Um gerador assíncrono ou de indução é um tipo especial de dispositivo que utiliza corrente alternada e tem a capacidade de gerar eletricidade. A principal característica são as voltas relativamente rápidas que o rotor realiza em termos de velocidade de rotação deste elemento, sendo significativamente superior à variedade síncrona;

Uma das principais vantagens é a capacidade de usar este dispositivo sem modificações significativas no circuito ou configuração demorada.

Um tipo monofásico de gerador de indução pode ser conectado aplicando-se a ele tensão necessária, isso exigirá conectá-lo a uma fonte de energia. No entanto, vários modelos produzem autoexcitação; esta capacidade permite-lhes funcionar de um modo independente de quaisquer fontes externas.

Isso é conseguido colocando sequencialmente os capacitores em condições de funcionamento.

Circuito gerador de um motor assíncrono

circuito gerador baseado motor assíncrono

Em praticamente qualquer máquina do tipo elétrico, projetada como gerador, existem 2 enrolamentos ativos diferentes, sem os quais a operação do dispositivo é impossível:

1. Enrolamento de campo, que está localizado em uma âncora especial.
2. Enrolamento do estator, que é responsável pela formação da corrente elétrica, Este processo acontece dentro dela.

Para visualizar e compreender com maior precisão todos os processos que ocorrem durante a operação do gerador, o mais A melhor opção Vamos dar uma olhada mais de perto em como funciona:

1. Tensão, que é fornecido por uma bateria ou qualquer outra fonte, cria um campo magnético no enrolamento da armadura.
2. Elementos rotativos do dispositivo junto com um campo magnético é possível perceber jeitos diferentes, inclusive manualmente.
3. Um campo magnético, girando a uma determinada velocidade, gera indução eletromagnética, devido à qual surge uma corrente elétrica no enrolamento.
4. A grande maioria dos esquemas usados ​​hoje não tem capacidade de fornecer tensão ao enrolamento da armadura, isso se deve à presença de um rotor de gaiola de esquilo no projeto. Portanto, independente da velocidade e do tempo de rotação do eixo, os dispositivos de alimentação ainda estarão desenergizados.

Ao converter um motor em um gerador, autocriação em movimento campo magnéticoé uma das condições básicas e obrigatórias.

Dispositivo gerador

Antes de tomar qualquer ação para remodelarno gerador, você precisa entender a estrutura dessa máquina, que fica assim:

1. Estator, que está equipado com um enrolamento de rede trifásico localizado em sua superfície de trabalho.
2. Enrolamento organizado de tal forma que se assemelha ao formato de uma estrela: 3 elementos iniciais são conectados entre si e 3 lados opostos conectados a anéis coletores que não possuem pontos de contato entre si.
3. Anéis deslizantes possuem fixação confiável ao eixo do rotor.
4. Em design Existem escovas especiais que não fazem movimentos independentes, mas ajudam a ligar o reostato com três fases. Isso permite alterar os parâmetros de resistência do enrolamento localizado no rotor.
5. Muitas vezes, no dispositivo interno existe um elemento como um curto-circuito automático, necessário para curto-circuitar o enrolamento e parar o reostato, que está em condições de funcionamento.
6. Mais um elemento adicional dispositivos geradores talvez dispositivo especial, que separa as escovas e os anéis coletores no momento em que passam pela etapa de fechamento. Esta medida ajuda a reduzir significativamente as perdas por atrito.

Fazendo um gerador a partir de um motor

Na verdade, qualquer motor elétrico assíncrono pode ser convertido com as próprias mãos em um dispositivo que funciona como um gerador, que pode então ser utilizado no dia a dia. Mesmo um motor retirado de máquina de lavar modelo antigo ou qualquer outro equipamento doméstico.

Para que este processo seja implementado com sucesso, recomenda-se aderir ao seguinte algoritmo de ações:

1. Remova a camada central do motor, devido ao qual se formará uma depressão em sua estrutura. Isto pode ser feito em torno, recomenda-se remover 2 mm. em todo o núcleo e faça furos adicionais com uma profundidade de cerca de 5 mm.
2. Tome dimensões do rotor resultante, após o qual é feito um gabarito em forma de tira de estanho, que corresponderá às dimensões do dispositivo.
3. Instalar no espaço livre resultante existem ímãs de neodímio, que devem ser adquiridos com antecedência. Cada pólo exigirá pelo menos 8 elementos magnéticos.
4. Fixação de ímãs pode ser feito com supercola universal, mas deve-se levar em consideração que ao se aproximarem da superfície do rotor eles mudarão de posição, por isso devem ser segurados firmemente com as mãos até que cada elemento esteja colado. Além disso, é recomendável usar óculos de segurança durante esse processo para evitar respingos de cola nos olhos.
5. Enrole o rotor papel comum e fita adesiva que serão necessários para prendê-lo.
6. A parte final do rotor cubra com plasticina, o que garantirá a vedação do aparelho.
7. Após ações concluídasé necessário processar as cavidades livres entre os elementos magnéticos. Para fazer isso, o espaço livre restante entre os ímãs deve ser preenchido resina epóxi. A maneira mais conveniente seria fazer um furo especial na casca, transformá-la em gargalo e selar as bordas com plasticina. Você pode colocar resina dentro.
8. Espere até endurecer completamente preenchido com resina, após o que o invólucro protetor de papel pode ser removido.
9. O rotor deve ser fixo utilizando uma máquina ou torno para que possa ser processado, que consiste em lixar a superfície. Para esses fins, você pode usar lixa com tamanho de grão médio.
10. Determinar o estado e a finalidade dos fios que saem do motor. Dois devem levar ao enrolamento de trabalho, o restante pode ser cortado para não se confundir no futuro.
11. Às vezes, o processo de rotação é bastante ruim, na maioria das vezes a causa são rolamentos velhos, desgastados e apertados; nesse caso, eles podem ser substituídos por novos.
12. Retificador para gerador podem ser montados a partir de silício especial, projetado especificamente para esses fins. Você também não precisa de um controlador para carregar; praticamente todos os modelos modernos são adequados;

Após a conclusão de todas as etapas acima, o processo pode ser considerado concluído; o motor assíncrono foi convertido em um gerador do mesmo tipo.

Avaliando o nível de eficiência – é lucrativo?

A geração de corrente elétrica por um motor elétrico é bastante real e viável na prática, a questão principal é quão lucrativa é isso?

A comparação é feita principalmente com a variedade síncrona dispositivo semelhante , no qual não existe circuito de excitação elétrica, mas, apesar disso, sua estrutura e desenho não são mais simples.

Isso se deve à presença de um banco de capacitores, elemento extremamente complexo tecnicamente e ausente em um gerador assíncrono.

A principal vantagem de um dispositivo assíncrono é que os capacitores disponíveis não necessitam de manutenção, pois toda a energia é transferida do campo magnético do rotor e da corrente que é gerada durante o funcionamento do gerador.

A corrente elétrica criada durante a operação praticamente não possui harmônicos mais elevados, o que é outra vantagem significativa.

Os dispositivos assíncronos não apresentam outras vantagens além das mencionadas, mas apresentam uma série de desvantagens significativas:

1. Durante sua operação não há possibilidade de garantir os parâmetros nominais industriais da corrente elétrica gerada pelo gerador.
2. Alto grau de sensibilidade até mesmo às menores diferenças nos parâmetros de carga de trabalho.
3. Se os parâmetros de carga permitidos no gerador forem excedidos, será detectada falta de energia elétrica, após o que a recarga se tornará impossível e o processo de geração será interrompido. Para eliminar esta desvantagem, muitas vezes são utilizadas baterias com capacidade significativa, que têm a capacidade de alterar seu volume dependendo da magnitude das cargas aplicadas.

A corrente elétrica produzida por um gerador assíncrono está sujeita a alterações frequentes, cuja natureza é desconhecida, é aleatória e não pode ser explicada de forma alguma por argumentos científicos.

A impossibilidade de ter em conta e compensar adequadamente tais mudanças explica o facto de tais dispositivos não terem ganhado popularidade e não se terem tornado particularmente difundidos nas indústrias mais sérias ou nos assuntos domésticos.

Funcionamento de um motor assíncrono como gerador

De acordo com os princípios pelos quais todas essas máquinas operam, a operação de um motor de indução após a conversão em gerador ocorre da seguinte forma:

1. Depois de conectar os capacitores aos terminais, vários processos ocorrem nos enrolamentos do estator. Em particular, uma corrente condutora começa a se mover no enrolamento, o que cria um efeito de magnetização.
2. Somente se os capacitores corresponderem parâmetros da capacidade necessária, o dispositivo se autoexcita. Isto promove um sistema de tensão trifásico simétrico no enrolamento do estator.
3. Valor final da tensão dependerá das capacidades técnicas da máquina utilizada, bem como das capacidades dos condensadores utilizados.

Graças às ações descritas, ocorre o processo de conversão de um motor assíncrono de gaiola de esquilo em um gerador com características semelhantes.

Aplicativo

Na vida cotidiana e na produção, esses geradores são amplamente utilizados em vários campos e áreas, mas são mais procurados para desempenhar as seguintes funções:

1. Use como motores para , este é um dos recursos mais populares. Muitas pessoas fazem seus próprios geradores assíncronos para usá-los para esses fins.
2. Funcionar como usina hidrelétrica com pouca saída.
3. Fornecendo comida e eletricidade em um apartamento na cidade, privado casa de campo ou equipamento doméstico separado.
4. Executar funções básicas gerador de soldagem.
5. Equipamento ininterrupto corrente alternada de consumidores individuais.

É necessário ter certas habilidades e conhecimentos não só na fabricação, mas também na operação dessas máquinas;

1. Qualquer tipo de geradores assíncronos Independentemente da área em que sejam utilizados, é um dispositivo perigoso, por isso é recomendável isolá-lo.
2. Durante o processo de fabricação do dispositivo a instalação precisa ser considerada medindo instrumentos, pois será necessário obter dados sobre seu funcionamento e parâmetros operacionais.
3. Disponibilidade de botões especiais, com o qual você pode controlar o dispositivo, facilita muito o processo de operação.
4. Aterramentoé requisito obrigatório, que deve ser implementado antes de operar o gerador.
5. Durante o trabalho, A eficiência de um dispositivo assíncrono pode diminuir periodicamente em 30-50%, não sendo possível superar a ocorrência deste problema, uma vez que este processo é parte integrante da conversão de energia;

A energia da corrente elétrica que entra no interior de um motor assíncrono se transforma facilmente em energia de movimento na saída dele. Mas e se for necessária uma transformação reversa? Neste caso, você pode construir um gerador caseiro a partir de um motor assíncrono. Funcionará apenas de um modo diferente: a eletricidade começará a ser gerada através da realização de trabalhos mecânicos. A solução perfeita– transformação em gerador eólico – fonte de energia gratuita.

Foi provado experimentalmente que um campo magnético é criado por um campo elétrico alternado. Esta é a base do princípio de funcionamento de um motor assíncrono, cujo projeto inclui:

• O corpo é o que vemos de fora;
• O estator é a parte estacionária do motor elétrico;
• Um rotor é um elemento acionado.

O elemento principal do estator é o enrolamento, ao qual é aplicada uma tensão alternada (o princípio de funcionamento não é em ímãs permanentes, mas em um campo magnético que é danificado pela corrente elétrica alternada). O rotor é um cilindro com ranhuras onde é colocado o enrolamento. Mas a corrente que entra tem sentido oposto. Como resultado, dois campos elétricos alternados são formados. Cada um deles cria um campo magnético, que começa a interagir entre si. Mas o design do estator é tal que ele não pode se mover. Portanto, o resultado da interação de dois campos magnéticos é a rotação do rotor.

Projeto e princípio de funcionamento do gerador elétrico

As experiências também confirmam que o campo magnético cria uma alternância campo elétrico. Abaixo está um diagrama que ilustra claramente o princípio de funcionamento do gerador.

Se estrutura de metal colocado e girado em um campo magnético, o fluxo magnético que o penetra começará a mudar. Isso levará à formação de uma corrente induzida dentro do quadro. Se você conectar as pontas a um consumidor de corrente, por exemplo, a uma lâmpada elétrica, poderá observar seu brilho. Isto sugere que a energia mecânica gasta na rotação da moldura dentro do campo magnético foi convertida em energia elétrica, o que ajudou a acender a lâmpada.

Estruturalmente, um gerador elétrico consiste nas mesmas partes de um motor elétrico: uma carcaça, um estator e um rotor. A diferença está apenas no princípio de funcionamento. O rotor é acionado pelo campo magnético criado pelo campo elétrico no enrolamento do estator. E uma corrente elétrica surge no enrolamento do estator devido a uma mudança no fluxo magnético que nele penetra, devido à rotação forçada do rotor.

Do motor elétrico ao gerador elétrico

A vida humana hoje é impensável sem eletricidade. Portanto, usinas de energia estão sendo construídas em todos os lugares, convertendo a energia da água, do vento e núcleos atômicos em energia elétrica. Tornou-se universal porque pode ser convertido em energia de movimento, calor e luz. Esta se tornou a razão para a distribuição massiva de motores elétricos. Os geradores eléctricos são menos populares porque o estado fornece electricidade centralmente. Mesmo assim, às vezes acontece que não há eletricidade e não há onde obtê-la. Nesse caso, um gerador de motor assíncrono irá ajudá-lo.

Já dissemos acima que o gerador elétrico e o motor são estruturalmente semelhantes entre si. Isto levanta a questão: é possível utilizar este milagre da tecnologia como fonte de energia mecânica e elétrica? Acontece que é possível. E nós lhe diremos como converter um motor em uma fonte de corrente com suas próprias mãos.

O significado do retrabalho

Se você precisa de um gerador elétrico, por que fazê-lo a partir de um motor se você pode comprar um equipamento novo? No entanto, equipamento elétrico de alta qualidade não é um prazer barato. E se você tiver um que não seja usado em este momento motor, por que não deveria servir bem a ele? Por simples manipulações e custos mínimos você obterá uma excelente fonte de corrente que pode alimentar dispositivos com cargas ativas. Isso inclui equipamentos de informática, eletrônicos e rádio, lâmpadas comuns, aquecedores e conversores de soldagem.

Mas a poupança não é a única vantagem. Vantagens gerador elétrico corrente construída a partir de motor elétrico assíncrono:

• O design é mais simples que o de um analógico síncrono;
• Máxima proteção do interior contra umidade e poeira;
• Alta resistência a sobrecargas e curtos-circuitos;
• Ausência quase completa de distorções não lineares;
• Fator de folga (valor que expressa a rotação irregular do rotor) não superior a 2%;
• Os enrolamentos ficam estáticos durante a operação, portanto não se desgastam por muito tempo, aumentando sua vida útil;
• A eletricidade gerada tem imediatamente uma tensão de 220V ou 380V, dependendo do motor que você decidir converter: monofásico ou trifásico. Isto significa que os consumidores atuais podem ser conectados diretamente ao gerador, sem inversores.

Mesmo que o gerador elétrico não atenda plenamente às suas necessidades, ele pode ser utilizado em conjunto com uma fonte de alimentação centralizada. Nesse caso, voltamos a falar de poupança: você terá que pagar menos. O benefício será expresso como a diferença obtida subtraindo a eletricidade gerada da quantidade de eletricidade consumida.

O que é necessário para remodelar?

Para fazer um gerador a partir de um motor assíncrono com as próprias mãos, primeiro você precisa entender o que impede a conversão de energia elétrica em energia mecânica. Lembremos que para a formação de uma corrente de indução é necessária a presença de um campo magnético que muda com o tempo. Quando o equipamento opera em modo motor, ele é gerado tanto no estator quanto no rotor devido à alimentação da rede. Se você mudar o equipamento para o modo gerador, descobrirá que não há campo magnético algum. De onde ele vem?

Após o equipamento operar no modo motor, o rotor retém a magnetização residual. É ela quem, a partir da rotação forçada, provoca corrente induzida no estator. E para que o campo magnético seja mantido, será necessário instalar capacitores que conduzam corrente capacitiva. É ele quem manterá a magnetização devido à autoexcitação.

Resolvemos a questão de onde veio o campo magnético original. Mas como colocar o rotor em movimento? Claro, se você girar com as próprias mãos, poderá acender uma pequena lâmpada. Mas é improvável que o resultado o satisfaça. A solução ideal é transformar o motor em um gerador eólico, ou moinho de vento.

Este é o nome dado a um dispositivo que converte a energia cinética do vento em mecânica e depois em elétrica. Os geradores eólicos são equipados com pás que se movem quando encontram o vento. Eles podem girar nos planos vertical e horizontal.

Da teoria à prática

Vamos construir um gerador eólico a partir de um motor com nossas próprias mãos. Para facilitar a compreensão, diagramas e vídeos estão incluídos nas instruções. Você precisará de:

• Dispositivo para transmissão de energia eólica ao rotor;
• Capacitores para cada enrolamento do estator.

É difícil formular uma regra segundo a qual você possa escolher um dispositivo de captura de vento pela primeira vez. Aqui é preciso se orientar pelo fato de que quando o equipamento estiver operando em modo gerador, a velocidade do rotor deverá ser 10% maior do que quando operando como motor. Você precisa levar em consideração não a frequência nominal, mas a velocidade de marcha lenta. Exemplo: a frequência nominal é 1000 rpm, e no modo inativo é 1400. Então para gerar corrente será necessária uma frequência de aproximadamente 1540 rpm.

A seleção dos capacitores por capacidade é feita de acordo com a fórmula:

C é a capacidade necessária. Q – velocidade de rotação do rotor em rotações por minuto. P é o número “pi” igual a 3,14. f – frequência de fase (valor constante para a Rússia, igual a 50 Hertz). U – tensão da rede (220 se for monofásica e 380 se for três).

Exemplo de cálculo : O rotor trifásico gira a 2500 rpm. EntãoC = 2500/(2*3,14*50*380*380)=56 µF.

Atenção! Não selecione um contêiner maior que o valor calculado. Caso contrário, a resistência ativa será alta, o que levará ao superaquecimento do gerador. Isto também pode acontecer quando o dispositivo é iniciado sem carga. Neste caso, será útil reduzir a capacitância do capacitor. Para facilitar o seu trabalho, coloque o recipiente não como um todo, mas pré-fabricado. Por exemplo, 60 μF pode ser composto por 6 peças de 10 μF conectadas em paralelo entre si.

Como conectar?

Vejamos como fazer um gerador a partir de um motor assíncrono, usando o exemplo de um motor trifásico:

1. Conecte o eixo a um dispositivo que gira o rotor utilizando energia eólica;
2. Conecte os capacitores em um padrão triangular, cujos vértices estão conectados às extremidades da estrela ou aos vértices do triângulo do estator (dependendo do tipo de conexão do enrolamento);
3. Se for necessária uma tensão de 220 Volts na saída, conecte os enrolamentos do estator em um triângulo (o final do primeiro enrolamento com o início do segundo, o final do segundo com o início do terceiro, o final do terceiro com o início do primeiro);
4. Se você precisar alimentar dispositivos de 380 Volts, um circuito estrela será adequado para conectar os enrolamentos do estator. Para fazer isso, conecte o início de todos os enrolamentos e conecte as extremidades aos recipientes apropriados.

Instruções passo a passo sobre como fazer um gerador eólico monofásico com suas próprias mãos baixa potência:

1. Retire o motor elétrico da máquina de lavar antiga;
2. Determine o enrolamento de trabalho e conecte um capacitor em paralelo a ele;
3. Certifique-se de que o rotor gire usando energia eólica.

Você receberá um moinho de vento, como no vídeo, e ele produzirá 220 Volts.

Para aparelhos elétricos alimentados por corrente direta, você também precisará instalar um retificador. E se você estiver interessado em monitorar os parâmetros da fonte de alimentação, instale um amperímetro e um voltímetro na saída.

Conselho! Devido à falta de vento constante, os geradores eólicos podem às vezes parar de funcionar ou não funcionar em plena capacidade. Portanto, é conveniente organizar sua própria usina. Para fazer isso, o moinho de vento é conectado à bateria durante o tempo ventoso. A eletricidade acumulada pode ser utilizada em períodos de calmaria.

Um motor elétrico é um dispositivo que atua como conversor de energia e opera no modo de obtenção de energia mecânica a partir da energia elétrica. Através de transformações simples sem usar ímã permanente, mas graças à magnetização residual, o motor passa a funcionar como fonte de energia. Esses são dois fenômenos mutuamente inversos que ajudam você a economizar: você não precisa comprar um gerador eólico se tiver um motor elétrico disponível. Assista ao vídeo e aprenda.

(AG) é a máquina elétrica CA mais comum, usada principalmente como motor.
Somente AGs de baixa tensão (tensão de alimentação de até 500 V) com potência de 0,12 a 400 kW consomem mais de 40% de toda a eletricidade gerada no mundo, e sua produção anual chega a centenas de milhões, cobrindo as mais diversas necessidades de produção industrial e agrícola, sistemas marítimos, de aviação e transporte, sistemas de automação, equipamentos militares e especiais.

Esses motores têm design relativamente simples, operação muito confiável, desempenho energético bastante alto e baixo custo. É por isso que o escopo de utilização de motores assíncronos está em constante expansão, tanto em novas áreas de tecnologia quanto como substitutos de máquinas elétricas mais complexas de diversos designs.

Por exemplo, há um interesse significativo em últimos anos causas uso de motores assíncronos em modo gerador para fornecer energia para consumidores de corrente trifásicos e consumidores de corrente contínua através de dispositivos retificadores. Em sistemas controle automático, no rastreamento de acionamentos elétricos, em dispositivos de computação, tacogeradores assíncronos com rotor de gaiola de esquilo são amplamente utilizados para converter velocidade angular em um sinal elétrico.

Aplicação do modo gerador assíncrono

Sob certas condições de operação de fontes de energia autônomas, o uso de modo gerador assíncrono acaba por ser preferível ou mesmo o único solução possível, como, por exemplo, em usinas móveis de alta velocidade com acionamento de turbina a gás sem engrenagens com velocidade de rotação n = (9...15)10 3 rpm. O trabalho descreve um AG com rotor ferromagnético maciço com potência de 1500 kW a n = 12000 rpm, destinado ao complexo de soldagem autônomo “Sever”. EM nesse caso rotor maciço com ranhuras longitudinais a seção transversal retangular não contém enrolamentos e é fabricada em aço maciço forjado, o que permite acoplar diretamente o rotor do motor em modo gerador com o acionamento de uma turbina a gás a uma velocidade periférica na superfície do rotor de até 400 m/s . Para um rotor com núcleo laminado e curto-circuito. Com enrolamento em gaiola de esquilo, a velocidade periférica permitida não excede 200 - 220 m/s.

Outro exemplo aplicação eficaz Motores assíncronos em modo gerador têm sido utilizados há muito tempo em minicentrais hidrelétricas sob condições de carga estável.

Eles são caracterizados pela facilidade de operação e manutenção, são facilmente ligados para operação paralela e o formato da curva de tensão de saída é mais próximo da senoidal do que dos SGs quando operando na mesma carga. Além disso, a massa de AG com potência de 5-100 kW é aproximadamente 1,3 - 1,5 vezes menor que a massa de AG de mesma potência e carregam um volume menor de materiais de enrolamento. Ao mesmo tempo, em termos de design, não diferem dos motores convencionais e sua produção em massa é possível em fábricas de máquinas elétricas que produzem máquinas assíncronas.

Desvantagens do modo assíncrono do gerador, motor assíncrono (IM)

Uma das desvantagens dos ADs é que eles consomem quantidades significativas potência reativa(50% ou mais da potência total) necessária para criar um campo magnético na máquina, que deve provir do funcionamento paralelo de um motor assíncrono em modo gerador com a rede ou de outra fonte de potência reativa (banco de capacitores (BC) ou compensador síncrono (SC)) durante a operação autônoma do AG. Neste último caso, é mais eficaz incluir um banco de capacitores no circuito do estator paralelo à carga, embora em princípio seja possível incluí-lo no circuito do rotor. Para melhorar as propriedades operacionais do modo assíncrono do gerador, os capacitores podem ser conectados adicionalmente ao circuito do estator em série ou em paralelo com a carga.

Em todos os casos operação autônoma de um motor assíncrono em modo gerador, fontes de energia reativa(BC ou SK) deve fornecer potência reativa tanto ao AG quanto à carga, que, via de regra, possui um componente reativo (indutivo) (cosφ n< 1, соsφ н > 0).

A massa e as dimensões de um banco de capacitores ou de um compensador síncrono podem exceder a massa de um gerador assíncrono, e somente quando cosφ n = 1 (carga puramente ativa) as dimensões do SC e a massa do BC são comparáveis ​​​​ao tamanho e massa do AG.

Outro problema mais difícil é o problema de estabilização da tensão e frequência de um AG operando autonomamente, que possui uma característica externa “suave”.

Usando modo gerador assíncrono Como parte de um sistema autónomo, este problema é ainda mais complicado pela instabilidade da velocidade do rotor. Métodos de regulação de tensão possíveis e atualmente utilizados no modo gerador assíncrono.

Ao projetar AG para otimização, devem ser realizados cálculos para maximizar a eficiência em uma ampla faixa de velocidade de rotação e carga, bem como para minimizar custos, levando em consideração todo o esquema de controle e regulação. O projeto dos geradores deve levar em consideração as condições climáticas de operação das turbinas eólicas, forças mecânicas atuantes constantemente sobre os elementos estruturais e especialmente poderosos efeitos eletrodinâmicos e térmicos durante processos transitórios que ocorrem durante partidas, interrupções de energia, perda de sincronismo, curtos-circuitos. e outros, bem como durante rajadas de vento significativas.

Projeto de uma máquina assíncrona, gerador assíncrono

O projeto de uma máquina assíncrona com rotor de gaiola de esquilo é mostrado usando o exemplo de um motor da série AM (Fig. 5.1).

As partes principais do IM são um estator estacionário 10 e um rotor girando dentro dele, separado do estator por um entreferro. Para reduzir as correntes parasitas, os núcleos do rotor e do estator são feitos de folhas separadas estampadas em aço elétrico com espessura de 0,35 ou 0,5 mm. As chapas são oxidadas (submetidas a tratamento térmico), o que aumenta sua resistência superficial.
O núcleo do estator está embutido na carcaça 12, que é a parte externa da máquina. Sobre superfície interior O núcleo possui ranhuras nas quais o enrolamento 14 é colocado. O enrolamento do estator é geralmente feito de duas camadas trifásicas de bobinas individuais com passo reduzido de fio de cobre isolado. O início e o fim das fases do enrolamento são trazidos para os terminais da caixa de ligação e são designados da seguinte forma:

início - СС2, С 3;

termina - C 4, C5, Sáb.

O enrolamento do estator pode ser conectado em estrela (Y) ou triângulo (D). Isto permite utilizar o mesmo motor em duas tensões lineares diferentes, que são relativas, por exemplo, a 127/220 V ou 220/380 V. Neste caso, a conexão Y corresponde a ligar o IM para a tensão mais alta .

O núcleo do rotor montado é pressionado no eixo 15 por um ajuste a quente e é protegido contra rotação por meio de uma chaveta. Na superfície externa, o núcleo do rotor possui ranhuras para colocação do enrolamento 13. O enrolamento do rotor nos IMs mais comuns é uma série de hastes de cobre ou alumínio localizadas em ranhuras e fechadas nas extremidades com anéis. Em motores com potência de até 100 kW ou mais, o enrolamento do rotor é realizado preenchendo as ranhuras com alumínio fundido sob pressão. Simultaneamente ao enrolamento, os anéis de fechamento são fundidos junto com as asas de ventilação 9. O formato desse enrolamento lembra uma “gaiola de esquilo”.

Motor com rotor enrolado. Gerador de modo assíncrono A.

Para motores assíncronos especiais, o enrolamento do rotor pode ser projetado de forma semelhante ao enrolamento do estator. Um rotor com tal enrolamento, além das peças indicadas, possui três anéis coletores montados no eixo, projetados para conectar o enrolamento ao circuito externo. Neste caso, o IM é denominado motor com rotor enrolado ou com anéis coletores.

O eixo do rotor 15 combina todos os elementos do rotor e serve para conectar o motor assíncrono ao atuador.

