Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Синхронный и асинхронный генератор отличия

Синхронный и асинхронный генератор отличия

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.

Уважаемые покупатели!
Офис компании «Автономные Энергосистемы» не работает с 30 декабря 2012 года по 8 января 2013 года!
Поздравляем вас с Новым Годом и Рождеством! До встречи в Новом Году!

—>

  • Стабилизаторы напряжения
  • Однофазные ИБП
  • Трёхфазные ИБП
  • Готовые решения: ИБП для газовых котлов
  • Готовые решения: ИБП для дачи/дома
  • ИБП постоянного тока
  • Трансформаторы
  • Инверторы
  • Регуляторы напряжения
  • Электростанции
  • Сварочное оборудование
  • Дополнительные устройства электрозащиты и контроля
  • Бесперебойное электроснабжение дома

Главная / Полезная информация / Источники бесперебойного питания

Генераторы — отличие синхронных от асинхронных

Причиной появления напряжения на клеммах генератора является явление электромагнитной индукции, которое заключается в следующем: при пересечении проводником электрического тока (проводом или рамкой) силовых линий магнитного поля в нем наводится (индуцируется) электрическое напряжение. При этом совершенно безразлично, движется ли проводник в неподвижном магнитном поле или, наоборот, магнитное поле движется относительно проводника. Величина индуцируемого напряжения возрастает с усилением магнитного поля. То есть напряжение тем выше, чем больше плотность силовых линий магнитного поля и чем больше скорость, с которой проводник пересекает эти линии. Чтобы усилить действие электромагнитной индукции, в генераторах предусматривают не одну проволочную петлю, подверженную действию переменного магнитного поля, а множество петель, образующих обмотку. Система электрической машины, состоящая из обмотки и сердечника, называется якорем или ротором.

Если генератор должен вырабатывать ток с частотой 50 Гц, то рамка должна совершать 50 оборотов в секунду, что соответствует 3000 оборотов в минуту.Частота тока зависит, таким образом, от частоты вращения ротора и соответствует числу периодов в секунду. Она зависит также от числа полюсов генератора. Электротехнической промышленностью выпускаются в основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще всего определить тип генератора по конструкции ротора. Ротор синхронного генератора снабжен токопроводящей обмоткой. Короткозамкнутый ротор асинхронного генератора обмотки не имеет, а вместо нее применяется, так называемая, «беличья клетка» из алюминия.

Если генератор должен вырабатывать ток с частотой 50 Гц, то рамка должна совершать 50 оборотов в секунду, что соответствует 3000 оборотов в минуту.Частота тока зависит, таким образом, от частоты вращения ротора и соответствует числу периодов в секунду. Она зависит также от числа полюсов генератора. Электротехнической промышленностью выпускаются в основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще всего определить тип генератора по конструкции ротора. Ротор синхронного генератора снабжен токопроводящей обмоткой. Короткозамкнутый ротор асинхронного генератора обмотки не имеет, а вместо нее применяется, так называемая, «беличья клетка» из алюминия.

  • 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.

Генераторы переменного тока

Генератор — устройство, преобразующее один вид энергии в другой.
В данном случае рассматриваем преобразование механической энергии вращения в электрическую.

Различают два типа таких генераторов. Синхронные и асинхронные.

Синхронный генератор. Принцип действия

Отличительным признаком синхронного генератора является жёсткая связь между частотой f переменной ЭДС, наведённой в обмотке статора, и частотой вращения ротора n , называемой синхронной частотой вращения:

n = f / p

где p – число пар полюсов обмотки статора и ротора.
Обычно частота вращения выражается в об/мин, а частота ЭДС в Герцах (1/сек), тогда для количества оборотов в минуту формула примет вид:

n = 60·f / p

На рис. 1.1 представлена функциональная схема синхронного генератора. На статоре 1 расположена трёхфазная обмотка, принципиально не отличающаяся от аналогичной обмотки асинхронной машины. На роторе расположен электромагнит с обмоткой возбуждения 2, получающей питание постоянным током, как правило, через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, расположенных на роторе, и двух неподвижных щёток.
В некоторых случаях в конструкции ротора синхронного генератора вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты, тогда необходимость в наличии контактов на валу отпадает, но существенно ограничиваются возможности стабилизации выходных напряжений.

Приводным двигателем (ПД), в качестве которого используется турбина, двигатель внутреннего сгорания либо другой источник механической энергии, ротор генератора приводится во вращение с синхронной скоростью. При этом магнитное поле электромагнита ротора также вращается с синхронной скоростью и индуцирует в трёхфазной обмотке статора переменные ЭДС EA , EB и EC , которые будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120°), образуют симметричную трёхфазную систему ЭДС.

C подключением нагрузки к зажимам обмотки статора С1, С2 и С3 в фазах обмотки статора появляются токи IA, IB, IC , которые создают вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Таким образом, в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно. Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Здесь: B – магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл;
l – активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, т.е. длина сердечника статора, м;
w – количество витков;
v = πDn – линейная скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с;
D – внутренний диаметр сердечника статора, м.

Формула ЭДС показывает, что при неизменной частоте вращения ротора n форма графика переменной ЭДС обмотки якоря (ста- тора) определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B в зазоре между статором и полюсами ротора. Если график магнитной индукции в зазоре представляет собой синусоиду B = Bmax sinα , то ЭДС генератора также будет синусоидальной. В синхронных машинах всегда стремятся получить распределение индукции в зазоре как можно ближе к синусоидальному.

Так, если воздушный зазор δ постоянен (рис. 1.2), то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (график 1). Если же края полюсов ротора «скосить» так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен δmax (как это показано на рис. 1.2), то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде (график 2), а, следовательно, и график ЭДС, индуцированной в обмотке генератора, приблизится к синусоиде. Частота ЭДС синхронного генератора f (Гц) пропорциональна синхронной частоте вращения ротора n (об/с)

где p – число пар полюсов.
В рассматриваемом генераторе (см. рис.1.1) два полюса, т.е. p = 1.
Для получения ЭДС промышленной частоты (50 Гц) в таком генераторе ротор необходимо вращать с частотой n = 50 об/с (n = 3000 об/мин).

Способы возбуждения синхронных генераторов

Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле. До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r1 и подвозбудителя r2 . В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.3, б). Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины. Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной. Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

Асинхронный генератор. Отличия от синхронного

Асинхронные генераторы принципиально отличаются от синхронных отсутствием жесткой зависимости между частотой вращения ротора и вырабатываемой ЭДС. Разницу между этими частотами характеризует коэффициент s — скольжение.

здесь:
n — частота вращения магнитного поля (частота ЭДС).
n r — частота вращения ротора.

Более подробно с расчётом скольжения и частоты можно ознакомиться в статье: асинхронные генераторы. Частота.

В обычном режиме электромагнитное поле асинхронного генератора под нагрузкой оказывает тормозной момент на вращения ротора, следовательно, частота изменения магнитного поля меньше, поэтому скольжение будет отрицательным. К генераторам, работающим в области положительных скольжений, можно отнести асинхронные тахогенераторы и преобразователи частоты.

Асинхронные генераторы в зависимости от конкретных условий применения выполняются с короткозамкнутым, фазным или полым ротором. Источниками формирования необходимой энергии возбуждения ротора могут являться статические конденсаторы или вентильные преобразователи с искусственной коммутацией вентилей.

Асинхронные генераторы можно классифицировать по способу возбуждения, характеру выходной частоты (изменяющаяся, постоянная), способу стабилизации напряжения, рабочим областям скольжения, конструктивному выполнению и числу фаз.
Последние два признака характеризуют конструктивные особенности генераторов.
Характер выходной частоты и методы стабилизации напряжения в значительной степени обусловлены способом образования магнитного потока.
Классификация по способу возбуждения является основной.

Можно рассмотреть генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Самовозбуждение в асинхронных генераторах может быть организовано:
а) с помощью конденсаторов, включенных в цепь статора или ротора или одновременно в первичную и вторичную цепи;
б) посредством вентильных преобразователей с естественной и искусственной коммутацией вентилей.

