інакше збагачена суміш знизить продуктивність двигуна, і збільшиться витрата бензину.

Майте на увазі, що при кожному підйомі генератора з модифікованим карбюратором на висоту 300 м двигун буде втрачати свою потужність приблизно на 3,5%. Але і якщо опустити агрегат у низину, потужність двигуна також знизиться, що призведе до перегріву. Для кожної зміни висоти потрібно нове переналаштування карбюратора.

Дизель

Якщо на дачі передбачається тривале використання генератора або потрібна потужність більше 10 кВт тоді краще придбати дизель. Маленький дизельний агрегат має ті ж можливості, що і бензиновий, тільки споживає палива менше. Дизель боїться тривалої роботи на неодруженому ходу або малому навантаженні. При короткочасних включеннях дизельний агрегат не дасть бажаних результатів в економії палива, тому не варто купувати його для періодичної подачі електроенергії на дачі.

Дизельний агрегат складний у ремонті та потребує частого обслуговування. Парафінові домішки в дизпаливі кристалізуються на холоді, що робить дизельний генератор утрудненим у пуску. Щоб завести дизель у мороз, знадобляться спеціальні присадки або зимове паливо.

Для профілактики дизельний агрегат виробники рекомендують через кожні 100 мотогодин завантажувати 100% навантаженням приблизно на 2 години роботи.

З економічного боку, газові агрегати найвигідніші за наявності природного газу. Спочатку такі генератори називали гібридними, тому що вони могли працювати на газі чи бензині. Газові моделі ідентичні бензиновим. Їхня відмінність тільки в карбюраторі, пристосованому під газ. Якщо порівняти дизельний і бензиновий агрегат із газовим, то остання модель менш популярна через мобільність.

Газові генератори, працюючи від балонів зі зрідженим газом, економії палива не відрізняються від бензинових. Реальна економія приблизно в 10 разів виходить від використання газу з магістралі. Але і тут є своє підводне каміння. Зріджений газ із балонів або газгольдера далекий від норми, тому деякі моделі можуть зовсім не завестися. Від магістралі газові агрегати працюють добре, але для їх підключення буде потрібно проект та виклик газовиків. До того ж домашній газовий лічильник може не пропустити потрібну кількість газу і доведеться ставити додатковий окремо для генератора. Це створює додаткові витрати.

Інверторні моделі

Вибираючи для дачі генератор, багато хто звертає увагу на інверторні моделі. Не має значення, на який вид палива розрахований двигун. Нехай це буде дизель, бензин чи газ, головне, що до нього можна підключити комп'ютер та іншу чутливу електроніку. Згідно з інструкцією, інвертори повинні видавати на виході стабільні параметри напруги.

Принцип роботи агрегату полягає в перетворенні випрямлячем виробленого змінного струму в постійний. Для накопичення постійного струму використовують акумулятори. Після стабілізації коливання електрохвиль, постійний струм з акумуляторів інвертором перетворюється на змінний і подається користувачеві.

Інверторні моделі економні. Контроль над рівнем масла, палива та частотою обертання двигуна майже наполовину зменшують витрати на дозаправку. При мінімальному навантаженні автоматика генератора перемикає їх у режим економії, продовжуючи цим термін служби агрегату.

На цьому переваги інверторів закінчуються. Насправді проявляється друга сторона медалі з негативними наслідками. Дешеві інверторні моделі не дають на виході задовілу синусоїду, обіцяну в інструкції з експлуатації. Економлячи на якісних комплектуючих, виробник намагається знизити вартість агрегату. Результатом на виході є подібність до синусоїди. До такого генератора електроніку підключати не можна, а можуть навіть лампочки перегоріти. Але відомий бренд та висока ціна теж не гарантують якість. При покупці інвертора треба дізнатися, наскільки вихідна напруга близька до необхідної синусоїди.

Головний недолік інвертора полягає в електроніці, яка чутлива до пускових струмів електроустаткування. Це можуть бути насоси, компресор холодильника і таке інше. Наприклад, компресор холодильника потужністю 500 Вт при запуску споживає 1,5 кВт. Інверторні генератори малопотужні, тому як джерела електроенергії для дачі вони не підходять. Адже нема рації купувати дорогий агрегат для подачі електрики одному комп'ютеру. Є й інші мінуси, наприклад, мала ємність вбудованої батареї, яку не можна самостійно замінити. Перевищення потужності працюючого електроустаткування над ємністю акумулятора призводить до того, що інверторні агрегати відключають подачу електроенергії та переходять на режим заряджання батареї.

Альтернативні джерела електроенергії

До альтернативного джерела електропостачання дачі можна віднести вітряний генератор та сонячні батареї. Це обладнання для вироблення електрики не потребує спалювання палива. Тільки замість необхідних 220 вольт вітряний агрегат та сонячні батареї виробляють 24 або 12 вольт. Давайте розглянемо їх докладніше:


Як варіант, видобути альтернативну електроенергію тим самим напругою 24 або 12 вольт можна, використовуючи гідротехнічний агрегат. Його встановлюють у річку, що протікає поруч із дачею. Принцип його роботи той самий, тільки взимку, коли річка замерзне, електричний струм пропаде.

Робимо висновки

Вивчивши всі моделі, робимо вибір генератора для дачі:

  • бензинові моделі краще купувати для короткочасної подачі електроенергії. Їх легко підключити до домашньої мережі та швидко запустити в роботу;
  • дизель потрібний для тривалої подачі електроенергії до будинку. Хоча дизельний агрегат коштує дорожче за бензиновий, але він витриваліший і дешевше в дозаправці;
  • газові моделі для підключення вимагають додаткових витрат та клопоту. Але якщо біля дачі проходить газова магістраль, за бажанням господаря можна скористатися таким генератором;
  • інверторним агрегатам категорично скажемо "ні" для використання на дачі;
  • Альтернативні електрогенератори - це безшумне джерело електроенергії, що не вимагає витрат на паливо. Будь то вітряк або сонячні батареї, вони дадуть безкоштовні 24 або 12 вольт цілий рік.

Вибираючи автономне джерело електроенергії для дачі, нехай кожен господар віддасть перевагу тій моделі генератора, яка найбільше йому підходить. Головне, щоб у будинок подавали якісну напругу, і була хороша шумоізоляція від працюючого агрегату.

Вконтакте

У статті розказано про те, як побудувати трифазний (однофазний) генератор 220/380 на базі асинхронного електродвигуна змінного струму. Трифазний асинхронний електродвигун, винайдений наприкінці 19 століття російським вченим-електротехніком М.О. Доливо-Добровольським, отримав у цей час переважне поширення і в промисловості, і в сільському господарстві, а також у побуті.

Асинхронні електродвигуни - найпростіші та найнадійніші в експлуатації. Тому в усіх випадках, коли це допустимо за умовами електроприводу і немає необхідності компенсувати реактивну потужність, слід застосовувати асинхронні електродвигуни змінного струму.

Розрізняють два основні види асинхронних двигунів: з короткозамкненим роторомі з фазнимротором. Асинхронний короткозамкнутий електродвигун складається з нерухомої частини - статора та рухомої частини - ротора, що обертається у підшипниках, укріплених у двох щитах двигуна. Сердечники статора та ротора набрані з окремих ізольованих один від одного листів електротехнічної сталі. У пази осердя статора укладена обмотка, виконана із ізольованого дроту. У пази сердечника ротора укладають стрижневу обмотку або заливають алюмінієвий розплавлений. Кільця-перемички коротко замикають обмотку ротора по кінцях (звідси і назва - короткозамкнутий). На відміну від короткозамкнутого ротора, у пазах фазного ротора розміщують обмотку, виконану за типом статора обмотки. Кінці обмотки підводять до контактних кільців, укріплених на валу. Кільцями ковзають щітки, з'єднуючи обмотку з пусковим або регулювальним реостатом.

