Синхронный генератор – специальное устройство, посредством которого удается преобразовать любую энергию в электрическую. В роли таких устройств выступают мобильные станции, термические или солнечные батареи, специальная техника. В зависимости от вида генератора определяется возможность его использования, поэтому стоит подробнее разобраться с тем, что представляет собой устройство.
История создания
В 1890 году фирма практически полностью перешла на производство данного оборудования, так как оно приобрело большую популярность. В 1902 ученик Боша создал зажигание, задействуя высокое напряжение. Устройство было способно добыть искру между двумя электродами свечи, что сделало систему более универсальной.
Начало 60-х годов XX века стало эпохой распространения генераторов по всему миру. И если раньше устройства были востребованы только в автомобилестроении, то сейчас подобные агрегаты способны обеспечить электроэнергией целые дома.
Устройство и назначение
Конструкция подобных агрегатов задействует только два главных элемента:При этом на валу ротора предусмотрены дополнительные элементы. Это могут быть магниты или обмотка возбуждения. У магнитов зубчатая форма, полюса для получения и передачи тока направлены в разные стороны.
Главная задача генератора заключается в преобразовании одного вида энергии в электрическую. С его помощью удается обеспечить необходимым количеством тока зависимые устройства, чтобы можно было ими воспользоваться.
Характеристики
- Холостой ход. Представляет собой зависимость ЭДС от силы движущихся токов, отвечающих за возбуждение демпферной катушки. С его помощью удается определить способность цепей намагнититься.
- Внешняя характеристика. Подразумевает параллельную связь между напряжением катушки и нагрузочным током. Величина зависит от типа прикладываемой к устройству нагрузки. Среди причин, способных вызвать изменения, выделяют увеличение или уменьшение ЭДС агрегата, а также падение напряжения на обмотках установленной катушки, которая помещена внутрь устройства.
- Регулировка. Представляет зависимость, которая образуется между токами возбуждения и нагрузочным током. Обеспечение работоспособности и защиты синхронных агрегатов достигается за счет отслеживания данного показателя. Достичь этого несложно, если постоянно проводить настройку ЭДС.
Еще один важный параметр – это мощность. Определить значение можно посредством показателей ЭДС, напряжения и углового сопротивления.
Принцип действия
С принципом работы устройства разобраться не так уж сложно. Он заключается во вращении магнитной рамки с целью создания электрического поля. В процессе вращения рамки возникают магнитные линии, начинающие пересекать ее контур. Пересечение способствует образованию электрического тока.
Чтобы определить, куда движутся потоки электрической энергии, необходимо воспользоваться правилом буравчика.
Зависимость между величиной тока в рамке и скоростью вращения ротора системы пропорциональная. Таким образом, чем сильнее будет вращаться рамка, тем больше электричества сможет поставить генератор. Такой показатель характеризуется частотой вращения.
Согласно установленным нормам, оптимальный показатель частоты вращения в большинстве стран не должен превышать 50 Гц. Это значит, что ротор должен выполнять 50 колебаний в секунду. Для вычисления параметра необходимо условиться, что один поворот рамки приводит к изменению направления тока.
Если вал успевает повернуться 1 раз за секунду, это означает, что частота электрического тока составляет 1 Гц. Таким образом, для достижения показателя в 50 Гц потребуется обеспечить правильное количество вращений рамки за секунду.
В процессе эксплуатации нередко происходит возрастание числа полюсов электромагнита. Их удается задержать посредством уменьшения скорости, с которой вращается ротор.
Зависимость в этом случае обратно пропорциональная. Таким образом, чтобы обеспечить частоту в 50 Гц, потребуется снизить скорость примерно в 2 раза.
Дополнительно стоит отметить, что в некоторых странах установлены другие нормы вращения ротора. Стандартным показателем частоты является показатель в 60 Гц.
Виды
- Бесщеточный. Конструкция электрогенератора подразумевает использование обмоток статора. Они размещены так, чтобы сердечники элементов совпадали с направлением либо магнитных полюсов, либо сердечников, которые предусмотрены на катушке. Максимальное количество зубьев магнита не должно превышать 6 штук.
- Синхронный, оборудованный индуктором. Если речь идет о регулировочных машинах, работающих на небольшой мощности, то в качестве ротора используют магниты постоянного тока. В противном случае ротором является обмотка индуктора.
Следующая классификация подразумевает деление мобильных станций на отдельные виды.
- Гидрогенераторы. Отличительная черта устройства – ротор с выраженными полюсами. Такие агрегаты используют для производства электроэнергии там, где нет необходимости в обеспечении большого количества оборотов устройства.
- Турбогенераторы. Отличие – отсутствие выраженных полюсов. Устройство собирают из различных турбин, оно способно в несколько раз повысить количество оборотов ротора.
- Синхронные компенсаторы. Используется для достижения реактивной мощности – важного показателя на промышленных объектах. С его помощью удается повысить качество подаваемого тока и стабилизировать показатели напряжения.
Выделяют несколько распространенных моделей подобных устройств.
- Шаговые. Их используют для обеспечения работоспособности приводов, установленных в механизмах, которые имеют цикл работы старт-стоп.
- Безредукторные. В основном используются в автономных системах.
- Бесконтактные. Востребованы в качестве основных или резервных мобильных станций на судах.
- Гистерезисные. Такие генераторы задействуют для счетчиков времени.
- Индукторные. Обеспечивают работу электроустановок.
Еще один вид деления агрегатов – тип используемого ротора. В этой категории генераторы делятся на устройства с явнополюсным ротором и неявнополюсным.
Первые представляют собой устройства, в которых четко просматриваются полюса. Они отличаются небольшой скоростью вращения ротора. Вторая категория имеет в своей конструкции цилиндрический ротор, у которого отсутствуют выступающие полюса.
Область применения
Синхронные генераторы – устройства, предназначенные для добычи переменного тока. Встретить такие устройства можно на различных станциях:
- атомных;
- тепловых;
- гидроэлектростанциях.
А также агрегаты активно используются в транспортных системах. Их применяют в различных автомобилях, в судовых системах. Синхронный генератор способен работать как в автономном режиме, отдельно от электрической сети, так и одновременно с ней. При этом удается подключить сразу несколько агрегатов.
Преимуществом станций, вырабатывающих переменный ток, является возможность обеспечить выделенное пространство электроэнергией. Удобно, если объект находится далеко от центральной сети. Поэтому агрегаты пользуются спросом у владельцев ферм, отдаленных от города населенных пунктов.
Как выбрать?
При выборе генератора важно найти подходящее и надежное устройство, которое сможет обеспечить электроэнергией отведенную площадь. Для начала необходимо определиться с техническими параметрами будущего устройства. Специалисты советуют обратить внимание на:
- массу электрогенератора;
- габариты устройства;
- мощность;
- расход топлива;
- показатель шума;
- продолжительность работы.
А также важным параметром является возможность организации автоматической работы. Чтобы понять, сколько фаз требуется будущему генератору, необходимо определиться с типом и количеством электроприборов, которые будут к нему подключаться.
Например, к однофазному электрогенератору могут подключиться только потребители с одной фазой. Трехфазная заметно расширяет этот показатель.
Однако не всегда покупка подобной мобильной электростанции становится лучшим решением.
Перед покупкой дополнительно рекомендуется учесть нагрузку, которая будет оказана на устройство во время его работы. На каждую фазу должна приходиться нагрузка максимум в 30% от общего количества. Таким образом, если мощность генератора составляет 6 кВт, то в случае использования розеток с напряжением в 220 В удастся задействовать только 2 кВт.
Покупка трехфазного генератора востребована только тогда, когда в доме много трехфазных потребителей. Если большинство приборов однофазные, лучше приобрести соответствующий агрегат.
Эксплуатация
Перед запуском электрогенератора необходимо сначала провести его регулировку. В первую очередь настраивают частоту работы устройства. Сделать это можно двумя способами:
- поменять конструкцию агрегата, заранее предусмотрев, какое количество полюсов необходимо для работы электромагнита;
- обеспечить требуемую частоту вращения вала без каких-либо изменений в конструкции.
Яркий пример – тихоходные турбины. Они обеспечивают вращение ротора в 150 оборотов в минуту. Для настройки частоты используют первый способ, увеличивая количество полюсов до 40 штук.
Следующим параметром, который необходимо настроить, является ЭДС. Возникает необходимость регулировки из-за изменений характеристик поступающих нагрузок, действующих на мобильную станцию.
Несмотря на то что ЭДС индукции устройства связана с ротором и его вращениями, из-за требований безопасности нельзя разбирать конструкцию, чтобы поменять параметр.
Изменить величину ЭДС можно посредством регулировки образующегося магнитного потока. Его необходимо будет увеличить или уменьшить. За величину показателя отвечают витки обмотки, а точнее, их количество. А также повлиять на мощность магнитного потока можно посредством тока, который образует катушка.
Наладка подразумевает включение в цепь нескольких катушек. Для этого необходимо воспользоваться дополнительными реостатами или электронными схемами. Второй вариант требует настройки параметра за счет внешних стабилизаторов. Это обеспечивает надежное обслуживание.
Преимущество синхронной мобильной станции – это возможность синхронизации с другими электромашинами подобного типа. При этом во время подключения удается сопоставить скорости вращения и обеспечить нулевой фазовый сдвиг. В связи с этим мобильные электростанции востребованы в промышленной энергетике, где очень удобно их использовать в качестве резервного источника тока для повышения производственных мощностей в случае больших нагрузок.
О синхронном и асинхронном генераторе смотрите далее.
Электрогенератор (альтернатор) электротока переменного типа предназначается для процедуры преобразования кинетической и потенциальной энергии в электроэнергию. Ротор такой машины приводится в движение, а именно вращается, от двигателя первичного типа, в роли которого могут выступать ДВС (топливные двигатели), электродвигатели, турбины.
