Генераторы переменного тока

Синхронный генератор

Синхронные генераторы

Особенностью синхронного генератора является то, что частота вращения магнитного поля статора в нем равняется частоте вращения ротора. В свою очередь ротор со своими магнитными полюсами также создает вращающееся магнитное поле, которое при пересечении обмотки статора наводит в нем ЭДС. Ротор такого генератора представляет собой постоянный магнит (электромагнит). Ротор имеет кратное двум количество полюсов. Для бытовых установок чаще всего используют роторы с двумя полюсами, что обеспечивает скорость вращения двигателя в 3 тысячи оборотов в минуту.

В момент запуска генератора ротор создает изначально слабое магнитное поле, которое, с ростом скорости вращения, увеличивается. Напряжение с обмотки возбуждения поступает на ротор, таким образом контролируя выходное напряжение, путем изменения магнитного поля. К примеру, если к станции подключить индуктивную нагрузку, она размагнитит генератор и снизит напряжение. В то время как при подключении емкостной нагрузки генератор подмагничивается и напряжение повышается. Такое явление получило название «реакция якоря». Чтобы обеспечить стабильность выходного напряжения нужно соответствующим образом менять магнитное поле ротора, регулируя ток в его обмотке. Это обеспечивается блоком AVR (автоматической регулировки).

Пуск синхронного двигателя

Особенностью этого вида электрических машин является то, что его нельзя просто подключить к сети и ожидать его запуска. Кроме того, что для работы СД нужен не только источник тока возбуждения, у него и достаточно сложная схема пуска.

Запуск происходит как у асинхронного двигателя, а для создания пускового момента кроме обмотки возбуждения на роторе размещают и дополнительную короткозамкнутую обмотку «беличью клетку». Её еще называют «демпфирующей» обмоткой, потому что она повышает устойчивость при резких перегрузках.

Ток возбуждения в обмотке ротора при пуске отсутствует, а когда он разгоняется до подсинхронной скорости (на 3-5% меньше синхронной), подаётся ток возбуждения, после чего он и ток статора совершает колебания, двигатель входит в синхронизм и выходит на рабочий режим.

Для ограничения пусковых токов мощных машин иногда уменьшают напряжение на зажимах обмоток статора, подключив последовательно автотрансформатор или резисторы.

Пока синхронная машина запускается в асинхронном режиме к обмотке возбуждения подключаются резисторы, сопротивление которых превышает сопротивление самой обмотки в 5 — 10 раз. Это нужно чтобы пульсирующий магнитный поток, возникающий под действием токов, наводимых в обмотке при пуске, не замедлял разгон, а также чтобы не повредить обмотки из-за индуцируемыми в ней ЭДС.

Видов таких машин очень много, выше была описана конструкция синхронного электродвигателя переменного тока с обмотками возбуждения, как самого распространенного на производстве. Есть и другие типы, такие как:

  • Синхронные двигатели с постоянными магнитами. Это различные электродвигатели, такие как PMSM – permanent magnet synchronous motor, BLDC – Brushless Direct Current и прочие. Отличия, между которыми, состоят в способе управления и форме тока (синусоидальная или трапецивиденая). Их еще называют бесколлекторными или бесщеточными двигателями. Используются в станках, радиоуправляемых моделях, электроинструменте и т.д. Они работают не напрямую от постоянного тока, а через специальный преобразователь.
  • Шаговые двигатели — синхронные бесщеточные двигатели, у которых ротор точно удерживает заданное положение, их используют для позиционирование рабочего инструмента в ЧПУ станках и для управления различными элементами автоматических систем (например, положение дроссельной заслонки в автомобиле). Состоят из статора, в этом случае на нём расположены обмотки возбуждения, и ротора, который выполнен из магнито-мягкого или магнито-твёрдого материала. Конструктивно очень похожи на предыдущие типы.
  • Реактивные.
  • Гистерезисные.
  • Реактивно-гистерезисные.

Последние три типа СД также не имеют щеток, они работают за счет особой конструкции ротора. У реактивных СД различают три их конструкции: поперечно-расслоенный ротор, ротор с явновыраженными полюсами и аксиально-расслоенный ротор. Объяснение принципа их работы достаточно сложно, и займет большой объём, поэтому мы опустим его. Такие электродвигатели на практике вы, скорее всего, встретите нечасто. В основном это маломощные машины, используемые в автоматике.

Плюсы и минусы синхронных альтернаторов

Качественные СА должны комплектоваться медной, а не слабой алюминиевой обмоткой (будьте внимательны: некоторые производители таким образом пытаются снизить расходы на производство). Именно качественная обмотка и щеточный механизм обеспечивают равномерность тока на выходе (с отклонением не более 5 %), позволяют легко переносить повышенные нагрузки при запуске и непродолжительные колебания напряжения.

Чистый электроток очень важен для таких высокочувствительных пользователей, как ноутбуки, компьютеры, принтеры, телефоны, лабораторное и медицинское оборудование. И даже для такой привычной бытовой техники, как холодильники, ТВ, стиральные машинки также предпочтительным будет электроток, вырабатываемый синхронным генератором. Кроме того, только к щеточным ИБП можно подключать АВР (автоматический ввод резерва).

Итак, к неоспоримым плюсам щеточного узла и медной обмотки СА отнесем:

  • стабильность напряжения;
  • качественный электроток;
  • надежность в работе.

При этом постоянное движение щеток способствует чрезмерному нагреву генератора. Применяющаяся в СА воздушная система охлаждения с вентилятором в целом достаточно надежна, но имеет существенный недостаток – эффект пылесоса. Активное втягивание вовнутрь пыли, грязи, влаги часто становится причиной неполадок в системе.

Но прогресс не стоит на месте, и сегодня ведущие производители находят все новые способы защиты оборудования от внешних факторов.

Выбирая генератор, обязательно интересуйтесь, к какому классу защиты он относится.

Минусы щеточных альтернаторов:

  • попадание пыли и влаги;
  • необходимость периодического техосмотра и замены щеток;
  • высокая стоимость;
  • создание помех для радиоволн.

Двигатель Стирлинга

В качестве примера разновидности двигательного агрегата с внешней камерой сгорания можно привести так называемый двигатель Стирлинга. Своё название он получил по фамилии изобретателя – шотландского священника Роберта Стирлинга. Этот оригинальный мотор работает на основе неоднократного нагрева рабочего тела – порции воздуха.

Принцип работы внешне похож на схему ДВС. В моторе Стирлинга тоже имеется цилиндр с поршнем, который двигается по возвратно-поступательной траектории и приводит в движение кривошипно-шатунный механизм. Мало того, цилиндр имеет радиатор охлаждения как в двигателе внутреннего сгорания.

Но главным отличием двигателя Стирлинга от ДВС является отсутствие топливной смеси. Её роль в данном случае выполняет воздух, который нагревается внешним источником тепла.

Дело в том, что уже находящийся в цилиндре воздух, нагреваясь, расширяется и толкает вытеснитель, который в свою очередь двигает рабочий поршень вверх. Поршень проворачивает кривошип. Проходя через зону охлаждения, воздух сжимается, давление в цилиндре уменьшается, образуя разрежение. В это время кривошип, двигаясь дальше, возвращает поршень в нижнее положение. Так периодически чередуя циклы нагрева и остывания рабочего тела (воздуха), извлекают энергию из процесса изменения давления.

Примечательно, что такой агрегат легко превратить в тепловой насос, изменив координацию работы рабочего поршня и вытеснителя.

Двигатель Стирлинга может работать практически на любом топливе, от дров до ядерной энергии. При этом конструкция этого агрегата очень проста и надёжна. Инженеры разработали 3 типа моторов подобного рода и назвали их буквами греческого алфавита. Выше описан принцип самого простого из них: бета-типа.

Двигатель конструкции Стирлинга незаменим в тех случаях, когда появляется необходимость преобразования очень маленького перепада температур. В таких условиях ни одна газовая турбина функционировать не может. Проще говоря, установки Стирлинга могут эффективно работать от обычной переносной газовой горелки или даже спиртовки. Туристы уже оценили такие устройства. Учёные предсказывают, что двигатели Стирлинга сделают революцию в солнечной энергетике.

Видео: Принцип работы двигателя Стирлинга

Способы пуска

За счет значительной инерции ротора он не способен сдвинуться под нагрузкой полем статора. В случае подачи рабочего напряжения не удастся получить устойчивую магнитную связь и вращение не начнется. Для решения этой задачи применяются способы запуска ротора до определенной скорости вращения. Как правило, это то число оборотов, которое приближается к значению в режиме синхронной работы.

Среди наиболее распространенных способов приведения синхронного двигателя в движение можно выделить:

  • Асинхронный пуск – этот способ обеспечивается путем введения в конструкцию ротора стальных элементов в форме беличьей клетки. При подаче напряжения в клетке наводится ЭДС и возникает магнитное взаимодействие. Основным недостатком данного способа являются большие пусковые токи, в разы превышающие номинальный режим синхронного двигателя. Поэтому в схеме запуска используются реакторы или автотрансформаторы для снижения негативного воздействия.
  • Частотный пуск – обеспечивается посредством частотных преобразователей. Которые снижают частоту питающего напряжения на рабочих обмотках. Это позволяет замедлить скорость вращения магнитного поля синхронного двигателя. Благодаря чему начинается вращение ротора.
  • Двигательный пуск – для начала движения вал синхронного агрегата подсоединяется к разгонному двигателю. На этапе старта вращение обеспечивается от приводной электрической машины. Как только основной двигатель выйдет на подсинхронную скорость, разгонный агрегат выводится из работы.

Для каждого из способов используются соответствующие схемы и оборудование, позволяющие оптимизировать режим работы. Поэтому далее рассмотрим несколько характерных примеров для каждого способа запуска.

Асинхронный пуск

В этом способе используются синхронные двигатели специального типа, но скорость нарастания тока и его величину в рабочих обмотках принудительно снижают. Для этого устанавливаются реакторы или автотрансформаторы.

Как видите на схеме, в цепь питания каждой фазной обмотки синхронного двигателя устанавливается реактор. При включении контактора К2 напряжение подается на обмотки ток в реакторе не может вырасти скачкообразно. Поэтому пуск электродвигателя получается более плавным, чем в случае прямого включения. При разгоне электрической машины до подсинхронной скорости шунтирующий выключатель К1 выводит индуктивный элемент из цепи и агрегат работает в штатном режиме.

В данной схеме происходит автоматическое снижение напряжения на рабочих обмотках синхронного двигателя за счет автотрансформатора. Регулятор Р3 плавно повышает разность потенциалов до установившейся величины, ток при этом пропорционально нарастает. После достижения номинального момента, выключатель К1 зашунтирует автотрансформатор. Этот способ позволяет снижать пусковые токи со значительно большим усилием, чем в случае применения реакторов.

Частотный пуск

Основой современного частотного пуска являются схемы на полупроводниковых элементах, как правило, тиристорных преобразователях. Такие устройства снижают частоту изменения кривой напряжения, но практически не нарушают действующее значение.

Такой способ запуска сокращает время на разгон синхронного двигателя и снижает значение токовой нагрузки в момент пуска. Однако, современная схема частотного пуска имеет куда более сложную реализацию:

Двигательный пуск

Способ двигательного запуска предусматривает одновременную установку на один вал и синхронного, и разгонного двигателя. Старт вращения обеспечивает асинхронный разгонный электродвигатель, который легко набирает обороты под нагрузкой. Синхронный агрегат включается в работу при достижении подсинхронной скорости вращения.

Однако существенным недостатком такого способа является длительный промежуток времени от старта до момента вхождения электрической машины в синхронизм.

Источник

Синхронное или асинхронное обучение: что лучше для вашей компании

В конечном итоге метод обучения, который вы выберете для своих учащихся, будет зависеть от ряда факторов — целей обучения, типов создаваемого вами контента, того, как вы проводите обучение, и доступности самих учеников. Однако, если у вас есть ресурсы, формула настоящего успеха кроется в одновременном использовании как синхронного, так и асинхронного обучения. Например, создание преимущественно асинхронного курса, дополненного онлайн-семинарами в режиме реального времени, запланированными на разные дни и часы, гарантирует, что учащиеся получат дополнительное преимущество от взаимодействия друг с другом и преподавателями. Смешанное обучение — это еще один вариант, который поддерживает возможности как синхронного, так и асинхронного формата.

