Многополюсной генератор

[Cahes]

Прошу подтвердить/опровергнуть предположения.

1. Есть полуфабрикат - статор с 24-мя пазами и ротор, на котором можно установить магниты. Если брать шесть рядов магнитов, то надо будет жили в пазах соединить по три параллельно, а получившиеся группы соединить встречно-последовательно. Благодаря этому получится полюсность 24/3/2=4. Правильно?

2. Выдавать он будет переменный ток, частотой в 4 раза большей частоты оборотов двигателя. Генератор получается синхронный.

3. Если железо статора работает нормально, типично до 400-т Гц, то такой максимальной частоты должны быть магнитные потоки. А раз они в 4 раза больше оборотов, то обороты должны быть максимум 100 об/сек. Правильно?

4. Если группы жил соединять встречно-последовательно, то они будут менять на 180` направление тока при неизменных полюсах магнитов. А, значит, магниты нужно установить на основание одинаковыми полюсами. Значит будут встречные магнитные силы, которые будут разрушать магнит, правильно?

5. Как лучше поступить в моём случае - менять топологию? Ставить магниты направленные в одну сторону? Тогда я поставлю только однонаправленную группу магнитов, и вынужден буду поднять обороты в 4-ре раза. Либо освободить магниты от магнитного контакта друг с другом, тогда уменьшится эффективность магнитопровода? Может быть ставить их навстречу друг-другу, в кольцо, плюсом к минусу?

[DIVAS]

1. Ничего не понял, кроме того что пазов 24.
2. Единственное что понятно, это то что Вы хотите из этого сделать генератор.
3. Ничего не понял. Какие 400Гц, откуда?
4., 5. У меня нет такой травы, чтобы это понять.

В общем, бред какой-то. Впрочем, вспоминая Вашу идею об управлении BLDC с помощью диодов и переключателей, я не удивлён.

Налепите на ротор магниты (для наглядности как и сколько их туда влезает) и давайте фотографии. Можете ещё основные размеры указать.
Тогда, может быть, мы придумаем как Вам из этого лучше сделать генератор.

[NUBITO]

сделайте просто гену синхронную с 2 или 4 палюсами на роторе. в чём запара конкретно?

[ups-power]

Пусть скажет,генератор будет под ветер или ДВС?Разница есть...Но видеться мне,что все-таки под бензин или дизель...

[DIVAS]

ИМХО, при 24 пазах надо многофазник делать, а для этого надо посмотреть что там с возможностью размещения магнитов.
А на 24 паза крутить 2-4 полюса - имхо, фигня будет. Тем более если магнитную систему из прямоугольных неодимов набирать, то вдвойне фигня. Что-то из серии "пока 2 катушки работают, 22 отдыхают". А точнее даже не отдыхают, а изображают нехилое активно-индуктивное сопротивление.

Электричество-то генерится не из самого магнитного поля как оно есть, а из его изменения. А если лепить на ротор подряд пачку неодимов одной и той же стороной, то толку будет ровно столько же, как если налепить только крайние из них. Т.е. середина магнитного сектора вообще не будет работать. С двумя полюсами равномерно работают только ферритовые магниты, у которых градиент поля по секторам плавно меняется.
А чтобы больше электричества генерилось, нужно чаще изменять магнитное поле в катушках и менять его в более широких пределах. Поэтому для того чтобы выжать наибольшую мощность из генератора, нужно сделать так, чтобы работали одновременно все катушки. А для этого нужно рассчитать соотношение количества катушек и полюсов так, чтобы не было неактивных и все работали в примерно равных условиях. Для получения наиболее ровного напряжения на выходе, чем больше фаз - тем лучше. Но исходить нужно из конфигурации пазов и магнитов, они сильно ограничивают выбор вариантов.
Кроме того, на большей частоте (т.е. при большем кол-ве магнитов) обмотки работают эффективнее и из них можно выжать больше мощности, чем при низкой частоте.

[ups-power]

соотношения пазов статора к минимально возможным оборотам асинхронного электродвигателя.

Количество пазов статора.                                         24 36 48 54 60 72
Минимально возможные обороты трехфазного двигателя 750 500 375 333 300 250
Минимально возможные обороты однофазного двигателя 500 333 250 333 200 166,6

[DIVAS]

соотношения пазов статора к минимально возможным оборотам асинхронного электродвигателя.

Количество пазов статора.                                         24 36 48 54 60 72
Минимально возможные обороты трехфазного двигателя 750 500 375 333 300 250
Минимально возможные обороты однофазного двигателя 500 333 250 333 200 166,6

Количество пазов статора абсолютно бессмысленно учитывать отдельно от ротора. Ибо 2 полюса на роторе - это 1 магнитный оборот на 1 механической оборот, а 22 полюса на роторе - это 11 магнитных оборотов на 1 механический оборот.

И, кстати, причём тут вообще двигатель, да ещё и асинхронный? Вот когда Вы заставите асинхронный двигатель вырабатывать электричество, тогда и вспомним про него.

[ups-power]

[user]DIVAS[/user], Указанно изначально про статор 24 паза.И Вы говорите про многофазник.А это уменьшение оборотов...Все двигатели электротранспорта многополюсные...
Добавлено 12 Авг. 2014 в 23:53
[user]DIVAS[/user], асинхроник под ветряк,почти легко!элементарно точно.Об этом и сказ,но человек открывший тему,как мне видеться,хочет сделать генератор.чтоб вертеть его ДВС

[ups-power]

Количество магнитов, которые Вам потребуется установить на роторе равно количеству полюсов обмотки 2p и нет разницы однофазный или трехфазный генератор Вы собираете.


2p (количество магнитов ротора) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
об. мин. f=50Гц 3000 1500 1000 750 600 500 428 375 333 300 272 250

2p (количество магнитов ротора) 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
об. мин. f=50Гц 230 214 200 187,5 176,4 166,6 157,8 150 142,8 136,3 130,4 125

[DIVAS]

Количество магнитов, которые Вам потребуется установить на роторе равно количеству полюсов обмотки 2p и нет разницы однофазный или трехфазный генератор Вы собираете.
2p (количество магнитов ротора) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
об. мин. f=50Гц 3000 1500 1000 750 600 500 428 375 333 300 272 250
2p (количество магнитов ротора) 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
об. мин. f=50Гц 230 214 200 187,5 176,4 166,6 157,8 150 142,8 136,3 130,4 125

Вы опять какую-то ерунду сюда написали. Хватит уже копипастить всякие бессвязные цифры, не имеющие отношения к теме. Хотите написать по делу - потрудитесь написать руками хотя бы десяток строчек связного подробного описания того, что Вы копипастите. Может быть, пока пишете, поймёте что опять пишете не то о чём здесь говорят.

Откуда вообще Вы взяли 50 Гц? Зачем 50Гц?
Да и вообще, генерить напрямую 50Гц с ротором из постоянных магнитов - это тупиковая ветвь генераторостроения. Низчайшая удельная мощность, заниженный КПД и полная неуправляемость.

А автору, насколько я вижу из его первого сообщения, нужно из имеющегося железа сделать некий абстрактный генератор с неизвестными, пока ещё, характеристиками. Но явно не асинхронный двигатель и не на 50Гц.

[ups-power]

Есть двигатель на 380 вольт,пересчитываем его на 16 вольт,чтоб заряжать аккумулятор.Рассчитываем размер одного магнита,при минимально возможным оборотом одной обмотки(24 паза-250 оборотов при 2p-24,24 магнита)И 50 герц,тут вообще не считаются,а только ваты и обороты и мощность и размер магнитов.

[DIVAS]

Есть двигатель на 380 вольт,пересчитываем его на 16 вольт,чтоб заряжать аккумулятор.Рассчитываем размер одного магнита,при минимально возможным оборотом одной обмотки(24 паза-250 оборотов при 2p-24,24 магнита)И 50 герц,тут вообще не считаются,а только ваты и обороты и мощность и размер магнитов.

Ну вот, теперь ещё и 380 Вольт... Откуда, чёрт побери, Вы тащите этот бред?
Возьмите в руки клавиатуру и нормально объясните, что Вы вообще в этой теме хотели сказать. Подробно, внятно, чтобы все поняли о чём вообще речь в Ваших постах. Не забудьте также привести ссылки на первоисточники Ваших таблиц - если Вы не в состоянии нормально изложить данные, мы первоисточник почитаем, надеюсь его автор более адекватен.

А то Вы тащите сюда какие-то обрывки отдельно взятых теорий из какой-то соседней области, не вникая в их суть, а на деле фигня получается.
Грубо говоря, если проводить аналогию, то мы тут про рыбалку, а Вы нам пытаетесь толковать про шахматы под водой. Вроде и близко, а на шахматного коня рыба не клюёт.

[ups-power]

1. Есть полуфабрикат - статор с 24-мя пазами и ротор, на котором можно установить магниты.
Мне видится асинхронный двигатель,24 паза,это 3000 об/мин.при звезде это 380 вольт.при треугольнике 220.
Дал таблицу на минимальные возможные обороты двигателей по количеству пазов.Таблица вторая,количество магнитов на полюс.Что до первоисточника,ЕГО В ИНТЕРНЕТЕ НЕТ.А расчеты Цветкова.

[алабам]

[user]DIVAS[/user], успокойтесь , никто никакого генератора делать не будет, мозгов не хватит, плюс к тому же - если посчитать стоимость магнитов и работы -  то дешевле купить готовый б\у генератор на авто барахолке.

[ups-power]

, Самый лучший генератор это МК
Добавлено 13 Авг. 2014 в 02:02
[user]алабам[/user], авто генератор не пойдет,потому что выдает ток от 3500 об/мин,от ветра не вариант

[DIVAS]

Мне видится асинхронный двигатель,24 паза,это 3000 об/мин.при звезде это 380 вольт.при треугольнике 220.
Дал таблицу на минимальные возможные обороты двигателей по количеству пазов.Таблица вторая,количество магнитов на полюс.Что до первоисточника,ЕГО В ИНТЕРНЕТЕ НЕТ.А расчеты Цветкова.

Вы даже не поняли что Вы скопипастили.
Ваша таблица - это не более чем таблица взаимосвязи полюсов и оборотов в минуту при частоте 50Гц. И это не минимальные обороты, а номинальные для выработки конкретно этой частоты, 50Гц. Чуть больше или чуть меньше - и уплывёт частота. Вся Ваша таблица основана на том, что рабочая частота 50Гц.

Если не привязываться к частоте, то эта Ваша таблица полностью теряет весь смысл. У генератора нет минимальных оборотов, при которых он работает. Генератор может работать на любых оборотах, и вопрос лишь в том, что он при этом генерит.
Чем больше частота вращения - тем большую мощность он может вырабатывать при прочих равных условиях.

Итак, Рассмотрим ближе суть генераторостроения. Здесь и далее я не буду привязываться к конкретным задачам, а рассмотрю суть генераторов и принцип их работы.

Чтобы получить энергию с катушки (катушка - это часть обмотки, намотанная на одном зубе статора), нужно изменить в ней магнитное поле. Чем больше амплитуда изменения магнитного поля - тем больше энергии мы получим за одну смену поля. Одно изменение поля = один импульс полученной энергии. Чем быстрее мы изменяем поле - тем больше ЭДС (напряжение) в катушке, но короче длина импульса.

Задача генератора - изменять магнитное поле в катушках статора, чтобы они вырабатывали энергию. При этом катушки должны быть соединены между собой в обмотки таким образом, чтобы все соединённые в одну обмотку катушки работали синфазно, т.е. в один момент времени над всеми катушками одной обмотки должны находиться одинаковые полюса магнитов ротора. Если не обеспечить это условие, то пока одна катушка вырабатывает положительный импульс, другая может вырабатывать отрицательный, а третья не вырабатывать ничего, потому что находится в состоянии максимальной намагниченности одним из полюсов. То есть, две катушки противодействуют друг другу, а третья работает тупо резистором. В итоге несмотря на полную работоспособность каждой отдельно взятой катушки, генератор будет вырабатывать полный ноль полезной энергии.

Для того чтобы избежать такого недоразумения, обмотки делают многофазными, либо делают количество магнитов равным количеству катушек.
В первом случае получается многофазный генератор, а во втором - однофазный синхронный.

Вот, к примеру, есть простейший генератор на трёхпазовом/трёхзубцовом статоре. Соответственно, обмотка статора состоит из трёх катушек. Прои таком статоре располагать на роторе больше двух полюсов нет никакого смысла - одновременно работать будут лишь несколько тех, которые находятся между зубцами статора, а все находящиеся в середине зубцов будут лишь нагонять бессмысленные вихревые токи в железе статора, разогревать его и тупо тормозить вращение.

Для примера остановимся на двухполюсном роторе и трёхзубцовом статоре. Если покрутить ротор и померить напряжение на каждой катушке, то оно там будет исправно вырабатываться на всех трёх катушках.
Для начала соединим все три катушки статора последовательно. На выходе этого генератора мы получим ноль, потому что работа всех трёх катушек взаимно нейтрализуется. Ротор при последовательном соединении будет вращаться свободно.
Если соединить катушки параллельно, то на выходе тоже будет ноль. Но при этом соединении катушки будут замкнуты друг на друга и будут тормозить вращение ротора.
А теперь возьмём тот же генератор, соединим катушки "звездой" или "треугольником" и подключим концы катушек к выпрямительному мосту - таким образом, мы получили весьма неплохой трёхфазный генератор постоянного тока.
Если убрать выпрямительный мост - получится трёхфазный генератор переменного тока, частота которого напрямую зависит от частоты вращения ротора.

Чем выше частота вращения ротора - тем большую мощность может выработать генератор. Если повышать частоту вращения до бесконечности, то максимальная мощность генератора будет ограничена максимальной рабочей частотой железа, максимальным током обмоток и электрической прочностью изоляции между ними.
Но если нам на выходе нужно ровно 50Гц, то частота вращения жёстко задана и максимальная мощность ограничена той, которую мы можем получить при 3000об/мин. Например, на частоте вращения 30'000 об/мин генератор смог бы выдать гораздо большую мощность, но частота при этом была бы 500Гц. Именно поэтому выработка таким генератором частоты 50Гц - это тупиковая ветвь генераторостроения, потому что генератор мог бы вырабатывать намного больше, но из-за частоты мы вынуждены его использовать лишь на малую долю его потенциальных возможностей. И именно об этом Ваша, [user]ups-power[/user], таблица.

Другая причина, почему в реальности трудно использовать весь потенциал такого генератора - это высокая частота вращения, необходимая для выработки максимальной мощности. Даже 30тыс. об./мин. - это чудовищная скорость, требующая сверхточной балансировки ротора и предъявляющая особые требования ко всей механике. Да и вообще, вращать генератор с такой скоростью без редуктора особо нечем.

Для повышения удельной мощности делают многопазовые статоры и многополюсные роторы - это позволяет повысить частоту смены магнитного поля во много раз, не изменяя частоту вращения. Однако, бездумно пихать в генератор магниты и катушки тоже нельзя - их количество должно быть подобрано таким образом, чтобы одновременно работали все магниты и все катушки. Для этого соотношение количества магнитов, катушек и количества фаз должно быть точно рассчитано таким образом, чтобы не было бездействующих магнитов и бездействующих катушек, а все катушки делились на группы катушек, которые в каждый момент времени находятся в равных магнитных условиях. Количество таких групп равно количеству фаз.

Однако, есть и другие тонкости генераторостроения.
Если генератор однофазный, то получаемый из него ток представляет собой синусоиду. Синусоиду можно выпрямить, но на выходе выпрямителя будет весьма корявый "забор" из полусинусов, который плохо пригоден для питания многих приборов постоянного тока. А если питаемое устройство имеет на входе конденсатор, то нагрузка на генератор будет представлять собой многократные броски тока на переднем фронте и пике каждого полусинуса. На заднем фронте конденсатор медленно разряжается и отстаёт от заднего фронта, после чего снова пересекается уже только с передним фронтом следующего полусинуса и образует резкий скачок тока. Это снижает эффективность генератора, создаёт неполезные импульсные нагрузки в схеме (а также потери) и при больших токах порождает неслабые электромагнитные помехи.

Для того чтобы этого всего избежать, генераторы делают трёх- и более фазными. При выпрямлении трёхфазного переменного тока три синусоиды накладываются друг на друга со сдвигом в 120° и образуют уже не "забор", а почти ровную линию, лишь немного искажённую "горбушками" от каждой из фаз. После выпрямления трёхфазного тока сглаживающий конденсатор в нагрузке уже не создаёт многократных скачков тока, потому что задний фронт полусинусов выпрямленного напряжения не проваливается до нуля, а переходит в передний фронт следующего полусинуса.

Вообще, это не единственный тип генераторов, их ещё много видов. Но мне уже надоело писать, да и с теми другими типами генераторов я мало знаком.

В общих чертах как-то так. Более подробно мне писать уже лень, да и нет смысла сюда книги вручную переписывать.

Так что, кто там хотел "быренько собрать генератор по таблице" задней левой ногой - не торопитесь бездумно пихать магниты и мотать что куда попало, а покурите сначала теорию.

PS. [user]ups-power[/user], когда Вас просят подробно и развёрнуто выразить Вашу мысль - это должно выглядеть примерно так как это сообщение, а не две строки сумбура и копипаста, суть которой Вы сами не поняли.

[NUBITO]

Ну капец. Длинее только "Война и Мир". Даже читать не буду.
Да, чем быстрее тем больше энергии. НО! Не забываем, что ДВС от которого будет гена вращаться(или ветер хз) имеет ограниченную выходную мощность! Так что ваше "чем быстрее и больше полюсов тем лучше" не работает как вам хочется. Количество полюсов надо подбирать исходя из скорости вращения гены и мощности ДВС. Думаю это и имелось ввиду. Так что пока автор не скажет дополнительные параметры, нефиг вообще выпендриваться. Не надо разводить срач из ничего в прямом смысле.

[ups-power]

Кто о рыбаке,кто о рыбке...
У человека асинхронный двигатель,не что-то другое.не МК.а двигатель 24 паза,это 3000об/мин изначально.И он хочет приклеит неодим магниты к ротору.Если-бы он оставался в теме,мы рассчитали-бы ;сечение провода,шаг укладки,размер магнитов.И обычные рекомендации...что-бы хлеб