Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Генераторы переменного тока

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Генератор – устройство, преобразующее один вид энергии в другой.
В данном случае рассматриваем преобразование механической энергии вращения в электрическую.

Различают два типа таких генераторов. Синхронные и асинхронные.

Синхронный генератор. Принцип действия

Отличительным признаком синхронного генератора является жёсткая связь между частотой f переменной ЭДС, наведённой в обмотке статора, и частотой вращения ротора n , называемой синхронной частотой вращения:

n = f / p

где p – число пар полюсов обмотки статора и ротора.
Обычно частота вращения выражается в об/мин, а частота ЭДС в Герцах (1/сек), тогда для количества оборотов в минуту формула примет вид:

n = 60·f / p

На рис. 1.1 представлена функциональная схема синхронного генератора. На статоре 1 расположена трёхфазная обмотка, принципиально не отличающаяся от аналогичной обмотки асинхронной машины.

На роторе расположен электромагнит с обмоткой возбуждения 2, получающей питание постоянным током, как правило, через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, расположенных на роторе, и двух неподвижных щёток.

В некоторых случаях в конструкции ротора синхронного генератора вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты, тогда необходимость в наличии контактов на валу отпадает, но существенно ограничиваются возможности стабилизации выходных напряжений.

Приводным двигателем (ПД), в качестве которого используется турбина, двигатель внутреннего сгорания либо другой источник механической энергии, ротор генератора приводится во вращение с синхронной скоростью.

При этом магнитное поле электромагнита ротора также вращается с синхронной скоростью и индуцирует в трёхфазной обмотке статора переменные ЭДС EA , EB и EC , которые будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120°), образуют симметричную трёхфазную систему ЭДС.

C подключением нагрузки к зажимам обмотки статора С1, С2 и С3 в фазах обмотки статора появляются токи IA, IB, IC , которые создают вращающееся магнитное поле.

Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Таким образом, в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно.

Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Здесь: B – магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл;
l – активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, т.е. длина сердечника статора, м;
w – количество витков;
v = πDn – линейная скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с;
D – внутренний диаметр сердечника статора, м.

Формула ЭДС показывает, что при неизменной частоте вращения ротора n форма графика переменной ЭДС обмотки якоря (ста- тора) определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B в зазоре между статором и полюсами ротора.

Если график магнитной индукции в зазоре представляет собой синусоиду B = Bmax sinα , то ЭДС генератора также будет синусоидальной. В синхронных машинах всегда стремятся получить распределение индукции в зазоре как можно ближе к синусоидальному.

Так, если воздушный зазор δ постоянен (рис. 1.2), то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (график 1). Если же края полюсов ротора «скосить» так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен δmax (как это показано на рис. 1.

2), то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде (график 2), а, следовательно, и график ЭДС, индуцированной в обмотке генератора, приблизится к синусоиде.

Частота ЭДС синхронного генератора f (Гц) пропорциональна синхронной частоте вращения ротора n (об/с)

f = pn

где p – число пар полюсов.
В рассматриваемом генераторе (см. рис.1.1) два полюса, т.е. p = 1.
Для получения ЭДС промышленной частоты (50 Гц) в таком генераторе ротор необходимо вращать с частотой n = 50 об/с (n = 3000 об/мин).

Способы возбуждения синхронных генераторов

Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле.

До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ).

Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r1 и подвозбудителя r2 .

В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.

3, б).

Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.

4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения.

Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ).

Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины.

Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной.

Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

Асинхронный генератор. Отличия от синхронного

Асинхронные генераторы принципиально отличаются от синхронных отсутствием жесткой зависимости между частотой вращения ротора и вырабатываемой ЭДС. Разницу между этими частотами характеризует коэффициент s – скольжение.

s = (n – n r )/n

здесь:
n – частота вращения магнитного поля (частота ЭДС).
n r – частота вращения ротора.

Более подробно с расчётом скольжения и частоты можно ознакомиться в статье: асинхронные генераторы. Частота.

В обычном режиме электромагнитное поле асинхронного генератора под нагрузкой оказывает тормозной момент на вращения ротора, следовательно, частота изменения магнитного поля меньше, поэтому скольжение будет отрицательным. К генераторам, работающим в области положительных скольжений, можно отнести асинхронные тахогенераторы и преобразователи частоты.

