Генератор из асинхронного двигателя своими руками: обзор самоделки на 2.2 кВт

Отключения электричества, дача без сети, стройка вдали от розетки. Покупать готовый бензогенератор не всегда хочется, и многие мастера собирают его сами. Один из самых популярных вариантов основан на обычном асинхронном электродвигателе, который работает в режиме генератора.

В этом обзоре мы разберём самоделку одного умельца: генератор на трёхфазном асинхронном двигателе 2.2 кВт с приводом от бензинового двигателя Forte мощностью 7 л.с. Вы узнаете, как он устроен, как работает, какие ошибки чаще всего допускают новички и на что обратить внимание при повторении.

Что представляет собой самоделка

Конструкция собрана на деревянной платформе и состоит из нескольких узлов:

• асинхронный электродвигатель 2.2 кВт, 1400 об/мин (в жёлтом корпусе);
• бензиновый двигатель Forte мощностью 7 л.с.;
• два шкива, один на валу бензинового мотора, другой на валу электродвигателя;
• клиновой ремень, передающий вращение;
• три конденсатора по 20 мкФ для самовозбуждения;
• чёрный металлический короб с тремя розетками и красной кнопкой.

Автор расположил всё компактно. Бензиновый двигатель и электродвигатель стоят на одной доске, а электрическая часть вынесена в отдельный короб. Это удобно: агрегат можно переносить, а розетки и выключатель всегда под рукой.

Параметры конструкции

В таблице собраны основные данные самоделки.

Как асинхронный двигатель превращается в генератор

Асинхронный двигатель устроен просто: в нём есть статор с обмотками и короткозамкнутый ротор. Если подать на статор напряжение, ротор начнёт вращаться. Если же раскрутить ротор снаружи до скорости чуть выше синхронной, двигатель начнёт вырабатывать ток.

Но есть нюанс: сам по себе он не возбудится. Для создания магнитного поля нужна реактивная мощность, и её обеспечивают конденсаторы, подключённые к обмоткам. В нашей самоделке это три конденсатора по 20 мкФ.

Процесс самовозбуждения выглядит так:

Такую схему называют самовозбуждающимся асинхронным генератором. Главное её достоинство в том, что на выходе нет щёток и коллектора, а значит, нет искрения и быстро изнашивающихся деталей.

Расчёт шкивов: почему это важно

Скорость вращения ротора должна быть выше синхронной. У четырёхполюсного двигателя на 1400 об/мин синхронная скорость составляет 1500 об/мин. Чтобы получить напряжение с частотой около 50 Гц, ротор нужно раскручивать примерно до 1550 и 1600 об/мин.

В самоделке шкив бензинового двигателя имеет диаметр 7 см, шкив электродвигателя 9 см. Передаточное отношение считается так: 9 / 7 ≈ 1.29. Это означает, что ротор вращается медленнее, чем коленвал бензинового двигателя.

Для нужных 1550 и 1600 об/мин коленвал должен давать примерно 2000 об/мин. Если же двигатель Forte работает на максимальных 3000 и 3600 об/мин, ротор разгонится до 2300 и 2800 об/мин. Напряжение и частота тогда окажутся заметно выше нормы, а это опасно для техники и самого двигателя.

Поэтому при повторении конструкции обязательно:

• замерьте частоту вращения тахометром;
• подключите вольтметр и частотомер;
• отрегулируйте обороты бензинового двигателя рычагом газа;
• при необходимости подберите другой диаметр шкива.

 Шкивы на валах: слева шкив электродвигателя, справа шкив бензинового мотора.

Конденсаторы: сердце схемы

Ёмкость конденсаторов определяет, возбудится ли генератор и какое напряжение он выдаст. В самоделке использованы три конденсатора по 20 мкФ, то есть в сумме 60 мкФ.

На фото видны пусковые и рабочие конденсаторы, например на 10 мкФ с напряжением 400 и 450 В. Это типичные детали, которые можно найти в стиральных машинах, насосах и кондиционерах.

Требования к конденсаторам:

• рабочее напряжение не ниже 400 В, лучше 450 В и выше;
• тип МБГО, CBB60, CBB65 или аналогичный, рассчитанный на переменный ток;
• электролитические конденсаторы использовать нельзя;
• все конденсаторы должны быть одного типа и в исправном состоянии.

Практики советуют подбирать ёмкость опытным путём: начинайте с меньшего значения и добавляйте конденсаторы по одному, пока напряжение без нагрузки не достигнет 230 и 240 В.

Пошаговая инструкция по сборке

Шаг 1. Подготовьте основание

Возьмите прочную доску или раму из металлического профиля. Основание должно выдерживать вибрацию бензинового двигателя. Закрепите двигатели так, чтобы их валы были параллельны, а шкивы находились в одной плоскости.

Шаг 2. Установите шкивы

Подберите или выточите шкивы нужного диаметра. Закрепите их на валах шпонкой и стопорными винтами. Проверьте, нет ли биения.

Шаг 3. Натяните ремень

Ремень должен быть натянут умеренно: при нажатии пальцем он прогибается на 1 и 1.5 см. Слабый ремень проскальзывает, а слишком тугой нагружает подшипники.

Шаг 4. Подключите обмотки

Откройте клеммную коробку электродвигателя. Обмотки можно соединить звездой или треугольником. Для получения 220 В на фазу и 380 В между фазами обычно используют схему, при которой напряжение между фазами выше. Подключите конденсаторы к обмоткам согласно выбранной схеме. В самоделке три конденсатора по 20 мкФ включены на три фазы.

Шаг 5. Соберите распределительный короб

Установите в металлический короб розетки, выключатель и индикатор. Все токоведущие части должны быть надёжно изолированы. Корпус короба и двигателя необходимо заземлить.

Шаг 6. Проведите пробный запуск без нагрузки

Запустите бензиновый двигатель и плавно увеличивайте обороты. Следите за напряжением. Когда генератор возбудится, вольтметр покажет рост напряжения. Доведите его до нормы и зафиксируйте обороты.

Шаг 7. Проверьте под нагрузкой

Подключайте нагрузку постепенно: сначала лампа, затем электроинструмент. Напряжение при нагрузке будет проседать, и это нормально. Если просадка слишком большая, увеличьте ёмкость или обороты.

Какую мощность можно получить

Номинальная мощность двигателя 2.2 кВт не равна мощности генератора. На практике асинхронный генератор выдаёт примерно 50 и 70 процентов от паспортной мощности двигателя, то есть около 1.1 и 1.5 кВт. Это зависит от ёмкости конденсаторов, оборотов и характера нагрузки.

Бензиновый двигатель в 7 л.с. (около 5 кВт) по мощности достаточен. Запас нужен ещё и потому, что часть энергии теряется в ремне и подшипниках.

Что можно подключать:

• освещение и зарядные устройства;
• болгарку, дрель, перфоратор;
• небольшой компрессор;
• холодильник (с оговорками, см. ниже).

Разбор частых ошибок

Ошибка 1. Неверный расчёт шкивов. Ротор вращается слишком быстро или слишком медленно. В первом случае напряжение и частота завышены, во втором генератор не возбуждается.

Ошибка 2. Неподходящие конденсаторы. Использование электролитических или конденсаторов на низкое напряжение приводит к их нагреву и взрыву.

Ошибка 3. Отсутствие заземления. Корпус двигателя может оказаться под напряжением, а это угроза жизни.

Ошибка 4. Резкое подключение мощной нагрузки. Напряжение падает, генератор может «сорваться» и размагнититься.

Ошибка 5. Работа без контроля напряжения. Без вольтметра легко получить 260 и 280 В и сжечь технику.

Ошибка 6. Плохое крепление. Вибрация разбалтывает болты и ослабляет ремень.

Практические рекомендации специалиста

• Установите вольтметр и частотомер на видное место. Это обязательный минимум.
• Добавьте автоматический выключатель на выходе, чтобы защитить проводку.
• Для чувствительной техники (компьютеры, телевизоры, газовые котлы) применяйте стабилизатор или источник бесперебойного питания.
• Не включайте генератор параллельно с сетью. Для подключения к домашней проводке используйте только переключатель с фиксацией, исключающий одновременное питание от сети и от генератора.
• Заземлите корпус и короб.
• Работайте на улице или в хорошо проветриваемом месте, выхлопные газы смертельно опасны.
• Закройте ремень защитным кожухом.
• Регулярно проверяйте уровень масла в бензиновом двигателе.

Полезный совет

Если напряжение «плавает», попробуйте добавить небольшую дополнительную ёмкость, которая подключается кнопкой при пуске. Она помогает быстрее возбудить генератор, а после выхода на режим её можно отключить. Ещё одно удобное решение: подобрать для бензинового двигателя стабильные холостые обороты, чтобы не следить за газом вручную.

Вопросы и ответы

Можно ли использовать любой асинхронный двигатель?
Подходят большинство трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Лучше брать двигатели на 1400 и 1500 об/мин (четыре полюса), они наиболее удобны.

Сколько ватт можно снять с двигателя 2.2 кВт?
Обычно от 1.1 до 1.5 кВт. Точное значение зависит от ёмкости и оборотов.

Почему генератор не возбуждается?
Причины: потерян остаточный магнетизм, мала ёмкость, низкие обороты или неверная схема подключения. Остаточный магнетизм можно восстановить кратковременной подачей постоянного тока на обмотку или подключением заряженных конденсаторов.

Можно ли запитать холодильник?
Можно, но при пуске компрессор потребляет в несколько раз больше номинала. Нужен запас по мощности и контроль напряжения.

Нужен ли стабилизатор?
Для электроинструмента не обязателен, для электроники желателен.

Чем такой генератор лучше бензиновой электростанции?
Он дешевле, проще в ремонте, не имеет щёток и позволяет использовать имеющийся двигатель. Минус в нестабильности напряжения и меньшей мощности.

Безопасно ли это?
При правильной сборке, заземлении и защите да. Но это самодельное устройство, работающее с опасным напряжением, и к нему нужно относиться осторожно.

Генератор из асинхронного двигателя своими руками остаётся одной из самых доступных самоделок для дачи и мастерской. Конструкция, которую собрал наш умелец, проста: электродвигатель 2.2 кВт, бензиновый мотор Forte на 7 л.с., ременная передача и три конденсатора по 20 мкФ. Результат: трёхфазное напряжение и розетки 220 В прямо на выходе.

Главное при повторении: точно рассчитать шкивы, подобрать правильные конденсаторы, обеспечить заземление и следить за напряжением. Тогда такой агрегат прослужит много лет и поможет, когда света в сети нет.

Смотрим видео: тест драйв самодельного генератора

Сам Себе Строитель  ©  sam-stroitel.com

Источник: sam-stroitel.com