Синхронный генератор. Устройство генератора и принцип действия. Генератор синхронныйСинхронный генератор. Устройство генератора и принцип действия :: SYL.ruСинхронный 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 примененияПрименяют 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 прибораУстройство синхронного генератора обусловлено наличием таких элементов, как:
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 агрегатаРабота 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 устройствоТрехфазный 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 возбужденияЛюбые 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:
Конструкция генератораНа данный момент производится много видов индукционных приборов, но устройство генератора создано так, что в них присутствуют одинаковые части:
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 прибораДля 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:
Мощность синхронного генератора определяется такими значениями:
Прибор переменного токаСинхронный генератор переменного тока – это электромашина, что преобразует механическую вращательную энергию в электрическую энергию переменных токов. Мощные генераторы таких токов устанавливают:
В настоящее время выпускается множество типов таких приборов, но все они имеют общее устройство главных элементов:
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 агрегатовСуществуют следующие виды синхронных генераторов:
Разновидности агрегатовСинхронный генератор (мотор) подразделяется на несколько моделей, которые предназначены для разнообразных целей:
Разделение по виду ротораПо роду прибора ротора устройство генератора подразделяется на:
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. www.syl.ru Синхронный генераторЭлектротехническим устройством специального использования, работающим в автономном режиме от механического двигателя, является синхронный генератор. Прибор нашел применение в частном хозяйстве. Он используется для выработки электротока промышленной частоты. Кроме того, изобретение работает как генератор тока сварочного оборудования. Машина синхронного действия монтируется в дизельные и бензиновые электростанции. Синхронный генератор. Устройство Электрическая машина состоит из: 1. Статора. 2. Ротора. 3. Обмоток генератора. 5. Переключателя обмотки статора. 6. Выпрямителя сварочного тока. 7. Кабелей. 8. Сварочного устройства. 9. Обмоток ротора. 10. Регулируемого источника тока (постоянного). Синхронный генератор используется в режимах: генератора тока 50 Гц., сварочного синхронного генератора, прибора с повышенной частотой. Изобретение дает возможность создавать малогабаритные электрические агрегаты универсального применения. Синхронный генератор приводит в действие оборудование в местах с отсутствием централизованных электросетей. Его можно использовать в фермерских хозяйствах вдали от населенных пунктов. Характеристики синхронного генератора рассчитаны на создание электрогенератора с новыми потребительскими возможностями. Это значит, что при реализации данного изобретения, одно и то же устройство можно эксплуатировать как источник электропитания частотой 50 Гц и более, а также как поставщик тока, выпрямленного для дуговой сварки, он наделен круто подающей внешней характеристикой рабочей зоны. При этом обеспечиваются сварочные свойства, не уступающие трехобмоточным коллекторным сварочным генераторам постоянного тока. Как работает синхронный генератор? Принцип действия основан на электромагнитной индукции. Происходит преобразование энергии механической в электрическую. Электромашина работает как генератор (в его режиме). При этом частоты вращений магнитных полей статора и ротора одинаковые. На обмотки ротора подается напряжение, образуется магнитное поле. Вращаясь, оно проникает через обмотку статора и образует в ней ЭДС. Ротор бывает фазного и короткозамкнутого типа, в зависимости от вида обмотки. Вспомогательная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует магнитное поле на роторе, которое наводит ЭДС. В момент запуска электрической станции ротор создает магнитное поле слабого напряжения. С усилением оборотов, ЭДС в обмотке возбуждения увеличивается. Обмоточное напряжение проникает на ротор через авторегулировочный блок. Контроль над выходящим напряжением осуществляется за счет изменения магнитного поля. Стабильность обеспечивается изменением магнитного поля ротора регулированием тока в его обмотке. Такой метод регулировки обеспечивает стабилизацию выходного напряжения прибора. Преимущества и недостатки синхронного генератора К первым относится постоянство исходящего напряжения. Минусом является возможность перегрузки при повышенной нагрузке. Регулятор может повысить силу тока в обмотке ротора. К недостаткам генератора синхронного типа можно также причислить наличие щеточного устройства. С течением времени оно будет нуждаться в обслуживании. В наше время этот недостаток удалось устранить. Современные генераторы синхронного типа выпускают без щеточного узла. Оборудование нового поколения имеет длительный срок службы, надежность в работе в трудных условиях производства. Встроенные датчики и электроника обеспечивают функционирование в режиме реального времени. Новейшие технологические решения обеспечивают синхронному генератору высокую эффективность. Продукцию используют в промышленности и в оборудовании судов. fb.ru Типы генераторов: синхронный, асинхронный, инверторныйНа современном рынке представлено несколько типов электрогенераторов: синхронные, асинхронные, инверторные. Несмотря на одно назначение, они обладают существенными отличиями, что оказывает непосредственное влияние на выработку энергии. Давайте разберемся в особенностях каждого типа генераторов.
