Электрогенераторы: cловарь терминов

Энциклопедия техники

генера́тор электри́ческий
устройство, преобразующее механическую, тепловую, электромагнитную, световую и другие виды энергии в электрическую. К таким устройствам относятся турбо – и гидрогенераторы, термогенераторы, магнитогидродинамические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, солнечные батареи, атомные и изотопные батареи. Все эти устройства считаются физическими источниками тока, в отличие от химических источников, вырабатывающих электрическую энергию в результате окислительно-восстановительных реакций (гальванические элементы, электрические аккумуляторы, топливные элементы).

Смотреть значение Генератор Электрический в других словарях

Генератор — генератора, м. (латин. generator, букв. родитель) (тех.). 1. Механизм, производящий энергию. постоянного тока (то же, что динамо-машина). 2. Печь особого устройства для производства генераторного газа.
Толковый словарь Ушакова

Генератор — -а; м. [от лат. generator – производитель].
1. Устройство, аппарат или машина, предназначенные для производства какого-л. вещества, выработки энергии или преобразования одного.
Толковый словарь Кузнецова

Аэрозольный Генератор — аппарат, диспергирующий жидкость в воздухе; в медицине применяется с целью воздействия на организм аэрозоля (вакцинация, ингаляционная и наружная химиотерапия), а также.
Большой медицинский словарь

Генератор Радиоактивных Изотопов — (син. изотопный генератор) общее название установок, в которых из долгоживущего радиоактивного изотопа образуется другой, с меньшим периодом полураспада; в медицинской.
Большой медицинский словарь

Дезинфекционный Кипятильник Электрический — Д. к., кипячение воды в котором производится с помощью встроенного электронагревательного элемента.
Большой медицинский словарь

Генератор — , прибор, вырабатывающий электрическую энергию. Самым распространенным является устройство, которое, используя явление электромагнитной индукции, преобразует механическую.
Научно-технический энциклопедический словарь

Генератор Ван Де Граафа — , устройство, генерирующее высокое напряжение с помощью концентрации электрических зарядов на внешней стороне полого ПРОВОДНИКА. Построенный Джоном КОКРОФТОМ и Эрнестом.
Научно-технический энциклопедический словарь

Генератор Переменного Тока — , ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР, который производит переменный ток.
Научно-технический энциклопедический словарь

Каскадный Генератор — (генератор КОКРОФТА-УОЛТОНА), устройство, в котором создается постоянное высокое напряжение за счет умножения низкого переменного напряжения в контуре, содержащем.
Научно-технический энциклопедический словарь

Асинхронный Генератор — асинхронная электрическая машина, работающая вгенераторном режиме. Вспомогательный источник электрического токанебольшой мощности и тормозное устройство (в электроприводе).
Большой энциклопедический словарь

Потенциал Электрический — , см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ.
Научно-технический энциклопедический словарь

Преобразователь Электрический — , устройство для превращения любого неэлектрического сигнала (света, звука и т. д.) в электрический, и наоборот. Примерами служат микрофоны, громкоговорители, звукосниматели.
Научно-технический энциклопедический словарь

Аэрозольный Генератор — машина для образования термомеханическим способомаэрозолей пестицидов и их распыления в целях уничтожения вредителейсельскохозяйственных культур, лесных и плодовых.
Большой энциклопедический словарь

Изотопный Генератор — см. Генератор радиоактивных изотопов.
Большой медицинский словарь

Импеданс Электрический — полное сопротивление электрической цепи переменному току; измерение И. э. отдельных участков тела используется, напр., при изучении периферического кровообращения методом реографии.
Большой медицинский словарь

Блокинг-генератор — релаксационный генератор с трансформаторной обратнойсвязью, вырабатывающий кратковременные (ок. 1 мкс) электрические импульсы,повторяющиеся через сравнительно большие.
Большой энциклопедический словарь

Ван-де-граафа Генератор — см. в ст. Электростатический генератор.
Большой энциклопедический словарь

Вентиль Электрический — название электрических приборов, обладающиходносторонней проводимостью: высокой – для токов одного (прямого)направления и низкой – для токов противоположного (обратного).
Большой энциклопедический словарь

Выпрямитель Электрический — преобразователь переменного электрическоготока в постоянный. Обычно выпрямление тока осуществляется электрическимвентилем, по типу которого различают выпрямители.
Большой энциклопедический словарь

Генератор — (лат. generator – производитель) – устройство, аппарат, машина,производящие какой-либо продукт (напр., ацетиленовый генератор,парогенератор), вырабатывающие электрическую.
Большой энциклопедический словарь

Генератор Качающейся Частоты — то же, что свип-генератор.
Большой энциклопедический словарь

Генератор С Самовозбуждением — то же, что автогенератор.
Большой энциклопедический словарь

Манометр Электрический — М. для измерения давления по изменению электрических параметров (напр., электрического сопротивления), воспринимающих давление устройств или материалов.
Большой медицинский словарь

Двойной Электрический Слой — образован двумя близкими друг к другу слоямиэлектрических зарядов противоположного знака, но одинаковой поверхностнойплотности. Возникает на границе раздела двух.
Большой энциклопедический словарь

Дроссель Электрический — катушка индуктивности, которую включают вэлектрическую цепь для устранения (подавления) переменной составляющейтока в цепи, разделения или ограничения электрических.
Большой энциклопедический словарь

Ожог Электрический — О., вызванный прохождением через ткань электрического тока значительной силы и напряжения; характеризуется большой глубиной поражения.
Большой медицинский словарь

Оптический Квантовый Генератор — (син. лазер) техническое устройство для импульсного или непрерывного генерирования монохроматического когерентного излучения оптического диапазона спектра; О. к.
Большой медицинский словарь

Задающий Генератор — маломощный автогенератор в радиопередатчиках среднейи большой мощности, создающий высокостабильные по частоте колебания,которые затем преобразуются по частоте и.
Большой энциклопедический словарь

Заряд Электрический — см. Электрический заряд.
Большой энциклопедический словарь

Офтальмоскоп Электрический Ручной — (син. электроофтальмоскоп) О., снабженный осветительной системой и предназначенный для безрефлексного исследования глазного дна в прямом и обратном виде, в белом или.
Большой медицинский словарь

Виды электрических генераторов и принципы их работы

Электрическим генератором называется машина или установка, предназначенная для преобразования энергии неэлектрической — в электрическую: механической — в электрическую, химической — в электрическую, тепловой — в электрическую и т. д. Сегодня в основном, произнося слово «генератор», мы имеем ввиду преобразователь механической энергии – в электрическую.

Это может быть дизельный или бензиновый переносной генератор, генератор атомной электростанции, автомобильный генератор, самодельный генератор из асинхронного электродвигателя, или тихоходный генератор для маломощного ветряка. В конце статьи мы рассмотрим в качестве примера два наиболее распространенных генератора, но сначала поговорим о принципах их работы.

Так или иначе, с физической точки зрения принцип работы каждого из механических генераторов — один и тот же: явление электромагнитной индукции, когда при пересечении линиями магнитного поля проводника – в этом проводнике возникает ЭДС индукции. Источниками силы, приводящей к взаимному перемещению проводника и магнитного поля, могут быть различные процессы, однако в результате от генератора всегда нужно получить ЭДС и ток для питания нагрузки.

Принцип работы электрического генератора — Закон Фарадея

Принцип работы электрического генератора был открыт в далеком 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. Позже этот принцип назвали законом Фарадея. Он заключается в том, что при пересечении проводником перпендикулярно магнитного поля, на концах этого проводника возникает разность потенциалов.

Первый генератор был построен самим Фарадеем согласно открытому им принципу, это был «диск Фарадея» – униполярный генератор, в котором медный диск вращался между полюсами подковообразного магнита. Устройство давало значительный ток при незначительном напряжении.

Позже было установлено, что отдельные изолированные проводники в генераторах проявляют себя гораздо эффективнее с практической точки зрения, чем сплошной проводящий диск. И в современных генераторах применяются теперь именно проволочные обмотки статора (в простейшем демонстрационном случае — виток из проволоки).

Генератор переменного тока

В подавляющем своем большинстве современные генераторы — это синхронные генераторы переменного тока. У них на статоре располагается якорная обмотка, от которой и отводится генерируемая электрическая энергия. На роторе располагается обмотка возбуждения, на которую через пару контактных колец подается постоянный ток, чтобы получить вращающееся магнитное поле от вращающегося ротора.