O entreferro entre o rotor e o estator varia de 0,4 a 0,6 mm para máquinas de baixa potência e até 1,5 mm para máquinas de alta potência. As proteções dos mancais 4 e 16 do motor servem de suporte para os mancais do rotor. O resfriamento do motor assíncrono é realizado de acordo com o princípio da auto-sopração pelo ventilador 5. Os mancais 2 e 3 são fechados externamente com tampas 1 com vedações de labirinto. Uma caixa 21 com terminais 20 do enrolamento do estator é instalada na carcaça do estator. Uma placa 17 é fixada ao corpo, na qual estão indicados os dados básicos da pressão arterial. Na Fig. 5.1 também está indicado: 6 - soquete de montagem da blindagem; 7 - invólucro; 8 — corpo; 18 — pata; 19 - duto de ventilação.

Para as necessidades de construção de um edifício residencial ou chalé privado faz-tudo em casa pode ser necessário fonte independente energia elétrica, que você pode comprar em uma loja ou montar com as próprias mãos a partir das peças disponíveis.

Um gerador caseiro pode funcionar com gasolina, gás ou combustível diesel. Para isso, ele deve ser conectado ao motor por meio de um acoplamento amortecedor, que garante uma rotação suave do rotor.

Se as condições naturais locais permitirem, por exemplo, ventos frequentes sopram ou uma fonte está localizada nas proximidades água corrente, então você pode criar uma turbina eólica ou hidráulica e conectá-la a um motor trifásico assíncrono para gerar eletricidade.

Graças a esse dispositivo, você terá um trabalho constante fonte alternativa eletricidade. Reduzirá o consumo de energia das redes públicas e permitirá economizar no seu pagamento.

Em alguns casos, é permitido usar tensão monofásica para girar um motor elétrico e transmitir torque a um gerador caseiro para criar sua própria rede simétrica trifásica.

Como escolher um motor assíncrono para um gerador com base no projeto e nas características

Recursos tecnológicos

A base de um gerador caseiro é um motor elétrico trifásico assíncrono com:

• Estágio;
• ou um rotor de gaiola de esquilo.

Dispositivo estator

Os núcleos magnéticos do estator e do rotor são feitos de placas de aço elétrico isoladas, nas quais são criadas ranhuras para acomodar os fios do enrolamento.

Três enrolamentos separados do estator podem ser conectados na fábrica de acordo com o seguinte diagrama:

• estrelas;
• ou triângulo.

Seus terminais são conectados dentro da caixa de terminais e conectados com jumpers. O cabo de alimentação também é instalado aqui.

Em alguns casos, os fios e cabos podem ser conectados de outras maneiras.

Tensões simétricas são fornecidas a cada fase do motor assíncrono, deslocadas ao longo do ângulo em um terço do círculo. Eles geram correntes nos enrolamentos.

É conveniente expressar essas quantidades na forma vetorial.

Recursos de design do rotor

Motores de rotor enrolado

Eles são equipados com um enrolamento semelhante ao enrolamento do estator, e os cabos de cada um são conectados a anéis coletores, que proporcionam contato elétrico com o circuito de partida e ajuste através das escovas de pressão.

Este projeto é bastante difícil de fabricar e caro. Requer monitoramento periódico de operação e manutenção qualificada. Por esses motivos, não faz sentido utilizá-lo neste projeto para um gerador caseiro.

Porém, se houver um motor semelhante e não houver outro uso para ele, os cabos de cada enrolamento (aquelas extremidades que estão conectadas aos anéis) podem entrar em curto-circuito entre si. Desta forma, o rotor enrolado se transformará em curto-circuito. Ele pode ser conectado de acordo com qualquer esquema discutido abaixo.

Motores de gaiola de esquilo

O alumínio é derramado dentro das ranhuras do circuito magnético do rotor. O enrolamento é feito em forma de gaiola de esquilo giratória (da qual recebeu esse nome adicional) com anéis de jumper em curto-circuito nas extremidades.

Este é o mais circuito simples motor, que é desprovido de contatos móveis. Por isso, funciona por muito tempo sem a intervenção de eletricistas e se caracteriza por maior confiabilidade. Recomenda-se utilizá-lo para criar um gerador caseiro.

Marcações na carcaça do motor

Para que um gerador caseiro funcione de maneira confiável, você precisa prestar atenção a:

• , caracterizando a qualidade da proteção da habitação contra as influências ambientais;
• consumo de energia;
• velocidade;
• diagrama de conexão do enrolamento;
• correntes de carga permitidas;
• Eficiência e cosseno φ.

O princípio de funcionamento de um motor assíncrono como gerador

Sua implementação é baseada no método de reversibilidade máquina elétrica. Se o motor, desconectado da tensão da rede, começar a girar o rotor à força na velocidade projetada, um EMF será induzido no enrolamento do estator devido à presença de energia residual do campo magnético.

Resta apenas conectar um banco de capacitores de classificação adequada aos enrolamentos e uma corrente capacitiva fluirá através deles, que tem um caráter magnetizante.

Para que ocorra a autoexcitação do gerador e se forme um sistema simétrico de tensões trifásicas nos enrolamentos, é necessário selecionar uma capacitância do capacitor maior que uma determinada, valor crítico. Além do seu valor, a potência de saída é naturalmente influenciada pelo design do motor.

Para a geração normal de energia trifásica com frequência de 50 Hz, é necessário manter uma velocidade do rotor que exceda a componente assíncrona pelo valor de escorregamento S, que está na faixa S=2÷10%. Deve ser mantido no nível de frequência síncrona.

O desvio de uma senóide do valor padrão de frequência afetará negativamente a operação do equipamento com motores elétricos: serras, plainas, máquinas diversas e transformadores. Isto praticamente não tem efeito sobre cargas resistivas com elementos de aquecimento e lâmpadas incandescentes.

Diagramas de conexão elétrica

Na prática, todos os métodos comuns de conexão dos enrolamentos do estator de um motor assíncrono são usados. Ao escolher um deles, criam diferentes condições de funcionamento do equipamento e geram tensões de determinados valores.