Независимо от того, какой метод вы выберете, разнообразие — лучший подход. Особенно если при создании обучающего курса вы стремитесь максимально вовлечь учащихся, сочетая различные методы доставки контента.

Материал подготовлен при поддержке K-AMPUS — облачной IT-платформы для автоматизации корпоративного обучения. Сервис позволяет персонализировать обучение, обеспечить онбординг новых сотрудников и получить доступ к тысячам материалов для развития профессиональных и гибких навыков.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

  • Продолжительный;
  • Кратковременный;
  • Периодический;
  • Повторно-кратковременный;
  • Особый.

Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Принцип действия [ править | править код ]

В основу работы подавляющего числа электрических машин положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Ротор асинхронного двигателя может быть:

  • короткозамкнутым;
  • фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТН, которые повсеместно используются в крановых установках.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя

При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует отклоняющая сила), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется скольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные магниты или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с короткозамкнутой обмоткой.

Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники. Особенно это касается простых по конструкции и прочных трёхфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надёжнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода. Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно со вращающимся полем статора. Там, где нет трёхфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трёхфазного двигателя, пространственно смещённые на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.

На рисунке показана принципиальная схема двухполюсной машины — по четыре паза на каждую фазу. При питании обмоток статора от трёхфазной сети получается вращающееся поле, так как токи в фазах обмотки, которые смещены в пространстве на 120° друг относительно друга сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120°.

Для синхронной частоты вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов справедливо при частоте тока f : n c = 60 f p =<60f>

>>

При частоте 50 Гц получаем для p = 1, 2, 3 (двух-, четырёх- и шести-полюсных машин) синхронные частоты вращения поля n c > = 3000, 1500 и 1000 об/мин.

Ротор асинхронного электродвигателя также состоит из листов электротехнической стали и может быть выполнен в виде короткозамкнутого ротора (с «беличьей клеткой») или ротора с контактными кольцами (фазный ротор).

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).

Синхронные и асинхронные генераторы — в чем разница?

Современные электрогенераторные установки различаются не только по типу двигателя (дизельные, турбинные и др.), виду выхода электричества (постоянный или переменный), но и по способу возбуждения. Создание магнитного поля внутри установки может быть независимым, магнитным и самостоятельным. Самовозбуждение, в свою очередь, может быть последовательным, параллельным и смешанным. Генераторы электричества со смешанным возбуждением (состоит из двух обмоток, одна из которых подключается к параллельной нагрузке, другая — к первой обмотке возбуждения последовательно) носят название синхронных или гибридных установок.

Параметры синхронного генератора

Режимы работы

Синхронный генератор может работать в нормальном и анормальном режиме. Под нормальным понимают режим работы в допустимых лимитах, указанных в ГОСТах и у производителей. Анормальный режим работы синхронного генератора включает функционирование агрегата с аварийными перегрузками, недовозбуждением или потерей возбуждения, в условиях отказа охлаждения, асинхронный ход и др.

Главные преимущества:

  • Высокая стабильность напряжения на выходе
  • Работа с приборами на больших пусковых токах
  • Возможность точно регулировать выходные параметры напряжения и тока
  • Простота эксплуатации

К недостаткам можно отнести следующие параметры:

  • Низкая степень защиты (класс IP 23). Конструкция установки не позволяет решить проблему защиты агрегата от пыли, воды и других внешних факторов
  • Слабые стороны щеточного узла. Щетки снижают ресурс агрегата и требуют регулярного обслуживания, чистки, замены
  • Стоимость. Продажа синхронных генераторов характеризуется более высокими ценами, по сравнению с асинхронными аналогами

Область применения синхронных установок определяется совокупностью вышеперечисленных плюсов и минусов: высокий уровень производительности и отменное качество напряжения подходят для работы, как в бытовых условиях, так и в режиме промышленных электростанций. Однако слабая система защиты от внешних воздействий требует дополнительных мер. Например, можно купить синхронный генератор в составе электростанции, установленной в специальном кожухе. Такая защита обеспечивает установке прекрасную функциональность в любых условиях.

Устройство асинхронного генератора

Стоит отметить, что параметры асинхронного генератора делают его оптимальным источником электроэнергии для приборов с активной нагрузкой (компьютерная техника, сварочные преобразователи, электрические нагреватели и др.). Однако следует помнить, что для такой установки недопустимы перегрузки: запас мощности при подключении устройств должен быть не менее чем в 3 раза.

Типы генераторов

Различают однофазные и трехфазные энергогенерирующие установки с несинхронным механизмом. Асинхронный трехфазный генератор состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Однофазный аналог включает в себя статор и ротор, сердечники которых набраны из отдельных пластин, а в пазы статорного сердечника устанавливается обмотка. На практике однофазные асинхронные генераторы зарекомендовали себя более экономичными, простыми в обслуживании и надежными в эксплуатации. Поэтому трехфазные установки используются только на объектах, где однофазные аналоги применить невозможно.

Достоинства:

  • Простота конструкции
  • Отсутствие щеточного узла
  • Низкая чувствительность к коротким замыканиям
  • Высокий уровень защиты от внешних факторов
  • Стоимость: купить асинхронный генератор можно гораздо дешевле синхронного агрегата

Однако у данного типа устройств есть и недостатки:

  • Неспособность работать при высоких пиковых нагрузках
  • Низкая точность напряжения тока на выходе
  • Выход из строя при длительных экстремальных нагрузках

Современные производители предлагают ряд мер по устранению недостатков, что существенно увеличивает спрос на данное энергогенерирующее оборудование.

Определение и принцип действия

Если говорить простым языком, то синхронным называют электродвигатель, у которого скорость вращения ротора (вала) совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора.

Кратко рассмотрим принцип действия такого электродвигателя — он основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора, которое обычно создаётся трёхфазным переменным током и постоянного магнитного поля ротора.

Постоянное магнитное поле ротора создаётся за счет обмотки возбуждения или постоянных магнитов. Ток в обмотках статора создаёт вращающееся магнитное поле, тогда как ротор в рабочем режиме представляет собой постоянный магнит, его полюса устремляются к противоположным полюсам магнитного поля статора. В результате ротор вращается синхронно с полем статора, что и является его основной особенностью.

Напомним, что у асинхронного электродвигателя скорость вращения МП статора и скорость вращения ротора отличаются на величину скольжения, а его механическая характеристика «горбатая» с пиком при критическом скольжении (ниже его номинальной скорости вращения).

Скорость, с которой вращается магнитное поле статора, может быть вычислена по следующему уравнению:

f – частота тока в обмотке, Гц, p – количество пар полюсов.

Соответственно по этой же формуле определяется скорость вращения вала синхронного двигателя.

Большинство электродвигателей переменного тока, используемых на производстве, выполнены без постоянных магнитов, а с обмоткой возбуждения, тогда как маломощные синхронные двигатели переменного тока выполняются с постоянными магнитами на роторе.

Ток к обмотке возбуждения подводится за счет колец и щеточного узла. В отличие от коллекторного электродвигателя, где для передачи тока вращающейся катушке используется коллектор (набор продольно расположенных пластин), на синхронном установлены кольца поперек одного из концов статора.

Источником постоянного тока возбуждения в настоящее время являются тиристорные возбудители, часто называемые «ВТЕ» (по названию одной из серий таких устройств отечественного производства). Ранее использовалась система возбуждения «генератор-двигатель», когда на одном валу с двигателем устанавливали генератор (он же возбудитель), который через резисторы подавал ток в обмотку возбуждения.

Ротор почти всех синхронных двигателей постоянного тока выполняется без обмотки возбуждения, а с постоянными магнитами, они хоть и похожи по принципу действия на СД переменного тока, но по способу подключения и управления ими очень сильно отличаются от классических трёхфазных машин.

Одной из основных характеристик электродвигателя является механическая характеристика. Она у синхронных электродвигателей приближена к прямой горизонтальной линии. Это значит, что нагрузка на валу не влияет на его обороты (пока не достигнет какой-то критической величины).

Это достигается именно благодаря возбуждению постоянным током, поэтому синхронный электродвигатель отлично поддерживает постоянные обороты при изменяющихся нагрузках, перегрузках и при просадках напряжения (до определенного предела).

Ниже вы видите условное обозначение на схеме синхронной машины.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector