Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
27 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Генератор из асинхронного двигателя схема на одном конденсаторе

Генератор из асинхронного двигателя своими руками. Как переделать асинхронный двигатель в генератор

Сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками несложно, но придется постараться и потратить некоторые средства на приобретение комплектующих. Но для проведения работ необходимо знать некоторые тонкости. В частности, принципы работы асинхронного двигателя переменного тока, изучить основные элементы его конструкции. Главное в генераторных установках – это движение магнитного поля. Оно может обеспечиваться путем вращения якоря при помощи двигателя внутреннего сгорания либо ветряной установки. Также возможно использование альтернативных источников – силы воды, пара и пр.

Из чего состоит генератор?

Генераторная установка, которая будет вырабатывать электричество, предусматривает следующие основные элементы:

  • ротор, который оснащается лопастями, ветротурбиной, а также хвостом, позволяющим располагаться конструкции против ветра;
  • мачта, у которой могут присутствовать либо отсутствовать растяжки, необходимые для установки ротора. Чаще всего высота мачт составляет порядка 3-7 м;
  • аккумуляторы, в роли которых обычно выступают свинцовые стартерные кислотные аккумуляторы;
  • электрогенератор переменного тока, функции которого и будет выполнять асинхронный двигатель;
  • приспособление, которое позволяет следить за процессом заряда аккумулятора;
  • преобразователь, для работы которого используется обычная электросеть, имеющий мощность порядка 600-1500 Вт;
  • система, обеспечивающая защиту от удара молний (заземление).

Выбор конструкции

Изготовить генератор из асинхронного двигателя можно вполне успешно, если внимательно изучить конструкцию и устройство каждого из указанных механизмов. Рассмотрим сначала типовой асинхронный двигатель, работающий по принципу скольжения ротора в отстающем по фазе электромагнитном поле статора. Неподвижная часть этого агрегата (статор) оборудуется, как известно, тремя катушками, смещёнными относительно друг друга в пространстве на 120 геометрических градусов.

За счёт взаимодействия подвижного и неподвижного поля в статорных катушках наводится переменное напряжение, представленное последовательностью трёх рабочих фаз (А, В и С).

Более простой вариант изготовления синхронной машины (генератора) предполагает применение б/у коллекторного однофазного двигателя, имеющего в своём составе устройство смещения фазы на конденсаторе фиксированной ёмкости.

Изготовление однофазной системы существенно упрощает конструкцию будущего генератора, но мощность такого изделия сравнительно невелика. Это обстоятельство не позволяет использовать его для питания некоторых образцов однофазных силовых агрегатов (скважинного насоса, например).

Обратите внимание! Однофазного устройства, собранного на базе коллекторного движка, по мощности может хватить разве что на энергоснабжение домашней осветительной сети.

В случаях, когда возникает необходимость в подключении к питающей линии более мощного силового оборудования, единственно правильное решение – изготовить генератор из асинхронного механизма (рисунок ниже).

Рассмотрим, как можно переделать этот механизм в трехфазный генератор, более подробно.

Вспомогательное оборудование генераторов переменного тока

Генераторы переменного тока, как и двигатели, часто оснащаются термопредохранителями, тахометрами, датчиками Холла и прочим вспомогательным оборудованием. Имеются и специфические ступени, к примеру, реле защиты генератора от асинхронного режима (что чревато выходом оборудования из строя). В общем случае учитывайте, что в специфическом режиме часто запускаются обыкновенные двигатели. Следовательно, требуется уметь максимально простым способом проверить вспомогательное оборудование:

  1. Термопредохранители рассчитываются на определённую температуру, обычно указывается на корпусе. При превышении некоторого порога плавится изоляция, что чревато выходом обмоток из строя. Если брать генераторы, они от перегрузки ограждаются при помощи МТЗ (реле максимальной токовой защиты), что сочтём аналогом предохранителей. Действие основывается на ограничении по мощности, затребованной потребителем. К примеру, при коротком замыкании одной фазы она просто обрывается. Что касается термопредохранителей типичных двигателей, места их расположения обычно ограничиваются поверхностью магнитопровода или изоляцией обмоток (бугорок чётко виден среди витков). Следует найти выходные клеммы и прозвонить цепь со стороны разъёма.
  2. Термореле считаются аналогами термопредохранителей с многоразовым срабатыванием, уберегающими обмотку от сгорания. Когда двигатель остынет, генерацию тока можно возобновить.
  3. Датчики частоты обычно строятся по принципу тахометров. Организация устройств различается, в зависимости от этого проводится и проверка.

Подытожим: каждый двигатель возможно запустить в режиме генератора. Об этом прямо написано в Википедии. Как бы то ни было, конструкция генераторов обнаруживает особенности. Специфические методы регулировки и защиты отличаются от тех, что применяются для двигателей. Накладывают ограничения результаты остановки: в случае выхода из строя генератора последствия намного более печальные. Уже ввиду наличия таких особенностей цена сильно отличается.

В заключение скажем: по непроверенным данным у асинхронных генераторов меньшая уязвимость к коротким замыканиям на стороне нагрузки, а форма напряжения лучше. Вдобавок отпадает необходимость в поддержании скорости вращения вала, что станет большим плюсом для практиков. Что касается организации ГЭС, в них применяются исключительно синхронные машины ввиду очевидности требований стандартов.

Читать еще:  Через сколько пробега менять масло в двигателе дизель

Сетевой источник питания трехфазного асинхронного электродвигателя 36 В / 200 Гц

В статье рассмотрена простая конструкция преобразователя для питания трехфазного асинхронного электродвигателя 36 В / 200 Гц / 90 Вт от сети

220В с использованием специализированной микросхемы драйвера полевых транзисторов.

Однажды мне поставили задачу разработать «бюджетный» сетевой источник питания машинки для стрижки овец, в которой установлен трехфазный асинхронный двигатель с номинальными параметрами 36 В / 200 Гц / 90 Вт. Так как регулирования скорости не требовалось, то принцип управления был выбран самый простой – трехфазный инвертор без ШИМ. В результате изысканий было разработано две работоспособных схемы преобразователя с аналогичными параметрами – одна с использованием программируемого микроконтроллера с прямым управлением ключевыми транзисторами, вторая – с генератором на дискретных элементах, но с использованием специализированного трехфазного драйвера, конструкция которой и будет рассмотрена ниже.

Основные технические характеристики источника питания:

    напряжение питания сети

220 В / 50 Гц;

  • потребляемая мощность – до 150 Вт;
  • выходное напряжение – трехфазное

    36В / 200 Гц;

  • номинальная выходная мощность – 90 Вт;
  • токовая защита от короткого замыкания в нагрузке с возможностью индикации срабатывания защиты;
  • включение/отключение нагрузки маломощным выключателем.
  • Описание схемы преобразователя

    Функционально источник питания состоит из двух блоков – блока питания и преобразователя. Вначале рассмотрим конструкцию преобразователя. Принципиальная электрическая схема преобразователя с использованием специализированного драйвера представлена на рисунке:

    Схема идентична описанной в статье В. Хрипченко «Управление 3-х фазными двигателями с помощью силовой электроники в однофазной сети» (Радиолюбитель — 2007, № 3) с тем отличием, что используется другая, более дешевая микросхема трехфазного драйвера типа IR21365S. Отличие ее от IR2130, кроме всего прочего, состоит в ином построении схемы токовой защиты. Так, ситуация срабатывание токовой защиты не останавливает работу драйвера полностью, а позволяет возобновить его работу через время, заданное RC-цепью, подключенной к выводу RCIN. Так как эта возможность в данном применении была бы вредной, пришлось пойти на хитрость. Дело в том, что при срабатывании токовой защиты логика схемы формирует низкий уровень на выводе RCIN для разряда конденсатора RC-цепи. Соединив выводы RCIN и EN (вход разрешения работы драйвера) получилось, что при срабатывании токовой защиты низкий уровень на выводе RCIN запрещает дальнейшую работу драйвера. Из этого состояния драйвер не может самостоятельно выйти, пока его не сбросишь, например, отключив питание выключателем SA1. В остальном схема включения драйвера типовая. Добавлены лишь резисторы R15, R17, R19 в цепях истоков ключевых транзисторов верхнего плеча для защиты их от скачков напряжения, возникающих при активно-индуктивном характере нагрузки. Возможность подключения индикатора срабатывания токовой защиты к выводу FLT имеется, но в этом варианте преобразователя не использовалась.