Внешний вид производственной синхронной генерирующей машины переменного тока модели СГС-14-100-6
Если альтернатор переменного тока характеризуется тем, что частота вращения его ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, то такие машины называются синхронными. Произвести расчет частоты вращения можно по формуле:
n = 60*f/p, где:
- f – частота тока в электросети;
- p – количество пар статорных полюсов.
Часто многие неосведомленные в области электроустановок люди задаются вопросом о том, какой принцип работы синхронного генератора.
Принцип работы СГ
Конструкция генерирующей машины переменного тока достаточна проста. Статор и ротор – это основные компоненты синхронного генератора (СГ).
Принцип действия синхронного генератора на основе взаимодействия магнитных полей статора и ротора
Синхронный альтернатор, в основном, вырабатывает электроэнергию тогда, когда ротор синхронного генератора движется по кругу вместе с магнитным полем, линии которого встречаются в неподвижной обмотке статора. Поле образуется посредством возбуждения дополнительным устройством, например:
- вспомогательным генератором;
- аккумулятором;
- разнообразными энергетическими преобразователями;
- и другими энергоисточниками.
Стоит отметить, что процесс преобразования энергий в СГ может происходить и по-другому – вращающееся части проводникового элемента могут располагаться в обездвиженном магнитном поле. В этом случае возникает трудность токосъема через щеточно-коллекторный узел электрической машины, какой соединяет ротор с цепями ее неподвижной части. Для генераторных машин невысокой мощности подобная схема может успешно применяться. Зачастую она встречается в установках передвижного типа.
В рассматриваемом генераторе продуцируется электродвижущая сила (ЭДС), расчет которой совершается по формуле:
e = 2*π*B*l*w*Dn, где:
- π – константа;
- B – индукция магнитного поля;
- l – длина паза статорного элемента;
- w – число витков в обмотке статорного компонента;
- Dn – диаметр статора внутри.
Электроэнергетика с такими устройствами построена, в основном, на электронапряжении в диапазоне 15 000-40 000 В. Энергообмен через коллектор альтернатора затруднителен. К тому же обмоточная катушка подвижного типа подвергается ударным нагрузкам большой силы и вращательным движениям с попеременной скоростью, что формирует проблематику с изоляционной составляющей. По этой причине якорные элементы производят обездвиженными, так как именно через них пропускается основная масса энергии.
Мощность устройства-возбудителя обычно не превосходит 4-5% от совокупной производительной мощности синхронного генератора – это дает возможность пропускать электроток через динамический узел.
Для информации. В механизмах переменного тока малой мощности (до нескольких кВт) роторный элемент изготавливается с магнитными деталями постоянного типа (ферритовыми, неодимовыми, полимерными магнитопластами и другими). В них не нужно устанавливать подвижные контакты, однако из-за этого существуют трудности с регулировкой выходного напряжения.
Устройство СГ
Статор СГ имеет почти такое же устройство и принцип функционирования, как и у асинхронного варианта. Его железные компоненты компилируются из стальных пластин (сталь применяется электротехнического назначения), которые отделаются друг от друга слоями изоляции. Обмотка переменного электротока располагается в его пазах. Провода обмоток отделяются друг от друга изолирующим слоем и закрепляются надежно, так как через них вводится нагрузка. Ротор может исполняться без выпирающих полюсов либо с ярко выраженными полюсами.
На заметку. Наибольшую популярность имеет трехфазный синхронный генератор, применяемый во многих областях жизнедеятельности человека и предприятий. Однофазные варианты обычно применяется в быту.
Основные типы СГ: а – с ротором, у которого выступают полюса; б – с не явно полюсным ротором
Синхронные генераторы с явно полюсным ротором производятся для тихоходных машин, к примеру, для установок с гидротурбинами. А СГ с не явно полюсными роторами подходят для механизмов переменного тока, вращающихся с высокой скоростью.
Синхронные генерирующие устройства могут работать в двух режимах: двигательном либо генерирующем переменный электроток. Здесь важно то, какой метод охлаждения применяется, так как генерация чего-либо всегда более требовательна. В основном, на вал монтируются крыльчатки, какие охлаждают ротор с двух сторон воздухом, проходящем через фильтрующий элемент. Потоки воздуха в такой системе охлаждения вращаются одни и те же. При работе СГ в усиленном режиме подобная система нежелательна.
Важно! Эффективнее при высоких нагрузках применять в качестве охлаждающего агента водород, какой более чем в 14 раз легче воздуха.
Внутреннее устройство СГ переменного тока
Обмотки рассматриваемого генератора отводятся концами на его распредкоробку. Трёхфазная машина имеет иное соединение обмотки – отвод совершается звездой или треугольником.
Преимущественно все синхронные генерирующие устройства поддерживают синусоидальное переменное электронапряжение. Этого можно достичь посредством изменения формы наконечников на полюсах и особым месторасположением витков в пазах не явно полюсного ротора.
Реакция якоря
В обмотках статорного элемента при присоединении выхода с наружной нагрузкой начинает протекать электроток. Образующееся при этом силовое магнитное поле совмещается с полем, что формируется роторным элементом. Такое взаимодействие полей именуется реакцией якоря.
Реакция якоря в СГ при разнородных видах нагрузки
При активной нагрузке электроток и ЭДС имеют одни и те же фазы. Предельная сила электротока проявляется в тот момент, когда полюса роторного элемента находятся на противоположной стороне от якорных обмоток. Главный магнитный поток и второстепенный поток, который формируется во время реакции якоря, перпендикулярны друг другу, а при сопоставлении формируют увеличенный итоговый поток, что увеличивает в тот момент ЭДС.
Нагрузка индуктивного вида, имея потоки, направленные навстречу друг к другу, наоборот, приводит к значительному снижению электродвижущей силы.
Нагрузка емкостного типа вызывает совмещение потоков, движущихся в одну сторону, итог – увеличение ЭДС.
Любое повышение нагрузки увеличивает влияние реакции якоря на выходное электронапряжение, которое из-за этого изменяется в ту или иную сторону, что крайне нежелательно в электросетях. Практично такой процесс можно контролировать: просто изменять возбудитель, что снизит уровень влияния реакции якоря на главное силовое поле.
Режимы работы СГ
Нормальный режим работы СГ можно охарактеризовать любым числом рабочих периодов, какой угодно длительности, при которых главные параметры не выходят за диапазон допустимых значений. При таком режиме работы допустимы отклонения электронапряжения на выходе и частоты в пределах 4-5% и 2,5% от номинального значения, коэффициентов мощности и тому подобные. Допуски на отклонения задаются нормативными документами и определяются нагревом машин либо же гарантируются фирмой-производителем.
Бытовой топливный синхронный генератор отечественного производства, модель «Интерскол ЭБ-5500» на 5,5 кВт
Нормальные рабочие режимы недопустимы для долгого функционирования устройства при таких обстоятельствах, как перевозбуждение или недовозбуждение, переход в режимы асинхронного типа, перегрузки. На возникновение таких обстоятельств влияют следующие отклонения в электросети:
- неравномерность фазной загрузки;
- короткое замыкание;
- нагрузки попеременного действия.
Стоит отметить, что на нормальное функционирование механизма воздействует подключенная к нему электросеть, в которой любые нарушения работоспособности отдельно взятых источников потребления вызывают искажение формы и несимметрию электросигнала.
Диаграмма мощностей СГ
Важно! Длительная работа генерирующего энергию устройства допустима при разнице токов на фазах турбогенератора до 10% и водяных генераторов, синхронных компенсирующих машин до 15-20%.
Искривление синусоиды на СГ может случаться из-за высокомощных преобразователей, выпрямляющих устройств и прочих.
Необходимо учесть, что нормальное функционирование синхронных устройств возможно только при качественной работе охлаждающей системы. Так, при затратах охлаждающего агента в объеме более 70% от номинального значения, должна срабатывать предупреждающая сигнализация о том, что устройство нужно отключить от сети, в противном случае может произойти выход оборудования из строя. Когда расход охлаждающего агента уменьшается на 50%, то устройство должно разгрузиться порядка двух минут, после чего отключиться за максимум четыре минуты.
Характерные черты СГ
СГ обладают нижеследующими характерными чертами:
- при нулевой нагрузке (холостом ходе), когда якорная обмотка находится в не замкнутом виде, задается зависимость электродвижущей силы от электротоков возбуждения, а также устанавливается значение уровня намагничивания сердечников генератора;
- выходное электронапряжение зависит от нагрузочных электротоков – этот признак является внешней характеристикой СГ;
- регулировочные характеристики синхронной машины проявляются в зависимости возбуждающих электротоков от нагрузочных аналогов при поддерживании установленных параметров на выходе в автоматическом режиме.
Синхронные генераторы нашли широкое применение в промышленности и энергообеспечении, так как имеют простую конструкцию, понятный принцип работы и могут выдерживать кратковременные перегрузки.
Для правильной эксплуатации и проведения ремонтных работ над СГ переменного тока необходимо знать их принцип работы (одинаковое по частоте вращение ротора и магнитного поля) и устройство. Эти знания пригодятся инженерам производственных предприятий и специалистам в области энергетики, а также обычным людям, которые используют подобную технику в бытовых целях.
Видео
Синхронный генератор – машина (механизм) переменного тока, которая преобразовывает определенный тип энергии в электроэнергию. К таким устройствам относят электростатические машины, гальванические элементы, солнечные батареи, термобатареи и т. п. Использование каждого вида из перечисленных приборов определяется их техническими характеристиками.
Область применения
Применяют синхронные агрегаты как источники электроэнергии переменного тока: используют на мощных тепло-, гидро- и атомных станциях, на передвижных электрических станциях, транспортных системах (машинах, самолетах, тепловозах). Синхронный агрегат способен работать автономно – генератором, который питает подключаемую к ней какую-либо нагрузку, либо параллельно с сетью — в нее подключены иные генераторы.
Синхронный агрегат может включать устройства в тех местах, где нет центрального питания электрических сетей. Данные приборы можно применять в фермерских хозяйствах, которые расположены далеко от населенных пунктов.
Описание прибора
Устройство синхронного генератора обусловлено наличием таких элементов, как:
- Ротор, или индуктор (подвижный, вращающийся), в который входит обмотка возбуждения.
- Якорь, или статор (недвижимый), в который включается обмотка.
- Обмотка агрегата.
- Переключатель катушки статора.
- Выпрямитель.
- Несколько кабелей.
- Структура электрического компаундирования.
- Сварочный аппарат.
- Катушка ротора.
- Регулируемый поставщик постоянного электротока.
Синхронный генератор работает в качестве генераторов и моторов. Он может переходить от графика работы генератора к графику двигателя – это зависит от действия вращающей либо тормозящей силы прибора. В графике генератора в него входит механическая, а исходит электроэнергия. В графике двигателя в него входит электрическая, а исходит механическая энергия.
Прибор включается в цепь переменного тока разного типа нелинейных сопротивлений. Синхронные агрегаты являются генераторами переменного тока на электростанциях, а синхронные моторы используются тогда, когда необходим двигатель, что работает с постоянной крутящейся частотой.
Принцип работы агрегата
Работа синхронного генератора осуществляется по принципу электромагнитной индукции. Во время холостого движения якорная (статорная) катушка разомкнута, поэтому магнитное поле агрегата формируется одной обмоткой ротора. Когда ротор крутится от проводного мотора, у него присутствует постоянная частота, роторное магнитное поле перемещается через проводники обмоток фаз статора и осуществляет наводку повторяющихся переменных токов – электродвижущую силу (ЭДС). ЭДС носит синусоидальный, несинусоидальный либо пульсирующий характер.
Обмотка возбуждения предназначается для создания в генераторе первоначального магнитного поля, чтобы навести в катушку якоря электрическую движущую силу. В случае если якорь синхронного генератора приводят в движение путем вращения с определенной скоростью, затем возбуждают источником постоянных токов, то поток возбуждения переходит через проводники катушек статора, и в фазах катушки индуцируются переменные ЭДС.
Трехфазное устройство
Трехфазный синхронный генератор – устройство, имеющее трехфазную структуру переменного тока, которая имеет огромное практическое распространение. Крутящийся электромагнит способен образовывать магнитный поток (переменный), который перемещается через три фазы обмотки имеющегося статора. И результатом этого является то, что в фазах происходит переменная ЭДС однотипной частоты, сдвиг фаз осуществляется под углом, равным одной третьей периода вращения магнитных полей.
Трехфазный синхронный генератор оборудован так, что на его валу якорь является электромагнитом и питается от генератора. Когда вал вращается, к примеру, от турбины, генератор поставляет электроток, в то время как обмотка ротора питается поставляемым током. От этого якорь становится электрическим магнитом и, осуществляя обороты с тем же валом, доставляет вращающееся электромагнитное поле.
Благодаря синхронным трехфазным гидро- и турбогенераторам производится большая часть электроэнергии. Синхронные агрегаты применяются и в качестве электромоторов в таких устройствах, у которых мощность превышает 50 кВт. Во время работы синхронного агрегата в графике двигателя сам ротор соединяют с источником постоянных токов, статор же подключают к трехфазному кабелю.
Структуры возбуждения
Любые турбо-, гидро-, дизельные генераторы, синхронные компенсаторы, моторы, производимые на данный момент, оснащаются новейшими полупроводниковыми структурами, такими как возбуждение синхронных генераторов. В данных структурах применяется метод выпрямления трехфазных переменных токов возбудителей высокой или промышленной частоты либо напряжения возбуждаемого агрегата.
Устройство генератора таково, что структуры возбуждения могут обеспечить такие параметры работы агрегата, как:
- Первая стадия возбуждения, то есть начальная.
- Работа вхолостую.
- Подключение к сети способом точной синхронизации либо самосинхронизации.
- Работа в энергетической структуре с имеющимися нагрузками или перегрузками.
- Возбуждение синхронных приборов может быть форсировано по таким критериям, как напряжение и ток, имеющими заданную кратность.
- Электроторможение аппарата.
Конструкция генератора
На данный момент производится много видов индукционных приборов, но устройство генератора создано так, что в них присутствуют одинаковые части:
- Электромагнит либо постоянный магнит, что производит магнитное поле.
- Обмотка с индуцирующейся переменной ЭДС.
Чтобы получить наибольший магнитный поток, во всех генераторах используют специальную магнитную структуру, которая состоит из двух стальных сердечников.
Обмотки, что создают магнитное поле, установлены в пазах одного из сердечников, а обмотки, индуцируемые ЭДС – в пазах другого. Один из сердечников — внутренний — взаимодействует со своей обмоткой и крутится вокруг горизонтального либо вертикального стержня. Такой стержень называется ротором. Недвижимый сердечник с обмоткой называется якорем (статором).
Характеристики прибора
Для оценки функции синхронных генераторов применяются те же самые характеристики, какие применяются в генераторах постоянного тока. Только некоторые условия различаются и дополняются.
Главные характеристики синхронного генератора такие:
- Холостой ход – это зависимость ЭДС прибора от токов возбуждения, одновременно является показателем намагничивания магнитных цепей машины.
- Внешняя характеристика – это зависимость напряжения устройства от токов нагрузки. Напряжение агрегата меняется по-разному в зависимости от увеличения нагрузки при различных ее видах. Причины, что вызывают такие изменения, следующие:
- Падение значения напряжения на индуктивном и активном сопротивлении обмоток устройства. Увеличивается по мере того, как увеличивается нагрузка прибора, то есть его ток.
- Изменение ЭДС агрегата. Происходит в зависимости от реакции статора. При активных нагрузках уменьшение напряжения будет вызвано падением напряжения во всех обмотках, потому что реакция статора влечет за собой увеличение ЭДС генератора. При активно-емкостных видах нагрузки эффект намагничивания вызывает увеличение текущего значения напряжения по сравнению с номинальным показателем.
- Регулировочные характеристики синхронного генератора – это зависимость токов возбуждения от токов нагрузки. В процессе работы синхронных агрегатов нужно поддерживать постоянное напряжение на их зажимах независимо от характера и величины нагрузок. Этого несложно достигнуть, если регулировать ЭДС генератора. Это можно сделать путем изменения токов возбуждения автоматически в зависимости от изменений нагрузок, то есть при активно-емкостной нагрузке нужно уменьшать ток возбуждения для поддержания постоянного напряжения, а при активно-индуктивной и активной — увеличивать.
Мощность синхронного генератора определяется такими значениями:
- Соответствующим напряжением в электросети.
- Своей ЭДС.
- Углом измерения.
Прибор переменного тока
Синхронный генератор переменного тока – это электромашина, что преобразует механическую вращательную энергию в электрическую энергию переменных токов. Мощные генераторы таких токов устанавливают:
- гидрогенератор турбогенератор – на электростанциях;
- приборы переменного тока сравнительно небольшой мощности — в системах автономного энергоснабжения (газотурбинная электростанция, дизельная электростанция) и в частотных преобразователях (двигатель-генератор).
В настоящее время выпускается множество типов таких приборов, но все они имеют общее устройство главных элементов:
- якорь (статор) – неподвижный;
- крутящийся вокруг оси ротор.
В промышленных генераторах больших размеров вращается электромагнит, являющийся ротором. Одновременно с этим обмотки с наводящимися ЭДС, уложенные в пазы статора, остаются неподвижными.
В таких устройствах, как маломощный синхронный генератор, магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом.
Виды синхронных агрегатов
Существуют следующие виды синхронных генераторов:
- Гидро – в нем ротор имеет отличие за счет присутствия явно выраженных полюсов, применяется при производстве электроэнергии, осуществляет работу на малых оборотах.
- Турбо – имеет отличия неявнополюсным строением генератора, производится от турбин разного вида, скорость оборотов довольно высокая, достигает порядка 6000 оборотов в минуту.
- Компенсатор синхронный – данный агрегат поставляет реактивную мощность, применяется для повышения качества электроэнергии, чтобы стабилизировать напряжение.
- Асинхронный агрегат двойного питания – устройство генератора такого типа заключается в том, что в нем подключается как роторная, так и статорная обмотки от поставщика токов с различной частотой. Создается асинхронный график работы. Также он отличается устойчивостью графика работы и тем, что преобразовывает разные токи фаз и используется для решения задач с узкой специализацией.
- Двухполюсный ударный агрегат – работает в графике короткого замыкания, воздействует кратковременно, в миллисекундах. Также испытывает аппараты с высоким напряжением.
Разновидности агрегатов
Синхронный генератор (мотор) подразделяется на несколько моделей, которые предназначены для разнообразных целей:
- Шаговые (импульсные) – применяются для приводов механизмов с циклом работы старт-стоп или устройств непрерывного движения с импульсным управляющим сигналом (счетчиков, лентопротяжных устройств, приводов станков с ЧПУ и др.).
- Безредукторные – для применения в автономных системах.
- Бесконтактные – применяются для работы в качестве электростанций на судах морского и речного флота.
- Гистерезисные – используются для счетчиков времени, в инерционных электроприводах, в системах автоматического управления;
- Индукторные моторы – для снабжения электроустановок.
Разделение по виду ротора
По роду прибора ротора устройство генератора подразделяется на:
- Явнополюсное – с выступающими либо с явно выраженными полюсами. Данные роторы применяются в генераторах с тихим ходом, у которых скорость вращения не превышает 1000 оборотов в минуту.
- Неявнополюсное – это ротор с формами цилиндра, у которого нет выступающих полюсов. Данные якоря бывают двухполюсными и четырехполюсными.
В первом случае ротор состоит из крестовины, на которой закрепляют сердечники полюсов или обмотки возбуждения. Во-втором – быстроходные агрегаты с числом оборотов 1500 либо 3000. Ротор сделан в виде цилиндра из стали довольно высокого качества с пазами, в них устанавливают обмотку возбуждения, состоящую из отдельных обмоток различной ширины.
Синхронный и асинхронный генераторы. Отличия
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)
f = pn
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.
s = (n — n r )/n
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!
Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.
Основные конструктивные элементы
Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки.- Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
- Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
- Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
- Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
- Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
- Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.
В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.
Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.
- Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
- Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».
Определение скорости вращения
Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:
- n — скорость вращения, об/мин;
- f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
- p — количество пар полюсов.
Принцип работы СГ
Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:
- При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
- При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
- Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.
В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.
Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.
Генератор (альтернатор) переменного тока предназначен для того, чтобы преобразовывать механическую энергию в электрическую. Его ротор вращается от первичного двигателя, в качестве которого может служить турбина, ДВС, электродвигатель.
Как выглядит синхронный генератор
К синхронным машинам относятся те, у которых ротор имеет одинаковую частоту вращения с магнитным полем:
n = 60∙f/p, где
f – частота сети;
p – количество пар полюсов статора.
Принцип работы
Статор и ротор – главные составные части синхронного генератора (СГ).
Принцип действия синхронного генератора
Как изображено на рисунке, синхронный генератор чаще всего вырабатывает энергию, когда ротор вращается вместе с магнитным полем, линии которого пересекают статорную обмотку, расположенную неподвижно. Поле создаётся от дополнительного возбудителя (дополнительного генератора, аккумулятора и др. источников).
Процесс может происходить наоборот – вращающийся проводник находится в неподвижном магнитном поле. Здесь появляется проблема токосъёма через коллекторный узел. Для генераторов переменного тока небольшой мощности эта схема вполне подходит. Обычно она применяется в передвижных установках.
В СГ вырабатывается ЭДС:
e = 2πBlwDn, где
B – магнитная индукция;
l – длина паза статора;
w – количество витков в статорной обмотке;
D – внутренний диаметр статора.
Основная электроэнергетика построена на напряжении 15-40 кВ. Передача энергии через коллектор СГ затруднительна. К тому же подвижная обмотка подвержена ударным нагрузкам и вращению с переменной скоростью, что создаёт проблемы с изоляцией. Из-за этого, обмотки якоря делают неподвижными, поскольку через них проходит основная энергия. Мощность возбудителя не превышает 5% от общей мощности СГ. Это позволяет проводить ток через подвижный узел.
В машинах переменного тока небольшой мощности (несколько киловатт) ротор изготавливают с постоянными магнитами (неодимовыми и др.). Здесь не требуется установка подвижных контактов, но тогда возникают сложности с регулированием напряжения на выходе.
Устройство генератора
Статор имеет общий принцип действия с асинхронником и мало отличается от него. Его железо собирается из пластин электротехнической стали, разделённых изолирующими слоями. В пазах размещается обмотка переменного тока. Наиболее распространён трёхфазный синхронный генератор. Провода обмоток надёжно крепятся и изолируются, поскольку через них подключается нагрузка.
Ротор выполняется с явно выраженными полюсами или без выступающих полюсов.
Виды полюсов синхронного генератора: а) – выступающие; б – неявно выраженные
Первые делаются для тихоходных машин, например, с гидравлическими турбинами. Для вращающихся с большой скоростью генераторов переменного тока принцип действия заключается в применении более прочных неявно выраженных полюсов.
СГ может работать в режимах двигателя или генератора переменного тока. Важно, какой здесь применяется способ охлаждения. Обычно на валу устанавливаются крыльчатки, охлаждающие ротор с обеих сторон. Воздух перед вентиляцией проходит через фильтр. В замкнутой системе циркулирует один и тот же воздух, проходя через теплообменники.
Более эффективным охлаждающим агентом является водород, в 14,5 раз более лёгкий, чем воздух. Принцип охлаждения у него аналогичный.
Обмотки генератора переменного тока выводятся концами на его распределительную коробку. Для трёхфазных – соединение производится в звезду или в треугольник.
Синхронный генератор преимущественно обеспечивает поддерживание синусоидального переменного напряжения. Это достигается изменением формы полюсных наконечников, а неявнополюсный ротор имеет определённое расположение витков в его пазах.
Реакция якоря
При соединении выхода с внешней нагрузкой в обмотках статора протекает электрический ток. Образующееся магнитное поле накладывается на поле, которое создаёт ротор.
Реакция якоря при разных видах нагрузки
При активной нагрузке ток и ЭДС совпадают по фазам (изображено на рисунке выше – а). Он становится максимальным, если полюса ротора располагаются напротив якорных обмоток. Основной магнитный поток и образующийся от реакции якоря перпендикулярны и при наложении образуют несколько больший результирующий поток, увеличивающий ЭДС.
Индуктивная нагрузка приводит к снижению ЭДС, поскольку потоки направлены встречно (изображено на рисунке выше – б).
Ёмкостная нагрузка вызывает совпадение направлений потоков, в результате чего ЭДС увеличивается.
Увеличение нагрузки приводит к большей реакции якоря, приводящей к изменению выходного напряжения, что нежелательно. На практике этот процесс управляется изменением возбуждения, что снижает степень воздействия реакции якоря на основное поле.
Режимы работы СГ
Нормальные режимы работы характеризуются сколько угодно длительными периодами времени. В их число входят отклонения коэффициентов мощности, выходного напряжения до 5% и частоты до 2,5% от номиналов и т. п. Допуски на отклонения определяются нагревом агрегатов и задаются стандартами или гарантируются производителями.
А нормальные режимы функционирования неприемлемы для продолжительной работы и связаны с появлением перегрузок, с недовозбуждением, переходами в асинхронные режимы. Этот режим работы связан с отклонениями в сети: короткими замыканиями, нагрузками переменного действия, неравномерностью загрузки фаз.
На нормально работающее устройство оказывает влияние подключённая сеть, где нарушения функционирования отдельных потребителей вызывают несимметрию и искажения формы сигнала. Из-за этого могут перегреваться обмотки или конструкция генератора.
Продолжительная работа генератора возможна при различии фазных токов на турбогенераторах до 10% и до 20% на синхронных компенсаторах и гидрогенераторах.
Искажение синусоиды на СГ происходит из-за мощных выпрямителей, преобразователей, электротранспорта и т. д.
Важно для синхронных машин, чтобы нормально работала система охлаждения. Если затраты охлаждающей воды достигают 70% от номинала, срабатывает сигнализация предупреждения. Если расход охладителя снижается наполовину, устройство должно разгружаться за 2 мин, а затем отключаться не более чем за 4 мин.
Характеристики генератора:
- при холостом ходе, когда обмотка якоря не замкнута, устанавливается зависимость ЭДС от токов возбуждения, а также определяется показатель намагничивания сердечников машины;
- внешняя характеристика – зависимость выходного напряжения от нагрузочных токов;
- регулировочные характеристики, проявляющиеся в зависимости токов возбуждения от нагрузочных при автоматическом поддерживании заданных выходных параметров.
Виды генераторов
Генераторы отличаются способами возбуждения. В автономных установках на транспорте, в авиации, на судах применяется самовозбуждение за счёт остаточного намагничивания. Способ отличается надёжностью и удобством применения. Распространённым вариантом здесь является отбор энергии от статорной обмотки, которая проходит через понижающий трансформатор и полупроводниковый преобразователь ПП, в результате чего на обмотку возбуждения через коллектор поступает постоянный ток (изображено на рисунке ниже – а).
Принцип самовозбуждения синхронного генератора
Другая схема реализует самовозбуждение также путём подачи переменного тока со статорной обмотки через выпрямительный трансформатор ВТ и тиристор ТП в обмотку возбуждения ОВ (изображено на рисунке выше – б). Тиристором автоматически управляет регулятор возбуждения АРВ по сигналам от входа генератора СГ через трансформаторы напряжения ТН и тока ТТ. Блок защиты БЗ не допускает образования на обмотке возбуждения повышенного напряжения и перегрузочного тока.
Другая конструкция содержит дополнительную синхронную или асинхронную машину с возбуждением от статорных обмоток. На рисунке ниже изображена такая система СГ с обмоткой возбуждения ОВ и трёхфазной обмоткой статора. При этом ротор основного генератора имеет общий вал с якорными обмотками возбуждения ОВ1 и ОВ2 дополнительного подвозбудителя ПВ. Ток возбуждения регулируется реостатами r1 и r2. Устройство не уступает по быстродействию установкам с самовозбуждением, но конструкция у него более сложная, а габариты больше.
Система возбуждения с дополнительным генератором
Применяется также бесконтактная система возбуждения, где у СГ нет подвижных контактов для передачи энергии. Щётки с коллектором имеют только подвозбудитель ПВ, который питает пост
Бесконтактная система возбуждения синхронного генератора
оянным током обмотку I возбудителя В.
Видео. Синхронные машины
Можно отметить следующие современные направления в развитии технологии производства синхронных машин:
- улучшение конструкций;
- использование новых материалов, позволяющих уменьшить толщину изоляции и повысить мощность до 10%;
- применения микропроцессоров для контроля состояния машин;
- совершенствование режимов воздушного охлаждения.
Синхронный генератор принцип работы в Москве
Рассматривая подобную технику, следует понимать, что на сегодняшнем рынке электроавтозапчастей встречается широкое разнообразие подобных устройств. Среди огромного количества различных вариантов следует отдельно выделить асинхронный и синхронный дизельный агрегат. В особенности большим спросом ныне пользуются синхронные устройства. Поэтому для того чтобы по правильному предназначению использовать эти устройства, необходимо ознакомиться с особенностями синхронного прибора и ознакомиться с принципом его действия.
Что представляет собой синхронный генератор
Каждый из нас знает, что техника способна обыкновенную механическую энергию преобразовывать в электрическую. Столкнувшись с ней лично, необходимо понимать, что представляет собой это устройство.
Синхронный образец представляет собой особый вид электрической машины, работающей на переменном токе. Особенность его состоит в том, что вращение магнитного поля, которое создается с помощью обмотки, осуществляется с той же частотой, что и вращение такого составляющего элемента, как ротор.
На сегодняшний день большим спросом пользуются именно синхронные агрегаты, так как именно они способны вырабатывать огромное количество электрической энергии, которая используется нами, как потребителями. Что же касается механизма, который приводит устройство в движение, то они делятся на:
- синхронные, работающие на так называемых двигателях внутреннего сгорания
- синхронные, приводимые в движение с помощью гидротурбин.
Несмотря на то, какой механизм используется для их движения, в любом случае механическая энергия преобразовывается в так называемую электрическую энергию.
Из каких составляющих элементов состоит синхронный генератор
В первую очередь необходимо ознакомиться с его основными составляющими элементами. К главным элементам синхронного устройства можно отнести:
- индуктор
- якорь
По сути, эти два элемента и отвечают за работу непосредственно самого агрегата. При этом индуктор размещается на роторе, а якорь располагается на статоре, который отделен от ротора небольшим воздушным зазором. Что же касается непосредственно самого принципа работы, то он может осуществлять собственное функционирование в нескольких режимах:
- режим генератора
- режим двигателя
Каждый из представленных режимов имеет свои неоспоримые преимущества и сферы применения. Поэтому, выбирая подобное оборудование, отдавайте выбор в сторону синхронного варианта, так как именно он на сегодняшний день выступает основой современной энергетики и обеспечивает множество устройств и приборов бесперебойным электрическим питанием.
Что такое синхронные генераторы? — Circuit Globe
Определение: Синхронный генератор или генератор переменного тока — это электрическая машина, которая преобразует механическую мощность первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока при определенном напряжении и частоте. Синхронный двигатель всегда работает с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью.
Принцип работы синхронного генератора
Синхронный генератор работает по принципу законов электромагнитной индукции Фарадея.Электромагнитная индукция утверждает, что электродвижущая сила индуцируется в катушке якоря, если она вращается в однородном магнитном поле. ЭДС также будет генерироваться, если поле вращается и проводник становится неподвижным. Таким образом, относительное движение между проводником и полем вызывает ЭДС в проводнике. Форма волны индуцирует напряжение всегда синусоидальной кривой.
Строительство синхронного генератора
Ротор и статор являются вращающейся и неподвижной частью синхронного генератора.Они являются генерирующими компонентами синхронного генератора. Ротор имеет полюс поля, а статор состоит из проводника якоря. Относительное движение между ротором и статором вызывает напряжение между проводником.
Применение синхронного генератора
Трехфазные синхронные генераторы имеют много преимуществ в генерации, передаче и распределении. Большие синхронные генераторы используют в ядерной, тепловой и гидроэнергетической системах для генерации напряжений.
Синхронный генератор с номинальной мощностью 100 МВА используется в генераторной станции. Трансформатор номинальной мощности 500 МВА используется на супер тепловых электростанциях. Синхронные генераторы являются основным источником электроэнергии. Для выработки большой мощности статор синхронного генератора рассчитан на номинальное напряжение от 6,6 кВ до 33 кВ.
,ᐅ Synchrongenerator & Asynchrongenerator ᐅ Infos & Ratgeber
Stromgeneratoren gibt es in verschiedenen Technologien, hierbei unterteilt man bei dem Wechselstromgenerator 9997 8997 899 899 899 Для пользователей (8000) 9000 7997 899 899 899 899 899 899 899 899 8 8 8 8 8 8 8 8 8 6 8 8 8 6 8 8 8 6 6 8 8 6 6 8 8 6 8 8 8 7 8 8 7 6 7 7 7 7 7 8 8БЫ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ 9000 7 000 8 9 7 8 8 8 8 8 8 8 6 8 8 6 8 8 6 8 8 6 6 8 8 6 8 8 7 6 7 8 7 КЛАССНЫХ СОДЕРЖ.
Генератор с асинхронным двигателем
Дем асинхронный Stromgenerator lassen sich die sogenannten ohmschen Verbraucher betreiben.Das sind Verbraucher ohne Elektromotor wie etwa Kochplatte, Glühbirnen oder Fernseher. Ein Asynchrongenerator ist viel einfacher aufgebaut, также как Synchrongenerator и hat keine Schleifringe.
Generator mit Synchronmotor
Bei dem Synchrongenerator lassen sich hingegen auch индуктивный Verbraucher anschließen. Dazu zählen Elektrogeräte mit eingebautem Motor wie etwa Betonmischer, Bohrmaschine oder Winkelschleifer. Diese Geräte benötigen einen 2 bis 5 fachen Anlaufstrom, teilweise sogar noch mehr.Daher Sollte Der Synchrongenerator, 1500 Вт, Winkelschleifer angeschlossen werden soll, mindestens eine Nennleistung haben, die 2 bis 3-fach höher liegt, а также 3.000 бис 4.500 Вт.
Es gibt aber wie in einer unsere Beiträge über den Anlaufstrom auch Generatoren, die nicht so viel Leistung benötigen um spezielle Maschinen zum Laufen zu Другой. Es kommt immer auf den Motor and die Technik im Stromerzeuge an. Natürlich spielt der Verbraucher auch eine große Rolle.
Синхронгенератор Ein is in Bauart um einiges aufwendiger и Asinchrongenerator. Er liefert aber eine konstantere Spannung und Frequenz. Dazu wird jedoch eine sehr schnelle und präzise Spannungsregelung benötigt.
Синхронгенератор kaufen oder einen Асинхронгенератор?
Welchen Generator man kaufen sollte liegt ganz bei den Verbrauchern die angeschlossen werden. Sind es Maschinen mit einem Моторные перевозки по верблюжьей речи.Зудем солют человек в дем кауф нохеал сене Geräte prüfen und schauen wieviel Leitung benötigt wird. Es gibt natürlich auch Notstrom-Aggregate die beides gut bedienen können.
Nutzen Sie unseren Производственный фильтр um den richtigen Генератор для Ihr Projekt zu finden.
.Asynchrongenerator — Wikipedia
Asynchrongeneratoren sind in der elekrischen Energietechnik Asynchronmaschinen, welche als Generator betrieben werden. [1] Sie werden unter anderem in dezentralen Kleinkraftwerken aus wirtschaftlichen Gründen anstelle von Synchrongeneratoren zur Stromerzeugung eingesetzt. [2] Des Weiteren kommen Asynchrongeneratoren als sogenannte Zusatzóder Hilfsgeneratoren zum Einsatz. [3]
Asynchrongenerator vereinfachtes ErsatzschaltbildJede Asynchronmaschine kann sowohl als Двигатель и вспомогательные устройства Генератор eingesetzt werden. [4] Für den Einsatz als Генератор Muss Die Asynchronmaschine magnetisch erregt и mechanisch angetrieben werden. [5] Werden Asynchronmotoren schneller angetrieben als die Umdrehungsfrequenz des Drehfeldes, dann arbeiten sie als Generator and speisen Wirkleistung ins Netz. [6] Dieses kann z. B. beim Abwärtsfahren von Personenaufzügen, Fördermaschinen oder Kränen auftreten. [7] Dieser Effekt wird als Nutzbremsung bezeichnet. [5] Bei polumschaltbaren Maschinen mit dem Umschalten von hoher Drehzahl auf niedrige Drehzahl (oder umgekehrt) ergeben sich zusätzliche Anforderungen, damit keine unzulässön günte zen me zen zen zen me zen zen zen me zen günne auf.Das Ziel bleibt, die Abbremsenergie im Generatorbetrieb in Netz zu speisen. [8] Werden Asynchronmotoren über eine Antriebssteuerung (Frequenzumrichter) betrieben, т.е. Das bedeutet, der Frequenzumrichter muss einen echten Vierquadrantenbetrieb zulassen. [9]
Prinzipzeichnung eines Kurzschlussläufers (ohne Eisenblechpakete)
Als klassische Asynchrongeneratoren kommen Drehstromasynchronmaschinen mit Kurzschlussläufer zum Einsatz. [10] Sie sind wesentlich einfacher aufgebaut als andere Asynchrongeneratoren. [11] Die gängigsten Asynchrongeneratoren haben 4 Pole. [8] Dadurch bedingt liegt die Drehfelddrehzahl nur bei 1500 мин. -1 . [12] Um eine Drehzahlstufung und damit eine weichere Netzkopplung zu erreichen, werden in bestimmten Bereichen Ständer mit polumschaltbaren Wicklungen verwendet. [13] Dadurch erreicht man mit dem Asynchrongenerator im gesamten Leistungsbereich eine optimale Energieausbeute. [13] Der Läufer wird als Rundstabläufer ausgeführt. Neben der Verwendung von normalen Industriemotoren werden auch spezielle Asynchronmaschinen für den Generatoreinsatsz gebaut. Diese Asynchrongeneratoren haben Läuferstäbe aus Kupfer, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen. Außerdem sind sie, bedingt durch eine bessere Blechqualität (verlustarme Magnetbleche for Stator und Rotor), специализирующийся на генерации и создании генераторов.
Maßgeblich für das Betriebsverhalten der Asynchronmaschine ist die Abhängigkeit des Drehmomentes M von der Drehzahl n . [6] Diese Abhängigkeit lässt sich aus der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie der Asynchronmaschine ablesen. [11]. [4] Der Unterschied zwischen Volllastdrehzahl und Leerlaufdrehzahl ist in Pra Praxis sehr klein. Die Difrenz zur Synchrondrehzahl wird in Prozent angegeben und als Generatorschlupf bezeichnet, sie beträgt rund 1 Prozent.Das bedeutet für eine vierpolige Maschine, dass sie bei Volllastbetrieb mit 1515 min -1 läuft. [8]
Da Asynchronmaschinen sowohl untersynchron als auch übersynchron betrieben werden können, позолота для фейерверков Maschine folgender Zusammenhang:
- Untersynchroner Betrieb: Schlupf s> 0 → Motorbetrieb n N = 1480 мин. -1
- Übersynchroner Betrieb: Schlupf s <0 → Generatorbetrieb n N = 1515 мин. -1
Weil bei übersynchronem Betrieb die Läuferdrehzahl höher ist als die die Drehfelddrehzahl, ist auch die die Läuferfrequenz höher als die Drehfeldfrequenz. [12] Somit wird in den Stäben des Läufers jewelils eine Spannung induziert. [5] Da die Stäbe untereinander räumlich versetzt sind, beschht auch zwischen den jeweiligen Spannungen der einzelnen Stäbe eine Phasenverschiebung. Somit ist im Läufer eine Vielphasenspannung wirksam. Hat der Läufer z. B. 25 Stäbe, sind 25 phasenverschobene Wechselspannungen wirksam. Драгоценности и драгоценности из драгоценных камней, такие как Vinphasenwechselstrom.Bei 25 Stäben fließt somit ein 25-phasiger Wechselstrom. Um den Läufer herum ruft der Vielphasenwechselstrom ein Läuferdrehfeld hervor, das genau dieselbe Polzahl hat wie das erregende Ständerdrehfeld, da der Käfigläuferrotor sich selbstsäändas and die Polzahl des des St. Aus diesem Grund kann dieser Läufer für eine Vielzahl von Polzahlen verwendet werden. Das Läuferdrehfeld is um den Lastwinkel λ gegenüber dem Ständerdrehfeld versetzt [6] und dreht sich in Drehrichtung des Läufers, wobe es es diesem, um den Schlupf, hinderher dürhür, dhürür de dürür de lürür, dhürür, dhürür, dhürk.Voraussetzung ist aber, dass die Antriebsleistung gleich bleibt. Das Läuferfeld induziert in Ständerwicklung eine Spannung. [1]
Виркунгсград [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Verluste beim AsynchrongeneratorBei Generatoren, die с hoher Einschaltdauer betrieben werden, ist der Wirkungsgrad der Maschine von großer Bedeutung. [8] Der Wirkungsgrad des Generators wird im Wesentlichen durch drei Faktoren beeinflusst, умереть Kferferverluste, умереть Eisenverluste и умереть Reibungsverluste. [6] Bei Generatoren, die über lange Zeit im Teillastbetrieb betrieben werden, ist zusätzlich ein guter Teillastwirkungsgrad wichtig. Die lastabhängigen Zusatzverluste betragen in der Regel 0,5 Prozent der Bemessungsleistungsabgabe. Дорогой конструктив Maßnahmen lässt sich der Wirkungsgrad η des Генераторы оптимизированы. Dieses Optimum liegt je nach Leistung bei Asynchrongeneratoren bei bis zu 90 Prozent, bei größeren Generatoren sogar noch darüber. [8]
Leistungsfaktor [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Der Leistungsfaktor cos φ ist beim Asynchrongenerator lastabhängig. [14] Dies wirkt sich insbesondere dann aus, wenn die Maschine ein kleines Шляпа Киппмомента. Der Leistungsfaktor is ein Maß für die Maschinengüte. [6] Dies bedeutet, dass mit größer werdendem Blindleistungsbedarf in einem gegebenen Betriebspunkt des Generators der Maschinenstrom auch größer wird. [1] Der größere Maschinenstrom führt wiederum zu größeren Verlusten. Im Teillastbereich führt eine Verschlechterung des Leistungsfaktors zu einer родственник Verschlechterung der Verlustbilanz der Maschine. [6] Deshalb ist schon be Maschinenauslegung im Vorfeld darauf zu achten, ob der Generator über längere Zeit im extremen Teillastbereich arbeiten muss. Durch leistungsumschaltbare Statorwicklungen lässt sich der Magnetisierungsbedarf der Maschine besser anpassen. Durch diese Maßnahme wird der erforderliche Blindleistungsbedarf der tatsächlich gelieferten Wirkleistung bereits generatorseitig angepasst. Der optimale maschinenseitige Leistungsfaktor liegt bei modernen Asynchrongeneratoren bei 0,87. [8]
Magnetische Erregung [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Der Drehstromasynchrongenerator benötigt für die magnetische Erregung keine dauerhaft angeschlossene Gleichstromquelle. [15] Allerdings is it er auch nicht in der Lage, sich selbst magnetisch zu erregen. [11] Умирает от Ursache в Umstand, умирает Richtung des induktiven Blindanteils zwischen Motor- und Generatorbetrieb unverändert bleibt. [14] Aus diesem.Снижение и индуктивность Widerständde können nicht den erforderlichen induktiven Strom, специалист в области здравоохранения, посвященный падению и магнитному полушарию, liefern. [1] Die notwendige Erregung des Asynchrongenerators kann durch Fremderregung oder durch Kondensatorerregung erfolgen. [15] Die Fremderregung erfolgt durch den Anschluss a ein von Synchrongeneratoren gespeistes Netz, die Synchrongeneratoren können den nötigen индуктивный способ Blindstrom liefern. [16] Man nennt diese Schaltung dann einen netzerregten Asynchrongenerator.Die Kondensatorerregung erfolgt durch Parallelschalten von Kondensatoren zur Statorwicklung. [6] Man nennt diese Schaltung dann einen kondensatorerregten oder selbsterregten Asynchrongenerator. [17]
Netzerregter Asynchrongenerator [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Beim netzerregten Asynchrongenerator entnimmt der Stator dem Versorgungsnetz die zum Magnetfeldaufbau erforderliche Blindleistung. [1] Hierzu ist es erforderlich, dass andere Generatoren als Phasenschieber arbeiten and die erforderliche Blindleistung liefern. [15] Wird der Rotor übersynchron angetrieben, таким образом, человек, который не рожает, умирает. [4] In dem Läufer entsteht die Urspannung — U 02 . Es fließt der Läuferstrom — I 2 . Dieser Läuferstrom ruft wiederum das Läuferfeld Φ 2 {\ displaystyle \ Phi _ {2}} ее заслуги в борьбе с негативными последствиями.Умереть Фолдж, давай умирать. Асинхронный маркетинг. Die ins Net gespeiste Wirkleistung steigt mit der Erhöhung der übersynchronen Drehzahl. Die Netzfrequenz wird bestimmt von den angeschlossenen Synchrongeneratoren. [3]
Kondensatorerregter Asynchrongenerator [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Kondensatorerregter AsynchrongeneratorBeim kondensatorerregten Asynchrongenerator bildet die Parallelschaltung von Ständerwicklung und Kondensator einen Schwingkreis. [18] Zusätzlich muss im Rotoreisen noch ein Teil Restmagnetismus vorhanden sein. [19] Ist keine Remanenz mehr vorhanden, muss das Rotoreisen über eine Batterie vormagnetisiert werden. Hierzu wird eine entsprechende Leistungselektronik benötigt. Mit Hilfe des Schwingkreises wird der Magnetfluss im Ständerkreis aufgebaut. Werden die Kondensatoren entsprechend bemessen, wird die gewünschte Urspannung erzeugt. [3] Der Asynchrongenerator arbeitet hierbei ohne Blindleistungsversorgung aus dem Netz. [1] Die Kondensatoren können sowohl im Stern als auch in Dreieck geschaltet werden. [18] Allerdings hat es sich in der Praxis bewährt, dass die Kondensatoren im Dreieck geschaltet werden. [3] Die Kondensatoren dürfen jedoch nicht unmittelbar and die Generatorklemmen angeschlossen werden, weil es sonst zu einer unerwünschten Selbsterregung kommt. Um dieses zu vermeiden, müssen die Kondensatoren am Ende der Leitung angeschlossen werden. [16] Da die Frequenz beim Asynchrongenerator nicht sehr stark beeinflusst wird, gilt es einen andderen Параметр, в diesem Fall die Spannung, konstant zu halten. [5] Beim Asynchrongenerator ist die Spannung drehzahlabhängig und muss über eine Regelung konstant gehalten werden. Dies geschieht durch Regelung der Drehzahl. Um die Spannung konstant zu halten, muss die Drehzahl zwischen Leerlauf und Volllast veränderbar sein. Eventuell entstehende Frequenzschwankungen sind ohne praktische Bedeutung. [20]
Betrieb [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Wird der Rotor angetrieben, таким образом wird der Schwingkreis aus Hauptwicklung und Kondensator durch die Remanenz des Läuferpaketes angeregt, bis sich ein stabiler Betriebspunkt einstellt. [18] Bei Belastung benötigt der Asynchrongenerator zusätzliche Blindleistung. [1] Die zunehmende Blindstromkomponente des Ständerstromes muss auch aus der Kondensatorblindleistung bereitgestellt werden. [8] Die Blindleistung der Kondensatoren reicht bei größerer Belastung oftmals nicht aus, um den Bedarf des Asynchrongenerators auf Magnetisierungsblindleistung zu decken. В Diesem Fall Entregt Sich der Generator. Diese Lastabhängigkeit der Klemmenspannung ist bei ohmsch-induktiver Последний помощник, также известный как Wirklast. [1]. [18]. Allerdings kann es hierbei zu Spannungsspitzen beim Schalten der Kondensatoren kommen. Eine ebenfalls gute Variante zur Spannungskonstanzverbesserung ist der Einsatz von Sättigungsdrosseln.Hierbei Werden Дроссельспулен параллельный Zu Den Kondensatoren Geschaltet. Der Eisenkern der Drosselspulen is is so konstruiert, dass er schon bei kleiner magnetischer Flussdichte gesättigt ist. [1] Diese Sättigungsdrosseln überbrücken die Kondensatoren teilweise, wenn die diezzierte Spannung unzulässig hoch ansteigt. [21] Dadurch schwächen sie die Erregung und somit auch die Spannung. [1] Eine andere Variante, максимальная мощность в 100 киловатт, максимальная мощность для Drehzahlreglers. [6] Durch Änderung der Drehzahl lässt sich die Spannung in einem bestimmten Bereich regeln. [18] Dadurch bleibt die Spannung, trotz unverändertem Kondensator, konstant. Allerdings schwankt hierbei die Frequenz um zirka zehn Prozent. [6]
Ein Asynchrongenerator lässt sich sehr einfach auf ein bestehendes Netz aufschalten. Anders als beim Synchrongenerator ist beim Asynchrongenerator die Проблемы с синхронизацией. [16] Es gibt zwei Möglichkeiten zur Netzanbindung, die Direkte Netzkopplung und die Umrichterkopplung. [22]
Directe Netzkopplung [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Asynchrongeneratoren können ohne besondere Vorkehrungen aufs Netz geschaltet werden, человек умирает прямо сейчас. [23] Diese Aufschaltung kann sowohl в Stillstand oder bei einer believebigen Drehzahl erfolgen. [22] Die Asynchronmaschine zieht den gesamten Maschinensatz automatisch „in Tritt“. [8] Bedingt durch den Schlupf ergibt sich eine weichere Kopplung ans Netz. [23] Dies trifft jedoch nur bei Asynchrongeneratoren mit kleinerer Leistung, die einen релятивный hohen Schlupf besitzen, zu. Bei Maschinen mit größerer Leistung kommt es beim Aufschalten auf das Netz zu einem Netzaufschaltstoß. Um diesen zu vermeiden werden größere Asynchrongeneratoren nicht direkt mit dem Netz gekoppelt. [8] Außerdem werden Schwankungen der antreibenden Maschine, z. B. bei WKA Windschwankungen, als Lastschwankungen ins Netz übertragen. Умирает от несчастных случаев и мерцаний. [22] Wird der Asynchrongenerator beus Ausfall der Antriebsmaschine am Netz geschaltet gelassen, läuft er als. [23] Der Effekt wird bei einigen Asynchrongeneratoren z. B. in Blockheizkraftwerken oder bei bestimmten frühen Windkraftanlagen als Anlaufhilfe genutzt. Diese Variante der Netzkopplung war z. B. bei Windkraftanlagen des sog. «Dänisches Konzepts», das aufgrund seiner Einfachheit in den 1980er und z. Т.ден 1990er Jahren häufig zum Einsatz kamen, weit verbreitet. [24] Die Direkte Netzkopplung wird aufgrund der Nachteile für das Netz kaum noch angewendet. [23]
Umrichterkopplung [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Vorteilhaft istes, wenn der Asynchrongenerator über Umrichter mit dem Net Netz verbunden wird. Für Asynchrongeneratoren werden zwei Umrichtertypen verwendet, der Direktumrichter und der Umrichter mit Zwischenkreis. [8]
Директумрихтер [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Bei diesem Umrichtertyp sind Eingang und Ausgang direkt ohne Zwischenkreis mittels Halbleiterventilen, z.B. Thyristoren, Miteinander Verbunden. Aus den drei Spannungen des Dreiphasennetzes werden drei annähernd sinusförmige Spannungen erzeugt. [23] Obwohl die Ausgangsfrequenz variabel ist is is sie jedoch dabei kleiner als die die Eingangsfrequenz. Aufgrund des umfangreichen Leistungsteiles benötigen Direktumrichter eine komplizierte Ansteuerung. Aus diesem Grund werden sie trotz ihres hohen Wirkungsgrades bei Asynchrongeneratoren nur sehr selten verwendet. [8]
Umrichter mit Zwischenkreis [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Umrichtergekoppelter АсинхронгенераторBei der Netzankopplung mit Zwischenkreisumrichter wird zwischen Asynchrongenerator and Netz ein Pulsumrichter, nämlich ein IGBT-Umrichter, geschaltet.Dabei wird die Ständerwicklung des Asynchrongenerators mit dem Stromrichtersystem verbunden. Der Ausgang des Wechselrichters speist über ein LC-Filter in das Dreiphasen-Netz. Das Stromrichtersystem besteht aus: [25]
- LC- Фильтр
- Pulsgleichrichter
- Gleichspannungszwischenkreis
- Pulswechselrichter.
Durch einen vierten Pulswechselrichter-Brückenzweig ist es möglich, ein Vierleiternetz mit Neutralleiter zu erzeugen.Dabei wird der Wechselrichter so geregelt, dass die Strangspannungen ein symbrisches Dreiphasensystem bilden. Durch einen Mikrocontroller gesteuerten IGBT-Umrichter lässt sich der Betriebsbereich der Anlage am Netz erweitern. Außerdem lässt sich auch ein hochwertiger Inselbetrieb erwirken. [26]
Zusätzliche Blindleistungskompensation [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
Blindleistungskpensationsanlage (75 кВАР): in der Mitte Sättigungsdrosseln, unten Металл-Папье-КонденсаторенПояснения для детей и подростков Ослепительные отношения для детей и подростков Ослепительные отношения для детей и подростков Конденсаторен цу эрзойген.Durch eine parallelgeschaltete Kondensatorbatterie wird die Generatorblindleistung zu 90% compensiert, умирает предпринимательская контора 0,96. [1] Eine größere Kompensation ist mit einfachen Kondensatoren schwer durchführbar, da die Resonanzfrequenz des Schwingkreises bei Annäherung, получивший статус независимого специалиста, был научным руководителем. Außerdem wirkt sich ein hoher Oberschwingungsanteil nachteilig auf angeschlossene elektronische Verbraucher aus. [8]
Zusätzlich ist zu beachten, dass die Selbsterregungsgrenze überschritten werden kann. [5] Умирает, будет работать, не выходя из строя Netz eine Spannung erzeugt. [16] Diese Selbsterregung tritt dann auf, wenn die Kondensatoren zu groß dimensionier sind. Ohne Belastung steigt mit zunehmender Spannung auch die die Frequenz an den Generatorklemmen. Ein weiteres Problem tritt auf, wenn bei ansteigender Leerlaufdrehzahl der Generator sich sel erstt, obwohl die Компенсации kondensatoren so bemessen sind, dass bei Nennbetrieb die Selbsterregungsgrenze unterschritten bleibt.Um bei kompensierten Anlagen eventuelle Schäden vorzubeugen, werden diese Anlagen mit zusätzlichen Schutzeinrichtungen versehen, умирает в виду:
- Frequenzüberwachung (heute ± 1 Hertz möglich)
- Spannungswächter
- Phasenfehlwinkelmessung
- Verriegelung des Leistungsschalters mit der Kompensationsanlage
- Автоматические Компенсацииanlage
Ferner ist die Kompensationsanlage so zu verriegeln, dass sie nur zusammen mit dem Generator auf das Netz geschaltet wird.
Mit Asynchrongeneratoren allein kann nur unter schwierigen und eingeschränkten Bedingungen ein Inselbetrieb (ohne Netzanschluss) z. B. als Notstromaggregat erreicht werden. [27] Eine Möglichkeit für den Inselbetrieb stellt der „Selbsterregte Asynchrongenerator“ дар. [8] Ohne Anschluss a ein externes Drehstromnetz, das in der Lage ist, индуктивный Blindleistung zur Magnetisierung bereitzustellen, kann die Blindleistung durch eine параллельно geschalte Kondensatorbatterie zur Verbügtüngünnä ap Bl Bl,,, [28] Beim Inselbetrieb wird die Frequenz durch den Umrichter konstant vorgegeben. Die Spannungsamplitude wird unter Berücksichtigung der maximalen Strangstromamplitude geregelt. Bei Überlastung wird die Spannungsamplitude bei Bedarf gesenkt. [8] Mit einem einfachen kondensatorerregten Asynchrongenerator ist diese Aufgabe nicht zu bewältigen. Nur mit einer präzisen Regelelektronik lässt sich ein qualitativ hochwertiger Inselbetrieb mittels Asynchrongenerator durchführen. [25] Problem beim Inselbetrieb ergeben sich durch einphasige Belastung. Durch diese einphasige Belastung wird die Symmetrie im Inselnetz gestört. Um diese Störungen auszugleichen, bedarf es einer genauen Regelung. Damit es nicht zu Spannungsüberhöhung der Generatorspannom kommt, sorgt die Regelelektronik dafür, dass nur die Wirkleistung geliefert wird, gerade benötigt wird. Ferner sorgt die Regelelektronik dafür, dass es nicht zu gefährlichen Spannungsüberhöhungen der schwach belasteten Außenleiter kommt. [29]
Vorteile [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
- Робаст
- Wartungsarm
- Weiche Netzkopplung
- Keine Синхронизация erforderlich
- Drehzahlelastisch
- Kostengünstig
Quelle: [30] [23]
Нахтейл [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
- Blindleistungsbedarf aus dem Netz [16]
- Keine cos φ Regelung
- Bei Inselbetrieb Kondensatorbatterie erforderlich [25]
- Nicht als Phasenschieber geeignet
Asynchrongeneratoren mit Kurzschlussläufer werden überwiegend in dezentralen Kleinkraftwerken mit Leistungen bis zu 1500 Kilowatt eingesetzt. [31]
Einsatzbeispiele [Bearbeiten | Quelltext Bearbeiten]
- EN 60 034 Teil 1 Allgemeine Bestimmungen für umlaufende elektrische Maschinen
- EN 60 034 Teil 8 Anschlussbezeichnungen und Drehsinn für elektrische Maschinen
- DIN IEC 34 Teil 7 Bauformen umlaufende elektrische Maschinen
- EN 60034-5 Schutzarten umlaufender elektrischer Maschinen
- EN 60034-6 Kühlarten, Dhrde Elektrische Maschinen
- Грегор Д.Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoren und Elektrische Maschinen в Anlagen der Energietechnik. 2. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3
- Эрнст Хёрнеманн, Генрих Хюбшер: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Брауншвейг, 1998, ISBN 3-14-221730-4
- Герт Хагманн: Leistungselektronik. 3. Auflage, AULA-Verlag GmbH, Wiebelsheim, 2006, ISBN 978-3-89104-700-2
- ↑ a b c d e f g ч i j k Андреас Кремсер: Elektrieche, Германия 2. Auflage, Teubner Verlag, Stuttgart, 2004, ISBN 3-519-16188-5, S. 121–124.
- ↑ A. Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965.
- ↑ a b c d Гюнтер Бой, Хорст Флахманн, Отто Май: Die Meisterprüfung Elektrische Maschinen und Steuerungstechnik. 4. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1983, ISBN 3-8023-0725-9.
- ↑ a b c Кларенс Фельдманн: Asynchrone Generatoren für ein- und mehrphasige Wechselströme .Ihre Theorie und Wirkungsweise, Верлаг фон Юлиус Спрингер, Берлин, 1903, с. 23–35.
- ↑ a b c d e Рольф Фишер: Elektrische Maschinen . 12. Auflage, Carl Hanser Verlag, München und Wien, 2004, ISBN 3-446-22693-1.
- ↑ a b c d e f г ч i Франц Мёллер, Поль Васке (Hrsg.): Elektrische Maschinen und Umformer. Teil 1 Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten, 11. überarbeitete Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart 1970.
- ↑ Клаус Фуэст, Питер Деринг: Elektrische Maschinen und Antriebe. 6. Auflage, Friedrich Vieweg Sohn Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004, ISBN 3-528-54076-1.
- ↑ a b c d e f г ч i j k л Hагара м Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit. 4. vollständig neu bearbeitete Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2003, ISBN 978-3-540-72150-5.
- ↑ Хайнц М. Хирсиг (Hrsg.): VDI-Lexikon Maschinenbau. VDI-Verlag GmbH, Дюссельдорф, 1995, ISBN 9783540621331.
- ↑ Герберт Киндлер, Клаус-Дитер Хаим: Grundzusammenhänge der Elektrotechnik, Ladungen-Felder-Netzwerke . Vieweg Fachbücher der Technik, 1. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8348-0158-5, S. 290.
- ↑ a b c Пружина Экхарда: Elektrische Maschinen — Eine Einführung, . 3. Auflage, Springer Verlag Heidelberg-Dordrecht-London-New York, Berlin Heidelberg 2009, ISBN 978-3-642-00884-9, с. 225–238.
- ↑ a b Зигфрид Хейер: Windkraftanlagen, Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. 5. Auflage, Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8351-0142-5, S. 158–167.
- ↑ a b Экберт Геринг, Рольф Мартин, Юрген Гутекунст, Йоахим Кемпкес: Электротехника и Электронные машины. 2. Auflage, Springer Verlag Heidelberg-Dordrecht-London-New York, Berlin Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-12880-6, S. 399–407.
- ↑ a b A. Königswerther (Hrsg.), W. Winkelmann: Grundriss der Elektrotechnik. V. Band, Transformatoren und Asynchronmotoren; Ihre Wirkungsweise, Berechnung und Konstruktion, Verlagsbuchhandlung Доктор Макс Янеке, Ганновер, 1907, с. 124–128.
- ↑ a b c Хельмут Шефер: Elektrische Kraftwerkstechnik. Grundlagen, Maschinen und Geräte, Schutz-, Regelungs- und Automatisierungstechnik, Springer Verlag Berlin — Heidelberg, Berlin Heidelberg 1979, ISBN 978-3-540-08865-3, S. 56–57.
- ↑ a b c d e тыс. Buchhold, H. Happoldt: Elektrische Kraftwerke und Netze. Zweite Auflage, Springer Verlag Berlin — Heidelberg GmbH, Berlin Heidelberg 1952, S. 101–124.
- ↑ Зигфрид Хайер: Нутцунг дер Винденерги. 3. völlig überarbeitete Auflage, Druck Verlag TÜV Rheinland GmbH, Köln 1996, ISBN 3-8249-0242-7, S. 38, 39.
- ↑ a b c d e Ханс Курт Кете: Stromversorgung mit Windgeneratoren. Franzis-Verlag GmbH & Co. KG, München 1992, ISBN 3-7723-4491-7.
- ↑ Карлос Феррер Монкада: Die Selbsterregung von Asynchrongeneratoren . Promochschrift an der Eidgenössischen Technischen Hochschule в Цюрихе, Druck von Thomas & Hubert, Weida в Тюрингене, 1935.
- Bla Ф. Блаабьерг, З. Чен, Р. Теодореску, Ф. Иов: Силовая электроника в ветротурбинных системах . Онлайн (abgerufen am 23. März 2012; PDF; 579 кБ).
- ↑ Томас Фладерер: Der Asynchrongenerator im Kleinkraftwerk . Loher GmbH, Ruhstorf / Rott 2004 Online (Memento vom 16. Juli 2012 im Интернет-архив ).
- ↑ a b c Клаус Хек, Клаус-Дитер Деттманн, Детлеф Шульц: Elektrische Energieversorgung. 9. Auflage, Springer Vieweg, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-8348-1699-3, S. 342–355.
- ↑ a b c d e f Martin Kaltschmitt, Вольфганг Штрайхер, Андреас Визе (Hrsg.): Erneuerbare Energien — Systemtechnik, Wirtschamlichtlichtl. Springer Fachmedien Wiesbaden, S. 488–496.
- ↑ Asynchrongeneratoren Dänisches Konzept (abgerufen per Waybackmachine am 9. Mai 2019).
- ↑ a b c Юлонг Хуанг, Хартмут Мруговски: Regelverfahren für den Netz- und den Inselbetrieb eines Kleinwasserkraftwerk mit Asynchrongenerator .Universität Rostock, Institut für Elektrische Energietechnik.
- ↑ Юлонг Хуанг, Хартмут Мруговски: Kleinwasserkraftwerk mit Asynchrongenerator und Umrichter- Regelungsstrategie für den Inselbetrieb . Universität Rostock, Institut für Elektrische Energietechnik. ISBN 9783832502508.
- ↑ TÜV Süddeutschland (Hrsg.): Besonderheiten beim Einsatz von Stromerzeugungsaggregated . Онлайн (abgerufen am 23. März 2012).
- ↑ Patentschrift: Verfahren zur Erregung einer Asynchronmaschine für generatorischen Inselbetrieb und Vorrichtung. Dokumentenidentifikation DE102007043123A1, 2 апреля 2009 года. Онлайн (abgerufen am 23. März 2012).
- ↑ Metallwarenfabrik Gemmingen GmbH: GEKO Stromerzeuger-Systeme . Гемминген 2013, с. 4–8.
- ↑ Юрген Стааб: Erneuerbare Energien в Коммунене. 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-8349-4403-0, S. 77–79.
- ↑ Solaratlas Leipzig Wasserkraftwerke Generatoren (abgerufen per Waybackmachine am 9.Май 2019).
- Vergleich Asynchrongenerator / Synchrongenerator (zuletzt abgerufen am 5. Februar 2015)
- Netzrückwirkungen von Windenergieanlagen в Windparks. Онлайн (abgerufen am 23. März 2012; PDF; 192 кБ)
- Netzrückwirkungen, verursacht durch den Betrieb von Windkraftanlagen am Netz [1] (abgerufen am 23. März 2012; PDF; 517 кБ)
- Michael Häusler: Leistungselektronik zum Anschluss großer Offshore-Windparks an das Verbundnetz [2] (abgerufen am 23.Март 2012; PDF; 109 кБ)
Asynchrongeneratoren & Synchrongeneratoren bei NBE
Umfangreiches Angebot an Generatoren
Generatoren sind Maschinen, die Bewegungsenergie, das heißt mechanische Energie, in elektrische Energie umwandeln. Im Gegensatz zum Generator steht der Elektromotor, der — genau umgekehrt — Strom in Bewegungsenergie umwandelt. Nach ihrer Stromart werden Stromerzeuger Generatoren in Gleichstrom- und Wechselstromgeneratoren unterteilt. Bei den Wechselstromgeneratoren wird wiederum eine Unterscheidung in Synchron- und Asynchrongeneratoren vorgenommen.
Asynchrongeneratoren
Baureihe G1… 132 bis 355. Leistungsbereich 5 кВт, 500 кВА, lieferbar in den Drehzahlen 1500, 1000 750, 600 500 U / мин, niedrigere Drehzahlen auf Anfrage möglich.
Ausführung nach DINEN 60034 (IEC 72), robuste, schwingungsarme Graugußausführung, Schutzart IP55, höhere Schutzarten bis IP66 auf Anfrage, Wärmeklasse F mit thermischer Reserve, Wärmeklasse H als Option möglich.
Anschlußkasten wahlweise oben, ссылки, rechts bis BG 315 lieferbar, Energieökonomisch, umweltfreundlich, vielfältige Modifizierbarkeit.
| Technische Daten für Asynchrongeneratoren | |
|---|---|
| польцален: | 4, 6, 8, 10, 12-полиг |
| Leistung: | 5,0 бис 420 кВт |
| Baugrößen: | 132 бис 355 |
| Шуцарт: | IP 55 |
Synchrongeneratoren
Leistungsbereich 1,2-бис 2500кВА, Drehzahlen: 3000 и 1500U / мин.
Wir sind Generalvertretung für Sincro в Германии.
NBE ist Ihr Sincro Servicecenter 
- Lieferung von Generatoren
- Lieferung von Ersatzteilen & Zubehör
- Wartung und Instandhaltung
- Ausführliche Beratung
| Technische Daten für Synchrongeneratoren | |
|---|---|
| польцален: | 2 и 4-polig |
| Leistung: | 1,2 бис 2500 кВА |
| Drehzahlen: | 3000 и 1500 Е / мин |
Unverbindliche Anfrage zu Generatoren stellen
Zubehör für Generatoren
AVR 12 — универсальный аналог Spannungsregler
Der Spannungsregler eignet sich für Direkt- und Absatzregelung von Synchrongeneratoren und kann zur Ansteuerung unterschiedlichster Leistungsendstufen zum Генератор angepasst werden.
| Технических данных для генераторов | |
|---|---|
| Eingangsspannung (Generatorspannung): | 110 Вольт… 450 Вольт переменного тока 50 Гц / 60 Гц |
| Eingangsspannung (Erregung): | фон Hilfswicklung Ein-BZW. zweiphasig 20… 80 В AC von Kompoundierungseinrichtung 2 x dreiphasig 20… 80 В Fremderregung 10… 80 В AC oder DC |
| Ausgangssignal: | Pulsweitenmodulation mit Fi = Fg * 2 Spannungsmittelwert 0… Ue (err) -1V Strommittelwert 0… 6A Dauerstrom (kurzzeitig 10A) |