Circuitos estelares

Opção popular para conectar capacitores

Esquema de ligação de um motor de indução com enrolamentos conectados em estrela para operação como gerador rede trifásica tem uma aparência padrão.

Esquema de um gerador assíncrono com capacitores conectados a dois enrolamentos

Esta opção é bastante popular. Permite alimentar três grupos de consumidores a partir de dois enrolamentos:

• duas tensões de 220 volts;
• um - 380.

Os capacitores de trabalho e de partida são conectados ao circuito por meio de chaves separadas.

Com base no mesmo circuito, você pode criar um gerador caseiro conectando capacitores a um enrolamento de um motor assíncrono.

Diagrama de triângulo

Ao montar os enrolamentos do estator de acordo com um circuito estrela, o gerador produzirá tensão trifásica 380 volts. Se você transformá-los em um triângulo, então - 220.

Os três esquemas mostrados nas fotos acima são básicos, mas não os únicos. Com base neles, outros métodos de conexão podem ser criados.

Como calcular as características do gerador com base na potência do motor e na capacidade do capacitor

Para criar condições normais de operação de uma máquina elétrica, é necessário manter a igualdade entre sua tensão e potência nominais nos modos gerador e motor elétrico.

Para tanto, a capacitância dos capacitores é selecionada levando-se em consideração a potência reativa Q que eles geram nas diversas cargas. Seu valor é calculado pela expressão:

Q=2π∙f∙C∙U 2

A partir desta fórmula, conhecendo a potência do motor, para garantir plena carga, é possível calcular a capacidade do banco de capacitores:

С=Q/2π∙f∙U 2

Porém, o modo de operação do gerador deve ser levado em consideração. Em marcha lenta, os capacitores carregarão desnecessariamente os enrolamentos e os aquecerão. Isso leva a grandes perdas de energia e superaquecimento da estrutura.

Para eliminar este fenômeno, os capacitores são conectados em etapas, determinando seu número em função da carga aplicada. Para simplificar a seleção de capacitores para partida de um motor assíncrono em modo gerador, foi criada uma tabela especial.

Potência do gerador (kVA)	Modo de carregamento total				Modo inativo
	cosφ=0,8		cos φ = 1		Q (kvar)	C (uF)
	Q (kvar)	C (uF)	Q (kvar)	C (uF)
15	15,5	342	7,8	172	5,44	120
10	11,1	245	5,9	130	4,18	92
7	8,25	182	4,44	98	3,36	74
5	6,25	138	3,4	75	2,72	60
3,5	4,53	100	2,54	56	2,04	45
2	2,72	60	1,63	36	1,27	28

Capacitores de partida da série K78-17 e similares com tensão operacional de 400 volts ou mais são adequados para uso como parte de uma bateria capacitiva. É inteiramente aceitável substituí-los por contrapartes de papel metálico com denominações apropriadas. Eles terão que ser montados em paralelo.

Não vale a pena utilizar modelos de capacitores eletrolíticos para operar nos circuitos de um gerador assíncrono caseiro. Eles são projetados para circuitos de corrente contínua e, ao passarem por uma senóide mudando de direção, falham rapidamente.

Existe um esquema especial para conectá-los para tais fins, quando cada meia onda é direcionada por diodos para seu próprio conjunto. Mas é bastante complicado.

Projeto

O dispositivo autônomo da usina deve suportar integralmente os equipamentos operacionais e ser realizado como um módulo único, incluindo um quadro elétrico articulado com dispositivos:

• medições - com voltímetro até 500 volts e frequencímetro;
• comutação de carga - três chaves (uma comum fornece tensão do gerador ao circuito consumidor e as outras duas conectam capacitores);
• proteção - eliminando as consequências de curtos-circuitos ou sobrecargas e) salvando os trabalhadores de quebras de isolamento e potencial de fase que atinge a habitação.

Redundância da fonte de alimentação principal

Ao criar um gerador caseiro, é necessário garantir sua compatibilidade com o circuito de aterramento do equipamento de trabalho e, ao operar de forma autônoma, deve estar conectado de forma confiável.

Se uma usina for criada para alimentação de reserva de dispositivos operando na rede estadual, ela deverá ser utilizada quando a tensão da linha for desligada e, quando restaurada, deverá ser parada. Para isso basta instalar um interruptor que controle todas as fases simultaneamente ou conectar Sistema complexo ativação automática da energia de reserva.

Seleção de tensão

O circuito de 380 volts apresenta um risco aumentado de ferimentos em humanos. É utilizado em casos extremos, quando não é possível conviver com um valor de fase de 220.

Sobrecarga do gerador

Tais modos criam aquecimento excessivo dos enrolamentos com subsequente destruição do isolamento. Eles ocorrem quando as correntes que passam pelos enrolamentos são excedidas devido a:

1. seleção incorreta da capacidade do capacitor;
2. conectando consumidores de alta potência.

No primeiro caso, é necessário monitorar cuidadosamente as condições térmicas durante o modo inativo. Caso ocorra aquecimento excessivo, a capacitância dos capacitores deve ser ajustada.

Recursos para conectar consumidores

A potência total de um gerador trifásico consiste em três partes geradas em cada fase, o que equivale a 1/3 do total. A corrente que passa por um enrolamento não deve exceder o valor nominal. Isto deve ser levado em consideração ao conectar os consumidores, distribuindo-os uniformemente entre as fases.

Quando um gerador caseiro é projetado para operar em duas fases, ele não pode gerar eletricidade com segurança mais do que 2/3 do valor total e, se apenas uma fase estiver envolvida, apenas 1/3.

Controle de frequência

Um medidor de frequência permite monitorar este indicador. Quando não estiver instalado no projeto de um gerador caseiro, pode-se usar o método indireto: em marcha lenta, a tensão de saída excede o nominal 380/220 em 4–6% na frequência de 50 Hz.

