Синхронен генератор: устройство, видове и приложения

Синхронният генератор е специално устройство, чрез което е възможно да се преобразува всяка енергия в електрическа енергия. Такива устройства са мобилни станции, термични или слънчеви батерии и специално оборудване. В зависимост от вида на генератора се определя възможността за неговото използване, така че си струва да разберем по-подробно какво представлява устройството.

В края на 19-ти век компанията на Робърт Бош за първи път разработва нещо подобно на генератор. Устройството е било в състояние да запали двигател. По време на тестовете беше разкрито, че машината не е подходяща за постоянно използване, но разработчиците успяха да подобрят апарата.

През 1890 г. компанията почти напълно преминава към производството на това оборудване, тъй като то придобива голяма популярност. През 1902 г. ученик на Бош създава запалване, използвайки високо напрежение. Устройството успя да произведе искра между двата електрода на свещта, което направи системата по-гъвкава.

Началото на 60-те години на XX век е ерата на разпространение на генератори по света. И ако по-рано устройствата бяха търсени само в автомобилната индустрия, сега такива устройства са в състояние да осигурят цели къщи с електричество.

Дизайнът на такива единици включва само два основни елемента:

• ротор;
• статор.

Основната задача на генератора е да преобразува един вид енергия в електрическа енергия. С негова помощ е възможно да се осигури необходимото количество ток на зависими устройства, така че да могат да се използват.

За да оцените производителността на генератор, трябва да разгледате неговите характеристики. По принцип те са същите като за станция, която генерира постоянен ток. Основните параметри на оценката са няколко фактора.

• На празен ход. Той представлява зависимостта на ЕМП от силата на движещите се токове, отговорни за възбуждането на амортисьорната намотка. С негова помощ е възможно да се определи способността на веригите да се магнетизират.
• Външна характеристика. Предполага паралелна връзка между напрежението на бобината и тока на натоварване. Стойността зависи от вида на натоварването, приложено към устройството. Сред причините, които могат да причинят промени, има увеличение или намаляване на EMF на уреда, както и спад на напрежението в намотките на инсталираната намотка, която е поставена вътре в устройството.
• Регулиране. Представлява връзката, която се формира между токовете на полето и токовете на натоварване. Осигуряването на работоспособност и защита на синхронните блокове се постига чрез наблюдение на този индикатор. Това е лесно да се постигне, ако постоянно регулирате ЕМП.

Не е толкова трудно да се разбере как работи устройството. Състои се в завъртане на магнитна рамка с цел създаване на електрическо поле. В процеса на завъртане на рамката се появяват магнитни линии, които започват да пресичат нейния контур.Пресичането допринася за образуването на електрически ток.

За да се определи къде се движат потоците от електрическа енергия, е необходимо да се използва правилото на кардан. Трябва да се отбележи, че в някои области сегашното движение е обратно. Посоките непрекъснато се променят, когато стигнете до следващия полюс, който се намира на магнита. Това явление се нарича променлив ток и свързването на рамката към отделен магнитен пръстен може да докаже това условие.

Връзката между големината на тока в рамката и скоростта на въртене на ротора на системата е пропорционална. Поради това, колкото повече се върти рамката, толкова повече електроенергия може да достави генератора. Този индикатор се характеризира със скоростта на въртене.

Според установените стандарти оптималният индикатор за скорост в повечето страни не трябва да надвишава 50 Hz. Това означава, че роторът трябва да извършва 50 вибрации в секунда. За да се изчисли параметърът, е необходимо да се съгласим, че едно завъртане на рамката води до промяна в посоката на тока.

Ако валът успее да се завърти 1 път в секунда, това означава, че честотата на електрическия ток е 1 Hz. По този начин, за да се постигне 50 Hz, ще е необходимо да се осигури правилния брой завъртания на рамката в секунда.

Зависимостта в този случай е обратно пропорционална. По този начин, за да се осигури честота от 50 Hz, ще е необходимо да се намали скоростта с около 2 пъти.

Освен това трябва да се отбележи, че в някои страни се задават други скорости на въртене на ротора. Стандартната честота е 60 Hz.

Днес производителите произвеждат няколко вида синхронни генератори. Сред съществуващите класификации няколко заслужават специално внимание. На първо място, струва си да се обмисли разделянето на единиците по дизайн. Генераторите са два вида.

• Безчетков. Дизайнът на генератора предполага използването на статорни намотки. Те са поставени така, че сърцевината на елементите да са подравнени с посоката на магнитните полюси или сърцевината, които са предвидени на бобината. Максималният брой магнитни зъби не трябва да надвишава 6 броя.

• Синхронно, оборудвано с индуктор. Ако говорим за регулиране на машини, работещи с ниска мощност, тогава като ротор се използват DC магнити. В противен случай роторът е намотка на индуктор.

Следната класификация предполага разделянето на мобилните станции на отделни типове.

• Хидрогенератори. Отличителна черта на устройството е ротор с ясно изразени полюси. Такива единици се използват за генериране на електричество, където няма нужда да се осигурява голям брой обороти на устройството.

• Турбинни генератори. Разликата е в липсата на ясно изразени полюси. Устройството е сглобено от различни турбини, способно е да увеличи броя на оборотите на ротора няколко пъти.

• Синхронни компенсатори. Използва се за постигане на реактивна мощност - важен показател в промишлените съоръжения. С негова помощ е възможно да се подобри качеството на подавания ток и да се стабилизират индикаторите за напрежение.

Има няколко често срещани модели на такива устройства.

• Степер. Използват се за осигуряване на работоспособността на задвижванията, инсталирани в механизми, които имат цикъл старт-стоп.

• Без редуктор. Използва се предимно в самостоятелни системи.

• Безконтактно. Те са търсени като основни или резервни мобилни станции на кораби.

• Хистерезис. Такива генератори се използват за броячи на времето.

• Индуктор. Осигурете работата на електрическите инсталации.

Първите са устройства, при които стълбовете са ясно видими. Отличават се с ниска скорост на ротора. Втората категория има цилиндричен ротор в своя дизайн, който няма изпъкнали полюси.

Синхронните генератори са устройства, предназначени за производство на променлив ток. Можете да срещнете такива устройства на различни станции:

• атомен;
• термичен;
• водноелектрически централи.

А също така единиците се използват активно в транспортните системи. Използват се в различни превозни средства и корабни системи. Синхронният генератор може да работи както автономно, отделно от електрическата мрежа, така и едновременно с нея. В този случай е възможно да свържете няколко модула наведнъж.

Предимството на електроцентралите за променлив ток е възможността да осигурят разпределеното пространство с електричество. Удобно, ако обектът се намира далеч от централната мрежа. Следователно единиците са търсени сред собствениците на ферми, разположени в населени места, отдалечени от града.

При избора на генератор е важно да намерите подходящо и надеждно устройство, което може да осигури електричество на отредената площ. Първо трябва да вземете решение за техническите параметри на бъдещото устройство. Експертите съветват да се обърне внимание на:

• масата на генератора;
• размери на устройството;
• мощност;
• разход на гориво;
• фигура на шума;
• продължителност на работа.

И също така важен параметър е възможността за организиране на автоматична работа. За да разберете от колко фази се нуждае бъдещият генератор, е необходимо да определите вида и броя на електрическите уреди, които ще бъдат свързани към него.

Закупуването на такава мобилна електроцентрала обаче не винаги е най-доброто решение.

Преди закупуване се препоръчва допълнително да се вземе предвид натоварването, което ще бъде упражнено върху устройството по време на неговата работа. Всяка фаза трябва да бъде натоварена с максимум 30% от общото количество. По този начин, ако мощността на генератора е 6 kW, тогава в случай на използване на контакти с напрежение 220 V, ще бъде възможно да се използват само 2 kW.

Покупката на трифазен генератор е търсена само когато в къщата има много трифазен консуматор. Ако повечето уреди са еднофазни, по-добре е да закупите подходящ модул.

Преди да стартирате генератора, той трябва да бъде настроен. На първо място, те регулират честотата на устройството. Това може да стане по два начина:

1. променете дизайна на блока, като сте предвидили колко полюса са необходими за работата на електромагнита;
2. осигуряват необходимата скорост на вала без никакви промени в дизайна.

Ярък пример са нискооборотните турбини. Те осигуряват въртене на ротора от 150 оборота в минута. За да регулирате честотата, използвайте първия метод, увеличавайки броя на полюсите до 40 броя.

Въпреки факта, че EMF на индукцията на устройството е свързана с ротора и неговите завъртания, поради изискванията за безопасност е невъзможно да се разглоби конструкцията, за да се промени параметърът.

Стойността на EMF може да се промени чрез регулиране на генерирания магнитен поток. Ще трябва да се увеличи или намали. Завоите на намотката или по-скоро техният брой са отговорни за стойността на индикатора. И също така силата на магнитния поток може да бъде повлияна от тока, генериран от намотката.

Регулирането включва включването на няколко намотки във верига.За да направите това, трябва да използвате допълнителни реостати или електронни схеми. Вторият вариант изисква настройка на параметъра с помощта на външни стабилизатори. Това гарантира надеждно обслужване.

Предимството на синхронната мобилна станция е възможността да се синхронизира с други електрически машини от подобен тип. В същото време по време на свързване е възможно да се съпоставят скоростите на въртене и да се осигури нулево фазово изместване. В тази връзка мобилните електроцентрали са търсени в промишлената енергетика, където е много удобно да се използват като резервен източник на енергия за увеличаване на производствения капацитет в случай на тежки натоварвания.

Вижте по-долу за синхронен и асинхронен генератор.