Данные для переделки асинхронника в генератор



ротор асинхронного двигателя на неодимовых магнитах


немного вводной информации по переделке асинхронных двигателей в генератор
Переделка асинхронного двигателя довольно популярный метод изготовления генератора для ветрогенератора. Асинхронные двигатели с малым количеством полюсов рассчитаны на высокие обороты, к примеру двух-полюсные на 3000 об/м, но для ветрогенераторов нужны низкие обороты, по этому нужно выбирать самые низко-оборотистые двигатели. Сейчас в доступности самые низко-оборотистые на 750 и 1000 об/м, соответственно на 8 и 6 полюсов.

Двигатели на 2-4 полюса приходится перематывать чтобы сделать больше количество полюсов, это достаточно сложно и затратно, а двигатели на 6-8 полюсов можно не перематывать и использовать как есть. Вся переделка двигателя в генератор заключается в переделке ротора на неодимовые магниты. Делается это достаточно просто, родной ротор просто протачивается на толщину магнитов (к примеру 5 мм), далее ротор делится на количество полюсов (к примеру 8) и на полюса наклеиваются магниты.

Магниты подбираются небольших размеров и из них набираются полюса. К примеру двигатель АИР112MB8 3 кВт имеет ротор диаметром 131 мм, а длинна 130 мм. Значит длинна окружности ротора (130 мм*3,14=408,2 мм), но мы протачиваем ротор на 5 мм, значит (130 мм-10 мм*3,14=376.8 мм) делим на количество полюсов (376.8:8=47.1 мм) и получаем ширину полюса 47.1 мм. Магниты возьмём 30*10*5 мм, их поместится 4 ряда в полюсе и останется зазор в 7 мм между полюсами. По длине ротор 130 мм, а у нас как-раз 4 магнита по длинне 120 мм, и получается на ротор нужно по 16 магнитов на полюс, а всего понадобится 128 магнитов.

Можно использовать магниты любых других удобных размеров для набора полюсов. Магниты клеятся на супер-клей и другие клеи, а после наклейки оборачивается ротор скотчем и заливается эпоксидной смолой. Чтобы наиболее эффективно использовать магниты нужно делать минимальный зазор между магнитами и статором, тогда диаметр ротора с магнитами делают по диаметру статора, чтобы он на миллиметр не заходил в статор. После наклейки и заливки магнитов ротор подгоняют в статор шлифуя магниты, стачивают по немногу и пробуют вставлять в статор, добиваются того чтобы магниты были как можно ближе к зубам статора и при этом ротор вращался свободно без зацепов статора. При шлифовке очень важно не перегреть магниты, можно шлифовать на болгарке поливая водой, или на токарном станке.

асинхронный двигатель на неодимовых магнитах

Вообще желательно сделать новый цельно-металлический ротор под магниты, или на родной ротор асинхронника под магниты одеть металлическую гильзу. Так магниты будут работать гораздо эффективнее, и хватит толщины 3-4 мм, а если не ставить гильзу, то магниты желательно ставить потолще, к примеру 6-10 мм.

Ниже представлены данные по асинхронным двигателям, размеры, толщина обмоточного провода, количество полюсов, сопротивление обмотки и прочее. Атак-же расчёт мощности переделанного генератора на различных оборотах при работе на аккумуляторы напряжением 12/24/48 вольт. За основу расчёта я взял магнитную индукцию равной 1 Тл, но на практике она может быть больше или меньше, всё зависит от толщины магнитов, плотности заполнения полюсов. Если будет протачиваться родной ротор и без металлической гильзы, то при толщине магнитов 5 мм марки n50 магнитная индукция будет 0.8 Тл примерно, если магниты толщиной 8-10 мм, то магнитная индукция будет 1-1.2 Тл. А если с гильзой или с цельно-металлическим ротором, то при толщине магнитов 5-6 мм магнитная индукция составит около 1-1.2 Тл

Асинхронный двигатель АИР100L6 2,2 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 168 мм, внутренний диаметр 113 мм, длина статора 120 мм, число зубов 36.
Обмотка: число проводников в пазу 42, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2.39 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 13 - - -
120 26 5,4/70 - -
180 39 10.8/140 5,4/140 -
240 52 16.2/211 10,8/281 -
300 65 21.6/281 16.2/422 4,5/247
360 78 27/352 21/563 10/540
420 91 32.5/422 27/704 15/832
600 130 48/633 43/1126 31/1710
900 195 75/985 70/1830 58/3172

Асинхронный двигатель АИР100L8 1.5 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 168 мм, внутренний диаметр 117 мм, длина статора 120 мм, число зубов 48.
Обмотка: число проводников в пазу 48, диаметр провода 1,01 мм, трехфазный, сопротивление фазы 3.7 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 17 1/13 - -
120 34 5,6/73 2/56 -
180 51 10/130 6.7/175 -
240 68 14.8/193 11,3/295 4,3/244
300 95 22/288 18.6/484 11.6/604
360 112 26.7/347 23.2/604 16.2/843
420 129 31/407 27.8/723 20.8/1082
600 170 42.4/551 38.9/1011 31.8/1658
900 255 65.4/850 61.8/1609 54/2852

Асинхронный двигатель АИР112MA6 3 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 100 мм, число зубов 54.
Обмотка: число проводников в пазу 28, диаметр провода 1,19 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 13 - -
90 19 3/39 - -
120 26 6.5/84 - -
180 39 13/169 6.5/169 -
240 52 19.5/253 13/338 -
300 65 26/338 19.5/507 6.5/338
360 78 32.5/422 26/676 13/676
420 91 39/507 32.5/845 19.5/1014
600 130 58.5/760 52/1352 31.8/39/2028

Асинхронный двигатель АИР112MA8 2.2 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 100 мм, число зубов 48.
Обмотка: число проводников в пазу 40, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 2.6 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 17 1.5/20 - -
90 34 8/105 3/80 -
120 51 14.6/190 9.6/250 -
180 68 31/275 16/420 6.1/320
240 85 27/360 22.6/590 12.6/550
300 112 38/495 33/860 23/1200
360 129 44.6/579 39.6/1030 29.6/1540
420 146 51/665 46/1200 36/1880
600 163 57.6/750 52.6/1370 42.6/2220

Асинхронный двигатель АИР112MB8 3 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 191 мм, внутренний диаметр 132 мм, длина статора 130 мм, число зубов 48.
Обмотка: число проводников в пазу 31, диаметр провода 1,25 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1.93 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 17 2/26 - -
90 34 11/143 4.2/109 -
120 51 20/260 13.1/242 -
180 68 28.9/376 22.1/574 8.4/437
240 85 37.8/492 31/807 17.3/903
300 112 52.1/677 45.2/1176 31.5/1642
360 129 61/793 54.2/1409 40.5/2107
420 146 70/910 63.1/1642 49.4/2572
600 163 78.9/1026 72.1/1874 58.4/3037

Асинхронный двигатель АИР132S6 5.5 кВт

Число полюсов 6, 1000 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 225 мм, внутренний диаметр 154 мм, длина статора 115 мм, число зубов 54.
Обмотка: число проводников в пазу 21, диаметр провода 1,13 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1 Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 13 - -
90 19 6/78 - -
120 26 13/169 - -
180 39 26/338 13/338 -
240 52 39/507 26/676 -
300 65 52/676 39/1014 13/676
360 78 65/845 52/1352 26/1352
420 91 78/1014 65/1690 39/2028
600 130 117/1521 104/2704 78/4056

Асинхронный двигатель АИР132S8 4 кВт

Число полюсов 8, 750 об/м.
Размеры статора: наружный диаметр 222 мм, внутренний диаметр 158 мм, длина статора 112 мм, число зубов 48.
Обмотка: число проводников в пазу 28, диаметр провода 1,48 мм, трехфазный, сопротивление фазы 1,24Ом.

Примерная мощность на АКБ 12/24/48 вольт при соединении треугольником
Обороты ( об/м) Напряжение ХХ АКБ 13 V А/Ватт*ч АКБ 26 V А/Ватт*ч АКБ 52 V А/Ватт*ч
60 17 3,2/41 - -
90 34 16.9/220 6,4/127 -
120 51 30.6/398 20/524 -
180 68 44.3/526 33.8/880 12.9/670
240 85 58/754 47.5/1237 26.6/1383
300 112 79.8/1037 69.3/1803 48.3/2516
360 129 93.5/1216 83/2159 62/3229
420 146 120/1572 96.7/2516 75.8/3941
600 163 57.6/750 110/2872 89.5/4654

Множество двигателей не имеет смысла просчитывать, думаю представленной информации выше достаточно для того чтобы понять что получится из асинхронного двигателя различных размеров. Думаю что вполне можно и четырёх-полюсные на магниты переделывать, и даже двух-полюсные, но мощность будет ниже. Так-же я посчитал мощность при соединении фаз треугольником так-как при таком соединении сопротивление генератора меньше и следовательно ток зарядки выше. Но можно соединять и звездой, напряжение при этом поднимется в 1,7раза выше, но и сопротивление тоже, зато зарядка начнётся при ещё более низких оборотах.

Маломощные асинхронные двигатели от 0.18 до 1 кВт без перемотки статора не подходят для ветрогенераторов, энергию конечно давать будут, но из-за большого сопротивления обмоток ток зарядки будет очень маленький. Например 6-ти полюсной двигатель мощностью 0.55 кВт имеет сопротивление фазы 22Ом, и при 600 об/м мощность будет всего (130-13:22=5,3*13=69) 69ватт на АКБ 12вольт, а на 48вольт около 180ватт.

Винт для генератора можно рассчитать и изготовить из ПВХ труб, или сделать из дерева. Програ ммка по расчёту лопаситей описана в этой статье - Расчёт лопастей для ветрогенератора