ГлавнаяРазноеАсинхронный генератор

Асинхронный генератор.Генератор из асинхронного двигателя. Асинхронный генератор


Самодельный генератор из асинхронного электродвигателя

В стремлении получить автономные источники электроэнергии специалисты нашли способ как своими руками переделать, трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока в генератор. Такой метод имеет ряд преимуществ и отдельные недостатки.

Внешний вид асинхронного электродвигателя

В разрезе показаны основные элементы:

  1. чугунный корпус с радиаторными рёбрами для эффективного охлаждения;
  2. корпус короткозамкнутого ротора с линиями сдвига магнитного поля относительно его оси;
  3. коммутационно контактная группа в коробке (борно), для коммутации обмоток статора в схемы звезда или треугольник и подключения проводов электропитания;
  4. плотные жгуты медных проводов обмотки статора;
  5. стальной вал ротора с канавкой для фиксации шкива клиновидной шпонкой.

Детальная разборка асинхронного электродвигателя с указанием всех деталей показана на рисунке ниже.

Детальная разборка асинхронного двигателя

Достоинства генераторов, переделанных из асинхронных двигателей:

  1. простота сборки схемы, возможность не разбирать электродвигатель, не перематывать обмотки;
  2. возможность вращения генератора электротока ветряной или гидротурбиной;
  3. генератор из асинхронного двигателя широко используется в системах мотор-генератор для преобразования однофазной сети 220В переменного тока в трёхфазную сеть с напряжением 380В.
  4. возможность использования генератора, в полевых условиях раскручивая его от двигателей внутреннего сгорания.

Как недостаток можно отметить сложность расчёта ёмкости конденсаторов, подключаемых к обмоткам, фактически это делается экспериментальным путём.

Поэтому трудно добиться максимальной мощности такого генератора, бывают сложности с электропитанием электроустановок, которые имеют большое значение пускового тока, на циркулярных электропилах с трёхфазными двигателями переменного тока, бетономешалках и других электроустановках.

Принцип работы генератора

В основу работы такого генератора заложен принцип обратимости: «любая электроустановка преобразующая электрическую энергию в механическую, может сделать обратный процесс». Используется принцип работы генераторов, вращение ротора вызывает ЭДС и появление электрического тока в обмотках статора.

Исходя из этой теории, очевидно, что асинхронный электродвигатель можно переделать в электрогенератор. Чтобы осознано провести реконструкцию необходимо понять, как происходит процесс генерации и что для этого требуется. Все двигатели, которые приводит в движение сила переменного тока, считаются асинхронными. Поле статора движется с небольшим опережением относительно магнитного поля ротора, подтягивая его за собой в сторону вращения.

Чтобы получить обратный процесс, генерацию, поле ротора должно опережать движение магнитного поля статора, в идеальном случае вращаться в противоположном направлении. Добиваются этого включением в сеть питания, конденсатора большой ёмкости, для увеличения ёмкости используют группы конденсаторов. Конденсаторная установка заряжается, накапливая магнитную энергию (элемент реактивной составляющей переменного тока). Заряд конденсатора по фазе противоположный источнику тока электродвигателя, поэтому вращение ротора начинает замедляться, обмотка статора генерирует ток.

Этот принцип работы используется практически в электровозах, трамваях при необходимости плавного торможения. По такому же принципу некоторые «Кулибины», замедляют вращение диска электросчётчиков, пытаясь сократить расходы на электроэнергию.

Преобразование

Как практически своими руками преобразовать асинхронный электродвигатель в генератор?

Для подключения конденсаторов надо открутить верхнюю крышку борно (коробка), где расположена контактная группа, коммутирующая контакты обмоток статора и подключены провода питания асинхронного двигателя.

Открытое борно с контактной группой

Обмотки статора могут быть соединены в схему «Звезда» или «Треугольник».

Схемы включения «Звезда» и «Треугольник»

На шильдике или в паспорте на изделие показаны возможные схемы подключения и параметры двигателя при различных подключениях. Указывается:

  • максимальные токи;
  • напряжение питания;
  • потребляемая мощность;
  • количество оборотов в минуту;
  • КПД и другие параметры.

Параметры двигателя, которые указаны на шильдике

В трёхфазный генератор из асинхронного электродвигателя, который делают своими руками, конденсаторы подключаются по аналогичной схеме «Треугольником» или «Звездой».

Вариант включения со «Звездой» обеспечивает пусковой процесс генерации тока на более низких оборотах, чем при соединении схемы в «Треугольник». При этом напряжение на выходе генератора будет немного ниже. Подключение по схеме «Треугольника» предоставляет незначительное увеличение выходного напряжения, но требует более высоких оборотов при запуске генератора. В однофазном асинхронном электродвигателе подключается один фазосдвигающий конденсатор.

Схема подключения конденсаторов на генераторе в «Треугольник»

Используются конденсаторы модели КБГ-МН, или другие марки не менее 400 В бесполярные, двухполюсные электролитические модели в этом случае не подходят.

Как выглядит бесполюсный конденсатор марки КБГ-МН

Так как в бытовых условиях рассчитать необходимую ёмкость конденсаторов для используемого двигателя практически невозможно, экспериментальным путём была составлена таблица.