Асинхронные генераторы в зависимости от конкретных условий применения выполняются с короткозамкнутым, фазным или полым ротором. Источниками формирования необходимой энергии возбуждения ротора могут являться статические конденсаторы или вентильные преобразователи с искусственной коммутацией вентилей.

Асинхронные генераторы можно классифицировать по способу возбуждения, характеру выходной частоты (изменяющаяся, постоянная), способу стабилизации напряжения, рабочим областям скольжения, конструктивному выполнению и числу фаз.

Последние два признака характеризуют конструктивные особенности генераторов. Характер выходной частоты и методы стабилизации напряжения в значительной степени обусловлены способом образования магнитного потока.

Классификация по способу возбуждения является основной.

Можно рассмотреть генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Самовозбуждение в асинхронных генераторах может быть организовано: а) с помощью конденсаторов, включенных в цепь статора или ротора или одновременно в первичную и вторичную цепи; б) посредством вентильных преобразователей с естественной и искусственной коммутацией вентилей.

Независимое возбуждение может осуществляться от внешнего источника переменного напряжения.

По характеру частоты самовозбуждающиеся генераторы разделяются на две группы. К первой из них относятся источники практически постоянной (или постоянной) частоты, ко второй переменной (регулируемой) частоты. Последние применяются для питания асинхронных двигателей с плавным изменением частоты вращения.

Более подробно рассмотреть принцип работы и конструктивные особенности асинхронных генераторов планируется рассмотреть в отдельных публикациях.

Асинхронные генераторы не требуют в конструкции сложных узлов для организации возбуждения постоянным током или применения дорогостоящих материалов с большим запасом магнитной энергии, поэтому находят широкое применение у пользователей передвижных электроустановок по причине своей простоты и неприхотливости в обслуживании. Используются для питания устройств, не требующих жёсткой привязки к частоте тока. Техническим достоинством асинхронных генераторов можно признать их устойчивость к перегрузкам и коротким замыканиям. С некоторой информацией по мобильным генераторным установкам можно ознакомиться на странице:

Дизель-генераторы.

Асинхронный генератор. Характеристики.
Асинхронный генератор. Стабилизация.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Синхронный и асинхронный генератор «ЗА» или «ПРОТИВ»

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

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.

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.

Источник: компания Энергопроф – генераторы и электростанции

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) – принцип работы и особенности

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Выбор генератора всегда был не самым простым вопросом и не так уж редко даже те, кто не понаслышке был знаком с такого рода оборудованием сталкивался с проблемами при выборе и уж что говорить о неподготовленном потребителе.

Существует множество аспектов при выборе генератора для лома или же для промышленного применения, все эти аспекты необходимо знать и в равной степени уделять им внимание для формирования верного выбора агрегата, чтобы он мог полностью удовлетворить Вас своей работой.

Сегодня мы будет говорить о том, чтобы верно подобрать генератор исходя от того, какой тип альтернатора на него установлен, для того, чтобы выбранный Вами генератор обеспечивал Вас стабильным напряжением и не имел сбоев в своей работе.

На первый взгляд вопрос очень сложный, но все не так страшно как кажется, выбор будет колебаться между всего двумя видами генераторов, синхронный, то есть щеточный, или асинхронный, бесщеточный альтернатор. Сегодня чаще всего покупаются модели именно с синхронным альтернатором, и почему Вы поймете далее.

Надеемся, что сможем как можно лучше посвятить Вас в этот вопрос данной статьей.

Все об альтернаторе

Для начала стоит сказать немного о самом названии, в самом начале, когда технология, служащая для выработки электрического тока так и называлась, альтернатор, позже его стали называть генератор, весь, и альтернатор и двигатель и другие его части в сборе, это название проще и отражает саму суть работы такого агрегата – преобразование одного вида энергии в другой.

Что же касается самого альтернатора, то можно с полной уверенностью сказать что именно он является самой важной частью в любом генераторе, ведь именно от отвечает за самую важную работу этого агрегата, а именно преобразование кинетической работы, продуцируемой вращением вала двигателя в электрический ток переменного типа. Состоит альтернатор из подвижной и неподвижной части, как и любой электродвигатель, из статора и ротора.  

Вращение в альтернаторе производится за счет электродвижущей силы, а для возникновения оной необходимо возбудить магнитное поле на обмотке.

