Generator din motor electric asincron

[rasputin]

Un subiect similar a mai fost în anii trecuţi, nu mai ştiu dacă a purtat acelaşi titlu, dar subiectul a mai fost discutat.

Cum acel subiect s-a pierdut am îndemnat a-l deschide pe acesta.

 

                               Generatorul asincron   (G.As.)

 

Funcţionare:

Funcţionarea Gas are la bază un flux magnetic produs de un curent de magnetizare Iµ. Acest curent este absorbit din reţeaua electrică sau dintr-o baterie de condensatori.

Valoarea acestui curent este dată de relaţia:

(1)   Iµ = (20 - 25 %)∙ In   [A]

unde:

Iµ - curentul de magnetizare

In - curentul nominal al GAs

Notă:

  In - este de fapt curentul nominal al al motorului pe care îl transformăm în generator.

 

De reţinut este faptul că acest curent de magnetizare este luat sub tensiunea reţelei, asta înseamnă că puterea necesară excitaţiei unui astfel de generator reprezintă 20 - 25 % din puterea generatorului asincron.

Cu titlu de fapt divers, la generatorul sincron această putere este sub 1 %.

 

Acum, ştiind ce stă la baza funcţionării GAs, trecem la descrierea modului de funcţionare.

Condiţia necesară funcţionării GAs este aceea a asigurări autoexcitaţiei. Această condiţie se bazează pe existenţa magnetismului remanent în miezul de fier al rotorului. Acest magnetism constă în trei fluxuri fixe în spaţiu, defazate între ele cu 2π ⁄3 şi evident inegale ca mărime.

Toată treaba asta sună savant, în realitate orice motor asincron, cînd este deconectat de la reţea, păstrează în miezul rotorului cele trei fluxuri. Timpul cît sînt păstrate depinde de calitatea fierului din care este realizat rotorul.

Avînd magnetismul remanent, punînd în mişcare rotorul acesta va induce o tensiune electromotoare în stator. Frecvenţa acestei tensiuni este dată de relaţia:

 

(2)   υ = p∙n ⁄ 60 [Hz] 

 unde:

 p - numărul de perechi de poli ai motorului

  n - turaţia cu care este rotit rotorul

 

Tensiunea la bornele condensatorului este dată de relaţia:

 

  (3) U = Ic ⁄ C∙ ω [V] 

unde:

Ic - curentul prin condensator

C - capacitatea condensatorului

ω - pulsaţia

 

 ω = 2π ∙ υ   [rad ⁄ s]   pentru frecvenţa reţelei noastre  (υ = 50 Hz)   ω = 314 rad ⁄ s

 

Modul în care are loc interacţiunea  rotor- stator, şi evident a statorului cu rotorul, se prezintă ca în Fig1

 

Evident e o reprezentare grosolană a celor ce au loc în generator, între punctul I şi punctul n, în realitate, intervin o mulţime de puncte intermediare.

La punerea în mişcare a rotorului, dat fiind magnetismul său remanent, în stator se va induce o tensiune electromotoare remanentă Erem. Această tensiune electromotoare face ca la bornele condensatorului să apară o tensiune electrică U1 corespunzătoare punctului I de pe figură.

Prezenţa tensiunii duce la o circulaţie de curent Ic1. Acest curent din condensator străbate şi înfăşurarea statorului, rezultat al acestui fapt este apariţia unui flux magnetic ce intersectează înfăşurarea rotorului (acele bare tip “colivie de veveriţă”). În acest fel apar în rotor tensiuni electromotoare induse.

Cum barele ce compun înfăşurarea rotorului sînt scurtcircuitate (constructiv) la capete, prin ele apare un curent. Acest curent duce la apariţia unui cîmp magnetic în rotor, acest cîmp se suprapune cîmpului remanent existent, îl amplifică.

Un cîmp al rotorului mărit atrage tensiuni mai mari induse în stator şi evident curenţi mai mari prin condensator, se produce un fenomen de reacţie, în sensul că cele descrise mai sus se repetă dar de fiecare dată cu valori amplificate ale tensiunilor şi curentului.

Fenomenul se distinge uşor dacă urmărim punctele II şi III. Limitarea procesului apare la atingerea tensiunii nominale, practic reactanţele motorului (devenit generator) limitează creşterea în continuare.

 

(3)   tgα = 1 ⁄ ω∙ C

 

 

Ar fi de reţinut că în lipsa magnetismului remanent motorul nu intră în regim de generator, îl putem învîrti mult şi bine. Rezolvarea în astfel de situaţii vine prin conectarea lui la reţea ca motor. Funcţionarea timp de cîteva minute în regim de motor e de natură să asigure acel cîmp magnetic remanent. Atît şi nimic mai mult.

 

Toată povestea de mai sus, în practică, îmbracă forma din figura 2

 

 

De reţinut că C1 = C2 = C3 = C, iar C este dat de relaţia:

 

(4)   C = Ic ⁄ Un ∙ ω  

unde:

Ic - curentul prin condensator, este dat de relaţia (1)

 Iµ = Ic, practic excitaţia se face cu curentul ce trece prin condensator.

Un - tensiunea nominală a motorului

 

Pentru Fig2,  URS = URT = UST = Un = 380V

 

Evident că înfăşurărilr motorului se pot lega şi în triunghi, totul depinde de tensiunea şi conexiunea pentru care a fost construit motorul, toată povestea şi relaţiile de calcul rămîn valabile.

Aş mai îndemna să spun că:

 

- GAs funcţioneaţă stabil atît cu sarcini active cît şi inductive

- Frecvenţa tensiunii se poate varia prin variaţia capacităţii condensatoarelor, domeniul de

frecvenţă este cu atît mai mare cu cît turaţia generatorului este mai mare

- În cazul în care consumatorii sînt motoare asincrone atunci tensiunea generatorului

variază aproape liniar cu frecvenţa

- Consumatorii se pot conecta atît înainte cît şi după pornirea generatorului.

 

 

Exemplu practic

 

Fie un motor de 7,5kW şi 1450rot ⁄ min

Curentul nominal al acestui motor ar fi de 15 - 16 amperi. Indicat ar fi să se lucreze cu curentul trecut pe eticheta motorului.

 

Potrivit relaţiei (1), avem  Iµ = (20 - 25 %)∙In = Ic

 

Ic = (20 - 25 %)∙16 = (3,2 - 4)A

 

Folosind relaţia (4) calculăm capacitatea condensatorului

 

C = Ic ⁄ Un ∙ ω

 

C = (3,2 - 4) ⁄ 380 ∙ 314 = (27 - 34) µF

 

Principial, la schema din Fig2, ataşînd trei condensatori cu valori cuprinse între 27 şi 34 microfarazi totul este în regulă. În practică se face necesar a se măsura Ic, Un şi frecvenţa. Nu-i de rău a se măsura şi turaţia.

Măsurătorile se fac atît cu generatorul în gol cît şi în sarcină urmărind a se ajunge la un optim pentru valoarea lui C. Tensiunea condensatorilor trebuie să fie de 1,5xUn, în cazul de faţă ar fi 600Vca.

 

ATENŢIE

 

SĂ NU VĂ PARĂ LUCRU DE GLUMĂ, DAŢI ATENŢIE MĂSURILOR DE ELECTROSECURITATE.

PERICOLUL DE ELECTROCUTARE ESTE ACELAŞI CA AL REŢELEI ELECTRICE, SE IMPUN ACELEAŞI MĂSURI DE PROTECŢIE.

Editat Noiembrie 22, 2015 de rasputin

[mișa]

Foarte bine venit acest subiect. Acum citiva ani, cind s-a mai pus aceasta problema pe forum, am testat (exact asa) un motor asincron ca generator. L-am invirtit la strung. Tot tu ai explicat, dar nu asa amanuntit, cum se procedeaza. (motorul testat de mine avea 1.2KW legat stea ca in exemplul de fata si am aprins 3 becuri de 230V 100W legate intre faze si nul)

[rasputin]

Ideea subiectului mi-a venit după ce am văzut că într-un alt subiect, o altă secţiune a forumului, un coleg cerea informaţii. Mă bătea gîndul să răspund în acel subiect, mi-am zis însă că e mai cu folos un subiect de sine stătător, un subiect ce poate fi găsit mai uşor.

Ce am spus în anii trecuţi zău că nu mai ştiu, nu ştiu de ce am ales o variantă mai scurtă. Nici acum n-ar fi chiar totul. Mă bătea gîndul să dezvolt după conexiunea motorului, stea sau triunghi, asta de fapt presupunea să reiau şi noţiunile de tensiuni de linie respectiv de fază şi să le asociez fiecărei conexiuni.

Mi-am zis însă că sînt lucruri cunoscute şi nu ar fi cu mare folos să zăbovesc pe ele, de fapt mi-se cam urîse de scris şi am gîndit că de o fi nevoie vreodată o să scriu şi povestea asta.

Mi-ar place ca subiectul să se dezvolte; avem mulţi colegi electricieni, avem şi bobinatori, cred că la momentul potrivit vor posta şi ei informaţii.

[Vizitator]

Din ceea ce am probat practic, am observat ca motorul ca sa intre in regim de generator mai trebuie sa indeplineasca o conditie;sa fie rotit cu o turatie un pic superioara fata de regimul de motor.Adica daca avem un motor de 2850rpm, ca sa intre in regim de generator trebuie rotit cu aprx.3100rpm...

Editat Noiembrie 23, 2015 de Vizitator

[iop95]

Din ceea ce am probat practic, am observat ca motorul ca sa intre in regim de generator mai trebuie sa indeplineasca o conditie;sa fie rotit cu o turatie un pic superioara fata de regimul de motor.Adica daca avem un motor de 2850rpm, ca sa intre in regim de generator trebuie rotit cu aprx.3100rpm...

Da, daca este conectat la retea, turatia trebuie sa fie peste cea de sincronism pentru a lucra in regim de generator.

Se poate folosi si fara conectare la retea (autoexcitare prin grupul de condensatoare - cum e prezentat mai sus). In acest caz va fi in regim de generator fara restirictii de turatie, iar frecventa si tensiunea generate vor fi variabile cu turatia; se poate folosi mai ales in instalatiile eoliene, impreuna cu un grup de convetoare, functie de cerinte.

Acest mod de functionare este destul de instabil si necesita un sistem de control destul de complicat.

Editat Noiembrie 23, 2015 de iop95

[mișa]

Acum vreo 15 ani am ajuns la cabana Poiana Neamtului, jud. Sibiu. Mi-a atras atentia faptul ca sunt aprinse becurile exterioare ziua. M-am prins imediat: cabana avea generator hidro. Am discutat cu patronul si l-am rugat sa-mi arate generatorul. Intr-o mica constructie de beton, era montata o turbina hidro care actiona un motor trifazic de (asa parea privit din exterior) de 7.5KW (asta scria pe el) printr-un fel de cutie de viteze. Sistemul avea un soi de "automatizare" rudimentara care stabiliza intr-un fel turatia (habar n-am cum pentru ca erau citeva cutii de tabla mari, destul de ruginite in care era totul si pe care erau montate niste butoane mari de reglaj - ceva reostate cred, dupa senzatia care o aveai la manevrare). Oricum patronul nu a stiut sa-mi explice cum functiona acea automatizare "electrotehnica" cred. Reteaua era destul de stabila, functionau calculatoare, televizoare, sistem audio, plite electrice frigidere etc. si ocazional circular de taiat lemne. Cert este ca acea automatizare NU intervenea asupra debitului de apa, care era constant, preluat de la vreo 300m, printr-o conducta dintr-un mic lac natural cred, pe un parau cu debit MULT mai mare decit cel necesar turbinei (normal, surplusul de apa curgea din lac pe albia paraului). Am inteles ca era important sa aiba tot timpul un consumator de o anumita putere minima. Instalatia functiona si acum vreo 5 ani, cind am mai trecut pe acolo...

Precizez ca toata "smecheria" a fost confectionata de cineva - asa arata, nici vorba de chestiile moderne pe care le poti cumpara azi. Oare cum functioneaza o astfel de automatizare?

[iop95]

Aici gasiti o realizarea practica interesanta si cu ceva explicatii: http://ludens.cl/Electron/picelc/picelc.html

Marea problema este ca punctul de functionare se modfica cu sarcina (puterea si factorul de putere).

Nici fenomenul de autoexcitare nu e ceva predictibil. Un exemplu

[puriu]

Generatoarele asincrone nu se demagnetizeaza in mod spontan, fierul rotorului are remanenta permanenta. Magnetizarea poate fi "stearsa" intr-un camp magnetic alternativ lent descrescator, de exemplu daca generatorul este oprit in gol si se invarte din inertie pana la turatia zero.

[rasputin]

Dacă povestea asta cu fenomenul demagnetizării se referea la demagnetizarea unui cap magnetic (de magnetofon sau casetofon), îmi suna cunoscut în urechi, cum faceţi referire la cu totul altceva, iaca, eu vă rog să insistaţi pe o ţîră de explicaţii.

[Vizitator florin oblio]

Salutare tuturor.

Va rog sa ma lamuriti (desigur, ma adresez celor calificati in acest sens)... Ce lucru mecanic trebuie sa dezvolt la antrenarea unui generator electric care trebuie sa produca un curent suficient pentru un consum de pana la 5kw.Generatorul va fi actionat constant (oarecum in genul celor care utilizeaza apa curgatoare a unui parau)?

 

As multumi si pentru eventuale precizari sau recomandari, vizavi de tipul si caracteristicile generatorului ideal. Ce tip, ce turatie? Stiu ca generatorul trebuie sa poata dezvolta ceva mai mult de 5kw. E nevoie de atasarea unui sistem multiplicator mai complex gen reductor pt obtinerea turatiei optime sau e suficienta o transmisie bazata pe fulii si curele de transmisie?

 

Precizez ca actionarea este determinata de o forta constanta cu deplasare de cca 1m/sec.

 

Daca e nevoie de alte precizari revin cu ele.

Editat Martie 23, 2018 de florin oblio

[Vizitator florin oblio]

Scuze pt greseli, am sperat ca pot verifica si edita/corecta mesajul dupa, cum e pe alte forumuri.

PS:  Nu stiu de ce nu am vazut optiunile cand am scris. Am corectat.

Multumesc Vasile.

Editat Martie 23, 2018 de florin oblio

[Badman]

Ai timp 1 ora sa modifici ce ai de modificat 

[QQme]

Puterea=turatie x cuplu   ex. 3000t/min x1,6 Kgm=5 Kw,,,aprox.

[TESSLA]

Depinde de randamentul generatorului. Pe dvs. va interesează puterea generatorului, nu lucrul mecanic, care inseamna energie, adica kWh. Turatia depinde de sursa de energie pe care o utilizati pentru a învârti generatorul. Daca vreti sa faceti o hidrocentrala acționată de un curs de apa repede, folositi o turbina Pelton. Daca apa este mai lenta dar are debit mare, o turbina Kaplan. Turatia generatorului in sine depinde de construcția sa. Fabricantul specifica treaba asta. Daca e vorba de un generator artizanal, bazat pe un motor asincron trifazat, urmati indicatiile date de colegi mai sus.

Editat Martie 23, 2018 de TESSLA

[hnicu]

Buna seara

Incerc sa realizez un generator din motor asincron de vreo 2 luni.

Am facut rost de un motor asincron trifazic de 4kw la 1500 rot/min si un motor chinezesc honda gx390 de 13cp

Le-am legat impreuna prin curea trapezoidala.

Motorul l-am conectat in stea si am atasat intre faze 3 condesatori de 20 µF  cumparati de la dedeman.(tipul de la raion nu stia daca sunt de pornire sau de lucru). De produs produce intre o faza si nul 230-260V in functie de turatie, dar nu se aprinde nici un bec led de 10w.(am incercat si cu o masina de gaurit de 300w dar tot nimic).

Am achizitionat de pe net de la TME condesatori de 30 µF de lucru dar acelasi rezultat. pe Voltmetru arata ca produce 200-300V in functie de turatie dar in sarcina mimic.

Motorul asincron este Siemens si nu a mai fost pornit de ani buni. Eu cand l-am primit l-am legat la retea si am vazut ca merge si apoi am trecut la partea de conversie in generator.

Ce am gresit sau ce trebuie sa mai fac ca sa-l pot folosi pe post de generator.

Va multumesc .

 

Editat Martie 10, 2020 de validae
litere