Асинхронный генератор принцип работы и устройство: делаем из асинхронного двигателя своими руками на 220 В без переделки, отличия от синхронного, принцип работы и устройство

делаем из асинхронного двигателя своими руками на 220 В без переделки, отличия от синхронного, принцип работы и устройство

Асинхронный генератор – это прибор, посредством работы которого удается обеспечить промышленное оборудование, а также бытовые устройства электроэнергией. Данный тип агрегатов отличается простотой эксплуатации и удобной конструкцией.

Устройство

Генератор имеет простую структуру. Основными элементами устройства являются:

Первый представляет собой подвижную деталь, а второй элемент в процессе эксплуатации сохраняет свое положение. В агрегате не сразу удается заметить обмотки проволоки, для изготовления которой обычно задействуют медь. Однако обмотки есть, только выполнены они из алюминиевых стержней и отличаются улучшенными характеристиками.

Конструкция, образованная короткозамкнутыми обмотками, называется «беличья клетка».

Внутреннее пространство заполнено пластинами из стали, а сами стержни из алюминия впрессованы в пазы, предусмотренные в сердечнике подвижного элемента. На валу генератора расположен ротор, а сам он стоит на специальных подшипниках. Фиксацию элементов агрегата обеспечивают две крышки, зажимающие вал с двух сторон. Корпус выполнен из металлического материала. Некоторые модели дополнительно оснащены вентилятором для охлаждения устройства во время работы, а на корпусе располагаются ребра.

Преимуществом генераторов является возможность их использования в сети с напряжением как в 220 В, так и с более высокими показателями.

Для правильного подключения агрегата необходимо выбрать подходящую схему.

Принцип работы

Главная задача генератора заключается в выработке электрической энергии посредством энергии механической:

• ветровой;
• гидравлической;
• внутренней, преобразованной в механическую.

Когда ротор начинает вращаться, в его контуре образуются магнитные силовые линии. Они проходят через обмотки, предусмотренные в статоре, в результате чего возникает электродвижущая сила. Именно она является ответственной за появление тока в цепях. Происходит это за счет подключения к устройству активных нагрузок.

Важный момент, который следует учитывать для организации бесперебойной работы, заключается в отслеживании скорости вращения вала. Она должна быть больше по сравнению с частотой, с которой образуется переменный ток. Последний показатель задают полюса статора. Если говорить проще, то в процессе выработки электроэнергии требуется обеспечить несовпадение частот. Они должны отставать на величину скольжения ротора.

При вращении вала под воздействием внешнего импульса, полученного в результате задействования механической энергии, и остаточного магнетизма возникает собственная ЭДС устройства. В итоге оба поля – подвижное и неподвижное – взаимодействуют друг с другом в динамическом режиме.

Ток, полученный в АГ, имеет небольшие значения. Для повышения выходной мощности потребуется увеличение магнитной индукции.

Зачастую достичь этого помогают дополнительные статоры конденсаторов.

Их подключают к выводам катушек и внимательно следят за показателями системы.

Сфера применения

Асинхронные генераторы пользуются популярностью, и среди преимуществ подобных станций выделяют:

• устойчивость к перегрузкам и КЗ;
• простую конструкцию;
• небольшой процент нелинейных искажений;
• стабильную работу за счет небольшого значения клирфактора;
• стабилизацию напряжения на выходе.

При подключении генератор выделяет небольшой количество реактивного тепла, поэтому его конструкция не требует установки дополнительных охлаждающих устройств. Это позволяет выполнить надежную герметизацию внутренней полости агрегата для ее защиты от проникновения влаги, грязи или пыли.

За счет своих достоинств генераторы активно используются в качестве источников электричества в следующих сферах и областях:

• транспортной;
• промышленной;
• бытовой;
• сельскохозяйственной.

Также мощные агрегаты встречаются в автомастерских. Кроме того, их упрощенная конструкция позволяет использовать устройства в качестве источников электрической энергии. К ним подключают аппараты для сварки, а также с их помощью организуют подачу питания важным объектам здравоохранения.

Посредством работы генераторов такого типа удается в короткие сроки соорудить и запустить ветровые и гидроэлектростанции.

Таким образом, обеспечить себя энергией могут даже удаленные от центральных сетей поселки и хозяйства.

Чем отличается от синхронного?

Основным отличием генератора асинхронного типа от синхронного является измененная конструкция ротора. Во втором варианте ротор использует проволочные обмотки. Чтобы организовать вращательное движение вала и создать магнитную индукцию, агрегат задействует автономный источник питания, которым зачастую выступает генератор меньшей мощности. Его располагают параллельно той оси, на которой располагается ротор.

Плюс синхронного генератора заключается в образовании чистой электрической энергии. Кроме того, устройство без особого труда синхронизируется с другими подобными машинами, и это тоже различие.

Единственным недостатком считают восприимчивость к перегрузкам и КЗ.

Дополнительно стоит отметить, что разница между двумя видами оборудования заключается и в цене. Синхронные агрегаты более дорогие по сравнению с устройствами асинхронного типа.

Что касается клирфактора, то у асинхронных агрегатов его показатель значительно ниже. Поэтому можно утверждать, что этот вид устройств вырабатывает чистый электрический ток без каких-либо загрязнений. За счет действия подобной машины удается обеспечить более надежную работу:

• ИБП;
• зарядных устройств;
• телевизионных приемников нового поколения.

Запуск асинхронных моделей происходит быстро, однако требует увеличения пусковых токов, которые запускают вращение вала. Плюсом является то, что в процессе работы конструкция испытывает меньше реактивных нагрузок, за счет чего удалось улучшить показатели теплового режима. Кроме того, работа асинхронных генераторов более стабильная вне зависимости от того, с какой скоростью вращается подвижный элемент.

Виды

Существует несколько классификаций асинхронных генераторов. Они могут отличаться следующими факторами.

• Типом ротора – вращающейся части конструкции. Сегодня выпускаемые агрегаты данного типа предусматривают в своей конструкции фазный или короткозамкнутый ротор. Первый оборудован индуктивной обмоткой, в качестве которой выступает изолированный провод. С его помощью и удается создать динамическое магнитное поле. Второй вариант – единая конструкция, имеющая цилиндрическую форму. Внутри нее расположены штыри, оборудованные двумя замыкающими кольцами.
• Количеством рабочих фаз. Под ними подразумевают выходные или статорные обмотки, расположенные внутри устройства. Выходные при этом могут иметь одну фазу или три. Этот показатель определяет назначение генератора. Первый вариант доступен для эксплуатации при напряжении в 220 В, второй – 380 В.
• Схемой включения. Выделяют несколько способов организации работы трехфазного генератора. Можно подключить катушки к устройству, применяя схему «звезда» или «треугольник». Также их можно разместить на полюсах неподвижного элемента – статора.

Дополнительно генераторы асинхронного типа классифицируют по наличию или отсутствию обмотки катушки самовозбуждения.

Схема подключения

Сегодня выпускают различные вариации асинхронного двигателя. Он может быть однофазным или иметь три фазы для подключения. В нем может быть предусмотрено несколько обмоток или выполнена модернизация конструкции ротора. Однако в любом случае схемы подключения устройства остаются неизменными.

Среди распространенных схем можно выделить следующие.

• «Звезда». В этом случае необходимо взять концы обмоток статора и подключить их в одной точке. Способ подходит преимущественно для трехфазных генераторов, которые необходимо подсоединить к трехфазной линии по большему напряжению.

• «Треугольник». Является следствием первого варианта, только подключение происходит последовательно. В результате получается, что конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей, и так далее. Плюс этого способа – в возможности образования максимальной мощности в процессе работы агрегата.

• «Звезда-треугольник». Этот метод вобрал плюсы двух предыдущих. Он обеспечивает мягкий запуск и достижение большой мощности. Для подключения потребуется использование реле времени.

Примечательно, что многоскоростные генераторы тоже имеют свои способы подключения. В основном это комбинации схем «звезда» и «треугольник» в различной их модификации.

Каждый генератор подключается к системе посредством определенной схемы, которая определяет способ выработки электроэнергии. Любой из этих способов подразумевает рациональное размещение проводов обмоток неподвижного элемента между полюсами его сердечника, только при этом подключение этих проводов осуществляется по-разному.

Как сделать своими руками?

Для начала стоит уточнить, что с нуля создать асинхронную мобильную станцию не получится. Максимум, что можно сделать, – это изготовить ротор без переделки или модернизировать двигатель асинхронного типа в альтернативную конструкцию.

Для проведения работ по модернизации ротора достаточно запастись готовым статором от мотора и провести ряд экспериментов. Главная идея сборки самодельного генератора заключается в использовании неодимовых магнитов. С их помощью удастся обеспечить ротор необходимым количеством полюсов для выработки электрической энергии.

Посредством наклеивания магнитов на заготовку, которую предварительно необходимо посадить на вал, и соблюдения полярности и угла сдвига получится добиться нужного результата. Магнитов потребуется много, минимальное количество составляет 128 штук. Готовая конструкция ротора подгоняется к статору. При выполнении этой процедуры необходимо предусмотреть зазор между зубцами и магнитными полюсами ротора. Он должен быть минимальным.

Стоит отметить, что ввиду плоской поверхности магнитиков им потребуется шлифовка. Дополнительно элементы нужно будет обточить.

В процессе важно регулярно охлаждать конструкцию, чтобы предотвратить появление деформаций и утерю магнитных свойств. Если все сделано правильно, то генератор будет работать исправно.

В процессе создания асинхронного генератора может возникнуть только одна проблема. В домашних условиях трудно изготовить идеальную конструкцию ротора, поэтому если есть возможность воспользоваться токарным станком, то лучше ею не пренебрегать. Кроме того, на подгонку деталей и их доработку потребуется много времени.

Еще один вариант, с помощью которого можно получить генератор, – это преобразование асинхронного двигателя, используемого в автомобилях. Дополнительно следует приобрести электромагнит, мощность которого будет соответствовать требованиям по отношению к будущему оборудованию. Стоит отметить, что при поиске двигателя нужно учитывать, чтобы его мощность была на половину выше показателя, которого хочется добиться в генераторе.

Чтобы получить нужную конструкцию и организовать ее эффективную работу, потребуется приобрести 3 модели конденсаторов. Каждый элемент должен быть способен выдержать напряжение в 600 и более В.

Реактивная мощность генератора асинхронного типа имеет связь с емкостью конденсатора, поэтому вычислить ее можно по формуле. Стоит отметить, что при повышении нагрузки мощность генератора растет. Таким образом, чтобы добиться стабильного напряжения в сети, потребуется увеличить емкость конденсаторов.

Про принцип работы асинхронного генератора смотрите в следующем видео.

Асинхронные генераторы.

Асинхронные генераторы

Асинхронные генераторы являются одной из разновидностей механического или электромеханического устройства, преобразующего энергию двигателя автономной электростанции в электрическую энергию. Работа асинхронного генератора построена на принципе вращения ротора в одном направлении с магнитным полем, но с большей скоростью. В результате на валу генератора образуется тормозящий момент из-за отрицательного скольжения ротора, благодаря чему и происходит выработка электроэнергии.

Ввиду своих технических особенностей, асинхронные генераторы используются в основном на бытовых электростанциях малой и средней мощности. При этом данные решения не способны выдерживать кратковременных всплесков нагрузки от потребителей. В частности, практически все мощные электроприборы требуют высоких пусковых токов, поэтому выбирая электростанцию с асинхронным генератором необходимо иметь «оперативный» запас мощности, в 2,5-3 раза превышающий мощность подключаемой нагрузки. Однако при использовании опции стартового усиления данный запас мощности можно сократить до уровня 1,5-2 раза. Эта опция может быть реализована благодаря специальному блоку, автоматически увеличивающему возбуждение генератора при резком увеличении потребляемого тока. Следует отметить, что в некоторых вариантах применения, таких как проведение сварочных работ, блок стартового усиления должен быть включен в обязательном порядке.

По своему техническому устройству, асинхронный генератор является значительно более простым устройством, по сравнению с синхронными аналогами. Так, в частности, ротор здесь представляет собой обычный маховик. Это позволяет обеспечить большую степень защиты от внешних загрязняй и влаги, создать устройство, способное выдерживать короткие замыкания и небольшие перегрузки. Одновременно с этим асинхронные генераторы отличаются малой степенью нелинейных искажений, что позволяет использовать их, в том числе и для обеспечения питания сложной электронной аппаратуры, особенно чувствительной к качеству и стабильности электроснабжения. Именно поэтому асинхронные генераторы является идеальными источниками внешнего питания для приборов, имеющих активную (омическую) нагрузку: электронагревателей, сварочных преобразователей, ламп накаливания, электронных устройств, компьютерной и радиотехники.

К основным преимуществам асинхронных генераторов можно отнести низкий коэффициент гармоник (клирфактор), являющийся одним из показателей неравномерности вращения и, как следствие, бесполезного нагрева мотора. Так, в частности, если у синхронных генераторов клирфактор может достигать 15%, то у асинхронных аналогов данный показатель очень редко превышает 2%. Помимо этого данные решения практически не имеют вращающихся обмоток и электронных деталей, которые, как правило, всегда первыми выходят из строя. Благодаря этому асинхронные генераторы отличаются высокой надежностью и длительным сроком службы.

Источник: пресс-центр Группы Компаний AllGen.

08.01.2012

Последние статьи на схожую тему

Как выбрать дизель-генератор для дома или дачи

При выборе дизель-генератора следует определить, для каких целей он будет использоваться. Автономные источники энергии бывают резервными и аварийными. Аварийный генератор используется эпизодически, непродолжительное время и рассчитан на малое количество моточасов. Идеально подходит для людей, которые даже на время редких отключений не хотят отказаться от благ цивилизации. Если же от генератора требуется обеспечивать электроэнергией продолжительное время – выбор за резервным генератором, имеющим соответствующий «запас» моточасов.

Советы по эксплуатации дизельных генераторов

Очень часто владельцы электростанций лишь бегло прочитывают основные положения, касающиеся правил и рекомендаций по содержанию дизельного оборудования. В результате пользователь не придерживается установленных компанией-производителем параметров работы устройства, а также игнорирует требования к использованию столь сложной и дорогостоящей техники. Со временем это может привести не только к поломке самого дизельного генератора, но и стать причиной получения производственной травмы кем-либо из обслуживающего персонала.

Бензиновая электростанция как альтернативный источник электрической энергии

Отличным решением при выборе мобильной электростанции является силовая установка, работающая на бензиновом двигателе. Она предназначается для работы в условиях, которые требуют удобства в эксплуатации и экономии. Бензиновые электростанции мощностью около 3 кВт отлично справляются с обеспечением электрической энергией дачи или небольшого загородного дома во время строительства. Более мощные электростанции от 5 кВт и выше способны обеспечить потребителей при аварийных ситуациях.

Возможно, Вас заинтересуют следующие разделы нашего сайта

Синхронный и асинхронный генератор

Электричество есть  везде. Уже настал тот день, когда с этим сложно спорить. Даже там, куда не дотянулась централизованная электросеть, вовсю используются дизельные и бензиновые генераторы, которые получили широкое распространение не так давно, несмотря на почти двухсотлетнюю историю. Сегодня ассортимент генераторов очень велик, и существует множество способов их классификации, один из которых – классификация по степени синхронизации.

Применительно к электрогенераторам, синхронизация – это совмещение частоты вращения ротора и магнитного поля статора. Соответственно, если частота их вращения совпадает, такой генератор будет называться синхронным, а если нет, то асинхронным.

Синхронный генератор

Как известно, в дизельном или бензиновом генераторе электрический ток образуется после прохождения вращающегося магнитного поля через обмотку. При этом в синхронном электрогенераторе ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. После запуска генератора он создаёт вокруг себя слабое магнитное поле, которое с увеличением оборотов становится сильнее. В конце концов, число оборотов ротора и магнитного поля синхронизируются, что позволяет получить на выходе наиболее стабильный ток.

В отличие от асинхронного генератора, синхронный агрегат уязвим при перегрузках, поскольку превышение допустимой нагрузки может вызвать сильный скачок напряжения в обмотке ротора. С другой стороны, важным преимуществом синхронного генератора является его способность кратковременно выдавать ток мощностью в 3-4 раза выше номинального, что позволяет подключать к нему такие устройства, как насосы, компрессоры, холодильники и т.д. Иными словами, он предназначен для электроприборов с высокими стартовыми токами. Несмотря на свою уязвимость, стоимость синхронных генераторов выше, чем асинхронных устройств.

Асинхронный генератор

Асинхронный генератор работает в режиме торможения: ротор вращается в одном направлении со статором, но скорость его вращения изначально выше. При этом частота вращения магнитного поля всегда остаётся неизменной, а регулированию поддаётся лишь скорость вращения ротора. Такие генераторы малоуязвимы при коротком замыкании и хорошо защищены от внешних воздействий (пыли, низкой температуры, влаги и т.д.).

Недостатками асинхронного генератора можно назвать обязательное наличие конденсаторов и зависимость частоты выходного тока от стабильности работы дизельного или бензинового двигателя. При этом стоимость такого устройства ниже, чем синхронного, но применяется оно реже. Асинхронные генераторы рекомендуется использовать для подключения устройств, не требующих высокого стартового напряжения и устойчивых к его перепадам.

Синхронные и асинхронные электрогенераторы: принцип действия, отличия

Принцип действия любого генератора, вне зависимости от потребляемого топлива и других параметров, основан на факте возникновения электрического тока в замкнутом проводнике, который находится в изменяющемся магнитном поле. То есть на явлении электромагнитной индукции. Изменение магнитного потока достигается за счет движения либо магнита, либо проводника - и в том и в другом случае появляется электрический ток.

Ток, получаемый таким образом, называют индукционным, чтобы отличить его от тока, получаемого из других источников и другими методами.

Итак, чтобы возник индукционный ток, можно двигать как магнит, так и проводник. Неподвижная часть двигателя называется статором, а подвижная - ротором. Характеристики электроагрегата зависят от соотношения частоты вращения (ЧВ) магнитного поля статора и ЧВ ротора.

По соотношению этих частот электростанции подразделяются на две группы: синхронные и асинхронные. В синхронном устройстве ЧВ магнитного поля статора равна ЧВ ротора. В асинхронном направление вращения ротора и магнитного поля статора совпадает, но ЧВ различна - ротор работает на опережение.

Достоинства синхронных бензогенераторов

К плюсам синхронных источников питания относятся стабильность выходного напряжения и высокая устойчивость к пиковым перегрузкам. Последнее особенно актуально в том случае, если планируется подключение потребителей электроэнергии, обладающих реактивной нагрузкой: они имеют высокие пусковые токи, и в момент запуска необходимая мощность может превышать номинальную в 1,5-7 раз.

Такие генераторы способны выдерживать трехкратные перегрузки, что позволяет выбрать модель с меньшей мощностью (без учета пусковых перегрузок приборов с реактивной нагрузкой) для обслуживания всех планируемых потребителей электроэнергии. Минусом является относительная сложность обслуживания: в них имеется щеточный узел, который периодически требует внимания специалиста.

Во время перегрузок щетки узла нагреваются и, как следствие, постепенно выгорают - их приходится регулярно либо очищать, либо менять. Еще один недостаток таких устройств - цена: они дорогие.

Достоинства асинхронных генераторов

Асинхронные генераторы дешевле, проще в обслуживании, практически нечувствительны к короткому замыканию. Поскольку у них отсутствует щеточный узел, конструктивно они надежнее, чем синхронные. К тому же у них нет обмоток на роторе, а следовательно, их не нужно охлаждать (обмотки ротора синхронного генератора нуждаются в охлаждении).

Однако, несмотря на все эти плюсы, для организации автономного энергоснабжения асинхронные электростанции применяются очень редко. Все дело в том, что они не выдерживают кратковременные перегрузки, возникающие при подключении потребителей с высокими пусковыми токами. В результате, чтобы использовать асинхронный генератор для создания системы энергоснабжения, следует обращать пристальное внимание на его мощность: надо учитывать реактивную составляющую мощности и выбирать генератор, мощность которого соответствует не только суммарной номинальной мощности всех планируемых потребителей электроэнергии, но и кратковременной перегрузочной, возникающей при пуске приборов, которые обладают реактивной нагрузкой. Кроме того, асинхронные двигатели не слишком надежны при работе в экстремальных условиях, и стабильность напряжения на выходе у них хуже, чем у синхронных.

Для борьбы с указанными недостатками современные модели оснащаются регуляторами напряжения и стартовыми усилителями. К сожалению, от этого добавляются не только плюсы, но и новые минусы: усложняется конструкция генератора и, как следствие, снижается надежность (чем проще - тем надежнее). А ведь именно простота и надежность являются главными преимуществами асинхронных генераторов.

С учетом всех плюсов и минусов для создания автономной системы энергоснабжения рекомендуется использовать синхронные генераторы, несмотря на их более высокую цену и относительную сложность обслуживания. В настоящее время выпускаются синхронные электростанции без щеточного узла. Такие модели являются самыми предпочтительными, поскольку, они проще в обслуживании и лишены других недостатков, связанных с наличием щеточного узла.

Синхронные и асинхронные генераторы. Отличия и особенности.

Синхронные и асинхронные генераторы. Отличия и особенности

 

Эта статья будет посвящена такому вопросу как «различия между синхронными и асинхронными генераторами». Казалось бы вопрос довольно простой и не требует детального разбирательства, можно открыть учебник физики и все прочесть, да и в интернете должно быть много информации. Все верно, но учебник физики есть не у всякого, а в интернете слишком много противоречивой информации.

Различные сайты размещают у себя противоречивые определения одного и того же.

В этой статье мы дадим точное, максимально полное и понятное описание.

Про то, что такое электростанция, генератор и двигатель Вы уже прочти или же можете прочесть в статье на нашем сайте, которая так и называется: «Что такое генератор/электростанция».

Первое определение синхронного генератора будет техническим, а второе более практическим. Первое поможет понять устройство и принцип его работы, а второе применить знания и точнее определиться с типом генератора, который Вам необходим.

Синхронный генератор

I. Синхронный генератор – механизм, работающий в режиме генерации энергии, в котором частота вращения магнитного поля  стартора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку стартера, наводит в ней ЭДС.

В синхронном генераторе ротор выполнен в виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но ОБЯЗАТЕЛЬНО кратно двум. В бытовых электростанция чаще всего применяют ротор с двумя полюсами. Именно этим объясняется частота вращения двигателя электростанции – 3000 об/мин.

При старте электростанции, ротор создает слабое магнитное поле, но с ростом оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля.  Рассмотрим на примере: Подключение индуктивной нагрузки размагничивает генератор и снижает напряжение, а подключение емкостной нагрузки вызывает подмагничивание генератора и рост напряжения. Такое явление носит название «реакция якоря».

Обеспечение стабильного выходного напряжения происходит за счет изменения магнитного поля ротора путем регулирования тока в его обмотке. Это происходит за счет использования блока автоматической регулировки (AVR). Основным достоинством синхронного генератора является высокая стабильность выходного напряжения.  Несовершенство синхронных генераторов – это возможность перегрузки по току, так как при превышении допустимой нагрузки, регулятор может слишком сильно поднять то к в обмотке ротора. Также синхронные генераторы требует периодического обслуживания, пусть и не очень частого.

II. Синхронный генератор – тип генератора, который способен кратковременно выдавать ток в 3-4 раза выше номинального. Также синхронные генераторы оптимальны для подключения оборудования с высокими стартовыми токами. Это электродвигатели, насосы, компрессоры, дисковые пилы и прочий электроинструмент. Для подключения сварочных аппаратов тоже желательно использовать электростанции с синхронными генераторами.

Асинхронный генератор

I.Асинхронный генератор – асинхронный двигатель, работающий в режиме торможения. В этом случае ротор вращается в одном направлении с магнитным полем стартера, но с опережением.

Различают короткозамкнутые и фазные роторы в зависимости от типа обмотки. Вращающееся магнитное поле, создаваемое вспомогательной обмоткой стартора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке стартора, тоже принцип, что в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не поддается регулировке, поэтому частота и напряжение на выходе генератора зависят от частоты оборотов ротора, которые в свою очередь, зависят от стабильности работы двигателя электростанции.

Генераторы асинхронного типа имеют малую чувствительность к короткому замыканию и высокую степень защиты от внешних воздействий. О классах защиты мы поговорим немного позднее. Цена генераторов такого типа ниже, что является еще одним плюсом.

Асинхронные генераторы менее распространены из-за ряда недостатков: такой генератор потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы требуются конденсаторы; ненадежность работы в экстремальных условиях; зависимость напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя.

II. Асинхронный генератор – генератор, который можно использовать только с приборами не имеющими высоких стартовых токов и устойчивыми к незначительным перепадам напряжения. Такие генераторы стоят дешевле чем синхронные и имеют более высокий класс защиты от внешних условий.

 

Классы защиты генераторов

Этот параметр обозначается буквами (IP) и двумя цифрами, которые и несут смысловую нагрузку. Разберемся поподробнее.

Синхронные генераторы сейчас чаще всего соответствуют классу IP 23, тогда как асинхронные – IP 54. Хотя в последнее время все больше производителей начинают выводить на рынок синхронные генераторы с таким же высоким классом защиты (IP 54) как и у асинхронных генераторов. Такая разница в классах защиты объясняется конструктивными особенностями генераторов обоих типов.  На синхронном генераторе находятся катушки индуктивности, а асинхронный генератор имеет более простую конструкцию (еще говорят «закрытую»), поскольку его ротор напоминает маховик.

 

Расшифровка:

 

• 0-защита отсутствует
• 1-защита от предметов > 50 мм
• 2-защита от предметов > 12 мм
• 3-защита от предметов > 2.5 мм
• 4-защита от предметов > 1 мм
• 5-защита от пыли

Вторая цифра означает:

• 0-защита отсутствует
• 1-защита от вертикально падающих капель воды
• 2-защита от капель воды, падающих под углом 15 градусов к вертикали
• 3-защита от брызг воды, падающих под углом 60 градусов к вертикали
• 4-защита от водяной пыли, распыленной со всех сторон
• 5-защита от струй воды со всех сторон

 

Надеемся, что после прочтения этой статьи Вам станет немного проще выбрать генератор, который подойдет Вам больше всего.

 

 

Специалисты интернет магазина

 генераторов и электростанций «Мега-ватт»

 

---

Статор (англ. stator, от лат. sto — стою) электромашины, неподвижная часть электрической машины, выполняющая функции магнитопровода и несущей конструкции. Стартор состоит из сердечника и станины.

Ротор в технике [от лат. roto — вращаю (сь)], 1) вращаюшаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела

[3] Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил (Eex). В замкнутом контуре (L) тогда ЭДС будет равна:

, где dl — элемент длины контура.

ЭДС, так же как и напряжение, измеряется в вольтах.

  При вращении ротора его магнитное поле наводит в трёхфазной обмотке статора переменную эдс, частота которой f = р^. п, где р и n — соответственно число пар полюсов и частота вращения ротора. Быстроходные С. г. (турбогенераторы) имеют малое число пар полюсов (р = 1, 2), а в тихоходных (гидрогенераторах) р достигает нескольких десятков. Величина эдс регулируется изменением тока в обмотке ротора.

Щеточный узел требует замены или ремонта.

Что представляет собой синхронный генератор

Задача генератора – преобразование механической вырабатываемой энергии в электрическую. Работа его двигателя основана на следующем принципе: топливо впрыскивается в цилиндр двигателя и, сгорая, трансформируется в газообразную смесь, которая расширяется и выталкивает поршень. Тот, в свою очередь, заставляет двигаться коленчатый вал, а он уже вращает ведущий. Чем больше поршней, тем быстрее скорость вращения вала. На этой стадии и происходит выработка механической энергии, преобразовываемой в электричество по закону Фарадея.

Устройство генератора

В основу любого генератора заложены два элемента:

• статор – неподвижная деталь, состоящая из медных обмоток, уложенных в пазы вокруг сердечника, представляющего собой комплект пластин из мягкой стали. В однофазном генераторе – одна обмотка, в трехфазном − три;
• ротор – вращающаяся часть, включает механизм образования магнитного поля. В бытовых генераторах обычно применяется двухполюсный ротор. Обмотка соединяется с питающим ее блоком управления (AVR) посредством двух щеточных узлов. Ротор в совокупности с обмоткой составляют индуктор.

В синхронном агрегате частота вращения, которую создает статор магнитного поля, совпадает с частотой роторного вращения.

Принцип работы

Синхронный генератор функционирует следующим образом: магнитное поле при вращении ротора пересекает статорные обмотки, чем возбуждает в них переменное напряжение. Когда подключается нагрузка в виде потребителей, в цепи появляется переменный ток. От скорости, с которой вращается ротор, непосредственно зависит напряжение, частота тока.

Электронагрузка на синхронный агрегат прямо пропорциональна нагрузке на вал двигателя, что способно повлечь изменение частоты вращения ротора, показателя напряжения. Избежать колебаний помогает блок управления, который в автоматическом режиме регулирует ток в обмотке ротора путем влияния на магнитное поле. В асинхронном генераторе электрическая связь с ротором отсутствует, поэтому параметры напряжения и тока искусственно не регулируются.

Преимущества синхронного генератора

Основным преимуществом является стабильность выходного напряжения. У асинхронных аппаратов данный показатель может существенно колебаться.

Синхронный генератор не боится повышенной нагрузки, создаваемой при подключении его во время работы энергоемкого потребителя (нагрузка переходного режима), поскольку сам является источником реактивной мощности. Асинхронные генераторы для этого снабжаются пусковыми конденсаторами.

Синхронный генератор не слишком восприимчив к перегрузкам в процессе работы благодаря системе авторегулирования.

Щеточные и бесщеточные

Щетки представляют собой скользящие контакты − токосъемы, которые прижаты к коллектору. От их качества напрямую зависит вырабатываемое напряжение. Длительная работа при больших перегрузках приводит к «выгоранию» щеток. После замены необходим небольшой период «обкатки», прежде чем подавать полную нагрузку на генератор. Наиболее долговечны и устойчивы к перегрузкам медно-графитовые щетки.

Синхронный генератор может быть бесщеточным при условии, что ток в роторе создается магнитным полем, исходящим от основной, а также от дополнительной статорной обмотки (либо только от дополнительной). То есть схема альтернатора более сложная, чем у щеточных. Преимуществом является отсутствие необходимости замены угольных компонентов (в некоторых моделях – каждые 100 часов работы), а также нет пыли от их износа, которая часто является причиной электрических пробоев.

Выбор в пользу синхронного генератора следует делать, если потребители требовательны к качеству выходного тока. Например, такой тип подойдет для обеспечения резервной электроэнергией загородного дома, где установлены различные типы чувствительных приборов.

Синхронные и асинхронные генераторы в Москве отличия и принцип работы

Каждый из нас знает, что такое устройство, как электростанция, представляет собой особый механизм, позволяющий преобразовывать один вид энергии в совершенно другой вид. Очень часто при выборе данного устройства у многих из нас возникает вопрос, какой его вид выбрать. Ведь на сегодняшний день одними из наиболее востребованных являются синхронные и асинхронные генераторы.

В чем отличия между этими двумя устройствами?

В том случае, если вы столкнулись с проблемой выбора и не знаете, какой вариант вам приобрести, в первую очередь вы должны рассмотреть отличительные особенности этих двух принципиально разных устройств.

Первое отличие, которое можно найти между этими устройствами – это режим работы. Рассматривая синхронный образец, следует понимать, что эта машина, которая осуществляет функционирование в постоянном режиме агрегата. В этом случае частота вращения ротора приравнивается к частоте вращения, так называемого магнитного поля.

Если же рассматривать работу асинхронного образца, то это машина, которая осуществляет свою деятельность по сравнению с предыдущим в режиме так называемого торможения. По сути, ротор устройства осуществляет некое опережение, но при этом направлен он в сторону действия магнитного поля.

Также при использовании и при выборе одной из этих моделей следует обращать внимание на некоторые особенности их применения. К таким особенностям следует отнести:

• точность синхронных - на порядок ниже
• асинхронные - обеспечивают поддержание бесперебойной подачи электрической энергии с достаточно большой точностью
• к асинхронным агрегатам зачастую подсоединяют многочисленную аппаратуру, которая достаточно чувствительна к очень резким перепадам напряжения.

По сути, эти особенности учитываются чаще всего при выборе бензинового генератора того или иного типа типа.

В том случае, если вы решились приобрести синхронный агрегат, вы должны понимать, что это устройство отлично подойдет для подключения всевозможного оборудования, размещенного в частных домах, холодильных установок, многочисленных строительных объектов и для так называемого аварийного электрического питания. 

Что же касается асинхронных, то чаще всего подобное устройство приобретается для подсоединения разнообразного медицинского оборудования, электродвигателей и различных электрических инструментов. Поэтому, решившись на покупку установки, в первую очередь не забудьте ознакомиться с особенностями применения каждого из вышеприведенных вариантов.

Что такое индукционный генератор? (Принцип работы с диаграммой)

- Реклама -

Добро пожаловать в блог Linquip. Сегодня и в этой статье мы хотим поговорить об одном из наиболее часто используемых генераторов, который называется индукционным генератором. Вопрос: «Что такое индукционный генератор», и чтобы ответить на этот вопрос, мы подготовили для вас простое определение в следующем разделе. На следующем этапе мы познакомимся с принципом работы индукционных генераторов. В этом разделе мы рассмотрим 4 шага, чтобы рассказать вам, как работает индукционный генератор.Остальная часть статьи посвящена применению, ограничениям, преимуществам и недостаткам индукционных генераторов.

Наша команда собрала всю необходимую информацию по этой теме, чтобы избавить вас от необходимости читать разноплановый контент на других сайтах. Оставайтесь с нами до конца, чтобы найти ответ на свой вопрос по этой теме. Давайте начнем с некоторых основных определений в начале.

Что такое индукционный генератор?

Индукционный или асинхронный генератор - это тип электрического генератора переменного тока, в котором для производства электроэнергии используются принципы работы асинхронных двигателей.Фактически, индукционный генератор или машина запускаются как двигатель. Асинхронный двигатель становится генератором, когда он подключен к системе электроснабжения, а затем приводится в действие с превышением его синхронной скорости некоторым первичным двигателем, который может быть турбиной, двигателем, ветряной мельницей или чем-либо, способным обеспечить крутящий момент и скорость, необходимые для движения. двигатель в состояние превышения скорости.

Затем скорость машины увеличивается по сравнению с синхронной скоростью с помощью внешнего первичного двигателя. Скорость увеличивается в том же направлении, что и вращающееся поле, создаваемое обмотками статора.

Рабочие характеристики генератора будут незначительно отличаться от характеристик двигателя. Как правило, частота вращения и коэффициент мощности будут ниже, а КПД - выше. Различия могут быть настолько незначительными, что их нельзя будет обнаружить методами измерения нормального поля.

Как мы отметим в последнем разделе, основным преимуществом индукционного генератора является регулирование частоты. Скорость должна строго контролироваться синхронным генератором, чтобы его частота не отклонялась от частоты сети.Выходная частота и напряжение регулируются системой питания индукционных генераторов и не зависят от изменений скорости. Эффект саморегулирования сводит к минимуму сложность системы управления.

Индукционные генераторы полезны в таких приложениях, как мини-гидроэлектростанции, ветряные турбины или для снижения газовых потоков с высоким давлением до более низкого давления, поскольку они могут восстанавливать энергию с помощью относительно простых средств управления.

Как работает индукционный генератор?

В предыдущем разделе мы познакомили с индукционными генераторами в целом.В следующих строках и в 4 шагах мы расскажем вам, как работает индукционный генератор.

Шаг 1. Предположим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, заставляет ротор двигаться за ним (на этом этапе машина действует как двигатель).

Шаг 2. Теперь, если ротор ускоряется до синхронной скорости с помощью одного из упомянутых выше первичных двигателей, скольжение будет равно нулю и, следовательно, чистый крутящий момент будет равен нулю.Ток ротора станет нулевым, когда ротор работает с синхронной скоростью.

Шаг 3. Если ротор заставляют вращаться со скоростью, большей, чем синхронная скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора разрезают магнитное поле статора.

Этап 4. На последнем этапе этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое действует противоположно полю статора. Это вызывает напряжение статора, которое выталкивает ток, текущий из обмотки статора, против приложенного напряжения.Таким образом, машина теперь работает как индукционный генератор или, как его обычно называют, асинхронный генератор.

Каковы применения индукционного генератора?

В предыдущих двух разделах мы рассказали вам, что такое индукционный генератор и как он работает. Далее мы представим три основных применения индукционных генераторов.

1. Бумажные фабрики

Одно из применений индукционных генераторов - на бумажных фабриках, имеющих значительный запас доступного топлива в виде коры и древесных отходов.Используемый в бойлере, он может генерировать 4000 л.с. избыточного пара. Самая большая отдельная нагрузка - это насос мощностью 2000 л.с., 3600 об / мин. Путем механического подключения турбины мощностью 4000 л. с. и индукционного генератора мощностью 2000 л.с. к насосу топливо можно использовать для приведения в действие насоса и выработки 2000 л.с. электроэнергии. В случае отказа пара генератор можно использовать в качестве двигателя для привода насоса. Кроме того, насос поможет ограничить превышение скорости системы в случае потери электрической нагрузки.

2. Ветряные мельницы

Ветер постоянно дует между пустыней и горами.Установив несколько башен с ветряными мельницами, приводящими в движение индукционные генераторы через редукторы, будет вырабатываться энергия, пропорциональная скорости ветра, и ее можно будет продать местным коммунальным предприятиям.

3. Компании водоснабжения

Компании водоснабжения могут покупать электроэнергию по низким ценам в ночное время и продавать электроэнергию по высоким ценам в период пиковой нагрузки в дневное время. Как? Строят низкие и высокие бассейны и устанавливают несколько насосов. Ночью они перекачивают воду из низкого бассейна в высокий бассейн, покупая электроэнергию у коммунальных предприятий. В пиковые периоды вода течет обратно через насосы, приводя в действие двигатели в качестве генераторов. Электроэнергия продается коммунальным службам. Устройство настолько простое, что им можно управлять дистанционно.

Каковы ограничения индукционного генератора?

Настала очередь ограничений для индукционных генераторов. Далее вы познакомитесь с некоторыми из наиболее распространенных ограничений этого типа генератора.

Индукционный генератор, подключенный к конденсаторной системе, может генерировать реактивную мощность, достаточную для работы и выполнения своих собственных функций.Когда ток нагрузки превышает способность генератора обеспечивать как реактивную мощность намагничивания, так и мощность нагрузки, генератор немедленно прекращает выработку энергии. Необходимо снять нагрузку и перезапустить индукционный генератор либо от источника постоянного тока, либо от остаточного магнетизма в сердечнике, если он имеется.

Полезно знать, что индукционные генераторы особенно подходят для ветряных электростанций, поскольку в этом случае скорость всегда является переменным фактором. В отличие от синхронных двигателей, индукционные генераторы зависят от нагрузки и не могут использоваться отдельно для управления частотой сети.

Преимущества и недостатки индукционных генераторов?

Это последний раздел, в котором мы представляем некоторые из наиболее важных преимуществ и недостатков индукционных генераторов. Давайте посмотрим на плюсы и минусы этого типа генератора.

1. Преимущества индукционных генераторов

• Требуется меньше обслуживания.
• Относительно дешевле.
• Он имеет небольшой размер на киловатт выходной мощности, что означает высокую плотность энергии.
• Работает параллельно без охоты.
• Как и синхронный генератор, ему не требуется синхронизация с питающей линией.

2. Недостатки индукционных генераторов

• Индукционный генератор требует реактивных вольт-ампер от линии питания, чтобы обеспечить его возбуждение.

Заключение

В этой статье мы постарались дать вам всю необходимую информацию об индукционных генераторах. мы привели базовое определение того, что такое индукционный генератор, а затем перешли к принципу работы и различным способам использования индукционных генераторов, или, как их обычно называют, асинхронных генераторов.В последнем разделе мы привели некоторые преимущества и недостатки этого типа генератора.

Если у вас есть опыт использования асинхронных генераторов и вы знаете о нем больше, мы будем очень рады услышать ваше мнение в комментариях на нашем сайте Linquip. Более того, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, вы можете зарегистрироваться на нашем сайте и ждать, пока наши специалисты ответят на ваши вопросы. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

- Объявление -

Индукционный генератор как ветрогенератор

Индукционный генератор как ветрогенератор Статья Учебники по альтернативной энергии 19.06.2010 08.03.2021 Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Индукционный генератор в качестве ветроэнергетического генератора

Вращающиеся электрические машины обычно используются в ветроэнергетических системах, и большинство этих электрических машин могут функционировать либо как двигатель, либо как генератор, в зависимости от его конкретного применения.Но помимо синхронного генератора , который мы рассматривали в предыдущем руководстве, существует еще один более популярный тип трехфазной вращающейся машины, который мы можем использовать в качестве генератора ветровой турбины, называемый индукционным генератором .

Как синхронный генератор, так и индукционный генератор имеют аналогичное фиксированное расположение обмоток статора, которое при возбуждении от вращающегося магнитного поля выдает трехфазное (или однофазное) выходное напряжение.

Однако роторы двух машин сильно различаются: ротор индукционного генератора обычно состоит из одного из двух типов компоновки: «беличья клетка» или «ротор с обмоткой».

Однофазный индукционный генератор

Индукционный генератор Конструкция основана на очень распространенном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором, поскольку они дешевы, надежны и легко доступны в широком диапазоне электрических размеров от машин с дробной мощностью до многоцелевых. -мегаваттные мощности, что делает их идеальными для использования как в бытовых, так и в коммерческих ветроэнергетических установках с использованием возобновляемых источников энергии.

Кроме того, в отличие от предыдущего синхронного генератора, который должен быть «синхронизирован» с электрической сетью, прежде чем он сможет вырабатывать электроэнергию, индукционный генератор может быть подключен непосредственно к электросети и приводиться в движение лопастями ротора турбин при переменной скорости ветра, как только он вводится в эксплуатацию из неподвижного состояния.

Для экономии и надежности во многих ветроэнергетических турбинах в качестве генератора используются асинхронные двигатели, приводимые в действие механической коробкой передач для увеличения скорости вращения, производительности и эффективности. Однако индукционным генераторам требуется реактивная мощность, обычно обеспечиваемая шунтирующими конденсаторами в отдельных ветряных турбинах.

Индукционные машины также известны как асинхронные машины , то есть они вращаются со скоростью ниже синхронной при использовании в качестве двигателя и выше синхронной скорости при использовании в качестве генератора.Поэтому, когда он вращается быстрее, чем его нормальная рабочая скорость или скорость холостого хода, индукционный генератор вырабатывает электричество переменного тока. Поскольку индукционный генератор синхронизируется напрямую с основной энергосистемой, то есть вырабатывает электроэнергию с той же частотой и напряжением, выпрямители или инверторы не требуются.

Тем не менее, индукционный генератор может обеспечивать необходимую мощность непосредственно в энергосистему общего пользования, но ему также требуется реактивная мощность, обеспечиваемая энергосистемой.Автономная (автономная) работа индукционного генератора также возможна, но недостатком здесь является то, что генератор требует дополнительных конденсаторов, подключенных к его обмоткам для самовозбуждения.

Трехфазные индукционные машины очень хорошо подходят для выработки энергии ветра и даже гидроэлектроэнергии. Индукционные машины, работая как генераторы, имеют неподвижный статор и вращающийся ротор, как и у синхронного генератора. Однако возбуждение (создание магнитного поля) ротора выполняется по-другому, и типичная конструкция ротора представляет собой структуру с короткозамкнутым ротором, в которой токопроводящие стержни встроены в корпус ротора и соединены друг с другом на своих концах посредством закорачивающих колец, как показано. .

Конструкция индукционного генератора

Как уже упоминалось в начале, одним из многих преимуществ асинхронной машины является то, что ее можно использовать в качестве генератора без каких-либо дополнительных схем, таких как возбудитель или регулятор напряжения, когда он подключен к трех -фазное питание от сети. Когда неработающий асинхронный генератор подключен к сети переменного тока, в обмотке ротора индуцируется напряжение, аналогичное трансформатору с частотой этого индуцированного напряжения, равной частоте приложенного напряжения.

Поскольку токопроводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором закорочены, вокруг них протекает большой ток, и внутри ротора создается магнитное поле, заставляющее машину вращаться.

Поскольку магнитное поле обоймы ротора следует за магнитным полем статора, ротор ускоряется до синхронной скорости, установленной частотой питания сети. Чем быстрее вращается ротор, тем меньше результирующая относительная разница скоростей между обоймой ротора и вращающимся полем статора и, следовательно, напряжение, наведенное на его обмотку.

Когда ротор приближается к синхронной скорости, он замедляется, поскольку ослабляющее магнитное поле ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор теперь вращается медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, так как для ее достижения не будет индуцированного тока в короткозамкнутой клетке ротора, магнитного поля и, следовательно, крутящего момента.

Разница в скорости вращения между вращающимся магнитным полем статора и фактической скоростью ротора в асинхронных машинах обычно называется «скольжением».

Для обеспечения крутящего момента на валу ротора должен существовать проскальзыватель . Другими словами, «проскальзывание», которое является описательным способом объяснения того, как ротор постоянно «откатывается» от синхронизации, представляет собой разницу в скорости между синхронными скоростями статоров, выражаемую как: n _s = ƒ / P в об / мин, а фактическая частота вращения роторов n _R также в об / мин и выражается в процентах (скольжение в%).

Тогда дробное скольжение s асинхронной машины определяется как:

Это скольжение означает, что работа индукционных генераторов, таким образом, является «асинхронной» (несинхронизированной), и чем тяжелее нагрузка, подключенная к асинхронному генератору, тем больше это приводит к скольжению, поскольку более высокие нагрузки требуют более сильных магнитных полей.Большее скольжение связано с большим наведенным напряжением, большим током и более сильным магнитным полем.

Таким образом, для того, чтобы асинхронная машина работала как двигатель, ее рабочая скорость всегда будет меньше скорости вращения поля статора, а именно синхронной скорости. Чтобы асинхронная машина работала как генератор, ее рабочая скорость должна быть выше номинальной синхронной скорости, как показано на рисунке.

Характеристики крутящего момента / скорости асинхронной машины

В состоянии покоя вращающееся магнитное поле статора имеет одинаковую скорость вращения по отношению как к статору, так и к ротору, поскольку частота токов ротора и статора одинакова, поэтому в состоянии покоя скольжение положительно и равно единице (s = +1).

При точно синхронной скорости разница между скоростью вращения и частотой ротора и статора будет равна нулю, поэтому при синхронной скорости никакая электрическая энергия не потребляется и не производится, и поэтому скольжение двигателя равно нулю (s = 0 ).

Если частота вращения генератора превышает эту синхронную скорость с помощью внешних средств, результирующий эффект будет заключаться в том, что ротор будет вращаться быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, и полярность индуцированного напряжения и тока ротора будет обратной.

В результате скольжение теперь становится отрицательным (s = -1), и индукционная машина генерирует ток с опережающим коэффициентом мощности обратно в электрическую сеть. Мощность, передаваемая в виде электромагнитной силы от ротора к статору, может быть увеличена простым вращением ротора быстрее, что затем приведет к увеличению количества вырабатываемой электроэнергии. Характеристики крутящего момента асинхронного генератора (s = от 0 до -1) являются отражением характеристик асинхронного двигателя (s = от +1 до 0), как показано.

Скорость индукционного генератора будет изменяться в зависимости от силы вращения (момента или крутящего момента), приложенной к нему энергией ветра, но он будет продолжать вырабатывать электричество до тех пор, пока его скорость вращения не упадет ниже скорости холостого хода. На практике разница между скоростью вращения при пиковой генерирующей мощности и на холостом ходу (синхронная скорость) очень мала, всего несколько процентов от максимальной синхронной скорости.

Например, 4-полюсный генератор с синхронной частотой вращения холостого хода 1500 об / мин, подключенный к электросети с током 50 Гц, может производить свою максимальную генерируемую мощность, вращаясь только на 1–5% выше (от 1515 до 1575). об / мин), что легко достигается с помощью коробки передач.

Это очень полезное механическое свойство: генератор будет немного увеличивать или уменьшать свою скорость при изменении крутящего момента. Это означает, что редуктор будет меньше изнашиваться, что снижает потребность в техническом обслуживании и длительный срок службы, и это одна из наиболее важных причин для использования индукционного генератора , а не синхронного генератора на ветряной турбине, которая подключается напрямую. к электросети.

Автономная индукционная машина

Выше мы видели, что индукционный генератор требует намагничивания статора от электросети, прежде чем он сможет вырабатывать электричество.Но вы также можете запустить индукционный генератор в автономной автономной системе, подав необходимый противофазный ток возбуждения или намагничивания от конденсаторов возбуждения, подключенных к клеммам статора машины.

Это также требует наличия некоторого остаточного магнетизма в пластинах железа ротора при запуске турбины. Типовая схема трехфазной индукционной машины с короткозамкнутым ротором для автономного использования показана ниже. Конденсаторы возбуждения показаны звездой (звездой), но также могут быть подключены треугольником (треугольником).

Конденсаторный индукционный генератор с запуском

Конденсаторы возбуждения - это стандартные конденсаторы для запуска двигателя, которые используются для обеспечения необходимой реактивной мощности для возбуждения, которая в противном случае обеспечивалась бы электросетью. Индукционный генератор будет самовозбуждаться при использовании этих внешних конденсаторов только в том случае, если ротор имеет достаточный остаточный магнетизм.

В режиме самовозбуждения на выходную частоту и напряжение генератора влияют частота вращения, нагрузка турбины и значение емкости конденсаторов в фарадах.Затем, чтобы произошло самовозбуждение генератора, должна быть минимальная скорость вращения для значения емкости, используемой на обмотках статора.

«Самовозбуждающийся индукционный генератор» (SEIG) является хорошим кандидатом для применения в ветроэнергетических установках, особенно при переменной скорости ветра и в удаленных районах, поскольку им не требуется внешний источник питания для создания магнитного поля. Трехфазный индукционный генератор можно преобразовать в однофазный индукционный генератор с регулируемой скоростью, подключив два конденсатора возбуждения к трехфазным обмоткам.Одно из значений емкости C на одной фазе и другое значение 2C емкости на другой фазе, как показано.

Однофазный выход от трехфазного индукционного генератора

Благодаря этому генератор будет работать более плавно, работая с коэффициентом мощности (PF), близким к единице (100%). В однофазном режиме можно получить КПД, близкий к трехфазному, что составляет примерно 80% от максимального номинала машины. Однако следует соблюдать осторожность при преобразовании трехфазного источника питания в однофазный, поскольку выходное линейное напряжение однофазной сети будет вдвое больше номинального напряжения обмотки.

Индукционные генераторы хорошо работают с однофазными или трехфазными системами, подключенными к электросети, или в качестве автономных генераторов с самовозбуждением для небольших ветроэнергетических приложений, позволяющих работать с переменной скоростью. Однако индукционным генераторам требуется реактивное возбуждение для работы на полной мощности, поэтому они идеально подходят для подключения к коммунальной сети как часть связанной с сетью ветроэнергетической системы.

Чтобы узнать больше об «индукционных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных ветроэнергетических системах, или изучить преимущества и недостатки использования индукционных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенных к сети, щелкните здесь, чтобы Получите копию одной из лучших книг о трехфазных индукционных генераторах с самовозбуждением прямо у Amazon.

Самые продаваемые продукты, связанные с индукционным генератором

Каков принцип работы асинхронного двигателя | by Starlight Generator

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, также известный как «асинхронный двигатель», представляет собой устройство, которое помещает ротор во вращающееся магнитное поле и получает вращающий момент под действием вращающегося магнитного поля. поле, тем самым вращая ротор.

Статор - это не вращающаяся часть двигателя.Основная задача - создать вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле не достигается механически. Вместо этого он подключен к паре электромагнитов переменным током, так что его свойства магнитного полюса меняются циклически, поэтому он эквивалентен вращающемуся магнитному полю.

Принцип работы

Вращающееся магнитное поле, создаваемое статором (скорость вращения - это синхронная скорость вращения n1) и относительное движение обмотки ротора, линия магнитной индукции, отсекающая обмотку ротора, создает наведенную электродвижущую силу, тем самым генерирование индуцированного тока в обмотке ротора.Индуцированный ток в обмотке ротора взаимодействует с магнитным полем, создавая электромагнитный момент, который заставляет ротор вращаться. Поскольку индуцированный ток постепенно уменьшается по мере того, как скорость ротора постепенно приближается к синхронной скорости, генерируемый электромагнитный крутящий момент также соответственно уменьшается. Когда асинхронный двигатель работает в режиме двигателя, скорость ротора меньше синхронной скорости.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.Разница между этими двумя типами заключается в том, что синхронный двигатель вращается со скоростью, привязанной к частоте сети, поскольку он не полагается на индукцию тока для создания магнитного поля ротора. Напротив, асинхронный двигатель требует скольжения: ротор должен вращаться немного медленнее, чем переменный ток, чтобы вызвать ток в обмотке ротора.

Маленькие синхронные двигатели используются в устройствах синхронизации, таких как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофонах и прецизионных сервомеханизмах, в которых двигатель должен работать с точной скоростью; Точность скорости - это точность частоты линии электропередачи, которая тщательно контролируется в крупных взаимосвязанных сетевых системах.

Синхронные двигатели доступны от самовозбуждающихся субфракционных размеров в лошадиных силах до мощных промышленных размеров.

Starlight Power обеспечивает синхронный генератор мощностью от 20 кВт до 2500 кВт различных производителей, таких как Stamford, Siemens, Marathon, Engga, Leroy-Somer и генератор переменного тока Starlight. Свяжитесь с нами по электронной почте: [email protected]

В диапазоне дробных лошадиных сил большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время.В промышленных масштабах большой мощности синхронный двигатель выполняет две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в работу. Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности и тем самым обеспечивать коррекцию коэффициента мощности.

Реализовать векторную модель индукционного генератора с регулируемой скоростью с двойным питанием, приводимого в действие ветряная турбина

Описание

Ветряная турбина и индукционный генератор с двойным питанием (WTDFIG) показаны на рисунке.

Ветряная турбина и индукционный генератор с двойным питанием Система

Преобразователь AC / DC / AC разделен на два компонента: преобразователь на стороне ротора. (Ротор C ) и преобразователь на стороне сети (сетка C ).Ротор C и сетка C - это преобразователи, работающие от источника напряжения. которые используют силовые электронные устройства с принудительной коммутацией (IGBT) для синтеза переменного напряжения из Источник постоянного напряжения. Конденсатор, подключенный на стороне постоянного тока, действует как источник постоянного напряжения. А дроссель связи L используется для подключения С _сетки к сети. Трехфазный Обмотка ротора соединена с ротором C _{с помощью контактных колец и щеток, а трехфазная обмотка статора напрямую подключена к сети.Сила, захваченная ветром турбина преобразуется в электрическую энергию индукционным генератором и передается в сетка по статору и обмотки ротора. Система управления генерирует угол тангажа командные и командные сигналы напряжения V r и V gc для ротора C и решетки C соответственно, чтобы контролировать мощность ветряной турбины, напряжение на шине постоянного тока и реактивную мощность или напряжение на сетевых терминалах.}

Принцип работы

Поток энергии, как показано на рисунке, описывает принцип работы Wind Турбинный индукционный генератор с двойным питанием.

Параметры потока мощности:

C _сетка выходная электрическая мощность

P м	Механическая энергия, улавливаемая ветряной турбиной и передаваемая на ротор
P s	Выходная электрическая мощность статора
P r	Выходная электрическая мощность ротора
Q с	выходная реактивная мощность статора
Q r	выходная мощность Rotor	выходная мощность Q gc	C grid выходная реактивная мощность
T m	Механический крутящий момент, приложенный к ротору
T0002 T0002 Электромагнитный крутящий момент прикладывается к ротору генератором 9029 4
ω r	Скорость вращения ротора
ω с	Скорость вращения магнитного потока в воздушном зазоре генератора, это скорость называется синхронной скоростью.Он пропорционален частоте сетевого напряжения. и количеству полюсов генератора.
J	Комбинированный коэффициент инерции ротора и ветряной турбины

Механическая мощность и выходная электрическая мощность статора вычисляются следующим образом:

Для генератора без потерь механическое уравнение:

В установившемся режиме при фиксированной скорости для генератора без потерь T _м = T _em и P _m = P _s + P _r .

Отсюда следует, что:

, где s определяется как скольжение генератора: s = ( ω _s - ω _r ) / ω _s .

Обычно абсолютное значение скольжения намного меньше 1 и, следовательно, P _r составляет лишь часть П _с . С T _m положительный для выработки электроэнергии и поскольку ω _s положительна и постоянна для постоянной напряжение сетки частоты, знак P _r является функцией знака скольжения. P _r положительно для отрицательного скольжения (скорость больше, чем синхронная скорость), и это отрицательный для положительного скольжения (скорость ниже синхронной скорости). Для сверхсинхронной скорости операции, P _r передается на DC конденсатор шины и имеет тенденцию повышать напряжение постоянного тока. Для работы с подсинхронной скоростью, P _r выведен из конденсатора шины постоянного тока и имеет тенденцию к уменьшению постоянного напряжения. Сетка C используется для создания или поглощают мощность P _gc для сохранения постоянная постоянного напряжения.В установившемся режиме для преобразователя AC / DC / AC без потерь P _gc равно P _r и скорость ветряка определяется мощностью P _r поглощается или генерируется ротором C _{. Объяснение управления мощностью ниже.}

_{Чередование фаз переменного напряжения, генерируемого ротором} C _{, равно положительный для подсинхронной скорости и отрицательный для сверхсинхронной скорости. Частота это напряжение равно произведению частоты сети и абсолютного значения соскальзывать.}

_{C ротор и C сетка имеют возможность генерирует или поглощает реактивную мощность и может использоваться для управления реактивной мощностью или напряжение на зажимах сети.}

C_rotor Control System

Преобразователь на стороне ротора используется для управления выходной мощностью и напряжением ветряной турбины. (или реактивная мощность), измеренная на клеммах сети.

Power Control

Мощность регулируется в соответствии с предварительно определенной характеристикой мощности-скорости, названной характеристика слежения.Пример такой характеристики иллюстрирует кривая ABCD накладываются на механические силовые характеристики турбины, полученные при разном ветре скорости.

Характеристики турбины и характеристика слежения

Измеряется фактическая частота вращения турбины ω _r и соответствующая механическая мощность характеристики отслеживания используется в качестве опорной мощности для контура регулирования мощности. Характеристика слежения определяется четырьмя точками: A, B, C и Д.От нулевой скорости до скорости точки A опорная мощность равна нулю. Между точкой А и точкой B характеристика слежения представляет собой прямую линию, скорость точки B должна быть больше, чем скорость точки A. Между точкой B и точкой C характеристика слежения - это геометрическое место максимальная мощность турбины (максимальные зависимости мощности турбины от скорости вращения турбины). В характеристика слежения представляет собой прямую линию из точки C и точки D. Мощность в точке D равна по одному на единицу (1 о.е.), а скорость точки D должна быть больше скорости точки C.За пределами точки D эталонная мощность является постоянной, равной единице на единицу (1 о.е.).

Типовой контур управления мощностью показан на рисунке.

Система управления преобразователем на стороне ротора

Фактическая выходная электрическая мощность, измеренная на сетевых клеммах ветряной турбины, равна суммируется с суммарными потерями мощности (механическими и электрическими) и сравнивается с эталонными мощность, полученная из следящей характеристики. Используется пропорционально-интегральный (PI) регулятор. для уменьшения ошибки мощности до нуля.Выход этого регулятора - эталонный ток ротора. Iqr_ref, который должен быть введен в ротор преобразователем C _ротора . Это составляющая тока, создающая электромагнитный момент T _em . В фактическая составляющая Iqr тока прямой последовательности сравнивается с Iqr_ref, и ошибка составляет снижается до нуля с помощью регулятора тока (ПИ). Выходом этого регулятора тока является напряжение Vqr, создаваемое ротором C _{. Действующему регулятору помогают условия прямой связи, которые предсказывают Vqr.}

_{Контроль напряжения и контроль реактивной мощности}

_{Напряжение или реактивная мощность на клеммах сети контролируется реактивным током протекающий в преобразователе C ротор . Общий контур управления проиллюстрирован. на рисунке.}

Характеристики V-I ветровой турбины

Когда ветряная турбина работает в режиме регулирования напряжения, она реализует следующее V-I характеристика.

Пока реактивный ток остается в пределах максимальных значений тока (-Imax, Imax) определяется номиналом преобразователя, напряжение регулируется на уровне опорного напряжения Vref.Однако обычно используется падение напряжения (обычно от 1% до 4% при максимальной реактивной мощности. выходной сигнал), а ВАХ имеет указанный наклон. В режиме регулирования напряжения V-I характеристика описывается следующим уравнением:

где:

В	Напряжение прямой последовательности (pu)
I	Реактивный ток (pu / Pn) ток)
X с	Реактивное сопротивление крутизны или спада (pu / Pnom)
Pnom	Номинальная мощность трехфазного преобразователя диалог box

Когда ветряная турбина работает в режиме регулирования var, реактивная мощность в сети клеммы поддерживается постоянным регулятором var.

Выход регулятора напряжения или регулятора var является эталонным током по оси D. Idr_ref, который должен быть введен в ротор преобразователем C _ротора . Одинаковый регулятор тока, как для управления мощностью, используется для регулирования фактической составляющей Idr ток прямой последовательности до его эталонного значения. Выход этого регулятора - ось d. напряжение Vdr, создаваемое ротором C . Действующему регулятору помогают условия прямой связи, которые предсказывают Vdr.

Vdr и Vqr - соответственно ось d и ось q напряжения Vr.

Примечание:

• для системы управления ротором C и измерения оси d d-q вращающаяся система отсчета фиксируется на взаимном потоке генератора с помощью системы ФАПЧ, которая, как предполагается, быть идеальным в этой векторной модели.

• величина опорного тока ротора Ir_ref равна Idr_ref2 + Iqr_ref2. Максимальное значение этого тока ограничено 1 о.е.Когда Idr_ref и Iqr_ref таковы, что величина больше 1 о.е., компонента Iqr_ref уменьшается в для того, чтобы вернуть величину до 1 о.е.

C_grid Control System

Преобразователь C _grid используется для регулирования напряжения шины постоянного тока. конденсатор. Кроме того, данная модель позволяет использовать преобразователь сетки C _{в генерировать или поглощать реактивную мощность.}

_{Система управления изображена на рисунке.}

_{Система управления преобразователем на стороне сети}

_{Система управления состоит из:}

• _{Измерительные системы для измерения компонент d и q переменного тока прямой последовательности быть управляемым, а также постоянным напряжением Vdc.}

• _{Внешний контур регулирования, состоящий из регулятора постоянного напряжения. Выход постоянного тока регулятор напряжения - эталонный ток Idgc_ref для регулятора тока (Idgc = ток в фазе с напряжением сети, контролирующим поток активной мощности).}

• _{Внутренний контур регулирования тока, состоящий из регулятора тока. Электрический ток регулятор контролирует величину и фазу напряжения, генерируемого преобразователем C grid (Vgc) из Idgc_ref, производимого регулятором постоянного напряжения и указанная ссылка Iq_ref.Действующему регулирующему органу помогают условия прямой связи которые прогнозируют выходное напряжение сетки} C _.

_{Величина тока преобразователя опорной сетки Igc_ref равна}

_{. Максимальное значение этого тока ограничено значением, определяемым максимальная мощность преобразователя при номинальном напряжении. Когда Idgc_ref и Iq_ref таковы, что величина выше, чем это максимальное значение, компонент Iq_ref уменьшается, чтобы верните величину к максимальному значению.}

_{Система управления углом тангажа}

_{Угол тангажа поддерживается постоянным равным нулю градусов, пока скорость не достигнет точки D скорости характеристика слежения. За точкой D угол тангажа пропорционален скорости. отклонение скорости от точки D. Система управления изображена на следующем рисунке.}

_{Модель турбины}

_{Модель турбины использует блок Wind Turbine библиотеки Renewables / Wind Generation. См. Документацию к этой модели для получения более подробной информации.}

_{Индукционный генератор}

_{Модель вектора индукционного генератора с двойным питанием такая же, как и с фазным ротором асинхронная машина (см. библиотеку машин) со следующими двумя пунктами: разница:}

1. _{Учитывается только прямая последовательность, отрицательная последовательность была исключена.}

2. _{Добавлен вход отключения. Когда этот вход высокий, индукция Генератор отключен от сети и от С ротор .}

Электрогенератор | инструмент | Британника

Полная статья

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, которая преобразует механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость.Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное переключение в секунду).Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд).Конкретная используемая форма переменного тока представляет собой синусоидальную волну, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, причем две стороны размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° из положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже.Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Конструкция ротора генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту.Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °. Напряжение, индуцированное в катушке статора, которая охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов.Возможные значения скорости ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f - частота, а p - количество полюсов.

Принцип работы, конструкция и применение

Генератор переменного тока - это устройство, преобразующее механическую энергию в переменную электрическую энергию для надлежащего использования. В зависимости от типа потребляемой мощности существует два типа генераторов - генератор переменного тока и генератор постоянного тока. Контактные кольца используются в генераторах переменного тока для выработки переменного тока, в то время как постоянный ток используется в генераторах постоянного тока.Генераторы переменного тока используются на электростанциях, электросамокатах, парусных лодках, велосипедах и т. Д. На входе в генераторы переменного тока обычно подается механическая энергия, поступающая от паровых и газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания. Генераторы переменного тока полезны в ветряных турбинах, малых гидроэлектростанциях или для уменьшения газовых потоков с более высоким давлением до более низкого давления.

Что такое генератор переменного тока?

Определение: Генератор переменного тока - это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую в виде альтернативной ЭДС.Простой генератор переменного тока работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея. Он имеет катушку с проволокой, которая вращается в магнитном поле.

Принцип работы

Принцип работы генератора переменного тока - их обычно называют генераторами переменного тока, которые работают по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея. Движение проводника в однородном магнитном поле изменяет магнитный поток, связанный с катушкой, тем самым вызывая ЭДС.

Простой генератор переменного тока

Части генератора переменного тока состоят из катушки, контактных колец, щеток и сильного магнитного поля в качестве основных компонентов.

Работа генератора переменного тока

Катушка вращается в магнитном поле для создания сильного магнитного поля. Когда катушка с одной стороны движется вверх через магнитное поле, индуцируется ЭДС в одном направлении. Поскольку вращение катушки продолжается, и эта сторона катушки движется вниз, а другая сторона катушки движется вверх, возникает ЭДС в обратном направлении. Правило правой руки Флеминга используется для определения направления наведенной ЭДС. Этот процесс повторяется для каждого цикла, а создаваемая ЭДС имеет переменный тип.

Различные положения катушки

Выход генератора переменного тока показан выше в виде графика.

• A - Когда катушка находится под углом 0 градусов, катушка движется параллельно направлению магнитного поля и, следовательно, не индуцирует ЭДС.
• B - Когда катушка находится под углом 90 градусов, катушка перемещается под углом 90 ° к магнитному полю и, следовательно, индуцирует максимальную ЭДС.
• C - Когда катушка находится под углом 180 градусов, катушка снова движется параллельно магнитному полю и, следовательно, не индуцирует ЭДС.
• D - Когда катушка находится под углом 270 градусов, катушка снова перемещается под углом 90 ° к магнитному полю и, следовательно, индуцирует максимальную ЭДС. Здесь наведенная ЭДС противоположна ЭДС B.
• A - Когда катушка находится под углом 360 градусов, катушка совершила один оборот, она движется параллельно магнитному полю и индуцирует нулевую ЭДС.

Рассмотрим катушку прямоугольной формы с "N" витками, которая вращается в однородном магнитном поле "B" с угловой скоростью "ω". Угол между магнитным полем «B» и нормалью к катушке в любой момент «t» определяется выражением θ = ωt.

В этом положении магнитный поток перпендикулярен плоскости катушки и определяется как B Cos ωt.

Магнитный поток, связанный с катушкой из N витков, равен ɸ = B Cos ωt A, где A - площадь катушки.

Индуцированная ЭДС в катушке определяется Законом электромагнитной индукции Фарадея, которая равна

.

ε = - dØ / dt

= - d (NBA Cos ωt) / dt

ε = NBA ω | sin ωt —— (i)

Когда катушка поворачивается на 90 °, значение синуса становится равным 1, а индуцированная ЭДС будет максимальной, приведенное выше уравнение (i) сводится к,

ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)

Где Bm означает максимальную плотность потока в Вт / м2

‘A’ относится к площади змеевика в м2

‘f’ = частота вращения катушки в об / сек.

Заменитель (ii) в (i),

ε = ε0 sin ωt

Индуцированный переменный ток определяется как, I = ε / R = ε0 sin ωt / R

Строительство генератора переменного тока

Простой генератор переменного тока состоит из двух основных частей - ротора и статора. Ротор - это вращающийся компонент, а неподвижная часть машины - статор.

Статор

Статор - это неподвижный элемент, который эффективно удерживает обмотку якоря. Обмотка якоря предназначена для передачи тока к нагрузке, а нагрузкой может быть любое внешнее оборудование, потребляющее электроэнергию.Он состоит из трех основных частей:

• Рама статора - Это внешняя рама, которая используется для удержания сердечника статора, а также обмоток якоря.
• Сердечник статора - Он покрыт сталью или чугуном для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней части сердечника сделаны прорези для крепления обмоток якоря.
• Обмотки якоря - Обмотки якоря намотаны на пазы сердечника якоря.

Ротор

Ротор - это вращающаяся часть генератора переменного тока.Он состоит из обмоток магнитного поля. Источник постоянного тока используется для намагничивания магнитных полюсов. Каждый конец обмоток магнитного поля прикреплен к контактным кольцам. Эта комбинация связана с общим валом, на котором вращается ротор. Два типа ротора - это ротор с явнополюсным ротором и ротор с цилиндрическим полюсом.

Ротор с явным полюсом

Тип явнополюсного ротора показан на рисунке ниже. В этом типе ротора можно наблюдать количество выступающих полюсов, известных как выступающие полюса с их основаниями, прикрепленными к ротору.Они используются в приложениях с низкой и средней скоростью.

Ротор с явными полюсами

Ротор с цилиндрическими полюсами

Роторы цилиндрического типа состоят из прочного и прочного цилиндра с прорезями, расположенными на внешней поверхности цилиндра. Он используется в высокоскоростных приложениях. Схема цилиндрического полюсного ротора показана ниже.

Цилиндрический ротор

Типы генераторов переменного тока

Генераторы переменного тока

бывают двух типов. Их

Асинхронные генераторы

Асинхронные генераторы также известны как индукционные генераторы.В генераторах этого типа скольжение помогает ротору вращаться. Ротор всегда пытается соответствовать синхронной скорости статора, но терпит неудачу. Если ротор соответствует синхронной скорости статора, относительная скорость становится равной нулю, и, следовательно, ротор не испытывает крутящего момента. Они подходят для работы ветряных турбин.

Синхронные генераторы

Синхронный генератор - это тип генератора переменного тока, который вращается с синхронной скоростью. Он работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея - ЭДС индуцируется, когда катушка вращается в однородном магнитном поле.В основном они используются на электростанциях для генерации высокого напряжения.

Приложения

Применение генератора переменного тока в основном включает выработку энергии от ветряных мельниц, гидроэлектрических плотин и многих других.

Часто задаваемые вопросы

1). В чем разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока?

В генераторе переменного тока электрический ток периодически меняет свое направление на переменный. В генераторе постоянного тока электрический ток течет в одном направлении.

2). Есть ли у автомобильных генераторов переменный или постоянный ток?

В первую очередь, переменный ток генерируется во вращающемся якоре и использует коммутатор и щетки для преобразования в постоянный ток.

3). Генератор переменного тока работает по какому принципу?

Он работает по принципу законов электромагнитной индукции Фарадея.

4). Назовите типы генераторов переменного тока.

Синхронные и асинхронные генераторы переменного тока

5).Батареи переменного или постоянного тока?

Батареи постоянного тока, так как они проводят ток только в одном направлении.

В этой статье мы обсудили генератор переменного тока и принцип его работы. Читатель может получить представление о генераторах переменного тока, типах, конструкции и применениях. Вот вам вопрос, какова функция генератора переменного тока?

Высокоскоростной индукционный генератор для применения в авиационных силовых установках на JSTOR

Абстрактный

Электрогенераторы имеют более высокую удельную мощность при увеличении рабочей скорости.Высокоскоростные электрические генераторы, непосредственно связанные с газовыми турбинами, являются идеальным источником электроэнергии для бортовых систем благодаря надежной работе и высокой удельной мощности. Для надежной работы в диапазоне скоростей от 60000 до 120000 об / мин ротор электрогенератора должен быть прочным. Примеры надежных роторных технологий для генератора включают: постоянный магнит (PM), индукцию и переключаемое сопротивление. Цель данной статьи - описать текущую деятельность в области высокоскоростных индукционных генераторов и связанных с ними контроллеров.В настоящее время разрабатывается линейка индукционных генераторов и контроллеров мощностью от 5 кВт до 200 кВт, работающих на скоростях до 62000 об / мин. Ротор сконструирован с использованием высокопрочных магнитных материалов для магнитных путей и высокопрочных сплавов для проводников, образующих беличью клетку. Были успешно проведены испытания, демонстрирующие высокий предел текучести конструкционных материалов ротора. Высокая удельная мощность конструкций индукционных генераторов демонстрируется электромагнитными весами индукционных генераторов: 5 кВт весит 1.7 фунтов - 30 кВт весит 5 фунтов, а 200 кВт весит 37 фунтов. в электромагнетизме. Преимущества индукционного генератора для различных применений в воздухе: простая, недорогая и прочная конструкция ротора; Электрическое возбуждение позволяет мгновенно снять возбуждение в случае внутренней неисправности, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение; Выходное напряжение может быть хорошо регулируемым постоянным или переменным током в установившемся режиме и в переходных режимах; Для приложений с очень высоким или очень низким напряжением можно использовать трансформаторы, обеспечивающие желаемое выходное напряжение, что помогает улучшить удельную мощность контроллера; Для управления генератором требуется информация о скорости ротора, а не информация о положении ротора, что упрощает конструкцию самого датчика; Поскольку постоянные магниты не требуются, генератор может работать в неблагоприятных температурных условиях.Генераторы мощностью 5 кВт и 30 кВт предназначены для работы при температуре 500 ° F и размещаются внутри турбины. Три генератора мощностью 5 кВт, 30 кВт и 200 кВт находятся на разных стадиях изготовления и испытаний. Реализована работа по замкнутому циклу с использованием контроллеров на базе DSP. Будут представлены данные испытаний, относящиеся к производительности индукционных генераторов и контроллеров. Условия испытаний будут включать регулирование напряжения в установившемся режиме, регулирование переходного напряжения и анализ эффективности генератора.

Информация об издателе

SAE International - это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International - обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.