Асинхронні електродвигуни з фазним ротором є дорожчими пристроями, вимагають кваліфікованого обслуговування, менш надійні, тому застосовуються лише у галузях виробництва, у яких без них обійтися не можна. Тому вони мало поширені, і ми їх надалі розглядати не будемо.

По обмотці статора, включеної в трифазний ланцюг, протікає струм, що створює обертове магнітне поле. Магнітні силові лінії поля статора, що обертається, перетинають стрижні обмотки ротора і індуктують в них електрорушійну силу (ЕРС). Під дією цієї ЕРС у замкнених накоротко стрижнях ротора протікає струм. Навколо стрижнів виникають магнітні потоки, що створюють загальне магнітне поле ротора, яке, взаємодіючи з магнітним полем статора, що обертає, створює зусилля, що змушує ротор обертатися в напрямку обертання магнітного поля статора.

Частота обертання ротора дещо менша за частоту обертання магнітного поля, створюваного обмоткою статора. Цей показник характеризується ковзанням S і для більшості двигунів у межах від 2 до 10%.

У промислових установках найчастіше використовуються трифазні асинхронні електродвигуниякі випускають у вигляді уніфікованих серій. До них відноситься єдина серія 4А з діапазоном номінальної потужності від 0,06 до 400 кВт, машини якої відрізняються великою надійністю, хорошими експлуатаційними якостями та відповідають рівню світових стандартів.

Автономні асинхронні генератори - трифазні машини, що перетворюють механічну енергію первинного двигуна на електричну енергію змінного струму. Їх безперечною перевагою перед іншими видами генераторів є відсутність колекторно-щіткового механізму і, як наслідок цього, велика довговічність та надійність.

Робота асинхронного електродвигуна у генераторному режимі

Якщо відключений від мережі асинхронний двигун привести у обертання від будь-якого первинного двигуна, то відповідно до принципу оборотності електричних машин при досягненні синхронної частоти обертання на затискачах статорної обмотки під дією залишкового магнітного поля утворюється деяка ЕРС. Якщо тепер до затискачів статорної обмотки підключити батарею конденсаторів, то в обмотках статора потече випереджаючий ємнісний струм, що є в даному випадку намагнічуючим.

Ємність батареї повинна перевищувати деяке критичне значення С0, що залежить від параметрів автономного асинхронного генератора: тільки в цьому випадку відбувається самозбудження генератора і на обмотках статора встановлюється трифазна симетрична система напруг. Значення напруги залежить, зрештою, від характеристики машини і ємності конденсаторів. Таким чином, асинхронний короткозамкнутий електродвигун може бути перетворений на асинхронний генератор.

Стандартна схема включення асинхронного електродвигуна як генератор.

Можна підібрати ємність так, щоб номінальна напруга та потужність асинхронного генератора дорівнювали відповідно напруги та потужності при роботі його як електродвигун.

У таблиці 1 наведені ємності конденсаторів для збудження асинхронних генераторів (U=380, 750….1500 об/хв). Тут реактивну потужність Q визначено за формулою:

Q = 0,314 · U 2 · C · 10 -6

де С – ємність конденсаторів, мкф.

Потужність генератора,кВ·А Холостий хід
ємність, мкФ реактивна потужність, квар cos = 1 cos = 0,8
ємність, мкФ реактивна потужність, квар ємність, мкФ реактивна потужність, квар
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

Як видно з наведених даних, індуктивне навантаження на асинхронний генератор, що знижує коефіцієнт потужності, викликає різке збільшення потрібної ємності. Для підтримки напруги постійним із збільшенням навантаження необхідно збільшувати ємність конденсаторів, тобто підключати додаткові конденсатори. Цю обставину слід розглядати як недолік асинхронного генератора.

Частота обертання асинхронного генератора в нормальному режимі повинна перевищувати асинхронну величину ковзання S = 2...10%, і відповідати синхронної частоті. Не виконання цієї умови призведе до того, що частота напруги, що генерується, може відрізнятися від промислової частоти 50 Гц, що призведе до нестійкої роботи частото-залежних споживачів електроенергії: електронасосів, пральних машин, пристроїв з трансформаторним входом.

Особливо небезпечне зниження частоти, що генерується, так як в цьому випадку знижується індуктивний опір обмоток електродвигунів, трансформаторів, що може стати причиною їх підвищеного нагріву і передчасного виходу з ладу.

Як асинхронний генератор може бути використаний звичайний асинхронний короткозамкнутий електродвигун відповідної потужності без будь-яких переробок. Потужність електродвигуна-генератора визначається потужністю пристроїв, що підключаються. Найбільш енергоємними з них є:

  • побутові зварювальні трансформатори;
  • електропили, електрофуганки, зернодробилки (потужність 0,3...3 кВт);
  • електропечі типу "Росіянка", "Мрія" потужністю до 2 кВт;
  • електропраски (потужність 850 ... 1000 Вт).

Особливо хочу зупинитися на експлуатації побутових зварювальних трансформаторів. Їхнє підключення до автономного джерела електроенергії найбільш бажано, т.к. при роботі від промислової мережі вони створюють низку незручностей для інших споживачів електроенергії.

Якщо побутовий зварювальний трансформатор розрахований працювати з електродами діаметром 2…3 мм, його повна потужність становить приблизно 4…6 кВт, потужність асинхронного генератора щодо його харчування має бути не більше 5…7 кВт. Якщо побутовий зварювальний трансформатор допускає роботу з електродами діаметром 4 мм, то у найважчому режимі - "різання" металу, споживана ним повна потужність може досягати 10...12 кВт, відповідно потужність асинхронного генератора повинна знаходитися в межах 11...13 кВт.

Як трифазну батарею конденсаторів добре використовувати так звані компенсатори реактивної потужності, призначені для поліпшення соsφ в промислових освітлювальних мережах. Їх типове позначення: КМ1-0,22-4,5-3У3 або КМ2-0,22-9-3У3, яке розшифровується в такий спосіб. КМ - косинусні конденсатори з просоченням мінеральним маслом, перша цифра-габарит (1 або 2), потім напруга (0,22 кВ), потужність (4,5 або 9 квар), потім цифра 3 або 2 означає трифазне або однофазне виконання, У3 (Помірний клімат третьої категорії).

У разі самостійного виготовлення батареї слід використовувати конденсатори типу МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 та ін. на робочу напругу не менше 600 В. Електролітичні конденсатори застосовувати не можна.

Розглянутий вище варіант підключення трифазного електродвигуна як генератор можна вважати класичним, але не єдиним. Існують інші способи, які так само добре зарекомендували себе на практиці. Наприклад, коли батарея конденсаторів підключається до однієї або двох обмоток електродвигуна-генератора.

Двофазний режим асинхронного генератора.

Рис.2 Двофазний режим асинхронного генератора.

Таку схему слід використовувати тоді, коли немає необхідності отримання трифазного напруги. Цей варіант включення зменшує робочу ємність конденсаторів, знижує навантаження на первинний механічний двигун у режимі холостого ходу тощо. економить "дорогоцінне" паливо.

Як малопотужні генератори, що виробляють змінну однофазну напругу 220 В, можна використовувати однофазні асинхронні короткозамкнуті електродвигуни побутового призначення: від пральних машин типу "Ока", "Волга", поливальних насосів "Агідель", "БЦН" та ін. У них конденсаторна батарея підключатися паралельно до робочої обмотки, або використовувати вже наявний фазозсувний конденсатор, підключений до пускової обмотки. Місткість цього конденсатора, можливо, слід дещо збільшити. Його величина визначатиметься характером навантаження, що підключається до генератора: для активного навантаження (електропечі, лампочки освітлення, електропаяльники) потрібна невелика ємність, індуктивної (електродвигуни, телевізори, холодильники) – більше.

Малопотужний генератор з однофазного асинхронного двигуна.

Тепер кілька слів про первинний механічний двигун, який приводить у обертання генератор. Як відомо, будь-яке перетворення енергії пов'язане з її неминучими втратами. Їхня величина визначається ККД пристрою. Тому потужність механічного двигуна має перевищувати потужність асинхронного генератора на 50…100%. Наприклад, при потужності асинхронного генератора 5 кВт, потужність механічного двигуна має бути 7,5...10 кВт. За допомогою передавального механізму домагаються узгодження оборотів механічного двигуна та генератора так, щоб робочий режим генератора встановлювався на середніх оборотах механічного двигуна. При необхідності можна короткочасно збільшити потужність генератора, підвищуючи оберти механічного двигуна.

Кожна автономна електростанція повинна містити необхідний мінімум навісного обладнання: вольтметр змінного струму (зі шкалою до 500 В), частотомір (бажано) та три вимикачі. Один вимикач підключає навантаження до генератора, два інших - комутують ланцюг збудження. Наявність вимикачів у ланцюзі збудження полегшує запуск механічного двигуна, а також дозволяє швидко знизити температуру обмоток генератора, після закінчення роботи - ротор незбудженого генератора ще деякий час обертають від механічного двигуна. Ця процедура продовжує активний термін служби обмоток генератора.

Якщо за допомогою генератора передбачається запитувати обладнання, яке у звичайному режимі підключається до мережі змінного струму (наприклад, освітлення житлового будинку, побутові електроприлади), необхідно передбачити двофазний рубильник, який в період роботи генератора відключатиме обладнання від промислової мережі. Відключати треба обидва дроти: "фазу" і "нуль".

Насамкінець кілька загальних порад.

1. Генератор змінного струму є пристрій підвищеної небезпеки. Застосовуйте напругу 380 В тільки у разі нагальної потреби, у всіх інших випадках користуйтеся напругою 220 В.

2. За вимогами техніки безпеки електрогенератор необхідно обладнати заземленням.

3. Зверніть увагу на тепловий режим генератора. Він "не любить" холостого ходу. Знизити теплове навантаження можна ретельнішим підбором ємності збудливих конденсаторів.

4. Не помилитеся з потужністю електричного струму, що виробляється генератором. Якщо під час роботи трехфазного генератора використовується одна фаза, її потужність становитиме 1/3 загальної потужності генератора, якщо дві фази - 2/3 загальної потужності генератора.

5. Частоту змінного струму, що виробляється генератором, можна опосередковано контролювати за вихідною напругою, яка в режимі "холостого ходу" повинна на 4...6% перевищувати промислове значення 220/380 В.


Для вирішення проблеми обмеженості викопних видів палива дослідники у всьому світі працюють над створенням та впровадженням в експлуатацію альтернативних джерел енергії. І йдеться не тільки про всі відомі вітряки та сонячні батареї. На зміну газу та нафти може прийти енергія від водоростей, вулканів та людських кроків. Recycle вибрав десять найцікавіших та екологічно чистих енерго-джерел майбутнього.


Джоулі з турнікетів

Тисячі людей щодня проходять через турнікети на вході на залізничні станції. Відразу в кількох дослідницьких центрах світу з'явилася ідея використовувати потік людей як інноваційний генератор енергії. Японська компанія East Japan Railway Company вирішила оснастити кожен турнікет на залізничних станціях генераторами. Установка працює на вокзалі в токійському районі Сібуя: у підлогу під турнікетами вбудовані п'єзоелементи, які виробляють електрику від тиску та вібрації, яку вони одержують, коли люди наступають на них.

Інша технологія «енерго-турнікетів» вже використовується в Китаї та Нідерландах. У цих країнах інженери вирішили використати не ефект натискання на п'єзоелементи, а ефект штовхання ручок турнікету або дверей-турнікетів. Концепція голландської компанії Boon Edam передбачає заміну стандартних дверцят при вході в торгові центри (які зазвичай працюють за системою фотоелемента і самі починають крутитися) на двері, які відвідувач повинен штовхати і таким чином виробляти електроенергію.

У голландському центрі Natuurcafe La Port такі двері-генератори вже з'явилися. Кожна з них виробляє близько 4600 кіловат-годину енергії на рік, що на перший погляд може здатися незначним, але є непоганим прикладом альтернативної технології вироблення електрики.