Что такое альтернатор в генераторе

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).

Автономный дом. Часть первая – альтернатор

Состоят электрогенераторы из двух основных агрегатов – альтернатора и силовой установки, приводящей генератор в действие. В этой статье будут изучаться разнотипные альтернаторы.

Базовую основу установок, генерирующих электричество с помощью электромагнитов, разработал в 1831 году британский физик и экспериментатор Майкл Фарадей, он же построил один из первых действующих генераторов – диск Фарадея. За последующие полтора века электрогенераторы неоднократно совершенствовались. Были созданы синхронные и асинхронные альтернаторы, трех и однофазные, с инверторным управлением и без него. Чем же они отличаются друг от друга?

Синхронные генераторы

Синхронный альтернатор производит электроэнергию с совпадением частот вращения ротора и статора. Магнитные полюса ротора формируют поле, при пересечении которым стартерной обмотки создается электродвижущая сила (ЭДС). Ротор в таком генераторе представляет собой электромагнит либо постоянный магнит, имеющий кратное двум число полюсов – 2,4,6 и т.д. В резервных генераторах устанавливается двухполюсный ротор с частотой вращения 3000 оборотов в минуту, в основных, вырабатывающих электроэнергию 24 часа в сутки, частота вращения ротора составляет 1500 об/мин.

После пуска в работу ротор синхронного генератора формирует достаточно слабое магнитное поле. Число его оборотов постепенно нарастает, повышая ЭДС. Стабильность напряжения на выходе контролируется путем изменения магнитного поля через блок AVR (автоматической регулировки), при поступлении напряжения с обмотки возбуждения на ротор. Для синхронных электрогенераторов характерна «реакция якоря» – активация индуктивной нагрузки приводит к размагничиванию генератора, напряжение при этом падает. Если же подается емкостная нагрузка, то генератор подмагничивается, а напряжение будет расти.

Преимущество синхронных генераторов в стабильности напряжения на выходе, их недостаток – склонность к перегрузкам, возможным при росте нагрузок с превышением допустимого уровня (блок AVR чрезмерно увеличивает ток в роторной обмотке).

Синхронный электрогенератор кратковременно производит на выдаче ток, превышающий номинальное значение раза в три-четыре. А поскольку некоторые виды электроприборов – насосы, компрессоры, электродвигатели и некоторые другие – нуждаются в повышенном стартовом токе и вызывают реактивную нагрузку на сеть, то для них идеальным источником резервного или основного питания служат именно такие альтернаторы.

Асинхронные генераторы

В асинхронном генераторе вращение ротора происходит с небольшим опережением оборотов магнитного поля, создаваемого статором. Такие электрогенераторы комплектуются роторами с двумя типами обмотки – фазной и короткозамкнутой. Принцип работы асинхронного альтернатора совпадает с его синхронным аналогом – статор на вспомогательной обмотке создает магнитное поле, передающееся ротору и формирующее ЭДС на статорной обмотке. Разница в том, что частота вращения магнитного поля при этом неизменна, т.е. ее регулировка недопустима. В результате напряжение и частота электрического тока, вырабатываемого альтернатором, напрямую связана с числом оборотов ротора, зависящих в свою очередь от того, насколько стабильно работает приводной двигатель электрогенератора.

Асинхронные альтернаторы малочувствительны к короткому замыканию и обладают высокой защитой от воздействий извне, что делает их незаменимыми для сварочных аппаратов. Такие модели генераторов отлично подойдут для запитывания бытовых приборов с омической (активной) нагрузкой, преобразующих в работу практически всю поставляемую им электроэнергию – нагреватели, кухонные конфорки, осветительные лампы, компьютеры и т.д.

Высокая стартовая (реактивная) нагрузка, вызванная включением в работу, к примеру, насосного оборудования, продолжается не более секунды, но электрогенератор обязан ее выдержать. Ситуация здесь примерно такая – представьте, что вам нужно сдвинуть с места тяжело нагруженную тележку, установленную на плоской горизонтальной поверхности. Чтобы заставить эту тележку двигаться, нужно приложить значительно большее усилие, чем необходимо для поддержания ее дальнейшего движения – в случае компрессора сплит-системы или холодильника, любых насосов и электродвигателей, ситуация именно такова и справиться с ней может только синхронный электрогенератор.

В центральной электросети реактивные нагрузки компенсируются, в зависимости от их типа – индуктивные или емкостные – с помощью конденсаторов или дросселей, а также за счет трансформаторов и намеренно завышенного сечения электрических кабелей.

Несмотря на явный недостаток – асинхронный альтернатор не выдерживает повышенных нагрузок – он дешевле и проще по свой конструкции, чем его синхронный аналог. Кроме того, «закрытая» конструкция асинхронных электрогенераторов обеспечивает им высокую защиту от внешних загрязнений и влаги.

Однофазный или трехфазный генератор?

Многие домовладельцы убеждены, что трехфазный генератор электроэнергии лучше, чем однофазный. Для неискушенных в электрике граждан логика тут простая – три фазы больше, чем одна, а значит лучше. В действительности выбор между одно- и трехфазным энергоснабжением основывается на нуждах конечных потребителей.

Электрогенератор с тремя фазами предназначен вовсе не для трех групп однофазных потребителей, а для запитывания трехфазных устройств. Выполнять разводку трехфазного ввода в дом на однофазные группы выгодно не его жильцам, а электромонтажникам – при этом необходима дорогостоящая защита энергосистемы, на монтаже которой можно неплохо заработать. Между тем современная бытовая техника, как правило, однофазная – потребление трех фаз было характерно для устаревших моделей электрических плит и электродвигателей.

Трехфазные электростанции имеют один общий недостаток – если мощность такого альтернатора равна, допустим, 10 кВт, то на каждую фазу придется только 3,3 кВт. Максимальное смещение мощностной нагрузки среди фаз не должно превысить 25% от номинала, равного 1/3 суммарной мощности генератора. Поэтому 4,5 кВт однофазный генератор будет в итоге мощнее, чем трехфазник на 10 кВт.

Инверторный генератор

Электронный блок управления инверторным альтернатором обеспечивает выработку электричества наилучшего качества, с полным отсутствием перепадов напряжения. Альтернаторы-инверторы идеально подходят для запитывания потребителей, нуждающихся в напряжении исключительно на номинальном уровне.

Инверторная система управления устанавливается на синхронный альтернатор. Она действует в три этапа: производит напряжение, имеющее частоту 20 Гц; формирует из него постоянный ток 12 В; преобразует постоянный ток в номинальный переменный с частотой 50 Гц.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Данный текст статьи защищен авторскими правами! Любое копирование возможно, только после письменного согласия администрации.

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 бензиновый 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 дизельный 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 инверторный 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.

Так же у нас на сайте Вы сможете найти большой выбор Бензиновый генератор AGT или Бензиновый генератор Iron Angel

Мощность синхронного генератора (альтернатора)

В самом начале нужно определиться с терминологией. Электрическая энергия вырабатывается классическим синхронным генератором, иначе называемым альтернатором. Он приводится во вращательное движение бензиновым или дизельным двигателем. Генератор и мотор объединяются воедино и представляют собой генераторный агрегат.

Величина мощности, вырабатываемой агрегатом, напрямую определяется двумя составляющими:

  • крутящий момент приводного вала (зависит от мощности мотора);
  • выработка альтернатором нужной силы тока.

Мощность двигателя обусловлена такими техническими параметрами, как объём цилиндров и компрессия. В качестве единицы измерения мощности бензиновых и дизельных моторов обычно используют «лошадиную силу» – 1 л.с. Реже применяют традиционные киловатты – 1 кВт.

Сила тока определяется, главным образом, диаметром (толщиной) провода, из которого наматываются обмотки альтернатора. И, конечно же, на силу тока, а, следовательно, и электрическую мощность влияет магнитный поток – чем он выше, тем мощнее синхронный генератор.

В общем случае процесс роста нагрузки при подключении к генератору потребителей состоит в следующем. Появление в цепи ещё одного потребителя вызывает увеличение силы тока, циркулирующего по обмоткам альтернатора. Чем он выше, тем сильнее магнитное поле сопротивляется вращению вала двигателя. Это приводит к уменьшению количества оборотов, вследствие чего устройство регулировки скорости вращения вала даёт команду на увеличение количества горючего, из-за чего повышается число оборотов и восстанавливается генерация электроэнергии.

Из вышеизложенного становится очевидным, что независимо от конкретной конструкции генераторного агрегата объём потребляемого мотором горючего всегда находится в прямой зависимости от величины нагрузки. Таким образом, для того или иного генераторного агрегата можно довольно точно указать расход горючего на выработку 1 кВт электрической энергии. Эта величина составляет около 285 г. А вот потребление горючего в единицу времени, скажем, 9 л/ч, может определяться лишь при условии постоянной нагрузочной мощности на протяжении всего периода, в данном случае, 1 часа.

Некоторые поставщики генераторных агрегатов говорят о реальной возможности функционирования устройств при перегрузке в 300%. Эти коммерсанты определённо лукавят, не оговаривая одного очень важного момента. Дело в том, что от перегрузки может страдать не только альтернатор. Он, в принципе, может выдержать рост потребляемой мощности до указанной величины – примерно в течение 20 секунд.

Однако такая перегрузка оказывает негативное влияние и на двигатель, поскольку его вал стремится остановить трёхкратно возросшая сила тормозящего магнитного поля. В результате мотор может вовсе остановиться. Это означает, что если альтернатор ещё может выдержать катастрофическое увеличение мощности, то генераторный агрегат в целом – вряд ли. Читая рекламную информацию о защищённости генератора от перегрузок, всегда следует помнить об этом аспекте.

Считаем важным сказать о том, какая мощность обычно указывается в техническом описании генераторного агрегата. Здесь следует отметить, что нагрузка может быть активной и реактивной. Вал двигателя нагружает активная нагрузочная энергия и горючее расходуется, в основном, на неё. Величина тока, протекающего по обмоточным проводам альтернатора, определяется суммой активной и реактивной составляющих нагрузки, которая часто называется полной мощностью.

По этой причине в техническом описании обычно указывается 2 мощности – полная и активная. Полная измеряется в киловольт-амперах (кВА) и является, образно говоря, «пропускной способностью» альтернатора по току. Активная измеряется киловаттами (кВт) и равняется мощности, которую развивает двигатель при вращении вала.

Пример

Мощность генераторного агрегата составляет 100кВт/125кВА. Это означает, что мотор вращает вал с активной мощностью в 100 кВт, и потребители могут «добирать» нужный им объём электроэнергии за счёт реактивной составляющей, но при этом величина полной мощности не может быть более 125 кВА.

Трансформация трёхфазного генератора в однофазный

Довольно часто практическое использование маломощного 3-фазного генератора для электропитания большого количества однофазных потребителей связано с неудобствами. Например, при мощности станции в 30 кВт каждая фаза рассчитана соответственно на 10 кВт. Если к какой-либо фазе подключить нагрузку, превышающую этот показатель, то сработает защитная автоматика, и генератор отключится.

Применение однофазных генераторных агрегатов позволяет при включении потребителей не рассчитывать каждый раз их распределение и мощность. 1-фазный генератор можно получить путём несложной трансформации 3-х фазного. Для этого нужно лишь переключить определённым образом обмоточные провода статора и заменить ряд компонентов на отводном электрощите. Нижеследующие рисунки отлично иллюстрируют процесс переделки 3-фазного генератора в 1-фазный. Рассмотрим их подробнее.

В процессе генерации на выходе 3-фазного альтернатора возникает напряжение, снимаемое с 6 сегментов обмоток, которые соединяются взаимно в виде «звезды» (см. рис.).

Прямоугольники – это отдельные обмотки напряжением 110 В. Если соединить их так, как показано на следующем рисунке, то 3-фазный альтернатор станет 1-фазным.

Параллельное соединение обмоток позволяет вдвое увеличить фазный ток. Максимальное значение мощности 3-фазного альтернатора при силе тока на одной обмотке в I А подсчитывается по формуле 3(фазы)×220 В×I А. Наибольшая же мощность 1-фазной модификации будет составлять уже 220 В×2I (А). Следует учитывать, что при трансформации 3-фазного альтернатора в 1-фазный его активная мощность (кВА) ограничивается диаметром обмоточных проводов и составляет 2/3 от суммарной мощности по паспорту устройства до переделки. При этом трансформация электрической части генераторного агрегата не влияет на мощность его механического узла – двигателя. Она остаётся неизменной.

Пример

3-фазный генератор мощностью 20 кВА/16 кВт трансформирован в 1-фазный. Это привело к следующим изменениям. 20 кВА уменьшились до 13,3 кВА (20 к ВА×2/3=13,3 кВА). И независимо от того, что мотор может развить механическую мощность в 16 кВт, что обеспечит выработку 20 кВА, обмотки альтернатора не смогут выдержать свыше 13,3 кВА. По этой причине в переделанных модификациях 1-фазных электростанций альтернатор должен ограничивать мощность. В заводских генераторных агрегатах, 1-фазных изначально, используются более мощные альтернаторы. Именно это является причиной повышенной цены.

Генераторы — типы, устройство и принцип работы

Устройство генератора

Генератор состоит из следующих основных узлов:

Приводной двигатель, включая системы смазки, подачи топлива, охлаждения, выхлопа и шумоподавления. В зависимости от типа привода — бензинового, дизельного или газового двигателя внутреннего сгорания, различают соответственно бензиновые генераторы, дизельные генераторы и газовые генераторы;

Альтернатор, который вращается от приводного двигателя и генерирует переменное 1-но или 3-х фазное напряжение;

Контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА) — осуществляют контроль за работой всех составляющих генератора, реализуют его автоматическое включение при пропадании основного сетевого напряжения, а так же защиту двигателя и альтернатора от аварийных режимов и выхода из строя;

Рама (каркас, корпус) — объёмная или плоскостная конструкция, связывающая все перечисленные агрегаты в единый комплекс. В раму чаще всего встраивается штатный топливный бак для работы станции без дозаправки на время от 3 до 15-20 часов.

Типы генераторов

Бензиновые генераторы

Генераторы на базе 4-х тактных бензиновых двигателей предназначены для продолжительной эксплуатации – около 6-8 часов ежедневно).

Бензиновые генераторы выпускаются в основном мощностью до 15 кВА, характеризуются небольшими размерами, весом, уровнем шума, простотой в эксплуатации и сравнительной экологической чистотой. Они используются как мобильные, аварийные или резервные источники электропитания в период отключения основной электроэнергии на даче, ферме, торговой точке, или как источник электроснабжения в полевых условиях (на стройке в походе и т.п.) для осветительного, сварочного, строительного и другого оборудования.

Бензиновые генераторы

Бензиновый генератор существенно дешевле, чем дизельный, но затраты на топливо для него выше. (Кстати, следует отметить более высокую пожароопасность бензина по сравнению с дизельным топливом). Они имеют меньший уровень шума (55-72 дБ) по сравнению с дизельными (80-110 дБ), а также гораздо легче запускаются при низких температурах окружающей среды, чем дизельные, из-за меньшей вязкости топлива.

Дизельные генераторы

Выпускаются с двигателями с различной частотой оборотов коленвала: 1500 об./мин. или 3000 об./мин. Первые являются более тихими и имеют увеличенный ресурс работы двигателя (наработка на отказ 15 000 – 40 000 часов), при необходимости они могут работать без останова двигателя круглые сутки. Вторые дешевле и меньше по весо-габаритным характеристикам, но обладают повышенным шумом, имеют более высокий расход топлива и значительно меньший ресурс.

В дизельных генераторах для увеличения мощности при сохранении габаритов, веса и объема камеры сгорания применяется турбонаддув. Воздух в двигателях, прежде чем попасть в камеру сгорания, сжимается в турбокомпрессоре. Его турбина приводится в движение выхлопными газами. После сжатия воздух либо сразу направляется в камеру сгорания, либо охлаждается в промежуточном радиаторе и также поступает в камеру сгорания двигателя.

Дизельные генераторы, собранные на высокооборотных двигателях воздушного охлаждения, считаются резервными, с наработкой порядка 500 моточасов в год, их использование в качестве основных источников электроэнергии не рекомендуется. Для круглосуточной работы без ограничения наработки должны применяться дизельные генераторы только с жидкостным охлаждением и с вращением коленвала 1500 об./мин. Такие электроагрегаты отличаются долговечностью, оптимальным расход топлива, низким шумом и высоким моторесурсом.

Дизельные генераторы

Дизельный генератор более экономичен и надёжен, чем бензиновый, но стоит значительно дороже. Диапазон мощностей очень широк: от нескольких кВт до нескольких МВт. Возможно создание энергосистемы, состоящей из нескольких агрегатов, работающих параллельно с наращиванием или резервированием мощности.

Газовые генераторы

Работают на природном магистральном (NG) и на сжиженном (LPG) газе. Делятся на два типа: воздушного охлаждения и жидкостного. Первые имеют мощность до 15 кВА и используются в основном для резервного электропитания. Вторые имеют большую мощность и применяются при очень продолжительных отключениях коммунальных электрических сетей. Комплектуются автоматикой и системой подогрева. Отличаются малым очень уровнем шумов и высокой экологичностью. >>> подробнее

Газовый генератор

Сварочные генераторы

Представляет собой обычный бензиновый или дизельный генератор, в котором установлен специальный сварочный альтернатор, адаптированный к значительным мгновенным перегрузкам, а также сварочный аппарат — трансформатор или выпрямитель. Сварочные генераторы могут применяться как для сварочных работ, так и для электропитания различного оборудования, но одновременное совмещение этих двух функций не разрешается. Электрическая мощность составляет от 3 до 10 кВА (220 или 380 В), ток сварочного аппарата — от 170 до 300 А. Стоимость самой популярной профессиональной модели SDMO VX 200/4H C составляет порядка
128 000 руб.

Сварочный генератор

Альтернатор

Это устройство, которое механическую энергию вращения двигателя преобразует в электрическую. В зависимости от назначения генератора применяются асинхронные и синхронные альтернаторы 1-но или 3-х фазного исполнения.

Синхронные альтернаторы отличаются более высоким качеством вырабатываемой электроэнергии и способностью выдерживать 3-х кратные мгновенные перегрузки. Они построены конструктивно сложнее асинхронных: например, у них на роторе находятся обмотки.

Асинхронные альтернаторы дешевле и устроены гораздо проще синхронных: их ротор напоминает обычный маховик, но качество генерируемого электричества невысокое. Если к генератору с таким генератором подключается электродвигатель с большими пусковыми токами (холодильник, насос, электроинструмент), то нужно делать соответственный запас по мощности выбираемого генератора с асинхронным генератором, который не переносит пиковых перегрузок. Асинхронные применяются только в некоторых переносных моделях, в профессиональных и стационарных устанавливаются только синхронные.

Альтернаторы

Частота выходного напряжения генератора зависит от частоты вращения приводного двигателя, которая в свою очередь зависит от величины нагрузки и от количества полюсов альтернатора. Чем больше нагрузка, тем меньше частота вращения двигателя и, соответственно, меньше частота выходного напряжения. Чтобы частота вырабатываемой электроэнергии не выходила за пределы, определенные ГОСТом, применяются регуляторы оборотов двигателя.

Частота вращения двигателя стабилизируется двумя видами регуляторов:

  • механическими, которые настроены таким образом, что при нагрузке 75-90% частота выходного напряжения равна 50 Гц. Соответственно, на более малых нагрузках (10-30 % от номинала генератора) частота напряжения будет в пределах 52-53 Гц;
  • электронными, предназначенными поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель. Генераторы с электронной стабилизацией частоты вращения двигателя стоят дороже обычных с механическим регулятором.

Силовая часть альтернатора и цепи нагрузки комплектуется автоматами защиты или трёхполюсными переключателями-автоматами с ручным или электрическим приводом. Напряжение можно снимать либо через вмонтированные в распределительный щит розетки (на маломощных генераторах), либо через клеммные выводы.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА)

Применение микропроцессоров позволяет генератору обрабатывать несколько десятков признаков неполадок, регистрировать дату и время признаков отклонений параметров работы узлов в режиме реального времени, программировать режимы работы, осуществлять запуск, синхронизацию, включение и выключение в автоматическом режиме. Для дистанционного управления энергосистемой используются телекоммуникационные модули, осуществляющие по интерфейсам RS232 и RS485 удаленный контроль и регулирование различных параметров генератора и его управление.

Типы запуска генераторов

Ручной режим пуска используется на компактных бензиновых и мобильных дизельных генераторах, которые используются для автономного питания нагрузок при авариях (питание пожарных насосов, откачивающих насосов при наводнениях, сварочные и вспомогательные агрегаты при ремонте трубопроводов), различных выездных мероприятиях (концерты, выставки и т.п.).

Для автоматического резервного режима работы используется более сложная схема управления и больший набор элементов автоматики. Когда в сети есть напряжение, генератор не работает, находится в дежурном режиме. При пропадании напряжения автоматикой подается управляющий сигнал на запуск двигателя, и через 3-10 секунд он достигает номинального числа оборотов. Если двигатель не запускается, то управляющий сигнал на запуск повторяется (до 3-5 6 раз). Через 10-30 секунд после достижения электрогенератором заданного напряжения и частоты, нагрузка автоматически переключается на питание от генератора.

Когда напряжение в сети восстанавливается, происходит автоматическое переключение нагрузки с генератора обратно на сеть с задержкой, необходимой автоматике для определения стабильности появившегося напряжения и частоты. После восстановления напряжения в сети агрегат несколько минут продолжает работу на холостом ходу для охлаждения двигателя и электрогенератора, а затем останавливается. После остановки он сразу готов к запуску. При такой конфигурации аккумулятор автоматически подзаряжается от сети. При отрицательных температурах происходит включение электронагревателя охлаждающей жидкости двигателя, что позволяет сразу после запуска снимать с электрогенератора полную нагрузку и сводит к минимуму отказы при пуске станции при пропадании основной сети. Различные дополнительные опции облегчают эксплуатацию генератора (запись параметров в память и передача их на расстояние либо по проводной/телефонной/линии, либо передача аварийных сообщений на пейджер или сотовый телефон), возможность дистанционного пуска и т.п.

Дополнительное оборудование для генератора

Посмотрите нашу ФОТОГАЛЕРЕЮ
установленных генераторов!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий