Как электричество двигатель мотор

Генератор из асинхронного двигателя своими руками: 3 схемы

Электрики давно научились извлекать пользу из принципа обратимости электрических машин: когда попадает в руки вроде бы ненужный трехфазный движок, то его можно раскрутить от бытовой сети или вырабатывать бесплатную электрическую энергию.

Эта статья рассказывает, как можно просто и надежно сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками по одной из трех доступных схем, а в ее конце приведен видеоролик, автор которого воплотил в железе эту идею.

Однако там есть ошибочные выводы. Не повторяйте их.

Секреты подбора электродвигателя

Асинхронная машина может работать в режиме:

1. двигателя, когда на нее подается электрическое напряжение;

2. или генератора, если вращать ее ротор с определенной величиной крутящего момента от дополнительного источника. Им может быть любой двигатель внутреннего сгорания, водяная турбина, ветряное колесо или другой источник энергии.

Отработавшие на производстве трехфазные электродвигатели часто списывают. Они попадают в руки домашнего мастера практически бесплатно или по символической цене.

Ими не сложно воспользоваться для решения бытовых или хозяйственных задач. Потребуется только оценить конструкцию: возможности по выработке электроэнергии определенного напряжения и мощности от источника энергии с конкретным числом оборотов.

Для этого следует изучить характеристики статора и ротора.

Коротко о статоре

Конструкция статора асинхронного двигателя представлена:

· тремя обмотками, по которым проходит электрический ток;

· магнитопроводом из пластин электротехнического железа, созданному для передачи магнитного потока.

Соединение концов обмоток может выполняться схемой звезды либо треугольника. Каждый вариант имеет свои особенности. Их надо учитывать для различных условий эксплуатации.

Чтобы не отвлекать ваше внимание на этот вопрос рекомендую тем, кого он интересует, ознакомиться с этой информацией более подробно в статье о способах подключения трехфазного асинхронного электродвигателя в однофазную сеть.

Она будет полезна многим людям.

Что надо знать о роторе

Он имеет три обмотки из изолированного провода. по которым протекают наводимые токи и формируют суммарный крутящий момент магнитного поля.

Эти обмотки могут быть:

1. выведены на внешние клеммы статора через контактные вращающиеся кольца с щеточным механизмом. Его называют ротором с фазной обмоткой;

2. короткозамкнуты встроенным алюминиевым кольцом — «беличье колесо».

Выглядят они следующим образом.

Для бытовых целей предпочтительнее использовать электродвигатель у которого работает короткозамкнутый ротор. О нем идет речь дальше.

Однако, если попалась в руки модель с фазным ротором, то ее легко переделать в короткозамкнутую: достаточно просто зашунтировать выходные контакты между собой.

Важные электрические характеристики

Чтобы сделать генератор из асинхронного двигателя стоит учесть:

· поперечное сечение провода обмотки. Оно ограничивается тепловым воздействием от протекающих суммарных токов, формируемых как от активной нагрузки, так и реактивных составляющих;

· число оборотов, на которые рассчитан электродвигатель. Это оптимальная величина, котрой следует придерживаться при выборе подключения к источнику энергии;

· схему подключения обмоток.

Эти величины указываются на табличке корпуса или рассчитываются косвенными методами.

Как работает двигатель в режиме генератора

При раскрутке ротора необходимо возбудить электромагнитное поле. Его добиваются за счет параллельного подключения к обмоткам емкостной нагрузки от батареи конденсаторов разными методами. Рассмотрим их.

Две схемы звезды

Типовое подключение выглядит следующим образом.

Источник

Что такое электромобиль и как он устроен?

Электромобиль отличается от привычного транспорта с ДВС тем, что передвигается благодаря работе электродвигателя, который получает энергию от аккумулятора. В этом материале мы познакомим читателя с основной терминологией в отрасли экотранспорта XXI века.

Краткий экскурс в историю электромобилей

Изобретатель электрокара вовсе не Илон Маск, как думают многие. Первые транспортные средства с электроприводом появились еще в первой половине XIX столетия — источником энергии в них были одноразовые батареи. За первенство конкурируют Англия и Венгрия, но устройства не были запатентованы.

Первая зафиксированная дата — 1884 год, в котором Томас Паркер продемонстрировал британской публике электроавтомобиль с аккумуляторами. Параллельно эволюционировали и бензиновые двигатели, тем не менее первый автопробег по Америке в 1895 году выиграл именно электрокар.

Читайте также:  Сгорел блок управления двигателем что делать

Никто тогда, разумеется, не задумывался о вреде ДВС для экологии. Однако бензин победил из-за несовершенства источников электроэнергии — аккумуляторов. Их заряда хватало на десятки километров пробега, а полный бак мог обеспечить сотни. Да и заправить машину с бензиновым или дизельным двигателем возможно за минуты, а для зарядки аккумуляторов требовались многие часы.

Эти недостатки электропривода преодолены только недавно, и сегодня электромобили начинают уверенно конкурировать с транспортными средствами с ДВС — и конкурировать вполне успешно, а для того чтобы читателю было понятнее, почему так происходит, мы подготовили небольшую сравнительную табличку:

СпецификаЭлектромобильАвтомобиль с ДВСЗагрязнение окружающей среды выхлопными газами при эксплуатацииНетДа Стоимость 100 км пробега, руб 51,52336,38КПД90–95 %25–50 %

Основные недостатки автомобилей сводятся к их аккумуляторной составляющей. Цена батарей пока еще высока, время зарядки не от специальных «чарджеров» — длительное. Но за последние годы разработаны новые типы аккумуляторных батарей и устройств для их зарядки, а сеть станций растет с каждым месяцем. Недостатки электромобилей постепенно сходят на нет.

Как устроен электромобиль

Основные элементы электромобиля те же, что и у обыкновенного автомобиля с ДВС:

  • Силовая установка.
  • Электрооборудование.
  • Кузов.

Разница заметна с первого взгляда — в списке отсутствует топливная система. Рассмотрим составляющие электромобиля подробнее.

Двигатель электромобиля

Электродвигатель по сравнению с автомобильным ДВС необыкновенно прост. В нем отсутствуют поршни, камеры сгорания, коленвал, системы зажигания, подачи топлива и масла, водяного охлаждения. Количество трущихся деталей сведено к минимуму, практически остались только подшипники, на которых вращается ротор, и простой одноступенчатый редуктор. Механическая энергия не расходуется на трение, что резко повышает КПД. Не менее важная составляющая экономии — возможность рекуперации, то есть возврата электроэнергии в аккумулятор при движении «под горку». ДВС вернуть в бак топливо не способен.

Если сравнивать электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания, то второй дает максимальный крутящий момент в узком диапазоне числа оборотов, а для входа в номинальный режим его приходится «раскручивать». В отличие от него, крутящий момент электродвигателя регулируется в гораздо более широких пределах и достигается заметно быстрее. Следовательно, динамика электрокара всегда лучше, чем у обычного автомобиля.

В екарс используются следующие типы электродвигателей:

  • Постоянного тока.
  • Переменного тока. Синхронные и асинхронные.
  • Универсальные, работающие и от постоянного, и от переменного тока.

Кроме того, двигатели переменного тока подразделяются по числу фаз от одной до трех. Необходимые параметры напряжения питания создаются и регулируются электронным инвертором, преобразующим постоянное напряжение аккумуляторов в переменное.

Классические конструкции дополнились так называемым мотор-колесом. То есть в каждое колесо вмонтирован собственный электродвигатель с системой управления. КПД подобных систем достигает 92 %.

Аккумуляторы электромобиля

Технические характеристики электромобиля в значительной степени определяются их батареями.

Литий-ионные аккумуляторы

Это классический и пока что самый распространенный вид накопителей энергии, применяемых в электрокарах. Их достоинства:

  • Высокая плотность накопленной энергии.
  • Высокое напряжение на выходе.
  • Не менее 1000 циклов зарядки за 10 лет.
  • Отсутствие «эффекта памяти», из-за которого приходится батареи других типов периодически принудительно разряжать до нуля.
  • Высокая стоимость.
  • Узкий температурный диапазон работы (от –20 до +50 °C).
  • Большая опасность взрыва при авариях.

Алюминий-ионные батареи

Введение алюминия в конструкцию аккумулятора резко снижает опасность взрыва и удешевляет производство. Новейшие экспериментальные батареи подобного типа, разработанные в Китае, выдерживают до 250 тысяч циклов перезарядки. Но в серийные электрокары их еще не устанавливают.

Литиево-серные аккумуляторы

Подобные батареи дешевле и более емкие, чем литий-ионные. И диапазон рабочих температур у них шире. Но есть и существенный недостаток — всего несколько десятков циклов перезарядки. Однако в 2020 австралийская компания году Brighsun New Energy начала выпуск литий-серных аккумуляторов повышенной емкости, рассчитанных на 1700 перезарядок. Пробег оснащенного ими электромобиля достигнет 2 000 км. Данная технология сулит революцию в конструкции всех устройств интернета вещей, прежде всего екарс. Этот тип аккумуляторов сегодня самый перспективный.

Инверторы электромобилей

Электронный инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в переменное с нужными параметрами для питания электродвигателей. Большинство батарей сегодня выдают напряжение до 300 вольт, но обозначилась тенденция к его увеличению. Дополнительная функция инвертора — формирование постоянного напряжения 12 вольт для питания бортовой сети, к которой подключаются всевозможные автомобильные гаджеты: навигатор, медиапроигрыватель, кондиционер, обогреватель, камеры слежения за дорогой, заменяющие зеркала и служащие для беспилотного режима движения.

Читайте также:  Какое масло рекомендуется заливать в двигатель d4cb

Зарядка аккумуляторов

Возможность «заправиться» от домашней розетки — одновременно и преимущество, и недостаток электромобиля. Бытовая электросеть не способна обеспечить ток, необходимый для быстрой зарядки, существует реальная опасность пожара. Тем не менее в комплект каждого электромобиля входит кабель со встроенным ограничителем тока для подключения к обычной розетке, хотя процесс и занимает несколько часов.

Сегодня эта возможность сохранена в конструкции электрокаров в основном как аварийный вариант, для того чтобы доехать до ближайшей стационарной заправки и восстановить работоспособность аккумулятора за несколько минут. Через разъем для зарядного устройства заправочной станции соединиться с бытовой сетью невозможно.

Кузов и салон электромобиля

По внешнему виду сложно отличить электрокар от автомобиля с ДВС. У них те же стремительные, но элегантные обводы, большие окна и светодиодные фары. Но салон разительно отличается. Он заметно просторнее, ведь внутри кузова нет громоздкого двигателя, коробки передач и бензобака. Аккумуляторы располагаются под днищем, электродвигатель — на задней подвеске или непосредственно вмонтирован в колеса.

Процесс управления предельно автоматизирован. Вместо привычной приборной доски — экран с необходимой информацией, картой навигатора и картинкой с тыловых камер. Переключателя скоростей нет, ключа зажигания тоже. При заказе новой машины владелец получает личный аккаунт, который вписывается в электронную карту или смартфон. Электрокар включается при приближении к нему.

Итоги

В городах основным источником загрязнения воздуха являются автомобили с ДВС. Единственной альтернативой им, сопоставимой по возможностям и техническим характеристикам, сегодня являются электромобили. До недавнего времени их цена и стоимость эксплуатации были слишком большими, но последние изобретения в области накопителей электроэнергии начинают медленно, но верно менять баланс в сторону электромобилей. Производство электрокаров непрерывно растет, несмотря на экономический кризис. Есть уверенность в том, что они — транспорт будущего.

Хотите всегда быть в курсе новинок на рынке электромобилей для детей и взрослых? Заходите на сайт или наш канал в «Телеграм ». Там всегда много интересной и актуальной информации.

Источник

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электродвигатель – это электротехническое устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов. В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

  1. Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
  2. Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

  1. Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.
Читайте также:  После замены вкладышей двигатель не заводится

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе. Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения. Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС. Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности. Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щетокили их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
  2. Загрязнение коллектора.Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
  3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Источник

Adblock
detector