В этом плане между альтернаторами разнице нет, разница лишь в том, в какой способ электромагнитное поле передается на а обмотку статора, а именно на синхронные и асинхронные.

В конструктивном плане разница в том, что синхронный альтернатор имеет обмотку на роторе, в то время как асинхронный не имеет ее и способы передачи соответственно у них разные.

Если не углубляться в теорию и рассмотреть строение альтернаторов, то коротко говоря у синхронного альтернатора более сложное строение за счет наличия и щеток, и обмоток на роторе и статоре, а асинхронный по конструкции более простой по конструкции. Считается, что последний менее надежен и менее вынослив, но это еще не делает его хуже, чем первый, все зависит от того, в каких условиях применяется генератор, есть множество факторов, которые могут поменять их местами или уровнять.

Достоинства синхронного альтернатора

Есть разница между тем, какой обмоткой будет обладать Ваш альтернатор, если же Вы хотите купить генератор для редких включений, и Вы не намерены подавать на него слишком большую нагрузку, то есть смысл сэкономить деньги и купить алюминиевый тип, если же работать генератор будет часто и должен будет выдерживать достаточно высокую нагрузку, то стоит подумать о медной обмотке.

Альтернатор с медной обмоткой будет давать максимально качественный ток на выходе. Важная часть синхронного альтернатора – это щетки, именно они отвечают за снятие тока со статора на ротор.

Главное преимущество такого альтернатора – это возможность выдерживать пиковые нагрузки и кратковременные перепады и выдавать качественное электричество на выходе, что и делает его столь востребованным. Также стоит отметить, что только с таким генератором будет совместима система AVR.

Синхронный генератор будет более правильным выбором для работы в бытовых условиях, для запитки дома или другого объекта с чувствительной к перепадам технике. Стоит отметить и высокую стоимость такого оборудования, такой генератор будет стоить дороже генератора с асинхронным альтернатором.

Недостатки синхронного альтернатора

Главным недостатком синхронного альтернатора можно назвать то, что он требует достаточно тщательного технического обслуживания.

Щетки необходимо периодически заменять, график замены напрямую зависит от того, какие щетки установлены на альтернатор, угольные изнашиваются быстрее, медно-графитовые изнашиваются дольше.

Помимо того, что у щеточного узла есть такой расходный материал как щетки, требующие периодической замены, сам альтернатор греется из-за трения щеток о ротор, и поэтому требует наличия охлаждения и тут есть побочный эффект.

Для охлаждения двигателя применяется вентилятор, который всасывает воздух и охлаждает обмотку, а вместе с воздухом он тянет и пыль, грязь и даже влагу. Более дорогие модели имеют достаточно высокий класс защиты для того, чтобы оградить альтернатор от влаги и пыли, но полностью защититься невозможно.

Преимущества асинхронного альтернатора

Преимущество асинхронного альтернатора заключается в том, что он имеет более простую конструкцию, а с этим и стоимость его меньше. Для движения подвижной части не требуется щетки для снятия электричества, достаточно магнитного поля и конденсаторов.

Стоит отметить высокую степень защиты и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании.

Так как такой альтернатор нагревается намного меньше синхронного, отпадает необходимость в охлаждении, благодаря чему его конструкция более уплотненная, что позволило предотвратить попадание пыли, грязи и влаги внутрь альтернатора. Это делает его долговечным и надежным.

Вес и физические размеры асинхронного альтернатора также намного меньше, чем у синхронного, так что и сам генератор компактнее. Также ощутимым преимуществом такого генератора будет в том, что его альтернатору не страшны короткие замыкания, что делает его хорошим вариантом для работы со сварочным оборудованием.

Недостатки асинхронного альтернатора

Помимо положительных сторон у него также есть и отрицательные стороны, которые заключаются в том, что выходящее напряжение не самого высокого качества, оно может скакать, а так как этот тип альтернатора несовместим с работой AVR, это может существенно отразится на его работе в бытовых условиях, например для запитки дома.

Стоит отметить, что низкий уровень качества тока и скачки напряжения на выходе у асинхронного генератора вызвано тем, что он плохо переносит стартовые пиковые нагрузки от аппретуры, подключаемой к нему, и это может вызвать плачевные последствия для техники, очень чувствительной к перепадам напряжения, например компьютеры, телефоны и другая электроника.

Помните, что не все асинхронные генераторы имеют очень большие скачки напряжения на выходе, хороший проверенный бренд всегда будет устанавливать на свой генератор только самый надежный двигатель, который будет поддерживать постоянное число оборотов при скачках нагрузки, обеспечивая минимальные отклонения от нормы в работе генератора.

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

При выборе между синхронным и асинхронным альтернатором стоит отталкиваться от того, в каких условиях будет применяться генератор и какие цели будут перед ним стоять и уже от этого отталкиваться при выборе.

Для того чтобы обеспечить свой дом или дачу стабильным электричеством, без перепадов и резких скачков, то стоит конечно же купить генератор синхронный, или щеточный, так как он будет давать на выходе ровное напряжение и качественный ток, что очень важно при подключении чувствительной аппретуры. Также такой генератор пригоден для работы с медицинским оборудованием, лабораторным или офисным оборудованием. Для всех этих целей старайтесь покупать модели с функцией AVR.

Если же главная цель генератора – это строительные работы на открытом воздухе, где большая загрязненность, пыль и влага, то стоит купить генератор с асинхронным альтернатором, который имеет большую устойчивость ко всем этим факторам. К тому же он пригоден для работы со сварочным оборудованием, так как исключен риск короткого замыкания при работе такого оборудования.

Синхронный или асинхронный генератор: какой выбрать?

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

При выборе бензогенератора для дома, или покупки дизельного генератора для работы, предприятия, любой, рационально мыслящий покупатель, естественно, обращает внимание на мощность электрогенератора, подробно и обстоятельно рассчитывая ее. И это верно.

Но следует помнить и о том, что выбор генератора – вопрос сложный и разноплановый, наподобие геометрического многогранника – стоит упустить из виду хоть одну грань, и фигура развалится.
Для того, чтобы электроэнергия от генератора поступала качественная и без сбоев, нужно помнить об одном важном факторе: тип встроенного альтернатора.

Звучит довольно сложно, но на самом деле, это простой выбор между двумя видами: щеточный или бесщеточный.

ЧТО ТАКОЕ АЛЬТЕРНАТОР

Когда–то давно, на заре своего возникновения, устройство для выработки электрического тока так и называлось – альтернатор.  То есть, это устаревшее название генератора переменного тока.

Позже его стали называть генератором, подразумевая под этим всю конструкцию: альтернатор и двигатель, размещенные на открытой раме или в корпусе.

Альтернатор в отдельности – самая важная часть генератора, именно он выполняет главную функцию – преобразовывает механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую энергию переменного тока. В нем есть два стандартных элемента: вращающийся ротор и статор – неподвижная часть генератора.

Для возбуждения электродвижущей силы на обмотках статора нужно создать переменное магнитное поле. Для этого все генераторы используют намагниченный ротор, который вращается.  Это то, что у всех одинаково. А вот дальше начинаются различия. По конструктивным особенностям передачи магнитного поля на обмотки статора все электростанции можно разделить на асинхронные и синхронные:

  • Синхронные альтернаторы имеют обмотки и на роторе. Синхронный альтернатор носит второе популярное название – щеточный.
  • Асинхронные альтернаторы обмотки на роторе не имеют. В них передается остаточная намагниченность ротора, без контакта, поэтому надобность в щетках тоже отпадает. Поэтому асинхронный альтернатор называют бесщеточным.

Если совсем просто, то синхронный альтернатор по строению является более сложным, он обладает обмотками на роторе и угольными щетками.

Асинхронный альтернатор более простой по своему строению, поэтому генераторы с ним стоят дешевле и, учитывая отзывы покупателей, являются менее надежными и выносливыми. Но это не значит, что асинхронный альтернатор заведомо хуже синхронного.

Есть некоторые нюансы, которые практически уравновешивают все плюсы и минусы и одного и другого типа. Какой генератор выбрать, синхронный или асинхронный, зависит от того, где и как вы планируете его применять.

Типичный отзыв клиента:

“Когда строил дом, время от времени брал генератор с работы (Хонда). Генератор хороший – не вопрос, наши дорожники использую больше пяти лет. Но когда я его подключил к газовому котлу, то он его не запустил. Уже позже узнал, что из-за того, что он бесщеточный, вырабатывает нестабильное напряжение. После этого взял Konner&Sohnen KS6000D. У кума работает больше года, он и посоветовал. От него вся электроника работает нормально, замерял вольтметром выходное напряжение, на выходе абсолютно ровная синусоида 220 В (+/-5). Не смотря на то, что я электрик, не знал, что для дома лучше брать синхронный генератор.” ©Глеб

Читать дальше

СИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПРЕИМУЩЕСТВА В РАБОТЕ

Качественный синхронный альтернатор для прохождения тока на роторе имеет медную обмотку. Иногда дешевые и низкокачественные модели генераторов оснащены алюминиевой обмоткой. Она хороша для редкого использования генератора при небольших нагрузках. А для получения тока высокого качества лучше приобрести генератор с медной обмоткой от стабильных и проверенных временем брендов.

 Кроме обмотки, есть скользящие контакты, называемые щетками, задачей которых является снятие напряжение с неподвижной части на подвижную часть, в связи, с чем через них проходит электроток.  Именно медная обмотка и узел щеток на роторе являются гарантией легкого переноса пусковых нагрузок и кратковременных перегрузок альтернатора.

Таким образом, синхронный генератор выдает на выходе напряжение без перепадов и скачков. Возможно минимальное отклонение – около 5%. Советы специалистов в этой отрасли гласят, что синхронная электростанция лучше асинхронной, так как выдается качественный и чистый ток. Известнейшая функция автоматического регулятора напряжения (AVR) работает только в синхронном генераторе.

Качественный и ровный ток играет немаловажную роль при подключении к питанию электроприборов, таких как, ноутбук, принтер, комп’ютер, модем, телефон. Чувствительное лабораторное и медицинское оборудование также требует качественного и ровного тока.

На бытовом уровне щеточный генератор будет более полезен, так как обеспечиваются качественным током и чувствительные к перепадам напряжения холодильники, телевизоры, стиральные машины.

   Подобьем плюсы щеточного узла и обмотки:

  • Стабильное напряжение
  • Ток самого высшего качества
  • Надежная работа

СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР: ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ
 

Наличие щеточного узла обладает и минусами в работе. Так, тесное постоянное скольжение этих щеток по ротору греет обмотку генератора. Чтобы избежать перегрева, используется воздушная система охлаждения с помощью вентилятора. Данная система приемлема и надежная, но также обладает побочным эффектом, таким как «эффект пылесоса».

Открытая конструкция щеточного генератора способствует всасыванию вовнутрь грязи, пыли и влаги. В связи с этим данные генераторы обладают низким классом защиты. Но время не стоит на месте, и много производителей с помощью инновационных достижений довольно хорошо защищают свои генераторы от влаги, пыли и грязи.

Выбирая, какой генератор лучше, обратите внимание на класс защиты, иначе необходима частая чистка щеточного узла, из-за мусора и пыли генератор может поломаться. Качественным методом профилактики поломок генератора является замена щеток время от времени.

Более качественные щетки медно-графитовые меняются один раз в три-четыре года, а угольные щетки нужно менять не реже, чем раз на два года.

   Минусы щеток:
 

  • Охлаждающий вентилятор тянет пыль вовнутрь
  • Нужно проводить техосмотр – замену щеток
  • Более высокая цена
  • Еще одним немаловажным минусом щеток является создание радиопомех. 

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: ПЛЮСЫ
 

Бесщеточный альтернатор не имеет обмотки на подвижной части, да и сама подвижная часть смахивает на маховик. Таким образом, и в щетках нет необходимости. Для работы генератору достаточно магнитного поля и конденсаторов.

Технически конструкция у асинхронного альтернатора проще, а значит, долговечнее и надежнее, техническое обслуживание (замена щеток) вообще отсутствует. Обмотки медной нет, перегрева быть не может и охлаждение не требуется.

Конструкция бесщеточного генератора такова, что пыль, влага и грязь не затягиваются вовнутрь. Благодаря этому повышается класс защиты. Бесщеточные генераторы обладают самым высоким уровнем защиты. Защищены от струй воды, падающих под любым углом, проникновения мелких пылинок и касаний.

 Вес и размеры асинхронного генератора намного меньше, ведь у него нет медной обмотки и вентилятора для охлаждения.
   То есть, получаем такие плюсы отсутствия щеток и обмотки:

  • Хорошая защита от пыли и грязи.
  • Небольшой вес и размеры.
  • Низкая цена.
  • Не нужно менять щетки.
  • И самый главный плюс –  бесщеточный альтернатор невосприимчив к коротким замыканиям, что особенно важно при подключении к электростанции сварочных аппаратов. 

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР: МИНУСЫ
 

К сожалению, асинхронный генератор обладает не только плюсами, но и минусами, главный их которых – это низкая способность «проглатывания» пусковых перегрузок. В связи с чем, напряжение на выходе нестабильно. В официальных характеристиках асинхронных генераторов указывается возможное отклонение в 10%, но в основном скачки выходят за пределы допустимого отклонения.

 Функции автоматического регулятора напряжения у данного вида генераторов не бывает.

Различные незапланированные скачки могут испортить дорогую электронику, а в этом случае риск не благородное дело! Чтобы обезопасить свою электронику при выборе асинхронного генератора, используйте возможность приобретения и установки стартового усилителя, что способствует улучшению выходящего тока.

   Итак, минусы асинхронного альтернатора:
 

  • Нестабильное напряжение
  • Ток низкого качества

Чтобы как-то выровнять эти показатели, помните при выборе генератора, что немаловажным фактором остается производитель мотора. Качественные бензиновые двигатели от мировых брендов способствуют улучшению выходных параметров, поскольку такой мотор поддерживает при изменении нагрузки постоянные обороты.
 

ВЫВОДЫ: КАКОЙ АЛЬТЕРНАТОР ЛУЧШЕ 

Какой лучше альтернатор щеточный или бесщеточный, выбирать, конечно, вам, но отзывы потребителей тоже говорят о многом. Изучив отзывы и полезные советы покупателей, которые уже использовали альтернатор асинхронный или синхронный, становится понятно, что главный критерий выбора – ответ на вопрос, для каких целей нужен генератор.

Генератор с синхронным альтернатором в бытовых условиях

  • Если вопрос в том, какой генератор лучше для дома, и вы планируете «запитывать» бытовую и компьютерную технику, то ответ без сомнений – нужно купить щеточный генератор, или как его еще называют – синхронный, а еще надежнее – генератор с функцией AVR. Только данный вид электростанции даст возможность спать спокойно при подключении чувствительных бытовых электроприборов и электротехники.
  • Для медицинских клиник, лабораторий, компьютерных офисов – тоже лучше приобрести синхронный генератор.
  • Если вас волнует вопрос, какой альтернатор выбрать для строительных работ, на открытом воздухе, в цехах, на улице, где повсюду пыль, грязь и преобладает повышенная влажность, то бесщеточный или, как его еще называют – асинхронный, генератор подойдет на все 100%.
  • Сварочные работы также требуют асинхронного бесщеточного генератора, не реагирующего на короткие замыкания.

Генератор с асинхронным альтернатором в условиях строительных работ

То есть синхронные генераторы, все-таки надежнее и популярнее, несмотря на высокую цену, ведь покупать новую технику взамен испорченной – это очень дорого и неэкономно.

В пользу синхронных альтернаторов говорит и статистика: синхронных (бесщеточных) генераторов продается намного больше, соотношение в пользу синхронных составляет 98%, поскольку они более практичны в быту.

Наука постоянно движется вперед, технологии усовершенствуются и развиваются, в связи с этим мировые бренды начинают производить синхронные электростанции с высоким классом защиты и асинхронные электростанции с более стабильным напряжением на выходе.
 

Генераторы синхронные или асинхронные: принцип работы, преимущества и недостатки

Какой генератор лучше синхронный или асинхронный

Отсутствие централизованного энергоснабжения или довольно частые перебои в электросети явление частое. Решение здесь одно – приобретение миниэлектростанции. Автономный источник энергии поможет сохранить нервы владельцу загородного дома и приобрести уверенность частному предпринимателю.

Традиционный подход к покупке заключается в подборе техники, согласно ее техническим характеристикам. А именно, расчет мощности, выбор топлива, обзор дополнительных опций. Это правильное решение. Но есть некоторые особенности генераторных установок, с которыми следует ознакомиться подробнее.

 Более подробная информация о всех нюансах при выборе генератора предоставлена в статье: “Как правильно подобрать генератор для дома”.

Конструктивные особенности альтернатора

Конструкция электростанции открытого типа внутри каркасной рамы или закрытого типа внутри кожуха состоит из альтернатора и двигателя внутреннего сгорания.

Механическую энергию работающего двигателя альтернатор преобразовывает в электрическую энергию, которая и служит основным источником питания.

Вращающийся ротор альтернатора воздействует магнитным полем на неподвижный статор, в результате, чего возникает электродвижущая сила на его обмотках. Различают 2 вида альтернаторов: синхронный и асинхронный.


У синхронного генератора есть жесткая связь между обмотками статора и частотой вращения ротора. Ротор начинает вращаться под действием механической энергии с синхронной скоростью.

Ток в обмотку поступает через угольные щетки, которые находятся в непосредственном контакте со статором. Отсюда и произошло название щеточный альтернатор.

Обмотки присутствуют как на статоре, так и на роторе.


В асинхронном альтернаторе передача магнитного поля происходит без плотного контакта. Ротор вращается в одном магнитном поле со статором, с некоторым его опережением.

Щетки в этой конструкции не используются, поэтому альтернатор называется бесщёточным.

Его упрощенный конструктив (без обмоток ротора и отсутствие угольных щеток) позволил существенно снизить цену на генератор в целом.

Синхронный альтернатор

В качестве материала для обмотки используют два вида проволоки медная и алюминиевая. И та, и другая имеют высокую электропроводимость, хотя у меди она значительно выше. Грамотными потребителями ценится именно медная обмотка.

Медь медленно нагревается и быстро отдает тепло, что сказывается на общем тепловом балансе генератора. В отличие от алюминия, медная обмотка обладает большей износоустойчивостью.

Если для кратковременных включений можно приобретать генератор с алюминиевой обмоткой, то для продолжительных работ и для использования генератора, как основной источник питания следует остановить внимание на медных обмотках, которые предлагают ведущие мировые бренды, в том числе, Elemax, Matari  Hyundai и другие.

Некоторые торговые марки идут на всевозможные ухищрения, чтобы обмануть доверчивого покупателя. Например, имитируют цвет меди, красят обмотку. При покупке, необходимо задавать подробные вопросы, в том числе о том, из какого материала обмотка.

Угольные щетки, которые служат скользящим соединением, являются также главным элементом конструкции. От их качества и свойств обмоток зависит стабильность выходного напряжения.

Благодаря щеточному узлу, альтернатор может игнорировать кратковременные всплески напряжения и выдавать более чистый ток в узких границах 230 В.  Высокая точность колебаний составляет до 5%.

  Во время непосредственного контакта неизбежно повышается температура обмотки генератора, для чего необходимо усиленное охлаждение. Чаще всего, такие генераторы  изготавливают в открытом исполнении, чтобы обеспечить лучший приток воздуха.

Открытая конструкция способствует загрязнению важных узлов генератора, но производители и здесь на высоте постоянно совершенствуют защитные системы и повышают класс защиты. Более качественный блок может состоять из медно-графитовых щеток, которые более устойчивы к повышению температуры и более долговечны.

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

Итак, преимущества щеточного альтернатора:

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

Отрицательные стороны:

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

Варианты использования:

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

АСинхронный альтернатор

Работа альтернатора происходит без щеточного узла, отсутствие которого серьезно упрощает конструкцию и обслуживание. Отсутствие обмоток исключает их перегрев и аварийный выход из строя генератора. И, конечно же, существенно уменьшает габариты генераторной установки и ее общий вес.

У бесщеточных генераторов очень высокий класс защиты, куда входит даже защита от падающей воды и от проникновения мелких фракций. К этому типу генераторов можно подключать сварочные аппараты, так как они не боятся коротких замыканий. Правда, пусковых токов они не переносят.

У них бывают довольно сильные перепады выходного напряжения, что говорит о нестабильности работы. Как альтернативный вариант, для улучшения качества выходного тока можно приобрести стартовый усилитель, который добавит уверенности в сохранности дорогостоящей аппаратуры либо дополнительный блок автоматического регулятора напряжения.

Уровень исполнения и класс двигателя также играют решающую роль в повышении качества напряжения, а именно, его способность поддерживать постоянные обороты при изменении нагрузки.

Достоинства бесщеточного альтернатора:

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

Минусы:

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

Область применения:

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

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.