    Читать еще:  Газ 3110 двигатель 402 ремонт своими руками

    Схема генератора и формирователя импульсов заимствована из ранее упомянутой статьи В. Хрипченко. Добавлена лишь цепь сброса регистра DD2, собранная на элементах R5, C4. Из-за ее отсутствия логика схемы формирователя не могла выйти на заданный режим, а выдавала одинаковые последовательности импульсов на всех выходах с частотой задающего генератора DD1. Для получения частоты управления 200 Гц задающий генератор DD1 должен формировать импульсы частотой 1200 Гц, что достигается подбором элементов С1 и R4.

    Питание схемы осуществляется с использованием интегральных стабилизаторов DA1, DA2. В этой схеме преобразователя было решено не использовать отдельный источник напряжения постоянного тока для питания схемы управления, а запитать ее от питающего напряжения = 50 В. В связи с тем, что интегральные стабилизаторы серии LM78xx не допускают подачу на их вход напряжения выше 38 В, перед стабилизатором DA1 установлен делитель напряжения, собранный на элементах R1, R2, VT1, снижающий питающее напряжение вдвое.

    Конструкция и детали преобразователя

    В конструкции преобразователя использованы выводные и SMD (1206) резисторы мощностью 0,25 Вт, выводные и SMD (0805) керамические конденсаторы. В качестве датчика тока R9 использован шунт, изготовленный из латунного провода диаметром 1 мм. Требования к диодам VD2-VD4 аналогичны требованиям к VD1 предыдущей схемы. Ключевые транзисторы VT2-VT6 – любые N-канальные с параметрами не хуже 100 В / 7 А. Удобно использовать транзисторы в изолированном корпусе. В качестве микросхемы DD1 можно использовать любой функциональный аналог (74хх175) или отечественные К555ТМ8, К1533ТМ8, К155ТМ8.

    Элементы преобразователя собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размером 68 х 50 мм. Чертеж печатной платы приведен на рисунке (чертеж показан со стороны установки выводных компонентов):

    Некоторые места на плате предусматривают установку как выводных, так и SMD элементов. На плате имеется 3 перемычки, две из которых необходимо запаять до установки микросхемы DD2. Ключевые транзисторы расположены таким образом, чтобы попарно прикрепить их к алюминиевой пластине толщиной 3-4 мм. Если используются транзисторы не в изолированном корпусе, то транзисторы нижнего плеча необходимо электрически изолировать от радиатора. Печатные проводники, соединяющие +/- питания, стоки и истоки ключевых транзисторов рекомендуется умощнить, напаяв на них отрезки одножильного провода диаметром 0,3…0,5 мм.

    Конструкция блока питания для преобразователя

    Принципиальная электрическая схема блока питания показана на рисунке ниже:

    В блоке питания использован трансформатор типа ТС-180 от старого телевизора. Так как штатные обмотки трансформатора не позволяли получить необходимое питающее напряжение достаточной мощности, он был перемотан с использованием штатного провода следующим образом. Все обмотки, кроме 1-2 и 1’-2’ были аккуратно смотаны. Экранирующая обмотка снята для сматывания обмоток 2-3 (2’-3’), а затем восстановлена и посажена на корпус трансформатора. После этого на катушки намотаны следующие обмотки (в тексте указан измеренный диаметр провода, который не соответствует справочным данным трансформатора):

    • 1) 5-9, 5′-9′ – по 36 витков в 2 провода – один (ПЭЛ-0,64), смотанный с обмоток 2-3, 2′-3′, второй (ПЭЛ-0,47) – с обмоток 5-6, 5′-6′;
    • 2) 6-10, 10′-6′ – по 39 витков в 5 проводов – четыре (ПЭЛ-0,47) смотанных с обмоток 5-6, 5′-6′ плюс один (ПЭЛ-0,38) – с обмоток 7-8, 7′-8′;
    • 3) 12-7 – 10 витков в 5 проводов аналогично намотке обмотки 6-10;
    • 3) 8-11 – 50 витков провода ПЭЛ-0,41, смотанного с обмоток 11-12, 11′-12′.
    Читать еще:  Чем промыть систему охлаждения двигателя от масла камаз

    Для получения мощного выходного напряжения = 50В обмотки 5-9 и 5′-9′ включены параллельно, а затем последовательно с обмотками 6-10 и 10′-6′. Обмотка 12-7 осталась не использованной. С ее помощью можно увеличить или уменьшить выходное напряжение на несколько вольт.

    Выпрямительным мостом на диодах VD2-VD5 выходное напряжение выпрямляется, а затем фильтруется конденсаторами C1, C2.

    Предохранитель FU1 служит для защиты от возгорания трансформатора в случае межвиткового замыкания в его обмотках. Предохранитель FU2 также необходим, так как схема токовой защиты от короткого замыкания в нагрузке не способна защитить устройство в случае пробоя сразу двух ключевых транзисторов одной фазы.

    Обмотка 8-11 и выпрямительный мост VD1 используются для формирования питающего напряжения схемы преобразователя на ПМК. В конструкции данного преобразователя эта обмотка не используется.

    Компоновка блоков устройства

    В авторской конструкции ключевые транзисторы преобразователя установлены на радиатор, изготовленный из алюминиевой пластины толщиной 3 мм и размером 60 х 60 мм. Выпрямительный мост VD1, диоды VD2-VD5 и конденсаторы С1, С2 блока питания закреплены на пластине из гетинакса, прикрепленной к трансформатору. К нему же прикреплена и плата преобразователя:

    Для удобства конструкции выключатель SA1, светодиоды, разъемы питания и предохранители выведены на переднюю панель. Вся конструкция размещена в подходящем корпусе (см. фото в начале статьи).

    Сборка и наладка

    Наладка схемы преобразователя сводится к установке частоты задающего генератора равной 1200 Гц (вывод 3 DD1) подбором элементов С1, R4. Цепь R5-C4 должна обеспечивать надежный сброс при включении питания регистра DD2. Если этого не произойдет, на всех выходах регистра будет меандр частотой 1200 Гц. В этом случае следует увеличить номиналы элементов этой цепочки. Параметры цепочки R9-C10 являются критичными, поэтому не рекомендуется изменять номиналы этих элементов, иначе микросхема драйвера может не запускаться.

    При установке шунтов указанного номинала и при нулевом сопротивлении резистора делителя, обозначенного звездочкой, ток срабатывания защиты будет минимальным и составит около 15 А в цепи = 50 В. Увеличением сопротивления резистора делителя, обозначенного звездочкой, можно этот ток увеличивать.

    Особенности установки

    Использование дизельного генератора

    Потенциальный владелец генератора переменного тока перед приобретением должен озаботиться подготовкой места для его установки. Независимо от того, где будет установлен такой агрегат, в помещении или на свежем воздухе, для него понадобится ровная и твердая площадка. Установка электрогенератора на неровной площадке приведет к увеличению вибрации, что ускорит износ деталей и может спровоцировать выход дорогостоящего устройства из строя.

    Устанавливая генератор в помещении, важно предусмотреть наличие вытяжной вентиляции. Кроме того, во время работы агрегата рекомендуется оставлять дверь помещения открытой, что в свою очередь потребует установить в дверном проеме решетку, перекрывающую посторонним, а главное детям, доступ в опасную зону.

    Соединяют электрогенератор с электросетью в строгом соответствии с требованиями, изложенными в инструкции по эксплуатации. При этом электрический кабель необходимо подключить после вводного автомата и электросчетчика.

    Возможности применения

    Итак, создать собственноручно генератор удалось. Экономия при этом, по самым скромным подсчетам, составит более 4 000 рублей. Ведь в торговой сети он стоит от 6 000, а вы потратитесь только на приобретение магнитов (1 200–1 400 рублей). Сфера использования агрегата, дающего до 2 киловатт мощности, зависит от вашей фантазии и желания. Можно освещать дачный домик, подключив к мотору мотоцикла или бензопилы.

    Подсоедините к ветряку или гидротурбине, создав самостоятельно на участке водопад или быстрый ручей. Выгода несомненна!

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector