Асинхронный электрический генератор что такое

Электрический генератор

Основное оборудование электрических станций и подстанций

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

История изобретения генератора электрического тока

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г.А.Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой.

Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

  • Электростатическую индукцию
  • Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.

Принцип работы любого электрического генератора

Принцип работы любого электрического генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция преобразовывает механическую энергию двигателя (вращение0 в энергию электрическую. Принцип магнитной индукции: если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один — Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Вот теперь и поговорим о асинхронном и синхронном генераторе более подробно.

Синхронный электрогенератор

Синхронный электрогенератор — это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита.

Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется «реакцией якоря».

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR. Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком — возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать. Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный электрогенератор

Асинхронный электрогенератор — асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора. В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным.

Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются: система магнитов (или, чаще всего, электромагнитов), создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле. При пропускании магнитного поля через катушку магнитный поток принудит свободные электроны сместиться на концы проводника. Подобное смещение отрицательно заряженных частиц становится источником возникновения электродвижущей силы — ЭДС (напряжение). В результате у генератора при вращении его оси идёт постоянное воздействие магнитного потока на обмотки, на которых и возникает ЭДС.

Составные части генератора:

  • коллектор,
  • щетки,
  • магнитные полюса,
  • витки,
  • вал,
  • якорь.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник можно использовать как источник электрической энергии.

Виды генераторов

  • электрогенераторы,
  • бензогенераторы,
  • дизельгенераторы,
  • инверторные генераторы.

Применение

Генераторы используются во многих сферах жизнедеятельности и производства, при различных условиях. Бензогенераторы незаменимы в случае отключения электричества в небольших загородных домах и дачах. Кроме того, их удобно применять в тех местах, где нет электроэнергии (отдаленные районы, горы, леса). Дизельные генераторы применяется в качестве основного или резервного источника электропитания. Инверторные генераторы незаменимы как источник дополнительного питания для электронного оборудования. Такие электростанции исспользуются организациями, использующими различную электронную технику.

Что такое генератор переменного тока и какие типы генераторов существуют

переменный генератор

В большинстве современных генераторов используется традиционный принцип действия вращающегося магнитного поля.

Электрический генератор переменного тока

  1. Устройствами, имеющими неподвижную часть в виде статора и вращающийся элемент, который представлен магнитными полюсами. Данный тип популярен у потребителей и очень активно эксплуатируется благодаря наличию неподвижной обмоточной части, не требующей снимать избыточную нагрузку электрической сети.
  2. Устройствами электрического типа, имеющими вращающийся якорь и магнитные неподвижные полюса.

Таким образом, в конструкцию генератора любого типа входят две наиболее важные части: подвижная и неподвижная, а также некоторые связующие элементы, представленные щетками и проводными соединениями. Электрогенераторами переменного тока производится как активная энергия, так и реактивная, передающаяся и распределяемая по электросетям.

Типы генераторов переменного тока

Существует несколько типов машин или установок, предназначенных для преобразования неэлектрического вида энергии в электроэнергию.

Самые популярные виды представлены:

  • компактным преобразователем Стирлинга, имеющим линейный генератор ПТ;
  • однофазным генератором ПТ;
  • двухфазным генератором ПТ;
  • трехфазным генератором ПТ;
  • генератором ПТ на 380 Вольт без наличия двигателя;
  • стандартным генератором ПТ на 220 Вольт;
  • генератором ПТ на тиристоре;
  • синхронным генератором ПТ;
  • индукционным;
  • переносными.
Читайте также  Бензиновый генератор hyundai hhy 3020f обзор

конструкция генератора

Генератор переменного тока ЭГВ – 32 У1

В зависимости от конструкционных особенностей выделяются устройства, имеющие:

  1. неподвижные магнитные полюса и вращающийся якорь;
  2. вращающиеся магнитные полюса и неподвижный статор.

В зависимости от способа возбуждения:

  • с обмотками возбуждения, питающимися постоянными токовыми величинами с использованием посторонних источников электроэнергии, включая аккумуляторные батареи;
  • с обмотками возбуждения, питающимися с использованием сторонних генераторов ПТ, которые отличаются маломощными токами с одного вала;
  • с обмотками самовозбуждения, питающимися выпрямленными токовыми величинами;
  • с возбуждением, получаемым в процессе функционирования магнитных элементов постоянного типа.

В зависимости от типа соединения фазной обмотки:

  1. не обладающая практическим значением система Тесла;
  2. подсоединение типа «Звезда»;
  3. подсоединение типа «Треугольник»;
  4. подсоединение типа «Славянка».

С конструктивной точки зрения могут быть выделены преобразующие энергию устройства или машины электрического типа, имеющие явно и неявно выраженные полюса.

Устройство

Конструкция и внутреннее устройство преобразователя одного вида энергии в другой может иметь существенные отличия. Самыми распространенными являются автомобильные генераторы ПТ, представленные следующими основными конструктивными элементами:

  • двухкрышечной корпусной частью со специальными вентиляционными отверстиями;
  • роторной однообмоточной электромагнитной частью, вращаемой посредством шкива в паре подшипников;
  • двумя медными кольцами и графитовыми щетками, подающими ток на роторную часть;
  • регулирующей релейной частью, отвечающей за выдачу генераторного напряжения в оптимальных пределах.

чертеж генератора

Общая схема устройства генератора переменного тока

Статорная часть имеет три медных обмотки, объединенные «треугольником» с подключением полупроводникового диодного моста, благодаря которому происходит преобразование типа напряжения.

Схема генератора переменного тока

как работает генератор

Принцип действия генераторов ПТ базируется на свойствах электромагнитной индукции, что и отражается в схеме таких агрегатов:

  1. неподвижная якорная часть;
  2. вращающаяся индукторная часть;
  3. кольца контактного типа;
  4. скользящая щеточная часть.

Характерным отличием трехфазных генераторов является электрическая схема, отображающая особое соединение на фазных обмотках.

Синхронный и асинхронный

В зависимости от принципа работы, генератор может быть представлен устройством синхронного и асинхронного типа. Для любых асинхронных генераторов характерна конструктивная простота и дешевизна изготовления, а также достаточно высокая устойчивость к короткому замыканию или перегрузкам.

Асинхронные электрические генераторы прекрасно зарекомендовали себя в работе с активным уровнем нагрузки, включая лампы накаливания, электронагреватели, современную электронику и электрические конфорки.

типы обмотки

Разница синхронного и асинхронного генераторов

Тем не менее, даже в условиях кратковременного перегруза отмечается выход устройства из строя. Именно по этой причине подключение приборов с индуктивной нагрузкой, включая электрические двигатели, не электронные сварочные аппараты и энергозависимый инструмент, потребует применения асинхронного генератора с трех- или четырехкратным запасом по уровню мощности.

Генераторы синхронного типа востребованы в работе любого индуктивного потребителя, имеющего высокие параметры пусковых токовых величин. Современные синхронные устройства электрического типа легко выдерживают пятикратный уровень секундной токовой перегрузки, что обусловлено линейной зависимостью числа оборотов вращения магнитного поля от количества роторных оборотов или угловой скорости генератора.

Однофазный

В соответствии с количеством фаз, все генераторы представлены двумя большими группами:

  1. Однофазными.
  2. Трехфазными.

Первый вариант предназначается исключительно для работы с любыми однофазными потребителями электрической энергии, а трехфазные генераторы относятся к категории универсальных, но дорогостоящих машин, нуждающихся в затратном обслуживании.

генератор однофазный

Однофазный тип генератора

Простейшие конструкции представлены магнитным полем, вращающейся рамкой и обычным коллекторным щеточным узлом, отводящим ток.