Uma das opções para fazer um gerador caseiro a partir de um motor assíncrono e suas capacidades são mostradas em seu vídeo pelos proprietários dos canais Maria e Alexander Kostenko.

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Os geradores elétricos são uma fonte adicional de energia para a casa. Se as principais redes de energia estiverem distantes, pode muito bem substituí-las. Os frequentes cortes de energia obrigam à instalação de geradores de corrente alternada.

Eles não são baratos, faz sentido gastar mais de 10.000 rublos? para o dispositivo, se você mesmo puder fazer um gerador a partir de um motor elétrico? É claro que algumas habilidades e ferramentas de engenharia elétrica serão úteis para isso. O principal é que você não precisa gastar dinheiro.

Você pode montar um gerador simples com suas próprias mãos; será relevante se precisar cobrir uma falta temporária de eletricidade. Não é adequado para casos mais graves, pois não possui funcionalidade e confiabilidade suficientes.

Naturalmente, existem muitas dificuldades no processo de montagem manual. As peças e ferramentas necessárias podem não estar disponíveis. A falta de experiência e habilidades nesse tipo de trabalho pode ser intimidante. Mas desejo será o principal incentivo e ajudará a superar todos os procedimentos de mão-de-obra intensiva.

Implementação do gerador e seu princípio de funcionamento

Graças à indução eletromagnética, uma corrente elétrica é gerada no gerador. Isso acontece porque o enrolamento se move em um campo magnético criado artificialmente. Este é o princípio de funcionamento de um gerador elétrico.

O gerador é acionado por um motor de combustão interna de baixa potência. Pode funcionar com gasolina, gás ou diesel.

Um gerador elétrico possui um rotor e um estator. O campo magnético é criado usando um rotor. Ímãs estão presos a ele. O estator é a parte estacionária do gerador e consiste em placas de aço especiais e uma bobina. Existe uma pequena lacuna entre o rotor e o estator.

Existem dois tipos de gerador elétrico. O primeiro possui rotação síncrona do rotor. Ele projeto complexo e baixa eficiência. No segundo tipo, o rotor gira de forma assíncrona. O princípio de funcionamento é simples.

Os motores assíncronos perdem um mínimo de energia, enquanto nos geradores síncronos a taxa de perda chega a 11%. Portanto, motores elétricos com rotação assíncrona do rotor são muito populares em eletrodomésticos e em diversas fábricas.

Durante a operação, podem ocorrer picos de tensão que prejudicam os eletrodomésticos. Para isso existe um retificador nas extremidades de saída.

O gerador assíncrono é fácil de usar manutenção. Seu corpo é confiável e selado. Você não precisa se preocupar com eletrodomésticos que possuem carga ôhmica e são sensíveis a picos de tensão. Alta eficiência e longa vida útil tornam o dispositivo popular e também pode ser montado de forma independente.

O que você precisará para montar o gerador? Primeiro você precisa escolher um motor elétrico adequado. Você pode tirar da máquina de lavar. Não há necessidade de fazer você mesmo um estator; é melhor usá-lo; solução pronta, onde existem enrolamentos.

É uma boa ideia estocar imediatamente o suficiente fios de cobre e materiais isolantes. Como qualquer gerador produzirá picos de tensão, será necessário um retificador.

De acordo com as instruções do gerador, você mesmo precisa fazer um cálculo de potência. Para que os futuros problemas do dispositivo potência necessária, deve ser dada uma velocidade ligeiramente superior à potência nominal.

Vamos usar um tacômetro e ligar o motor, para que você saiba a velocidade de rotação do rotor. É necessário adicionar 10% ao valor resultante, isso evitará o superaquecimento do motor.

Os capacitores ajudarão a manter o nível de tensão necessário. Eles são selecionados dependendo do gerador. Por exemplo, para uma potência de 2 kW, será necessária uma capacidade de capacitor de 60 μF. Você precisa de 3 dessas peças com a mesma capacidade. Para tornar o dispositivo seguro, ele deve ser aterrado.

Processo de construção

Tudo é simples aqui! Os capacitores são conectados ao motor elétrico em configuração delta. Durante a operação, é necessário verificar periodicamente a temperatura da caixa. Seu aquecimento pode ocorrer devido a capacitores de capacitores selecionados incorretamente.

Atrás gerador caseiro, que não possuem automação, precisam ser monitorados constantemente. O aquecimento que ocorre ao longo do tempo reduzirá a eficiência. Em seguida, o dispositivo precisa de tempo para esfriar. De vez em quando você deve medir a tensão, velocidade e corrente.

Características calculadas incorretamente não são capazes de fornecer ao equipamento a potência necessária. Portanto, antes de iniciar a montagem, você deve realizar trabalhos de desenho e estocar diagramas.

É bem possível que dispositivo caseiro Irá acompanhar avarias frequentes. Isto não deveria ser surpreendente, uma vez que é praticamente impossível conseguir uma instalação hermeticamente fechada de todos os elementos de um gerador elétrico em casa.

Então, espero que agora esteja claro como fazer um gerador a partir de um motor elétrico. Se você deseja projetar um dispositivo cuja potência seja suficiente para operar simultaneamente eletrodomésticos e lâmpadas de iluminação, ou ferramentas de construção, então você precisa somar sua potência e selecionar o motor desejado. É desejável que tenha uma pequena reserva de energia.

Se você falhar ao montar manualmente um gerador elétrico, não se desespere. Existem muitos no mercado modelos modernos, não necessitando de supervisão constante. Eles podem ter potências diferentes e são bastante econômicos. Existem fotos de geradores na Internet que vão te ajudar a estimar as dimensões do aparelho. O único aspecto negativo é o seu alto custo.

Fotos de geradores DIY