محرك المولد. مولد بيديك من محرك غير متزامن
تعتمد إجابة السؤال حول كيفية صنع مولد كهربائي بنفسك من محرك كهربائي على معرفة بنية هذه الآليات. المهمة الرئيسية هي تحويل المحرك إلى آلة تؤدي وظائف المولد. في هذه الحالة ، يجب أن تفكر في كيفية تشغيل هذا التجميع بأكمله.
أين يستخدم المولد
يتم استخدام معدات من هذا النوع في مناطق مختلفة تمامًا. يمكن أن تكون منشأة صناعية ، أو إسكانًا خاصًا أو في الضواحي ، أو موقعًا للبناء ، أو من أي نطاق ، أو مباني مدنية ذات استخدامات مختلفة.
باختصار ، تتيح مجموعة من الوحدات مثل المولد الكهربائي من أي نوع والمحرك الكهربائي تنفيذ المهام التالية:
- امدادات الطاقة الاحتياطية.
- مصدر طاقة مستقل على أساس دائم.
في الحالة الأولى نحن نتكلمحول خيار التأمين في حالة حدوثه مواقف خطيرة، مثل ازدحام الشبكة والحوادث وإيقاف التشغيل وما إلى ذلك. في الحالة الثانية ، يتيح المولد الكهربائي غير المتجانس والمحرك الكهربائي الحصول على الكهرباء في منطقة لا توجد بها شبكة مركزية. إلى جانب هذه العوامل ، هناك سبب آخر يوصى باستخدام مصدر مستقل للكهرباء - وهي الحاجة إلى توفير جهد ثابت لمدخلات المستهلك. غالبًا ما يتم اتخاذ مثل هذه التدابير عندما يكون من الضروري تشغيل معدات بأتمتة حساسة بشكل خاص.
ميزات الجهاز والآراء الموجودة
لتحديد المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي الذي تختاره لتنفيذ المهام ، يجب أن تكون على دراية بالفرق بينهما الأنواع الموجودةمصدر مستقل لإمدادات الطاقة.
موديلات بنزين وغاز وديزل
الاختلاف الرئيسي هو نوع الوقود. من هذا المنصب هناك:
- مولد بنزين.
- محرك ديزل.
- جهاز الغاز.
في الحالة الأولى ، يتم استخدام المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي الموجود في التصميم في الغالب لتزويد الكهرباء وقت قصير، والذي يرجع إلى الجانب الاقتصادي للقضية بسبب التكلفة العاليةالغازولين.
تتمثل ميزة آلية الديزل في أنها تتطلب وقودًا أقل بكثير لصيانتها وتشغيلها. مولد ديزل اختياري نوع مستقلوسيعمل المحرك الكهربائي بداخله لفترة طويلة دون توقف بسبب موارد المحرك الكبيرة.
جهاز الغاز خيار رائعفي حالة التنظيم مصدر دائمالكهرباء ، منذ دخول الوقود هذه القضيةدائمًا في متناول اليد: التوصيل بمصدر الغاز ، واستخدام الأسطوانات. لذلك ، فإن تكلفة تشغيل هذه الوحدة ستكون أقل بسبب توفر الوقود.
رئيسي الوحدات الهيكليةهذه الآلات تختلف أيضا في التنفيذ. المحركات هي:
- ثنائي؛
- أربعة سكتات دماغية.
يتم تثبيت الخيار الأول على أجهزة ذات طاقة وأبعاد أقل ، بينما يتم استخدام الخيار الثاني على أجهزة أكثر فاعلية. يحتوي المولد على عقدة - مولد التيار المتردد ، واسمه الآخر هو "مولد في مولد". هناك نسختان منه: متزامن وغير متزامن.
حسب نوع التيار يميزون:
- مولد كهربائي أحادي الطور ، وبالتالي المحرك الكهربائي فيه ؛
- ثلاث مراحل التنفيذ.
لفهم كيفية صنع مولد كهربائي من محرك كهربائي غير متزامن ، من المهم فهم مبدأ تشغيل هذا الجهاز. وبالتالي ، فإن أساس الأداء يكمن في التحول أنواع مختلفةالطاقات. بادئ ذي بدء ، هناك انتقال للطاقة الحركية لتوسع الغازات الناتجة عن احتراق الوقود إلى طاقة ميكانيكية. يحدث هذا بالمشاركة المباشرة لآلية الكرنك أثناء دوران عمود المحرك.
يحدث تحول الطاقة الميكانيكية إلى مكون كهربائي من خلال دوران دوار المولد ، مما يؤدي إلى تكوين مجال كهرومغناطيسي و EMF. عند الإخراج ، بعد التثبيت ، يذهب جهد الخرج إلى المستهلك.
نصنع مصدرًا للكهرباء بدون وحدة قيادة
الطريقة الأكثر شيوعًا لتنفيذ مثل هذه المهمة هي محاولة تنظيم مصدر الطاقة من خلال مولد غير متزامن. تتمثل إحدى ميزات هذه الطريقة في تطبيق الحد الأدنى من الجهد فيما يتعلق بتثبيت عقد إضافية للتشغيل الصحيح لمثل هذا الجهاز. هذا يرجع إلى حقيقة أن هذه الآلية تعمل على مبدأ المحرك غير المتزامن وتنتج الكهرباء.
شاهد الفيديو ، مولد خالٍ من الوقود افعل ذلك بنفسك:
في هذه الحالة ، يدور الجزء المتحرك بسرعة أعلى بكثير من سرعة تناظرية متزامنة. من الممكن تمامًا إنشاء مولد كهربائي من محرك كهربائي غير متزامن بيديك ، دون استخدام عقد إضافية أو إعدادات خاصة.
نتيجة ل مخطط الرسم البيانيسيبقى الجهاز عمليا كما هو ، ولكن سيكون من الممكن توفير الكهرباء لجسم صغير: خاص أو منزل الأجازة، شقة. استخدام هذه الأجهزة واسع جدًا:
- كمحرك ل ؛
- على شكل محطات صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية.
لتنظيم مصدر مستقل حقًا لإمداد الطاقة ، يجب أن يعمل المولد الكهربائي بدون محرك قيادة على الإثارة الذاتية. ويتحقق ذلك من خلال توصيل المكثفات على التوالي.
نشاهد الفيديو ، مولد `` افعل ذلك بنفسك '' ، مراحل العمل:
الاحتمال الآخر لتنفيذ الخطة هو استخدام محرك "ستيرلنغ". ميزتها هي تحويل الطاقة الحرارية إلى عمل ميكانيكي. اسم آخر لهذه الوحدة هو محرك الاحتراق الخارجي ، أو بشكل أكثر دقة ، بناءً على مبدأ التشغيل ، ثم بالأحرى محرك تدفئة خارجي.
هذا يرجع إلى حقيقة أن هناك حاجة إلى اختلاف كبير في درجة الحرارة من أجل الأداء الفعال للجهاز. نتيجة لنمو هذه القيمة ، تزداد القوة أيضًا. يمكن تشغيل المولد الكهربائي على محرك التسخين الخارجي "ستيرلنغ" من أي مصدر حرارة.
تسلسل الإجراءات للإنتاج الذاتي
لتحويل المحرك إلى مصدر مستقل لإمداد الطاقة ، يجب عليك تغيير الدائرة قليلاً عن طريق توصيل المكثفات بملف الجزء الثابت:
مخطط التبديل على محرك غير متزامن
في هذه الحالة ، سوف يتدفق تيار سعوي رائد (مغنطة). نتيجة لذلك ، يتم تشكيل عملية الإثارة الذاتية للعقدة ، وتتغير قيمة EMF وفقًا لذلك. لهذا الإعداد في أكثرتؤثر سعة المكثفات المتصلة ، لكن يجب ألا ننسى معلمات المولد نفسه.
لمنع تسخين الجهاز ، والذي يكون عادةً نتيجة مباشرة لمعلمات المكثف المختارة بشكل غير صحيح ، يجب أن تسترشد بجداول خاصة عند اختيارها: 
الكفاءة والنفع
قبل أن تقرر مكان شراء مولد طاقة مستقل بدون محرك ، تحتاج إلى تحديد ما إذا كانت طاقة هذا الجهاز كافية حقًا لتلبية احتياجات المستخدم. في كثير من الأحيان الأجهزة محلية الصنعمن هذا النوع يخدم المستهلكين منخفضي الطاقة. إذا قررت إنشاء مولد كهربائي مستقل بدون محرك بيديك ، فقم بالشراء العناصر الضروريةيمكنك الذهاب إلى أي مركز خدمة أو متجر.
لكن ميزتها هي تكلفة منخفضة نسبيًا ، نظرًا لأنه يكفي تغيير الدائرة قليلاً عن طريق توصيل عدة مكثفات بسعة مناسبة. وبالتالي ، مع بعض المعرفة ، من الممكن بناء مولد صغير الحجم ومنخفض الطاقة يوفر ما يكفي من الكهرباء لمستهلكي الطاقة.
المولد الكهربائي هو العنصر الرئيسي لمحطة توليد الطاقة المستقلة. إذا لم يكن هناك كهرباء في منزلك الخاص أو كوخك ، فأنت تتساءل كيف يمكنك حل هذه المشكلة بنفسك؟
ربما، حل رائعسيشتري مولدًا كهربائيًا في شبكة التداول. لكن تكلفة حتى النماذج منخفضة الطاقة تبدأ من 15000 روبل ، لذلك عليك البحث عن مخرج آخر. اتضح أنه كذلك. من الممكن تمامًا تجميع مولد كهربائي بيديك وتوصيله.
هذا سوف يأخذ القليل مهارات التعامل مع الأدوات ومعرفة أساسيات الهندسة الكهربائية. سيكون المحرك الرئيسي للعملية هو رغبتك ، وهو إجراء مسؤول ويستغرق وقتًا طويلاً. سيكون الحافز الإضافي هو إمكانية توفير مبلغ كبير من المال.
مولدات الطاقة للمنزل: طرق التنفيذ
قليلا من النظرية. أساس حدوث التيار الكهربائي في الموصل هو القوة الدافعة الكهربائية. يحدث مظهره نتيجة التعرض للموصل ، وهو مجال مغناطيسي متغير. يعتمد حجم القوة الدافعة الكهربائية على معدل تغير تدفق الموجات المغناطيسية. هذا التأثير يكمن وراء إنشاء آلات كهربائية متزامنة وغير متزامنة. لذلك ، ليس من الصعب تحويل مولد التيار إلى محرك كهربائي والعكس صحيح.
ل منزل ريفيأو منطقة الضواحيمولد كهرباء التيار المباشرنادرا جدا. يمكن استخدامه في إصدار خاص لـ آلة لحام. في الأساس ، يمتد نطاقها إلى الصناعة. تم تصميم المولد لتوليد الكهرباء بكميات كبيرة ، سواء في البلد أو في كوخ ريفيسيكون بديلاً ممتازًا لإمدادات الطاقة المركزية. لذلك ، لإنشاء مولد تيار متردد في المنزل ، سنقوم بتحويل محرك كهربائي غير متزامن بأيدينا. مبدأ تشغيل المولد هو تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يمكن مشاهدة مثال على مولد كهربائي أولي في الفيديو.
هذه طريقة فريدةاستقبال الضوء مثير جدا للاهتمام. بعد تحسينه قليلاً ، نحصل على فرصة لتزويد أنفسنا بالإضاءة في نزهة أو في الطبيعة. الشرط الوحيد هو أنه سيتعين عليك ركوب دراجة ، وأخذ جهازًا صغيرًا ولكنه ضروري.
في هذه الحالة ، للحصول على مجال كهرومغناطيسي دوار للموصل ، نبدأ تشغيل المحرك. غالبًا ما يتم استخدام محرك احتراق داخلي. يعطي احتراق الوقود في غرفة الاحتراق حركة ترددية للمكبس ، والتي تؤدي من خلال قضيب التوصيل إلى تدوير العمود المرفقي. هو ، بدوره ، ينقل الحركة الدورانية إلى دوار المولد ، والذي يتحرك في المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، ويولد تيارًا كهربائيًا عند الخرج.
يتكون المولد من الأجزاء التالية:
- جزء من الجسم مصنوع من الفولاذ أو الحديد الزهر ، والذي يعمل كإطار لتركيب مجموعات محمل الجزء الثابت والدوار ، غلاف لحماية الحشوة الداخلية بالكامل من التلف الميكانيكي ؛
- الجزء الثابت المغناطيسي مع لف الإثارة بالتدفق المغناطيسي ؛
- الجزء المتحرك (الدوار) مع لف ذاتي الإثارة ، يتم تحريك عمودها بواسطة قوة خارجية ؛
- وحدة تبديل تعمل على إزالة الكهرباء من دوار متحرك باستخدام جهات اتصال تجمع تيار الجرافيت.
المكونات الأساسية للمولد ، بغض النظر عن كمية الوقود المستهلكة وقوة المحرك ، هي الدوار والجزء الثابت. الأول يخلق مجالًا مغناطيسيًا ، والثاني يولده.
على عكس المولدات المتزامنة التي تمتلك بنية معقدةوانخفاض الإنتاجية ، فإن التناظرية غير المتزامنة لديها قائمة كاملة من المزايا الهامة:
- كفاءة أعلى ، الخسائر أقل مرتين من تلك الخاصة بالمولدات المتزامنة.
- بساطة العلبة لا تقلل من وظائفها. إنه يحمي الجزء الثابت والدوار بشكل موثوق من الرطوبة والزيوت المستخدمة ، مما يزيد من فترة الإصلاح.
- مقاوم لانخفاض الجهد ، بالإضافة إلى أن المعدل المثبت عند الخرج يحمي الأجهزة الكهربائية من التلف.
- من الممكن توفير الطاقة للأجهزة عالية الحساسية بحمل أوم.
- متين. يتم حساب عمر الخدمة بعشرات السنين.
المكونات الرئيسية للمولد الكهربائي هي نظام ملفات ونظام مغناطيس كهربائي (أو نظام مغناطيسي آخر).
مبدأ تشغيل المولد الكهربائي هو تحويل الطاقة الميكانيكية الدورانية إلى طاقة كهربائية.
يخلق نظام المغناطيس حقلاً مغناطيسيًا ، ويدور فيه نظام الملفات ، ويحوله إلى مجال كهربائي.
بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل نظام المولد على نظام نقر الجهد الذي يربط المولد نفسه بالأجهزة المستهلكة الحالية.
واحدة من أكثر طرق بسيطةهو استخدام مولد غير متزامن.
لإنشاء مولد كهربائي ، نحتاج إلى عنصرين رئيسيين: مولد غير متزامن ومحرك بنزين ثنائي الأسطوانات.
يجب أن يكون محرك البنزين مبرد بالهواء بقوة 8 حصان و 3000 دورة في الدقيقة.
يعمل المحرك الكهربائي العادي بقوة تصل إلى 15 كيلو وات وسرعته من 750 إلى 1500 دورة في الدقيقة كمولد غير متزامن.
تردد الدوران غير المتزامن لـ عملية عاديةيجب أن يكون أعلى من العدد المتزامن للثورات المستخدمة محرك كهربائيبنسبة 10 بالمائة.
لذلك ، يجب فك المحرك غير المتزامن بسرعة أعلى بنسبة 5-10 بالمائة من السرعة الاسمية. كيف يمكن القيام بذلك؟
نمضي على النحو التالي:نقوم بتشغيل المحرك الكهربائي في الشبكة ، وبعد ذلك نقيس سرعة الخمول باستخدام مقياس سرعة الدوران.
ما هو المقصود؟ خذ بعين الاعتبار مثال محرك سرعته المقدرة 900 دورة في الدقيقة.
مثل هذا المحرك ، عند الخمول ، سينتج 1230 دورة في الدقيقة.
وبالتالي ، في حالة البيانات المقدمة ، يجب تصميم محرك الحزام لتوفير سرعة المولد ، وعلى قدم المساواة 1353 دورة في الدقيقة.
اللفات غير المتزامنة لدينا متصلة بـ "نجمة". إنها تولد جهدًا ثلاثي الطور ، بقوة 380 فولت.
من أجل الحفاظ على الجهد المقنن في الدائرة غير المتزامنة ، من الضروري تحديد سعة المكثفات بشكل صحيح بين المراحل.
الحاويات ، التي لا يوجد سوى ثلاثة منها ، هي نفسها.
إذا شعرت بالتسخين ، فهذا يعني أن السعة المتصلة كبيرة جدًا.
لتحديد السعة المطلوبة لكل مرحلة ، يمكنك استخدام البيانات التالية ، بناءً على قوة المولد:
- 2 كيلو واط - السعة 60 فائق التوهج
- 3.5 كيلو واط - السعة 100 فائق التوهج
- 5 كيلوواط - 138 فائق التوهج
- 7 كيلوواط - 182 فائق التوهج
- 10 كيلوواط - 245 فائق التوهج
- 15 كيلوواط - 342 فائق التوهج
للتشغيل ، يمكن استخدام المكثفات بجهد تشغيل لا يقل عن 400 فولت.عند إيقاف تشغيل المولد ، تبقى شحنة كهربائية على المكثفات.
من الواضح أن هذا يعني درجة معينة من خطر العمل الذي يتم تنفيذه. لتجنب الهزيمة صدمة كهربائيةيجب اتخاذ الاحتياطات.
يتيح لك المولد العمل باستخدام أدوات كهربائية يدوية.
للقيام بذلك ، ستحتاج إلى محول من 380 فولت إلى 220 فولت. عند توصيل محرك ثلاثي الطور بمحطة طاقة ، قد يتضح أن المولد لا يمكنه بدء تشغيله في المرة الأولى.
هذا ليس مخيفًا - يكفي تشغيل سلسلة قصيرة المدى للمحرك.
يجب أن يتم إنتاجها حتى يلتقط المحرك السرعة.
خيار آخر هو فتحه يدويًا.
الخيار الثاني لصنع مولد كهربائي 220 \ 380 فولت بنفسك هو استخدام جرار خلفي كقاعدة.
يتم استخدام الجرار الخلفي على نطاق واسع في الحرث والحصاد. أكواخ الصيف- لكن هذا أبعد ما يكون عن حدود استخداماته المفيدة.
كما اتضح ، وأكدته تجربة عدد كبير من الناس ، فإنه يساعد في حل مشكلة الكهرباء في المنازل والمباني الخارجية حيث لا يتم توصيلها.
نحن بحاجة إلى جرار و محرك كهربائي غير متزامن، الذي سيكون تردد دورانه من 800 إلى 1600 دورة في الدقيقة، وقوة - ما يصل إلى 15 كيلو واط.
يجب توصيل محرك القفل الكهربائي والمحرك غير المتزامن. يتم ذلك باستخدام بكرتين وحزام قيادة.
قطر البكرة مهم. وبالتحديد ، يجب أن يكون لضمان تجاوز سرعة المولد بنسبة 10-15٪ من قيمة السرعة الاسمية في المحرك الكهربائي.
بالتوازي مع كل زوج من اللفات ، نقوم بتشغيل المكثفات. وبالتالي ، سوف يشكلون مثلثًا.
يجب إزالة الجهد بين نهاية الملف ونقطة المنتصف. نتيجة لذلك ، نحصل على جهد 380 فولت بين اللفات ، و 220 فولت بين منتصف ونهاية الملف.
بعد ذلك ، تحتاج إلى تحديد المكثفات التي تضمن بدء التشغيل الصحيح للمولد وتشغيله.
تذكر أن جميع المولدات الثلاثة لها نفس السعة.
العلاقة بين طاقة المولد والقدرة المطلوبة هي كما يلي:
- 2 كيلو واط - السعة 60 فائق التوهج
- 3.5 كيلو واط - السعة 100 فائق التوهج
- 5 كيلوواط - 140 فائق التوهج
- 7 كيلو واط - 180 فائق التوهج
- 10 كيلوواط - 250 فائق التوهج
- 15 كيلوواط - 350 فائق التوهج
قد يكون من الكافي استخدام مكثف واحد للأحمال المطلوبة. يجب اختيار الشروط الأخرى في الممارسة العملية بشكل مستقل.
يمكن استخدام المولد الكهربائي ، من بين أشياء أخرى ، لتدفئة منزل خاص أو منزل ريفي.
في هذه الحالة ، سوف تحتاج إلى ملف محرك الغاز، على سبيل المثال ، من سيارة الركاب، والتي يمكن شراؤها عند التفكيك.
توصيل مولد كهربائي بمنزل خاصكيف تنتج؟
- افصل الكهرباء في المنزل
- بدء وتسخين المولد ؛
- توصيل المولد بالشبكة ؛
- راقب ظهور مصدر طاقة عادي ؛
- افصل المولد عن الشبكة الاحتياطية وأوقف تشغيله (قبل ذلك ، قم بإيقاف تشغيل جميع الأجهزة الكهربائية العاملة في المنزل).
كن حذرًا: إذا قمت بتنفيذ هذه الخطوات بترتيب خاطئ ، فقد يتم تشغيل المولد على العكس من ذلك ، مما يؤدي إلى حدوث عطل.
اختيار مولد للمنزل
لتحديد قوة المولد التي يجب أن تختارها ، تحتاج إلى تقييم النوع النشط الكامل للأحمال.
يأخذ في الاعتبار جميع المصابيح الكهربائية والغلاية الكهربائية والميكروويف والسخانات والأدوات الكهربائية. أي جميع الأجهزة التي تخطط لاستخدامها.
على سبيل المثال ، إذا كنت ستستخدم زوجين من الأجهزة وبعض المصابيح الكهربائية الأخرى ، فيجب عليك إضافة إجمالي الطاقة التي يستهلكونها.
لذلك ، في حالة احتياجك إلى جعل 6 لمبات كهربائية 100 واط تتألق ، اعمل سخان الزيتبقوة 1.5 كيلو وات وفرن ميكروويف بنفس القوة يكون الحساب كالتالي: 1.5x2 + 600 (100 وات لستة لمبات) = 3.6 كيلو وات.
هذه هي قوة المولد (أو أكثر قليلاً) التي تحتاجها.
وأيضًا يمكنك مشاهدة فيديو المولد الكهربائي بيديك
مصممة لك:
جميع الآلات الكهربائية تعمل وفق القانون الحث الكهرومغناطيسي، وكذلك مع قانون تفاعل الموصل مع التيار و حقل مغناطيسي.
يتم تقسيم الآلات الكهربائية حسب نوع مصدر الطاقة إلى آلات التيار المستمر والتيار المتردد. يتم إنشاء التيار المباشر عن طريق إمدادات الطاقة غير المنقطعة. تتميز آلات التيار المستمر بخاصية الانعكاس. هذا يعني أنهم قادرون على العمل في وضعي المحرك والمولد. يمكن تفسير هذا الظرف من حيث الظواهر المماثلة في تشغيل كلا الجهازين. بتفاصيل اكثر ميزات التصميمتتم مناقشة المحرك والمولد أدناه.
محرك
محرك مصمم ل تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية. في الإنتاج الصناعيتُستخدم المحركات كمحركات لأدوات الماكينة والآليات الأخرى التي تشكل جزءًا من العمليات التكنولوجية. أيضًا ، تُستخدم المحركات في الأجهزة المنزلية ، على سبيل المثال ، في الغسالة.
عندما يكون موصل على شكل إطار مغلق في مجال مغناطيسي ، فإن القوى المطبقة على الإطار ستؤدي إلى تدوير هذا الموصل. في هذه الحالة ، سيكون حول أبسط محرك.
كما ذكرنا سابقًا ، يتم تشغيل محرك التيار المستمر من مصادر الطاقة غير المنقطعة ، على سبيل المثال ، من بطارية، مزود الطاقة. المحرك لديه لف الإثارة. اعتمادًا على اتصالها ، تتميز المحركات بالاستقلالية والإثارة الذاتية ، والتي بدورها يمكن أن تكون متسلسلة ومتوازية ومختلطة.
يتم توصيل محرك التيار المتردد من الشبكة الكهربائية. بناءً على مبدأ التشغيل ، يتم تقسيم المحركات إلى متزامن وغير متزامن.
الفرق الرئيسي بين المحرك المتزامن هو وجود لف على الدوار الدوار، بالإضافة إلى آلية الفرشاة الحالية ، والتي تعمل على إمداد اللفات بالتيار. يتم دوران الجزء المتحرك بشكل متزامن مع دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت. ومن هنا اسم المحرك.
في محرك غير متزامن حالة مهمةهل هذا يجب أن يكون دوران الجزء المتحرك أبطأ من دوران المجال المغناطيسي. إذا لم يتم ملاحظة هذا المطلب ، فإن تحريض القوة الدافعة الكهربائية وحدوث تيار كهربائي في الدوار أمر مستحيل.
يتم استخدام المحركات غير المتزامنة في كثير من الأحيان ، ولكن لها عيبًا واحدًا مهمًا - دون تغيير التردد الحالي ، من المستحيل التحكم في سرعة دوران العمود. هذا الشرط لا يسمح بتحقيق التناوب بتردد ثابت. عيب آخر مهم هو التقييد السرعة القصوىدوران ( 3000 دورة في الدقيقة.).
في الحالات التي يكون فيها من الضروري تحقيق سرعة دوران ثابتة للعمود ، يتم استخدام محركات متزامنة ، بالإضافة إلى تحقيق سرعة دوران تتجاوز الحد الأقصى الممكن للمحركات غير المتزامنة.
مولد كهرباء
الموصل ، الذي يتحرك بين قطبين مغناطيسيين ، يساهم في ظهور قوة دافعة كهربائية. عندما يتم إغلاق الموصل ، ثم تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية ، يظهر تيار فيه. هذه الظاهرة مبنية على مولد كهربائي.
المولد قادر على الإنتاج طاقة كهربائيةمن الطاقة الحرارية أو الكيميائية. ومع ذلك ، فإن أكثر استخدام واسعاستقبلت المولدات التي تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
رئيسي العناصر المكونةمولد التيار المستمر:
- مرساة تعمل كدوار.
- الجزء الثابت الذي يوجد عليه ملف الإثارة.
- إطار.
- أقطاب مغناطيسية.
- تجميع وفرش المجمع.
لا يتم استخدام مولدات التيار المستمر في كثير من الأحيان. المجالات الرئيسية لتطبيقها: النقل الكهربائي ، محولات اللحاموكذلك توربينات الرياح.
المولد لديه تصميم مشابه لمولد التيار المستمر ، لكنه يختلف في الهيكل عقدة جامعواللفات على الدوار.
كما هو الحال مع المحركات ، يمكن أن تكون المولدات إما متزامنة أو غير متزامنة. يكمن الاختلاف بين هذه المولدات في هيكل الدوار. يحتوي المولد المتزامن على محاثات موجودة على الدوار ، بينما يحتوي المولد غير المتزامن على أخاديد خاصة لللف على العمود.
تُستخدم المولدات المتزامنة عندما يكون من الضروري تزويد التيار بقدرة بدء عالية لفترة قصيرة من الوقت ، تتجاوز المقدار المحدد. يتم توفير استخدام المولدات غير المتزامنة بشكل أكبر في الحياة اليومية ، لإمداد الطاقة الأجهزة المنزلية، وكذلك للإضاءة ، حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية دون أي تشويه تقريبًا.
كيف يختلف المولد عن المحرك؟
بإيجاز ، من المهم ملاحظة أن أداء المحركات والمولدات يعتمد على المبدأ العامالحث الكهرومغناطيسي. يتشابه تصميم هذه الآلات الكهربائية ، ولكن هناك اختلاف في تكوين الدوار.
الفرق الرئيسي هو الغرض الوظيفيالمولد والمحرك: يولد المحرك طاقة ميكانيكية باستهلاك الطاقة الكهربائية والمولد على العكس من ذلك يولد طاقة كهربائية باستهلاك طاقة ميكانيكية أو أي نوع آخر من الطاقة.
(AG) هي أكثر الآلات الكهربائية المتناوبة شيوعًا ، وتستخدم بشكل أساسي كمحرك. 
تستهلك فقط AGs ذات الجهد المنخفض (حتى جهد إمداد 500 فولت) بقوة 0.12 إلى 400 كيلوواط أكثر من 40 ٪ من إجمالي الكهرباء المولدة في العالم ، ويبلغ إنتاجها السنوي مئات الملايين ، وتغطي الاحتياجات الأكثر تنوعًا للإنتاج الصناعي والزراعي والسفن والطيران و أنظمة النقلوأنظمة التشغيل الآلي والمعدات العسكرية والخاصة.
هذه المحركات بسيطة التصميم نسبيًا ، وموثوقة للغاية في التشغيل ، وأداء طاقة عالٍ بما فيه الكفاية وتكلفة منخفضة. هذا هو السبب في أن نطاق استخدام المحركات غير المتزامنة يتوسع باستمرار في كل من مجالات التكنولوجيا الجديدة وبدلاً من الآلات الكهربائية الأكثر تعقيدًا ذات التصميمات المختلفة.
على سبيل المثال ، اهتمام كبير بـ السنوات الاخيرةالأسباب تطبيق المحركات غير المتزامنة في وضع المولدلتوفير الطاقة لكل من المستهلكين الحاليين من ثلاث مراحل وتوجيه المستهلكين الحاليين من خلال أجهزة المعدل. في الأنظمة تحكم تلقائى، في محرك المؤازرة ، في أجهزة الحوسبة ، تُستخدم على نطاق واسع مولدات سرعة غير متزامنة مع دوار قفص السنجاب لتحويل السرعة الزاوية إلى إشارة كهربائية.
تطبيق وضع المولد غير المتزامن
في شروط معينةاستغلال مصادر مستقلةتطبيق الكهرباء وضع المولد غير المتزامنهو المفضل أو حتى الوحيد حل ممكن، على سبيل المثال ، في محطات الطاقة المتنقلة عالية السرعة المزودة بمحرك توربيني غازي بدون تروس بتردد دوران n = (9… 15) 10 3 rpm. تصف الورقة AG بدوار مغناطيسي حديدي ضخم بقوة 1500 كيلوواط عند n = 12000 دورة في الدقيقة ، وهي مصممة لمجمع اللحام المستقل "Sever". في هذه الحالة ، لا يحتوي الدوار الضخم ذو الفتحات الطولية ذات المقطع العرضي المستطيل على ملفات ، وهو مصنوع من الفولاذ الصلب ، مما يجعل من الممكن الفصل المباشر لدوار المحرك في وضع المولد باستخدام محرك توربيني غازي بسرعات محيطية على سطح الدوار تصل إلى 400 م / ث. لعضو دوار ذو قلب مصفح ودائرة كهربائية قصيرة مع لف قفص السنجاب ، لا تتجاوز السرعة المحيطية المسموح بها 200 - 220 م / ث.
مثال آخر تطبيق فعالالمحرك غير المتزامن في وضع المولد هو استخدامه طويل الأمد في محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة مع وضع الحمل المستقر.
تتميز بسهولة التشغيل والصيانة ، ويمكن تشغيلها بسهولة للتشغيل المتوازي ، ويكون شكل منحنى جهد الخرج أقرب إلى الجيب الجيبي من شكل SG عند التشغيل على نفس الحمل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كتلة AG بقوة 5-100 kW هي تقريبًا 1.3 - 1.5 مرة أقل من كتلة SG بنفس القوة ، وتحمل كمية أصغر من مواد اللف. في الوقت نفسه ، من الناحية البناءة ، لا تختلف عن IMs التقليدية ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة في مصانع بناء الآلات الكهربائية التي تنتج آلات غير متزامنة.
عيوب الوضع غير المتزامن للمولد ، المحرك غير المتزامن (HELL)
أحد عيوب AM هو أنهم مستهلكون لقدرة تفاعلية كبيرة (50٪ أو أكثر من إجمالي الطاقة) اللازمة لإنشاء مجال مغناطيسي في الآلة ، والذي يجب أن يأتي من التشغيل المتوازي لمحرك غير متزامن في وضع المولد مع شبكة أو من مصدر آخر للطاقة التفاعلية (بنك مكثف (BC) أو المعوض المتزامن (SC)) أثناء التشغيل المستقل لـ AG. في الحالة الأخيرةالأكثر فاعلية هو تضمين بنك مكثف في دائرة الجزء الثابت بالتوازي مع الحمل ، على الرغم من أنه من الممكن مبدئيًا تضمينه في الدائرة الدوارة. للتحسين الخصائص التشغيليةفي الوضع غير المتزامن للمولد ، يمكن أيضًا توصيل المكثفات بدائرة الجزء الثابت في سلسلة أو بالتوازي مع الحمل.
في جميع الحالات التشغيل المستقل لمحرك غير متزامن في وضع المولد مصادر الطاقة التفاعلية(BC أو SC) يجب أن يوفر القدرة التفاعلية لكل من AG والحمل ، والذي ، كقاعدة عامة ، له مكون تفاعلي (حثي) (cosφ n< 1, соsφ н > 0).
يمكن أن تتجاوز كتلة وأبعاد بنك مكثف أو معوض متزامن كتلة المولد غير المتزامن ، وفقط عندما تكون cosφ n = 1 (حمل نشط بحت) هي أبعاد SC وكتلة BC مقارنة بحجم وكتلة AG.
هناك مشكلة أخرى ، وهي الأكثر صعوبة ، وهي مشكلة استقرار الجهد والتردد لـ AG الذي يعمل بشكل مستقل ، والذي له خاصية خارجية "ناعمة".
استخدام وضع المولد غير المتزامنكجزء من نظام مستقل ، تزداد هذه المشكلة تعقيدًا بسبب عدم استقرار سرعة الدوار. الطرق الممكنة والمستخدمة حاليًا لتنظيم الجهد في الوضع غير المتزامن للمولد.
عند تصميم AG لحسابات التحسين ، من الضروري إجراء أقصى قدر من الكفاءة في نطاق واسع من التغييرات في السرعة والحمل ، وكذلك لتقليل التكاليف ، مع مراعاة مخطط التحكم والتنظيم بالكامل. يجب أن يأخذ تصميم المولدات في الاعتبار الظروف المناخية لتشغيل توربينات الرياح ، والقوى الميكانيكية التي تعمل باستمرار على العناصر الهيكلية ، وخاصة التأثيرات الديناميكية الكهروديناميكية والحرارية القوية أثناء العبور التي تحدث أثناء بدء التشغيل ، وانقطاع التيار الكهربائي ، وفقدان التزامن ، والدوائر القصيرة وغيرها ، فضلاً عن هبوب رياح كبيرة.
جهاز آلة غير متزامنة ، مولد غير متزامن
يظهر جهاز آلة غير متزامنة مع دوار قفص السنجاب في مثال محرك سلسلة AM (الشكل 5.1).
الأجزاء الرئيسية من IM هي جزء ثابت ثابت 10 ودوار يدور بداخله ، مفصولة عن الجزء الثابت بفجوة هوائية. لتقليل التيارات الدوارة ، يتم تجميع القلب الدوار والجزء الثابت من صفائح منفصلة مختومة من الفولاذ الكهربائي بسماكة 0.35 أو 0.5 مم. تتأكسد الصفائح (تخضع للمعالجة الحرارية) ، مما يزيد من مقاومة سطحها.
تم بناء قلب الجزء الثابت في الإطار 12 ، وهو الجزء الخارجي من الماكينة. على السطح الداخلي للنواة توجد أخاديد يتم فيها وضع الملف 14. وغالبًا ما يتم صنع لف الجزء الثابت من ثلاث مراحل من طبقتين من الملفات الفردية مع ميل قصير من سلك نحاس. يتم إخراج بدايات ونهايات مراحل اللف إلى أطراف الصندوق الطرفي ويتم تحديدها على النحو التالي:
بدء - CC2 ، C 3 ؛
ينتهي - C 4، C5، Sat.
يمكن توصيل لف الجزء الثابت بنجمة (U) أو دلتا (D). هذا يجعل من الممكن استخدام نفس المحرك عند جهدين خطيين مختلفين ، على سبيل المثال ، 127/220 فولت أو 220/380 فولت. في هذه الحالة ، يتوافق اتصال U مع تضمين HELL بجهد أعلى.
يتم ضغط قلب الدوار المجمع على العمود 15 بتركيب ساخن ومحمي من الدوران بمفتاح. على السطح الخارجي ، يحتوي قلب العضو الدوار على أخاديد لوضع اللف 13. ملف الدوار في IM الأكثر شيوعًا عبارة عن سلسلة من قضبان النحاس أو الألومنيوم الموجودة في الأخاديد ومغلقة عند النهايات بحلقات. في المحركات التي تصل قوتها إلى 100 كيلوواط وأكثر ، يتم لف الدوار عن طريق ملء الأخاديد بالألمنيوم المصهور تحت الضغط. بالتزامن مع اللف ، يتم صب حلقات الإغلاق جنبًا إلى جنب مع جنيحات التهوية 9. في الشكل ، يشبه هذا الملف "قفص السنجاب".
محرك دوار الطور. مولد الوضع غير المتزامنأ.
بالنسبة للمحركات غير المتزامنة الخاصة ، يمكن إجراء لف الدوار بشكل مشابه لملف الجزء الثابت. يحتوي العضو الدوار بمثل هذا الملف ، بالإضافة إلى الأجزاء المحددة ، على ثلاث حلقات انزلاقية مثبتة على العمود ، مصممة لتوصيل الملف بدائرة خارجية. HELL في هذه الحالة يسمى المحرك بدوار طور أو بحلقات انزلاقية.
يجمع عمود الدوار 15 بين جميع عناصر الدوار ويعمل على توصيل المحرك غير المتزامن بالمشغل.
تتراوح فجوة الهواء بين العضو الدوار والجزء الثابت بين 0.4 - 0.6 ملم للآلات طاقة منخفضةوما يصل إلى 1.5 مم للآلات عالية الطاقة. تعمل دروع المحامل 4 و 16 من المحرك كدعم لمحامل الدوار. يتم تبريد المحرك غير المتزامن وفقًا لمبدأ النفخ الذاتي بواسطة المروحة 5. يتم إغلاق المحامل 2 و 3 من الخارج بأغطية 1 بها أختام متاهة. يتم تثبيت صندوق 21 مع خيوط 20 من لف الجزء الثابت على مبيت الجزء الثابت. لوحة 17 مثبتة على الجسم ، والتي تشير إلى البيانات الرئيسية لضغط الدم. يوضح الشكل 5.1 أيضًا: 6 - مقعد الدرع ؛ 7 - غلاف 8 - الجسم 18 - مخلب. 19- مجاري التهوية.
كمولد لطاحونة هوائية ، تقرر إعادة تصنيع محرك غير متزامن. مثل هذا التغيير بسيط للغاية وبأسعار معقولة ، لذلك ، في تصاميم مؤقتةتوربينات الرياح ، يمكنك غالبًا رؤية المولدات المصنوعة من المحركات الحثية.
يتمثل التغيير في قلب الدوار تحت المغناطيس ، ثم يتم عادةً لصق المغناطيس على الدوار وفقًا للقالب وسكبها راتنجات الايبوكسيلا تطير بعيدا. ومن الشائع أيضًا إعادة لف الجزء الثابت بسلك أكثر سمكًا لتقليل الجهد الزائد وزيادة التيار. لكنني لم أرغب في إرجاع هذا المحرك وتقرر ترك كل شيء كما هو ، فقط لتحويل الدوار إلى مغناطيس. تم العثور على محرك غير متزامن ثلاثي الطور بقوة 1.32 كيلو واط كمانح. يوجد أدناه صورة لهذا المحرك.
> تم تشكيل الدوار المحرك ل مخرطةلسمك المغناطيس. لا يستخدم هذا الدوار جلبة معدنية ، والتي عادة ما يتم تشكيلها ووضعها على الدوار أسفل المغناطيس. الغلاف ضروري لتعزيز الحث المغناطيسي ، من خلاله تغلق المغناطيسات مجالاتها ، وتغذي بعضها البعض من أسفل القاع ولا يتبدد المجال المغناطيسي ، لكن كل شيء يذهب إلى الجزء الثابت. في هذا التصميم ، يتم استخدام مغناطيسات قوية إلى حد ما بحجم 7.6 * 6 مم في كمية 160 قطعة ، والتي ستوفر EMF جيدًا حتى بدون غلاف.
>
> أولاً ، قبل لصق المغناطيس ، تم تمييز الدوار بأربعة أقطاب ، وتم وضع المغناطيس بشطبة. كان المحرك رباعي الأقطاب ، وبما أن الجزء الثابت لم يتم إعادة لفه على الجزء المتحرك ، فلا بد أن يكون هناك أيضًا أربعة أقطاب مغناطيسية. كل قطب مغناطيسي يتناوب ، قطب واحد مشروط "شمال" ، والقطب الثاني "جنوبي". الأقطاب المغناطيسية متباعدة ، لذلك يتم تجميع المغناطيس بشكل أكثر كثافة عند القطبين. بعد وضع المغناطيس على الدوار ، تم لفها بشريط لاصق للتثبيت ومليئة براتنج الإيبوكسي.
بعد التجميع ، تم الشعور بالالتصاق بالدوار ، وتم الشعور بالالتصاق عند تدوير العمود. تقرر إعادة صنع الدوار. تم طرق المغناطيس مع الإيبوكسي وإعادة وضعه ، ولكن الآن تم تباعدهما بشكل متساوٍ إلى حد ما في جميع أنحاء الدوار ، أدناه صورة للدوار مع المغناطيس قبل صب الإيبوكسي. بعد الملء ، انخفض الالتصاق إلى حد ما ولوحظ أن الجهد ينخفض قليلاً عندما يدور المولد بنفس السرعة ويزداد التيار قليلاً.
>
بعد تجميع المولد النهائي ، تقرر تحريفه بمثقاب وتوصيل شيء به كحمل. تم توصيل لمبة كهربائية بجهد 220 فولت 60 وات ، عند 800-1000 دورة في الدقيقة احترقت في حرارة كاملة. أيضًا ، للتحقق من قدرة المولد ، تم توصيل مصباح بقوة 1 كيلو وات ، وتم حرقه عند درجة حرارة كاملة ولم يتمكن المثقاب من تشغيل المولد بشكل أكثر صعوبة.
>
عند الخمول ، عند أقصى سرعة حفر تبلغ 2800 دورة في الدقيقة ، كان جهد المولد أكثر من 400 فولت. عند حوالي 800 دورة في الدقيقة ، يكون الجهد 160 فولت. حاولنا أيضًا توصيل غلاية بقدرة 500 وات ، وبعد دقيقة من الالتواء ، أصبح الماء في الزجاج ساخنًا. هذه هي الاختبارات التي يجتازها المولد المصنوع من محرك تحريضي.
>
بعد أن تم لحام المولد الرف مع محور دوار لربط المولد والذيل. تم تصميم التصميم وفقًا للمخطط مع إزالة رأس الريح من الرياح عن طريق طي الذيل ، بحيث يتم نقل المولد من مركز المحور ، ويكون الدبوس الخلفي هو الدبوس الملك الذي يوضع عليه الذيل.
>
هذه صورة لتوربينات الرياح الجاهزة. تم تركيب توربينات الرياح على سارية طولها تسعة أمتار. أعطى المولد بقوة الرياح جهدًا لدائرة مفتوحة يصل إلى 80 فولت. لقد حاولوا توصيل 2 كيلو واط به ، بعد فترة من الوقت أصبح دافئًا ، مما يعني أن مولد الرياح لا يزال لديه نوع من الطاقة.
>
ثم تم تجميع جهاز التحكم لمولد الرياح وتوصيل البطارية من خلاله للشحن. كان الشحن جيدًا بما يكفي للتيار ، وسرعان ما أحدثت البطارية ضوضاء ، كما لو كانت مشحونة من الشاحن.
للأسف ، حتى الآن ، لا توجد بيانات تفصيلية حول طاقة مولد الرياح ، حيث أن المستخدم الذي نشر مولد الرياح الخاص به هنا
