Lze použít elektromotor jako generátor | SZEMO

Jsou situace, kdy jsme nuceni použít motor, který není přizpůsoben danému zdroji energie. Příkladem toho je připojení třífázového motoru k jednofázové síti. Možná ne každý ví, ale je to možné a není to ani tak složité na realizaci. Ale stojí za to zvážit, že třífázový motor v jednofázové síti ztrácí asi 30-50% svého výkonu. V síti 220 V nemá smysl zapínat motory s výkonem vyšším než 3 kW – domácí elektroinstalace nevydrží zatížení.

Připojení pomocí kondenzátoru s fázovým posunem (metoda umělé fáze)

Nejběžnějším a nejjednodušším způsobem připojení třífázového elektromotoru k jednofázové síti je metoda využívající kondenzátor s fázovým posunem, přes který je napájeno třetí vinutí elektromotoru.

Existují startovací a tzv. běhové kondenzátory, které jsou neustále využívány za chodu motoru. Hlavním úkolem běhových kondenzátorů je zajistit optimální zatížitelnost motoru. Normální provoz třífázového elektromotoru do značné míry závisí na správné volbě kondenzátoru.

Jak vybrat správné kondenzátory

Teoreticky má vypočítat potřebnou kapacitu tak, že se proud vydělí napětím a výsledná hodnota se vynásobí koeficientem. Pro různé typy připojení vinutí je koeficient:

• hvězda – 2800
• trojúhelník – 4800

Nevýhodou této metody je, že ne vždy se na elektromotoru zachová datový štítek. Je nemožné přesně znát účiník a výkon motoru, a tedy i sílu proudu. Kromě toho může být síla proudu ovlivněna faktory, jako jsou odchylky napětí v síti a velikost zatížení motoru.

Proto by měl být použit zjednodušený výpočet kapacity pracovních kondenzátorů. Jen mějte na paměti, že na každých 100 wattů výkonu potřebujete 7 mikrofarad kapacity. Je vhodnější použít několik paralelně zapojených kondenzátorů o malé, nejlépe stejné kapacitě, než jeden velký. Jednoduchým sečtením kapacity shromážděných kondenzátorů můžete snadno určit a vybrat optimální hodnotu. Pro začátek je lepší podcenit celkovou kapacitu o deset procent.

Takových obvodů je několik, mezi ně patří domácí spouštěcí zařízení využívající tyristory s tranzistorovým řízením a připojení motoru přes indukční cívky nebo odpory. V praxi jsou tyto metody obtížně realizovatelné a neúčinné.

Připojení třífázového asynchronního motoru přes frekvenční měnič

Pro připojení třífázových motorů do sítě 220V se používají jednofázové měniče. Přestože se nejedná o nejlevnější variantu, frekvenční měnič umožňuje převést střídavé napětí s frekvencí 50 Hz na napětí s frekvencí od 0 Hz do 1 kHz a také pulzní. Díky tomu je možné plynule nastartovat motor a regulovat rychlost.

Některé měniče mají funkci pro konstrukci modelu motoru a měnič sám nastavuje potřebné parametry pro provoz.

Pro připojení frekvenčního měniče k motoru jsou použity stíněné kabely doporučené značkovým výrobcem s průřezem odpovídajícím výkonu zvoleného měniče. Připojení se provádí přes kapacitní vstupy převodníku nejsou potřeba externí kondenzátory.

Závěr

Když je třífázový motor připojen k jednofázové síti, vlastnosti jednotky se výrazně mění. Pro značné nedostatky se tato metoda v průmyslu příliš nepoužívá a je povolena pouze jako výjimečné opatření. Toto zapojení je přípustné pouze pro elektromotory s nízkým výkonem.

Každý ví, že provoz elektromotoru je přeměna elektrické energie na mechanickou energii. Bude možné jej přimět k přeměně mechanické energie na elektrickou energii, aby bylo možné použít elektromotor jako generátor? Díky principu reverzibility v elektrotechnice je to možné. Musíte však jasně znát princip fungování jednotky a vytvořit podmínky příznivé pro transformaci.

Zákony umožňující použití asynchronního elektromotoru jako generátoru

V generátoru napětí, obvykle dodávané z baterie, budí magnetické pole ve vinutí kotvy a rotaci zajišťuje jakékoli fyzické zařízení. Elektromotor neposkytuje možnost napájení vinutí kotvy napětím. Aby elektřinu nepohlcovala, ale vyráběla, je třeba uměle vytvořit magnetické pole.

U asynchronního motoru rotující magnetické pole rotoru „zaostává“ za polem statoru a zajišťuje proces přeměny elektrické energie na mechanickou energii. Chcete-li tedy spustit zpětný proces, musíte se ujistit, že pole statoru se otáčí pomaleji než pole rotoru nebo že se otáčí v opačném směru.

Metody přeměny elektromotoru na generátor

Existují dva způsoby, jak „upravit“ magnetické pole statoru.

Reaktivní zátěžové brzdění

To lze provést pomocí výkonné kondenzátorové banky. Připojte jej k napájecímu obvodu motoru, který normálně funguje. Náboj nahromaděný v baterii bude mimo fázi s nábojem vytvořeným napájecím napětím, což způsobí jeho zpomalení. Poté jej motor namísto absorbování proudu začne generovat a posílá jej do sítě.

Každé elektrické vozidlo funguje přesně díky tomuto efektu – při „samostatném“ pohybu z kopce není potřeba mechanická energie a kondenzátorová baterie je automaticky připojena k napájecímu obvodu. Vzniklá energie je přiváděna do sítě a následně přeměněna zpět na mechanickou energii.

Samobuzení elektromotoru

Zbytkové magnetické pole rotoru může vytvořit emf dostatečné k nabití kondenzátoru. V důsledku toho dochází k samobuzení, které umožňuje přepnutí motoru do režimu výroby elektřiny. Kontinuitu tohoto procesu zajišťuje kondenzátorová banka, napájená generovaným proudem.

Tento způsob je efektivnější a je vhodný, pokud chcete jako generátor použít asynchronní elektromotor.

Co potřebujete vědět, aby elektromotor fungoval jako generátor

Při přestavbě motoru na generátor je třeba vzít v úvahu následující technické detaily:

• Nepokoušejte se používat elektrolytické kondenzátory – nejsou vhodné pro zapojení do obvodu. Potřebujete nepolarizované kondenzátorové baterie.
• V třífázových strojích mohou být kondenzátory zapojeny v konfiguraci trojúhelníku nebo hvězdy. V prvním případě je výstupní napětí vyšší a ve druhém začíná generování při nižších otáčkách rotoru. Vyberte si nejlepší možnost k dosažení svého cíle.
• Elektřinu mohou vyrábět i jednofázové indukční motory s kotvou nakrátko. Startování se provádí pomocí kondenzátoru s fázovým posunem.

Protože není možné určit požadovanou kapacitu kondenzátorové banky, zbývá ji vybrat podle hmotnosti – měla by se rovnat hmotnosti motoru nebo ji mírně překročit.

Jak efektivní je použití elektromotoru jako generátoru?

Použití elektromotoru jako generátoru má své výhody:

• Jednotka se poměrně snadno udržuje a je ekonomická, protože kondenzátor přijímá energii ze zbytkového pole rotoru a z generovaného proudu.
• Prakticky nedochází k žádnému „bočnímu“ plýtvání energií na magnetických polích nebo zbytečnému zahřívání.

• Motor přeměněný na generátor je citlivý na změny zatížení.
• Frekvence generovaného proudu je často nestabilní.
• Takový generátor nemůže poskytovat průmyslový frekvenční proud.

Pokud ve vašem případě výhody převažují nad nevýhodami, je vhodné použít asynchronní generátor.