Синхронный бесщеточный генератор принцип работы: Бесщеточный генератор. Устройство и принцип работы

принцип работы, преимущества и недостатки

Отсутствие централизованного энергоснабжения или довольно частые перебои в электросети явление частое. Решение здесь одно – приобретение миниэлектростанции. Автономный источник энергии поможет сохранить нервы владельцу загородного дома и приобрести уверенность частному предпринимателю. Традиционный подход к покупке заключается в подборе техники, согласно ее техническим характеристикам. А именно, расчет мощности, выбор топлива, обзор дополнительных опций. Это правильное решение. Но есть некоторые особенности генераторных установок, с которыми следует ознакомиться подробнее. Более подробная информация о всех нюансах при выборе генератора предоставлена в статье: «Как правильно подобрать генератор для дома».

Содержание статьи:

• Конструктивные особенности альтернатора;
• Плюсы и минусы синхронного альтернатора;
• Плюсы и минусы асинхронного альтернатора;

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АЛЬТЕРНАТОРА

Конструкция электростанции открытого типа внутри каркасной рамы или закрытого типа внутри кожуха состоит из альтернатора и двигателя внутреннего сгорания. Механическую энергию работающего двигателя альтернатор преобразовывает в электрическую энергию, которая и служит основным источником питания. Вращающийся ротор альтернатора воздействует магнитным полем на неподвижный статор, в результате, чего возникает электродвижущая сила на его обмотках. Различают 2 вида альтернаторов: синхронный и асинхронный.

У синхронного генератора есть жесткая связь между обмотками статора и частотой вращения ротора. Ротор начинает вращаться под действием механической энергии с синхронной скоростью. Ток в обмотку поступает через угольные щетки, которые находятся в непосредственном контакте со статором. Отсюда и произошло название щеточный альтернатор. Обмотки присутствуют как на статоре, так и на роторе.

В асинхронном альтернаторе передача магнитного поля происходит без плотного контакта. Ротор вращается в одном магнитном поле со статором, с некоторым его опережением. Щетки в этой конструкции не используются, поэтому альтернатор называется бесщёточным. Его упрощенный конструктив (без обмоток ротора и отсутствие угольных щеток) позволил существенно снизить цену на генератор в целом.

СИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР

В качестве материала для обмотки используют два вида проволоки медная и алюминиевая. И та, и другая имеют высокую электропроводимость, хотя у меди она значительно выше. Грамотными потребителями ценится именно медная обмотка. Медь медленно нагревается и быстро отдает тепло, что сказывается на общем тепловом балансе генератора. В отличие от алюминия, медная обмотка обладает большей износоустойчивостью. Если для кратковременных включений можно приобретать генератор с алюминиевой обмоткой, то для продолжительных работ и для использования генератора, как основной источник питания следует остановить внимание на медных обмотках, которые предлагают ведущие мировые бренды, в том числе, Elemax, Matari  Hyundai и другие. Некоторые торговые марки идут на всевозможные ухищрения, чтобы обмануть доверчивого покупателя. Например, имитируют цвет меди, красят обмотку. При покупке, необходимо задавать подробные вопросы, в том числе о том, из какого материала обмотка.

Угольные щетки, которые служат скользящим соединением, являются также главным элементом конструкции. От их качества и свойств обмоток зависит стабильность выходного напряжения. Благодаря щеточному узлу, альтернатор может игнорировать кратковременные всплески напряжения и выдавать более чистый ток в узких границах 230 В.  Высокая точность колебаний составляет до 5%.  Во время непосредственного контакта неизбежно повышается температура обмотки генератора, для чего необходимо усиленное охлаждение. Чаще всего, такие генераторы  изготавливают в открытом исполнении, чтобы обеспечить лучший приток воздуха. Открытая конструкция способствует загрязнению важных узлов генератора, но производители и здесь на высоте постоянно совершенствуют защитные системы и повышают класс защиты. Более качественный блок может состоять из медно-графитовых щеток, которые более устойчивы к повышению температуры и более долговечны.

Удержанием напряжения с точными параметрами занимается стабилизатор напряжения – AVR. Такая опция присутствует только в синхронных генераторах. Именно поэтому, к ним безопасно подключать чувствительную аппаратуру, газовые котлы, медицинское оборудование, ноутбуки, компьютеры и многое другое.