Самое важное о синхронных генераторахЭлектрогенератор синхронного типа представляет собой агрегат, работающий в режиме выработки электроэнергии. Его особенностью является равная частота вращения магнитного поля стартера по отношению к частоте вращения ротора. Магнитные полюса вместе с ротором генерируют вращающееся магнитное поле, которое после перехода через обмотку стартера образует в ней электродвижущую силу. В генераторе данного типа ротор является электромагнитом или постоянным магнитом. Такая конструктивная особенность дает синхронному генератору такие преимущества, как:
Основным недостатком синхронных генераторов является их восприимчивость к влаге и пыли. Генераторы синхронного типа рекомендуется использовать, если необходимо запитать приборы, обладающие высоким стартовым током, например, насосы, циркулярные пилы. Электростанции такого класса также желательно использовать для подключения бытовых приборов. Основное про асинхронные генераторыМобильная электростанция асинхронного типа является двигателем, который для работы использует режим торможения. Это означает, что ротор и магнитное поле стартера оборачиваются в одном направлении, но с некоторой долей опережения. Вращающееся магнитное поле невозможно перенастроить, из-за чего выходная частота и напряжение всегда зависят от частоты вращения ротора. Преимуществами генераторов асинхронного класса являются:
Главным негативным нюансом асинхронных электростанций является то, что они плохо переносят пусковые токи. Выбирать дизельную электростанцию асинхронного типа рекомендуется для подключения электросварок, так как это гарантирует более ровный шов. Они устойчивы к влаге и пыли и поэтому могут бесперебойно работать на различных предприятиях, стройплощадках, улице. К асинхронным электростанциям следует подключать приборы, для которых напряжение и частота тока не играют важную роль.
В чем особенности инверторного генератора?Генератор инверторного типа – это механизм, в котором ток вырабатывается с помощью двигателя внутреннего сгорания, а далее он направляется в силовую электронику, где он трансформируется в постоянный и заряжает встроенный аккумулятор. После этого постоянный ток нужно снова трансформировать в переменный. Для этого в цепочке после аккумулятора имеется инвертор, который и генерирует на выходе 220 В при частоте в 50 Гц. Преимущества такой конструкции заключаются в более экономном расходе топлива, ведь генератор может не поддерживать одинаковую скорость вращения вала. К тому же скорость оборотов может быть низкой, но этого будет хватать для полной зарядки аккумулятора. А чем ниже скорость вращения, тем меньше генератор потребляет топлива. Инверторная система позволяет получать стабильный уровень электроэнергии, и поэтому дополнительные меры защиты техники не понадобятся. Инверторные генераторы считаются самыми экономичными, так как способны подстраиваться под фактическую нагрузку. Если она небольшая, то генератор самостоятельно переходит на экономную работу двигателя. Среди недостатков инверторного генератора стоит отметить аккумулятор. Если он сломается, отремонтировать генератор уже не получится, и придется заменить его на новый. Также следует отметить и высокую стоимость генератора инверторного типа. За него придется заплатить в два раза больше, чем за синхронный или асинхронный тип. Генератор инверторного типа необходим для подключения высокочувствительной техники: компьютеров, микроволновок, котельного оборудования, современной аудио- и видеотехники. В итоге получается, что для подключения большей части бытовых приборов стоит использовать синхронные генераторы, для подключения оборудования рекомендуется покупать асинхронные модели, а для чувствительных приборов придется купить инверторную электростанцию. fb.ru Синхронные машиныСинхронная машина - это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Синхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью (компрессоров, насосов и т.д.). В последнее время, вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы. Устройство синхронной машиныСтаторы синхронной и асинхронной машин полностью одинаковы. Статор синхронного генератора состоит из чугунной станины - корпуса, внутри которого находится сердечник статора, собранный из отдельных листов электротехнической стали, изолированной между собой лаком или тонкой бумагой. В пазы сердечника укладывают обмотку статора из медного изолированного провода (рис. 164).
Роторы синхронных генераторов бывают двух типов - явнополюсными и неявнополюсными (балванка). Явнополюсными выполняют роторы синхронных генераторов с небольшим числом оборотов (от 125 об/мин до 1500 об/мин), обычно соединяемых с тихоходными гидротурбинами, и генераторов небольшой и средней мощности.
Роторы неявнополюсные применяют в генераторах с большим числом оборотов (3000 об/мин) и большой мощности, обычно соединяемых на одном валу с паровыми турбинами, называют эти генераторы турбогенераторами. Сердечники полюсов большей частью изготовляют из литой стали, а башмаки - иногда из отдельных листов электротехнической стали. Обмотку полюсов выполняют из медных изолированных проводов. Для получения синусоидально изменяющейся э.д.с. необходимо иметь синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Это достигается неравномерностью воздушного зазора между наконечником полюса и сталью статора: по краям полюсов воздушный зазор больше, чем под серединой полюса (рис. 167).
На вал генератора надевают два кольца, изолированных от него, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения ротора, их называют контактными кольцами. На контактные кольца устанавливают щетки, а к щеткам подводят постоянный ток от возбудителя. Чаще всего в качестве возбудителя применяют машину постоянного тока, которую называют машинным возбудителем, а в последнее время используют для возбуждения твердые или механические выпрямители. У большего количества синхронных машин возбудитель расположен на одном валу с генератором, а в последних конструкциях возбудитель располагают сверху статора синхронной машины. Принцип действия синхронного генератораСинхронный генератор состоит из неподвижной - статора, в пазах которого помещается трехфазная обмотка переменного тока, и вращающейся части - ротора, который представляет собой электромагнит. Обмотки возбуждения ротора питаются через щетки и кольца постоянным током от возбудителя - машины постоянного тока или какого-нибудь выпрямителя. Если предположить, что магнитная индукция распределяется в воздушном зазоре синусоидально - , то ЭДС, индуктируемая в якорной обмотке генератора, будет иметь вид:
Под действием этой ЭДС в цепи генератора, замкнутой на нагрузку Z, появится переменный ток . Частота переменной ЭДС рассматриваемого генератора определяется частотой вращения ротора: при одной паре полюсов поля возбуждения () одному обороту ротора соответствует один период переменного тока. В общем случае частота ЭДС синхронного генератора(Гц) прямо пропорциональна частоте вращения ротора [об/мин], т.е.
Обмотка, в которой индуктируется ЭДС, расположена на неподвижной части генератора - на статоре. При этом обмотку возбуждения располагают на роторе. Такая конструктивная схема наиболее рациональна в синхронных машинах большой мощности, так как при расположении рабочей обмотки на роторе пришлось бы передавать в рабочую обмотку через контактные кольца значительные мощности при напряжении до 20 кВ. В этих условиях работа контактных колец и щеток стала бы весьма ненадежной, а потери энергии в щеточном контакте - значительны. При расположении рабочей обмотки на статоре выводы этой обмотки присоединяют непосредственно к электрической сети. Конечно, и в этом случае машина не избавляется от контактных колец и щеток, необходимых для соединения обмотки возбуждения с возбудителем. Но так как величина тока возбуждения в десятки раз меньше рабочего (переменного) тока, а напряжение не превышает 450 В, то щеточный контакт работает более надежно, а потери энергии в нем невелики. Исходя из перечисленных соображений синхронные машины, как правило, выполняют с рабочей обмоткой, располагаемой на статоре. Обмотка статора синхронных машин обычно представляет собой трехфазную обмотку, соединяемую в звезду или треугольник. На роторе расположена обмотка возбуждения, при подключении которой к источнику постоянного тока (возбудителю) возникает магнитное поле возбуждения. Посредством первичного двигателя ротор генератора приводят во вращение со скоростью . При этом магнитное поле ротора вращаясь индуктирует в трехфазной обмотке статора ЭДС ,,, которые, будучи одинаковыми по величине и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 120, образуют трехфазную симметричную систему ЭДС. Большинство синхронных генераторов проектируют на промышленную частоту 50 Гц. Для получения ЭДС такой частоты необходимо, чтобы частота вращения ротора была равна studfiles.net СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОРСинхронный генератор — это машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока, где частота генерируемого тока пропорциональна скорости вращения ротора машины. Синхронные генераторы делятся на генераторы повышенной и высокой частоты, гидротурбинные, паротурбинные генераторы. 1. Генератор высокой частоты способен преобразовывать механическую энергию вращения в энергию переменного электрического тока высокой частоты. Его действие основано на изменении магнитного потока, которое достигается вращением ротора относительно неподвижного статора. Генератор высокой частоты применяется для питания антенн длинноволновых радиотелеграфных станций на расстоянии до 3000 м. Попытки применять их для более коротких волн развития не получилось, так как требовалось увеличение частоты. Высокую частоту в данных генераторах удается получить за счет увеличения числа полюсов и скорости вращения ротора. По способу действия генераторы высокой частоты делятся на индуктирующие ток в самой машине; генераторы, частота тока которых повышается с помощью статических умножителей; генераторы, частота машины которых увеличивается путем использования переменного тока, наведенного обратным полем статора в обмотке ротора; генераторы, в которых создание переменного тока происходит благодаря изменению индуктивности или емкости самой машины. 