Базова основа для установок, які генерують електрику за допомогою електромагнітів, була розроблена британським експериментатором і фізиком Майклом Фарадеєм в 1831 році, який потім побудував диск Фарадея, який є одним з перших генераторів. Після цього електрогенератори постійно вдосконалювалися протягом півтора століття. Були створені асинхронні і синхронні альтернатори, одне і трифазні, без інверторного управління і з ним. У чому відмінність всіх цих типів?
синхронні генератори
У синхронному альтернатори електроенергія виробляється з збігом частоти обертання статора і ротора. Електрорушійна сила або ЕРС створюється, коли поле, сформоване магнітними полюсами ротора, перетинає стартера обмотку. В такому генераторі ротор є або постійним магнітом, або електромагнітом, який має число полюсів кратне двом. Двополюсний ротор, який має частоту обертання 3000 об / хв, встановлюється в резервних генераторах, а в основних генераторах, які виробляють електроенергію цілодобово, ротор обертається з частотою 1500 об / хв.
Після запуску синхронного генератора, ротор формує досить слабке магнітне поле, але поступово кількість його оборотів зростає і ЕРС підвищується. На виході стабільність напруги контролюється за допомогою блоку автоматичного регулювання (AVR), який змінює магнітне поле під час надходження напруги на ротор з обмотки збудження. При роботі синхронних генераторів можливе виникнення «реакції якоря», тобто при активації індуктивного навантаження генератор розмагнічується і при цьому падає напруга. А в тому випадку, коли подається місткість навантаження, навпаки, генератор подмагничивающего і напруга зростає.
Перевагою синхронних генераторів полягає в стабільному напрузі на виході, але їх недоліком є схильність до перевантажень, які можливі тоді, коли навантаження зростають і перевищують допустимий рівень, тобто струм в роторної обмотці надмірно збільшується блоком AVR.
Синхронний генератор здатний короткочасно зробити на видачу такої струм, який може перевищити номінальне значення в кілька разів. Так як деяким електроприладів, до яких відносяться електродвигуни, компресори, насоси і деякі інші, потрібно підвищений стартовий струм, і вони надають підвищене навантаження на мережу, то найкращим джерелом, як основного, так і резервного живлення для них будуть як раз такі альтернатори.
Стаття по темі: Монтаж МДФ панелей на стелю за допомогою кляймер
асинхронні генератори
Обертання ротора в таких генераторах трохи випереджає по оборотам магнітне поле, яке створюється статором. У таких електрогенераторів в комплекті йдуть ротори з двома видами обмотки - короткозамкненою і фазної. У асинхронного генератора принцип роботи такий самий, як і у його синхронного аналога - статор створює магнітне поле на допоміжній обмотці, яке потім передається ротору і формує на обмотці статора ЕРС. Але різниця полягає в тому, що частота, з якою обертається магнітне поле, незмінна, тобто недопустима її регулювання. Саме тому і частота електричного струму, який виробляється альтернатором, і напруга, мають прямий зв'язок з числом оборотів ротора, які в свою чергу залежать від стабільної роботи приводного двигуна електрогенератора.
Асинхронні альтернатори мають високий захист від дій ззовні і досить малочутливі до коротких замикань, завдяки чому вони відмінно підходять для зварювальних апаратів. Дані генератори також добре підходять для живлення приладів, що мають омічним (активну) навантаження, які перетворять практично всю електроенергію, що поставляється їм, в роботу - комп'ютери, освітлювальні лампи, кухонні конфорки, нагрівачі і т.п.
Висока реактивна (стартова) навантаження, яка виникає при включенні, наприклад, насосного обладнання, триває близько секунди, але при цьому електрогенератор повинен витримати її. А справа ось у чому - припустимо, що вам необхідно зрушити з місця важку візок, яка встановлена на горизонтальній поверхні. Для того, щоб зрушити візок, необхідно докласти набагато більше зусиль, що потрібно для того, щоб підтримувати її рух. Саме така ж ситуація виникає при запуску компресора холодильника або спліт-системи, електродвигунів і будь-яких насосів, тому впоратися з нею під силу тільки синхронного електрогенератори.
Реактивні навантаження в центральній електромережі компенсуються за допомогою дроселів або конденсаторів, а також за допомогою спеціально підвищеного перетину електричних кабелів і трансформаторів.
Стаття по темі: Чернової підлогу своїми руками: як підготувати лаги і укласти дошки?
У асинхронного альтернатора є істотний недолік - від неспроможний витримувати підвищені навантаження. Але, не дивлячись на це, він простіше по конструкції і дешевше, ніж синхронний аналог. Крім цього, асинхронні електрогенератори мають закриту конструкцію, яка здатна забезпечити їм гарний захист від вологи і зовнішніх забруднень.
Трифазний і однофазний генератор
Деякі люди переконані, що однофазний генератор електроенергії гірше, ніж трифазний. Логіку тих, хто не розбирається в електриці, легко зрозуміти - одна фаза менше, ніж три, тому і гірше. Насправді вибирати між трьох- і однофазних енергопостачанням необхідно виходячи з потреб кінцевих споживачів.Електрогенератор, який має три фази, потрібен не для того, щоб живити три групи однофазних споживачів, а для того, щоб живити трифазні пристрої.
Буває так, що розводка трифазного введення в будинку виконується на однофазні групи, але це вигідно робити не мешканцям, а електрикам, так як для цього потрібна дуже дорога захист енергосистеми, а її монтаж коштує дуже дорого. Майже вся сучасна побутова техніка є однофазної, а трифазними були старі моделі електродвигунів і електричних плит.
У трифазних електродвигунів є один істотний недолік - при потужності альтернатора, наприклад, 10 кВт, потужність кожної фази буде 3,3 кВт. Серед фаз максимально можливе зміщення мощностной навантаження не може перевищувати 25% від номіналу, який дорівнює 1/3 загальної потужності генератора. Виходячи з цього, однофазний генератор, який має потужність 4,5 кВт, буде потужнішим, ніж трифазний генератор на 10 кВт.
інверторний генератор
Інверторний альтернатор має електронний блок управління, який здатний забезпечити вироблення електрики відмінної якості, з відсутністю при цьому будь-яких перепадів напруги. Інверторні альтернатори відмінно підходять для харчування таких споживачів, які потребують тільки в номінальному напрузі.
Встановлюється инверторная система управління на синхронний альтернатор і діє в три ступені: виробляє напругу з частотою 20 Гц; потім з нього формує постійний струм 12 В; далі постійний струм перетвориться в змінний номінальний, що має частоту 50 Гц.
Інверторні генератори діляться на три типи по імпульсного напрузі на виході:
- Для найдешевших моделей характерний прямокутний імпульс. Такі моделі можуть живити лише будівельні електроінструменти. Такий тип інверторів вже майже не продається, так як він має малу популярність і дуже обмежені можливості.
- Генератори середньої цінової зони можуть забезпечити трапецієподібний імпульс. Це дозволяє їм живити досить складні побутові електроприлади, такі як холодильник. Але для найбільш чутливої техніки таке якість напруги часто виявляється недостатнім.
- При синусоидальном імпульсі створюються найкращі умови для роботи будь-яких приладів - від найпростіших до найскладніших. Синусоїдальна напруга має стабільні характеристики і точно відповідає всім параметрам електрики, яке поставляється центральними електромережами. Вартість подібних інверторів набагато вище, ніж у двох інших типів.
Стаття по темі: Оздоблення стель гіпсокартоном своїми руками (фото і відео)
Переваги генераторів-інверторів:
- набагато меншу вагу і розміри, якщо порівнювати з простими генераторами такої ж потужності;
- менша гучність під час роботи, яка досягається за рахунок того, що змінюється швидкість обертання ротора;
- дуже мала витрата палива, який досягається за допомогою електронного управління процесом вироблення електроенергії. Генератором проводиться така кількість енергії, яка потрібна в даний момент всім споживачам, а його продуктивність зменшується або зростає при відповідному зменшенні або збільшенні числа споживачів;
- так як в їх основі лежить синхронний альтернатор, інвертори можуть короткочасно постачати високим пусковим струмом енергоємне обладнання. До того ж, у деяких моделей генераторів-інверторів є функція «режим перевантаження», при якому інвертор може виробляти потужності на 50% більше, ніж номінальна. Але цей режим може діяти приблизно 20-30 хвилин;
- хороша напрацювання на відмову - близько 3 тисяч годин.
недоліки:
- максимальний час безперервної роботи становить 8 годин;
- мають більш високу вартість у порівнянні з не інверторними аналогами такої ж потужності;
- досить чутливий до температурних перепадів електронний блок управління, а його ремонт досить дорогий;
- максимальна потужність у генераторів подібного типу - 7,2 кВт, а моделей, що мають велику потужність, немає.
висновки
Всі розглянуті вище типи генераторів, крім інверторних, можуть застосовуватися не тільки в малопотужних побутових моделях електростанцій, а й у великих генераторних системах, які виробляють мегавати електроенергії.