Расчёт ёмкости конденсаторов для используемого двигателя

Номинальная выходная мощность генератора, в кВтПредположительная ёмкость в, мкФ
260
3,5100
5138
7182
10245
15342

В синхронных генераторах возбуждение процесса генерации происходит на обмотках якоря от источника тока. 90% асинхронных двигателей имеют короткозамкнутые роторы, без обмотки, возбуждение создаётся остаточным в роторе статическим зарядом. Его достаточно чтобы на первоначальном этапе вращения создать ЭДС, которое наводит ток, и подзаряжает конденсаторы, через обмотки статора. Дальнейшая подзарядка уже поступает от генерируемого тока, процесс генерации будет непрерывным, пока вращается ротор.

Автомат подключения нагрузки к генератору, розетки и конденсаторы рекомендуется установить в отдельный закрытый щит. Соединительные провода от борно генератора до щита проложить в отдельном изолированном кабеле.

Даже при неработающем генераторе необходимо избегать прикосновения к клемам конденсаторов контактов розеток. Накопленный конденсатором заряд остаётся длительное время и может ударить током. Заземляйте корпуса всех агрегатов, мотора, генератора, щита управления.

Монтаж системы мотор-генератор

При монтаже генератора с мотором своими руками надо учитывать, что указанное количество номинальных оборотов используемого асинхронного электродвигателя на холостом ходу больше.

Схема мотор-генератора на ременной передаче

На двигателе в 900 об/м при холостом ходе будет 1230 об/м, чтобы получить на выходе генератора, переделанного из этого двигателя достаточную мощность, надо иметь количество оборотов на 10% больше холостого хода:

1230 + 10% =1353 об/м.

Ременная передача рассчитывается по формуле:

Vг = Vм x Dм\Dг

Vг – необходимая скорость вращения генератора 1353 об/м;

Vм – скорость вращения мотора 1200 об/м;

Dм – диаметр шкива на моторе 15 см;

Dг – диаметр шкива на генераторе.

Имея мотор на 1200 об/м где шкив Ø 15 см, остаётся рассчитать только Dг – диаметр шкива на генераторе.

Dг = Vм x Dм/ Vг = 1200об/м х 15см/1353об/м = 13,3 см.

Генератор на ниодимовых магнитах

Как сделать генератор из асинхронного электродвигателя?

Этот самодельный генератор исключает применение конденсаторных установок. Источник магнитного поля, которое наводит ЭДС и создаёт ток в обмотке статора, построен на постоянных ниодимовых магнитах. Для того чтобы это сделать своими руками необходимо последовательно выполнить следующие действия:

  • Снять переднюю и заднюю крышки асинхронного электродвигателя.
  • Извлечь ротор из статора.

Как выглядит ротор асинхронного двигателя

  • Ротор протачивается, снимается верхний слой на 2 мм больше толщины магнитов. В бытовых условиях сделать расточку ротора своими руками не всегда представляется возможным, при отсутствии токарного оборудования и навыков. Нужно обратиться к специалистам в токарные мастерские.
  • На листе обычной бумаги готовится шаблон для размещения круглых магнитов, Ø 10-20мм, толщиной до 10 мм, с силой притяжения 5-9 кг, на кв/см, размер зависит от величины ротора. Шаблон наклеивается на поверхность ротора, магниты размещаются полосами под углом 15 – 20 градусов относительно оси ротора, по 8 штук в полосе. На рисунке ниже видно, что на некоторых роторах отмечены тёмно-светлые полосы смещения линий магнитного поля относительно его оси.

Установка магнитов на ротор

  • Ротор на магнитах рассчитывается так, чтобы получилось четыре группы полос, в группе по 5 полосок, расстояние между группами 2Ø магнита. Промежутки в группе 0.5-1Ø магнита, такое расположение снижает силу залипания ротора к статору, он должен проворачиваться усилиями двух пальцев;
  • Ротор на магнитах, сделанный по рассчитанному шаблону, заливается эпоксидной смолой. После того как она немного подсохнет цилиндрическая часть ротора покрывается слоем стекловолокна и опять пропитывается эпоксидной смолой. Это исключит вылет магнитов при вращении ротора. Верхний слой на магнитах не должен превышать первоначального диаметра ротора, который был до проточки. В противном случае ротор не встанет на своё место или при вращении будет тереться об обмотку статора.
  • После просушки, ротор можно поставить на место и закрыть крышки;
  • Испытывать, электрогенератор необходимо – проворачивать ротор электродрелью, измеряя напряжение на выходе. Количество оборотов при достижении нужного напряжения измеряется тахометром.
  • Зная необходимое количество оборотов генератора, ременная передача рассчитывается по методике описанной выше.

Интересный вариант применения, когда электрогенератор на основе асинхронного электродвигателя, используется в схеме электрический мотор-генератор с самоподпиткой. Когда часть мощности вырабатываемой генератором поступает на электродвигатель, который его раскручивает. Остальная энергия расходуется на полезную нагрузку. Осуществив принцип самоподпитки практически можно на долгое время обеспечить дом автономным электропитанием.

Видео. Генератор из асинхронного двигателя.

Для широкого круга потребителей электроэнергии покупать мощные дизельные электростанции как TEKSAN TJ 303 DW5C с мощностью на выходе 303 кВА или 242 кВт не имеет смысла. Маломощные бензиновые генераторы дорогие, оптимальный вариант сделать своими руками ветровые генераторы или устройство мотор-генератор с самопдпиткой.

Используя эту информацию можно собрать генератор своими руками, на постоянных магнитах или конденсаторах. Такое оборудование очень полезно на загородных домах, в полевых условиях, как аварийный источник питания, когда отсутствует напряжение в промышленных сетях. Полноценный дом с кондиционерами, электрическими плитами и нагревательными бойлерами, мощный мотор циркулярной пилы они не потянут. Временно обеспечить электроэнергией бытовые приборы первой необходимости могут, освещение, холодильник, телевизор и другие, которые не требуют больших мощностей.

Оцените статью:

elquanta.ru

Асинхронный электрический генератор.Возбуждение асинхронного генератора

Принцип работы асинхронного электрического генератора

Во всех случа­ях асинхронная электрическая машина потребляет из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного поля. При автономной работе асинхронной электрической машины в генераторном режиме магнитное поле в воздушном зазоре создается в результате взаимодействия магнитной движущийся силы магнитной силы всех фаз и магнитной движущийся силы обмотки ротора. Характер распределения магнитной движущийся силы точ­но такой же, как и в асинхронном электрическом двигателе(АД) , он также определяет характер распределения магнитного поля на полюсном делении. В асинхронном генераторе этот поток весьма близок к си­нусоидальному и при вращении ротора индуцирует в фазах статора и в обмотке ротора ЭДС Е| и Е2, которые можно принять синусоидальными.В отличие от асинхронного электрического двигателя в  асинхронном электрическом генераторе в данном случае ЭДС Е1 и Е2 являются активными, поддерживают ток в соответствующих цепях и в нагрузке, подклю­ченной к выходным зажимам.

В установившемся режиме работы основные соотношения для асинхронного электрического генератора с самовозбуждением определя­ются из схемы замещения. Основное отличие только в том, что к ее выводам подключено сопро­тивление нагрузки 2Н = Кн +]ХН и конденсаторы для обеспечения само­возбуждения и регулирования на­пряжения при изменении нагрузки асинхронного электрического генератора  с сопротивлениями Хс = 1/соС и Хск = 1/соСк.Как видно, напряжение при работе под нагрузкой изменяется как за счет падения напряжения на сопротивлениях r1 и х1, так и за счет сни­жения магнитного потока Фот , связанного с размагничивающим действи­ем магнитной движущийся силы  ротора. Если магнитная цепь асинхронного электрического генератора выполнена с достаточно силь­ным насыщением, то поток Фот остается почти постоянным и напряжение U1 при увеличении нагрузки изменяется в меньшей степени, а его внешняя характеристика получается более «жесткой».

Способы регулирования напряжения автономного асинхронного генератора. Самовозбуждение асинхронного электрического генератора

Особенности самовозбуждения асинхронного генератора. Асинхронный элетродвигатель, под­ключенный к трехфазной сети переменного тока, при частоте вращения ротора, больше, чем частота вращения поля статора, переходит в генера­торный режим и отдает в сеть активную мощность, потребляя из сети ре­активную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитно­го поля взаимной индукции. Тормозной электромагнитный момент, дейст­вующий на роторе, преодолевается приводным двигателем — дизелем, гид­ротурбиной, ветродвигателем и т.п.Для возбуждения  асинхронного электрогенератора необходимо наличие источника реактивной мощности — батареи конденсаторов или синхронно­го компенсатора, подключенных к обмотке статора. При этом почти есте­ственной представляется работа асинхронного генератора  при сверх синхронном скольжении, ко­гда скорость вращения ротора выше скорости вращающегося магнитного поля. Однако практически асинхронный генератор может возбуждаться при частоте вращения ротора, значительно меньшей синхронной, причем значения напряжения и частоты тока оказываются пропорциональными частоте вращения ротора и, кроме того, зависящими от схемы соединения конденсаторов. Так, в эксперименте ( по опытным данным гл. инж. Штефана А.М. (НК ЭМЗ, г. Н.Каховка)) конденсаторный асинхронный мотор-редуктор типа АИРУ112-М2 при соединении бата­реи конденсаторов емкостью 3×120 мкФ в «звезду» возбуждается при ско­рости пр= 2133 об/мин с напряжением ГГф = 60 В и током фазы 1ф = 0,8 А, а при соединении тех же конденсаторов в «треугольник» напряжение  =52 В и ток 1ф = 1,4А возникают при скорости пр= 1265 об/мин.

Весьма интересное явление наблюдалось в асинхронном генераторе серии А ИМН 90-L4 при включении емкости 40 мкФ только в одну из трех фаз. В этом случае возбуждение асинхронного генератора наступило при скорости п2 = 1369 об/мин с параметрами U1ф = =209 В, I = 1,29 А, Г = 44 Гц. При емкости С = 60 мкФ, включенной в одну из фаз, параметры возбуждения асинхронного электрогенератора были равны: п2 — 1300 об/мин, U = 500 В, I = 6,4 А, Г = 124 Гц. При увеличении частоты вращения ротора до син­хронной (1500 об/мин) наблюдалось увеличение частоты тока до 400Гц. В некоторых случаях, наоборот, не удавалось добиться устойчивого возбуж­дения асинхронного генератора  даже при сверх синхронной частоте вращения ротора. Например, для намагниченных гладких стального массивного и шихтованного рото­ров самовозбуждения не возникало при любых величинах присоединенной емкости.

Для массивного стального ротора с тонким экраном из меди, а также для массивного стального зубчатого ротора с торцовыми медными конца­ми АГ устойчиво возбуждается при расчетном значении емкости. Асин­хронная машина с гладкими роторами из меди или алюминия возбуждает­ся без каких-либо дополнительных воздействий извне.

Таким образом, физические процессы самовозбуждения асинхронного генератора с пол­ным основанием можно отнести к недостаточно изученным, что связано, по нашему мнению, с преимущественным использованием до настоящего времени АМ в качестве двигателя, с разработкой для него теории, расчет­ных методик и проектирования, а для генераторного режима эти машины проектировались и выпускались достаточно редко.В маломощных системах генерирования применяются, как правило, АМ, предназначенные для работы в двигательном режиме с конденсатор­ным возбуждением.