Благодаря коллекторному узлу, рамочное вращение через щетки создает постоянство контакта с половинкой рамки в условиях отсутствия циклического изменения положения. Токовые величины, изменяющиеся в соответствии с законами гармоники, передаются на щетки и в схему потребителей энергии.

трехфазный генератор

Трехфазный тип генератора

Однофазные генераторы в настоящее время являются самыми популярными автономными источниками тока и предназначаются для питания любых однофазных потребителей электрической энергии, к которым относятся практически все бытовые приборы.

Принцип работы

Основным принципом функционирования генераторов переменного тока являются вращательные движения токопроводящей рамки, располагаемой между парой постоянных магнитов, имеющих противоположные полюса. В большинстве случаев, конструкция стандартна и функционал таких устройств достаточно прост.

так работает генератор

Схема работы трехфазного генератора

Например, роторы, которые установлены в промышленные индукционные генераторы, вращаются благодаря турбине, а статор бывает дополнен достаточно мощным электромагнитом. Внутри роторных обмоточных витков происходит индукция ЭДС, благодаря чему формируется суммарное напряжение, необходимое для потребителей.

Назначение

Современные генераторы, имеющие встроенные кремневые диоды, обладают небольшими габаритами, простой конструкцией, надежностью и долгим сроком эксплуатации, что является отличным дополнением высокой удельной мощности таких устройств-преобразователей при малой вращательной частоте.

Некоторое время назад генераторы отличались довольно узкой областью применения, но благодаря усилиям разработчиков, техников и специалистов, преобразователи энергии были в значительной степени усовершенствованы. На сегодняшний день область применения данных устройств очень широка, поэтому генераторы ПТ стали незаменимыми в промышленной и бытовой сфере.

Для чего необходим электрогенератор

Электрогенераторы применяются почти во всех сферах деятельности, где нужно обеспечить постоянство или автономность энергоснабжения. Особенно они необходим там, где рабочий процесс нельзя прервать даже на минуту.

Генераторы очень сильно различаются по своим характеристикам, и разобраться в них на первый взгляд достаточно сложно. Мы решили привести основные отличия электрогенераторов, которые работают на разных видах топлива.

В чем особенности бензиновых генераторов

Такой генератор – источник электроэнергии относительно небольшой мощности, поэтому его стоит покупать лишь в том случае, если нет необходимости в бесперебойной работе сети. Его предел – это 12 часов беспрерывной работы. За час работы такой агрегат потребляет примерно 1-2,5 литра топлива.

Несомненный плюс бензинового электрогенератора в том, что он не боится перепадов температуры и может работать в любую погоду. Его чаще всего используют в приусадебном хозяйстве, подойдет он и для загородного дома. Вес у таких установок обычно небольшой, поэтому его можно брать в поход.

Есть еще цифровые бензиновые генераторы, их еще часто называют инверторными, на них установлена специальная электроника, которая позволяет получать электричество от двигателя и преобразовывать его в напряжение 220 вольт.

Какие плюсы и минусы у использования газовых электрогенераторов

Такие генераторы работают на природном газе и пропанобутановых смесях. Их мощность составляет от 1,5 кВт до десятков тысяч. Даже при низком давлении газа, этот аппарат обеспечит вас электроэнергией. А время бесперебойной работы обычного газового генератора от баллона объемом 50 литров составляет около 20 часов. Одно из важнейших достоинств газовых электрогенераторов – это их экологическая безопасность. Благодаря отсутствию масштабных выхлопных газов, которые так часто встречаются в бензиновых моделях, газовые генераторы практически не токсичны.

Также стоит учитывать, что запустить двигатель у такого агрегата можно только при положительных температурах, поэтому желательно его устанавливать в отапливаемом помещении. Среди плюсов стоит отметить и бесшумную работу газовых электрогенераторов, а также отсутствие вибрации (низкое давление на поршень двигателя), непрерывную подачу топлива и высокую экономичность использования.

Газовые генераторы используются в большинстве случаев там, где потребляется большое количество электроэнергии (от 500 кВт). Их маленький размер обеспечивают компактность, что является довольно важным фактором на производстве. Этот агрегат справится со всеми поставленными перед ним задачами: его можно использовать для сельскохозяйственных нужд, магазинов, складов и других помещений. Хотя в последнее время газовые генераторы становятся популярными и в быту.

В чем разница между однофазный или трехфазным генератором

Электрогенераторы в зависимости от типа подключения делятся на однофазные и трехфазные. Самые популярные – это однофазные генераторы, они рассчитаны на подключение различных электроприборов. Трехфазные, как правило, применяются для электроснабжения крупных объектов.

Что такое синхронный и асинхронный генератор

Инверторные генераторы отличаются от синхронных тем, что дают более ровную синусоиду тока, то есть переменный ток получается высокого качества, без скачков и перепадов, что наиболее важно для тонкой техники, такой как компьютеры, ЖК-телевизоры и прочее. Генераторы асинхронного типа малочувствительны к короткому замыканию и имеют высокую степень защиты от внешних воздействий. Но при данной конструкции вращающееся магнитное поле ротора не поддается регулировке, поэтому частота и напряжение на выходе генератора зависят от стабильности работы двигателя. Так что асинхронный генератор подходит только для таких электроприборов, которые не имеют высоких стартовых токов и устойчивы к перепадам напряжения.

Синхронные генераторы – самый распространенный вид бензиновых генераторов, их используют для обеспечения электропитанием бытовых приборов и аварийного освещения на временной промежуток не более 8-ми часов.

Какой тип охлаждения двигателя должен быть

От типа охлаждения двигателя зависит время непрерывной работы электрогенератора. Двигатели с воздушным охлаждением могут непрерывно работать около суток, потом им нужен перерыв на несколько часов. К тому же таким генераторам нужно больше места для притока воздуха со всех сторон. Зато электрогенераторы с водяным охлаждением двигателя могут работать круглосуточно без перерыва.

Насколько мобильны такие устройства

Электрогенераторы могут быть переносными или стационарными. У стационарных мощность может достигать 2400 кВт. Мощность переносных электрогенераторов колеблется от 0,5 до 12 кВт — это исключительно бытовой прибор, для крупных объектов он не подойдет. Газовые генераторы могут быть портативными и стационарными. А бензиновые – только портативными.

Асинхронный электрический генератор что такое

Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.

Читайте также  Бензиновый генератор dde gg950

Основные конструктивные элементы

  1. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
  2. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
  3. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
  4. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
  5. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
  6. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

  • Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
  • Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

  • n — скорость вращения, об/мин;
  • f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
  • p — количество пар полюсов.

Принцип работы СГ

Принцип работы синхронного генераторы: возбуждение ЭДС Работа синхронной машины в режиме электродвигателя

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

  1. При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
  2. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
  3. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

Типы генераторов

Часто можно услышать о применение генератора для решения различных бытовых вопросов, но мало кто может себе представить принцип работы устройства и область его применения. Электрогенератор – устройство, вырабатывающее электроэнергию и состоящее из двигателя и узла, которые и отвечают за выработку электричества. Наиболее часто для бытового применения приобретаются генераторы дизельные, газовые или бензиновые.

Виды генераторов

Бензиновые генераторы – мини электростанции, где применяется бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Используются в качестве установок для резервной подачи электричества и могут беспрерывно работать до 12 часов.

Генераторы , работающие на дизельном топливе, могут быть использованы как в качестве основного энергетического источника, так и в случае аварии. Беспрерывно работают более 12 часов.

Устройства подразделяются на:

Разница между генераторами

Работает в режиме постоянной генерации энергии.

Работает в режиме торможения.

Высокая стабильность выхода тока

Невысокая стоимость устройства;

Класс защиты устройства выше, чем у СГ за счет более простой конструкции.

Наличие щеточного узла (требует обслуживания);

Перезагрузка по току;

Потребляют постоянно намагничивающий ток большой силы;

Для корректной работы потребуется установка конденсаторов;

Не обладают достаточной надежность в режиме работы чрезвычайной ситуации;

Прямая зависимость параметров частоты и тока от работы двигателя.

Главное достоинство синхронных устройств – стабильный выход напряжения, чем обусловлено их частое применение. Асинхронные устройства используются редко, так как они не способны обеспечить безопасную работу в чрезвычайных ситуациях.

Выделяют еще один тип устройства – инверторный. Вырабатывает электроэнергию по качеству выше, чем синхронный и асинхронный генераторы, поэтому может быть применим для подключения устройств, проявляющих чувствительность к качеству поступающего тока.

Дизельные генераторы – хорошо подойдут для длительной работы. могут обеспечить бесперебойное поступление энергии. в качестве преимуществ стоит отметить мощность, долговечность и надежность. По стоимости такое оборудование обойдется дороже, чем бензиновый генератор, тем не менее затраты быстро окупятся благодаря невысокому расходу топлива.

Газовые генераторы – используется если необходима подача электроснабжения на постоянной основе, реже как источник резервного питания. Основное преимущество – работа от газа, что значительно экономит средства. Подключение возможно и к магистрали, и к портативному газовому баллону. Устройство более экологично.

Что важно знать при выборе генератора?

Особое внимание стоит уделить выбору генератора. При этом стоимость – не главный фактор, от которого стоит отталкиваться. Не всегда более дорогая установка сможет качественно выполнять заявленные функции, поэтому, при выборе следует обратить внимание на:

· качество сборки устройства;

Чаще всего в первую очередь смотрят на стоимость и мощность устройство, а только потом на потребление топлива, громкость работы, вес, группу – однофазный или трехфазный.

Однофазный подразумевает работу только с однофазными устройствами-потребителями энергии (220В), поэтому если необходимо подключение трехфазных потребителей (380В), то приобретать лучше трехфазной устройство

На что стоит обращать внимание при покупке:

1. Назначение. Бывают электрогенераторы бытового и профессионального назначения. Бытовые имеют небольшой размер и меньшую мощность (не более 4кВт), а при длительной работе – около 4-х часов система требует охлаждения. Прибор чаще всего используется в виде резервного источника питания, когда отключение электричества носит кратковременный характер.

Профессиональные устройства обладают мощностью до 30 кВт и четырехтактным двигателем. Могут беспрерывно работать в течение 10 часов, поэтому могут выступать в качестве источников питания на крупных предприятиях.
Установка подобного оборудования требует наличие свободного, отдельного помещения.

2. Мощность. Все типы генераторов входят в 4 группы мощности: 0,35-1,5кВт – применяемые для мобильной эксплуатации; 2-4кВт – для дач или домов небольшой площади; 5-15кВт – для использования в промышленности или для обеспечения электроэнергией коттеджей по сезону; 15кВт и более – для полного обеспечения электроэнергией жилых домов или промышленных зданий, круглогодично.

3. Тип двигателя. Для бензиновых генераторов характерны двух- или четырехтактные ДВС. Двухтактный применяется в устройствах с небольшой мощностью, является более экономичным в использовании, не вызывает сложностей при эксплуатации и имеет невысокую стоимость.

Четырехтактный – подходит для длительного использования или если необходимо обеспечение работоспособности мощных устройств. Работает не так шумно, как двухтактный, является более экологичным.

4. Тип охлаждения. Все генераторы, работающие от бензина, охлаждаются посредством воздуха или воды. Воздушное охлаждение может быть замкнутым или проточным. При водяном типе для охлаждения может быть использована как вода, так и специализированные охлаждающие жидкости.

5. Время работы. Портативные генераторы могут работать до трех часов, а промышленные – более 20 часов. естественно, что у последних мощность, стоимость и расход топлива будет в разы выше.

6. Запуск. Устройство может быть запущено ручным и электрическим способом. Ручной характерен для переносных устройств и ряда недорогих моделей. Электрический запуск значительно упрощает включение агрегата в зимний период, но и стоимость его выше, чем у первого.

7. Также принято разделять генераторы по типу конструкции на портативные и рамные. Портативные чаще используются чтобы организовать кратковременную подачу энергии на месте аварии. Устройство представляет собой небольшой чемодан, который полностью защищен со всех сторон стенками. Рамные генераторы представляют собой цельную раму, на которой закреплены узлы устройства, обеспечивающие его работу.

Стоимость бензиновых ниже, чем их дизельных аналогов.

Монтаж генератора

Как и в отношении любых других устройств, монтаж генераторной установки начинается с подготовки специальной площадки или помещения, где он будет расположен.

Дизельные устройства могут быть установлены на анкера, закрепленные в бетонном покрытии пола, поверхность которого должна быть достаточно ровной. Неровности или наклон приведет в итоге к выходу из строя основных систем генератора.

Если устройство устанавливается внутри помещения, то заранее стоит позаботиться и проведении туда системы вентиляции и звукоизоляции, так как для корректной работы устройства требуется постоянное движение воздуха в помещении. Звукоизоляция же поможет сделать работу генератора менее заметной для окружающих.

Читайте также  Съемник ротора магнита генератора м24

После того, как оборудование было закреплено, подключается силовой кабель. Установка генератора невозможна без использования распределительного щита с автоматом. Это позволит контролировать нагрузку на систему и подключить блок управления в соответствие с правилами безопасности.

Стоит понимать, что установка генераторов любого типа подразумевает обращение к специалистам. Самостоятельное подключение устройств запрещено – не имея должного опыта работы с подобным оборудованием его можно просто повредить или вывести из строя в момент установки.

Выбираем электрогенератор: что важно знать?

Выбираем электрогенератор: что важно знать?

Энергией пронизана вся Вселенная, вопрос-как к ней подключиться… Типы генераторов электрической энергии. Электрическая энергия может генерироваться разнообразными методами, самые удобные и практичные мы используем в быту, остальные, возможно, ждут своего часа.

Самый, самый распространённый генератор в мире, это генератор автомобильный, а автомобилей уже больше миллиарда и количество их бодрыми шагами идёт ко второму. Физический принцип работы каждого механического генератора основан на явлении электромагнитной индукции, в случае пересечения проводником линий магнитного поля, в нём возникает электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС так же как и напряжение измеряется в вольтах (Международная система единиц).

Принципиальный эффект генерации электрического тока обнаружил и описал английский физик Майкл Фарадей, в 1831 году. Знаменитый учёный заметил, что при прохождении проводника сквозь линии магнитного поля, на его концах возникает напряжение.

Прибор, который построил Фарадей ( диск Фарадея), можно назвать первым электрическим генератором, который из механического движения проводника (диска) в магнитном поле, извлекал электродвижущую силу (ЭДС). Установить, что изолированные проволочные проводники гораздо гораздо эффективней генерируют электрический ток, вращаясь в магнитном поле (или наоборот), уже было вопросом времени.

Генерация переменного тока

Самая распространённая конструкция генератора переменного тока, реализует вращающееся магнитное поле, сквозь неподвижную обмотку статора. Для этого на электромагниты ротора, через контактные кольца, подаётся постоянный ток.

Но для появления напряжения на выводах статора, необходимо ротору придать движение (вращение). Явление, когда подвижное магнитное поле вызывает в проводнике электродвижущую силу, называется электромагнитной индукцией. При вращении магнитное поле ротора поочередно пересекает обмотки (фазы) статора, вызывая в них движение электронов.

Фазы (обмотки) смещенные на статоре, друг относительно друга, на 120 градусов,

позволяют вырабатывать трёхфазный синусоидальный электрический ток. При вращении ротора 3000 оборотов в минуту, то есть 50 оборотов в секунду, получается частота колебаний переменного напряжения- 50 Герц. Но в автомобиле применяется постоянное напряжение.

Для получения постоянного напряжения, в автомобильных электрических генераторах предусмотрен трёхфазный выпрямитель выполненный на шести силовых полупроводниковых диодах. Производители, чтобы защитить электронные узлы автомобиля от повышенного напряжения, применяют вместо диодов стабилитроны.

Стабилитроны, это те же диоды, но до определённого напряжения (25-30 вольт). При достижении предельного напряжения, стабилитроны начинают пропускать ток в обратном направлении, что оберегает электронику автомобиля от всплесков напряжения.

Бесщеточные генераторы

Синхронный электрический генератор обладает конструкционным изъяном, имя ему- щётки. Щётки изнашиваются и искрят при работе. При наличии в среде (или возможном наличии) горючих паров или газов, применение щёточных электрогенераторов иногда недопустимо. Решением стало создание, так называемых трёхмашинных ( бесщёточных) генераторов.

Предвозбудитель, возбудитель и генератор реализованы на одном валу и в одном корпусе. Предвозбудителем является бесщёточный синхронный генератор производящий ЭДС от постоянных магнитов, расположенных на валу.

Полученное напряжение передаётся на статор возбудителя.

Магнитное поле возбудителя индуцирует в обмотке ротора ток, который после выпрямления ( установленным на роторе трёхфазным выпрямителем) подаётся на основную обмотку возбуждения генератора. Со статора снимается полезное напряжение. Ничего не искрит, ничего не истирается. Срок эксплуатации трёхмашинного генератора ограничивается сроком службы электроизоляции и подшипников.

Электрогенераторы

Конструкция и принцип действия бензиновых, дизельных, газовых, инверторных генераторов примерно одинаковый и основан на преобразовании механической энергии в электрическую. Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение ротор генератора, который и вырабатывает электрический ток с нужными нам параметрами.

Бензиновый генератор с двухтактным двигателем

Агрегаты данного типа обладают небольшим весом, габаритами, а также небольшой шумностью и стоимостью. Все эти характеристики объясняются тем, что для генераторов двигатели данного типа не делают большой мощности (около киловатта), соответственно и силовая электрическая установка будет небольшой

Особенности системы смазывания и работы двухтактного двигателя, определяют его небольшой ресурс, он вдвое меньше, чем у четырёхтактных собратьев. Специальное масло для двухтактных двигателей необходимо добавлять непосредственно в бензин, а так как срок годности у такой смеси около двух недель, изготовлять её необходимо с учётом этого срока.

Наличие масла в топливной смеси, существенно ухудшает параметры выхлопа и определяет месторасположение (вне помещения) агрегата во время эксплуатации.

Потребление топлива в двигателях данного типа выше , чем у четырёхтактных двигателей на 30-35 процентов. Применение электрогенераторов данного типа обусловлено простотой конструкции, небольшими размерами и малошумностью, что предполагает их использование в качестве переносного источника питания на природе, пикнике и т.д.

Бензиновые генераторы с четырёхтактными двигателями

Все преимущества четырёхтактного двигателя электрогенератора, перед двухтактным, потребитель оплачивает из своего кармана (как обычно). Экономия расхода топлива достигается за счёт использования раздельной системы смазки двигателя, также, это является причиной двукратного увеличения моторесурса.

Вес и габариты некоторых моделей могут достигать внушительных величин, естественно это соответствует возросшей мощности четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания и выходных параметров электрогенератора. Электрическая мощность бензиновых генераторов может достигать 15 кВатт.

Сверх этого значения они становятся неконкурентоспособны своим дизельным собратьям. Дизельные электрогенераторы обладают повышенным моторесурсом и способностью к продолжительной непрерывной эксплуатации. Они, также, более экономичны, но характеризуются повышенной шумностью.

Система запуска

Обычно в электрогенераторах реализована возможность механического запуска, а в более крупных моделях предусмотрен запуск при помощи стартера запитанного от аккумулятора. В этих моделях также встроен выпрямитель на 12 вольт (для подзарядки аккумулятора) и вывод на клеммы для потребительского использования.

Электростанции высокого класса оснащаются системой самостоятельного запуска, в случае аварийного отключения электроэнергии.

Инверторные бензиновые генераторы

Обороты генераторов, работающих от двигателей внутреннего сгорания, к сожалению, не являются константой. Они изменяются, в зависимости от электрической нагрузки на генератор. Механическая система стабилизации, через обогащение топливной смеси,

выравнивает скорость вращения приводного вала, а значит и ротора генератора, но о качестве вырабатываемого электротока говорить не приходится.

Скачки напряжения для электроутюга и электрочайника не страшны, но электронная техника посложнее может пострадать. Обычный бензиновый электрогенератор, даже если он работает вхолостую (без нагрузки) потребляет топлива не намного меньше чем под нагрузкой. К тому же, производители прямо предупреждают о недопустимости долгой работы генераторов вхолостую.

Электронный блок устанавливаемый на выход генератора, решает проблему ненадлежащего расхода топлива и улучшения параметров электрического тока. В инверторе переменное напряжение преобразуется в постоянное, а потом снова в переменное, но уже с качественно улучшенными параметрами. При этом электроника управляет оборотами двигателя, существенно экономя топливо. За качество электрического тока и экономию, платить приходится потребителю. Инверторные бензиновые генераторы существенно дороже своих неуправляемых (электроникой) конкурентов.

Разновидности электростанций

При всём своём многообразии, бензогенераторы подразделяются на:

  • бытовые (для непрерывной работы не более 4- х часов в сутки)
  • профессиональные (для непрерывной работы не менее 8- и часов)
  • стационарные (как правило дизельные электростанции)

Класс бытовых электрогенераторов, условно ограничен мощностью в 4 кВатта.

Асинхронные генераторы

Отличаются простотой конструкции и неприхотливостью в эксплуатации.

Ротор асинхронного генератора не обладает обмоткой (короткозамкнут), что положительно сказывается при работе со сварочными аппаратами.

Синхронные генераторы

Обладают повышенной производительностью ( по сравнению с асинхронными) и качеством электрического тока в условиях меняющейся нагрузки. Синхронные генераторы являются самым распространённым типом генераторов.

Дополнительное оборудование применяемое в генераторах

  • Счётчик моточасов- производит контроль рабочего времени, позволяет планировать проведение регламентных работ.
  • Индикатор падения уровня масла- предотвращает работу двигателя в нештатном режиме (на сухую).
  • Вольтметр- определяет выдаваемое напряжение генератора.
  • Вывод 12 Вольт- позволяет подзаряжать автомобильный аккумулятор.
  • Розетки — две или три розетки для подключения нагрузки защищены автоматом, ток срабатывания которого определяется мощностью генератора.

Количество фаз генератора

При необходимости подключения трёхфазной нагрузки выбор очевиден, для бытового использования представляется проблематичным равномерное распределение нагрузки по всем трём фазам, так как разница не должна превышать 30 процентов.

Выбор мощности

При выборе мощности, следует продумать применение приборов с электродвигателями, пусковой ток которых превышает номинальный в 2-3 раза.

Запас мощности электрогенератора позволит избежать работы агрегата на пределе своих возможностей, что отрицательно сказывается на ресурсе.

Активная и реактивная мощность

Мощность бытовых приборов, в которых применены электродвигатели, правильно высчитывать учитывая реактивную составляющую, так как в обмотках двигателей происходит сдвиг фаз и дополнительные потери электроэнергии. Учитывать коэффициент мощности ( cos Ф ) необходимо для определения реальной

реактивной мощности прибора. Значение коэффициента мощности cos Ф может находиться в пределах от 0,3 до 1. Для простоты расчётов мощность электродвигателей можно принимать увеличенными в полтора раза.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: