Синхронные и асинхронные генераторы. Различия - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

где p – количество пар полюсов.
Рассматриваемый генератор (см. рис.1.1) имеет два полюса, т.е. p = 1.
Чтобы получить ЭДС на частоте питания (50 Гц) в таком генераторе, ротор должен вращаться с частотой n = 50 оборотов в секунду (n = 3000 об/мин).

Характерной особенностью синхронного генератора является жесткая зависимость между частотой f переменная электродвижущая сила в обмотке статора и частота вращения ротора n которая называется синхронной скоростью:

n = f / p

где p – число пар полюсов обмоток статора и ротора.
Обычно скорость выражается в оборотах в минуту, а частота электромагнитной волны в герцах (1/с), поэтому для числа оборотов в минуту формула будет выглядеть следующим образом

n = 60·f / p

На рисунке 1.1 показана функциональная схема синхронного генератора. Статор 1 имеет трехфазную обмотку, которая принципиально не отличается от обмотки асинхронной машины. На роторе расположен электромагнит с обмоткой возбуждения 2, который питается постоянным током, обычно через скользящие контакты, реализованные посредством двух контактных колец, расположенных на роторе, и двух неподвижных щеток.
В некоторых случаях вместо электромагнитов в роторе синхронного генератора можно использовать постоянные магниты, и контакты на валу больше не нужны, но способность стабилизировать выходное напряжение значительно снижается.

Приводной двигатель (ПД), представляющий собой турбину, двигатель внутреннего сгорания или другой источник механической энергии, приводит в движение ротор генератора на синхронной скорости. Магнитное поле магнита ротора также вращается с синхронной скоростью и индуцирует переменную ЭДС в трехфазной обмотке статора E_A , E_B и E_C Токи одинаковой величины и сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода (120°) образуют симметричную трехфазную систему ЭДС.

При подключении нагрузки к клеммам C1, C2 и C3 обмотки статора в фазах обмотки статора возникают токи I_A, I_B, I_C которые создают вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Таким образом, в синхронном генераторе переменного тока магнитные поля статора и ротора вращаются синхронно. Мгновенное значение ЭДС в обмотке статора рассматриваемого синхронного генератора

e = 2Blwv = 2πBlwDn

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

Из формулы для ЭДС следует, что при постоянной скорости вращения ротора n форма диаграммы переменной ЭДС обмотки якоря (статора) определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B в зазоре между полюсами статора и ротора. Если график магнитной индукции в зазоре синусоидальный B = B_max sinα то ЭДС генератора также будет синусоидальной. В синхронных машинах цель всегда состоит в том, чтобы распределение индукции в зазоре было как можно ближе к синусоидальному.

Поэтому, если воздушный зазор δ постоянна (рис. 1.2), то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапециевидному закону (рис. 1). Если, с другой стороны, края полюсов ротора “заужены” так, что воздушный зазор на краях полюсов равен δ_max (как показано на рис. 1.2), график распределения магнитной индукции в зазоре будет близок к синусоидальному (рис. 2), а следовательно, график ЭДС, наведенной в обмотке генератора, также будет близок к синусоидальному. Частота переменного тока синхронного генератора f (Гц) пропорциональна скорости вращения синхронного ротора n (р/с)

где p – количество пар полюсов.
Рассматриваемый генератор (см. рис. 1.1) имеет два полюса, а именно. p = 1.
Чтобы получить ЭДС на частоте питания (50 Гц) в таком генераторе, ротор должен вращаться с частотой n = 50 оборотов в секунду (n = 3000 об/мин).

Эти устройства также активно используются в транспортных системах. Они используются в различных транспортных средствах и в морских системах. Синхронный генератор может работать как в автономном режиме, независимо от электросети, так и одновременно с электросетью. В этом случае можно одновременно подключить несколько устройств.

Содержание

История создания

В конце 19 века компания Роберта Боша впервые разработала нечто похожее на генератор переменного тока. Устройство было способно зажечь двигатель. Во время испытаний машина оказалась непригодной для постоянного использования, но конструкторам удалось ее усовершенствовать.

В 1890 году компания почти полностью переключилась на производство этого оборудования, так как оно стало очень популярным. В 1902 году студент Боша создал устройство зажигания с использованием высокого напряжения. Устройство смогло создать искру между двумя электродами свечи зажигания, что сделало систему более универсальной.

Начало 1960-х годов стало эпохой распространения генераторов переменного тока по всему миру. И если раньше они были нужны только в автомобильной промышленности, то теперь эти машины способны обеспечить энергией целые дома.

Если генератор неисправен, а двигатель находится в хорошем состоянии, генератор можно заказать отдельно. Для заказа необходимо знать название двигателя и присоединительные размеры генератора. Основная градация зависит от страны-производителя двигателя – отечественного или импортного, поскольку для большинства отечественных двигателей (ЯМЗ, ТМЗ или ММЗ) разработаны свои типы соединения и сцепления генератора с двигателем (прямое, через муфту или с помощью соединительных колец). Импортные двигатели, с другой стороны, подключаются к генераторам переменного тока по системе SAE.

Что такое синхронный генератор переменного тока?

Синхронный генератор (генератор переменного тока) – это устройство, преобразующее механическую энергию или другие виды энергии в переменный ток.

Первые значительные попытки создания генераторов переменного тока были предприняты еще в 1831 году М. Фарадеем и И. Пикси, но их изобретения не использовались на практике, потому что были слишком малы. Подобное устройство было впервые публично продемонстрировано в 1886 г. Немного раньше, в 1882 г., Д. Гордон разработал довольно мощный двухфазный генератор.

В 1891 году известный сербский физик и ученый Н. Тесла запатентовал высокочастотный генератор переменного тока. Трехфазное устройство с аналогичным принципом работы было разработано русским инженером М. Доливо-Добровольским, который в 1903 году первым в мире ввел в эксплуатацию полноценную трехфазную электростанцию. Он поставлял электроэнергию на элеватор в Новороссийске.

Из чего состоит генератор переменного тока

проводник тока;
“якорь” (магнитопровод);
Магнитная система (обычная, электрическая).

Электричество передается от якоря благодаря угольным щеткам, которые прилегают к кольцу. Кроме того, к нему подключаются концы проводника, обеспечивая полноценную работу устройства.

Якорь – это подвижная (вращающаяся) часть генератора, а статор – статическая (неподвижная) часть, в которой создается магнитное поле. Если он генерируется с помощью электричества, то для возбуждения действия параллельно должен работать еще один генератор. Возбудитель оснащен стандартными магнитами.

В зависимости от применения и типа устройства, якорь приводится в движение различными механизмами. На электростанциях эту функцию выполняют паровые или гидравлические (водяные) турбины. В бытовых условиях гораздо чаще якорь приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, вырабатывающим механическую энергию.

Разновидности синхронных генераторов переменного тока

Высокочастотные генераторы предназначены для преобразования механической энергии в электричество высокой частоты. Устройство работает по принципу изменения магнитного потока путем воздействия вращающегося ротора на статичный статор. Высокая частота достигается за счет увеличения числа полюсов и ускорения вращения статора. Он служит источником электроэнергии для радиотелеграфных станций на расстоянии до 3 км. Они не подходят для небольших зазоров, так как требуется увеличение частоты. Устройства делятся на генераторы, которые производят ток непосредственно в машине, и устройства, в которых ток увеличивается с помощью статических умножителей.
Гидравлический турбогенератор, как следует из названия, работает за счет движения гидравлической турбины. Ротор в таких агрегатах расположен на том же валу, что и турбинное колесо. Максимальная мощность таких агрегатов достигает 100 000 кВт, что является впечатляющей цифрой для электростанций, особенно отдельно стоящих. Они заметно больше, чем аналогичные устройства. Диаметр одного ротора может достигать пятнадцати метров. На выходную мощность турбины существенно влияют скорость, с которой она вращается, маховой момент, присущий ротору, и длина линии передачи (электропередачи). Обмотка расположена непосредственно на статоре, охватывающем явнополюсный ротор, который прикреплен к валу.
Паротурбинный генератор, работающий с помощью паровой турбины. Наиболее распространены двухполюсные и четырехполюсные устройства. Ротор имеет форму внушительного цилиндра с прямоугольными канавками. Обмотка переменного тока расположена в специальных пазах на внутренней стороне статора. Медленноходные машины имеют ротор круглой или звездчатой формы. Если система закрыта, охлаждающие элементы расположены непосредственно под генератором. Паровые турбогенераторы имеют гораздо меньшие размеры, чем предыдущие типы.

Наиболее распространены трехфазные синхронные генераторы, мощность которых варьируется от минимальной до нескольких мегаватт. Классические генераторы переменного тока были основаны на том, что ротор имел кольца и щетки, которые находились в непосредственном контакте со статором. В большинстве случаев этот механизм был небезопасен, щетки быстро изнашивались, а коллектор якоря требовал постоянного обслуживания. Поэтому были разработаны бесщеточные синхронные генераторы, которые устранили все эти недостатки.

Работа бесщеточного синхронного трехфазного генератора основана на использовании независимой системы возбуждения и автоматических регуляторов напряжения (AVR). AVR помогают предотвратить отклонение и перенапряжение, поддерживая постоянное выходное напряжение генератора. В случае значительного скачка напряжения AVR примет на себя нагрузку и выйдет из строя первым, тем самым защищая другие системы генератора. AVR поставляется отдельно в качестве запасной части и заменяется так же просто, как замена батарейки в любом бытовом приборе.

Генераторы выпускаются с одним и двумя подшипниками.

Если генератор вышел из строя, а двигатель находится в хорошем состоянии, генератор можно заказать отдельно. При заказе необходимо знать название двигателя и присоединительные размеры генератора. Основной градацией здесь является страна-производитель двигателя – отечественный или импортный, так как для отечественных двигателей (ЯМЗ, ТМЗ или ММЗ) наиболее развиты типы, используемые для соединения и привязки генератора к двигателю (напрямую, через муфты или стыковочные кольца). Импортные двигатели, с другой стороны, подключаются к генераторам переменного тока с помощью единой системы SAE.

Области применения генераторов переменного тока

Переменный ток используется повсеместно в различных сферах деятельности человека. В отличие от постоянного тока, переменный ток может передаваться на большие расстояния с минимальными потерями. С помощью диодных выпрямителей переменный ток при необходимости может быть преобразован в постоянный без особых усилий, в то время как обратное сделать невозможно. Многочисленные преимущества способствовали его широкому распространению. В настоящее время большинство современных бытовых приборов и гаджетов работают на переменном токе.

Спрос на синхронные генераторы растет с каждым годом. Сюда входят как большие стационарные генераторы, так и мобильные (переносные) генераторы, которые в основном используются в домашних хозяйствах или небольших приложениях.

административные и жилые здания;
школы, больницы, детские сады;
производственные и коммерческие объекты;
торговые и развлекательные центры.

Альтернаторы также используются в удаленных, труднодоступных или других недоступных местах. Автономные дизельные и бензиновые электростанции также оснащаются синхронными генераторами. Области применения генераторов переменного тока не ограничены и постоянно расширяются.

Альтернаторы должны регулярно обслуживаться в соответствии с рекомендациями производителя. В противном случае существует большая вероятность неисправности или поломки устройства.

ООО ПКФ “Энергодизельцентр” работает на рынке России и ближнего зарубежья более 17 лет. За это время нам удалось создать безупречную репутацию и выработать оптимальный подход к сотрудничеству. Мы специализируемся на производстве газопоршневых и дизельных агрегатов на базе двигателей ЯМЗ.

дизельные и газопоршневые электростанции;
электростанций;
компоненты и аксессуары.

БГ, БЭМЗ (Россия);
HS, ОАО “Электроагрегат” (Россия);
Стэмфорд, Камминс (Англия);
Marelli Motori (Италия);
Лерой Сомер (Франция);
Линц (Италия) и др.

Доставка осуществляется в пределах Российской Федерации. Наша продукция также доступна в странах СНГ. Специалисты “Энергодизельцентра” готовы помочь вам в выборе оборудования, соответствующего вашим потребностям. Специалисты ответят на любые вопросы и помогут оформить заказ заранее. Для получения бесплатной консультации позвоните по телефону 8 800 550-76-40.

Асинхронная электрическая машина, работающая в режиме торможения, при котором ротор вращается впереди, но в том же направлении, что и магнитное поле статора.

Асинхронный генератор

Асинхронная машина, работающая в режиме торможения, в которой ротор вращается с опережением, но в том же направлении, что и магнитное поле статора.

В асинхронном генераторе переменного тока ротор изготовлен в виде постоянного магнит или электромагнит. Количество полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум.

В отечественных бензиновых и дизельных двигателях На электростанциях обычно используется двухполюсный ротор, что является причиной частоты вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Четырехполюсный асинхронный генератор используется в дизельных генераторных установках с частотой вращения 1500 об/мин.

Вращающийся магнитное поле остаётся неизменным без изменений и не регулируется, поэтому выходное напряжение и частота генератора зависят от скорости вращения ротора и, следовательно, от стабильности оборотов двигателя генераторной установки.

Несмотря на простоту обслуживания, низкую чувствительность к коротким замыканиям и низкую стоимость, асинхронные генераторы переменного тока используются редкоиз-за ряда недостатков ряд недостатковвысокая стоимость, зависящая от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность при экстремальных нагрузках; зависимость выходного напряжения и частоты тока от стабильности работы двигателя и др.

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР – Синхронная машина, работающая в режиме генератора. Наиболее распространенными являются синхронные генераторы, в которых ротор приводится в движение паровой (газовой) или водяной турбиной (турбогенератором, гидрогенератором)…. Большой энциклопедический словарь

синхронный генератор

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР – Синхронный генератор – это генератор переменного тока (см. электрогенератор), число оборотов которого в единицу времени (например, 1 мин.) тесно связано с частотой вырабатываемого тока и числом полюсов и не меняется при изменении нагрузки. Равномерное количество оборотов … Железнодорожный технический словарь

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР – Синхронная машина, выполняющая функции генератора. Наиболее распространенные синхронные генераторы, ротор которых приводится в движение паровой (газовой) или водяной турбиной (турбогенератор, водяной генератор)… Большой энциклопедический словарь

синхронный генератор – Темы электричества в общей электротехнике, основные понятия EN синхронного генератора … Руководство технического переводчика

синхронный генератор переменного тока – Синхронные электрические машины, работающие в режиме генератора. Синхронные генераторы переменного тока чаще всего используются там, где ротор приводится в движение паровой (газовой) или водяной турбиной (турбогенератор, гидрогенератор). * * * * *…. Энциклопедический словарь

синхронный генератор – sinchronis generatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Синхронный генератор, м рус. синхронный генератор, м пранк. alternateur synchrone, м … Автоматический терминал žodynas

синхронный генератор – sinchroninis elektros generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Sinchroninė elektros mašina, veikianti generatoriaus režimu. atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Синхронный генератор, м рус. синхронный … … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

синхронный генератор – sinchronis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. synchronous generator vok. Синхронный генератор, м рус. синхронный генератор, м пранк. alternateur synchrone, м … Fizikos terminų žodynas

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР – Синхронная осциллирующая машина, работающая в режиме генератора. Генераторы, используемые для производства электроэнергии, могут быть либо турбогенераторами с приводом от паровых или газовых турбин, либо гидрогенераторами с приводом от водяных турбин. Различают 1 и 3….

Синхронный генератор – ….Википедия

Синхронный генератор с индукционным возбуждением – [Я.Н. Лугинский, М.С. Фези-Жилинская, Ю.В. Кузнецов и др. Англо-русский словарь по электротехнике и энергетике, Москва, 1999] темы электротехники, основные понятия EN индуктивно возбуждаемые генераторы переменного тока сами индуцированные генераторы … Руководство технического переводчика

При нормальной работе электромагнитное поле асинхронного генератора под нагрузкой оказывает тормозящий момент на вращение ротора, поэтому частота изменения магнитного поля ниже, следовательно, скольжение будет отрицательным. Генераторы, работающие в диапазоне положительного скольжения, – это асинхронные тахогенераторы и преобразователи частоты.

Типы машин

Синхронный генератор (двигатель) подразделяется на несколько моделей, которые подходят для различных областей применения:

Шаговые (импульсные) – используются для привода механизмов с циклом старт-стоп или устройств непрерывного движения с импульсным управляющим сигналом (счетчики, ременные приводы, приводы станков с ЧПУ и т.д.).
Безредукторный – для автономного применения.
Безредукторные – используются в морских и речных электростанциях.
Гистерезисные двигатели – используются в таймерах, инерционных приводах, системах автоматического управления;
Асинхронные двигатели – для питания электрических установок.

Читайте далее: