Použití asynchronních generátorů (AG) je omezeno tím, že se jedná o generátory činného výkonu a spotřebiče (zvenčí) jalového výkonu. V důsledku toho jsou AG schopné provozu pouze v systémech, které mají zdroje jalového výkonu. Může se jednat buď o systém, ve kterém je zdrojem jalového výkonu synchronní stroj, který zároveň plní funkci synchronního kompenzátoru, nebo o systém, ve kterém je zdrojem jalového výkonu banka kondenzátorů.

Asynchronní generátory se používají jako generátory špičkového zatížení v malých vodních elektrárnách pracujících bez personálu údržby, protože je lze provozovat bez systémů řízení frekvence a napětí. Je také známo použití AG jako generátorů pro větrné elektrárny.

Někdy je vhodné použít asynchronní stroj v motorovém i generátorovém režimu.

U tzv. vyvažovacích asynchronních strojů (bateriové řady) se motorový režim používá pro studený chod spalovacích motorů. Při horkém chodu se spustí spalovací motor, asynchronní stroj se přepne do generátorového režimu, zatíží motor brzdným momentem a rekuperuje energii do sítě.

V letectví se motorový režim používá ke spouštění leteckých motorů a v generátorovém režimu se vytváří palubní síť třífázového a stejnosměrného proudu (přes usměrňovač).

V automatických řídicích systémech, servoelektrických pohonech a výpočetních zařízeních se pro přeměnu rychlosti otáčení hřídele na elektrické napětí používají asynchronní tachogenerátory s dutým rotorem nebo rotorem nakrátko.

Generátorový režim asynchronního stroje s vinutým rotorem se používá v kaskádových zapojeních elektrických strojů, které mají mechanické zapojení a umožňují získat z kaskády speciální mechanické charakteristiky, dále v systémech synchronního a soufázového otáčení popř. rotace dvou nebo více os, které nejsou vzájemně mechanicky propojeny.

Asynchronní generátory se vyznačují vysokou spolehlivostí a snadnou údržbou, lze je snadno zapnout pro paralelní provoz i při poměrně velkých nesouladech úhlových rychlostí. Tvar křivky napětí AG je blíže sinusovému než u synchronních generátorů při provozu se stejnou zátěží.

Teoretické informace

Při zvýšení otáček nad volnoběžné otáčky (vlivem hnacího motoru) se asynchronní stroj přepne do generátorového režimu, přičemž postupně pokryje mechanické a dodatečné ztráty naprázdno, elektrické (volnoběh) a hlavní magnetické ztráty ve statoru způsobené mechanickým výkonem motoru. hnací motor. V tomto případě se rotor otáčí rychleji (рrotující magnetické pole (1) a posuvné

znaky změny emf a proudu rotoru. Elektromagnetický moment se stává brzděním. Aktivní statorový proud, určený hodnotou aktivní zátěže generátoru, také mění svou fázi o 180.

READ
Jak uříznout růži do vázy?

Je třeba poznamenat, že jalová složka proudu statoru, určená velikostmi magnetizačního proudu a proudem kompenzujícím výkon rozptylových polí vinutí statoru a rotoru v režimu generátoru, stejně jako v režimu motoru, bude mají stejnou fázi (indukční povahy vzhledem k síťovému napětí).

Schéma přeměny výkonu asynchronního generátoru je na Obr. 5.1.

Provoz asynchronního stroje v generátorovém režimu na síti vysokého výkonu (Uc = konst, f1 = const) je popsána stejnými rovnicemi, ekvivalentním obvodem a koláčovým diagramem (spodní část kruhu) jako v režimu motoru, s výjimkou posuvného znaménka (s < 0, viz obr. 5.2 a 5.6). Napětí a frekvence generátoru jsou stejné jako v síti. Užitný výkon generátoru závisí pouze na otáčkách rotoru, které se nastavují automaticky, resp. na výkonu pohonu (v zóně podkritických skluzů generátoru).

Obr. 5.1. Energetický diagram asynchronního generátoru:

Р1 – mechanická síla na hřídeli; Рsrst – mechanické ztráty; Рe2 – ztráty ve vinutí rotoru; Рuh – elektromagnetické napájení; Рext – dodatečné ztráty; Рe1 – ztráty ve vinutí statoru; Рumění. – ztráty v oceli; Р2 – užitečný výkon generátoru

Když AG funguje na síti srovnatelného výkonu, stálost Uc и fc je zajištěno vhodným přebuzením synchronních strojů pracujících v síti a kompenzujícím jalovou složku AG proudu a zatížení sítě.

Během autonomního provozu AG je jalová složka AG a zatěžovacího proudu kompenzována kapacitním proudem v kondenzátorové baterii. Ekvivalentní obvod pro fázi AG tvořící autonomní síť se zátěží zн, znázorněné na Obr. 5.2.

Obr. 5.2. Ekvivalentní obvod pro samobuzení AG

Proces samobuzení AG je znázorněn na Obr. 5.3. Zbytkové emf AG v důsledku magnetizace rotoru Еvosy, pokud zmizí, obnoví se krátkým zapnutím vinutí statoru do sítě. Režim naprázdno Ic = I, a pro samobuzení AG až do emf Е10 požadovaná kapacita kondenzátoru ve fázi

Se zátěží AH (zvýšení absolutní hodnoty s) napětí klesá v důsledku vnitřního poklesu napětí a poklesu emf Е1 v důsledku snížení frekvence sítě při р = konst.

kde se s tím počítá s

Nejúčinnější stabilizace napětí je s přídavnými regulačními kondenzátory (varikondy). V tomto případě kondenzátory nejen kompenzují jalový proud AG, ale také mění pracovní bod na magnetické charakteristice generátoru a kompenzují vnitřní pokles napětí.

Obr. 5.3. Proces samobuzení AG:

1 – charakteristiky volnoběhu AG; 2 – závislost napětí na kondenzátoru na proudu kondenzátoru

READ
Jak vybrat mixér, na co se zaměřit?

Stabilizace napětí s rostoucím s možné zvýšením р a proto f1. Další způsoby regulace napětí jsou spojeny se zkomplikováním konstrukce AG (magnetizace zadní části statoru) nebo s použitím stabilizátorů různých typů.

Asynchronní generátor je zařízení, jehož prostřednictvím je možné zásobovat elektřinou průmyslová zařízení, ale i zařízení domácnosti. Tento typ jednotek se vyznačuje snadnou obsluhou a pohodlným designem.

Zařízení

Generátor má jednoduchou konstrukci. Hlavní prvky zařízení jsou:

První je pohyblivá část a druhý prvek udržuje svou polohu během provozu. V jednotce není okamžitě možné zaznamenat vinutí drátu, k jehož výrobě se obvykle používá měď. Existují však vinutí, pouze jsou vyrobeny z hliníkových tyčí a mají vylepšené vlastnosti.

Struktura tvořená vinutími nakrátko se nazývá „klec pro veverky“.

Vnitřní prostor vyplněné ocelovými pláty a samotné hliníkové tyče jsou zalisovány do drážek vytvořených v jádru pohyblivého prvku. Na hřídeli generátoru je rotor, který spočívá na speciálních ložiskách. Prvky jednotky jsou zajištěny dvěma kryty, které upínají hřídel na obou stranách. Tělo je vyrobeno z kovového materiálu. Některé modely jsou navíc vybaveny ventilátorem pro chlazení zařízení během provozu a na těle jsou žebra.

Výhoda generátorů je možnost jejich použití v síti s napětím 220 V nebo vyšším. Pro správné připojení jednotky musíte vybrat vhodný obvod.

Princip činnosti

Hlavním úkolem generátoru je vyrábět elektrickou energii prostřednictvím mechanické energie:

  • vítr;
  • hydraulické;
  • vnitřní, přeměněné na mechanické.

Když se rotor začne otáčet, vytvoří se v jeho obvodu magnetické siločáry. Procházejí vinutími ve statoru, což má za následek elektromotorickou sílu. Je to ona, kdo je zodpovědný za vzhled proudu v obvodech. To se děje připojením aktivních zátěží k zařízení.

Důležitým bodem, který je třeba vzít v úvahu pro hladký provoz, je při sledování rychlosti hřídele. Musí být větší ve srovnání s frekvencí, se kterou se střídavý proud vytváří. Poslední indikátor je určen póly statoru. Zjednodušeně řečeno, v procesu výroby elektřiny je nutné zajistit nesoulad frekvencí. Měly by zaostávat o velikost prokluzu rotoru.

Když se hřídel otáčí pod vlivem vnějšího impulsu získaného v důsledku použití mechanické energie a zbytkového magnetismu, vzniká vlastní EMF zařízení. V důsledku toho jsou obě pole pojízdné a nepojízdné – dynamicky na sebe vzájemně působit.

Proud získaný v AG je malý. Pro zvýšení výstupního výkonu budete potřebovat zvýšení magnetické indukce.

Toho často dosáhnou dodatečné statory kondenzátorů. Jsou připojeny ke svorkám cívek a výkon systému je pečlivě sledován.

Rozsah aplikace

Asynchronní generátory jsou oblíbené a mezi výhody takových stanic patří:

  • odolnost proti přetížení a zkratu;
  • jednoduchý design;
  • malé procento nelineárních zkreslení;
  • stabilní provoz díky nízké hodnotě čistého faktoru;
  • stabilizace výstupního napětí.
READ
Jak dezinfikovat lahve vína?

Při připojení generátor emituje malé množství tryskové teplo, proto jeho konstrukce nevyžaduje instalaci dalších chladicích zařízení. To umožňuje spolehlivé utěsnění vnitřní dutiny jednotky, aby byla chráněna před pronikáním vlhkosti, nečistot nebo prachu.

Díky svým výhodám jsou generátory aktivně využívány jako zdroje elektrické energie v následujících oblastech a oblastech:

  • doprava;
  • průmyslový;
  • domácí;
  • zemědělský

Najdou se také výkonné jednotky autoservisy. Jejich zjednodušená konstrukce navíc umožňuje použití zařízení jako zdroje elektrické energie. Jsou k nim připojena zařízení pro svařování, a také s jejich pomocí organizují přísun energie důležitým zdravotnická zařízení.

Prostřednictvím provozu generátorů tohoto typu je možné v krátké době postavit a spustit větrné a vodní elektrárny.

Energii si tak mohou zajistit i vesnice a farmy vzdálené od centrálních sítí.

Jak se liší od synchronního?

Hlavním rozdílem mezi generátorem asynchronního typu a synchronním je modifikace konstrukce rotoru. Ve druhé verzi rotor používá vinutí drátu. K organizaci rotačního pohybu hřídele a vytvoření magnetické indukce využívá jednotka autonomní zdroj energie, kterým je často generátor s nižším výkonem. Je umístěn rovnoběžně s osou, na které je umístěn rotor.

Výhodou synchronního generátoru je výroba čisté elektrické energie. Zařízení se navíc snadno synchronizuje s jinými podobnými stroji a to je také rozdíl.

Jediná nevýhoda zvažte náchylnost k přetížení a zkratům. Kromě toho stojí za zmínku, že rozdíl mezi těmito dvěma typy zařízení spočívá v cena. Synchronní jednotky jsou dražší ve srovnání se zařízeními asynchronního typu.

Pokud jde o jasný faktor, asynchronní jednotky mají výrazně nižší ukazatel. Lze tedy konstatovat, že tento typ zařízení produkuje čistý elektrický proud bez jakéhokoli znečištění. Díky provozu takového stroje je možné zajistit spolehlivější provoz:

  • UPS;
  • nabíječky;
  • televizní přijímače nové generace.

Spouštění asynchronních modelů probíhá rychle, ale vyžaduje zvýšení startovacích proudů, které spouštějí rotaci hřídele. Výhodou je, že během prac konstrukce je vystavena menšímu reaktivnímu zatížení, díky čemuž bylo možné zlepšit tepelný výkon. Kromě toho je provoz asynchronních generátorů stabilnější, bez ohledu na rychlost otáčení pohyblivého prvku.

Existuje několik klasifikací asynchronních generátorů. Mohou se lišit v důsledku následujících faktorů.

  • Typ rotoru – otočná část konstrukce. Dnes vyráběné jednotky tohoto typu obsahují ve své konstrukci fázový nebo klecový rotor. První je vybavena indukčním vinutím, což je izolovaný drát. S jeho pomocí je možné vytvořit dynamické magnetické pole. Druhou možností je jednoduchá konstrukce válcového tvaru. Uvnitř jsou čepy opatřené dvěma uzavíracími kroužky.
  • Počet pracovních fází. Znamená to výstupní nebo statorová vinutí umístěná uvnitř zařízení. Výstup může mít jednu nebo tři fáze. Tento indikátor určuje účel generátoru. První možnost je k dispozici pro provoz při napětí 220 V, druhá – 380 V.
  • Schéma zapojení. Existuje několik způsobů, jak organizovat provoz třífázového generátoru. Cívky můžete k zařízení připojit pomocí hvězdicového nebo trojúhelníkového obvodu. Lze je umístit i na póly stacionárního prvku – statoru.

Kromě toho jsou generátory asynchronního typu klasifikovány podle přítomnosti nebo nepřítomnosti vinutí cívky s vlastním buzením.

Schéma zapojení

Dnes vyrábějí různé variace indukčního motoru. Může být jednofázový nebo mít tři fáze pro připojení. Může zahrnovat několik vinutí nebo modernizovat konstrukci rotoru. V každém případě však schémata připojení zařízení zůstávají nezměněna.

READ
Kde teď tráví dovolenou Lera Kudryavtseva?

Mezi běžná schémata patří následující.

  • “Hvězda”. V tomto případě je nutné vzít konce statorových vinutí a spojit je v jednom bodě. Metoda je vhodná především pro třífázové generátory, které je potřeba připojit k třífázovému vedení o vyšším napětí.
  • “Trojúhelník”. Je to důsledek první možnosti, pouze spojení probíhá sériově. Výsledkem je, že konec prvního vinutí je spojen se začátkem druhého, konec druhého se začátkem třetího a tak dále. Výhodou této metody je možnost generování maximálního výkonu při provozu jednotky.
  • “Hvězda-trojúhelník”. Tato metoda zahrnuje výhody předchozích dvou. Poskytuje měkký start a vysoký výkon. Pro připojení budete muset použít časové relé.

Je pozoruhodné, že vícerychlostní generátory mají také své vlastní způsoby připojení. V podstatě se jedná o kombinace obvodů „hvězda“ a „trojúhelník“ v různých modifikacích.

Každý generátor je připojen k systému přes specifický obvod, který určuje, jak se vyrábí elektřina. Kterákoli z těchto metod zahrnuje racionální umístění vodičů vinutí pevného prvku mezi póly jeho jádra, pouze v tomto případě se spojení těchto vodičů provádí různými způsoby.

Jak na to?

Pro začátek stojí za to si to ujasnit Je nemožné vytvořit asynchronní mobilní stanici od začátku. Nejvíce, co lze udělat, je vyrobit rotor bez úprav nebo modernizovat indukční motor na alternativní konstrukci.

K provedení práce na modernizaci rotoru stačí zásobit se hotovými výrobky stator z motoru a proveďte řadu experimentů. Hlavní myšlenkou sestavení domácího generátoru je použití neodymových magnetů. S jejich pomocí bude možné opatřit rotor potřebným počtem pólů pro výrobu elektrické energie.

Nalepením magnetů na obrobek, který je nutné nejprve umístit na hřídel, a dodržením polarity a úhlu posunu dosáhnete požadovaného výsledku. Magnetů budete potřebovat hodně, minimální množství je 128 kusů. Hotová konstrukce rotoru je přizpůsobena statoru. Při provádění tohoto postupu je nutné zajistit mezeru mezi zuby a magnetickými póly rotoru. Mělo by to být minimální.

Stojí za zmínku, že vzhledem k plochému povrchu magnetů budou vyžadovat broušení. Kromě toho bude nutné prvky zaostřit.

Během procesu je důležité konstrukci pravidelně chladitaby se zabránilo deformaci a ztrátě magnetických vlastností. Pokud je vše provedeno správně, generátor bude fungovat správně.

READ
Jak správně vytvořit zásuvku v lázeňském domě?

V procesu vytváření asynchronního generátoru může nastat pouze jeden problém. Je obtížné vyrobit ideální konstrukci rotoru doma, takže pokud máte možnost použít soustruh, je lepší to nezanedbávat. Kromě toho zabere hodně času úprava dílů a jejich zušlechtění.

Další možností, jak získat generátor, je přestavba indukčního motoru používaného v automobilech. Kromě toho byste si měli zakoupit elektromagnet, jehož výkon bude splňovat požadavky na budoucí vybavení. Stojí za zmínku, že při hledání motoru je třeba počítat s tím, že jeho výkon je poloviční než hodnota, kterou chcete v generátoru dosáhnout.

Chcete-li získat požadovaný design a uspořádat jeho efektivní provoz, budete muset zakoupit 3 modely kondenzátorů. Každý prvek musí být schopen odolat napětí 600 V nebo více.

Jalový výkon generátoru asynchronního typu souvisí s kapacitou kondenzátoru, takže jej lze vypočítat pomocí vzorce. Stojí za zmínku, že se zvyšujícím se zatížením se zvyšuje výkon generátoru. Pro dosažení stabilního napětí v síti tedy bude nutné zvýšit kapacitu kondenzátorů.

O principu činnosti asynchronního generátoru viz následující video.