За счет явления электромагнитной индукции, при вращении ротора от внешнего привода (например от ДВС), его магнитный поток пересекает поочередно каждую из фаз обмотки статора, и таким образом наводит в них ЭДС.

Чаще всего фаз три, они смещены физически на якоре друг относительно друга на 120 градусов, так получается трехфазный синусоидальный ток. Фазы можно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», чтобы получить стандартное сетевое напряжение.

Частота синусоидальной ЭДС f пропорциональна частоте вращения ротора: f = np/60, где — p – число пар магнитных плюсов ротора, n – количество оборотов ротора в минуту. Обычно максимальная скорость вращения ротора — 3000 оборотов в минуту. Если подключить к обмоткам статора такого синхронного генератора трехфазный выпрямитель, то получится генератор постоянного тока (так работают, кстати, все автомобильные генераторы).

Трехмашинный синхронный генератор

Конечно, у классического синхронного генератора есть один серьезный минус — на роторе располагаются контактные кольца и щетки, прилегающие к ним. Щетки искрят и изнашиваются из-за трения и электрической эрозии. Во взрывоопасной среде это не допустимо. Поэтому в авиации и в дизель-генераторах более распространены бесконтактные синхронные генераторы, в частности — трехмашинные.

У трехмашинных устройств в одном корпусе установлены три машины: предвозбудитель, возбудитель и генератор — на общем валу. Предвозбудитель — это синхронный генератор, он возбуждается от постоянных магнитов на валу, генерируемое им напряжение подается на обмотку статора возбудителя.

Статор возбудителя действует на обмотку на роторе, соединенную с закрепленным на ней трехфазным выпрямителем, от которого и питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор генерирует в своем статоре ток.

Газовые, дизельные и бензиновые переносные генераторы

Сегодня очень распространены в домашних хозяйствах дизельные, газовые и бензиновые генераторы, которые в качестве приводных двигателей используют ДВС — двигатель внутреннего сгорания, передающий механическое вращение на ротор генератора.

У генераторов на жидком топливе имеются топливные баки, газовым генераторам — необходимо подавать топливо через трубопровод, чтобы затем газ был подан в карбюратор, где превратится в составную часть топливной смеси.

Во всех случаях топливная смесь сжигается в поршневой системе, приводя во вращение коленвал. Это похоже на работу автомобильного двигателя. Коленвал вращает ротор бесконтактного синхронного генератора (альтернатора).

Лучшие инверторные генераторы домашних электростанций имеют встроенный аккумулятор для компенсации перепадов и систему двойного преобразования, у таких устройств переменное напряжение получается более стабилизированным.

Автомобильные генераторы

Еще один пример генератора переменного тока — самый распространенный в мире вид генератора – автомобильный генератор. Данный генератор традиционно содержит обмотку возбуждения с контактными кольцами на роторе и трехфазную обмотку статора с выпрямителем.

Встроенный электронный регулятор удерживает напряжение в допустимых для автомобильного аккумулятора пределах. Автомобильный генератор — высокооборотный генератор, его обороты могут достигать 9000 в минуту.

Хотя изначально ток получается переменным (полюсные наконечники ротора поочередно и в разной полярности пересекают своими магнитными потоками три фазы обмотки статора), затем он выпрямляется диодами и превращается в постоянный, пригодный для зарядки аккумулятора.

Необычные конструкции электрических генераторов:

Виды генераторов – особенности и их применение

Генератор – это устройство, которое обеспечивает бесперебойное снабжение электроэнергией дома, либо строительные объекты. И, конечно же, существует огромное количество видов генераторов, в свою очередь каждый из них решает определенные задачи, поэтому перед приобретением необходимо ознакомиться с их характеристиками и особенностями.

Основные виды генераторов и их применение

По типу двигателей внутреннего сгорания и потребляемого устройствами типа топлива делятся на следующие виды: дизельные, газовые, бензиновые генераторы.

Бензиновый. Благодаря компактным размерам и простоте использования он является идеальным вариантом в быту при временном отключении электроэнергии, также от него могут питаться автомобильные аккумуляторы, инструменты, лампы аварийного освещения и так далее.

Читайте также:  Вагон бытовка цена: от чего зависит стоимость временного жилья?

Топливо для такого вида аппарата всегда под рукой. Однако напомним, что такой вид аппарата подходит только как аварийный (резервный) источник на не большие промежутки времени в период отключения постоянной подачи электроэнергии, и они не подходят для бесперебойного обеспечения электроэнергией.

Дизельный . Данный вид является отличным решением для длительной работы и постоянного бесперебойного электроснабжения. Его преимуществами являются мощность, надежность и что очень важно – долговечность. Стоимость дизельного генератора значительно выше, чем бензинового. Однако затраты на топливо и техническое обслуживание у бензинового генератора выше чем у дизельного и это вполне компенсирует разницу в их цене.

Газовый . Этот вид аппарата используется для постоянного бесперебойного электроснабжения, а в некоторых случаях как резервный источник. Главным плюсом этого генератора является его работа на природном газе, что, безусловно, экономичнее (если происходит питание от магистрального газопровода, а также модель может работать на газе из баллонов и значит, его возможно использовать, если по близости таковой магистрали нет). Такой вид электростанции более экологичен (вредные вещества в выхлопах отсутствуют) и прост в обслуживании.

Различие двигателей генераторов

Двигатели генераторов бывают двух видов:

Дизельные (более длительный период работы на отказ, меньший расход топлива, высокая начальная стоимость и используются как постоянный источник электроэнергии).

Бензиновые (легкий запуск даже при низких температурах, значительно дешевле дизельных и используются как кратковременный источник электроэнергии).

Бензиновые двигатели моделей делятся на 2-тактные и 4-тактные.

2-тактные применяются для компактных и маломощных генераторных установок (например, для небольшого дачного участка или поездки на природу). Беспрерывная ежедневная работа должна быть не более 1 часа в сутки. Наработка на отказ не более 500 часов.

4-тактные более мощные и экономичные. Возможна беспрерывная работа примерно 8 часов в сутки. У этого виды генераторов высокий запас прочности, наработка на отказ до 2000 часов.

Синхронные и асинхронные генераторы

  • синхронный . Высокое качество электроэнергии (более чистый ток), а так же они легче переносят пиковое перегрузки. Рекомендуется для питания реактивных нагрузок с высокими пусковыми токами;
  • асинхронный . Дешевле чем синхронный, однако, он плохо переносит пиковые перегрузки. Благодаря простоте конструкции является более устойчивым к короткому замыканию. Рекомендуется для питания активных нагрузок;
  • инверторный . Экономичный режим работы, а также вырабатывает электроэнергию высокого качества (что позволяет подключить к нему чувствительную к качеству поступающего тока электронную технику).

Различие фаз генераторов

Модели бывают однофазными (220 В) и трехфазными (380 В).

Однофазный и трехфазный – разные устройства, у них свои особенности и условиями работы.

Трехфазный стоит выбирать, только если есть трехфазные потребители (в последнее время в загородных домах либо небольших производствах таковые встречаются достаточно редко, так как в основном это какие-либо старые устройства).

Еще трехфазные модели отличаются высокой стоимостью и довольно дорогим обслуживанием, а это значит, что при отсутствии трехфазных потребителей целесообразно приобрести мощный однофазный аппарат.

Купить генератор в нашем интернет-магазине

Если Вы не можете определиться с видом генератора, звоните в отдел продаж по телефону: 8 (800) 700-85-87 – наши специалисты обязательно Вам помогут!

Виды генераторов в зависимости от типа альтернатора

В состав электрогенераторов входят два основных агрегата – силовая установка, которая приводит в действие генератор и альтернатор. В данной статье будут рассмотрены виды генераторов в зависимости от типа альтернатора.

Базовая основа для установок, которые генерируют электричество при помощи электромагнитов, была разработана британским экспериментатором и физиком Майклом Фарадеем в 1831 году, который затем построил диск Фарадея, являющийся одним из первых генераторов. После этого электрогенераторы постоянно совершенствовались в течение полутора веков. Были созданы асинхронные и синхронные альтернаторы, одно и трехфазные, без инверторного управления и с ним. В чем отличие всех этих типов?

В синхронном альтернаторе электроэнергия производится с совпадением частоты вращения статора и ротора. Электродвижущая сила или ЭДС создается, когда поле, сформированное магнитными полюсами ротора, пересекает стартерную обмотку. В таком генераторе ротор является либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, который имеет число полюсов кратное двум. Двухполюсный ротор, который имеет частоту вращения 3000 об/мин, устанавливается в резервных генераторах, а в основных генераторах, которые вырабатывают электроэнергию круглые сутки, ротор вращается с частотой 1500 об/мин.

После запуска синхронного генератора, ротор формирует довольно слабое магнитное поле, но постепенно количество его оборотов возрастает и ЭДС повышается. На выходе стабильность напряжения контролируется с помощью блока автоматической регулировки (AVR), который изменяет магнитное поле во время поступления напряжения на ротор с обмотки возбуждения. При работе синхронных генераторов возможно возникновение «реакции якоря», то есть при активации индуктивной нагрузки генератор размагничивается и при этом падает напряжение. А в том случае, когда подается емкостная нагрузка, наоборот, генератор подмагничивается и напряжение растет.

Преимуществом синхронных генераторов заключается в стабильном напряжении на выходе, но их недостатком является склонность к перегрузкам, которые возможны тогда, когда нагрузки растут и превышают допустимый уровень, то есть ток в роторной обмотке чрезмерно увеличивается блоком AVR.

Синхронный генератор способен кратковременно произвести на выдаче такой ток, который может превысить номинальное значение в несколько раз. Так как некоторым электроприборам, к которым относятся электродвигатели, компрессоры, насосы и некоторые другие, требуется повышенный стартовый ток, и они оказывают повышенную нагрузку на сеть, то лучшим источником, как основного, так и резервного питания для них будут как раз такие альтернаторы.

Вращение ротора в таких генераторах немного опережает по оборотам магнитное поле, которое создается статором. У таких электрогенераторов в комплекте идут роторы с двумя видами обмотки – короткозамкнутой и фазной. У асинхронного генератора принцип работы точно такой же, как и у его синхронного аналога – статор создает магнитное поле на вспомогательной обмотке, которое затем передается ротору и формирует на статорной обмотке ЭДС. Но разница заключается в том, что частота, с которой вращается магнитное поле, неизменна, то есть недопустима ее регулировка. Именно поэтому и частота электрического тока, который вырабатывается альтернатором, и напряжение, имеют прямую связь с числом оборотов ротора, которые в свою очередь зависят от стабильной работы приводного двигателя электрогенератора.

Асинхронные альтернаторы имеют высокую защиту от действий извне и довольно малочувствительны к коротким замыканиям, благодаря чему они отлично подходят для сварочных аппаратов. Данные генераторы также хорошо подходят для запитывания приборов, имеющих омическую (активную) нагрузку, которые преобразуют практически всю электроэнергию, поставляемую им, в работу – компьютеры, осветительные лампы, кухонные конфорки, нагреватели и т.п.

Высокая реактивная (стартовая) нагрузка, которая возникает при включении, например, насосного оборудования, длится около секунды, но при этом электрогенератор должен выдержать ее. А дело вот в чем – допустим, что вам необходимо сдвинуть с места тяжелую тележку, которая установлена на горизонтальной поверхности. Для того, чтобы сдвинуть тележку, необходимо приложить намного больше усилий, что нужно для того, чтобы поддерживать ее движение. Именно такая же ситуация возникает при запуске компрессора холодильника или сплит-системы, электродвигателей и любых насосов, поэтому справиться с ней под силу только синхронному электрогенератору.

Реактивные нагрузки в центральной электросети компенсируются при помощи дросселей или конденсаторов, а также с помощью специально повышенного сечения электрических кабелей и трансформаторов.

У асинхронного альтернатора есть существенный недостаток – от не способен выдерживать повышенные нагрузки. Но, не смотря на это, он проще по конструкции и дешевле, чем синхронный аналог. Помимо этого, асинхронные электрогенераторы имеют закрытую конструкцию, которая способна обеспечить им хорошую защиту от влаги и внешних загрязнений.

Трехфазный и однофазный генератор

Некоторые люди убеждены, что однофазный генератор электроэнергии хуже, чем трехфазный. Логику тех, кто не разбирается в электричестве, легко понять – одна фаза меньше, чем три, поэтому и хуже. На самом деле выбирать между трех- и однофазным энергоснабжением необходимо исходя из нужд конечных потребителей.

Электрогенератор, который имеет три фазы, нужен не для того, чтобы питать три группы однофазных потребителей, а для того, чтобы питать трехфазные устройства.