Итак, преимущества щеточного альтернатора:

• высокое качество выходного напряжения;
• возможность подключения автоматического регулятора напряжения;
• лучшая стабильность работы и устойчивость к кратковременным нагрузкам.

Отрицательные стороны:

• необходимость регулярной замены щеточного узла;
• постоянная очистка всех механизмов;
• низкий класс защиты;
• высокая стоимость.

Варианты использования:

• загородный дом, который наполнен дорогостоящим оборудованием, различной бытовой техникой. Функция AVR поможет сохранить работоспособность компьютера, видеоплеера, телевизора и других электроприборов;
• медицинские лаборатории и мобильные станции, офисы, начиненные компьютерным оборудованием, принтерами, факсами и др.

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР

Работа альтернатора происходит без щеточного узла, отсутствие которого серьезно упрощает конструкцию и обслуживание. Отсутствие обмоток исключает их перегрев и аварийный выход из строя генератора. И, конечно же, существенно уменьшает габариты генераторной установки и ее общий вес. У бесщеточных генераторов очень высокий класс защиты, куда входит даже защита от падающей воды и от проникновения мелких фракций. К этому типу генераторов можно подключать сварочные аппараты, так как они не боятся коротких замыканий. Правда, пусковых токов они не переносят. У них бывают довольно сильные перепады выходного напряжения, что говорит о нестабильности работы. Как альтернативный вариант, для улучшения качества выходного тока можно приобрести стартовый усилитель, который добавит уверенности в сохранности дорогостоящей аппаратуры либо дополнительный блок автоматического регулятора напряжения. Уровень исполнения и класс двигателя также играют решающую роль в повышении качества напряжения, а именно, его способность поддерживать постоянные обороты при изменении нагрузки.

Достоинства бесщеточного альтернатора:

• компактные размеры, вес и, как следствие, лучшая мобильность;
• небольшая стоимость, за счет упрощенной конструкции;
• минимальное техническое обслуживание;
• возможность подключения сварочного аппарата.

Минусы:

• большие колебания выходного напряжения, до 10%;
• слабая способность к сглаживанию пусковых токов.

Область применения:

• строительные площадки с большим количеством мусора и повышенной влажностью окружающего воздуха;
• выездные пикники, охота, рыбалка, все, что входит в понятие активного отдыха;
• объекты со сварочными работами.

Рекомендуем к просмотру видео-обзор:

Полный видео-обзор «Как выбрать генератор» можно посмотреть тут.

Синхронный генератор БГ

Весь каталог — генераторы

Общие технические характеристики синхронного генератора

Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции, который заключается в появлении ЭДС (Вольт)на концах проводника при движении его в магнитном поле или магнитного поля относительно проводника. В описании конструкции синхронных генераторов часто используются термины: обмотка индуктора, обмотка якоря, ротор, статор.

Принято считать, что обмотка индуктора создает постоянное магнитное поле при протекании тока в её катушках. В обмотке якоря наводится ЭДС (Вольт)при движении полюсов индуктора. Ротор и статор это подвижная и не подвижная части машины соответственно.
Конструкция генератора БГ такова, что магнитное поле создается обмоткой индуктора, расположенной на роторе при протекании электрического тока в ней, а ЭДС (напряжение)появляется в обмотке якоря, расположенной на статоре, при вращении ротора, см. Рис 1.
Таким образом, генератор БГ будет преобразовывать механическую энергию первичного двигателя (дизельный, бензиновый, или иной)в электрическую энергию, при условии соединения валов двигателя и генератора. Устройство же обмотки якоря таково, что она может формировать трехфазное или однофазное напряжение генератора (исходя из её конструкции и назначения генератора).

Частота электрического тока определяется величиной скорости вращения ротора и количеством полюсов обмотки индуктора. Так, у 4-х полюсной машины при скорости вращения ротора 1500 об/мин эта частота всегда равна 50-ти Герцам (Гц). Соответственно, для получения частоты 60 Гц скорость вращения этой машины должна быть 1800 об/мин.

Кроме описанной выше конструкции синхронного генератора, имеется так называемое «обращенное» исполнение см. Рис. 2. В «обращенном» исполнении обмотка индуктора размешена на неподвижной части, а на подвижной части размещена обмотка якоря. Такое исполнение имеет возбудитель генераторов БГ. Обе конструкции равнозначны по приведенным параметрам и принципу действия.

Устройство генераторов синхронных серии БГ

Исторически сложилось так, что наибольшее распространение получили генераторы в конструктивном исполнении по Рис. 1 — с неподвижной обмоткой якоря. В этом случае передача постоянного электрического тока во вращающуюся обмотку индуктора, выполняется с помощью скользящих контактов: контактные кольца -
меднографитовые «щётки».

Способ передачи электрического тока во вращающуюся обмотку индуктора в синхронных генераторах без использования скользящих контактов считается в мировой практике наиболее надежным, а при эксплуатации экономически более выгодным. Генераторы, в которых применяется такой способ, стали называть -«бес щеточные синхронные генераторы» или «синхронные генераторы с бесконтактным возбуждением». В генераторах серии БГ применяется бесконтактное возбуждение.

Устройство генератора БГ

Генератор состоит из собственно генератора и системы автоматического регулирования напряжения (АРН). Собственно генератор состоит из синхронного генератора и синхронного возбудителя обращенного исполнения. Исполнение генераторов фланцевое, защищенное с самовентиляцией, горизонтальное. По способу монтажа исполнение возможно в двух вариантах:

— двух опорное — на двух подшипниках с одним свободным концом вала,

— одноопорное — с одним подшипниковым узлом и диском для соединения с валом приводного двигателя.

Направление вращения генератора правое или левое, если смотреть со стороны привода. Указывается
стрелкой. Станина стальная сварная. Генератор выполнен на подшипниках качения. Смазка подшипников консистентная. Подшипниковые щиты выполнены стальными сварными.
Сердечник якоря набран из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в станину и закреплен от поворота и осевого смещения. Обмотка якоря генератора имеет два варианта исполнения:

— на генераторах до 100 кВт включительно всыпная двухслойная,

— на генераторах свыше 100 кВт выполнена из жестких катушек.

Обмотка соединена в звезду и имеет четыре вывода: три фазных и один нулевой, которые подведены к контактным болтам доски зажимов трансформатора силового. Подвод внешних силовых кабелей предусмотрен через штуцеры.
Ротор генератора явнополюсный, состоит из полюсного сердечника индуктора с катушками обмотки возбуждения и демпферной обмотки. Сердечник индуктора шихтованный, набран из цельноштампованных четырехполюсных листов электротехнической стали. Катушки обмотки возбуждения индуктора выполнены из изолированного провода, наматываемого непосредственно на сердечник. Выводные концы обмотки индуктора присоединены к контактным болтам вращающегося выпрямителя. Демпферная обмотка выполнена из круглых стержней, установленных в пазы полюсных башмаков. Концы стержней каждого полюса припаяны тугоплавким припоем к медным листам. Вентилятор центробежный, выполненный литым из алюминиевого сплава для генераторов до 100 кВт включительно, или стальным клепаным для генераторов свыше 100 кВт. Вентиляция аксиально-вытяжная, выполняется центробежным вентилятором. Забор воздуха производится через окна в колпаке со стороны возбудителя. Затем поток воздуха разделяется на две части: одна часть потока охлаждает лобовые части обмотки и сердечник статора, другая, проходя между полюсами ротора, — обмотку возбуждения генератора. Выбрасывается воздух вентилятором через окна со стороны привода.

Возбудитель генератора

Синхронный возбудитель состоит из индуктора, якоря и вращающегося выпрямителя. Индуктор возбудителя состоит из сердечника, выполненного из листов электротехнической стали, и обмотки возбуждения. Индуктор запрессован в станину генератора — для генераторов до 100 кВт, включительно, и в подшипниковый щит — для генераторов свыше 100 кВт. Для обеспечения самовозбуждения генератора в пазах полюсов сердечника индуктора установлены постоянные магниты.
Якорь возбудителя выполнен из сердечника, набранного из листов электротехнической стали. Для генераторов свыше 100 кВт сердечник залит в остов из сплава алюминия. Обмотка якоря всыпная двухслойная, уложена в пазы сердечника. Выводы обмотки соединены в звезду и подключены к зажимным болтам вращающегося выпрямителя. Якорь установлен на валу генератора. Вращающийся выпрямитель состоит из изоляционного кольца, на котором смонтирован выпрямительный мост и закреплен на балансировочном кольце для генераторов до 100 кВт и в остове якоря для генераторов свыше 100 кВт.

Устройство системы автоматического регулирования напряжения (АРН)

Система АРН конструктивно выполнена в виде блока питания, расположенного на площадке, сверху станины генератора.
АРН состоит из трансформатора силового, корректора напряжения, усилителя, трансформатора питания корректора, трансформатора параллельной работы, выпрямителя питания корректора, блока отсечки и резисторов. Сверху система АРН закрыта колпаком.

Все генераторы имеют современную бесщеточная систему возбуждения, автоматическое регулирование напряжения. В зависимости от желания заказчика, генераторы комплектуются встроенным или выносным блоком управления, коммутационной аппаратурой, соединительной муфтой и переходным фланцем для сопряжения с двигателем заказчика. Генераторы изготавливаются в различном климатическом исполнении, в т.ч. тропики и север. Различные монтажные формы исполнения позволяют разместить генератор наиболее удобно для заказчика. Общее количество модификаций по формам исполнения, категориям размещения, частоте тока и напряжению на каждую машину достигает в среднем 35. Кроме того, по желанию покупателя, предприятие проводит изменение конструкции генераторов по ТЗ заказчика.

Условные обозначения генератора БГ

БГ 315-4у2, БГ 16-2у3

БГ- бесщеточный генератор;

315 – мощность генератора;

4 – количество полюсов;

У – климатическое исполнение;

2 – категория размещения.

Генераторы синхронные бесконтактные БГ-315, БГ-200, БГ-160, БГ-120, БГ-100, БГ-75, БГ-60, БГ-30, БГ-16, БГ-8

Предназначены для работы в составе стационарных, передвижных, а также судовых электростанций на судах морского (речного) флота в качестве источника трехфазного тока частоты 50 Гц (60 Гц по желанию заказчика). Режим работы продолжительный, характер работы: одиночный, параллельно с промышленной сетью или с другими генераторами. Степень защиты JP 22.Форма исполнения по способу монтажа IM1001,IM2101, M2403, M2503, M2401, M2501.

В режиме холостого хода допускается прямой пуск асинхронного двигателя мощностью 70% номинальной мощности генератора.

Габаритные и присоединительные размеры генераторов синхронных серии БГ

Основные технические характеристики бесконтактных генераторов БГ

Купить синхронный генератор БГ у нас — это просто!

Каталог — генераторы

Генераторы синхронные для электростанций СГСБ
Генераторы постоянного тока экскаваторные серии 4ГПЭМ
Генераторы синхронные БСГС трехфазного тока
Генераторы синхронные СГС трехфазного тока
Гидрогенераторы синхронные ВГС, СГ, СГС
Генераторы ГПЭ 2500-750-4 и двигатели МПЭ 1000-630, МПВЭ 400-400
Генераторы постоянного тока ГПТ-220М
Генераторы дизельные ГСД, СГДП, ГСДФ
Генераторы синхронные бесконтактные серии БГ

Генераторы синхронные ГС
Генераторы синхронные СГ, СГД
Генераторы синхронные СГ-600-2 и СГВ-600-2
Генераторы синхронные серии БГ морского исполнения
Генератор постоянного тока КГ-5,6 и КГ-12,5
Генераторы синхронные ЭГВ для электроснабжения пассажирского вагона

Введение в синхронный генератор, работа, конструкция, типы и применение

Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы рассмотрим Введение в синхронный генератор. В электротехнике, особенно в производстве электроэнергии, есть 2 основных источника преобразования энергии, первый — это двигатель, а другой — генератор. Генератор представляет собой устройство, которое производит электрическую энергию, а двигатель производит механическую энергию. Двигатели и генераторы далее делятся на двигатели и генераторы переменного и постоянного тока в зависимости от их выработки электроэнергии и использования.

Синхронный генератор относится к типу генератора переменного тока. Для выработки энергии в ветряных турбинах используется синхронный генератор паровой турбины или гидротурбины. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его конструкцию, работу, метод возбуждения и т. д. Итак, давайте начнем с введения в синхронный генератор.

Знакомство с синхронным генератором

• Синхронный генератор также известен как генератор переменного тока, он преобразует механическую энергию в электрическую.
• Электроэнергия, которую мы используем в нашем доме или на производстве, в основном вырабатывается синхронным генератором.
• В мире существует множество источников преобразования энергии, но большая часть энергии преобразуется синхронным генератором.

• Преобразовывают механическую энергию в электрическую до 1500 мегаватт.
• Синхронные генераторы, используемые в нашей промышленности, сконструированы на основе статического или вращающегося магнитного поля.
• Конструкция синхронного генератора, построенного статическим полем, аналогична конструкции генератора постоянного тока.
• В генераторе вращающегося магнитного поля статический якорь известен как ротор.

Принцип работы синхронного генератора

• Работа синхронного генератора основана на законе электромагнитной индукции Фарадея.

ЭДС = dΦ/dt

• Этот закон гласит, что скорость изменения потока в любом устройстве будет производить ЭДС в этом устройстве. Если устройство статично, а поле вращается, оно также создаст поле в устройстве.
• В случае синхронного генератора ротор вращается и создает поле в статоре.
• Для понимания ЭДС, наводимой в любом устройстве, изучите статью о наведенном напряжении в петле

.

Конструкция синхронного генератора

• В синхронном генераторе нет остаточного магнетизма, вызывающего самовозбуждение, как в асинхронном двигателе и асинхронном генераторе.
• Внешний источник постоянного тока подается на ротор и создает поле в роторе. Когда мы вращаем ротор механическим способом, его поле соединяется с обмотками статора и создает напряжение в статоре.
• Есть два термина, которые мы используем для обозначения обмоток в машинах: первый — это обмотка якоря, а другой — обмотка возбуждения.

• Обмотки, создающие основное поле в машине, называются обмотками возбуждения, а обмотки, создающие напряжение, называются якорем.
• В случае синхронного генератора обмотки возбуждения являются обмотками ротора, а обмотки статора — обмотками якоря.

Статор синхронного генератора

• Статор – это статическая часть генератора, обеспечивающая покрытие внутренней конструкции машины.
• Изготовлен из ламинированных листов алюминия, на внутренней периферии имеются прорези, предназначенные для удержания обмоток.

Ротор синхронного генератора

• Ротор генератора представляет собой электромагнит, он связан с внешним источником постоянного тока. Внешний источник создает напряжение в роторе, поле ротора индуцирует напряжение в статоре.

• Существует 2 основных типа синхронных генераторов.
  • Ротор с явно выраженными полюсами
  • Неявнополюсный ротор

Ротор с явно выраженными полюсами

• Этот тип ротора имеет много полюсов, изготовленных по принципу колеса.
• Эти опоры изготовлены из стали и ламинированы.
•  На эти полюса и по углам намотаны обмотки ротора, обмотки контролируются полюсным башмаком.
• Диаметр явнополюсного ротора больше, а его ось короткая.
• Явнополюсный ротор имеет 4 или более полюсов.
• На данной схеме показан явнополюсный ротор.

Ротор с невыступающими полюсами .

Возбуждение постоянного тока синхронного генератора

• Как мы уже говорили, синхронный генератор не является самозапускающейся машиной. Он должен быть подключен к внешнему источнику.
• Для возбуждения генератора источник постоянного тока подключается к цепи ротора.

• Поскольку ротор вращается, необходимо помнить о некоторых мерах предосторожности при подключении ротора к источнику постоянного тока.
  • Попробуйте соединить обмотки ротора с источником постоянного тока через токосъемное кольцо и графитовые щетки, если вы соедините обмотки напрямую с источником постоянного тока, это вызовет сильную искру и двигатель выйдет из строя.
  • Подсоедините такой источник постоянного тока к генератору, который остается постоянно соединенным с ротором.
• Токосъемное кольцо представляет собой кольца из какого-либо металла, они установлены на валу генератора и имеют некоторую изоляцию.
• Каждый конец обмоток ротора соединен с контактными кольцами, а статические щетки установлены на контактных кольцах.
• Щетки всегда устанавливаются на токосъемном кольце, потому что они сделаны из графита, который имеет меньшее сопротивление.
• Если один вывод источника постоянного тока соединить с одной угольной щеткой, то другой соединит со второй щеткой.
• Важно отметить, что напряжение постоянного тока, которое вы подаете на генератор, должно иметь одинаковое значение независимо от изменения скорости и углового положения генератора.

Проблемы контактного кольца и щеток в синхронном генераторе

• Как мы уже говорили, мы используем контактное кольцо и угольные щетки для подачи постоянного тока на обмотки ротора. Эти две составляющие вызывают определенные трудности.
• Так как щетки изготовлены из углерода, который по своей природе является мягким материалом, то за их состоянием необходимо следить через некоторое время и, возможно, через какое-то время их следует заменить. Этот процесс увеличивает стоимость обслуживания машины.
• Некоторая потеря напряжения на щетках, что увеличивает ток возбуждения и потери мощности в обмотках возбуждения.
• Для небольших синхронных машин используется этот метод напряжения, потому что это дешевый метод для этих машин.

Бесщеточные возбудители синхронного генератора

• Метод контактных колец и щеток не работает для более крупного двигателя и генератора. Для подачи постоянного тока на ротор использовались бесщеточные возбудители.
• Бесколлекторный возбудитель сам по себе является генератором переменного тока, так как любая машина имеет 2 схемы: первая — якорь, а другая — возбуждение.
• Когда этот возбудитель относится к любой синхронной машине, его схема возбуждения находится на статической части синхронной машины, а схема якоря установлена ​​на валу машины.

• Поскольку на выходе возбудителя имеется 3-фазный переменный ток, который затем посредством выпрямления преобразуется в постоянный, эта схема выпрямления также подключается к валу синхронного генератора.
• Затем выход выпрямителя направляется на схему возбуждения ротора. Изменяя ток возбуждения возбудителя, мы можем легко управлять током возбуждения синхронного генератора.
• Поскольку между статором и ротором генератора нет физической связи, возбудитель нуждается в гораздо меньшем объеме ремонта, чем контактное кольцо и щетки.
• Устройство бесщеточного возбудителя с генератором показано на приведенной схеме.

Пилотный возбудитель синхронного генератора

• Для упрощения конструкции синхронного генератора и независимости возбуждения генератора от внешней схемы на машине введен пилотный возбудитель.
• Пилотный возбудитель также является генератором переменного тока, он имеет постоянный магнит вместо цепи якоря, которая соединена с валом, а его 3-фазные обмотки соединены со статором.
• Генерирует энергию для схемы возбуждения возбудителя, затем эта мощность управляет схемой возбуждения генератора.
• Если пилотный возбудитель связан с валом ротора, то внешний источник питания для работы генератора не потребуется.
• Большая часть синхронного генератора также имеет токосъемное кольцо и щетки с бесщеточным возбудителем на случай аварийного резервного питания.
• На данной схеме показана цепь пилотного возбудителя.

Скорость вращения синхронного генератора

• Поскольку мы обсуждали, что ротор синхронного генератора представляет собой электромагнит, он соединен с источником постоянного тока.
• Направление поля ротора будет направлением вращения ротора.
• Скорость вращения поля в машине переменного тока связана с частотой на статоре и определяется как.

f _e =n _м П/120

• • f _e в этом уравнении частота статора.
  • н _м это скорость поля.
  • P — количество полюсов
• Поскольку скорость вращения ротора равна скорости поля, это уравнение показывает отношение скорости вращения ротора к частоте статора.
• Электрическая энергия вырабатывается на частоте пятьдесят или шестьдесят герц, поэтому генератор должен двигаться с постоянной скоростью.
• Например, для получения энергии в шестьдесят герц в двухполюсной машине скорость ротора должна быть 3600 оборотов в минуту.
• А для получения энергии в пятьдесят герц в 4-х полюсной машине скорость ротора должна быть 1500 оборотов в минуту.

 Синхронный генератор и асинхронный генератор

• Здесь описаны некоторые сходства и различия между синхронными и асинхронными генераторами.
• В синхронном генераторе скорость вращения ротора равна скорости вращения поля на статоре.

f = (Nx P)/120

• Но в случае синхронного генератора частота выходного напряжения контролируется энергосистемой, с которой он связан.
• Синхронный генератор не с самовозбуждением, для подключения к нему необходим специальный источник постоянного тока.
• При этом нет необходимости в специальном внешнем источнике для асинхронного генератора, так как это самозапуск машины.
• Наличие угольных щеток и отдельных источников постоянного тока усложняет конструкцию синхронного генератора и увеличивает его стоимость.
• Но асинхронный генератор является самозапускающимся, и нет необходимости в угольных щетках и токосъемных кольцах, поэтому его конструкция проще, а стоимость обслуживания меньше.

Охлаждение синхронного генератора

• При работе генератора с большой нагрузкой в ​​генераторе выделяется огромное количество тепла, что может быть опасно для внутренней конструкции синхронного генератора.
• Для уменьшения или минимизации нагрева генератора используется несколько описанных здесь методов.

Система радиальной вентиляции

• В этом методе охлаждения холодный воздух проходит через статор с воздуховодами и выходит с другой стороны статора.

Преимущества радиального проветривания

• При таком способе стыковки потери мощности на вентиляцию меньше.
• Может использоваться как для генераторов меньшей мощности, так и для генераторов высокой мощности.

Водородное охлаждение синхронного генератора

• В этом методе водород используется для охлаждения генератора. Перед использованием для охлаждения необходимо контролировать его соотношение с воздухом и поддерживать соотношение водорода к воздуху (9/1).
• Как будто воздух существует в средах, где используется водород, он может создавать вытеснение.

Разница между синхронным двигателем и синхронным генератором

• Синхронный генератор — это такое устройство, которое преобразует механическую энергию, вырабатываемую первичным двигателем, в электрическую, а двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.
• А вот эти мотору похожи по физической структуре.
• Любая синхронная машина, будь то двигатель или генератор, может обеспечивать активную мощность или получать активную мощность от подключенной системы, а также обеспечивать реактивную мощность и получать реактивную мощность от системы.
• Все эти 4 возможности этих машин показаны на данном рисунке в виде векторной диаграммы.

• Из приведенного рисунка видно, что.
• Уникальной особенностью синхронного генератора (обеспечивающего P) является то, что внутреннее генерируемое напряжение E _A находится впереди Vø, но в случае внутреннего генерируемого напряжения двигателя E _A находится позади Vø.
• Отличительной особенностью машины (генератора или двигателя), обеспечивающей реактивную мощность Q, является то, что E _A cosδ> Vø, независимо от того, действует ли машина как генератор или как двигатель. Машина, принимающая Q, имеет E _A cosδ< Vø.

Применение синхронного генератора

• Здесь описаны некоторые применения синхронных генераторов.
• В основном используется в таких системах, где требуется постоянная скорость.
• Они также поддерживают коэффициент мощности системы.
• Почти все электростанции используют синхронные генераторы из-за постоянной частоты, обеспечивающей возможность.

Вы также можете ознакомиться с некоторыми темами, связанными с синхронным генератором, которые перечислены здесь.

Эквивалентная схема синхронного генератора  

Векторная диаграмма синхронного генератора

Мощность и крутящий момент синхронного генератора

Параметры синхронного генератора

Синхронный генератор. Transients

Итак, друзья, это подробная статья о синхронном генераторе. В этом уроке я упомянул все, что связано с синхронным генератором. Увидимся в следующем уроке Эквивалентная схема синхронного генератора.

Новое поступление алюминиевых плит, всего 2  долл. Характеристики

В предыдущей статье мы рассмотрели генератор постоянного тока, работающий по закону электромагнитной индукции Фарадея. Точно так же асинхронный двигатель также работает по тому же принципу, но единственная разница в том, что этот генератор выдает трехфазное выходное напряжение переменного тока от обмоток статора, тогда как генератор постоянного тока дает выходное напряжение постоянного или одиночного постоянного тока. Первый синхронный генератор был использован в 1870 году, когда дуговая лампа была изобретена П.Н. Яблочкова, которую называют свечой Яблочкова.

Определение: Синхронная машина, работающая как генератор, называется синхронным генератором и также называется генератором переменного тока. Основной функцией этого генератора является частая генерация тока промышленной частоты путем преобразования механической энергии основного двигателя в электрическую энергию переменного тока с определенной частотой и напряжением. Эти генераторы используются в энергетике в теплоэнергетике, гидроэнергетике, а также в атомной и дизельной электроэнергетике.

синхронный генератор

Эти генераторы применимы для ветряных турбин с изменяемой скоростью из-за меньшего количества вращающихся синхронных скоростей. На частоте сети они генерируют напряжение, и им не требуется машина управления шагом. Эта машина увеличит стоимость турбины и создаст давление как на генератор, так и на турбину. Работа этих генераторов с переменной скоростью будет производить мощность с переменной частотой, а также с переменным напряжением.

Строительство

Ниже показана конструкция синхронного генератора . Основные части этого двигателя в основном включают статор, а также ротор. Но в большинстве этих генераторов возбудители возбуждения вращаются, а катушка якоря будет неподвижной.

строительство синхронных генераторов

а). Статор

В отличие от машины постоянного тока, статор этого генератора не используется для подачи магнитного потока. В качестве альтернативы статор используется для удержания обмотки якоря. Сердечник статора может быть изготовлен из магнитного сплава железа или стали для уменьшения потерь на вихревые токи

• В синхронном генераторе обмотка якоря неподвижна из-за простой неподвижной изоляции обмотки якоря при высоких напряжениях, которые могут достигать 30 кВ и выше.
• Выход высокого напряжения поступает непосредственно от неподвижного якоря, тогда как для вращающегося якоря при высоких напряжениях возникает огромное падение щеточного контакта, а также происходит вспышка на поверхности щетки.
• Обмотка возбуждения может быть размещена внутри ротора, а низкое постоянное напряжение надежно передается.
• Обмотка якоря может быть хорошо закреплена, чтобы предотвратить деформацию, вызванную высокой центробежной силой.

б). Ротор

В синхронном генераторе используются два типа роторов, а именно явного типа и цилиндрического типа.

• Ротор с явными полюсами может использоваться в генераторах переменного тока с низкой и средней скоростью. По типу он включает большое количество выступающих полюсов, прикрепленных к магнитному колесу. Они закрыты для уменьшения потерь на вихревые токи. Эти роторы имеют большие диаметры и короткие длины волн.
• Цилиндрические роторы в основном используются в высокоскоростных генераторах переменного тока, таких как турбогенераторы. Этот ротор включает в себя как плоский, так и сплошной стальной цилиндр с прорезями и внешней периферией. Эти пазы состоят из обмоток возбуждения.

Принцип работы

Принцип работы синхронного генератора такой же, как у генератора постоянного тока. Он использует закон электромагнитной индукции Фарадея. Этот закон гласит, что когда поток тока индуцируется внутри проводника в магнитном поле, тогда будет относительное движение проводника, а также магнитного поля.

В синхронном генераторе магнитное поле неподвижно, и проводники будут вращаться. Однако в практической конструкции проводники якоря неподвижны, и между ними будут вращаться магниты возбуждения.

Ротор синхронного генератора может быть механически прикреплен к валу, чтобы вращаться с синхронной скоростью (Нс) под действием некоторой механической силы, что приводит к срезанию магнитного потока в неподвижных проводниках якоря статора. Из-за этого резания прямого потока в проводниках якоря будут возникать ЭДС индукции и протекание тока. Для каждой обмотки будет протекать ток в первом полупериоде, а затем во втором полупериоде с определенной временной задержкой 120°.

Уравнение ЭДС синхронного генератора

Уравнение ЭДС этого генератора показано ниже.

Eph = 4,44 Kc KdΦfTph Вольт

Где,

‘P’ — число полюсов
‘ϕ’ — поток для каждого полюса в Веберсах
‘N’ — скорость в об/мин (оборотов в минуту) ‘f’
— частота в Гц
«Tph» — количество витков, соединенных последовательно на фазу
«Kc» — коэффициент пролета катушки
«Kd» — коэффициент распределения катушки

Характеристики синхронного генератора

Нагрузочные характеристики синхронного генератора показаны ниже. Когда скорость и ток возбуждения постоянны, тепловое напряжение будет изменяться вместе с током нагрузки внутри якоря. Характеристики нагрузки можно определить как основное соотношение между током нагрузки и тепловым напряжением синхронного генератора.

характеристики синхронного генератора

По мере увеличения тока якоря напряжение на клеммах падает из-за сопротивления, а также реактивного сопротивления в обмотке якоря и реакции якоря.
Ниже показано графическое представление характеристик нагрузки.

Возбуждение

Возбуждение синхронного генератора можно определить как сборку потока через протекающий ток внутри обмотки возбуждения. Система возбуждения — это система, которая используется для возбуждения синхронной системы. Постоянный ток необходим для возбуждения обмотки возбуждения ротора внутри машины. Источник постоянного тока может подаваться на поле ротора крошечной машины через генератор постоянного тока, известный как возбудитель. Мини-генератор постоянного тока, такой как пилотный генератор, обеспечивает питание возбудителя. И возбудитель, и пилотный возбудитель расположены на главном валу генератора.

Выход постоянного тока главного возбудителя может подаваться на обмотку возбуждения в машине через токосъемные кольца и щетки. В небольших генераторах пилотный возбудитель исключен.

Применение синхронного генератора

Применение синхронного генератора включает следующее.