2. Гидротурбинный генератор — это генератор переменного или постоянного тока, который приводится в движение гидравлической турбиной. Гидротурбинный генератор — это синхронный генератор, ротор которого располагается на одном валу вместе с колесом турбины. Мощность такого генератора достигает 100 ООО кВт при скорости вращения до 1500 об/мин и напряжении до 16 ООО В. Синхронные гидротурбинные генераторы по своим размерам и весу больше всех других электрических машин. Только диаметр ротора достигает 15 м. Большое влияние на мощность турбины оказывает скорость ее вращения, маховый момент ротора и длина линии электропередачи. Чаще всего у синхронного гидротурбинного генератора вертикальная ось вращения, когда в подвесном подпятнике происходит осевое давление воды на рабочее колесо турбины. При этом подпятник располагается выше ротора генератора. В зонтичном синхронном генераторе подпятник располагается под ротором генератора и один из трех направляющих подшипников находится в турбине. Обмотка переменного тока располагается на статоре, который охватывает закрепленный на валу явно полюсный ротор. Напор циркулирующего воздуха создается вентиляторами, расположенными на роторе, и самими полюсами ротора. Воздух передает свое тепло протекающей по трубкам воздухоохладителя воде. Для предотвращения поломки подпятника применяются воздушные или масляные колодочные тормоза, которые способны уменьшить время остановки до нескольких минут. 3. Паротурбинный генератор — это синхронный генератор переменного или постоянного тока, приводимый в движение паровой турбиной. Данные генераторы чаще всего бывают четырехполюсные и двухполюсные со скоростью вращения от 1500 до 3000 об/мин. Ротор синхронного паротурбинного генератора представляет собой массивный стальной цилиндр с прямоугольными пазами, в которых находится обмотка возбуждения. Центробежная сила обмотки воспринимается клиньями и большими бандажами кованой стали, охватывающими торцовые части обмотки. Корпус статора стальной неразъемный. В отличие от гидротурбинного синхронный паротурбинный генератор имеет диаметр до 1 м, но длину ротора до 6,5 м. Для работы паротурбинных генераторов малых мощностей применяется протяжная система вентиляции, где необходимый напор воздуха создается центробежными роторными вентиляторами. При замкнутой системе вентиляции воздухоохладители располагаются под самим генератором. Возбудитель паротурбинного генератора соединяется с ротором посредством гибкой муфты и способен питать обмотку возбуждения через контактные кольца. Данный генератор состоит из неподвижного якоря-статора и вращающегося индуктора-ротора. На внутренней поверхности статора в его пазах располагается обмотка переменного тока. Статор генератора выполнен из тонкой электротехнической стали, которая изолирована лаковой пленкой или бумагой. Все эти стальные листы укрепляются в станине машины. Ротор находится внутри статора и представляет собой стальной цилиндр, в пазах которого размещается обмотка возбуждения постоянного тока. В тихоходных машинах ротор имеет форму колеса или звезды. В синхронных генераторах малой мощности иногда применяют конструкции с расположенной обмоткой переменного тока на роторе и обмоткой возбуждения на статоре. Синхронный генератор переменного тока используется обычно в качестве источника переменного тока постоянной частоты, что возможно при неизменной скорости вращения ротора. При симметричной трехфазной нагрузке синхронного генератора переменного тока по обмоткам статора протекает ток также трехфазно и симметрично. Данный ток способен создавать свое магнитное поле, ось которого вращается со скоростью, равной скорости вращения ротора. Поэтому данный генератор и получил название «синхронный генератор», так как подчеркивает синхронность вращения ротора и магнитного поля статора. Характер взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с полем электромагнитов ротора зависит от сдвига фаз между токами нагрузки и ЭДС генератора. При этом механическая мощность преобразуется в электрическую. В современных электрических установках синхронные генераторы зачастую работают параллельно на общую нагрузку, что возможно при строго синхронной скорости вращения генераторов. Это вполне осуществимо благодаря свойству синхронной машины автоматически поддерживать синхронизм. При параллельной работе синхронных генераторов при изменении режима одного из них начинается ответная реакция стремящегося восстановить нарушенный режим уравнительного тока. При уменьшении или увеличении тока возбуждения ток статора из-за возникновения реактивной составляющей возрастает. При нарушении синхронизма торможение одной машины и ускорение другой уменьшается. Возвращение ротора к синхронному вращению сопровождается затухающими колебаниями его угловой скорости вращения около ее значения. Иногда эти колебания нарушают спокойную работу машины, что называется качание. При правильном выборе махового момента генератора качание можно устранить с помощью медных стержней в полюсных наконечниках ротора. Опасные процессы могут возникнуть и при коротком замыкании, когда ток в обмотке статора возрастает в 15 раз, это приводит к возникновению индуктированного тока в обмотке возбуждения или может привести к механическим повреждениям синхронного генератора. Синхронные генераторы переменного тока находят применение в современных электрических установках.
enciklopediya-tehniki.ru Что такое синхронный генератор: чем он лучше асинхронного Синхронный генератор Как известно, генератор предназначен для того, чтобы преобразовывать механическую энергию в электрическую. Благодаря ему автомобиль обеспечивается электрическим питанием, поэтому ген нередко называют электростанцией. Что такое синхронный генератор – это разновидность агрегата, который еще бывает асинхронным. Попробуем выяснить, чем он лучше АГ. Применение СГВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше» Итак, синхронный ген (СГ) является устройством с неизменным электротоком, способный модифицировать конкретный тип энергии в электричество. К таким агрегатам относятся следующие виды генов: солнечные батареи, термонакопители, электростатические машины и т.д.  Широкое применение генераторов Синхронные гены или альтернаторы применяются, как источники электричества на мощных атомных, гидро- или теплостанциях. Применяют их также на передвижных электростанциях, автомобилях, самолетах и т.д. Главное, что альтернатор способен функционировать автономно и как ген, питающий подключенные к нему элементы, и как дополнительный агрегат в системе других генераторов. СГ способен задействовать механизмы там, где нет основного питания электросетей. Благодаря такому свойству альтернаторы данного типа можно применять в сельских фермерствах, находящихся вдали от крупных населенных пунктов. Схема и альтернат функционирования СГПринцип работы гена следующий: ротор вращается от источника энергии, в роли которого может выступать автодвигатель, электромотор или турбина. Ротор – это один из основных элементов СГ, который еще называют индуктором. Обмотка возбуждения находится внутри него. Кроме индуктора, важным элементом СГ является статор. Он представляет собой неподвижную часть. Помимо ротора и статора в состав гена входит еще много дополнительных элементов, таких как обмотки, выпрямитель, катушка и т.д.  Функционирование синхронного генератора Примечательно, что СГ может функционировать в двух режимах: как источник питания, и как двигатель. Все зависит от силы прибора. Различают графики работы СГ: график работы в качестве гена и схемограмма функционирования в роли двигателя. СГ принимает механическую энергию, а выпускает электрическую, в первом случае. Во втором – наоборот, принимает электрическую, выпускает механическую. В качестве гена переменного тока прибор используется в автомобилях, на электростанциях, а в качестве мотора – когда нужен двигатель, функционирующий с ПКЧ (регулярным вращением). По сути, всю работу СГ можно представить, как функционирование электромагнитной индукции. Когда задействован режим ХХ, якорная катушка внутри прибора разомкнута. Магнитполе агрегата формируется в данном случае только обмоткой индуктора. Когда же задействовано вращение, в приборе присутствует постоянная частота и магнитполе передвигается посредством шунта статорной обмотки. Иными словами, в гене появляется ЭДС (скалярная величина).  Графики работы гена синхронного Внимание. ЭДС может носить разный характер: быть пульсирующего типа, синусоидального или несинусоидального. Обмотка возбуждения в СГ – это важный элемент, создающий в гене первоначальное магнитполе для задействования катушки якоря. Интересный момент. Если якорь СГ вращают с конкретной скоростью, а затем инициируют возбуждение, энергетический поток передвигается посредством шунтов, а в фазах вызываются ЭДС-переменные. Отличительным свойством СГ физики называют жесткую связь между частотой переменной ЭДС и частотой вращения индуктора. Все это выражается такой вот формулой.  Формула 1 Число пи в данной формуле, это количество полюсов обмотки индуктора и статора. Функциональная схема СГ представлена на фото ниже.  Функциональная схема СГ 3-фазная электрообмотка, которая находится на статоре, ничем не разнится от обмотки того же типа АГ. Магнит с электрообмоткой нашел место на индукторе (на фото отмечен цифрой 2). Питание он получает посредством подачи неизменного напряжения через контактно-щеточный узел. В некоторых случаях вместо электромагнитов в конструкции индуктора могут применяться магниты с неизменными свойствами. Тогда уже потребность в контактно-щеточном узле на валу отпадает, однако в разы ограничивается стабильность выходного напряжения. На схеме ПД отмечен двигатель, его вал. В качестве него, как и говорилось выше, может быть использован не только автомотор, но и турбина либо иной источник механической энергии. Индуктор СГ задействуется с синхронной скоростью, что очень важно, и в буквальном смысле, определяет характерные черты этого вида гена. Магнитполе индуктора тоже вращается с синхронной амплитудой, тем самым, индуцируя симметричную 3-фазную систему ЭДС. С1, С2 и С3 на схеме – это клеммозажимы статорной обмотки. Именно через них с подключением нагрузки в фазах появляются токи, энергия, создающая вращающееся магнитполе. Амплитуда вращения этого поля идентична частоте вращения индуктора. Получается, что в СГ магнитполя статора и индуктора совершают обороты с равной скоростью – синхронно. Тут пришло время представить другую формулу.  Формула 2 Она показывает, что при неизменной амплитуде вращения ротора, обозначенного латинской n, схемограмма ЭДС статорной обмотки будет непременно определяться, как закономерность рассредотачивания магнитиндукции. 4 способа, как возбудить СГГлавнейшим вариантом возбуждения СГ является электромагнитный импульс. Он не столько основной, сколько самый распространенный. Его принцип действия базируется на том, что обмотка возбуждения располагается на полюсах индуктора. Когда ток проходит по обмотке, возникает сила, создающая в гене магнитполе. Интересный момент. До недавнего времени в качестве питателя возбудительной электрообмотки применялись особые гены постоянного тока, которые иначе назывались возбудителями. На схеме они отмечены, как В.  Контактная (а) и бесконтактная системы (б) ОВ – это обмотка возбуждения. Она получает энергию от другого гена, называемого ПВ. Индуктор СГ, вместе с элементами возбуждения установлен на едином валу. Соответственно, и вращение проводится одновременно. Напряжение в обмотку СГ идет через контактные кольца и щеточный узел. Для коррекции напряжения используются особые приборы, задействуемые в цепи возбуждения. В СГ применяется также и другой способ возбуждения. Он осуществляется путем применения БСЭВ. Здесь уже контактные кольца индуктора не обязательны, а в качестве возбудителя используется обращенный СГ переменного тока, отмеченный как В на схеме б). 3-фазная обмотка возбудителя, указанная цифрой 2, располагается на индукторе и задействуется одновременно с обмоткой возбуждения СГ. Электросоединение осуществляется посредством циркулирующего выпрямителя (отмечен цифрой 3). Как и говорилось выше, здесь уже нет щеточного узла и контактов. Питание напряжением обмотки 1 осуществляется через подвозбудитель ПВ, являющегося геном постоянного тока. Внимание. Из-за того что в этой схеме нет скользящей контактной группы, ее эксплуатационная надежность и КПД увеличивается в несколько раз. Примечательно, что в СГ, включая гидравлические гены, популярность получил способ самовозбуждения.  Принцип самовозбуждения синхронных генераторов Это третий распространенный способ возбуждения СГ. Он подразумевает отбор, требуемый для возбуждения энергии, от статорной обмотки. Затем это напряжение преобразуется в ЭПТ (энергию тока постоянного тока). Другими словами, правило внутреннего возбуждения связано с использованием рудиментарного (остаточного) магнетизма автомобиля. Вторая картинка (б) на схеме показывает, как происходит автосамовозбуждение СГ с преобразователем-трансформатором и выпрямителем с переменными свойствами (отмечены, как ВТ и ТП). Именно через них напряжение из цепи статора подается в обмотку возбуждения, конечно, после преобразования. Регулирование ТП проводится путем использования АРВ, на который идут импульсы тока на входе генератора. Схема также содержит отдельный блок защиты (БЗ), не допускающий перегорание ОВ (обмотки) от различных перегрузок. Рассчитано, что вольтаж, расходуемый на ажитацию тока, составляет не больше 0,2-5 процентов полезной мощности. Чем мощнее сам ген, тем меньше вольтажа затрачивается. В генах с малой мощностью применим также способ возбуждения, основанный на действии постоянных магнитов. Они находят место на роторе. Данный вариант дает возможность ограничиться собственными ресурсами. Другими словами, более нет необходимости использовать обмотку возбуждения. Путем задействования такой схемы в генах с малой мощностью удастся в разы упростить конструкцию. Она станет более надежной и одновременно экономичной. Но, по причине дороговизны материалов, используемых для производства магнитов с константными свойствами, а также из-за сложности их обработки, этот способ возбуждения не получил должной степени распространения. И по этой же причине, сфера применения 4-го способа ограничена генами, выпускающими не больше нескольких кВт. СГ – это основа электроэнергетики, если иметь в виду тот факт, что 99 процентов всего электричества на планете вырабатывается посредством турбинных или гидравлических генов. Помимо неподвижных и переносных электростанций, СГ широко используются в автомобильной промышленности, устанавливаются вместе с ДВС бензинового и дизельного типов. В чем отличие СГ от АГАсинхронный генератор в отличие от СГ не имеет жесткой зависимости от результата – амплитуда вращения индуктора+ЭДС. В данном случае несходность между значениями характеризует показатель скольжения или просто s.  Разница между АГ и СГ В нормальном режиме работы электромагнитполе АГ под давлением ограничивает амплитуду вращения индуктора. Соответственно, частота изменения магнитполя уменьшается, а коэффициент s получает отрицательное значение. К АГ относятся тахогены и различные преобразователи частот. АГ так же, как и СГ, могут иметь несколько способов возбуждения. Группировать их принято так: независимый способ и самовозбуждение. Само- или внутреннее возбуждение в АГ организовывается либо с помощью конденсаторов, задействованных в цепи статора или индуктора, либо с помощью вентиль-преобразователей, имеющих обычный или искусственный вариант подключения. Автономное возбуждение проводится от внешнего источника. Итак, АГ можно назвать двигателем, функционирующим в режиме торможения. СГ – работает, как помним, в режиме генерации энергии. АГ менее распространены, так как имеют ряд недостатков:
Кроме того, и это важнее всего, АГ имеют зависимость параметров тока/частоты от функционирования двигателя. Иными словами, если мотор будет функционировать нестабильно, то и ген будет вырабатывать ток со спадами, что в автомобильной электрической цепи неприемлемо. Применение АГ ограничивается сферой, где используются только приборы, не имеющие высокие стартовые токи. Среди преимуществ АГ можно выделить дешевизну и более высокий класс защиты от внешних условий. Преимуществами же СГ можно назвать обеспечение высокой стабильности выхода тока. Минусом – перегрузка напряжения, которая возможна, если превышается значение допустимой нагрузки. Разница между СГ и АГ в таблице.
Классы защитыКласс защиты генов обозначается буквами IP и цифрами, несущими определенный конкретный смысл. Как правило, СГ более соответствуют классу IP 23, тогда как АГ – IP 54. Однако в последнее время наметился прогресс – стали выпускаться СГ с более высокой степенью защиты, практически такой же, как у АГ. Определяющим фактором разности класса защиты обоих генов является конструктивная особенность. Так, АГ с индуктором, напоминающим маховик, имеет более упрощенную конструкцию, которую легче защитить. Подробнее о расшифровке классов защиты смотрите в таблице.
СГ или синхронный генератор является более усовершенствованным, хотя и сложным устройством, чем АГ – асинхронный агрегат. Раньше однозначно можно было заявить, что если вас интересовала меньшая функциональность, но более высокая степень защиты, то и выбирать следовало АГ. Однако с выходом новых СГ с высоким классом защиты, они явно сместили асинхронные генераторы со своих позиций. Устал платить за штрафы? Выход есть! Забудьте о штрафах с камер! Абсолютно легальная новинка - НАНОПЛЁНКА, которая скрывает ваши номера от ИК камер (которые стоят по всем городам). Подробнее по ссылке.
ozapuske.ru Синхронные генераторы. Конструкция синхронных генераторов. Принцип действия синхронного генератораСИНХРОННЫЕГЕНЕРАТОРЫ 3.1.1. Общие сведения Синхронными машинами называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле, созданное обмоткой переменного тока, вращается в пространстве с той же частотой, что и ротор, т. е. синхронно с ротором. В настоящее время подавляющее большинство электрической энергии переменного тока вырабатывается с помощью синхронных генераторов. Генераторы, приводимые во вращение гидротурбинами, называются гидрогенераторами. На тепловых станциях с помощью паровых турбин приводят во вращение турбогенераторы. Во всевозможных промышленных установках можно встретить синхронные генераторы, приводимые во вращение двигателями внутреннего сгорания. Во всех перечисленных случаях механическая энергия турбин или двигателей превращается в электрическую энергию переменного тока. Частота f1 энергии переменного тока, вырабатываемой синхронными генераторами, зависит от частоты вращения ротора n1 и числа пар полюсов р: f1=pn1/60. Однако в современной технике синхронные машины используют не только в качестве генераторов. В силовом электроприводе, в устройствах автоматики, в устройствах звукозаписи применяют большое количество синхронных машин, работающих в двигательном режиме,— синхронных двигателей. Основная особенность синхронного двигателя — при постоянной частоте тока питающей сети f1 его ротор вращается со строго постоянной (синхронной) частотой вращения n1=60 f1/ p 3.1.2. Конструкция синхронных генераторов Любая синхронная машина состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора (рис. 1). Статор и ротор разделены воздушным зазором, который у крупных По конструкции статор синхронной машины принципиальо не отличается от статора асинхронной машины. Сердечник статора 1 набирают из штампованных изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора размещают распределенную обмотку переменного тока 2 (обычно трехфазную). На валу 4 укрепляют ротор 3 с обмоткой возбуждения.
Рис.1. Устройство явнополюсной синхронной машины Концы этой обмотки подводят к контактным кольцам 5. Для подачи постоянного тока в обмотку возбуждения по контактным кольцам скользят щетки 6. Источником постоянного тока в рассматриваемой машине служит возбудитель 7, представляющий собой генератор постоянного тока, якорь которого укреплен на общем валу с ротором синхронной машины. Постоянный ток, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитное поле ротора — поле возбуждения. Роторы синхронных генераторов бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами. Явнополюсный ротор (рис.2) состоит из вала 1, на котором укреплены сердечники полюсов с полюсными катушками 2. Сердечники полюсов заканчиваются полюсными наконечниками 3, которые обычно обрабатывают таким образом, чтобы воздушный зазор между полюсным наконечником и статором получался неравномерным. Он минимален под серединой полюса и максимален у его краев (рис.3, Синхронные машины с явно выраженными полюсами обычно многополюсные. Они, как правило, рассчитываются на небольшие частоты вращения. Так, гидрогенератор Куйбышевской ГЭС имеет 88 полюсов (2р=88) и вращается с частотой n1=68,3 об/мин.
Рис. 2. Явнополюсный ротор Рис. 3. Распределение магнитной индукции в зазоре синхронной машины Гидрогенераторы всегда явнополюсные. Так как при малых частотах вращения n1 (которые развивает гидротурбина) гидрогенераторы должны выдавать электроэнергию промышленной частоты 50 Гц, то они должны иметь большое число пар полюсов: p = 60*50/ n1 Роторы гидрогенераторов имеют большой диаметр (для размещения полюсов) и малую длину. Турбогенераторы являются быстроходными синхронными машинами. Объясняется это высокой частотой вращения паровых турбин, к. п. д. которых возрастет с увеличением частоты вращения. Обычно турбогенераторы делаются двухполюсными (2р = 2) и имеют частоту вращения n1 = 3000 об/мин. При такой большой частоте вращения явнополюсная конструкция ротора непригодна из-за недостаточной механической прочности. Поэтому турбогенераторы имеют неявнополюсный ротор — кованый стальной цилиндр с профрезерованными продольными пазами для укладки обмотки возбуждения (см. рис. 7). Неявнополюсные роторы имеют сравнительно небольшой диаметр при значительной длине. В синхронных машинах применяются два способа возбуждения: электромагнитное возбуждение и возбуждение постоянными магнитами. В зависимости от способа питания обмотки возбуждения постоянным током различают независимое возбуждение и самовозбуждение. При независимом возбуждении для получения постоянного тока применяют возбудитель В (см. рис. 1), который располагается на одном валу с синхронной машиной и представляет собой генератор постоянного тока, мощность которого не превышает 2-5% от мощности синхронной машины. При самовозбуждении для питания обмотки возбуждения постоянным выпрямленным током, получаемым от генератора, используются выпрямители. В случае возбуждения постоянными магнитами ротор не имеет обмотки возбуждения, а его полюсы представляют собой постоянный магнит. Это дает возможность получить машину без контактных колец, а следовательно, повысить ее надежность и к. п. д. На полюсных наконечниках явно выраженных полюсов ротора имеются пазы, в которых укладывают стержни демпферной (успокоительной) короткозамкнутой обмотки, выполняемой по типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронных машин. Эта обмотка служит для успокоения ротора (уменьшения качаний) в генераторах, а также для пуска в синхронных двигателях. Синхронные машины небольшой мощности иногда выполняют обращенными (по типу машин постоянного тока). У таких машин обмотка переменного тока размещается в пазах ротора и выводится к трем контактным кольцам, а обмотка возбуждения размещается на явно выраженных полюсах статора. Мощными эти машины не делаются, так как при такой конструкции через контактные кольца приходится пропускать большой переменный ток (основной ток машины) при высоком напряжении, тогда как в машинах обычного исполнения через контактные кольца ротора проходит небольшой по величине ток возбуждения при напряжении до 440 В. Синхронные двигатели малых мощностей весьма разнообразны по конструкции. 3.1.3. Принцип действия синхронного генератора Синхронные генераторы в зависимости от типа обмотки статора могут быть одно-, двух- и трехфазными. Наибольшее распространение получили трехфазные генераторы. На рис.4 представлена электромагнитная схема такого генератора. Трехфазная обмотка статора состоит из трех однофазных обмоток, равномерно распределенных по статору и сдвинутых в пространстве на 120° относительно друг друга (рис.4). Посредством первичного двигателя, в качестве которого применяются турбины (паровые или гидравлические), двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели, ротор генератора приводится во вращение с частотой n1.
Рис. 4. Электромагнитная схема синхронного генератора vunivere.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
В магазине нужно уточнять, к какому типу относится генератор: синхронному или асинхронному.
В магазинах продаются как синхронные, так и асинхронные генераторы
синхронных машин обычно значительно больше, чем у асинхронных машин, одинаковых по мощности.
). Делается это для того, чтобы кривую магнитной индукции Bo в воздушном зазоре, имеющую форму трапеции при равномерном зазоре 1, максимально приблизить к синусоиде 2.
