Отличие синхронного генератора от асинхронного

Бытовая генераторная установка состоит из силового агрегата – двигателя, и узла, который преобразует крутящий момент в электричество – генератора.

В бытовых электростанциях, как правило, используются двигатели внутреннего сгорания. Дизельные либо бензиновые. Я бы не стал выделять отдельным классом бытовые газовые электростанции, т.к. по своей сущности, их двигатель представляет собой не что иное как доработанный бензиновый (аналогично переделке в автомобильных двигателях).

Как известно генераторы бываю синхронными и асинхронными. Какие из них лучше или хуже, чем? В описании продаваемой продукции торгующих организаций интернета излагается следующее:
“Асинхронные дешевле, но, к сожалению, говорить о приемлемом качестве электричества в данном случае нельзя. К тому же при подключении такой нагрузки, как электродвигатель (холодильник, насос, электроинструмент) в момент запуска потребляет кратковременно 1,5-3 кратную мощность, поэтому нужно делать соответственный запас по мощности выбираемой генераторной установки. Асинхронный генератор не переносит пиковых перегрузок.
Синхронные генераторы отличаются более высоким качеством электричества, а также способны переносить 3-кратные мгновенные перегрузки. В профессиональных и стационарных электростанциях устанавливаются только синхронные генераторы.”

Или еще:

“Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала.

Асинхронные генераторы обеспечивают поддержание напряжения в сети с высокой точностью, поэтому позволяют подключать к ним аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (например, медицинское оборудование, другие электронные устройства). Подобные генераторы позволяют подключать к ним электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала.”

Если Вы внимательно прочитали этот текст, то наверное обратили внимание, что информация указанная в нем строго противоречива. Вы можете сами в этом убедиться, набрав в поисковой системе Яндекс, запрос: “ познаем электростанции ” или “ отличие генераторов ”. В рамках данной статьи не хочется заниматься рекламой или наоборот, выбор должен оставаться за потребителем, поэтому:

Попробуем для начала разобраться, что такое вообще генератор.
Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет следующая картинка:
Если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один – Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Отличия между синхронными и асинхронными генераторами.

Синхронный генератор – это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС.
В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин.
Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением 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. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется “реакцией якоря”. Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR.
Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком – возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать.
Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный генератор – асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора.
В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным. Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.
Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Генераторы — отличие синхронных от асинхронных

Причиной появления напряжения на клеммах генератора является явление электромагнитной индукции, которое заключается в следующем: при пересечении проводником электрического тока (проводом или рамкой) силовых линий магнитного поля в нем наводится (индуцируется) электрическое напряжение. При этом совершенно безразлично, движется ли проводник в неподвижном магнитном поле или, наоборот, магнитное поле движется относительно проводника. Величина индуцируемого напряжения возрастает с усилением магнитного поля. То есть напряжение тем выше, чем больше плотность силовых линий магнитного поля и чем больше скорость, с которой проводник пересекает эти линии. Чтобы усилить действие электромагнитной индукции, в генераторах предусматривают не одну проволочную петлю, подверженную действию переменного магнитного поля, а множество петель, образующих обмотку. Система электрической машины, состоящая из обмотки и сердечника, называется якорем или ротором.

Читать еще: Свечи бриск для ваз инжектор

Если генератор должен вырабатывать ток с частотой 50 Гц, то рамка должна совершать 50 оборотов в секунду, что соответствует 3000 оборотов в минуту.Частота тока зависит, таким образом, от частоты вращения ротора и соответствует числу периодов в секунду. Она зависит также от числа полюсов генератора. Электротехнической промышленностью выпускаются в основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще всего определить тип генератора по конструкции ротора. Ротор синхронного генератора снабжен токопроводящей обмоткой. Короткозамкнутый ротор асинхронного генератора обмотки не имеет, а вместо нее применяется, так называемая, «беличья клетка» из алюминия.

Синхронные генераторы – менее точны, но, тем не менее, они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала.
Асинхронные генераторы обеспечивают поддержание напряжения в сети с высокой точностью, поэтому позволяют подключать к ним аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (например, медицинское оборудование, другие электронные устройства). Подобные генераторы позволяют подключать к ним электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала.

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.

I . Синхронный генератор – механизм, работающий в режиме генерации энергии, в котором частота вращения магнитного поля стартора [1] равна частоте вращения ротора [2] . Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку стартера, наводит в ней ЭДС [3] .

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 [4] .

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 [5] .

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.

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.

Читать еще: Через какой пробег регулировать клапана

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.

• 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»

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

[2] 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.

[4] 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.

[5] Щеточный узел требует замены или ремонта.

Синхронный и асинхронный генератор «ЗА» или «ПРОТИВ»

С точки зрения потребительских свойств, как и в любом другом вопросе, проблема выбора дизельного агрегата с синхронным или асинхронным генератором целиком зависит от целей, которые преследует покупатель, от типа и мощности потребителей электрического тока, вырабатываемого установкой, и от условий эксплуатации. Именно различными возможностями того или иного вида оборудования и обусловлен большой выбор передвижных энергоустановок, предлагаемых сегодня на современном рынке.

В составе любой бытовой генерирующей установки обязательно имеется двигатель, или силовой агрегат. Именно мотор и является центральной и важнейшей составляющей генератора, которая преобразует его крутящий момент в электрическую энергию. В дизельных генераторах устанавливаются силовые агрегаты, работающие на дизельном топливе. Силовая установка (генератор) может быть синхронной или асинхронной. Какой генератор лучше выбрать, и в чем преимущество или особенности той или иной конструкции?

Чаще всего среди аргументов «ЗА» или «ПРОТИВ» того или иного типа генератора можно встретить следующие:

Синхронные генераторы обеспечивают высокое качество генерируемого электричества. Но стоит помнить, что в момент запуска отдельных бытовых приборов (электроинструмент, насос или холодильник) кратковременная нагрузка может увеличиваться до 1,5-3 раз от номинальной мощности устройства. Синхронные установки плохо переносят такие пиковые нагрузки. Эта особенность вынуждает потребителей с особенной тщательностью выбирать мощность генератора, учитывая необходимость запаса. Асинхронные установки наоборот, генерируют электроэнергию менее высокого качества, но зато спокойно переносят кратковременные стартовые трехкратные перегрузки.
Несмотря на то, что асинхронные генераторы вырабатывают электроэнергию невысокого качества, их вполне успешно используют в качестве аварийного источника питания в быту, офисных помещениях и на небольших производственных объектах. Установки такого типа отлично справятся с обеспечением резервного питания на даче, в загородном доме, на строительном объекте. Такие установки могут использоваться для обеспечения работы различного электроинструмента, как в быту, так и в промышленных целях. В то же время, если идет речь об эксплуатации оборудования, чувствительного к качеству электроэнергии, допускается использование только синхронных генераторов. Это в первую очередь медицинское оборудование и другие высокоточные электрические устройства.

Читать еще: Не убирается омыватель фар

Благодаря конструктивным особенностям для асинхронных генераторов характерны следующие преимущества:

более низкая стоимость по сравнению с аналогами синхронного типа;
высокая точность величины напряжения, поддерживаемого в электрической сети;
простота в обслуживании, долговечность.

В то же самое время асинхронные генераторы очень чувствительны к пиковым нагрузкам, тогда как электродвигатели, электроинструмент, холодильники и другая техника в момент запуска потребляют в 1,5-3 раза больше энергии. А значит, при покупке асинхронного электрогенератора необходимо учитывать соответствующий запас мощности или наличие системы стартового усиления. Их выбор наиболее оправдан для чувствительного электрооборудования специального назначения, не рассчитанного на значительные перепады напряжения, тогда как в бытовых условиях их применение довольно ограничено.

Синхронные генераторы менее точны в поддержании стабильной величины выдаваемого напряжения, однако способны переносить 3-кратное превышение номинальной нагрузки. Кроме того, в их пользу говорит тот факт, что колебания напряжения в современных моделях обычно не превышают 1%, а это вполне допустимо для большинства электроприборов как бытового, так и производственного назначения.

Различия между синхронным и асинхронным генераторами

Чтобы понять, чем же отличаются между собой генераторы этого типа, вначале немного разберемся с вопросом – на чем основан принцип действия любого генератора. В основе работы генерирующей станции положено явление электромагнитной индукции, благодаря которому и происходит преобразование механической (вращательной) энергии в электрическую.

Синхронный генератор

Особенностью синхронного генератора является то, что частота вращения магнитного поля статора в нем равняется частоте вращения ротора. В свою очередь ротор со своими магнитными полюсами также создает вращающееся магнитное поле, которое при пересечении обмотки статора наводит в нем ЭДС. Ротор такого генератора представляет собой постоянный магнит (электромагнит). Ротор имеет кратное двум количество полюсов. Для бытовых установок чаще всего используют роторы с двумя полюсами, что обеспечивает скорость вращения двигателя в 3 тысячи оборотов в минуту.

В момент запуска генератора ротор создает изначально слабое магнитное поле, которое, с ростом скорости вращения, увеличивается. Напряжение с обмотки возбуждения поступает на ротор, таким образом контролируя выходное напряжение, путем изменения магнитного поля. К примеру, если к станции подключить индуктивную нагрузку, она размагнитит генератор и снизит напряжение. В то время как при подключении емкостной нагрузки генератор подмагничивается и напряжение повышается. Такое явление получило название «реакция якоря». Чтобы обеспечить стабильность выходного напряжения нужно соответствующим образом менять магнитное поле ротора, регулируя ток в его обмотке. Это обеспечивается блоком AVR (автоматической регулировки).

Асинхронный генератор

Генератор этого типа работает в режиме торможения. Ротор станции вращается в одном направлении с магнитным полем статора с некоторым его опережением. Магнитное поле создается вспомогательной обмоткой статора, в свою очередь индуцирует магнитное поле на роторе, которое и наводит ЭДС в рабочей обмотке статора. Вращающееся магнитное поле постоянно и не поддается регулированию. В результате напряжение на выходе генератора находится в зависимости от частоты вращения ротора, а значит, и от стабильности работы силовой установки генератора.

Чем отличаются дизельные установки с синхронными и асинхронными генераторами

Чаще всего среди аргументов «ЗА» или «ПРОТИВ» того или иного типа генератора можно встретить следующие:

Синхронные генераторы обеспечивают высокое качество генерируемого электричества. Но стоит помнить, что в момент запуска отдельных бытовых приборов (электроинструмент, насос или холодильник) кратковременная нагрузка может увеличиваться до 1,5-3 раз от номинальной мощности устройства. Синхронные установки плохо переносят такие пиковые нагрузки. Эта особенность вынуждает потребителей с особенной тщательностью выбирать мощность генератора, учитывая необходимость запаса. Асинхронные установки наоборот, генерируют электроэнергию менее высокого качества, но зато спокойно переносят кратковременные стартовые трехкратные перегрузки.
Несмотря на то, что асинхронные генераторы вырабатывают электроэнергию невысокого качества, их вполне успешно используют в качестве аварийного источника питания в быту, офисных помещениях и на небольших производственных объектах. Установки такого типа отлично справятся с обеспечением резервного питания на даче, в загородном доме, на строительном объекте. Такие установки могут использоваться для обеспечения работы различного электроинструмента, как в быту, так и в промышленных целях. В то же время, если идет речь об эксплуатации оборудования, чувствительного к качеству электроэнергии, допускается использование только синхронных генераторов. Это в первую очередь медицинское оборудование и другие высокоточные электрические устройства.

Благодаря конструктивным особенностям для асинхронных генераторов характерны следующие преимущества:

более низкая стоимость по сравнению с аналогами синхронного типа;
высокая точность величины напряжения, поддерживаемого в электрической сети;
простота в обслуживании, долговечность.

Источники:

http://energolider.com.ua/article_show/134.html
http://www.aes.ru/information/articles/3839.html
http://www.mega-vatt.ru/sinhronnie_asinhronnie/
http://zen.yandex.ru/media/id/5b45e8b36218b900aaae33f7/5b9392fbc55e0500a9607c3e
http://www.sklad-generator.ru/informacija/statji/chem-otlichayutsya-dizelnye-ustanovki-s-sinhronnymi-i-asinhronnymi-generatorami/

голоса

Рейтинг статьи