Как переделать асинхронный электродвигатель в мощный электрогенератор
Многие задумываются о получении бесплатной электроэнергии, преображая в нее кинетическую энергию ветра или воды. Продаваемые для этого ветрогенераторы или мини ГЭС достаточной мощности стоят очень дорого. Чтобы сэкономить, генератор для своей установки по производству бесплатной энергии можно сделать на базе обычного электродвигателя.
Что потребуется:
- асинхронный трехфазный электродвигатель;
- неодимовые прямоугольные магниты — http://ali.pub/4yy1yd
- эпоксидная смола.
Процесс изготовления генератора
Чтобы сделать генератор, нужно разобрать асинхронный трехфазный мотор. У него извлекается ротор, чтобы оснастить его в дальнейшем постоянными магнитами.
Далее нужно определиться с количеством и размером магнитов. Они должны быть в виде прямоугольников. Причем по ширине каждый магнит должен полностью перекрывать 2 паза на сердечнике статора, то есть ложиться на 3 шипа. В таком случае он будет воздействовать своим полем сразу на 3 катушки обмотки статора. Для двигателя из данного примера подходит магнит шириной 25 мм.
Сердечник данного статора состоит из 12 групп, в которые входят по 3 шипа. Таким образом, на ротор нужно прикрепить соответственно 12 рядов магнитов. Между ними чередуется полярность. Магниты каждого ряда должны выстраиваются в линию соответствующую по длине продолжительности сердечника ротора. Так как для изготовления генератора были выбраны магниты 40х25х10 мм, то их помещается по 3 в ряд.
Нужно закрепить магниты на якоре с помощью эпоксидного клея. Так как от этого диаметр ротора увеличится, то его возможно понадобится перед этим проточить, чтобы он после добавления магнитов мог поместиться в статор.
Такое количество неодимовых магнитов на роторе делает проблематичным его установку в статор, так как они притягиваются. Есть риск пораниться при установке, поэтому нельзя помещать пальцы между притягивающимися сердечниками.
Двигатель собирается. После этого нужно доработать его клеммную колодку. В ней имеется 6 выводов обмоток, которые нужно подключить по схеме звезда. Необходимо 3 из них соединить в один узел. Тогда между ним и любым другим оставшийся концом обмотки будет 220В.
После этого генератор можно подключать с помощью редуктора к ветряку или делать из него мини ГЭС. Также возможно напрямую соединить его с двигателем внутреннего сгорания. При достаточных оборотах от него можно питать практически любые бытовые электроприборы.
Смотрите видео
Самодельный электрогенератор из асинхронного двигателя
Энергия электрического тока, входя внутрь асинхронного двигателя, легко переходит в энергию движения на выходе из него. А что делать, если требуется обратное превращение? В таком случае можно соорудить самодельный генератор из асинхронного двигателя. Только функционировать будет он в другом режиме: за счет совершения механической работы начнет вырабатываться электричество. Идеальное решение – перевоплощение в ветрогенератор – источник бесплатной энергии.
Конструкция и принцип действия асинхронного двигателя
Экспериментально доказано, что магнитное поле создается переменным электрическим полем. На этом и основан принцип действия асинхронного двигателя, конструкция которого включает в себя:
- Корпус – это то, что мы видим снаружи;
- Статор – неподвижная часть электродвигателя;
- Ротор – элемент, приводящийся в движение.
У статора главный элемент – обмотка, на которую подается переменное напряжение (принцип действия не на постоянных магнитах, а на магнитном поле, повреждающемся переменным электрическим). В роли ротора выступает цилиндр с пазами, в которые уложена намотка. Но поступающий на нее ток имеет противоположное направление. В результате образуется два переменных электрических поля. Каждое из них создает по магнитному полю, которые начинают взаимодействовать между собой. Но устройство статора таково, что он не может двигаться. Поэтому результатом взаимодействия двух магнитных полей становится вращение ротора.
Конструкция и принцип действия электрогенератора
Опытами подтверждается и то, что магнитное поле создает переменное электрическое поле. Ниже показана схема, которая доступно иллюстрирует принцип действия генератора.
Если металлическую рамку поместить и повращать в магнитном поле, то пронизывающий ее магнитный поток начнет меняться. Это приведет к образованию индукционного тока внутри рамки. Если соединить концы с потребителем тока, к примеру, с электрической лампой, то можно наблюдать ее свечение. Это говорит о том, что механическая энергия, затрачиваемая на вращение рамки внутри магнитного поля, превратилась в электрическую энергию, которая помогла загореться лампе.
Конструктивно электрогенератор состоит их тех же частей, что и электродвигатель: из корпуса, статора и ротора. Разница заключается лишь в принципе действия. Не ротор приводится в движение от магнитного поля, создаваемого электрическим в статорной намотке. А появляется электрический ток в обмотке статора за счет изменения магнитного потока, пронизывающего ее, благодаря принудительному вращению ротора.
От электродвигателя к электрогенератору
Жизнь человека сегодня немыслима без электричества. Поэтому всюду строятся электростанции, преобразующие энергию воды, ветра и атомных ядер в электрическую энергию. Она стала универсальной, потому что ее можно преобразовать в энергию движения, тепла и света. Это стало причиной массового распространения электродвигателей. Электрогенераторы менее популярны, потому что электричеством государство снабжает централизованно. Но все же иногда случается, что электроэнергия отсутствует, и получить ее неоткуда. В таком случае вам поможет генератор из асинхронного двигателя.
Мы уже говорили выше, что конструктивно электрогенератор и двигатель похожи друг на друга. Отсюда возникает вопрос: нельзя ли это чудо техники использовать в качестве источника как механической, так и электрической энергии? Оказывается, можно. И мы расскажем, как своими руками переделать мотор в источник тока.
Смысл переделки
Если понадобился электрогенератор, зачем его делать из двигателя, если можно купить новое оборудование? Однако качественная электротехника – удовольствие не из дешевых. И если у вас есть не использующийся в данный момент мотор, почему бы ему не сослужить добрую службу? Путем простых манипуляций и с минимальными затратами вы получите отличный источник тока, который сможет питать приборы, обладающие активной нагрузкой. К таким относятся компьютерная, электронная и радиотехника, обыкновенные лампы, обогреватели и сварочные преобразователи.
Но экономия – не единственный плюс. Преимущества электрического генератора тока, сооруженного из асинхронного электродвигателя:
- Конструкция проще, чем у синхронного аналога;
- Максимальная защита внутренностей от влаги и пыли;
- Высокая устойчивость к перегрузкам и короткому замыканию;
- Почти полное отсутствие нелинейных искажений;
- Клирфактор (величина, выражающая неравномерность вращения ротора) не более 2%;
- Обмотки во время работы статичны, поэтому долго не изнашиваются, увеличивая эксплуатационный срок;
- Выработанное электричество сразу обладает напряжением 220В или 380В в зависимости от того, какой двигатель вы решили переделать: однофазный или трехфазный. Это значит, что к генератору можно напрямую подключать потребителей тока, без инверторов.
Даже если электрогенератор не сможет полностью обеспечить ваши нужды, его можно использовать совместно с централизованным электроснабжением. В этом случае речь снова идет об экономии: платить придется меньше. Выгода будет выражаться в разности, полученной путем вычитания выработанного электричества из суммы потребленной электроэнергии.
Что нужно для переделки?
Чтобы своими руками смастерить генератор из асинхронного двигателя, нужно сначала понять, что мешает преобразованию электрической энергии из механической. Напомним, что для образования индукционного тока необходимо наличие изменяющегося со временем магнитного поля. При работе оборудования в режиме мотора оно создается и в статоре, и в роторе за счет питания от сети. Если же перевести технику в режим генератора, окажется, что магнитного поля нет совсем. Откуда же ему взяться?
После работы оборудования в режиме двигателя ротор сохраняет остаточную намагниченность. Именно она от принудительного вращения вызывает индукционный ток в статоре. А для того чтобы магнитное поле сохранялось, потребуется установка конденсаторов, которые обладает током емкостным. Именно он будет поддерживать намагниченность за счет самовозбуждения.
С вопросом, откуда взялось исходное магнитное поле, мы разобрались. Но как приводить в движение ротор? Конечно, если вы раскрутите его своими руками, можно будет питать небольшую лампочку. Но вряд ли результат удовлетворит вас. Идеальное решение – превращение мотора в ветрогенератор, или ветряк.
Так называют устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую, а затем – в электрическую. Ветрогенераторы снабжены лопастями, которые при встрече с ветром приводятся в движение. Вращаться они могут как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
От теории к практике
Соорудим ветрогенератор из мотора своими руками. Для простого понимания к инструкции прилагаются схемы и видео. Вам понадобятся:
- Устройство для передачи энергии ветра к ротору;
- Конденсаторы на каждую обмотку статора.
Сформулировать правило, по которому бы вы могли с первого раза подобрать устройство для улавливания ветра, сложно. Тут нужно руководствоваться тем, что при работе техники в генераторном режиме частота вращения ротора должна быть выше на 10%, чем при работе в качестве двигателя. Учитывать нужно частоту не номинальную, а холостого хода. Пример: номинальная частота 1000 оборотов, а в холостом режиме – 1400. Тогда для выработки тока понадобится частота, равная примерно 1540 оборотам в минуту.
Подбор конденсаторов по емкости производится по формуле:
C – искомая емкость. Q – скорость вращения ротора в оборотах в минуту. П – число «пи», равное 3,14. f – фазовая частота (постоянная величина для России, равная 50 Герцам). U – напряжение в сети (220, если одна фаза, и 380, если три).
Пример расчета: трехфазный ротор вращается со скоростью 2500 оборотов в минуту. Тогда C = 2500/(2*3,14*50*380*380)=56 мкФ.
Внимание! Не подбирайте емкость больше расчетной величины. Иначе будет высоким активное сопротивление, что приведет к перегреву генератора. Это может произойти и тогда, когда устройство будет запускаться без нагрузки. В таком случае будет полезно уменьшить емкость конденсатора. Чтобы это было просто сделать своими руками, ставьте емкость не цельную, а сборную. Например, 60 мкФ можно составить из 6 штук по 10 мкФ, соединенных параллельно друг другу.
Как соединять?
Рассмотрим, как сделать генератор из асинхронного двигателя, на примере трехфазного мотора:
- Соедините вал с устройством, приводящим во вращение ротор за счет энергии ветра;
- Подключите конденсаторы по схеме треугольник, вершины которого соедините с концами звезды или вершинами треугольника статора (зависит от типа соединения намоток);
- Если на выходе требуется напряжение 220 Вольт, соедините статорные намотки в треугольник (конец первой обмотки – с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой);
- Если вам нужно запитать приборы от 380 Вольт, то для соединения статорных обмоток подойдет схема «звезда». Для этого соедините начало всех намоток вместе, а концы подключите к соответствующим емкостям.
Пошаговая инструкция о том, как сделать своими руками однофазный ветрогенератор малой мощности:
- Вытащите из старой стиральной машины электродвигатель;
- Определите рабочую намотку и подключите параллельно ей конденсатор;
- Обеспечьте вращение ротора за счет энергии ветра.
Получится ветряк, как на видео, и он выдаст 220 Вольт.
Для электроприборов, питающихся от постоянного тока, дополнительно потребуется установка выпрямителя. А если вы заинтересованы в контроле параметров источника питания, установите на выходе амперметр и вольтметр.
Совет! Ветрогенераторы в связи с отсутствием постоянного ветра могут иногда прекращать работу или работать не в полную силу. Поэтому удобно организовать собственную электростанцию. Для этого ветряк подключают во время ветряной погоды к аккумулятору. Накопленную электроэнергию можно будет использовать во время штиля.
Электродвигатель – это устройство, выступающее в качестве преобразователя энергии и работающее в режиме получения механической энергии из электрической. Путем несложных превращений без использования постоянного магнита, но благодаря остаточной намагниченности, мотор начинает работать в качестве источника питания. Это два взаимообратных явления, помогающие вам экономить: не нужно покупать ветрогенератор, если без дела валяется электрический двигатель. Смотрите видео и учитесь.
Как превратить мотор от стиралки в генератор 220 В
Электродвигатель от стиральной машинки очень просто найти в виду того, что он редко выходит из строя по сравнению с другими узлами, а сами машинки выбрасываются на свалку сплошь и рядом. Вещь для самодельщиков очень ценная, учитываю сколько простых станков можно построить на его базе.
Данный мотор вполне может работать и в роли генератора. Но к сожалению, просто так его не он не будет вырабатывать энергию, так как в нем отсутствую постоянные магниты, способные создать ЭДС в его обмотках.
Как запустить двигатель от стиральной машины в роли генератора на 220 В
Двигатель от стиралки имеет имеет классическое строение коллекторного электродвигателя. И работать может как от постоянного, так и переменного тока. Все дело в управлении им.
Обычно мотор от стиралки имеет 6 выводов на колодке подключения: первая пара сверху — это вывода датчика тахометра, для контроля частоты вращения — они нам не понадобятся. Вторые два по середине — вывода обмотки статора. Третья самая нижняя пара — это вывода ротора.
Чтобы заставить мотор вырабатывать ток нужно подать некоторое напряжение на ротор. Это создаст на нем магнитное поле, которое в свою очередь при его вращении создаст ЭДС на обмотке статора.
Подключаем провода к ротору, к которым в дальнейшем будет подключен источник питания.
Подключаем провода к статору. К концам проводов — мультиметр для замера напряжения на выходе.
Для показа, крутнем вал двигателя без подключенного к ротору источника.
В итоге мультиметр показал ноль вольт и это понятно.
Подключаем источник питания. В роли него послужит литий-ионная батарея на 3,7 В. Опять крутнем вал рукой.
Мультиметр выдал некое значение, а значит энергия вырабатывается.
Меняем батарею 3,7 В на аккумулятор 12 В. Вращаем рукой.
Результат: напряжение повышается.
Чтобы создать больший момент соответствующий рабочим оборотам двигателя, на шкив намотаем лебедку.
Дернем, создав вращение.
Хоть и мультиметр показывает 75 В, но в реале напряжение больше, так как электронное устройство имеет задержку и не способно посчитать мгновенные всплески электричества.
Для наглядности подключим лампу накаливания на 220 В. Так же намотаем лебедку и дернем ее.
Лампочка вспыхнет на непродолжительное время.
Заключение
Мотор от стиралки вполне годен как генератор напряжения, но его трудно куда-то «пристроить», так как он: выдает постоянный ток, требует высоких оборотов, требует дополнительного питания для работы и в случае его остановки это питание нужно как-то отключать.
Но есть и плюсы: выходным током можно легко управлять по средством регулировки тока цепи ротора, отсутствует магнитное залипание, небольшие размеры по сравнению с генераторами на постоянных магнитах.
Смотрите видео