Synchronní generátor střídavého proudu – co to je? LLC PKF Energodieselcenter

Synchronní generátor (alternátor) je zařízení, které přeměňuje mechanickou nebo jinou energii na střídavý proud.

První významné pokusy o vytvoření alternátorů provedli M. Faraday a I. Pixie v roce 1831, ale jejich vynálezy nebyly pro příliš malý výkon v praxi využity. Podobné zařízení bylo poprvé veřejně předvedeno v roce 1886. O něco dříve, v roce 1882, D. Gordon vyvinul docela výkonný dvoufázový generátor.

V roce 1891 si slavný srbský fyzik a vědec N. Tesla nechal patentovat vysokofrekvenční alternátor. Třífázové zařízení s podobným principem činnosti vytvořil ruský inženýr M. Dolivo-Dobrovolsky, který v roce 1903 jako první na světě spustil plnohodnotnou třífázovou elektrárnu. Dodával elektřinu obilnému výtahu v Novorossijsku.

Z čeho se skládá alternátor?

• proudový vodič;
• „kotva“ (magnetický obvod);
• magnetický systém (běžný, elektrický).

Elektřina je posílána z kotvy díky uhlíkovým kartáčkům, které ulpívají na kroužku. Navíc jsou k němu připojeny konce vodiče, což zajišťuje plný provoz zařízení.

Kotva je pohyblivá (rotující) část generátoru a stator je statický (pevný) prvek, ve kterém se vytváří magnetické pole. Pokud se tvoří pomocí elektřiny, pak musí paralelně pracovat další generátor, který vybudí akci. Budič je vybaven standardními magnety.

V závislosti na způsobu použití zařízení a jeho typu je kotva poháněna různými mechanismy. V elektrárnách tuto funkci plní parní nebo hydraulické (vodní) turbíny. V domácích podmínkách se mnohem častěji používají zařízení, u kterých je kotva poháněna spalovacím motorem, který vyrábí mechanickou energii.

Typy synchronních generátorů střídavého proudu

1. Vysokofrekvenční generátory jsou určeny k přeměně mechanické energie na vysokofrekvenční elektřinu. Zařízení pracuje tak, že mění magnetický tok působením rotujícího rotoru na statický stator. Vysoké frekvence je dosaženo zvýšením počtu pólů a zrychlením rotace statoru. Používá se jako zdroj elektrické energie pro radiotelegrafní stanice na vzdálenost až 3 kilometrů. Pro menší intervaly nejsou vhodné, protože je nutné zvýšit frekvenci. Zařízení se dělí na generátory, které vyrábějí energii přímo ve stroji, a jednotky, ve kterých se proud zvyšuje statickými násobiči.
2. Hydroturbínový generátor, jak název napovídá, pracuje díky pohybu hydraulické turbíny. Rotor v takových zařízeních je umístěn na stejném hřídeli jako kolo turbíny. Maximální výkon takových jednotek dosahuje 100 000 kW, což je u elektráren, zejména autonomních, působivé číslo. Jsou podstatně větší než podobná zařízení. Průměr jednoho rotoru může dosáhnout patnácti metrů. Výkon turbíny je významně ovlivněn rychlostí, kterou se otáčí, charakteristikou točivého momentu rotoru a délkou vedení pro přenos energie. Vinutí je umístěno přímo na statoru, obklopuje čirý pólový rotor, který je upevněn na hřídeli.
3. Generátor parní turbíny, poháněný parní turbínou. Nejběžnější jsou dvoupólová a čtyřpólová zařízení. Rotor má tvar efektního válce s pravoúhlými drážkami. Střídavé vinutí je umístěno ve speciálních drážkách na vnitřní straně statoru. Pomaloběžné stroje mají rotor ve tvaru kola nebo hvězdy. Pokud je systém uzavřen, pak jsou chladicí prvky umístěny přímo pod generátorem. Oproti předchozímu typu generátorů jsou parní turbínové generátory podstatně menší velikosti.

Nejpoužívanější synchronní třífázové generátory, jejichž výkon se pohyboval od minimálních hodnot až po několik megawattů. Činnost klasických alternátorů byla založena na tom, že na rotoru byly umístěny kroužky a kartáče, které byly v přímém kontaktu se statorem. Ve většině případů byl tento mechanismus nebezpečný; kartáče se rychle opotřebovávaly a komutátor kotvy vyžadoval nepřetržitou údržbu. Proto byly vyvinuty bezkomutátorové synchronní generátory, které všechny tyto nevýhody eliminovaly.

Provoz synchronního bezkomutátorového třífázového generátoru je založen na použití nezávislého budícího systému a automatických regulátorů napětí (AVR). AVR pomáhá předcházet kolísání a přepětí tím, že udržuje výstupní napětí generátoru na konstantní úrovni. Pokud náhle dojde k výraznému přepětí, AVR převezme celou zátěž a selže jako první, čímž ochrání zbytek alternátorových systémů. AVR jsou dodávány samostatně jako náhradní díl a jeho výměna není o nic složitější než výměna baterií v jakémkoli zařízení.

Generátory mohou být jednoložiskové s jedním ložiskem nebo dvouložiskové.

Pokud generátor selže, ale motor je v dobrém stavu, můžete si generátor objednat samostatně. Pro objednání je nutné znát název motoru a připojovací rozměry generátoru. Hlavní gradace je zde založena na zemi výroby motoru – ať už je to domácí nebo dovážené, protože většina domácích motorů (YaMZ, TMZ nebo MMZ) vyvinula své vlastní typy pro připojení a připojení generátoru k motoru (přímo prostřednictvím spojkou nebo pomocí spojovacích kroužků). Dovážené motory jsou připojeny k alternátorům pomocí jediného systému SAE.

Aplikace generátorů střídavého proudu

Střídavý proud se používá všude v různých odvětvích lidské činnosti. Na rozdíl od stejnosměrného proudu lze střídavý proud přenášet na velké vzdálenosti s minimálními ztrátami. Pomocí diodových usměrňovačů lze v případě potřeby převést střídavý proud na stejnosměrný proud bez velkého úsilí, ale naopak to nelze. K jeho širokému použití přispěla řada výhod. V dnešní době většina moderních domácích zařízení a gadgetů běží na střídavý proud.

Poptávka po synchronních generátorech každým rokem roste. To platí jak pro velké stacionární jednotky, tak pro mobilní (přenosné), které se používají především v každodenním životě nebo na malých zařízeních.

• administrativní a obytné budovy;
• školy, nemocnice, školky;
• průmyslové a obchodní podniky;
• nákupních a zábavních center.

Generátory střídavého proudu se používají i na odlehlých, těžko dostupných nebo nedostupných místech s jinými zdroji energie. Autonomní dieselové a benzínové elektrárny jsou také vybaveny synchronními generátory. Oblasti použití alternátorů nejsou omezeny a stále rostou.

Alternátory musí být pravidelně servisovány v souladu s doporučeními výrobce. V opačném případě existuje vysoká pravděpodobnost poruch nebo selhání jednotky.

PKF Energodieselcenter LLC působí na trhu Ruska a sousedních zemí již více než 17 let. Za tuto dobu se nám podařilo vytvořit si bezvadnou pověst a vyvinout optimální přístup ke spolupráci. Specializujeme se na výrobu plynových pístových a dieselových elektráren na bázi motorů YaMZ.

• dieselové a plynové pístové elektrárny;
• elektrárny;
• komponenty a příslušenství.

• BG, BEMZ (Rusko);
• GS, JSC Elektroagregat (Rusko);
• Stamford, Cummins (Anglie);
• Marelli Motori (Itálie);
• Leroy Somer (Francie);
• Linz (Itálie) atd.

Doručení objednávky se provádí v rámci Ruské federace. Naše produkty můžete zakoupit také v zemích SNS. Specialisté Energodieselcenter jsou připraveni pomoci s výběrem zařízení, které je vhodné pro jeho vlastnosti. Odborníci zodpoví všechny vaše dotazy a pomohou vám s rezervací. Chcete-li získat bezplatnou konzultaci, musíte vytočit číslo 8 800 550-76-40.

<b>Nejprve však princip fungování elektrického generátoru</b>

Princip fungováníVýkon jakéhokoli generátoru je založen na jevu elektromagnetické indukce. Přeměnu mechanické energie motoru (rotační) na energii elektrického proudu znázorňuje následující obrázek:

Pokud se rám otáčí rovnoměrně v jednotném magnetickém poli, objeví se v něm proměnná E.M.F. (elektromotorická síla), jejíž frekvence je rovna frekvenci otáčení rámu. Ať už rámem rotujeme v magnetickém poli, nebo magnetickém poli kolem rámu, nebo magnetickém poli uvnitř rámu, výsledek bude stejný – E.M.F. , měnící se podle harmonického zákona.

Video, princip činnosti generátoru elektrického proudu.

<b>Charakteristické vlastnosti synchronních a asynchronních generátorů:</b>

<b>Synchronní generátor</b>

Jedná se o synchronní elektrický stroj pracující v režimu generátoru, ve kterém se frekvence otáčení magnetického pole statoru rovná frekvenci otáčení rotoru. Rotor se skládá z vinutí, když je přivedeno napětí, na které se objeví magnetické pole s magnetickými póly a vytvoří rotující magnetické pole, které při průchodu statorovým vinutím v něm indukuje EMF.

В v závislosti na typu vinutírotor může být klecový nebo fázový. Rotující magnetické pole vytvářené pomocným statorovým vinutím indukuje magnetické pole na rotoru, které rotací s rotorem indukuje emf v pracovním statorovém vinutí, stejně jako v asynchronním generátoru.

Rotorpři spouštění elektrárny, vytváří slabé magnetické pole, ale s rostoucí rychlostí se zvyšuje i EMF v budícím vinutí. Napětí z tohoto vinutí je přiváděno do rotoru přes automatickou regulační jednotku (AVR), řídící výstupní napětí změnou magnetického pole.

Například, připojená indukční zátěž demagnetizuje generátor a snižuje napětí, a když je připojena kapacitní zátěž, generátor je předpětí a napětí se zvyšuje. Říká se tomu „kotevní reakce“.

Aby byla zajištěna stabilita výstupního napětí je nutné měnit magnetické pole rotoru regulací proudu v jeho vinutí (u synchronních generátorů), kterou zajišťuje jednotka AVR (Automatic Voltage Regulator).

Díky tomuto způsobu nastavení, bez ohledu na změny zatěžovacího proudu a otáček motoru elektrárny, zůstává stabilita výstupního napětí generátoru velmi vysoká, na úrovni ±1 %.

Výhoda synchronních generátorů je vysoká stabilita výstupního napětí, nevýhodou je však možnost proudového přetížení, protože při příliš velkém zatížení může regulátor nadměrně zvýšit proud ve vinutí rotoru, což může vést k poruše.

Více do nevýhody synchronního lze připsat generátory přítomnost sestavy kartáče, které dříve nebo později bude nutné opravit, i když v současnosti je tento nedostatek prakticky odstraněn Protože moderní synchronní generátory jsou většinou bezkomutátorové, jejich rotor nemá sestavu komutátor-kartáč a proud v budicím vinutí (v. rotor) je indukován střídavým magnetickým polem vytvářeným hlavním a/nebo přídavným statorovým vinutím.

<b>Asynchronní generátor</b>

Asynchronní elektrický stroj pracující v režimu brzdění, jehož rotor se otáčí dopředu, ale ve stejném směru jako magnetické pole statoru.

V asynchronním generátoru rotor dokončen trvalý magnet nebo elektromagnet. Počet pólů rotoru může být dva, čtyři atd., ale násobek dvou.

V domácích benzínových a naftových motorech V elektrárnách se zpravidla používá rotor se dvěma póly, který určuje otáčky motoru elektrárny při 3000 ot./min. Dieselové elektrárny s rychlostí otáčení 1500 ot/min využívají čtyřpólový asynchronní generátor.

Rotující magnetické pole vždy zůstává beze změny a nejsou nastavitelné, v důsledku čehož napětí a frekvence na výstupu generátoru závisí na rychlosti rotoru a v důsledku toho na stabilitě otáčení motoru elektrárny.

Navzdory snadné údržbě, nízké citlivosti na zkrat a nízké ceně, asynchronní generátory se používají poměrně zřídka, protože existují řada nevýhod: vysoká cena v závislosti na aktivní indukční povaze zátěže; nespolehlivost provozu při extrémním zatížení; závislost výstupního napětí a frekvence proudu na stabilitě motoru atp.