Головна / Аероенергетіка / Вітрогенератор з асинхронного двигуна
Енергетична криза часто супроводжується перебоями в енергопостачанні, особливо, якщо проблема стосується сільської місцевості. Мати резервний генератор не завжди можливо з ряду причин, тому можна скористатися «дармовим» джерелом енергії вітру. Для цього необхідний вітрогенератор, який найпростіше спорудити зі звичайного асинхронного двигуна.
Принцип дії такого генератора досить простий: енергія вітру буде передаватися на ротор, який начёт обертатися в тому ж напрямку, що і створюється при цьому магнітне поле. Оскільки ковзання ротора при цьому стає негативним, то на валу ротора виникає гальмівний момент, а що утворюється електроенергія буде передана споживачу. Таким чином, намагніченість ротора стає причиною порушення ЕРС в вихідний ланцюга машини.
Переваги асинхронного генератора:
- Конструктивно такий генератор простіше, ніж синхронний, і до того ж некритичний до зовнішніх несприятливих впливів: наприклад, до потрапляння на нього пилу і бруду (що цілком ймовірно в умовах сильного вітру).
- Напруга на виході має меншу ступінь нелінійних спотворень, а тому до такого генератору можна підключати різне навантаження - від зварювального перетворювача до комп'ютера.
- Коефіцієнт нерівномірності обертання для асинхронних генераторів не опускається нижче 0,98. що виключає його перегрів в умовах тривалої роботи.
- Внаслідок відсутності обертових обмоток довговічність асинхронного генератора очікується досить високою.
Таким чином виготовити вітрогенератор з асинхронного двигуна не тільки принципово можливо, але і практично доцільно.
Розглянемо основні етапи переробки
Спочатку підбирається необхідний електродвигун: він повинен бути з низькими обертами (Не більше 1300 хв -1), у яких 3 або 4 пари полюсів.
Проточка ротора двигуна під установку магнітів
Полягає у зменшенні діаметра ротора під висоту встановлюються магнітів. Тут можливі варіанти: якщо наявні в розпорядженні магніти - недостатньо сильні, то додатково необхідно виточити і одягнути на ротор перехідну металеву втулку, за допомогою якої значення наводимой магнітної індукції виявиться достатнім для того, щоб не допустити розсіювання магнітного поля. В іншому випадку ніяких інших робіт по переробці ротора проводити не потрібно. Проточенной під установку магнітів (при наявності втулки) ротор має вигляд, представлений на рис.1.
Розрахунок необхідної кількості магнітів і їх монтаж
Для цього спочатку визначається довжина кола ротора після його переточування, яка буде відповідати висоті втулки:
L = πD. де D - діаметр ротора.
Необхідна товщина магнітів t повинна бути в межах t = (0.1. 0.15) D. Далі розраховується кількість секцій n, в кожній з яких магніти будуть встановлюватися з однаковим полюсом:
n = L / p, де p - кількість полюсів електродвигуна.
Для остаточного вирішення питання визначають кількість магнітів, яке зможе вміститися в одному полюсі, щоб потім рівномірно і з найбільшою щільністю розподілити їх по всій висоті втулки. Зсув магнітів при їх наклейці приймається рівним товщині одного магніту. Для приклеювання найкраще застосовувати епоксидний клей. Зовнішній вигляд втулки з магнітами в зборі, одягненою на ротор, представлений на рис.2.
Перевірка працездатності генератора
Після складання вітрогенератора з асинхронного двигуна необхідно перевірити на фактично розвивається вихідну потужність, оскільки після наклейки магнітів, а також внаслідок збільшення маси ротора, параметри електромашини змінюються. З цією метою ротор генератора необхідно привести в обертання зі швидкістю, що відповідає номінальній швидкості обертання переробленого електродвигуна.
Для цього можна використовувати звичайну електродриль, а на виході підключити будь-яку доступну навантаження, наприклад, електролампочку. Змінюючи потужність підключаються ламп, а також число оборотів дрилі, можна встановити практичну працездатність вітрогенератора і залежність вироблюваного напруги від кількості оборотів ротора. Контрольна установка в різних варіантах її підключення представлена на рис.3.
Виготовлення виконавчої частини вітрогенератора
Вона повинна складатися з лопатей гвинтів, поворотною осі і стійки, на якій закріплюється вся конструкція. Лопаті (див. Рис.4) можна виготовляти з поліхлорвінілової труби діаметром 150 ... 200 мм. Далі під готовий вітрогенератор з асинхронного двигуна виготовляється стійка, яка повинна мати поворотну вісь, зібрану на підшипниках кочення. Готова конструкція виконавчої частини вітрогенератора з гвинтом діаметром 1,7 м представлена на рис. 5.
Апробація вітрогенератора з асинхронного двигуна
Полягає в експериментальному визначенні потужності готової установки. Даний параметр буде визначатися безліччю факторів, причому більшість з них досить невизначено: в розрахунок слід приймати і висоту щогли, і діапазон зміни швидкості вітру і вологість повітря. Проте принцип залишається тим же: підключається навантаження заздалегідь відомої потужності, після чого по падінню числа оборотів можна зробити висновок про потужності вітрогенератора.
Підвищити потужність машини можна, додатково здійснивши перемотування статора двигуна проводом з великим перетином. Це зменшує власний опір генератора, і. відповідно, збільшує напругу на виході. Загальний вигляд переробленого таким чином статора двигуна представлений на рис. 6. Таким шляхом вдається збільшити вихідну потужність вітрогенератора в кілька разів.
