Источники автономного электрического питания, называемые электростанциями, генераторами, бывают синхронные и асинхронные, однофазные и трёхфазные — в зависимости от типа собственно электрического генератора, соединенного посредством вала с  двигателем внутреннего сгорания.

Рассмотрим генераторы — электрические машины переменного тока, определяющие потребительские характеристики автономных источников.

Генераторы синхронные и асинхронные имеют различное устройство. Принцип работы и характеристики их также отличаются.

Выбирая тип генератора, важно сделать правильный выбор — от этого будет зависеть как качество работы электрических приёмников, подключённых к нему, так  и работоспособность самого генератора.

 

Устройство синхронного генератора

 

Синхронный генератор состоит из  статора, ротора и блока управления.

Статор  и ротор  выполнены   из  тонких пластин из электротехнической стали, хорошо проводящих магнитный поток и плохо — электрические вихревые токи.

Витки статорной обмотки размещены в пазах статора равномерно по окружности. Для однофазного генератора — одна фазная обмотка,  для трёхфазного генератора — три  фазные обмотки, соединённые в звезду или треугольник и сдвинутые по окружности одна относительно другой на 120 градусов.

Ротор  представляет собой  явнополюсный  биполярный электромагнит постоянного тока.

Обмотка  ротора соединена  через  два  щёточные узла,  представляющие пару «щётка — кольцо», с блоком управления. Последний  осуществляет  её питание постоянным током и обеспечивает необходимые электрические связи для автоматического регулирования.

 

 

Устройство асинхронного генератора

 

Асинхронный генератор состоит из статора и ротора.

Статор  имеет такое же устройство, как и у синхронного генератора. Его обмотка также может быть однофазной или трёхфазной.

Ротор   короткозамкнутый: токопроводящая часть ротора выполнена из алюминия и напоминает беличью клетку.

 

 

 

 

 

 

 

Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора  двигателем внутреннего сгорания (ДВС)  вращающееся  вместе ним магнитное поле электромагнита возбуждает в статорной обмотке  переменное синусоидальное — однофазное  или трёхфазное — напряжение.  

При подключении  к статорной обмотке  нагрузки в цепи  течёт переменный — однофазный или трёхфазный — электрический  ток.

Величина напряжения и частота на зажимах статорной обмотки  зависимы  от скорости вращения ротора. С изменением   электрической нагрузки  синхронного генератора механическая  нагрузка на валу ДВС также имеет тенденцию  к  изменению  в прямо пропорциональной  зависимости, могущую привести  к изменению  скорости вращения ротора и, как следствие, к изменению величины  напряжения и частоты.  

Во избежание  подобных изменений и для поддержания заданных величин напряжения и частоты с необходимой точностью, блоком управления  синхронного генератора осуществляется  автоматическое  регулирование  электрических параметров через обратную связь по току и напряжению, подаваемую на роторную обмотку.

 

Принцип работы асинхронного генератора

При вращении ротора асинхронного генератора под действием остаточного магнетизма статора в беличьей клетке индуцируется электрический ток, магнитное поле которого, вращаясь вместе с ротором, наводит в неподвижной обмотке статора переменное синусоидальное — однофазное или трёхфазное — напряжение.

Поскольку в асинхронном генераторе нет электрической связи с ротором, то и нет возможности искусственного автоматического регулирования электрических параметров напряжения и тока. Они изменяются с изменением электрической нагрузки  на обмотке статора в соответствии с конструктивными особенностями асинхронной машины переменного тока.

 

Сравнительные характеристики синхронного и асинхронного генераторов

У синхронного генератора величина напряжения и частота поддерживаются с высокой точностью, в то время как у асинхронного они изменяются в относительно большом диапазоне.

Синхронный генератор,   будучи источником реактивной мощности (из-за конструктивных особенностей этого вида электрических машин), не боится перегрузок переходных режимов, связанных с пуском под нагрузкой из потребителей этой реактивной мощности — всех электробытовых  приборов и электроинструмента, содержащих электродвигатели. 

 Асинхронный генератор, сам являясь потребителем реактивной мощности, перегрузок при пуске под нагрузкой с потребителями реактивной  мощности боится больше — имеется  вероятность протекания больших токов и перегрева  статорной обмотки. Для ликвидации этого недостатка профессиональные асинхронные генераторы снабжены пусковыми конденсаторами, которые после стабилизации величины тока статора  через  несколько секунд после пуска отключаются.

Синхронный   генератор,  в отличие от асинхронного, меньше  боится  электрических  перегрузок  в установившемся режиме, поскольку снабжён  системой  автоматического регулирования через обратную связь по току и напряжению. 

В асинхронном генераторе сила сцепления электромагнитных полей ротора и статора искусственно не  регулируется, а имеет значение, описываемое естественной характеристикой.

Несмотря на некоторые слабые стороны, асинхронные генераторы завоевали себе популярность  более простой  конструкцией, неприхотливостью, отсутствием необходимости квалифицированного технического обслуживания и сравнительной дешевизной.

 

Выбор  синхронного и асинхронного генераторов

Синхронный генератор переменного тока необходимо выбрать  в следующих случаях:

1.       по условиям эксплуатации подключаемых электрических приёмников предъявляются повышенные требования к стабильности величины напряжения и частоты;

2.       вероятны перегрузки в переходном режиме при подключении к работающему генератору электрических приемников,  являющихся потребителями реактивной мощности;   

3.       возможны перегрузки в переходном режиме при  пуске генератора под нагрузкой из  включённых приёмников,  являющихся потребителями реактивной мощности;

4.       случаются перегрузки в установившемся режиме, когда к генератору подключены приёмники — потребители  как активной, так и реактивной мощности.

Асинхронный генератор переменного тока следует предпочесть, если:

1.       к величине напряжения  и частоте  не ставится высоких требований;

2.       работа генератора предполагается в запылённых условиях;

3.       отсутствует возможность квалифицированного технического обслуживания;

4.       нет возможности приобрести более дорогостоящий синхронный генератор.

5.       вероятны перегрузки в переходном режиме, но генератор снабжён  дополнительными  пусковыми  конденсаторами.

Следует отметить, что как синхронный, так и асинхронный генераторы не переносят чрезмерных перегрузок, превышающих их максимальную мощность. В таких случаях срабатывает электрическая защита, предохраняющая  агрегат от выхода из строя.  Для того, чтобы избежать аварийных ситуаций, нужно  знать, как рассчитать мощность генератора, исходя из максимальной величины предполагаемой нагрузки.

(0 голосов)
0 5 0


granat777

Спасибо за детальную информацию. Очень познавательный и полезный материал.

14 июля в 10:07