Генераторы синхронные

Синхронный и асинхронный генератор

Синхронные генераторы:

Электрическим генератором называется любое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в электричество. Это может быть паровая машина, водяная или ветряная установка особой конструкции, атомный реактор или двигатель внутреннего сгорания.
В настоящее время в промышленности используется множество различных электрогенераторов, которые различают по типу первичного двигателя (турбинные, гидравлические и дизельные генераторы). Генераторы различаются по виду выхода электрического тока, (в зависимости от того, постоянный или переменный ток вырабатывается, причём генераторы постоянного тока могут быть вентильными или коллекторными, а генераторы переменного тока подразделяются на однофазные и трёхфазные). Генераторы также подразделяются по способу возбуждения магнитному, внешнему или самовозбуждению, которое бывает последовательным, параллельным и смешанным.
Электрогенераторы со смешанным самовозбуждением также называют синхронными и гибридными. Такие генераторы, чаще всего, употребляют меньше топлива, легче в управлении и вырабатывают ток надёжнее генераторов других типов.
Это происходит из-за того, что количество оборотов в минуту при внешнем возбуждении находится на постоянной и очень высокой отметке, тогда как синхронный электрогенератор может снижать обороты, или практически совсем выключаться, если спадает потребность в вырабатываемом им электричестве. Чаще всего, такой аппарат состоит из регулятора, источника энергии, устройства по выработке постоянного тока, преобразователя, переводящего постоянный ток в переменный и батареек. Батарейки заряжаются от источника энергии, затем постоянный ток сохраняется в них, и, в случае необходимости, при включении преобразователя, переходит в переменный. Также, наличие батареек позволяет с большей надёжностью устранять те или иные неполадки, которые могут возникнуть в ходе работы генератора.
Регулятор следит за тем, чтобы источник энергии запускался и выключался вовремя и контролирует систему в целом. Компактная конструкция делает синхронные генераторы наиболее приспособленными к использованию силы ветра, а в будущем и солнечной, что позволяет рассматривать их, как самые перспективные с точки зрения экологии устройства для выработки тока.
По сравнению с асинхронными, синхронные генераторы способны переносить 3-кратные мгновенные перегрузки, а также отличаются более высоким качеством электроэнергии. Синхронный генератор может обеспечивать электроэнергией все типы приборов без ограничений.
Как известно, в обмотках статора для возбуждения напряжения необходимо создать переменное магнитное поле. Достигается это путем вращением намагниченного ротора. На роторе синхронного генератора имеются обмотки, на них подается электрический ток. Изменяя величину тока посредством специального регулятора, можно изменять напряжение на выходе обмоток статора. Не вдаваясь в технические детали, повторим, что синхронные генераторы без проблем переносят кратковременные пусковые перегрузки. Но на обмотки вращающегося ротора ток возбуждения подается через традиционный щеточный узел. Естественно, щетки требуют периодического обслуживания и замены. Но главная проблема не в этом необходимость охлаждения обмоток не дает решить задачу обеспечения высокой степени защиты генератора от внешних воздействий, таких как вода, грязь пыль. Некоторые современные синхронные генераторы снабжены бесщеточными системами возбуждения тока и лишены недостатков, связанных со щеточным узлом. В профессиональных и стационарных электростанциях устанавливаются только синхронные и бесщеточные необслуживаемые генераторы.

Асинхронные генераторы:

Как известно, генераторная установка состоит из двигателя и генератора, которые соединены соосно. Генераторы бывают асинхронными и синхронными. Асинхронный генератор это работающая в генераторном режиме асинхронная электрическая машина. Про помощи приводного двигателя ротор асинхронного электрогенератора вращается в одном направлении с магнитным полем, но с большей скоростью. Скольжение ротора при этом становится отрицательным, на валу асинхронной машины появляется тормозящий момент, и генератор передает энергию в сеть.
Несмотря на надежность конструкции и простоту обслуживания, асинхронные генераторы применяются в основном как тормозные устройства и вспомогательные источники не очень большой мощности.
Асинхронный генератор способен обеспечивать электроэнергией только резистивные приборы. При пуске рабочие характеристики генератора меняются: повышенный пусковой ток, сочетающийся с падением напряжения при включении индуктивных приборов и немалым смещением фаз, может повредить генератор. Именно поэтому даже при имеющейся пусковой защите необходимо использовать генератор со значительным запасом мощности, которая должна быть в 3-3,5 раза больше мощности подключаемой нагрузки.
Асинхронный генератор устроен проще синхронного: если у последнего на роторе помещаются катушки индуктивности, то ротор асинхронного генератора похож на обычный маховик. Такой генератор лучше защищен от попадания грязи и влаги, более устойчив к короткому замыканию и перегрузкам, а выходное напряжение асинхронного электрогенератора отличается меньшей степенью нелинейных искажений. Это позволяет использовать асинхронные генераторы не только для питания промышленных устройств, которые не критичны к форме входного напряжения, но подключать электронную технику.
Именно асинхронный электрогенератор является идеальным источником тока для приборов, имеющих активную (омическую) нагрузку: электронагревателей, сварочных преобразователей, ламп накаливания, электронных устройств, компьютерную и радиотехнику.
Но, как уже было сказано выше, перегрузка этих генераторов недопустима, при подключении электромоторов и прочих устройств с индуктивными нагрузками требуется запас по мощности в 3-3,5 раза. При использовании опции стартового усиления запас можно сократить до 1,5-2 раз. Эта опция реализована благодаря специальному блоку, автоматически увеличивающему возбуждение генератора при резком увеличении выходного тока. В некоторых случаях, таких как проведение сварочных работ, блок стартового усиления должен быть включен в обязательном порядке.
Преимущества асинхронного генератора
К таким преимуществам относят низкий клирфактор (коэффициент гармоник), характеризующий количественное наличие в выходном напряжении генератора высших гармоник. Высшие гармоники вызывают неравномерность вращения и бесполезный нагрев электромоторов. У синхронных генераторов может наблюдаться величина клирфактора до 15%, а клирфактор асинхронного электрогенератора не превышает 2%. Таким образом, асинхронный электрогенератор вырабатывает практически только полезную энергию.
Еще одним преимуществом асинхронного электрогенератора является то, что в нем полностью отсутствуют вращающиеся обмотки и электронные детали, которые чувствительны к внешним воздействиям и довольно часто подвержены повреждениям. Поэтому асинхронный генератор мало подвержен износу и может служить очень долго.