Независимое возбуждение может осуществляться от внешнего источника переменного напряжения.

По характеру частоты самовозбуждающиеся генераторы разделяются на две группы. К первой из них относятся источники практически постоянной (или постоянной) частоты, ко второй переменной (регулируемой) частоты. Последние применяются для питания асинхронных двигателей с плавным изменением частоты вращения.

Более подробно рассмотреть принцип работы и конструктивные особенности асинхронных генераторов планируется рассмотреть в отдельных публикациях.

Асинхронные генераторы не требуют в конструкции сложных узлов для организации возбуждения постоянным током или применения дорогостоящих материалов с большим запасом магнитной энергии, поэтому находят широкое применение у пользователей передвижных электроустановок по причине своей простоты и неприхотливости в обслуживании. Используются для питания устройств, не требующих жёсткой привязки к частоте тока.
Техническим достоинством асинхронных генераторов можно признать их устойчивость к перегрузкам и коротким замыканиям.
С некоторой информацией по мобильным генераторным установкам можно ознакомиться на странице:
Дизель-генераторы.
Асинхронный генератор. Характеристики.
Асинхронный генератор. Стабилизация.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

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.

2 Последовательное и параллельное соединение проводников

Ответ: Последовательноеипараллельноесоединениявэлектротехнике — дваосновныхспособасоединенияэлементовэлектрическойцепи. Припоследовательномсоединениивсеэлементысвязаныдругсдругомтак, чтовключающийихучастокцепинеимеетниодногоузла. Припараллельномсоединениивсевходящиевцепьэлементыобъединеныдвумяузламиинеимеютсвязейсдругимиузлами, еслиэтонепротиворечитусловию.

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

Статьи

Синхронный и асинхронный генератор. Какой лучше?

Перебои в централизованном электроснабжении и внезапные отключения электроэнергии, перегрузки на линиях электропередач, скачки напряжения в сети — эти и многие другие причины приводят к необходимости покупки электростанции для аварийного или автономного электроснабжения производственных цехов, загородных домов. И тут возникает вопрос: какой генератор выбрать? Одним из критериев становится выбор между синхронным и асинхронным вариантом исполнения. Попробуем разобраться, в чем отличия, преимущества и недостатки.

Преимущества и недостатки синхронных генераторов

В силу особенностей конструкции синхронные генераторы легче легко переносят кратковременные перегрузки (в том числе пусковые), обеспечивают более высокое качество тока и правильную синусоиду напряжения, обладают достаточно высокой стабильностью напряжения. Они отлично подходят для электропитания индуктивных нагрузок с высоким стартовым током (например, циркулярные пилы, компрессоры, насосы) и более предпочтительны для бытового потребления.

Сегодня выпускаются синхронные генераторы со щеточными и бесщеточными системами возбуждения ток. Второй вариант более предпочтительный. В щеточных системах вполне вероятно частичное «выгорание» щеток после прохождения больших токов, что приводит к перегреву агрегата. Поэтому для таких моделей рекомендуется регулярное обслуживание с целью контроля за состоянием щеточного узла, а при необходимости очистки или замены щеток.

К недостаткам относится плохая защита агрегатов от внешних воздействий (вода, пыль). За счет того, что охлаждение происходит воздушным путем, велика вероятность попадания внутрь всего, что находится в воздухе. Клирфактор синхронных генераторов может достигать показателя в 15%, что приводит к неустойчивости в работе электроприборов с импульсно-фазовым управлением, бесполезному нагреву и неравномерности вращения электромоторов.

Также стоит отметить, что синхронные генераторы не позволяют подключать к отдельным фазам потребителей гораздо более высокой мощности. В противном случае практически неизбежно повреждение приборов малой мощности при подключении.

Преимущества и недостатки асинхронных генераторов

Асинхронные генераторы устойчивы к коротким замыканиям, а устройства автоматической регулировки напряжения сглаживают перепады напряжения. Поэтому они особенно востребованы для электросварки и питания активных нагрузок. Конструкция таких агрегатов более простая, а сами они более надежные и долговечные.

Клирфактор асинхронных агрегатов составляет не более 2%, и это обозначает, что они вырабатывают электроэнергию практически без вредных составляющих. Поэтому при использовании таких агрегатов телевизионные приемники, источники бесперебойного питания работают устойчивее, а сварочные аппараты обеспечивают более качественный шов.

Роторы асинхронных генераторов производят незначительное тепловыделение, не требующее охлаждения, что позволяет герметизировать внутреннюю полость агрегата. Благодаря этому значительно расширяется сфера использования агрегатов, которые могут эксплуатироваться в условиях повышенной запыленности и высокой влажности. Такая герметизация способствует и более продолжительному сроку службы электростанций. При эксплуатации асинхронных генераторов допускается подключение к разным фазам потребителей разной мощности (допустимое значение неравномерности нагрузок по фазам составляет до 70%), что практически невозможно в случае использования синхронных агрегатов.

К недостаткам в первую очередь относится более низкая способность переносить пусковые токи, однако это вполне компенсируется стартовым усилителем. Благодаря оснащению специальными стартовыми усилителями асинхронные электростанции практически не уступают синхронным генераторам по своим пусковым характеристикам, обеспечивая эффективный запуск оборудования и техники с высоким стартовым током. За счет того, что стартовый усилитель обеспечивает возбуждение на короткое время, достаточное для запуска электродвигателя, перегрев агрегата не происходит. Кроме того, в агрегатах, как правило, предусмотрен переключатель для отключения стартового усилителя (например, для работы сварочных аппаратов).

Принцип работы синхронных и асинхронных электрогенераторов

Принцип действия любого генератора, вне зависимости от потребляемого топлива и других параметров, основан на факте возникновения электрического тока в замкнутом проводнике, который находится в изменяющемся магнитном поле. То есть на явлении электромагнитной индукции. Изменение магнитного потока достигается за счет движения либо магнита, либо проводника — и в том и в другом случае появляется электрический ток.

Ток, получаемый таким образом, называют индукционным, чтобы отличить его от тока, получаемого из других источников и другими методами.

Итак, чтобы возник индукционный ток, можно двигать как магнит, так и проводник. Неподвижная часть двигателя называется статором, а подвижная — ротором. Характеристики электроагрегата зависят от соотношения частоты вращения (ЧВ) магнитного поля статора и ЧВ ротора.

По соотношению этих частот электростанции подразделяются на две группы: синхронные и асинхронные. В синхронном устройстве ЧВ магнитного поля статора равна ЧВ ротора. В асинхронном направление вращения ротора и магнитного поля статора совпадает, но ЧВ различна — ротор работает на опережение.

Достоинства синхронных бензогенераторов

К плюсам синхронных источников питания относятся стабильность выходного напряжения и высокая устойчивость к пиковым перегрузкам. Последнее особенно актуально в том случае, если планируется подключение потребителей электроэнергии, обладающих реактивной нагрузкой: они имеют высокие пусковые токи, и в момент запуска необходимая мощность может превышать номинальную в 1,5-7 раз.

Такие генераторы способны выдерживать трехкратные перегрузки, что позволяет выбрать модель с меньшей мощностью (без учета пусковых перегрузок приборов с реактивной нагрузкой) для обслуживания всех планируемых потребителей электроэнергии. Минусом является относительная сложность обслуживания: в них имеется щеточный узел, который периодически требует внимания специалиста.

Во время перегрузок щетки узла нагреваются и, как следствие, постепенно выгорают — их приходится регулярно либо очищать, либо менять. Еще один недостаток таких устройств — цена: они дорогие.

Достоинства асинхронных генераторов

Асинхронные генераторы дешевле, проще в обслуживании, практически нечувствительны к короткому замыканию. Поскольку у них отсутствует щеточный узел, конструктивно они надежнее, чем синхронные. К тому же у них нет обмоток на роторе, а следовательно, их не нужно охлаждать (обмотки ротора синхронного генератора нуждаются в охлаждении).

