|
О ветряках---->
Статьи и небольшие публикации о ветряках и других источниках энергии.
Лабораторная работа "Асинхронный двигатель, как генератор".
Опыты проводились в Техническом институте Вааса в Финляндии в 1974 г., студенты группы: Palomaki E, Palomaki М, Rahkola, Тимонен
The Squirrel Motor as a Generator
Attention !
The circuits on this page operates at line voltage which is killing dangerous. The connections and experiments of the circuits belong to a professional electrician or a amateur which has experiences enought.
Everyone who practices these circuits make it with his/her own risk. The author of this page take no liability for damages which can happen.
Асинхронный двигатель, генератор.
Внимание!
Схемы по этой ссылке работают при опасном напряжении . Монтаж и эксперименты должен делать профессиональный электрик или любитель, который имеет достаточно опыта.
Каждый, кто повторяет эти схемы, делает это на свой собственный страх и риск. Автор этой страницы не несёт никакой ответственности за ущерб, который может произойти.
The principle of the operation
To catch the idea of the generator let's think first a squirrel motor in normal motor use. When it is running without mechanical load the speed is a bit above the synchronic speed while it is consuming only the idle current. When the axial load increases the motor takes more current from line while rotation speed decreases a bit (slip).
Принцип работы
Чтобы понять идею работы генератора, давайте сначала вспомним, как асинхроннй двигатель используется в нормальном режиме. Когда она работает без механической нагрузки скорость немного выше (скорее всего "ниже" прим. Крылов П.)синхронной скорости, а это отнимает только ток холостого хода. Когда осевая нагрузка увеличивается двигатель потребляет болший ток из линии, в то время как скорость вращения уменьшается немного, возникает скольжение. (slip).
What happens then if we take away axial load and as a opposite of it puts some external rotary power to the axle so that the motor is running equal in synchronic speed. Then the motor needs not even the idle current from the line.
And again, let's put more axial power and try to rotate it faster than the synchronic speed. Then the motor begin to act as a generator and is pushing current to line. The more we try to increase speed the more the motor produces current to line. At same time increases the "negative slip" or the difference to the synchronic speed.
Что происходит тогда, когда мы отнимаем осевую нагрузку и, наоборот,добавляем вращающую мощность на вал так, чтобы двигатель работал на синхронной скорости. В этом режиме двигатель не потребляет даже ток холостого хода.
И снова, добавляем вращающую мощность и пытаемся вращать его быстрее, синхронной скорости. Двигатель начинает работать, как генератор и отдаёт тока в линии. И чем больше мы увеличиваем скорость, тем более двигатель вырабатывает ток в линию. В то же время увеличивается "отрицательное скольжение" или разница с синхронной скоростью.
But that's not all. The motor while acting as a generator needs some kind of "power" from line too, namely the idle power or the reactive power. The idle power is what it needs in both uses: as a motor and as a generator.
The effective power is what it produces as a generator while the idle power is "free" from power plant. The effective power meter (kWh-meter) does not register the idle power at all and normal consumers typically need not to pay from the idle power. There is also a way to produce the idle power from "empty" or connecting capacitors parallel to the motor terminals. Now we can talk about a real generator which don't need external line connection to operate.
Но это еще не все. Двигатель, работая в качестве генератора потребляет мощность из линии, а именно мощность в "режиме ожидания" или реактивной мощности. Реактивная мощность используется в обоих случаях: как двигателя, так и в качестве генератора.
Эффективная мощность-это то, что он производит как генератор, в то время как реактивная мощность "свободна" от мощности электростанции. Эффективный измеритель мощности (кВт / ч-метр) не регистрирует реактивную мощность для обычных потребителей, как правило, не нужно платить за реактивную мощность.
Существует также способ получить реактивную мощность из "пустоты" если подключить конденсаторы параллельно клеммам двигателя. Теперь мы можем говорить о реальном генераторе, которому не нужны внешние линии связи для работе.
If we like to use the squirrel motor as a reserve power generator then there is no line power to use and we must use capacitors to produce the idle or reactive power.
For comparing reasons we can think that the idle power is analogous to the magnetization of the direct current generator.
Если мы хотим использовать асинхронный двигатель в качестве резервного генератора, когда нет линии электропитания, мы должны использовать конденсаторы для производства реактивной мощности.
По аналогии, мы можем думать, что реактивная мощность-аналог намагниченности генератор постоянного тока.
One problem is still left when use the motor as a reserve power generator. How to "wake" the generator or start the exciting. When the generator starts to rotate then there is not any electrical voltage present and the capacitors couldn't produce the idle power. There is some kind of circle around: the voltage cannot arise if there is no voltage. If there is some amount of remanence magnetism in the iron of the motor it can be induced a little voltage which "wakes" the generator. But unfortunately modern motors are made of too "good" iron so there is not remanence enought. Usually we need some extra voltage source to start the exciting. But if we push wires from batteries to the terminals of the running generator then we get serious troubles when the generator suddenly wakes and rises voltages high. One way is to use a change-over switch to charge one of the capacitors from battery and then switch it to the generator. There must not be any electrical load connected when waking the generator.
Одна проблема все еще остается, когда используют двигатель как резервный генератор. В том, как "разбудить" генератор или начать возбуждение. Когда генератор начинает вращаться, то нет электрического напряжения, и конденсаторы не мог произвести реактивную мощность. Есть какой-то замкнутый круг: напряжение не может возникнуть, если нет напряжения. Если есть какое-то количество остаточной намагниченности-магнетизм в железе двигателя, он может вызвать немного напряжения, которое "возбуждает" генератор. Но, к сожалению, современные двигатели изготавливаются из слишком "хорошего" железа так что в нём нет остаточной намагниченности. Как правило, нам нужны дополнительные напряжения источника начать "возуждение". Но если мы будем подключать провода от батареи, к обмоткам генератора, то мы получим серьезные проблемы, когда генератор вдруг возбудится и появится высокое напряжение. Один из способов заключается в использовании рубильника, чтобы зарядить один из конденсаторов от аккумулятора и затем включите его на генератор. Не должно быть никаких электрических нагрузок, подключенных при возбуждении генератор.
As a result the squirrel motor can act as a generator if these are fulfilled:
- the generator is getting the idle power from line or from capacitors
- there is some way to wake the exciting: remanence magnetism or external current spike
В результате асинхронный двигатель может работать как генератор, если выполняются условия:
- генератор является потребителем реактивной мощности, питание от сети или от конденсаторов
- есть какой-то способ, чтобы разбудить возбуждене: остаточную намагниченность или внешним током.
Test with a 1,5 kW motor
When I was a student we made a test to learn the squirrel motor use as a generator with several kind of electric loads. The results have measured in the Technical Institute of Vaasa in Finland at 1974 by the student group: Palomaki E, Palomaki M, Rahkola, Timonen (Those were the days, fellows :-)).
Тест с 1,5 кВт двигателем
Когда я был студентом, мы провели тест асинхроннго двигателя, использованного как генератор с несколькими электрическими нагрузками. Опыты проводились в Технический институт Вааса в Финляндии в 1974 г., студент группы: Palomaki E, Palomaki М, Rahkola, Тимонен (это были дни, ребята: -)).
Nominal voltages of the motor must be 220/380V (nowadays 230/400V) which is intended to connect as the star.
Номинальное напряжение двигателя должно быть 220/380В (в настоящее время 230/400В), который предназначен для подключения как звезда.
The bigger motors are often 380/660V (400/690V), which is intended to connect as the triangle. This is not a good choice as you can find when reading the results. There is no central or neutral point so the monophase 220V load cannot be used.
Большие двигатели часто бывают на 380/660V (400/690В), предназначенные для подключения, как треугольник. Это не является хорошим выбором, как вы поймёте, когда изучите результаты. Нет Центральной или нейтральной точки поэтому однофазная 220В нагрузка не может быть использована.
The monophase load the best !
The most shocking finding with these results is that the threephase squirrel motor acts the most best as a generator when the electric load is monophase.
As you know usually it is aim to deliver the electric power as equal as possible to all the three phases. But thinking so is not a good idea here.
Однофазная нагрузка лучше!
Самое шокирующее открытие в этих результатах являетсяследующее. Трехфазные асинхронные двигатели лучше всего работают в качестве генератора, когда электрическая нагрузка однофазная.
Как вы знаете, обычно это является задачей предоставления электроэнергии, равные нагрузки, как это возможно для всех трех фаз. Но думать так-это не очень хорошая идея.
If we loads all three phases equally the voltage decreases when we increases the load. So the "magnetization" or the idle power decreases too which affects the voltage decreasing more and there we are in the circle around. As a result the generator stops to produce the electric power alhought the load is comparable low.
Если мы загружает все три фазы, в равной степени напряжение снижается, когда мы повышаем нагрузку. Так что "намагничивание" или реактивная мощность снижается, которая тоже влияет на уменьшениенапряжения ещё больше, и вот круг замкнулся. В результате генератор выключается. Нагрузка сравнительно небольшая.
As a monophase load there are another two phases which are free from load. The voltages in them are not decreasing when increasing the load in the one phase, contrary the voltages rises in them to the certain point. The situation keeps the idle power (magnetization) high and the voltage in the loaded phase decreases only a very little. As a result form a one phase we got twice the power than threephase loads in all!!
При однофазных нагрузках есть две фазы, которые свободны от нагрузки. Напряжение, в них не уменьшается при увеличении нагрузки в одной фазе, наоборот, напряжение, повышается в них до определенной точки. Ситуация сохраняет реактивную мощность (намагниченности), высокой и напряжение в загруженной фазе уменьшается, только очень мало. В результате мы получили вдвое больше энергии, чем в трехфазных нагрузках во всех!!
Test circuit
380/220V 3-phase squirrel motor, power 1,5 kW, nominal speed 1415 rpm.
Capacitors connected as a triangle 3 pcs 11-15 uF each, sustain voltage according the main voltage 380VAC added richy reserve. Maybe 450VAC at least (630VDC).
Тест цепи.
380/220 в, 3 фазы, асинхронный двигатель, мощность 1,5 кВт, Номинальная скорость 1415 об / мин.
Конденсаторы, включенные как треугольник 3 шт 11-15 МКФ каждый, поддерживать напряжение в напряжение сети 380VAC. Может быть, 450VAC, по крайней мере, (630VDC).
In the drawing you can see how the monophase load is connected. Both other phases are left loadless.
На рисунке вы можете увидеть, как однофазная нагрузка подключена. Оба других фаз остались ненагруженные.
If the capacitors are connected as a star then their capacitances must to be triple as above or 3 pcs 33-45 uF each. Sustain voltage according the phase voltage 220V plus rich reserve. Maybe 300VAC (420VDC).
Если конденсаторы подключены как звезды, то их емкости должны быть втройне выше или 3 шт 33-45 МКФ каждый. Поддерживать напряжение в фазе напряжения 220В плюс хороший запас. Может быть, 300VAC (420VDC).
Voltages at no load as a function of the rotary speed
The idle or loadless voltage voltage of the generator with several capacitive values. The voltage rises when the capacitance increases.
Напряжения при отсутствии нагрузки в зависимости от скорости вращения холостого хода.
Напряжение генератора с несколькими значениями емкостей. Напряжение возрастает, когда емкость увеличивается.
Constant rotary speed, voltages as a function of load
Capacitors 3 pcs 11uF each. Constant speed 1550 rpm.
The voltage at no load is 235V.
The load test with monophase and threephase load. The values are total powers
When increasing load there is found a certain maximum limit. The curve turns back because the voltage drops so low that calculated power values decreases.
As a result the monophase load get the highest power amount from the generator.
Постоянной скорости вращения, напряжения в зависимости от нагрузки
Конденсаторы 3 шт 11uF каждого. Постоянная скорость 1550 об / мин.
Напряжения при отсутствии нагрузки 235V.
Нагрузка тест с одноофазных и трехфазные нагрузках. Значение общей мощности.
При увеличении нагрузки нет некоторого максимума. Кривая возвращается обратно, потому что напряжение падает так низко, что, рассчитанные значения мощности уменьшаются.
В результате при монофазных нагрузках удаётся получить максимальную величину мощности от генератора.
Constant voltage, needed rotary speed as a function of load.
Same as above but the rotary speed is increased so that the voltage keeps equal (at the nominal voltage).
Also here is seen the superiority of the monophase load: the speed is not needed to increase so high than as a threephase load.
Постоянное напряжение, необходимая скорость вращения в зависимости от нагрузки.
Скорость вращения увеличивается так, что напряжение держится одинаковым.
Также здесь рассматривается превосходство однофазных нагрузок: скорость ненужно, так сильно увеличивть, как при трехфазных нагрузках.
Alternative circuit
If motor/generator is connected as a triangle there is a monophase voltage available between two phases. The nominal voltages of the motor must be 220/380V too (nowadays 230/400V).
Альтернативные схемы
Если двигатель/генератор подключен как треугольник можно получить однофазное напряжение, между двумя фазами. Номинальное напряжение двигателя должна быть 220/380В (в настоящее время 230/400В).
The connection box of the motor
The connection box of the squirrel motor. The triangle connection seen here.
В клеммной коробке асинхронного двигателя.Соединение треугольник смотреть здесь.
The star connection
Соединение звезда.
|
