Что такое генератор синхронный: Синхронный генератор переменного тока: устройство, принцип работы, применение

Содержание

Устройство синхронного генератора переменного тока, принцип работы

Электричество – вид энергии, который можно передавать на дальние расстояния, преобразовывать в механическую, тепловую энергию и трансформировать в световое излучение. Электроэнергию получают различными способами – химическим, тепловым, механическим, фотоэлектрическим.

Наиболее распространенный способ получения электроэнергии – механический, с использованием генераторов. Именно таким образом получают практически всю электрическую энергию, используемую в бытовых и производственных целях.

Генераторы, иначе называемые «электростанциями», бывают синхронными и асинхронными, одно- и трехфазными. Рассмотрим подробнее устройство и работу трехфазного электрогенератора, который может работать параллельно с другими электрогенераторами или централизованной электрической сетью.

В конструкцию синхронных электрических генераторов входят три основные детали:

Ротор. Вращающийся элемент. Это биполярный электромагнит постоянного тока. Обмотка ротора соединяется с блоком управления через два щеточных узла.

Статор. Неподвижный элемент. Витки статорной обмотки равномерно расположены по окружности. В однофазных машинах присутствует одна обмотка, в трехфазных – три, которые соединяются по схемам «звезда», «треугольник» или со сдвигом друг относительно друга на 120°.

Блок управления.

Статор и ротор изготавливают из пластин электротехнических марок стали, которые хорошо проводят магнитный поток и плохо проводят электрические вихревые токи. Синхронные генераторы, имеющие явно полюсный ротор, используются для тихоходных машин, у которых скорость вращения не превышает 1000 оборотов в минуту, например установок с гидравлическими турбинами. Синхронные электрогенераторы с не явно полюсными роторами используются для механизмов, вращающихся с высокой скоростью – 1500-3000 об/минуту. Бывают двух- и четырехполюсными.

Принцип работы синхронного электрогенератора

Основные этапы:

При вращении ротора двигателем внутреннего сгорания начинается вращение поля электромагнита.

В результате вращения магнитного поля в статорной обмотке появляется переменное синусоидальное напряжение – одно- или трехфазное. Значение напряжения генерируемого тока зависит от скорости вращения ротора.

Изменение электрической нагрузки синхронного генератора меняет механическую нагрузку на валу двигателя внутреннего сгорания. В свою очередь, это изменяет скорость вращения ротора, а значит, изменения величины напряжения и частоты. Избежать таких изменений параметров генерируемого электротока позволяет блок управления, который автоматически регулирует электрические характеристики через обратную связь.

Трехфазный синхронный генератор может работать в режиме генератора или в режиме двигателя. В первом случае в СГ входящей является механическая энергия, а выходящей – электрическая. Во втором случае – входящей является электрическая энергия, а выходящей – механическая.

Разновидности синхронных генераторов

Конкретная область применения определяет, какой вид синхронного генератора купить.

Производители предлагают электрогенераторы:

Шаговые (импульсные). Применяются для приводов, работающих в режиме старт-стоп, или для устройств постоянного режима работы с импульсным сигналом управления.

Безредукторы. Используются в автономных системах.

Бесконтактные. Востребованы в качестве электростанций на речных и морских судах.

Гистерезисные. Предназначены для установки в счетчиках времени, инерционных электрических приводах, системах автоматизированного руководства.

Индукторные. Используются для оснащения электрических установок.

Области применения синхронных трехфазных генераторов переменного тока

Важная особенность синхронного генератора – возможность синхронизации с другими подобными электрическими машинами. Это свойство позволяет использовать эти машины в промышленной энергетике и при повышении нагрузок в час пик подключать резервные агрегаты.

Трехфазные генераторы применяют на:

тепловозах с выпрямлением переменного тока полупроводниковыми элементами и других транспортных системах;

мощных гидро-, тепловых электростанциях, атомных станциях, передвижных электростанциях;

гибридных автомобилях с целью совмещения тяги ДВС и мощности тяговых электродвигателей.

Синхронные трехфазные генераторы могут использоваться в качестве электромоторов с мощностью более 50 кВт. В этом режиме ротор соединяют с источником постоянного тока, а статор подключают к трехфазному кабелю.

В каких случаях необходимо купить и использовать синхронный генератор?

Синхронный генератор переменного тока выбирают в следующих случаях:

Если предъявляются высокие требования к постоянству параметров напряжения и частоты тока.

При высокой вероятности перегрузок в переходном режиме потребителей с реактивной мощностью.

При вероятности перегрузок в рабочем режиме, когда к генератору подключаются потребители как с активной, так и с реактивной мощностью.

Преимущества использования синхронных генераторов

Плюсы трехфазных синхронных генераторов:

Способность выдерживать перегрузы в электросети, превышающие в три раза номинальное значение, и короткие замыкания.

Более высокое качество генерируемой электроэнергии, по сравнению с асинхронными генераторами. Поэтому эти электрические машины используются для работы в комплексе с дорогостоящим оборудованием.

Наличие автоматических регуляторов напряжения, регулирующих выпрямителей, которые защищают оборудование от перегруза и коротких замыканий и способны отключать электроустановки в случае возникновения аварийных ситуаций.

Современные электрические генераторы изготавливаются в соответствии с требованиями мировых стандартов качества и безопасности.

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Синхронный генератор — это машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока, где частота генерируемого тока пропорциональна скорости вращения ротора машины.

Синхронные генераторы делятся на генераторы повышенной и высокой частоты, гидротурбинные, паротурбинные генераторы.

1. Генератор высокой частоты способен преобразовывать механическую энергию вращения в энергию переменного электрического тока высокой частоты. Его действие основано на изменении магнитного потока, которое достигается вращением ротора относительно неподвижного статора. Генератор высокой частоты применяется для питания антенн длинноволновых радиотелеграфных станций на расстоянии до 3000 м. Попытки применять их для более коротких волн развития не получилось, так как требовалось увеличение частоты.

Высокую частоту в данных генераторах удается получить за счет увеличения числа полюсов и скорости вращения ротора. По способу действия генераторы высокой частоты делятся на индуктирующие ток в самой машине; генераторы, частота тока которых повышается с помощью статических умножителей; генераторы, частота машины которых увеличивается путем использования переменного тока, наведенного обратным полем статора в обмотке ротора; генераторы, в которых создание переменного тока происходит благодаря изменению индуктивности или емкости самой машины.

2. Гидротурбинный генератор — это генератор переменного или постоянного тока, который приводится в движение гидравлической турбиной. Гидротурбинный генератор — это синхронный генератор, ротор которого располагается на одном валу вместе с колесом турбины. Мощность такого генератора достигает 100 ООО кВт при скорости вращения до 1500 об/мин и напряжении до 16 ООО В. Синхронные гидротурбинные генераторы по своим размерам и весу больше всех других электрических машин. Только диаметр ротора достигает 15 м. Большое влияние на мощность турбины оказывает скорость ее вращения, маховый момент ротора и длина линии электропередачи. Чаще всего у синхронного гидротурбинного генератора вертикальная ось вращения, когда в подвесном подпятнике происходит осевое давление воды на рабочее колесо турбины. При этом подпятник располагается выше ротора генератора. В зонтичном синхронном генераторе подпятник располагается под ротором генератора и один из трех направляющих подшипников находится в турбине.

Обмотка переменного тока располагается на статоре, который охватывает закрепленный на валу явно полюсный ротор. Напор циркулирующего воздуха создается вентиляторами, расположенными на роторе, и самими полюсами ротора. Воздух передает свое тепло протекающей по трубкам воздухоохладителя воде. Для предотвращения поломки подпятника применяются воздушные или масляные колодочные тормоза, которые способны уменьшить время остановки до нескольких минут.

3. Паротурбинный генератор — это синхронный генератор переменного или постоянного тока, приводимый в движение паровой турбиной. Данные генераторы чаще всего бывают четырехполюсные и двухполюсные со скоростью вращения от 1500 до 3000 об/мин. Ротор синхронного паротурбинного генератора представляет собой массивный стальной цилиндр с прямоугольными пазами, в которых находится обмотка возбуждения. Центробежная сила обмотки воспринимается клиньями и большими бандажами кованой стали, охватывающими торцовые части обмотки. Корпус статора стальной неразъемный. В отличие от гидротурбинного синхронный паротурбинный генератор имеет диаметр до 1 м, но длину ротора до 6,5 м. Для работы паротурбинных генераторов малых мощностей применяется протяжная система вентиляции, где необходимый напор воздуха создается центробежными роторными вентиляторами.

При замкнутой системе вентиляции воздухоохладители располагаются под самим генератором. Возбудитель паротурбинного генератора соединяется с ротором посредством гибкой муфты и способен питать обмотку возбуждения через контактные кольца.

Данный генератор состоит из неподвижного якоря-статора и вращающегося индуктора-ротора. На внутренней поверхности статора в его пазах располагается обмотка переменного тока. Статор генератора выполнен из тонкой электротехнической стали, которая изолирована лаковой пленкой или бумагой. Все эти стальные листы укрепляются в станине машины. Ротор находится внутри статора и представляет собой стальной цилиндр, в пазах которого размещается обмотка возбуждения постоянного тока.

В тихоходных машинах ротор имеет форму колеса или звезды. В синхронных генераторах малой мощности иногда применяют конструкции с расположенной обмоткой переменного тока на роторе и обмоткой возбуждения на статоре. Синхронный генератор переменного тока используется обычно в качестве источника переменного тока постоянной частоты, что возможно при неизменной скорости вращения ротора. При симметричной трехфазной нагрузке синхронного генератора переменного тока по обмоткам статора протекает ток также трехфазно и симметрично. Данный ток способен создавать свое магнитное поле, ось которого вращается со скоростью, равной скорости вращения ротора. Поэтому данный генератор и получил название «синхронный генератор», так как подчеркивает синхронность вращения ротора и магнитного поля статора. Характер взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с полем электромагнитов ротора зависит от сдвига фаз между токами нагрузки и ЭДС генератора. При этом механическая мощность преобразуется в электрическую.

В современных электрических установках синхронные генераторы зачастую работают параллельно на общую нагрузку, что возможно при строго синхронной скорости вращения генераторов. Это вполне осуществимо благодаря свойству синхронной машины автоматически поддерживать синхронизм. При параллельной работе синхронных генераторов при изменении режима одного из них начинается ответная реакция стремящегося восстановить нарушенный режим уравнительного тока. При уменьшении или увеличении тока возбуждения ток статора из-за возникновения реактивной составляющей возрастает. При нарушении синхронизма торможение одной машины и ускорение другой уменьшается. Возвращение ротора к синхронному вращению сопровождается затухающими колебаниями его угловой скорости вращения около ее значения. Иногда эти колебания нарушают спокойную работу машины, что называется качание. При правильном выборе махового момента генератора качание можно устранить с помощью медных стержней в полюсных наконечниках ротора. Опасные процессы могут возникнуть и при коротком замыкании, когда ток в обмотке статора возрастает в 15 раз, это приводит к возникновению индуктированного тока в обмотке возбуждения или может привести к механическим повреждениям синхронного генератора. Синхронные генераторы переменного тока находят применение в современных электрических установках.

Предыдущее: СИНХРОННАЯ МАШИНА
Следующее: СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — это… Что такое СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР?

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР: синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме. Используемые в энергетике С. г. разделяют на турбогенераторы, приводимые во вращение паровыми или газовыми турбинами, л гидрогенераторы, вращаемые гидротурбинами. Различают 1-и 3-фаэные С. г. обще пром. и спец. назначения. Мощность С. г. до 1 ГВт и выше.

СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА
СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР

Смотреть что такое «СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР» в других словарях:

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — генератор переменного тока (см. Генератор электрический), число оборотов к рого в единицу времени (напр. в 1 мин.) строго связано с частотой вырабатываемого тока и числом полюсов и не изменяется при изменении нагрузки. Неизменное число оборотов С … Технический железнодорожный словарь
СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — синхронная машина, работающая в режиме генератора. Наибольшее распространение имеют синхронные генераторы, в которых ротор приводится во вращение паровой (газовой) или водяной турбиной (турбогенератор, гидрогенератор) … Большой Энциклопедический словарь
синхронный генератор — Тематики электроснабжение в целомэлектротехника, основные понятия EN synchronous alternator … Справочник технического переводчика
синхронный генератор — синхронная электрическая машина, работающая в режиме генератора. Наибольшее распространение имеют синхронные генераторы, в которых ротор приводится во вращение паровой (газовой) или водяной турбиной (турбогенератор, гидрогенератор). * * *… … Энциклопедический словарь
синхронный генератор — sinchroninis generatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Synchrongenerator, m rus. синхронный генератор, m pranc. alternateur synchrone, m … Automatikos terminų žodynas
синхронный генератор — sinchroninis elektros generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Sinchroninė elektros mašina, veikianti generatoriaus režimu. atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Synchrongenerator, m rus. синхронный… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
синхронный генератор — sinchroninis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Synchrongenerator, m rus. синхронный генератор, m pranc. alternateur synchrone, m … Fizikos terminų žodynas
Синхронный генератор — Синхронная машина, работающая в генераторном режиме. С. г. используют обычно в качестве источников переменного тока постоянной частоты и устанавливают на электростанциях, в электрических установках, на транспорте и т. д. Применение С. г.… … Большая советская энциклопедия
Синхронный генератор — … Википедия
синхронный генератор с индукционным возбуждением — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN induction excited alternatorself excited alternator … Справочник технического переводчика

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Бытовая генераторная установка состоит из силового агрегата – двигателя, и узла, который преобразует крутящий момент в электричество – генератора.

В бытовых электростанциях, как правило, используются двигатели внутреннего сгорания. Дизельные либо бензиновые. Я бы не стал выделять отдельным классом бытовые газовые электростанции, т.к. по своей сущности, их двигатель представляет собой не что иное как доработанный бензиновый (аналогично переделке в автомобильных двигателях).

Как известно генераторы бываю синхронными и асинхронными. Какие из них лучше или хуже, чем? В описании продаваемой продукции торгующих организаций интернета излагается следующее:
“Асинхронные дешевле, но, к сожалению, говорить о приемлемом качестве электричества в данном случае нельзя. К тому же при подключении такой нагрузки, как электродвигатель (холодильник, насос, электроинструмент) в момент запуска потребляет кратковременно 1,5-3 кратную мощность, поэтому нужно делать соответственный запас по мощности выбираемой генераторной установки. Асинхронный генератор не переносит пиковых перегрузок.
Синхронные генераторы отличаются более высоким качеством электричества, а также способны переносить 3-кратные мгновенные перегрузки. В профессиональных и стационарных электростанциях устанавливаются только синхронные генераторы.”

Или еще:

“Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала.

Асинхронные генераторы обеспечивают поддержание напряжения в сети с высокой точностью, поэтому позволяют подключать к ним аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (например, медицинское оборудование, другие электронные устройства). Подобные генераторы позволяют подключать к ним электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала.”

Если Вы внимательно прочитали этот текст, то наверное обратили внимание, что информация указанная в нем строго противоречива. Вы можете сами в этом убедиться, набрав в поисковой системе Яндекс, запрос: “ познаем электростанции ” или “ отличие генераторов ”. В рамках данной статьи не хочется заниматься рекламой или наоборот, выбор должен оставаться за потребителем, поэтому:

Попробуем для начала разобраться, что такое вообще генератор.
Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет следующая картинка:
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.

Отличия между синхронными и асинхронными генераторами.

Синхронный генератор – 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 генератор – 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.

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) – принцип работы и особенности

При выборе бензогенератора для дома, или покупки дизельного генератора для работы, предприятия, любой, рационально мыслящий покупатель, естественно, обращает внимание на мощность электрогенератора, подробно и обстоятельно рассчитывая ее. И это верно. Но следует помнить и о том, что выбор генератора – вопрос сложный и разноплановый, наподобие геометрического многогранника – стоит упустить из виду хоть одну грань, и фигура развалится.
Для того, чтобы электроэнергия от генератора поступала качественная и без сбоев, нужно помнить об одном важном факторе: тип встроенного альтернатора. Звучит довольно сложно, но на самом деле, это простой выбор между двумя видами: щеточный или бесщеточный.

Содержание статьи:

СТАТИСТИКА ПРОДАЖ ГЕНЕРАТОРОВ ПО ТИПУ АЛЬТЕРНАТОРА

ЧТО ТАКОЕ АЛЬТЕРНАТОР

Когда–то давно, на заре своего возникновения, устройство для выработки электрического тока так и называлось – альтернатор. То есть, это устаревшее название генератора переменного тока. Позже его стали называть генератором, подразумевая под этим всю конструкцию: альтернатор и двигатель, размещенные на открытой раме или в корпусе.
Альтернатор в отдельности – самая важная часть генератора, именно он выполняет главную функцию – преобразовывает механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую энергию переменного тока. В нем есть два стандартных элемента: вращающийся ротор и статор – неподвижная часть генератора.

Для возбуждения электродвижущей силы на обмотках статора нужно создать переменное магнитное поле. Для этого все генераторы используют намагниченный ротор, который вращается. Это то, что у всех одинаково. А вот дальше начинаются различия. По конструктивным особенностям передачи магнитного поля на обмотки статора все электростанции можно разделить на асинхронные и синхронные:

Синхронные альтернаторы имеют обмотки и на роторе. Синхронный альтернатор носит второе популярное название – щеточный.
Асинхронные альтернаторы обмотки на роторе не имеют. В них передается остаточная намагниченность ротора, без контакта, поэтому надобность в щетках тоже отпадает. Поэтому асинхронный альтернатор называют бесщеточным.

Если совсем просто, то синхронный альтернатор по строению является более сложным, он обладает обмотками на роторе и угольными щетками. Асинхронный альтернатор более простой по своему строению, поэтому генераторы с ним стоят дешевле и, учитывая отзывы покупателей, являются менее надежными и выносливыми. Но это не значит, что асинхронный альтернатор заведомо хуже синхронного. Есть некоторые нюансы, которые практически уравновешивают все плюсы и минусы и одного и другого типа. Какой генератор выбрать, синхронный или асинхронный, зависит от того, где и как вы планируете его применять.

Типичный отзыв клиента:

“Когда строил дом, время от времени брал генератор с работы (Хонда). Генератор хороший – не вопрос, наши дорожники использую больше пяти лет. Но когда я его подключил к газовому котлу, то он его не запустил. Уже позже узнал, что из-за того, что он бесщеточный, вырабатывает нестабильное напряжение. После этого взял Konner&Sohnen KS6000D . У кума работает больше года, он и посоветовал. От него вся электроника работает нормально, замерял вольтметром выходное напряжение, на выходе абсолютно ровная синусоида 220 В (+/-5). Не смотря на то, что я электрик, не знал, что для дома лучше брать синхронный генератор.” ©Глеб

СИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПРЕИМУЩЕСТВА В РАБОТЕ

Качественный синхронный альтернатор для прохождения тока на роторе имеет медную обмотку. Иногда дешевые и низкокачественные модели генераторов оснащены алюминиевой обмоткой. Она хороша для редкого использования генератора при небольших нагрузках. А для получения тока высокого качества лучше приобрести генератор с медной обмоткой от стабильных и проверенных временем брендов. Кроме обмотки, есть скользящие контакты, называемые щетками, задачей которых является снятие напряжение с неподвижной части на подвижную часть, в связи, с чем через них проходит электроток. Именно медная обмотка и узел щеток на роторе являются гарантией легкого переноса пусковых нагрузок и кратковременных перегрузок альтернатора. Таким образом, синхронный генератор выдает на выходе напряжение без перепадов и скачков. Возможно минимальное отклонение – около 5%. Советы специалистов в этой отрасли гласят, что синхронная электростанция лучше асинхронной, так как выдается качественный и чистый ток. Известнейшая функция автоматического регулятора напряжения (AVR) работает только в синхронном генераторе. Качественный и ровный ток играет немаловажную роль при подключении к питанию электроприборов, таких как, ноутбук, принтер, комп’ютер, модем, телефон. Чувствительное лабораторное и медицинское оборудование также требует качественного и ровного тока. На бытовом уровне щеточный генератор будет более полезен, так как обеспечиваются качественным током и чувствительные к перепадам напряжения холодильники, телевизоры, стиральные машины.

Подобьем плюсы щеточного узла и обмотки:

Стабильное напряжение
Ток самого высшего качества
Надежная работа

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР: ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ

Наличие щеточного узла обладает и минусами в работе. Так, тесное постоянное скольжение этих щеток по ротору греет обмотку генератора. Чтобы избежать перегрева, используется воздушная система охлаждения с помощью вентилятора. Данная система приемлема и надежная, но также обладает побочным эффектом, таким как «эффект пылесоса». Открытая конструкция щеточного генератора способствует всасыванию вовнутрь грязи, пыли и влаги. В связи с этим данные генераторы обладают низким классом защиты. Но время не стоит на месте, и много производителей с помощью инновационных достижений довольно хорошо защищают свои генераторы от влаги, пыли и грязи.
Выбирая, какой генератор лучше, обратите внимание на класс защиты, иначе необходима частая чистка щеточного узла, из-за мусора и пыли генератор может поломаться. Качественным методом профилактики поломок генератора является замена щеток время от времени. Более качественные щетки медно-графитовые меняются один раз в три-четыре года, а угольные щетки нужно менять не реже, чем раз на два года.

Минусы щеток:

Охлаждающий вентилятор тянет пыль вовнутрь
Нужно проводить техосмотр – замену щеток
Более высокая цена
Еще одним немаловажным минусом щеток является создание радиопомех.

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПЛЮСЫ

Бесщеточный альтернатор не имеет обмотки на подвижной части, да и сама подвижная часть смахивает на маховик. Таким образом, и в щетках нет необходимости. Для работы генератору достаточно магнитного поля и конденсаторов. Технически конструкция у асинхронного альтернатора проще, а значит, долговечнее и надежнее, техническое обслуживание (замена щеток) вообще отсутствует. Обмотки медной нет, перегрева быть не может и охлаждение не требуется. Конструкция бесщеточного генератора такова, что пыль, влага и грязь не затягиваются вовнутрь. Благодаря этому повышается класс защиты. Бесщеточные генераторы обладают самым высоким уровнем защиты. Защищены от струй воды, падающих под любым углом, проникновения мелких пылинок и касаний. Вес и размеры асинхронного генератора намного меньше, ведь у него нет медной обмотки и вентилятора для охлаждения.
То есть, получаем такие плюсы отсутствия щеток и обмотки:

Хорошая защита от пыли и грязи.
Небольшой вес и размеры.
Низкая цена.
Не нужно менять щетки.
И самый главный плюс – бесщеточный альтернатор невосприимчив к коротким замыканиям, что особенно важно при подключении к электростанции сварочных аппаратов.

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: МИНУСЫ

К сожалению, асинхронный генератор обладает не только плюсами, но и минусами, главный их которых – это низкая способность «проглатывания» пусковых перегрузок. В связи с чем, напряжение на выходе нестабильно. В официальных характеристиках асинхронных генераторов указывается возможное отклонение в 10%, но в основном скачки выходят за пределы допустимого отклонения. Функции автоматического регулятора напряжения у данного вида генераторов не бывает.
Различные незапланированные скачки могут испортить дорогую электронику, а в этом случае риск не благородное дело! Чтобы обезопасить свою электронику при выборе асинхронного генератора, используйте возможность приобретения и установки стартового усилителя, что способствует улучшению выходящего тока.

Итак, минусы асинхронного альтернатора:

Нестабильное напряжение
Ток низкого качества

Чтобы как-то выровнять эти показатели, помните при выборе генератора, что немаловажным фактором остается производитель мотора. Качественные бензиновые двигатели от мировых брендов способствуют улучшению выходных параметров, поскольку такой мотор поддерживает при изменении нагрузки постоянные обороты.

ВЫВОДЫ: КАКОЙ АЛЬТЕРНАТОР ЛУЧШЕ

Какой лучше альтернатор щеточный или бесщеточный, выбирать, конечно, вам, но отзывы потребителей тоже говорят о многом. Изучив отзывы и полезные советы покупателей, которые уже использовали альтернатор асинхронный или синхронный, становится понятно, что главный критерий выбора – ответ на вопрос, для каких целей нужен генератор.

Генератор с синхронным альтернатором в бытовых условиях

Если вопрос в том, какой генератор лучше для дома, и вы планируете «запитывать» бытовую и компьютерную технику, то ответ без сомнений – нужно купить щеточный генератор, или как его еще называют – синхронный, а еще надежнее – генератор с функцией AVR. Только данный вид электростанции даст возможность спать спокойно при подключении чувствительных бытовых электроприборов и электротехники.
Для медицинских клиник, лабораторий, компьютерных офисов – тоже лучше приобрести синхронный генератор.
Если вас волнует вопрос, какой альтернатор выбрать для строительных работ, на открытом воздухе, в цехах, на улице, где повсюду пыль, грязь и преобладает повышенная влажность, то бесщеточный или, как его еще называют – асинхронный, генератор подойдет на все 100%.
Сварочные работы также требуют асинхронного бесщеточного генератора, не реагирующего на короткие замыкания.

Генератор с асинхронным альтернатором в условиях строительных работ

То есть синхронные генераторы, все-таки надежнее и популярнее, несмотря на высокую цену, ведь покупать новую технику взамен испорченной – это очень дорого и неэкономно. В пользу синхронных альтернаторов говорит и статистика: синхронных (бесщеточных) генераторов продается намного больше, соотношение в пользу синхронных составляет 98%, поскольку они более практичны в быту.
Наука постоянно движется вперед, технологии усовершенствуются и развиваются, в связи с этим мировые бренды начинают производить синхронные электростанции с высоким классом защиты и асинхронные электростанции с более стабильным напряжением на выходе.

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) – принцип работы и особенности

Выбор генератора всегда был не самым простым вопросом и не так уж редко даже те, кто не понаслышке был знаком с такого рода оборудованием сталкивался с проблемами при выборе и уж что говорить о неподготовленном потребителе. Существует множество аспектов при выборе генератора для лома или же для промышленного применения, все эти аспекты необходимо знать и в равной степени уделять им внимание для формирования верного выбора агрегата, чтобы он мог полностью удовлетворить Вас своей работой.

Сегодня мы будет говорить о том, чтобы верно подобрать генератор исходя от того, какой тип альтернатора на него установлен, для того, чтобы выбранный Вами генератор обеспечивал Вас стабильным напряжением и не имел сбоев в своей работе. На первый взгляд вопрос очень сложный, но все не так страшно как кажется, выбор будет колебаться между всего двумя видами генераторов, синхронный, то есть щеточный, или асинхронный, бесщеточный альтернатор. Сегодня чаще всего покупаются модели именно с синхронным альтернатором, и почему Вы поймете далее. Надеемся, что сможем как можно лучше посвятить Вас в этот вопрос данной статьей.

Все об альтернаторе

Для начала стоит сказать немного о самом названии, в самом начале, когда технология, служащая для выработки электрического тока так и называлась, альтернатор, позже его стали называть генератор, весь, и альтернатор и двигатель и другие его части в сборе, это название проще и отражает саму суть работы такого агрегата – преобразование одного вида энергии в другой.

Что же касается самого альтернатора, то можно с полной уверенностью сказать что именно он является самой важной частью в любом генераторе, ведь именно от отвечает за самую важную работу этого агрегата, а именно преобразование кинетической работы, продуцируемой вращением вала двигателя в электрический ток переменного типа. Состоит альтернатор из подвижной и неподвижной части, как и любой электродвигатель, из статора и ротора.

Вращение в альтернаторе производится за счет электродвижущей силы, а для возникновения оной необходимо возбудить магнитное поле на обмотке. В этом плане между альтернаторами разнице нет, разница лишь в том, в какой способ электромагнитное поле передается на а обмотку статора, а именно на синхронные и асинхронные. В конструктивном плане разница в том, что синхронный альтернатор имеет обмотку на роторе, в то время как асинхронный не имеет ее и способы передачи соответственно у них разные.

Если не углубляться в теорию и рассмотреть строение альтернаторов, то коротко говоря у синхронного альтернатора более сложное строение за счет наличия и щеток, и обмоток на роторе и статоре, а асинхронный по конструкции более простой по конструкции. Считается, что последний менее надежен и менее вынослив, но это еще не делает его хуже, чем первый, все зависит от того, в каких условиях применяется генератор, есть множество факторов, которые могут поменять их местами или уровнять.

Достоинства синхронного альтернатора

Есть разница между тем, какой обмоткой будет обладать Ваш альтернатор, если же Вы хотите купить генератор для редких включений, и Вы не намерены подавать на него слишком большую нагрузку, то есть смысл сэкономить деньги и купить алюминиевый тип, если же работать генератор будет часто и должен будет выдерживать достаточно высокую нагрузку, то стоит подумать о медной обмотке. Альтернатор с медной обмоткой будет давать максимально качественный ток на выходе. Важная часть синхронного альтернатора – это щетки, именно они отвечают за снятие тока со статора на ротор. Главное преимущество такого альтернатора – это возможность выдерживать пиковые нагрузки и кратковременные перепады и выдавать качественное электричество на выходе, что и делает его столь востребованным. Также стоит отметить, что только с таким генератором будет совместима система AVR. Синхронный генератор будет более правильным выбором для работы в бытовых условиях, для запитки дома или другого объекта с чувствительной к перепадам технике. Стоит отметить и высокую стоимость такого оборудования, такой генератор будет стоить дороже генератора с асинхронным альтернатором.

Недостатки синхронного альтернатора

Главным недостатком синхронного альтернатора можно назвать то, что он требует достаточно тщательного технического обслуживания. Щетки необходимо периодически заменять, график замены напрямую зависит от того, какие щетки установлены на альтернатор, угольные изнашиваются быстрее, медно-графитовые изнашиваются дольше. Помимо того, что у щеточного узла есть такой расходный материал как щетки, требующие периодической замены, сам альтернатор греется из-за трения щеток о ротор, и поэтому требует наличия охлаждения и тут есть побочный эффект.

Для охлаждения двигателя применяется вентилятор, который всасывает воздух и охлаждает обмотку, а вместе с воздухом он тянет и пыль, грязь и даже влагу. Более дорогие модели имеют достаточно высокий класс защиты для того, чтобы оградить альтернатор от влаги и пыли, но полностью защититься невозможно.

Преимущества асинхронного альтернатора

Преимущество асинхронного альтернатора заключается в том, что он имеет более простую конструкцию, а с этим и стоимость его меньше. Для движения подвижной части не требуется щетки для снятия электричества, достаточно магнитного поля и конденсаторов. Стоит отметить высокую степень защиты и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании. Так как такой альтернатор нагревается намного меньше синхронного, отпадает необходимость в охлаждении, благодаря чему его конструкция более уплотненная, что позволило предотвратить попадание пыли, грязи и влаги внутрь альтернатора. Это делает его долговечным и надежным. Вес и физические размеры асинхронного альтернатора также намного меньше, чем у синхронного, так что и сам генератор компактнее. Также ощутимым преимуществом такого генератора будет в том, что его альтернатору не страшны короткие замыкания, что делает его хорошим вариантом для работы со сварочным оборудованием.

Недостатки асинхронного альтернатора

Помимо положительных сторон у него также есть и отрицательные стороны, которые заключаются в том, что выходящее напряжение не самого высокого качества, оно может скакать, а так как этот тип альтернатора несовместим с работой AVR, это может существенно отразится на его работе в бытовых условиях, например для запитки дома. Стоит отметить, что низкий уровень качества тока и скачки напряжения на выходе у асинхронного генератора вызвано тем, что он плохо переносит стартовые пиковые нагрузки от аппретуры, подключаемой к нему, и это может вызвать плачевные последствия для техники, очень чувствительной к перепадам напряжения, например компьютеры, телефоны и другая электроника.

Помните, что не все асинхронные генераторы имеют очень большие скачки напряжения на выходе, хороший проверенный бренд всегда будет устанавливать на свой генератор только самый надежный двигатель, который будет поддерживать постоянное число оборотов при скачках нагрузки, обеспечивая минимальные отклонения от нормы в работе генератора.

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

При выборе между синхронным и асинхронным альтернатором стоит отталкиваться от того, в каких условиях будет применяться генератор и какие цели будут перед ним стоять и уже от этого отталкиваться при выборе.

Для того чтобы обеспечить свой дом или дачу стабильным электричеством, без перепадов и резких скачков, то стоит конечно же купить генератор синхронный, или щеточный, так как он будет давать на выходе ровное напряжение и качественный ток, что очень важно при подключении чувствительной аппретуры. Также такой генератор пригоден для работы с медицинским оборудованием, лабораторным или офисным оборудованием. Для всех этих целей старайтесь покупать модели с функцией AVR.

Если же главная цель генератора – это строительные работы на открытом воздухе, где большая загрязненность, пыль и влага, то стоит купить генератор с асинхронным альтернатором, который имеет большую устойчивость ко всем этим факторам. К тому же он пригоден для работы со сварочным оборудованием, так как исключен риск короткого замыкания при работе такого оборудования.

Синхронный и Асинхронный генератор(Альтернатор) – что это? Синхронные и Асинхронные альтернаторы в бензиновых и дизельных генераторах и электростанциях

У синхронного генератора (IP23) на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно исполняет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного альтернатора “проглатывать” кратковременные перегрузки высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток, т.е. легче переносят пусковые нагрузки.

Однако у такой схемы есть и недостатки. Прежде всего, ток приходится подавать на вращающийся ротор, для чего традиционно используют щеточный узел. Работая с довольно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично “выгорают”. Это приводит к плохому их прилеганию к коллектору, к повышению омического сопротивления и к дальнейшему перегреву узла. Кроме того, подвижный контакт неизбежно искрит, а значит, становиться источником радиопомех. И самый основной недостаток низкая степень защиты от внешних воздействий таких как: пыль, грязь, вода, т.к. синхронный генератор охлаждается “протягивая” через себя воздух, соответственно все что находится в воздухе может попадать в генератор.

Если генератор щёточный, чтобы избежать преждевременного износа, рекомендуется время от времени контролировать состояние щеточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. Кстати, после их заменены, желательно дать им время “приработаться” к коллектору, а уж за тем нагружать станцию “по полной программе”.

Многие современные синхронные генераторы снабжены безщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора (их еще называют brash-less). Они лишены вышеуказанных недостатков связанных с щёточным узлом, а потому предпочтительнее.

для трёхфазных синхронных генераторов допустимый перекос фаз 33%

коэффициент нелинейных искажений 13-25% (в зависимости от производителя)

Асинхронный генератор (IP54) вообще не имеет обмоток на роторе. Для возбуждения ЭДС в его выходной цепи используют остаточную намагниченность якоря. Конструктивно такой альтернатор намного проще, надежнее и долговечнее. Кроме того, поскольку обмотки ротора охлаждать не нужно (их просто нет), корпус асинхронного генератора полностью закрыт, что позволяет исключить попадание пыли и влаги. Асинхронные альтернаторы не восприимчивы к коротким замыканиям, поэтому лучше подходят для питания сварочных аппаратов.

К сожалению у асинхронников тоже есть недостатки, например способность “проглатывать” пусковые перегрузки у них ниже, чем у синхронных генераторов. Но этот недостаток решается путем оснащения станций системой “стартового усиления”. (см. выше). Как правило все профессиональные асинхронные генераторы оснащены системой стартового усиления.

для трёхфазных асинхронных генераторов допустимый перекос фаз 60-70%

коэффициент нелинейных искажений 2-10% (в зависимости от производителя)

Одно – и трехфазные генераторы

Зачем нужны непонятные три фазы, когда и с одной-то не разберешься? Но в том то и дело, что без них никуда. Начнем с того, что трех фазная схема подключения позволяет передавать энергию трех однофазных источников всего по трем проводам (в случае однофазной схемы потребовалось бы выделить по два провода на каждый такой источник).

В итоге при равной выходной мощности трехфазный альтернатор компактнее, легче и имеет больший КПД. К тому же он более универсален – на выходе дает как бытовые 220 вольт, так и промышленные 380 вольт.

Одно- или трехфазные генераторы. Их название вытекает из назначения – питать соответствующих потребителей. При этом к однофазным генераторам, вырабатывающим переменный ток напряжением 220 вольт и частотой 50Гц, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда, как к трех фазным (380/220 В, 50Гц) – и те, и другие (на приборной панели имеют соответствующие розетки, количество которых у агрегатов разных производителей разное).

С однофазными альтернаторами все более или менее ясно: главное – правильно “посчитать” всех своих потребителей, учесть возможные проблемы (например, высокие пусковые точки) и выбрать агрегат с соответствующей реальной выходной мощностью. При подключении к трехфазным генераторам трехфазных же нагрузок ситуация аналогичная.

А вот при подключении к трехфазникам однофазных потребителей возникает проблема, именуемая перекосом фаз.

Что такое перекос фаз?

При подключении нагрузки на одну фазу трехфазного альтернатора используется только одна обмотка статора, в то время как в нормальном режиме задействованы все три, соответственно, реально снять получиться не более чем 33% трехфазной мощности для синхронных IP23, или порядка 70-80% для асинхронных IP54 и синхронных IP54 (High Protection). Если попробовать нагрузить агрегат сильнее, статорная обмотка окажется перегруженной и может “сгореть”.

Другое дело, когда генератор сделан с “запасом”. Например, когда при работе на три фазы его обмотки трудятся в треть силы. Тогда неравномерность распределения нагрузки (это и есть так называемый “перескок фаз”) может составить хоть все 100%. В любом случае, не зависимо от предельных возможностей электростанции, нагрузку следует распределять равномерно – это увеличит КПД альтернатора и снизит нагрев у статорных обмоток.

Кратко подытожить выбор типа генератора можно так:

Предварительно Вы должны сами определить, какие потребители будут подключаться одновременно к генератору. При подсчёте – лучше (по возможности) проверить мощность потребителей по их паспортным данным, если это не возможно, то лучше обратится к квалифицированным специалистам, электрикам.

Обратите особое внимание на потребителей, имеющих в своём составе электромоторы: холодильники, насосы, газонокосилки и т.д. Это связано с тем, что для пуска электромотора требуется мощность в 3 – 3,5 раза превышающая его номинальную мощность. Приведённые цифры характерны для большинства бытовых приборов (в некоторых случаях может потребоваться существенно большая мощность и редких случаях меньшая).

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Или еще:

Отличия между синхронными и асинхронными генераторами.

Синхронные генераторы. Конструкция синхронных генераторов. Принцип действия синхронного генератора

СИНХРОННЫЕГЕНЕРАТОРЫ

3.1.1. Общие
сведения

Синхронными машинами
называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле,
созданное обмоткой переменного тока, вращается в пространстве с той же
частотой, что и ротор, т. е. синхронно с ротором.

В настоящее время подавляющее большинство
электрической энергии переменного тока вырабатывается с помощью синхронных
генераторов. Генераторы, приводимые во вращение гидротурбинами, называются
гидрогенераторами. На тепловых станциях с помощью паровых турбин приводят во
вращение турбогенераторы. Во всевозможных промышленных установках можно
встретить синхронные генераторы, приводимые во вращение двигателями
внутреннего сгорания. Во всех перечисленных случаях механическая энергия турбин
или двигателей превращается в электрическую энергию переменного тока.

Частота f₁ энергии переменного тока, вырабатываемой синхронными
генераторами, зависит от частоты вращения ротора n₁ и числа пар полюсов р:

f₁₌pn₁/60.

Однако в современной технике синхронные машины используют
не только в качестве генераторов. В силовом электроприводе, в устройствах
автоматики, в устройствах звукозаписи применяют большое количество синхронных
машин, работающих в двигательном режиме,— синхронных двигателей.

Основная особенность синхронного двигателя — при
постоянной частоте тока питающей сети f₁его ротор вращается со строго постоянной (синхронной)
частотой вращения

n₁₌60 f₁/ p

3.1.2. Конструкция синхронных генераторов

Любая синхронная машина состоит из двух основных
частей: неподвижного статора и вращающегося ротора
(рис. 1). Статор и ротор разделены воздушным зазором, который у крупных синхронных
машин обычно значительно больше, чем у асинхронных машин, одинаковых по
мощности.

По конструкции статор
синхронной машины принципиальо не отличается от статора асинхронной машины. Сердечник
статора 1 набирают из штампованных изолированных листов
электротехнической стали. В пазах статора размещают распределенную обмотку
переменного тока 2 (обычно трехфазную). На валу 4
укрепляют ротор 3 с обмоткой возбуждения.

Рис.1. Устройство явнополюсной
синхронной машины

Концы этой обмотки подводят к контактным кольцам 5.
Для подачи постоянного тока в обмотку возбуждения по контактным кольцам
скользят щетки 6. Источником постоянного тока в рассматриваемой
машине служит возбудитель 7, представляющий собой генератор
постоянного тока, якорь которого укреплен на общем валу с ротором синхронной
машины.

Постоянный ток, проходя по
обмотке возбуждения, создает магнитное поле ротора — поле возбуждения.

Роторы синхронных генераторов
бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами.

Явнополюсный ротор (рис.2)
состоит из вала 1, на котором укреплены сердечники полюсов с
полюсными катушками 2. Сердечники полюсов заканчиваются полюсными
наконечниками 3, которые обычно обрабатывают таким образом, чтобы
воздушный зазор между полюсным наконечником и статором получался неравномерным.
Он минимален под серединой полюса и максимален у его краев (рис.3, ).
Делается это для того, чтобы кривую магнитной индукции Bo в воздушном зазоре, имеющую форму трапеции при
равномерном зазоре 1, максимально приблизить к синусоиде 2.

Синхронные машины с
явно выраженными полюсами обычно многополюсные. Они, как правило,
рассчитываются на небольшие частоты вращения. Так, гидрогенератор Куйбышевской
ГЭС имеет 88 полюсов (2р=88) и вращается с частотой n₁=68,3 об/мин.

Рис. 2.
Явнополюсный ротор
Рис. 3. Распределение

                                                                            магнитной
индукции в зазоре

синхронной машины

Гидрогенераторы
всегда явнополюсные. Так как при малых частотах вращения n₁ (которые развивает
гидротурбина) гидрогенераторы должны выдавать электроэнергию промышленной частоты
50 Гц, то они должны иметь большое число пар полюсов:

p = 60*50/ n₁

Роторы гидрогенераторов
имеют большой диаметр (для размещения полюсов) и малую длину.

Турбогенераторы
являются быстроходными синхронными машинами. Объясняется это высокой частотой
вращения паровых турбин, к. п. д. которых возрастет с увеличением частоты
вращения. Обычно турбогенераторы делаются двухполюсными (2р = 2) и имеют
частоту вращения n₁ = 3000
об/мин.

При такой большой
частоте вращения явнополюсная конструкция ротора непригодна из-за
недостаточной механической прочности. Поэтому турбогенераторы имеют
неявнополюсный ротор — кованый стальной цилиндр с профрезерованными
продольными пазами для укладки обмотки возбуждения (см. рис. 7). Неявнополюсные
роторы имеют сравнительно небольшой диаметр при значительной длине.

В синхронных машинах
применяются два способа возбуждения: электромагнитное возбуждение
и возбуждение постоянными магнитами.

В зависимости от способа питания обмотки
возбуждения постоянным током различают независимое возбуждение и самовозбуждение.

При независимом возбуждении
для получения постоянного тока применяют возбудитель В (см. рис. 1),
который располагается на одном валу с синхронной машиной и представляет собой
генератор постоянного тока, мощность которого не превышает 2-5% от мощности синхронной
машины.

При самовозбуждении для питания обмотки возбуждения
постоянным выпрямленным током, получаемым от генератора, используются
выпрямители.

В случае возбуждения постоянными магнитами ротор не
имеет обмотки возбуждения, а его полюсы представляют собой постоянный магнит.
Это дает возможность получить машину без контактных колец, а следовательно,
повысить ее надежность и к. п. д.

На полюсных
наконечниках явно выраженных полюсов ротора имеются пазы, в которых укладывают
стержни демпферной (успокоительной) короткозамкнутой обмотки, выполняемой по
типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронных машин. Эта обмотка служит для
успокоения ротора (уменьшения качаний) в генераторах, а также для пуска в
синхронных двигателях.

Синхронные машины небольшой
мощности иногда выполняют обращенными (по типу машин постоянного тока). У таких
машин обмотка переменного тока размещается в пазах ротора и выводится к трем
контактным кольцам, а обмотка возбуждения размещается на явно выраженных
полюсах статора. Мощными эти машины не делаются, так как при такой конструкции
через контактные кольца приходится пропускать большой переменный ток (основной
ток машины) при высоком напряжении, тогда как в машинах обычного исполнения
через контактные кольца ротора проходит небольшой по величине ток возбуждения
при напряжении до 440 В.

Синхронные двигатели малых мощностей весьма
разнообразны по конструкции.

3.1.3. Принцип действия синхронного
генератора

Синхронные генераторы в зависимости от
типа обмотки статора могут быть одно-, двух- и трехфазными. Наибольшее
распространение получили трехфазные генераторы. На рис.4 представлена
электромагнитная схема такого генератора. Трехфазная обмотка статора состоит из
трех однофазных обмоток, равномерно распределенных по статору и сдвинутых в
пространстве на 120° относительно друг друга (рис.4). Посредством первичного
двигателя, в качестве которого применяются турбины (паровые или гидравлические),
двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели, ротор генератора
приводится во вращение с частотой n₁.

Рис. 4. Электромагнитная схема синхронного генератора

описание, устройство агрегата, принцип работы

Универсальный синхронный трёхфазный генератор представлен в виде специфического механизма переменного тока, который призван преобразовывать определённый тип энергии в электричество. Именно этот агрегат отвечает за работоспособность солнечных батарей, электростатических машин, а также гальванических элементов. На практике использование этих устройств определяется исключительно техническими характеристиками.

Краткое описание

Каждый специалист знает, что синхронный трёхфазный генератор зарекомендовал себя как высококачественный, мощный агрегат, который отличается специфической структурой переменного тока, а это высоко ценится в различных отраслях. Вмонтированный крутящийся электромагнит способен создавать магнитный поток, перемещающийся через три фазы обмотки используемого статора. В результате можно добиться того, что в пазах будет происходить переменная ЭДС однотипной частоты. Стоит отметить, что любой сдвиг фаз осуществляется исключительно под определённым углом, который равен одной трети вращения магнитных полей.

Сами производители отмечают тот факт, что генератор оборудован таким образом, чтобы якорь выступал в качестве мощного электромагнита. Если вал вращается от турбины, тогда в систему поступает электроэнергия, а обмотка ротора питается именно этим током. Во время такого взаимодействия якорь становится своеобразным электрическим магнитом, который крутится вместе с валом. Именно синхронные трёхфазные турбо- и гидрогенераторы производят больше всего полезной энергии.

Помимо этого, такие агрегаты успешно используются многими специалистами в качестве электромоторов для установок, где уровень мощности превышает отметку 50 кВт. Когда синхронный аппарат работает, то в графике двигателя источник постоянного тока соединяют с ротором, а вот статор подсоединяют к трёхфазному кабелю.

Разнообразие модельного ряда

В продаже сегодня можно встретить несколько видов синхронных генераторов, все они прекрасно справляются с теми или иными задачами. Благодаря этому каждый потребитель может выбрать наиболее подходящую модель устройства, которая будет обладать необходимыми эксплуатационными характеристиками. Большим спросом сегодня пользуются следующие виды генераторов:

Асинхронное устройство двойного типа. В таком генераторе подключена как роторная, так и статорная обмотки. График работы носит асинхронный характер.
Турбо. Агрегат отличается неявнополюсным строением генератора, изготавливается из турбин разного вида. К основным положительным характеристикам можно отнести высокую скорость оборотов, которая варьируется в пределах 6 тыс. в минуту.
Синхронный компенсатор. Такой агрегат является поставщиком реактивной мощности, благодаря чему активно используется для повышения качества электроэнергии.
Гидро. Ротор имеет существенное отличие от всех аналогов, так как присутствуют специальные полюса. Используется для выработки электроэнергии, работает исключительно на малых оборотах.

Устройство синхронного генератора

Качественный статор имеет аналогичный принцип действия с асинхронником. Его корпус собирается из отдельных пластин электротехнической стали, все детали разделены специальными изолирующими слоями. Обмотка переменного тока располагается в специальных пазах. Многочисленные преимущества синхронных трёхфазных генераторов повлияли на то, что они активно эксплуатируются в различных отраслях. Вся проводка обмоток изолируется и фиксируется, что особенно важно для безопасной работы, ведь этот раздел отвечает за подключение нагрузки.

Для тихоходных машин с гидравлическими турбинами изготавливаются высококачественные генераторы выступающего типа. А вот для тех узлов, которые функционируют по принципу скоростного вращения с переменным током, больше всего подходят прочные неявно выраженные полюса. Чтобы агрегат служил как можно дольше, нужно использовать правильное охлаждение. Чаще всего на вал монтируются специальные крыльчатки, которые регулируют уровень температуры ротора с обеих сторон. Весь воздух обязательно подлежит предварительной фильтрации. Если система относится к замкнутому типу, то через теплообменники проходит один и тот же воздух.

Отдельно стоит учесть, что для быстрого и своевременного охлаждения системы желательно использовать водород, который в 14,5 раз легче, нежели воздух. А вот принцип его эксплуатации самый простой.

Современные технологии позволяют изготавливать различные модели индукционных приборов, но в каждом таком изделии присутствуют одинаковые части:

Прочная обмотка с переменной ЭДС.
Мощный постоянный магнит или же обычный электромагнит, который производит требуемое рабочее поле.

Для того чтобы получить наибольший магнитный поток, во всех агрегатах предусмотрено наличие специализированной структуры, которая включает в себя два стальных сердечника. Рабочие обмотки установлены в специальные пазы. Один вмонтированный сердечник — внутренний, он крутится вокруг вертикального или же горизонтального стержня, который принято называть ротором. А вот недвижимый сердечник именуется якорем (статором).

Функциональные отличия агрегата

Чтобы устройство слаженно работало в течение долгих лет, нужно заранее ознакомиться с принципом действия синхронного генератора. Для оценки функциональных возможностей агрегата используются те же характеристики, что и для аппаратов с постоянным током. Основные различия касаются только некоторых эксплуатационных условий.

К основным характеристикам синхронного агрегата относятся следующие факты:

Снижение показателей напряжения наблюдается на активном и индуктивном сопротивлении обмоток устройства. Этот показатель может возрастать по мере того, как возрастает нагрузка самого агрегата.
Холостой ход. ЭДС прибора во многом зависит от токов возбуждения, что одновременно свидетельствует о намагничивании специальных цепей машины.
Регулировочные параметры трёхфазного генератора. Производители отмечают тот факт, что токи возбуждения зависят от нагрузки. В процессе активной эксплуатации синхронного генератора необходимо постоянно поддерживать оптимальное напряжение на зажимах. Соблюдать это требование достаточно просто, главное, регулировать ЭДС агрегата. Мастер может менять ток возбуждения в автоматическом режиме. При активно-емкостной нагрузке необходимо снижать ток возбуждения для непрерывного поддержания постоянного напряжения.

Комплектующие элементы

Принцип работы и устройство синхронного генератора отличаются тем, что этот агрегат может использоваться в качестве мотора и генератора. Его функциональные возможности позволяют быстро переходить от графика двигателя к графику работы генератора — это во многом зависит от действия тормозящей или вращающей силы оборудования. Такой принцип работы высоко ценится среди квалифицированных специалистов. Стоит отметить, что в графике двигателя в систему входит электрическая энергия, а выходит механическая.

Устройство синхронного генератора включает в себя следующие элементы:

Высококачественная обмотка устройства.
Ротор либо индуктор (вращающегося или подвижного типа). В комплекте к этому элементу обязательно прилагается обмотка возбуждения.
Несколько разновидностей мощных кабелей, способных выдержать большую нагрузку.
Удобный переключатель статорной катушки.
Специальный выпрямитель.
Высококачественная роторная катушка.
Специальный поставщик постоянного тока, работа которого может контролироваться самим пользователем.

Трёхфазный генератор входит в состав цепи переменного тока нелинейных сопротивлений.

Принцип работы

Неправильно настроенное оборудование не сможет слаженно работать в течение длительного промежутка времени, преждевременные поломки могут возникнуть на фоне появления всевозможных перегрузок, из-за некачественного возбуждения сети, а также частых переходов в асинхронные режимы. Последний фактор чаще всего возникает по причине каких-либо отклонений в сети: нагрузки переменного типа, короткие замыкания, неравномерная загрузка фаз.

Стоит отметить, что стабильная работа генератора зависит и от качества подключённой сети, где любое нарушение функционирования отдельно взятых потребителей чревато несимметричностью и искажением сигнала. В такой ситуации может перегреваться как сама конструкция агрегата, так и его обмотка. Наличие мощных преобразователей и выпрямителей чревато искажением синусоида.

Чтобы устройство правильно функционировало, нужно обеспечить ему правильное охлаждение. Если затраты воды достигают отметки 75% от номинала, тогда срабатывает предупредительная сигнализация. Когда расход охладителя находится в пределах 50%, система разгружается за две минуты. Этот вид генератора работает по принципу электромагнитной индукции. Якорная катушка находится в разомкнутом положении только на холостом ходу, из-за чего необходимое магнитное поле формирует исключительно обмотка ротора. Когда этот элемент крутится от проводного мотора, то у него наблюдается постоянная частота.

Первоначальное магнитное поле формируется за счёт обмотки возбуждения, а в катушку якоря поступает электрическая движущая сила. Если же якорь начал двигаться только благодаря вращению с определённой скоростью, то весь поток возбуждения переходит через проводники статорных катушек. В итоге происходит индицирование переменных ЭДС.

Используемые структуры возбуждения

Все крупные производители изготавливают генераторы, моторы и синхронные компрессоры, которые оснащены инновационными полупроводниковыми структурами, такими как возбуждение трёхфазных агрегатов. В таких ситуациях используется беспроигрышный метод выпрямления переменных токов.

Принцип устройства генератора отличается тем, что структуры возбуждения могут обеспечить следующие параметры функционирования:

Работа аппарата на холостом ходу.
Электроторможение устройства.
Функционирование в определённой энергетической структуре с имеющимися нагрузками либо перезагрузками.
Возбуждение синхронного генератора может быть немного форсировано в связи с такими критериями, как ток и напряжение, которые отвечают заданной кратности.
Подключение к электросети с помощью точной самосинхронизации.

Сферы применения

Многофункциональные трёхфазные двигатели используются в различной технике. Высокая популярность обусловлена тем, что такие агрегаты обладают необходимой простотой и надёжностью конструкции, а также доступной ценой. Генератор не нуждается в особом уходе, быстро приступает к работе и хорошо переносит длительные нагрузки. Качественное энергоснабжение осуществляется именно по трёхфазной системе переменного тока, так как любое использование двигателей с постоянным током требует установки дополнительных агрегатов.

Трёхфазные генераторы считаются незаменимыми в приводах сверлильных и токарных станков, пилорамах и циркуляционных пилах, лифтах, лебёдках и подъёмных кранах. Помимо этого, такой агрегат широко востребован и в сельскохозяйственной отрасли, где основную работу выполняют барабанные молотилки, веялки, зернопульты, погрузчики. Синхронные установки используются как основной источник электроэнергии переменного тока на крупнейших станциях, на передвижных агрегатах и транспортных машинах (тепловозы, машины, самолёты). Генератор может функционировать как автономно, так и параллельно с сетью.

Конструкторы утверждают, что без такого оборудования не могут обойтись те станции, где отсутствует центральная подача электроэнергии. Особенно это касается крупных фермерских хозяйств, которые возведены вдали от населённых пунктов.

Что такое синхронизация генератора — методы синхронизации ламп

Стационарный генератор не должен подключаться к токоведущим шинам, потому что наведенная ЭДС равна нулю в состоянии покоя, что приводит к короткому замыканию. Процедура Synchronization и оборудование для ее проверки одинаковы, независимо от того, должен ли один генератор переменного тока подключаться параллельно с другим генератором переменного тока или генератор переменного тока должен быть подключен к бесконечной шине.

В комплекте:

Для синхронизации используются следующие методы.

Синхронизация с помощью синхронизирующих ламп

Набор из трех синхронизирующих ламп может использоваться для проверки условий параллельной работы или синхронизации входящей машины с другой машиной. Ниже показан метод темной лампы и вольтметр, используемый для синхронизации. Этот метод используется для машин малой мощности.

Первичный двигатель входящей машины запускается и приближается к своей номинальной скорости. Ток возбуждения входящей машины регулируется таким образом, чтобы он стал равным напряжению на шине.Мерцание трех ламп происходит с частотой, равной разнице частот входящей машины и шины. Все лампы будут гореть и выключаться одновременно, если фазы соединены правильно. Если это условие не выполняется, значит, чередование фаз подключено неправильно.

Таким образом, чтобы подключить машину в правильной последовательности фаз, необходимо поменять местами два вывода к линии входящей машины. Частота поступающей машины регулируется до тех пор, пока лампа не начнет медленно мигать.Частота мерцания не должна превышать одного периода темноты в секунду. После окончательной регулировки входящего напряжения переключатель синхронизации замыкается в середине их темного периода.

Преимущества метода темной лампы

Такой способ дешевле.
Правильная последовательность фаз легко определяется.

Недостатки метода темной лампы

Лампа гаснет примерно при половине номинального напряжения. Следовательно, возможно, что переключатель синхронизации может быть отключен даже при разности фаз между машиной.
Нить лампы может перегореть.
Мигание ламп не указывает на то, какая лампа имеет более высокую частоту.

Метод трех ярких ламп

В этом методе лампы подключаются по фазам, например, A _1, подключен к B ₂, B ₁ подключен к C ₂ и C ₁ подключен к A ₂. Если все три лампы светятся и темнеют вместе, это означает, что чередование фаз правильное.Правильный момент включения переключателя синхронизации находится в середине яркого периода.

Две ярких одной темной лампы Метод

В этом методе одна лампа подключается между соответствующими фазами, а две другие перекрестно подключаются между двумя другими фазами, как показано на рисунке ниже.

Здесь A ₁ соединен с A ₂, B ₁ с C ₂ и C ₁ с B ₂. Первичный двигатель входящей машины запускается и набирает номинальную скорость.Возбуждение входящей машины регулируется таким образом, что входящая машина индуцирует напряжение E _A1, E _B2, E _C3, которое равно напряжениям на шинах V _A1, V _B1 и V _C1. Схема представлена ниже.

Правильный момент для включения переключателя достигается в тот момент, когда подключенная к прямой лампе темная, а подключенные крестообразные лампы одинаково яркие. Если чередование фаз неправильное, такое мгновение не произойдет, и все лампы погаснут одновременно.

Направление вращения входящей машины изменяется путем перестановки двух линий машины. Поскольку темный диапазон лампы простирается до значительного диапазона напряжений, вольтметр V ₁ подключается к прямой лампе. Переключатель синхронизации замкнут, когда показание вольтметра равно нулю.

Таким образом, входящая машина теперь плавает на сборной шине и готова принять нагрузку в качестве генератора. Если первичный двигатель отключен, он ведет себя как двигатель.Для параллельной работы малых машин на электростанциях используются три лампы вместе с синхроскопом. Для синхронизации очень больших машин на электростанциях вся процедура выполняется автоматически компьютером.

См. Также: Синхронизация синхроскопа

Синхронный генератор переменного тока

: принцип работы, типы

Синхронный генератор — это машина, вырабатывающая переменное напряжение при вращении вала. Синхронный генератор называется синхронным, потому что генерируемая им форма волны напряжения синхронизируется с вращением генератора.

Основные сведения о синхронном генераторе

Синхронный генератор — это генератор переменного тока, выход которого синхронизирован с положением ротора.

Частота напряжения, создаваемого синхронным генератором, зависит только от скорости вращения его вала и количества полюсов . Это делает синхронный генератор очень эффективным для выработки электроэнергии для коммунальных предприятий, поскольку он вырабатывает энергию на сетевой частоте на постоянной основе, когда его ротор вращается с постоянной скоростью.

Рисунок 1 КОЛЬЦА И УГЛЕРОДНЫЕ ЩЕТКИ:

Контактные кольца — это гладкие кольца, которые устанавливаются на ротор и соединяются с одним концом катушки ротора.

Щетки скользят непосредственно по контактным кольцам и обеспечивают электрический контакт с внешними клеммами. Щетки со временем изнашиваются, поэтому их необходимо периодически проверять и заменять по мере необходимости.

Для больших синхронных генераторов требуется напряжение возбуждения для поля. Это напряжение поступает от отдельного источника питания, такого как небольшой вспомогательный генератор постоянного тока, называемый возбудителем, для подачи тока возбуждения.

Обычно возбудитель устанавливается на главном валу. Различные типы возбудителей включают отдельные возбудители, которые представляют собой генераторы постоянного тока, статические возбудители (без вращающихся частей) и возбудители постоянного тока с приводом от вала. Ток от возбудителя обычно регулируется автоматическим или ручным регулятором.

Вы встретите двух типов синхронных генераторов переменного тока , когда вы работаете с системами возобновляемой энергии.

В один тип , якорь является ротором, и ток от якоря генерируется в роторе; это называется генератором переменного тока с вращающимся якорем .В этом случае контактные кольца и щетки используются для пропускания тока от ротора через изолированные фарфоровые втулки к электрическим выводам на корпусе генератора.

, другой тип имеет поле на роторе и якорь на статоре. В этом случае контактные кольца и щетки могут не понадобиться, потому что мощность вырабатывается в неподвижном статоре, а ток ротора может подаваться от отдельного вращающегося возбудителя, который установлен на том же валу. Это называется генератором переменного тока с вращающимся полем .

В любом случае вал ротора соединен с первичным двигателем, который заставляет его вращаться.

В больших генераторах поле вращается, и обмотки якоря находятся на статоре. Трехфазный генератор является стандартом для коммунальных служб, поскольку его можно передавать по более низкой цене, а трехфазный генератор значительно меньше однофазного генератора того же номинала.

Электрическая частота трехфазного выходного напряжения зависит от механической скорости ротора и количества полюсов в генераторе, как упоминалось ранее.

Работает синхронный генератор переменного тока с вращающимся якорем

Генератор с вращающимся якорем также называется генератором стационарного поля . В небольшом генераторе с вращающимся якорем магнитное поле может создаваться постоянными магнитами, окружающими ротор, или электромагнитами.

Поскольку якорь находится во вращающемся узле, токосъемные кольца и щетки используются для отвода тока от ротора и его передачи на выход.

В дополнение к сотням обмоток практический генератор с вращающимся якорем обычно имеет много пар полюсов в статоре, которые чередуются как северный и южный полюса по периферии.

Противоположные полюса расположены рядом друг с другом, так что ротор генерирует полную синусоидальную волну, проходя через каждую пару полюсов.

Когда первичный двигатель вращает ротор, обмотки якоря отсекают силовые линии магнитного поля от поля и генерируют синусоидальную волну.

Полюса обмотки возбуждения являются частью магнитного пути; путь включает ротор, воздушный зазор, полюса статора и кожух, но не нижнюю пластину.

Нижняя пластина изготовлена из немагнитного материала для устранения наведенного тока.Обмотки возбуждения намотаны на полюса.

Однофазный генератор имеет два контактных кольца, которые соединены с катушкой на роторе.

Генераторы переменного тока с вращающимся якорем обычно используются для маломощных приложений, обычно менее 5 кВА, поскольку ток через контактные кольца и щетки невелик. Большинство генераторов с вращающимся якорем производят только однофазные.

Переменный ток с вращающимся полем Синхронный Рабочий генератор

Все большие синхронные генераторы переменного тока — это генераторы с вращающимся полем , которые повсеместно используются коммунальными предприятиями.Генератор переменного тока с вращающимся полем также называют генератором стационарного якоря.

Поскольку обмотки якоря находятся на статоре, можно легко генерировать большие количества энергии и передавать их в нагрузку или в сеть (подвижные контакты между якорем и выходными клеммами отсутствуют).

В очень маленьких генераторах переменного тока с вращающимся полем постоянные магниты могут использоваться для поля ротора; однако в большинстве генераторов вращающегося поля для ротора используется электромагнит (он известен как ротор с намоткой).

Ротор с обмоткой — это узел сердечника ротора, обмотка которого состоит из отдельно изолированных проводов.

В генераторе постоянный ток подается на ротор, чтобы обеспечить магнитный поток для вращающегося поля. Поскольку обеспечивается постоянный ток, электромагнит имеет фиксированную полярность (как стержневой магнит). Когда вращающееся магнитное поле перемещается по обмоткам статора, магнитное поле от ротора прорезает обмотки якоря в статоре, и вырабатывается энергия.

Коммунальные предприятия особенно озабочены эффективностью своих генераторов.По мере увеличения размеров генераторы повышается их эффективность.

Большая машина на самом деле весит меньше на киловатт произведенного оборудования, чем малая машина, и с повышением эффективности, с точки зрения коммунальной компании, чем больше, тем лучше.

Единственный недостаток заключается в том, что для больших генераторов требуется какое-либо охлаждение. Используются три основные системы охлаждения: воздушное охлаждение, охлаждение сжатым водородом и системы водяного / масляного охлаждения.

Требуемая система охлаждения зависит от конкретного типа генератора и выходной мощности.Например, большие низкооборотные многополюсные генераторы легче охлаждать, чем высокоскоростные.

В генераторе переменного тока с вращающимся полем ток в обмотке возбуждения обычно создается возбудителем.

Как упоминалось ранее, доступны несколько различных типов возбудителей, но обычно якорь возбудителя и главный полевой ротор перемещаются вместе на общем валу.

Возбудителем может быть генератор постоянного тока или генератор переменного тока, который использует диоды для преобразования своего выхода в постоянный ток.Конечный результат — необходимый постоянный ток, который используется для создания поля ротора.

На рис. 2 показана схема генератора переменного тока с большим вращающимся полем . Он имеет генератор возбудителя постоянного тока на левом конце ротора и вращающееся поле в основном генераторе.

Якорь главного генератора состоит из витков проволоки, прижатой к полюсам статора. Эти катушки соединены в виде трех отдельных обмоток, расположенных на расстоянии 120 ° друг от друга, для создания трехфазного (3φ) напряжения.

Ток во вращающемся поле управляется возбудителем, который, в свою очередь, регулирует выход. Выходное напряжение от возбудителя переменного тока представляет собой трехфазный переменный ток, который проходит через вращающийся шестидиодный мостовой выпрямитель, где он преобразуется в постоянный ток.

Поскольку якорь возбудителя и диоды установлены на том же валу, что и обмотки возбуждения основного генератора, два провода, которые обеспечивают положительный и отрицательный постоянный ток к полю основного генератора, могут быть подключены напрямую, без использования контактных колец и щеток.Это означает, что генератор может работать длительное время между периодами обслуживания.

Ток возбуждения можно регулировать напрямую с помощью регулятора, или можно управлять выходным напряжением возбудителя для увеличения или уменьшения выходной мощности основного генератора.

Рисунок 2 Синхронный генератор с вращающимся полем с возбудителем, который подает ток на поле ротора

На рисунке 3 показан большой трехфазный синхронный генератор , который может производить до 75 МВА мощности.Это пример генератора вращающегося поля, который использует возбудитель для обеспечения тока возбуждения.

Ротор синхронного генератора может быть выполнен в виде явнополюсного или несимметричного полюса.

Термин выступ означает выступ за пределы поверхности, уровня или линии. Выступающие полюса состоят из проводов, плотно намотанных вокруг магнитных полюсных наконечников, которые выступают из ротора. Эта конструкция предназначена только для низкоскоростных генераторов, поэтому она полезна для некоторых небольших ветряных турбин и некоторых тихоходных гидроэлектрических турбин.

Генераторы с незакрепленными полюсами используются для более высоких скоростей и полезны на электростанциях, работающих на ископаемом топливе, и на атомных электростанциях, где они обычно вращаются со скоростью 3600 об / мин, чтобы использовать пар высокого давления.

Более высокие скорости вращения создают более сильные центробежные силы, которые разрывают роторы с явными полюсами.

Невыступающие полюса также называют полюсами турбины. Они могут быть выполнены в виде длинного стального цилиндра. Ротор изготавливается путем вдавливания обмоток в пазы полюсного наконечника, и эта конструкция может выдерживать более высокие скорости, создаваемые паровыми турбинами.

Трехфазный синхронный генератор работает

На рисунке 4a показан упрощенный трехфазный генератор . Вращающееся поле показано как постоянный магнит.

Когда первичный двигатель вращает поле мимо трех обмоток статора, создается трехфазная синусоида. На рисунке 4b показан трехфазный выходной сигнал генератора.

Синусоидальная волна возникает, когда полюс обмотки возбуждения вращается мимо обмотки якоря в статоре.Если Северный полюс генерирует положительную половину синусоидальной волны, Южный полюс генерирует отрицательный полупериод.

Поскольку обмотки якоря установлены в статоре на 120 ° друг от друга, синусоидальные волны разделены на 120 °.

Большинство генераторов вырабатывают трехфазные, потому что они более эффективны. Если конечный выход должен быть постоянным, трехфазный легко преобразовать в постоянный ток с помощью диодов. Синхронный генератор не имеет скольжения, поэтому выходная частота остается постоянной, когда скорость поддерживается постоянной.

Рисунок 3 Синхронный генератор для коммунального предприятия

Рисунок 4 Трехфазный генератор вращающегося поля и трехфазная синусоида. На рисунке 4b показан выходной сигнал генератора. Для простоты ротор на рисунке 4а показан как постоянный магнит.

Синхронные генераторы, используемые в ветряных турбинах

Синхронный генератор обычно используется в ветряных турбинах, когда генератор подключен непосредственно к сети и не использует инвертор.

Основное преимущество синхронных генераторов для ветряных турбин состоит в том, что они могут получать напряжение от сети и действовать как электродвигатель, если лопасти не вращаются.

Если скорость ветра низкая, генератор может действовать как двигатель, чтобы начать вращать лопасти. Напряжение от сети помогает двигателю набрать почти синхронную скорость и запускает лопасти, вращающиеся достаточно быстро, чтобы ветер мог взять верх.

Если бы двигатель не использовался для вращения лопастей во время запуска, ветряная турбина не могла бы начать собирать энергию, пока скорость ветра не увеличится.

Когда ветер начинает подбирать и лопасти начинают собирать энергию, напряжение сети автоматически отключается от синхронной машины, и лопасти ветряной турбины начинают вращать вал достаточно быстро, чтобы генерировать электричество. Этот переход происходит при скорости ветра выше 6 миль в час.

Еще одно преимущество использования синхронного генератора в ветряной турбине состоит в том, что когда на его катушку вращающегося поля подается постоянный ток, создается очень сильное магнитное поле, и синхронный генератор почти не имеет скольжения.

Таким образом, , если генератор правильно подключен к сети, его вал постоянно работает со скоростью, близкой к расчетной, что гарантирует, что он будет вырабатывать напряжение с частотой, близкой к номинальной частоте 60 Гц.

На рисунке 5 показан синхронный генератор, используемый в ветряной турбине.

Рисунок 5 Генератор для ветряной турбины

Расчет скорости синхронного генератора

Частота синхронного генератора определяется количеством полюсов в якоре и скоростью вращающегося ротора.Уравнение для частоты синхронного генератора:

\ [f = Np \ times RPM \ times 120 \]

Где

f = частота в Гц

N _p = количество полюсов

об / мин = скорость вращения, в оборотах в минуту

Расчет частоты наведенного напряжения

Какова частота наведенного напряжения для четырехполюсного генератора, вращающегося при 1800 об / мин?

Решение:

f = Np × RPM × 120 = 4 × 1800 × 120 = 60 Гц

Расчет скорости синхронного генератора

Насколько быстро 24-полюсный генератор должен вращаться, чтобы производят 60 Гц?

Решение:

Таблица 1 суммирует количество полюсов и оборотов, необходимых для выработки частоты 50 Гц или 60 Гц, которые являются двумя наиболее распространенными частотами для электрических сетей во всем мире.

Число полюсов генератора всегда попарно, поэтому число полюсов всегда четное.

Чем больше количество пар полюсов, тем ниже скорость вращения генератора, обеспечивающего заданную частоту.

1,5 90

Количество полюсов	об / мин для 50 Гц	об / мин для 60 Гц
2	3000
6	1000	1,200
8	750	900
10	600	720	720	12	429	514
16	375	450
18	333	400
20	300		300	9040

Таблица 1 Количество полюсов, необходимых для создания 5 0 Гц или 60 Гц

На рисунке 6 показан второй набор полюсов поля на генераторе.Когда добавляется второй набор полюсов, выходное напряжение генератора имеет дополнительную синусоидальную волну на каждый оборот генератора.

Если добавляются дополнительные полюса, при каждом обороте ротора генерируется больше синусоид.

Рисунок 6 Выходная синусоида для генератора с четырьмя полюсами поля. Обратите внимание, что на каждый оборот ротора на выходе приходится два цикла.

Контрольный вопрос

Какие основные части синхронного генератора?
Как генератор с вращающимся якорем вырабатывает напряжение?
Как генератор вращающегося поля вырабатывает напряжение?
Как синхронный генератор с постоянными магнитами вырабатывает напряжение?

Ответы

Основными частями синхронного генератора являются ротор (который обычно представляет собой обмотку возбуждения или, в небольших генераторах, вращающийся постоянный магнит, способ снабжения катушек возбуждения электричеством) и статор (обычно это якорь, на котором снимается питание).Очень большие синхронные генераторы имеют возбудитель, обеспечивающий ток возбуждения. Если возбудитель вырабатывает переменный ток, есть диоды, чтобы выпрямить его до необходимого постоянного тока для поля основного генератора. У других генераторов есть подшипники, охлаждающий вентилятор и корпус.
В генераторе с вращающимся якорем якорь представляет собой катушку, которая разрезает линии в магнитном поле, создаваемом статором, и передает выходной сигнал через контактные кольца и щетки наружу.
В генераторе вращающегося поля поле создается либо катушкой, либо постоянным магнитом и создает вращающееся поле, которое генерирует напряжение в неподвижных катушках статора при его вращении.Выход снимается с обмоток статора.
Постоянный магнит создает вращающееся магнитное поле, которое индуцирует напряжение в катушках статора при прохождении через них.

Синхронный генератор | Статья о синхронном генераторе от Free Dictionary

синхронная машина, работающая как генератор. Синхронные генераторы обычно используются как источники переменного тока постоянной частоты. Они используются, например, на электростанциях, электроустановках и транспортных системах.Синхронные генераторы начали применяться в 70-е годы XIX века, когда П. Н. Яблочков (Яблочков) изобрел дуговую лампу, известную как свеча Яблочкова.

Синхронные генераторы чаще всего используются для выработки тока промышленной частоты. Роторы таких машин приводятся в движение паровыми или водяными турбинами. Также построены синхронные генераторы, приводимые в действие газовыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания, ветряными двигателями и электродвигателями.

Обмотки ротора синхронного генератора получают постоянный ток от выпрямительного оборудования или от отдельного генератора ( см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЗБУЖДИТЕЛЬ ), который обычно устанавливается на том же валу, что и синхронный генератор.Когда ротор вращается, его магнитное поле индуцирует переменную электродвижущую силу (ЭДС) в трехфазной обмотке статора. Частота этой ЭДС составляет f = pn , где P — количество пар полюсов, а n — частота вращения ротора. Высокоскоростные синхронные генераторы (паро- и газотурбинные генераторы) имеют небольшое количество пар полюсов: p = 1 или 2. Тихоходные генераторы (гидротурбинные генераторы) могут иметь несколько десятков пар полюсов.Величина ЭДС регулируется изменением тока в обмотке ротора.

В некоторых синхронных генераторах малой мощности обмотка переменного тока размещена на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре. Особую группу составляют генераторы, которые имеют большое количество пар полюсов для получения токов высокой частоты ( см. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СРЕДНЕЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ).

Что такое синхронный генератор на постоянных магнитах?

Синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG) — это электрический генератор, в котором для создания магнитных полей используются постоянные магниты вместо катушек из электрических проводов. Магниты, которые сохраняют свои магнитные поля в течение длительного времени в различных условиях, называются постоянными магнитами. Стандартным электрическим генераторам требуются обмотки двигателя, называемые катушками возбуждения, для создания магнитного поля, используемого для выработки электрического тока.Замена катушек на постоянные магниты устраняет потребность в энергии для работы катушек, уменьшает размер двигателя и позволяет генерировать мощность с разными скоростями.

В традиционных автомобильных двигателях генераторы заряжают аккумулятор транспортного средства и снабжают его электрическую систему энергией.

Электрогенераторы со стандартной спиралью, работающие от пара или воды, обычно работают с постоянной скоростью, чтобы производить электричество с постоянным напряжением и частотой. При производстве электроэнергии с использованием воды или гидроэлектроэнергии изменение уровня воды в плотинах и водозаборных озерах может затруднить поддержание адекватного потока к генератору. Синхронный генератор с постоянными магнитами может работать с широким диапазоном скоростей, что позволяет лучше работать при сезонных уровнях воды. Также им не нужны редукторы с регулируемой скоростью.

Генератор автомобильного двигателя по сути служит электрическим генератором.

Низкоскоростные PMSG привели к разработке эффективных ветряных генераторов.Неустойчивый характер ветра создает проблемы для стандартных электрических генераторов, которые должны работать в устойчивых условиях. Генераторы на постоянных магнитах могут работать на разных скоростях, имеют меньший вес за счет работы в качестве агрегата с прямым приводом без шестерен и очень долговечны.

Эти системы были включены в автомобильную гибридную технологию.Гибридный автомобиль использует аккумуляторные батареи для питания одного или нескольких электроприводов. В электроприводе может использоваться синхронный генератор с постоянными магнитами, который будет работать как двигатель или генератор. Энергия батареи, передаваемая в PMSG, может помочь автомобилю двигаться, действуя как двигатель, а когда автомобиль замедляется, генератор помогает перезарядить батареи.

Хорошим рынком для систем PMSG является когенерация электроэнергии.При производстве природного газа или угля образуется большое количество дымовых газов. Генерация, работающая на топливе, обычно имеет КПД около 30 процентов. Газообразные продукты сгорания могут подаваться на высокоскоростную турбину, соединенную с синхронным генератором. Производство электроэнергии из потока отходящих газов может повысить общую эффективность генерации примерно до 70 процентов.

Постоянные магниты обычно не делают из железа, которое со временем может терять магнитную силу.Тип магнита, называемый редкоземельным магнитом, может быть сформирован в формы, необходимые для размещения внутри PMSG. Магниты из редкоземельных элементов могут быть изготовлены из комбинаций самария / кобальта или неодима / железа / бора. Эти магниты называются редкоземельными, потому что самарий и неодим внесены в список редкоземельных элементов периодической таблицы, таблицы всех известных природных и синтетических элементов.

Уравнение ЭДС генератора переменного тока и синхронного генератора

Уравнение ЭДС генератора переменного тока

Генератор переменного тока или генератор переменного тока (также известный как синхронный генератор или динамо) — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую.

Когда мы подаем ток намагничивания от шунтирующего генератора постоянного тока через два контактных кольца (в последних генераторах переменного тока они используют электронную систему запуска вместо контактных колец и коммутаторов), потому что магниты поля вращаются. имейте в виду, что в большинстве генераторов переменного тока используется вращающееся магнитное поле со стационарным якорем.

Когда ротор вращается, проводники статора, которые остаются статичными в случае отключения генератора из-за магнитного потока, они индуцируют ЭДС, возникающую в них (согласно закону Фарадея об электромагнитной индукции , который гласит, что если проводник или катушка соединяются с любым изменяя поток, в нем должна быть наведенная ЭДС.

Примечание: мы подробно обсудим конструкцию, работу и эксплуатацию, типы генераторов переменного тока в наших следующих публикациях.

Эту наведенную ЭДС можно найти с помощью уравнения для ЭДС генератора , которое выглядит следующим образом:

Lets,

P = количество полюсов

Z = количество проводников или сторон катушки последовательно / фаза, т.е. Z = 2T … Где T — количество катушек или витков на фазу (обратите внимание, что один виток или катушка имеет два конца или стороны)

f = частота наведенной ЭДС в Гц

Φ = поток на полюс (Weber)

N = скорость ротора (об / мин)

K _d = коэффициент распределения =

Где коэффициент распределения = K _d =

K _c или K _P = Cos α / 2

Если наведенная ЭДС считается синусоидальной, то

K _f = коэффициент формы = 1.11

За один оборот ротора, т.е. за 60 / N секунд, каждый проводник перерезается потоком ΦP Webers.

d Φ = Φ P , а также d Φ = 60 / N секунд

затем наведенная ЭДС на проводник (средняя) =… .. (i)

Но мы знаем, что:

f = PN / 120 или N = 120 f / P

Подставляя значение N в Уравнение (i) , получаем ,

Среднее значение ЭДС на провод = (N = 120 f / P)

Если имеется Z проводников, последовательно соединенных на фазу,

тогда синхронный генератор средний E.М.Ф на фазу = 2 f Φ Z Вольт = 4 f Φ T Вольт … .. (Z = 2T)

Также мы знаем, что;

Форм-фактор = Среднеквадратичное значение / Среднее значение

= Среднеквадратичное значение = Форм-фактор x Среднее значение,

В _AV = 1,11 x 4 f ΦT = 4,44 f ΦT Вольт.

И фактическое доступное напряжение генератора на каждую фазу

В _PH = 4.44 K _C K _D f ΦT _PH

V = 4,44 K _f K _C K _D f ΦT Вольт.

Где:

В = Фактическое генерируемое напряжение на каждую фазу
K _C = Коэффициент диапазона или шаг катушки
K _D = Коэффициент распределения
K _f = Форм-фактор
f = частота
T = количество катушек или количество витков на фазу

Примечание: если генератор переменного тока или генератор переменного тока подключены звездой, как обычно, то линейное напряжение в √3 раз больше фазы напряжение, полученное из приведенного выше уравнения.

Похожие сообщения:

Синхронные генераторы | SynchronousGenerators.com

Синхронные генераторы
www.SynchronousGenerators.com

Реклама у нас дает результат !

Увеличено
продажи
Новый
клиенты
Больше
рыночная доля
Конкурентное преимущество
Увеличение
акционерной стоимости

для синхронных генераторов; Реклама, развитие бизнеса,
Маркетинг или решения для продаж, по телефону или электронной почте:

Остин, Техас

реклама @ SynchronousGenerators.com

«Изменяя способ
Мир производит и использует энергию »

Следуйте за нами в Twitter:

Следуйте @SynchronousGen

Спасибо за электричество и электросеть,
отсюда возьмем!

синхронный
Генераторы
www.SynchronousGenerators.com

»
Энергия будущего — это «чистая энергия нуля»
и
— дальше
Солнечная »
^см

Что такое синхронный
Генератор?

«Синхронный
генераторы »
работает с постоянной
скорости и получает возбуждение от источника питания, внешнего или независимого от
нагрузку или сеть передачи, которую он снабжает.

синхронный генератор имеет
возбудитель, который включает синхронный генератор
к
вырабатывать собственную «реактивную» мощность, а также регулировать ее напряжение.
Синхронный
генераторы могут
работать параллельно с энергосистемой или в автономном режиме, или
«островной» режим.
Синхронный
генераторы требуют
редуктор скорости.

ТЭЦ
системы с синхронным
генераторы могут обеспечить до 100% стоимости объекта
мощность, в то время как индукционные генераторы могут обеспечивать только около 1/3
Требования к питанию.

Продукция
Чистая энергия и энергия, необходимые вашему бизнесу, с помощью ТЭЦ
, когенерации и тригенерации при стоимости топлива 4
центов / кВтч
(при цене на природный газ 4 долл.00 / млн БТЕ)

«Изменение способа производства и использования энергии в мире»

^см

Остин,
Техас

реклама @ SynchronousGenerators.com

Американский энергетический план
^см
www.AmericanEnergyPlan.org

3-5 миллионов новых рабочих мест
Экономия топлива> 1,50 доллара на галлон
Энергетическая независимость Америки
Прекращает худшую экономическую депрессию всех времен

« The
Энергия будущего — это чистая нулевая энергия ! »
^см

Путь
Beyond Solar ^см

www.NetZeroEnergy.com

НЕТ
ИНОСТРАННАЯ НЕФТЬ!

траты
сотни, сотни и сотни миллиардов долларов ежегодно за
нефть, большая часть которой поступает с Ближнего Востока, — едва ли не самая глупая
то, что могло бы сделать современное общество.Очень сложно думать о чем-либо
более идиотский, чем это.
~ Р. Джеймс Вулси-младший, бывший директор ЦРУ

По словам Р. Джеймса Вулси, директора Центрального разведывательного управления, основная идея заключается в осознании того, что глобальное потепление, геополитика нефти и войны в Персидском заливе — это не отдельные проблемы, а аспекты одной проблемы, Западной зависимость от нефти.

Аккумулятор
Хранилище энергии *
Двунаправленный
Мощность * ТЭЦ
Системы * EcoGeneration
Системы

Энергия
Показатели эффективности
* Мастер Энергии
Планирование * Хранение энергии
* Микросетки

Чистый ноль
Энергетические системы
* Солнечная
Когенерация * синхронная
Генераторы * Trigeneration

Есть только
один:
www.SynchronousGenerators.com
Веб-сайт!

**** На сайте с 2003 года!
****

ср
предоставлять решения :

Реклама
Развитие бизнеса
Доступ к капиталу
Инжиниринг
Маркетинговые стратегии
Инвесторы и запросы инвестиций
Связи с общественностью
Решения для продаж

Результат :

Увеличено
продажи
Увеличение доли рынка
Конкурентное преимущество
Повышение акционерной стоимости
Новые клиенты и проекты

Американский энергетический план
^см
www.AmericanEnergyPlan.com

3-5 миллионов новых рабочих мест
Экономия топлива> 1,50 доллара за галлон
Энергетическая независимость Америки
Прекращает худшую экономическую депрессию всех времен

Мы
поддержать возобновляемую энергию
Институт и американский
Энергетический план, пожертвовав часть нашей прибыли
Возобновляемая энергия
Института в их усилиях по сокращению использования ископаемого топлива за счет
возобновляемые источники энергии и их цели по прекращению загрязнения ископаемого топлива путем
сокращение / устранение выбросов углерода,

Выбросы углекислого газа и

Выбросы парниковых газов.

Возобновляемая энергия
Институт
это «Изменение того, как мир делает
и использует энергию
Предоставление исследований и разработок, финансирования и ресурсов, которые создают
Устойчивая энергетика через «безуглеродный
Энергия, ‘Чистота
Производство электроэнергии »и« Без загрязнения »
Власть через
Расширение использования возобновляемых источников энергии
Технологии »

#SynchronousGenerators
# Генераторы

синхронный
Генераторы
www.SynchronousGenerators.com

[email protected]

SynchronousGenerators.com

Устройство синхронного генератора переменного тока, принцип работы

Принцип работы синхронного электрогенератора

Разновидности синхронных генераторов

Области применения синхронных трехфазных генераторов переменного тока

В каких случаях необходимо купить и использовать синхронный генератор?

Преимущества использования синхронных генераторов

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — это… Что такое СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР?

Смотреть что такое «СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР» в других словарях:

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) – принцип работы и особенности

Содержание статьи:

СТАТИСТИКА ПРОДАЖ ГЕНЕРАТОРОВ ПО ТИПУ АЛЬТЕРНАТОРА

ЧТО ТАКОЕ АЛЬТЕРНАТОР

СИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПРЕИМУЩЕСТВА В РАБОТЕ

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР: ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПЛЮСЫ

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: МИНУСЫ

ВЫВОДЫ: КАКОЙ АЛЬТЕРНАТОР ЛУЧШЕ

Рекомендуем к просмотру видео-обзор ” Электрогенератор – асинхронный или синхронный “:

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) – принцип работы и особенности

Все об альтернаторе

Достоинства синхронного альтернатора

Недостатки синхронного альтернатора

Преимущества асинхронного альтернатора

Недостатки асинхронного альтернатора

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

Синхронный и Асинхронный генератор(Альтернатор) – что это? Синхронные и Асинхронные альтернаторы в бензиновых и дизельных генераторах и электростанциях

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Синхронные генераторы. Конструкция синхронных генераторов. Принцип действия синхронного генератора

описание, устройство агрегата, принцип работы

Краткое описание

Разнообразие модельного ряда

Устройство синхронного генератора

Функциональные отличия агрегата

Комплектующие элементы

Принцип работы

Используемые структуры возбуждения

Сферы применения

Что такое синхронизация генератора — методы синхронизации ламп

Синхронизация с помощью синхронизирующих ламп

Преимущества метода темной лампы

Недостатки метода темной лампы

Метод трех ярких ламп

Две ярких одной темной лампы Метод

: принцип работы, типы

Основные сведения о синхронном генераторе

Работает синхронный генератор переменного тока с вращающимся якорем

Переменный ток с вращающимся полем Синхронный Рабочий генератор

Трехфазный синхронный генератор работает

Синхронные генераторы, используемые в ветряных турбинах

Расчет скорости синхронного генератора

Расчет частоты наведенного напряжения

Расчет скорости синхронного генератора

Синхронный генератор | Статья о синхронном генераторе от Free Dictionary

Что такое синхронный генератор на постоянных магнитах?

Уравнение ЭДС генератора переменного тока и синхронного генератора

Уравнение ЭДС генератора переменного тока

Синхронные генераторы | SynchronousGenerators.com

alexxlab

Вам также может понравиться

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением: Генераторы параллельного возбуждения

Генератор из асинхронного двигателя на магнитах: Как переделать асинхронный двигатель в генератор

Генератор для загородного дома дизельный: Выбираем дизельный генератор для дачи или загородного дома

Добавить комментарий Отменить ответ