Однако, несмотря на все эти плюсы, для организации автономного энергоснабжения асинхронные электростанции применяются очень редко. Все дело в том, что они не выдерживают кратковременные перегрузки, возникающие при подключении потребителей с высокими пусковыми токами. В результате, чтобы использовать асинхронный генератор для создания системы энергоснабжения, следует обращать пристальное внимание на его мощность: надо учитывать реактивную составляющую мощности и выбирать генератор, мощность которого соответствует не только суммарной номинальной мощности всех планируемых потребителей электроэнергии, но и кратковременной перегрузочной, возникающей при пуске приборов, которые обладают реактивной нагрузкой. Кроме того, асинхронные двигатели не слишком надежны при работе в экстремальных условиях, и стабильность напряжения на выходе у них хуже, чем у синхронных.

Для борьбы с указанными недостатками современные модели оснащаются регуляторами напряжения и стартовыми усилителями. К сожалению, от этого добавляются не только плюсы, но и новые минусы: усложняется конструкция генератора и, как следствие, снижается надежность (чем проще — тем надежнее). А ведь именно простота и надежность являются главными преимуществами асинхронных генераторов.

С учетом всех плюсов и минусов для создания автономной системы энергоснабжения рекомендуется использовать синхронные генераторы, несмотря на их более высокую цену и относительную сложность обслуживания. В настоящее время выпускаются синхронные электростанции без щеточного узла. Такие модели являются самыми предпочтительными, поскольку, они проще в обслуживании и лишены других недостатков, связанных с наличием щеточного узла.

Асинхронный или синхронный генератор? Советы по выбору

Генератором называют установку, предназначенную для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии вращения бензинового или дизельного двигателя. Таким образом генератор состоит из двигателя бензинового или дизельного и преобразователя крутящего момента в электроэнергию.

Преобразователи тоже бывают разные. По типу преобразователя генераторы бывают синхронные и асинхронные. Так какой же лучше и какой выбрать? На самом деле однозначного ответа на этот вопрос не существует. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками.

Возьмем, к примеру, синхронный электрогенератор. В нем частота вращения электромагнитного поля статора равна частоте вращения ротора двигателя. Для синхронного генератора характерна высокая стабильность напряжения на выходе, колебания как правило составляют не более 1%. Однако возможны перегрузки, если к нему подключать много приборов. Ток в обмотке ротора чрезмерно увеличивается.

Асинхронный генератор работает иначе. Здесь вращение ротора двигателя отстает по скорости от вращения поля статора. Таким образом асинхронный генератор работает в режиме торможения. Такие генераторы малочувствительны к коротким замыканиям и внешним воздействиям, просты в эксплуатации и обслуживании, они стоят дешевле и поэтому получили наибольшее распространение. Однако их можно использовать только с приборами, устойчивыми к незначительным перепадам напряжения.

Таким образом, если Вы работаете с высокоточными приборами, для которых очень важно поддерживать стабильное напряжение, то лучше раскошелиться и купить синхронный генератор. Во всех остальных случаях Вам подойдет генератор асинхронного типа.

Асинхронные и синхронные электрогенераторы в Уфе

Наша компания занимается поставками бензиновых и дизельных электростанций в Уфе. Мы предлагаем широкий ассортимент как синхронных, так и асинхронных генераторов от ведущих мировых производителей по самым низким в регионе ценам. Если Вы хотите купить электрогенератор, но всё еще не определились, какой тип Вам нужен, просто позвоните или напишите нам, и наши опытные специалисты подберут для Вас генератор, который лучше всего подойдет для обеспечения энергией Ваших электроприборов.

Типы генераторов: синхронный, асинхронный, инверторный

Принцип работы, преимущества и недостатки электрогенераторов синхронного, асинхронного и инверторного типов.

Типы генераторов: синхронный, асинхронный, инверторный

На современном рынке представлено несколько типов электрогенераторов: синхронные, асинхронные, инверторные. Несмотря на одно назначение, они обладают существенными отличиями, что оказывает непосредственное влияние на выработку энергии. Давайте разберемся в особенностях каждого типа генераторов.

Самое важное о синхронных генераторах

Электрогенератор синхронного типа представляет собой агрегат, работающий в режиме выработки электроэнергии. Его особенностью является равная частота вращения магнитного поля стартера по отношению к частоте вращения ротора. Магнитные полюса вместе с ротором генерируют вращающееся магнитное поле, которое после перехода через обмотку стартера образует в ней электродвижущую силу. В генераторе данного типа ротор является электромагнитом или постоянным магнитом.

Такая конструктивная особенность дает синхронному генератору такие преимущества, как:

  • практически полная невосприимчивость к кратковременным или пусковым перегрузкам;
  • образуется ток более высокого качества со стабильным напряжением;
  • генерируемое напряжение обладает правильной синусоидой.

Основным недостатком синхронных генераторов является их восприимчивость к влаге и пыли.

Генераторы синхронного типа рекомендуется использовать, если необходимо запитать приборы, обладающие высоким стартовым током, например, насосы, циркулярные пилы. Электростанции такого класса также желательно использовать для подключения бытовых приборов.

Основное про асинхронные генераторы

Мобильная электростанция асинхронного типа является двигателем, который для работы использует режим торможения. Это означает, что ротор и магнитное поле стартера оборачиваются в одном направлении, но с некоторой долей опережения. Вращающееся магнитное поле невозможно перенастроить, из-за чего выходная частота и напряжение всегда зависят от частоты вращения ротора.

Преимуществами генераторов асинхронного класса являются:

  • высокая устойчивость к коротким замыканиям;
  • наличие автоматической регулировки сглаживает скачки напряжения;
  • клирфактор находится на уровне 2 %, благодаря чему энергия генерируется без выделения вредных составляющих;
  • при выработке энергии выделяется небольшое количество тепла.

Главным негативным нюансом асинхронных электростанций является то, что они плохо переносят пусковые токи.

Выбирать дизельную электростанцию асинхронного типа рекомендуется для подключения электросварок, так как это гарантирует более ровный шов. Они устойчивы к влаге и пыли и поэтому могут бесперебойно работать на различных предприятиях, стройплощадках, улице. К асинхронным электростанциям следует подключать приборы, для которых напряжение и частота тока не играют важную роль.

В чем особенности инверторного генератора?

Генератор инверторного типа – это механизм, в котором ток вырабатывается с помощью двигателя внутреннего сгорания, а далее он направляется в силовую электронику, где он трансформируется в постоянный и заряжает встроенный аккумулятор. После этого постоянный ток нужно снова трансформировать в переменный. Для этого в цепочке после аккумулятора имеется инвертор, который и генерирует на выходе 220 В при частоте в 50 Гц.

Преимущества такой конструкции заключаются в более экономном расходе топлива, ведь генератор может не поддерживать одинаковую скорость вращения вала. К тому же скорость оборотов может быть низкой, но этого будет хватать для полной зарядки аккумулятора. А чем ниже скорость вращения, тем меньше генератор потребляет топлива. Инверторная система позволяет получать стабильный уровень электроэнергии, и поэтому дополнительные меры защиты техники не понадобятся.

Инверторные генераторы считаются самыми экономичными, так как способны подстраиваться под фактическую нагрузку. Если она небольшая, то генератор самостоятельно переходит на экономную работу двигателя.

Среди недостатков инверторного генератора стоит отметить аккумулятор. Если он сломается, отремонтировать генератор уже не получится, и придется заменить его на новый. Также следует отметить и высокую стоимость генератора инверторного типа. За него придется заплатить в два раза больше, чем за синхронный или асинхронный тип.

Генератор инверторного типа необходим для подключения высокочувствительной техники: компьютеров, микроволновок, котельного оборудования, современной аудио- и видеотехники.

В итоге получается, что для подключения большей части бытовых приборов стоит использовать синхронные генераторы, для подключения оборудования рекомендуется покупать асинхронные модели, а для чувствительных приборов придется купить инверторную электростанцию.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  АВР для генератора: устройство, принцип работы, схемы подключения
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector