А вот, собственно, зачем, и почему трехфазные генераторы так уважаемы, и описано. Весьма полезная статья.
Поделиться этой страницей в:
Многие самодельные ветряки снабжаются самодельными генераторами с ротором на постоянных магнитах. В Интернете есть огромное количество примеров и инструкций как сделать такой однофазный генератор. Поговорим о более совершенном решении.
Трехфазный генератор, это ничто иное, как однофазный с двумя дополнительными обмотками, незначительно смещенными относительно первой. Как на рисунках выше.
В однофазном генераторе, для согласованного действия всех обмоток, они должны быть поочередно намотаны в разном направлении.
На рисунке видно, что каждая следующая обмотка намотана противоположно предыдущей. Первая по часовой стрелке, вторая против часовой стрелки. Если ваш ротор содержит 8 постоянных магнитов, то у вас должно быть и 8 обмоток.
В трехфазном генераторе вы можете иметь 3 обмотки на каждую пару магнитов. Под парой магнитов понимается один магнит обращенный северным полюсом к обмоткам и один – южным. Существует множество вариантов намотки. Например, можно использовать 8 магнитов и только 6 обмоток не перекрывающих друг друга или поставить 3 комплекта из 4-х последовательно соединенных обмоток. Ниже представлена диаграмма из 4 магнитов с иллюстрацией размещения каждого комплекта обмоток.
Как видите, первая фаза перекрывает только северные полюса магнитов, и все обмотки одной фазы намотаны в одном направлении. Две другие фазы идентичны первой за исключением того, что они смещены. Следующая диаграмма показывает взаимное размещение всех обмоток 4-х-полюсного 3-х-фазного генератора.
Начала обмоток отмечены A, B, C, концы – D, E, F. Выходными у этого агрегата будут провода A, C и E. Причина, по которой выход второй фазы находится в конце обмотки, заключается в том, что когда магнит проходит вторую обмотку, генерируется ток в противофазе токов 1-й и 3-й обмотки. Чтобы не мотать 2-ю обмотку в обратном направлении, мы просто меняем в ней местами вход и выход.
Существует две схемы соединения фаз в 3-х-фазных генераторах: "звезда" и "треугольник". Треугольник дает меньшее напряжение, но больший ток. Звезда наоборот – большее напряжение и меньший ток. При расчёте используется коэффициент равный квадратному корню из 3х (примерно 1,732). Каждый набор обмоток – это фаза генератора. Поэтому когда вы измеряете напряжение, ток или сопротивление одного набора обмоток, это будут параметры одной фазы. Когда вы знаете параметры одной фазы, можно посчитать параметры "звезды" и "треугольника". Напряжение для замеров может сниматься с любых двух из трех выходов генератора.
На нашем тестовом генераторе, например, одна фаза выдает 22В и 10А, в этом случае выход "звезды" будет 38,1В (22*1,732) и 10А. Ток остался таким же как и у одной фазы, т.к. при соединении "звездой" фазы соединяются последовательно. При соединении "треугольником" мы получим 22В и 17,32А (10*1,732). Если посчитать мощность двух схем, то получится: 22*17,32=381Вт и 38,1*10=381Вт. И в чем же преимущества каждой схемы?
Обычно сопротивление "треугольника" в 3 раза ниже чем сопротивление "звезды". А т.к. по обмоткам течет ток, то будут и потери мощности. Сопротивление «звезды» нашего генератора составляет 1,5 ом, можем посчитать выходную мощность. При 600 об/мин и соединении "звездой" мы получили напряжения 38В. Это около 16 об/мин на 1В. Т.о. на 1000 об/мин мы можем получить 62,5В. Вычтем напряжение заряжаемого аккумулятора (12,6В) получим 49,9В на выходе. При сопротивлении 1,5 Ом ток будет 49,9/1,5=33,26А. Т.о. на нагрузке получим мощность 33,26*12,6=419 Вт. Не так уж и плохо.
Теперь для "треугольника". На выходе мы получаем 22В при тех же оборотах (около 27 об/мин на 1В). На 1000 об/мин мы получим 37В. Минус 12,6В на батарее, итог: 24,4В. Сопротивление "треугольника" 0,5 Ом, Ток: 24,4/0,5=48,8А, а мощность: 48,8*12,6=614Вт. Почти на 200 Вт больше!!!
Преимущество "звезды" в более высоком напряжении при более низких оборотах, что означает, что наш тестовый генератор сможет начать заряжать аккумулятор на 12,6В уже при 200 об/мин. "Треугольнику" для начала заряда понадобится достичь 340 об/мин.
Но при этому, преимущество треугольника в том, что, достигнув более высоких оборотов, он сможет выдать более высокую мощность.
Теперь надо соединить выходы и преобразовать переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторов. Ниже показаны две различные схемы соединения 3-х-фазных генераторов: "звезда" и "треугольник" и два разных типа выпрямителей для них: на диодах и готовых диодных мостах (диодные сборки для однофазных выпрямителей). Любой из представленных выпрямителей может использоваться для каждой конфигурации фаз.
Ну и напоследок пара фактов о 3-х-фазном токе.
- Большинство современных генераторов в мире – 3-х-фазные. - Концепция 3-х фаз изначально была предложена Никола Тесла, он и доказал их превосходство над однофазными. - В одном диапазоне мощностей три фазы обычно на 150% более эффективны одной. - В однофазных системах мощность падает до нуля 3 раза за каждый оборот генератора, в 3-х-фазных – падение мощности до нуля в течение оборота не происходит. Мощность, подаваемая на нагрузку одинакова в любой момент. - В 3-х-фазном генераторе сечение проводов может быть на 25% меньше чем сечение проводов в однофазном при одинаковой мощности.
Итак, три фазы, это не намного сложнее одной, но гораздо более эффективно!!!
Оригинал статьи на английском языке на сайте WindStuffNow.Com
Трёхфазник, очевидно, удобнее чем однофазник.
Во первых, синхронные двигатели работают от трёхфазной сети напрямую - отсюда, собственно, и растут все исторические уши электросетей переменного тока.
Во вторых, после трёхфазного выпрямителя имеем практически постоянное напряжение с малыми пульсациями и без всяких конденсаторов. Это даёт возможность получить первичную сеть постоянного тока с высоким КПД без дорогих электрических преобразователей. Кроме того, запитанные от такой сети эл. приборы могут иметь гораздо меньшие конденсаторы в первичных цепях и существенно уменьшить нагрузку на электросеть, создаваемую реактивными токами.
Вопрос - почему ещё не все хозяйства оснащены трёхфазной схемой?
На главную
