Асинхронний генератор: пристрій і принцип роботи

Асинхронний генератор: пристрій і принцип роботи

Асинхронний генератор - це прилад, за допомогою роботи якого вдається забезпечити промислове обладнання, а також побутові пристрої електроенергією. Цей тип агрегатів відрізняється простотою експлуатації і зручною конструкцією.

Пристрій

Генератор має просту структуру. Основними елементами пристрою є:


  • ротор;
  • статор.

Перший являє собою рухливу деталь, а другий елемент у процесі експлуатації зберігає своє положення. В агрегаті не відразу вдається помітити обмотки дроту, для виготовлення якого зазвичай задіюють мідь. Однак обмотки є, тільки виконані вони з алюмінієвих стрижнів і відрізняються поліпшеними характеристиками.

Конструкція, утворена короткозамкнутими обмотками, називається «білича клітина».

Внутрішній простір заповнений пластинами зі сталі, а самі стрижні з алюмінію впресовані в пази, передбачені в серцевику рухомого елемента. На валу генератора розташований ротор, а сам він стоїть на спеціальних підшипниках. Фіксацію елементів агрегату забезпечують дві кришки, що затискають вал з двох сторін. Корпус виконаний з металевого матеріалу. Деякі моделі додатково оснащені вентилятором для охолодження пристрою під час роботи, а на корпусі розташовуються ребра.

Перевагою генераторів є можливість їх використання в мережі з напругою як в 220 В, так і з більш високими показниками. Для правильного з'єднання агрегату необхідно вибрати відповідну схему.

Принцип роботи

Головне завдання генератора полягає у виробленні електричної енергії за допомогою енергії механічної:

  • вітровий;
  • гідравлічної;
  • внутрішньої, перетвореної на механічну.

Коли ротор починає обертатися, в його контурі утворюються магнітні силові лінії. Вони проходять через обмотки, передбачені в статорі, в результаті чого виникає електродвигуча сила. Саме вона є відповідальною за появу струму в ланцюгах. Відбувається це за рахунок підключення до пристрою активних навантажень.


Важливий момент, який слід враховувати для організації безперебійної роботи, полягає у відстеженні швидкості обертання валу. Вона повинна бути більшою порівняно з частотою, з якою утворюється змінний струм. Останній показник задають полюса статора. Якщо говорити простіше, то в процесі вироблення електроенергії потрібно забезпечити неспівпадіння частот. Вони повинні відставати на величину ковзання ротора.

При обертанні валу під впливом зовнішнього імпульсу, отриманого в результаті задіяння механічної енергії, і залишкового магнетизму виникає власна ЕДС пристрою. У підсумку обидва поля - рухливе і нерухоме - взаємодіють один з одним в динамічному режимі.

Струм, отриманий в АГ, має невеликі значення. Для підвищення вихідної потужності потрібно збільшення магнітної індукції.

Найчастіше досягти цього допомагають додаткові статори конденсаторів. Їх підключають до висновків котушок і уважно стежать за показниками системи.

Сфера застосування

Асинхронні генератори користуються популярністю, і серед переваг подібних станцій виділяють:

  • стійкість до перевантажень і КЗ;
  • просту конструкцію;
  • невеликий відсоток нелінійних спотворень;
  • стабільну роботу за рахунок невеликого значення клірфактора;
  • стабілізацію напруги на виході.

При підключенні генератор виділяє невелику кількість реактивного тепла, тому його конструкція не вимагає установки додаткових охолоджувальних пристроїв. Це дозволяє виконати надійну герметизацію внутрішньої порожнини агрегату для її захисту від проникнення вологи, бруду або пилу.

За рахунок своїх достоїнств генератори активно використовуються в якості джерел електрики в наступних сферах і областях:


  • транспортної;
  • промислової;
  • побутовий;
  • сільськогосподарської.

Також потужні агрегати зустрічаються в автомайстернях. Крім того, їх спрощена конструкція дозволяє використовувати пристрої в якості джерел електричної енергії. До них підключають апарати для зварювання, а також з їх допомогою організують подачу харчування важливим об'єктам охорони здоров'я.

За допомогою роботи генераторів такого типу вдається в короткі терміни спорудити і запустити вітрові та гідроелектростанції.

Таким чином, забезпечити себе енергією можуть навіть віддалені від центральних мереж селища і господарства.

Чим відрізняється від синхронного?

Основною відмінністю генератора асинхронного типу від синхронного є змінена конструкція ротора. У другому варіанті ротор використовує дротяні обмотки. Щоб організувати обертальний рух валу і створити магнітну індукцію, агрегат задіє автономне джерело живлення, яким часто виступає генератор меншої потужності. Його мають паралельно ту вісь, на якій розташовується ротор.

Плюс синхронного генератора полягає в утворенні чистої електричної енергії. Крім того, пристрій без особливих зусиль синхронізується з іншими подібними машинами, і це теж відмінність.


Єдиним недоліком вважають сприйнятливість до перевантажень і КЗ. Додатково варто зазначити, що різниця між двома видами обладнання полягає і в ціні. Синхронні агрегати дорожчі порівняно з пристроями асинхронного типу.

Що стосується клірфактора, то у асинхронних агрегатів його показник значно нижчий. Тому можна стверджувати, що цей вид пристроїв виробляє чистий електричний струм без будь-яких забруднень. За рахунок дії такої машини вдається забезпечити більш надійну роботу:

  • ІБП;
  • зарядних пристроїв;
  • телевізійних приймачів нового покоління.

Запуск асинхронних моделей відбувається швидко, проте вимагає збільшення пускових струмів, які запускають обертання валу. Плюсом є те, що в процесі роботи конструкція відчуває менше реактивних навантажень, за рахунок чого вдалося поліпшити показники теплового режиму. Крім того, робота асинхронних генераторів більш стабільна незалежно від того, з якою швидкістю обертається рухомий елемент.

Види

Існує кілька класифікацій асинхронних генераторів. Вони можуть відрізнятися наступними факторами.

  • Типом ротора - обертова частина конструкції. Сьогодні агрегати даного типу, що випускаються, передбачають у своїй конструкції фазний або короткозамкнутий ротор. Перший обладнаний індуктивною обмоткою, в якості якої виступає ізольований дріт. З його допомогою і вдається створити динамічне магнітне поле. Другий варіант - єдина конструкція, що має циліндричну форму. Всередині неї розташовані штирі, обладнані двома замикаючими кільцями.
  • Кількістю робочих фаз. Під ними передбачають вихідні або статорні обмотки, розташовані всередині пристрою. Вихідні при цьому можуть мати одну фазу або три. Цей показник визначає призначення генератора. Перший варіант доступний для експлуатації при напрузі в 220 В, другий - 380 В.
  • Схема включення. Виділяють кілька способів організації роботи трифазного генератора. Можна підключити котушки до пристрою, застосовуючи схему «зірка» або «трикутник». Також їх можна розмістити на полюсах нерухомого елемента - статора.

Додатково генератори асинхронного типу класифікують за наявністю або відсутністю обмотки котушки самозабезпечення.


Схема з "єднання

Сьогодні випускають різні варіації асинхронного двигуна. Він може бути однофазним або мати три фази для підключення. У ньому може бути передбачено кілька обмоток або виконана модернізація конструкції ротора. Однак у будь-якому випадку схеми підключення пристрою залишаються незмінними.

Серед поширених схем можна виділити наступні:

  • «Зірка». У цьому випадку необхідно взяти кінці обмоток статора і підключити їх в одній точці. Спосіб підходить переважно для трифазних генераторів, які необхідно під'єднати до трифазної лінії за більшою напругою.
  • «Трикутник». Є наслідком першого варіанту, тільки підключення відбувається послідовно. В результаті виходить, що кінець першої обмотки з'єднується з початком другий, кінець другий - з початком третьою, і так далі. Плюс цього способу - в можливості утворення максимальної потужності в процесі роботи агрегату.
  • «Зірка-трикутник». Цей метод увібрав плюси двох попередніх. Він забезпечує м'який запуск і досягнення великої потужності. Для з'єднання потрібне використання реле часу.

Примітно, що багатошвидкісні генератори теж мають свої способи підключення. В основному це комбінації схем «зірка» і «трикутник» в різній їх модифікації.

Кожен генератор підключається до системи за допомогою певної схеми, яка визначає спосіб вироблення електроенергії. Будь-який з цих способів передбачає раціональне розміщення проводів обмоток нерухомого елемента між полюсами його сердечника, тільки при цьому підключення цих проводів здійснюється по-різному.

Як зробити своїми руками?

Для початку варто уточнити, що з нуля створити асинхронну мобільну станцію не вийде. Максимум, що можна зробити, - це виготовити ротор без переробки або модернізувати двигун асинхронного типу в альтернативну конструкцію.


Для проведення робіт з модернізації ротора достатньо запастися готовим статором від мотора і провести ряд експериментів. Головна ідея складання саморобного генератора полягає у використанні неодимових магнітів. З їх допомогою вдасться забезпечити ротор необхідною кількістю полюсів для вироблення електричної енергії.

За допомогою наклеювання магнітів на заготівлю, яку попередньо необхідно посадити на вал, і дотримання полярності та кута зсуву вийде домогтися потрібного результату. Магнітів потрібно багато, мінімальна кількість становить 128 штук. Готова конструкція ротора підганяється до статусу. При виконанні цієї процедури необхідно передбачити зазор між зубцями і магнітними полюсами ротора. Він повинен бути мінімальним.