Описание процесса самовозбуждения на принципе остаточной намагниченности магнитной цепи.

Современные работы по са­мовозбуждению АГ с помощью статических конденсаторов по­строены на трех подходах. Один из них базируется на принципе остаточной намагниченности маг­нитной цепи машины, начальная ЭДС от которой затем усиливает­ся емкостным током в статоре . Рассмотрим этот подход.

Автономная работа асинхронного генератора в режиме самовозбуждения от потока остаточного намагничивания возмож­на, если к выводам обмотки статора подключить конденсаторы, необходи­мые как источник реактивной мощности от для возбуждения магнитного поля асинхронного электрогенератора, а при его работе на активно-индуктивную нагрузку эти конденсаторы должны служить источником реактивной мощности 0Н и для нагруз­ки.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

vetrodvig.ru

Асинхронный генератор

Столкнувшись с проблемой выбора генератора, несомненно, вы встретите и такое понятие, как асинхронный генератор. Не всем понятно его значение. Если обратиться за толкованием к словарям, то там мы найдем такое определение: асинхронным генератором называется электрическая машина, которая работает в режиме генератора. Она является вспомогательным источником электрического тока малой мощности и тормозным устройством. Ротор генератора приводится в движение с помощью приводного двигателя. Направление его вращения совпадает с магнитным полем, но происходит с большей скоростью. При скольжении ротора, которое приобрело отрицательное значение, на валу генератора появляется тормозящий момент, и машина отдает в сеть электроэнергию. Для работы такого генератора требуется, чтобы в сети был генератор реактивной мощности, для чего подходит синхронная машина.

Чтобы выбрать генератор для дома и обеспечить свое жилище бесперебойным электричеством, необходимо познакомиться с его параметрами. Прежде всего, необходимо учитывать мощность генератора и суммарную нагрузку на него, сколько устройств он должен будет обеспечивать электроэнергией. К ним относятся самые необходимые в быту приборы: электроплита, освещение, чайник, бойлер. Все устройства не обязательно должны быть включены в сеть одновременно, главное, чтобы мощности генератора хватало без аварийных отключений обеспечивать их работу. При выборе надо ориентироваться на следующие характеристики: асинхронный генератор или синхронный, дизельный или бензиновый, мощность устройства и количество фаз.

Мощность генератора можно рассчитать следующим образом: для этого необходимо величину cosφ, которую имеет каждый электроприбор, разделить на его мощность, указанную в его технических характеристиках. Также можно вычислить мощность генератора.

Генераторы бывают двух видов: однофазные и трехфазные. Они предназначаются для различных целей. Если вы применяете трехфазный генератор, то необходимо обеспечивать между тремя фазами равномерную нагрузку. При использовании однофазного генератора такой проблемы не возникает. Генератор, работающий на бензине, удобнее применять в зимнее время, его бесперебойная работа равняется восьми часам. В отличие от него, дизельный генератора располагает большими моторесурсами и рассчитан на более длительный срок службы.

Перед тем как выбирать синхронный или асинхронный генератор, нужно определиться, каковы возможности генератора по обеспечению качественной работы с приборами, которые потребляют реактивную мощность, и как он выдерживает высокий пусковой ток. Синхронный генератор способен генерировать и активную, и реактивную мощность и вырабатывает электричество он более качественно. Такой генератор выдерживает пусковые токи, которые превышают в два-три раза номинальные. В то же время, цена его достаточно высока.

В отличие от синхронного, асинхронный генератор плохо приспособлен к пусковым токам, но является устойчивым к коротким замыканиям, а также перегрузкам. У асинхронного генератора выходное напряжение в меньшей степени подвержено нелинейным искажениям. Его используют для питания ламп накаливания, печи, утюга, радиотехники, электронагревателей, компьютеров и электронных устройств. Если предполагается использовать генератор с реактивными нагрузками, тогда потребуется запас по мощности в два-три раза. Его стоимость ниже, чем у синхронного генератора.

К положительным характеристикам генератора относят его низкий клирфактор, говорящий о количестве в его выходном напряжении высших гармоник. Это значение у него равно двум процентам. Таким образом, асинхронный двигатель-генератор способен вырабатывать только полезную энергию. К преимуществам асинхронного генератора можно отнести отсутствие у него деталей, чувствительных к внешним воздействиям, которые требуют замены и ремонта. По этой причине генератор в малой степени подвержен износу и рассчитан на длительную эксплуатацию.

Если вам необходим асинхронный двигатель, в режиме генератора функционирующий, то для этой цели подойдет коллекторный электродвигатель, имеющий постоянный магнит на статоре. При этом даже не потребуется вносить какие-либо серьезные переделки. Когда вал двигателя вращается с близкой к номинальному значению частотой, то будет вырабатываться постоянное напряжение. В качестве асинхронного генератора подойдут и шаговые двигатели, однако их надо будет вращать с небольшой частотой.

fb.ru

Асинхронный генератор Применение

Применение асинхронных генераторов (АГ) ограничивается тем, что они являются генераторами активной мощности и потребителями (извне) реактивной мощности. Следовательно, АГ способны работать лишь в системах, в которых имеются источники реактивной мощности. Таковыми могут быть либо система, в которой источником реактивной мощности является синхронная машина, выполняющая в том числе и функцию синхронного компенсатора, либо система, в которой источник реактивной мощности – батарея конденсаторов.

Асинхронные генераторы используются в качестве генераторов пиковых нагрузок на малых гидроэлектростанциях, работающих без обслуживающего персонала, так как они могут эксплуатироваться без систем регулирования частоты и напряжения. Известно также использование АГ в качестве генераторов ветроэнергетических станций.

Иногда асинхронную машину удобно использовать и в двигательном и в генераторном режимах.

В так называемых балансирных асинхронных машинах (серия АКБ) двигательный режим используется для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания. При горячей обкатке запускают двигатель внутреннего сгорания, асинхронная машина переходит в генераторный режим, нагружая тормозным моментом двигатель и рекуперируя энергию в сеть.

В авиации двигательный режим используется для запуска авиадвигателей, а в генераторном режиме формируется бортовая сеть трехфазного и постоянного (через выпрямитель) тока.

В системах автоматического управления, следящего электропривода, в вычислительных устройствах применяются асинхронные тахогенераторы с полым или короткозамкнутым ротором для преобразования частоты вращения вала в электрическое напряжение.

Генераторный режим асинхронной машины с фазным ротором используется в каскадных соединениях электрических машин, имеющих механическую связь и позволяющих получить от каскада специальные механические характеристики, а также в системах синхронного и синфазного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой.

Асинхронные генераторы отличаются высокой надежностью и простотой обслуживания в эксплуатации, они легко включаются на параллельную работу даже при сравнительно больших рассогласованиях угловых скоростей. Форма кривой напряжения АГ ближе к синусоидальной, чем у синхронных генераторов при работе на одну и ту же нагрузку.

Теоретические сведения

При повышении частоты вращения сверх частоты вращения холостого хода (за счет приводного двигателя) асинхронная машина переходит в генераторный режим, последовательно покрывая механические и добавочные потери холостого хода, электрические (холостого хода) и основные магнитные потери в статоре за счет механической мощности приводного двигателя. При этом ротор вращается быстрее (р) вращающегося магнитного поля (1), и скольжение

,

эдс и ток ротора меняют знаки. Электромагнитный момент становится тормозным. Меняет свою фазу на 180 и активный ток статора, определяемый величиной активной нагрузки генератора.

Следует отметить, что реактивная составляющая тока статора, определяемая величинами намагничивающего тока и тока, компенсирующего мощности полей рассеивания обмоток статора и ротора в генераторном режиме, как и в двигательном, будет иметь одну и ту же фазу (индуктивный характер по отношению к напряжению сети).

Диаграмма преобразования мощности асинхронного генератора приведена на рис. 5.1.

Работа асинхронной машины в генераторном режиме на сеть большой мощности (Uc = const, f1 = const) описывается такими же уравнениями, схемой замещения и круговой диаграммой (нижняя часть окружности), как и в двигательном режиме, за исключением знака скольжения (s < 0, см. рис. 5.2 и 5.6). Напряжение и частота генератора совпадают с таковыми в сети. Полезная мощность генератора зависит только от частоты вращения ротора, устанавливающейся автоматически, соответственно, мощности привода (в зоне докритических скольжений генератора).

Рис. 5.1. Энергетическая диаграмма асинхронного генератора:

Р1 – механическая мощность на валу; Рмех – механические потери; Рэ2 – потери в обмотке ротора; Рэм – электромагнитная мощность; Рдоб – добавочные потери; Рэ1 – потери в обмотке статора; Рст –                  потери в стали; Р2 – полезная мощность генератора

При работе АГ на сеть соизмеримой мощности постоянство Uc и fc обеспечивается соответствующим перевозбуждением синхронных машин, работающих на сеть и компенсирующих реактивную составляющую тока АГ и нагрузки сети.

При автономной работе АГ реактивная составляющая тока АГ и нагрузки компенсируется за счет емкостного тока в батарее конденсаторов. Схема замещения фазы АГ, формирующего автономную сеть с нагрузкой zн, приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема замещения самовозбуждающегося АГ

Процесс самовозбуждения АГ поясняет рис. 5.3. Остаточную эдс АГ, обусловленную намагниченностью ротора Еос, при ее пропадании восстанавливают кратковременным включением обмотки статора на сеть. В режиме холостого хода Ic = I, и для самовозбуждения АГ до эдс Е10 требуется емкость конденсатора в фазе

.

При нагрузке АГ (рост абсолютного значения s) напряжение снижается вследствие внутреннего падения напряжения и снижения эдс Е1 в результате уменьшения частоты сети при р = const.

,

где учтено, что s < 0.

Наиболее эффективна стабилизация напряжения дополнительными регулирующими конденсаторами (варикондами). При этом конденсаторы не только компенсируют реактивный ток АГ, но и меняют рабочую точку на магнитной характеристике генератора, компенсируя внутреннее падение напряжения.

Рис. 5.3. Процесс самовозбуждения АГ:

1 – характеристика холостого хода АГ; 2 – зависимость напряжения на конденсаторе от тока конденсатора

Стабилизация напряжения с ростом s возможна за счет увеличения р и, следовательно, f1. Остальные способы регулирования напряжения связаны с усложнением конструкции АГ (подмагничивание спинки статора) либо с применением стабилизаторов различных типов.

studfiles.net

Асинхронный генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Асинхронный генератор

Cтраница 1

Асинхронные генераторы ( рис. 18.14) используют для рекуперации энергии, торможения рабочей машины. Необходимым условием возбуждения автономного асинхронного генератора является наличие в цепи статора конденсаторов, генерирующих реактивную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитного поля статора. Неавтономные асинхронные генераторы, включаемые параллельно сети, получают реактивную мощность из сети и могут работать без конденсаторов.  [1]

Асинхронный генератор является преобразователем механической энергии в электрические.  [2]

Асинхронные генераторы не нужно синхронизировать с сетью. Частота тока, вырабатываемого асинхронным генератором, и его напряжение определяются величинами напряжения и частоты в сети и не зависят от скорости вращения ротора генератора.  [4]

Асинхронный генератор потребляет реактивную мощность из сети.  [5]

Асинхронный генератор работает с отрицательным скольжением.  [6]

Асинхронные генераторы практически не применяются. Асинхронные двигатели, созданные в начале девяностых годов прошлого столетия М. О. Доливо-Добровольским, очень скоро стали во всем мире основным типом промышленного двигателя.  [7]

Асинхронный генератор потребляет из сети индуктивный реактивный ( намагничивающий) ток, как и двигатель, и поэтому нуждается в источнике реактивной мощности. Следовательно, асинхронный генератор не может работать независимо. Подключенный к сети, асинхронный генератор своим реактивным током ухудшает общий коэффициент мощности системы.  [8]

Асинхронный генератор потребляет из сети отстающий реактивный ( намагничивающий) ток, как и двигатель, и поэтому нуждается для получения этого тока в источнике реактивной энергии. Таким источником может служить синхронный генератор, работающий параллельно с асинхронным на общую сеть, следовательно, асинхронный генератор не может работать независимо, а работая параллельно на сеть, он своим реактивным током ухудшает общий коэффициент мощности установки.  [10]

Асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением о ычно применяют только для осветительной ( активной) нагрузки, и мощность их не превышает 10 квт.  [11]

Асинхронные генераторы имеют следующие эксплуатационные особенности, которые необходимо учитывать при обслуживании этих машин.  [12]

Асинхронный генератор потребляет из сети индуктивный реактивный ( намагничивающий) ток, как и двигатель, и поэтому нуждается в источнике реактивной мощности. Следовательно, асинхронный генератор не может работать независимо. Подключенный к сети, асинхронный генератор своим реактивным током ухудшает общий коэффициент мощности системы. Однако возможна и независимая ( автономная) работа асинхронного генератора, так как необходимый реактивный ток могут давать включенные параллельно с ним конденсаторы.  [13]

Асинхронные генераторы для гидроэлектрических станций небольшой мощности, Госэнергоиздат, 1948, стр.  [14]

Асинхронные генераторы имеют ряд особенностей по сравнению с синхронными. Известно, что для нормальной параллельной работы синхронных генераторов необходимо синхронное вращение их роторов. Для параллельно работающих асинхронных генераторов это требование не обязательно, что представляет определенные преимущества. В синхронном генераторе основной магнитный поток создается током возбуждения, который получается либо от возбудителя, либо от выпрямителя с некоторыми дополнительными устройствами. Асинхронный генератор, включенный в сеть, может работать и без возбудителя. В этом случае намагничивающий ток подается от сети, а роторная обмотка короткозамкнута. В синхронном генераторе легко осуществляется регулирование напряжения изменением тока возбуждения, тогда как в асинхронных генераторах регулирование напряжения более сложно.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Асинхронный генератор.Генератор из асинхронного двигателя.

Общая характеристика генератора в асинхронном режиме

Асинхронный генератор (АГ) является наиболее распространенной электрической машиной переменного тока, применяемой преимуществен­но в качестве двигателя. Только низковольтные АГ (до 500 В пи­тающего напряжения) мощностью от 0,12 до 400 кВт потребляют более 40% всей вырабатываемой в мире электроэнергии, а годовой их выпуск со­ставляет сотни миллионов, покрывая самые разнообразные потребности промышленного и сельскохозяйственного производства, судовых, авиаци­онных и транспортных систем, систем автоматики, военной и специальной техники.[ad#строчный]

Эти двигатели сравнительно просты по конструкции, весьма на­дежны в эксплуатации, имеют достаточно высокие энергетические показа­тели и невысокую стоимость. Именно поэтому непрерывно расширяется сфера использования асинхронных двигателей  как в новых областях техники, так и взамен более сложных электрических машин различных конструкций.

Например, значительный интерес в последние годы вызывает приме­нение асинхронных двигателей в генераторном режиме для обеспечения питанием как потреби­телей трехфазного тока, так и потребителей постоянного тока через вы­прямительные устройства. В системах автоматического управления, в сле­дящем электроприводе, в вычислительных устройствах широко применя­ются асинхронные тахогенераторы с короткозамкнутым ротором для пре­образования угловой скорости в электрический сигнал.

Применение асинхронного режима генератора

[adsense_id=»1″]В определенных условиях эксплуатации автономных источников электроэнергии применение асинхронный режим генератора оказывается предпочтительным или даже единственно возможным решением, как, например, в высокоскоростных передвижных электростанциях с безредукторным газотурбинным приво­дом с частотой вращения п = (9…15)103 об/мин. В работе [82] описан АГ с массивным ферромагнитным ротором мощностью 1500 кВт при п = =12000 об/мин, предназначенный для автономного сварочного комплекса «Север». В данном случае массивный ротор с продольными пазами прямо­угольного сечения не содержит обмоток и выполняется из цельной сталь­ной поковки, что дает возможность непосредственного сочленения ротора двигателя в  генераторном режиме  с газотурбинным приводом при окружной скорости на поверхности ро­тора до 400 м/с. Для ротора с шихтованным сердечником и к.з. обмоткой типа «беличья клетка» допустимая окружная скорость не превышает 200 — 220 м/с.[ad#строчный]

Другим примером эффективного применения асинхронного двигателя в генераторном режиме является давнее их использование в мини-ГЭС при устойчивом режиме нагрузки.

Асинхронный генератор отличаются простотой эксплуатации и обслуживания, легко включаются на параллельную работу, а форма кривой выходного напря­жения у них ближе к синусоидальной, чем у СГ при работе на одну и ту же нагрузку. Кроме того, масса АГ мощностью 5-100 кВт примерно в 1,3 — 1,5 раза меньше массы СГ такой же мощности и они несут меньший объем обмоточных материалов. При этом в конструктивном отношении они ни­чем не отличаются от обычных АД и возможно их серийное производство на электромашиностроительных заводах, выпускающих асинхронные ма­шины.

Недостатки  асинхронного режима генератора,асинхронного двигателя(АД)

Один из недостатков АД — это то, что они являются потребителями значительной реактивной мощности (50% и более от полной мощности), необходимой для создания магнитного поля в машине, которая должна по­ступать из сети при параллельной работе асинхронного двигателя в генераторном режиме с сетью или от другого ис­точника реактивной мощности (батарея конденсаторов (БК) или синхрон­ный компенсатор (СК)) при автономной работе АГ. В последнем случае наиболее эффективно включение батареи конденсаторов в цепь статора параллельно нагрузке хотя в принципе возможно ее включение в цепь ро­тора. Для улучшения эксплуатационных свойств асинхронного режима генератора в цепь статора допол­нительно могут включаться конденсаторы последовательно или парал­лельно с нагрузкой.

 

Во всех случаях автономной работы асинхронного двигателя в генераторном режиме источники реактивной мощ­ности (БК или СК) должны обеспечивать реактивной мощностью как АГ, так и нагрузку, имеющую, как правило, реактивную (индуктивную) со­ставляющую (соsφн < 1,  соsφн> 0).

Масса и размеры конденсаторной батареи или синхронного компен­сатора могут превосходить массу асинхронного генератора и только при соsφн =1 (чисто актив­ная нагрузка) размеры СК и масса БК сопоставимы с размером и массой АГ.

Другой, наиболее сложной проблемой является проблема стабилиза­ции напряжения и частоты автономно работающего АГ, имеющего «мяг­кую» внешнюю характеристику.

При использовании асинхронного режима генератора в составе автономной ВЭУ эта проблема ос­ложняется еще и нестабильностью частоты вращения ротора. Возможные и применяемые в настоящее время способы регулирования напряжения асинхронном режиме генератора.

При проектировании АГ для ВЭУ оптимизационные расчеты следует вести по максимуму КПД в широком диапазоне изменения частоты враще­ния и нагрузки, а также по минимуму затрат с учетом всей схемы управле­ния и регулирования. Конструкция генераторов должна учитывать клима­тические условия работы ВЭУ, постоянно действующие механические усилия на элементы конструкции и особенно — мощные электродинамиче­ские и термические воздействия при переходных процессах, которые возникают при пусках, перерывах питания, выпадении из синхронизма, ко­ротких замыканиях и других, а также при значительных порывах ветра.

Устройство асинхронной машины,асинхронного генератора

Устройство асинхронной машины с короткозамкнутым ротором по­казано на примере двигателя серии АМ (рис. 5.1).

Основными частями АД являются неподвижный статор 10 и вра­щающийся внутри него ротор , отделенный от статора воздушным зазором. Для уменьшения вихревых токов сердечники ротора и статора набираются из отдельных листов, отштампованных из электротехнической стали тол­щиной 0,35 или 0,5 мм. Листы оксидируются (подвергаются термической обработке), что увеличивает их поверхностное сопротивление.[adsense_id=»1″]Сердечник статора встраивается в станину 12, являющуюся внешней частью машины. На внутренней поверхности сердечника имеются пазы, в которых уложена обмотка 14. Статорную обмотку чаще всего делают трехфазной двухслойной из отдельных катушек с укороченным шагом из изолированного медного провода. Начала и концы фаз обмотки выводят на зажимы коробки выводов и обозначают так:

начала — СС2, С3 ;

концы — С 4, С5, Сб .

[like_to_read]

Обмотку статора можно соединить звездой (У) или треугольником (Д). Это дает возможность применять один и тот же двигатель при двух различных линейных напряжениях, находящихся в отношении напри­мер, 127/220 В или 220/380 В. При этом соединению У соответствует включение АД на высшее напряжение.

Сердечник ротора в собранном виде запрессовывается на вал 15 го­рячей посадкой и предохраняется от проворачивания при помощи шпонки. На внешней поверхности сердечник ротора имеет пазы для укладки обмот­ки 13. Обмотка ротора в наиболее распространенных АД представляет со­бой ряд медных или алюминиевых стержней, расположенных в пазах и замкнутых по торцам кольцами. В двигателях мощностью до 100 кВт и бо­лее обмотка ротора выполняется заливкой пазов расплавленным алюми­нием под давлением. Одновременно с обмоткой отливаются и за­мыкающие кольца вместе с вентиляционными крылатками 9. По форме та­кая обмотка напоминает «беличью клетку».

Двигатель с фазным ротором.Асинхронный режим генератора.

[adsense_id=»1″]

Для специальных асинхронных двигателях обмотка ротора может выполняться по­добно статорной. Ротор с такой обмоткой помимо указанных частей имеет три укрепленных на валу контактных кольца, предназначенных для соеди­нения обмотки с внешней цепью. АД в этом случае называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Вал ротора 15 объединяет все элементы ротора и служит для соеди­нения асинхронного двигателя с исполнительным механизмом.

[/like_to_read]

Воздушный зазор между ротором и статором составляет от 0,4 — 0,6 мм для машин малой мощности и до 1,5 мм у машин большой мощности. Подшипниковые щиты 4 и 16 двигателя служат опорой для подшипников ротора. Охлаждение асинхронного двигателя осуществляется по принципу самообдува вентилятором 5. Подшипники 2 и 3 закрыты снаружи крышка­ми 1 , имеющими лабиринтовые уплотнения. На корпусе статора устанав­ливается коробка 21с выводами 20 обмотки статора. На корпусе укрепля­ется табличка 17, на которой указываются основные данные АД. На рис.5.1 обозначено также: 6 — посадочное гнездо щита; 7 — кожух; 8 — корпус; 18 — лапа; 19 — вентиляционный канал.

Асинхронный режим генератора

 

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

vetrodvig.ru

Типы генераторов: синхронный, асинхронный, инверторный

На современном рынке представлено несколько типов электрогенераторов: синхронные, асинхронные, инверторные. Несмотря на одно назначение, они обладают существенными отличиями, что оказывает непосредственное влияние на выработку энергии. Давайте разберемся в особенностях каждого типа генераторов.

Генераторы бывают не только разной мощности, но и с разным типом выработки энергииВ магазине нужно уточнять, к какому типу относится генератор: синхронному или асинхронному.

Самое важное о синхронных генераторах

Электрогенератор синхронного типа представляет собой агрегат, работающий в режиме выработки электроэнергии. Его особенностью является равная частота вращения магнитного поля стартера по отношению к частоте вращения ротора. Магнитные полюса вместе с ротором генерируют вращающееся магнитное поле, которое после перехода через обмотку стартера образует в ней электродвижущую силу. В генераторе данного типа ротор является электромагнитом или постоянным магнитом.

Такая конструктивная особенность дает синхронному генератору такие преимущества, как:

  • практически полная невосприимчивость к кратковременным или пусковым перегрузкам;
  • образуется ток более высокого качества со стабильным напряжением;
  • генерируемое напряжение обладает правильной синусоидой.

Основным недостатком синхронных генераторов является их восприимчивость к влаге и пыли.

Генераторы синхронного типа рекомендуется использовать, если необходимо запитать приборы, обладающие высоким стартовым током, например, насосы, циркулярные пилы. Электростанции такого класса также желательно использовать для подключения бытовых приборов.

Основное про асинхронные генераторы

Мобильная электростанция асинхронного типа является двигателем, который для работы использует режим торможения. Это означает, что ротор и магнитное поле стартера оборачиваются в одном направлении, но с некоторой долей опережения. Вращающееся магнитное поле невозможно перенастроить, из-за чего выходная частота и напряжение всегда зависят от частоты вращения ротора.

Преимуществами генераторов асинхронного класса являются:

  • высокая устойчивость к коротким замыканиям;
  • наличие автоматической регулировки сглаживает скачки напряжения;
  • клирфактор находится на уровне 2 %, благодаря чему энергия генерируется без выделения вредных составляющих;
  • при выработке энергии выделяется небольшое количество тепла.

Главным негативным нюансом асинхронных электростанций является то, что они плохо переносят пусковые токи.

Выбирать дизельную электростанцию асинхронного типа рекомендуется для подключения электросварок, так как это гарантирует более ровный шов. Они устойчивы к влаге и пыли и поэтому могут бесперебойно работать на различных предприятиях, стройплощадках, улице. К асинхронным электростанциям следует подключать приборы, для которых напряжение и частота тока не играют важную роль.

В магазине нужно уточнять, к какому типу относится генератор: синхронному или асинхронному В магазинах продаются как синхронные, так и асинхронные генераторы

В чем особенности инверторного генератора?

Генератор инверторного типа – это механизм, в котором ток вырабатывается с помощью двигателя внутреннего сгорания, а далее он направляется в силовую электронику, где он трансформируется в постоянный и заряжает встроенный аккумулятор. После этого постоянный ток нужно снова трансформировать в переменный. Для этого в цепочке после аккумулятора имеется инвертор, который и генерирует на выходе 220 В при частоте в 50 Гц.

Преимущества такой конструкции заключаются в более экономном расходе топлива, ведь генератор может не поддерживать одинаковую скорость вращения вала. К тому же скорость оборотов может быть низкой, но этого будет хватать для полной зарядки аккумулятора. А чем ниже скорость вращения, тем меньше генератор потребляет топлива. Инверторная система позволяет получать стабильный уровень электроэнергии, и поэтому дополнительные меры защиты техники не понадобятся.

Инверторные генераторы считаются самыми экономичными, так как способны подстраиваться под фактическую нагрузку. Если она небольшая, то генератор самостоятельно переходит на экономную работу двигателя.

Среди недостатков инверторного генератора стоит отметить аккумулятор. Если он сломается, отремонтировать генератор уже не получится, и придется заменить его на новый. Также следует отметить и высокую стоимость генератора инверторного типа. За него придется заплатить в два раза больше, чем за синхронный или асинхронный тип.

Генератор инверторного типа необходим для подключения высокочувствительной техники: компьютеров, микроволновок, котельного оборудования, современной аудио- и видеотехники.

В итоге получается, что для подключения большей части бытовых приборов стоит использовать синхронные генераторы, для подключения оборудования рекомендуется покупать асинхронные модели, а для чувствительных приборов придется купить инверторную электростанцию.

fb.ru