Бывает так, что разводка трехфазного ввода в доме выполняется на однофазные группы, но это выгодно делать не жильцам, а электрикам, так как для этого нужна очень дорогая защита энергосистемы, а ее монтаж стоит очень дорого. Почти вся современная бытовая техника является однофазной, а трехфазными были старые модели электродвигателей и электрических плит.

У трехфазных электродвигателей есть один существенный недостаток – при мощности альтернатора, к примеру, 10 кВт, мощность каждой фазы будет 3,3 кВт. Среди фаз максимально возможное смещение мощностной нагрузки не может превышать 25% от номинала, который равен 1/3 общей мощности генератора. Исходя из этого, однофазный генератор, имеющий мощность 4,5 кВт, будет мощнее, чем трехфазный генератор на 10 кВт.

Инверторный альтернатор имеет электронный блок управления, который способен обеспечить выработку электричества отличного качества, с отсутствием при этом каких-либо перепадов напряжения. Инверторные альтернаторы отлично подходят для питания таких потребителей, которые нуждаются только в номинальном напряжении.

Устанавливается инверторная система управления на синхронный альтернатор и действует в три ступени: производит напряжение с частотой 20 Гц; затем из него формирует постоянный ток 12 В; далее постоянный ток преобразуется в переменный номинальный, имеющий частоту 50 Гц.

Инверторные генераторы делятся на три типа по импульсному напряжению на выходе:

  • Для самых дешевых моделей характерен прямоугольный импульс. Такие модели могут питать лишь строительные электроинструменты. Такой тип инверторов уже почти не продается, так как он имеет малую популярность и очень ограниченные возможности.
  • Генераторы средней ценовой зоны могут обеспечить трапециевидный импульс. Это позволяет им питать довольно сложные бытовые электроприборы, такие как холодильник. Но для наиболее чувствительной техники такое качество напряжения часто оказывается недостаточным.
  • При синусоидальном импульсе создаются самые лучшие условия для работы любых приборов – от самых простых до самых сложных. Синусоидальное напряжение имеет стабильные характеристики и точно соответствует всем параметрам электричества, которое поставляется центральными электросетями. Стоимость подобных инверторов гораздо выше, чем у двух других типов.

    • гораздо меньший вес и размеры, если сравнивать с простыми генераторами такой же мощности;
    • меньшая шумность во время работы, которая достигается за счет того, что изменяется скорость вращения ротора;
    • очень малый расход топлива, который достигается с помощью электронного управления процессом выработки электроэнергии. Генератором производится такое количество энергии, которое требуется в данный момент всем потребителям, а его производительность уменьшается или возрастает при соответственном уменьшении или увеличении числа потребителей;
    • так как в их основе лежит синхронный альтернатор, инверторы могут кратковременно снабжать высоким пусковым током энергоемкое оборудование. К тому же, у некоторых моделей генераторов-инверторов есть функция «режим перегрузки», при котором инвертор может производить мощности на 50% больше, чем номинальная. Но этот режим может действовать примерно 20-30 минут;
    • хорошая наработка на отказ – около 3 тысяч часов.
    • максимальное время непрерывной работы составляет 8 часов;
    • имеют более высокую стоимость по сравнению с не инверторными аналогами такой же мощности;
    • довольно чувствительный к температурным перепадам электронный блок управления, а его ремонт достаточно дорог;
    • максимальная мощность у генераторов подобного типа – 7,2 кВт, а моделей, имеющих большую мощность, нет.
    Читайте также:  Строительные леса: их разновидности и область применения

    Все рассмотренные выше типы генераторов, кроме инверторных, могут применяться не только в маломощных бытовых моделях электростанций, но и в крупных генераторных системах, которые вырабатывают мегаватты электроэнергии.

    Фанера – это очень популярный материал для ремонта, который отличается качеством, удобством применения и отличными…

    На прилавках специализированных магазинов сегодня представлен широкий ассортимент дверных замков. Они различаются не только способами…

    Мягкая мебель требует качественного и ответственного выбора. Особенно это касается дивана, так как он эксплуатируется…

    Для напольного покрытия нужно выбирать только лучшие материалы. Если вы ищите действительно качественный материал, то…

    Электрогенераторы. Виды и устройство. Применение и как выбрать

    Для питания электроприборов в случае отсутствия проложенной линии электропередач или при аварийном отключении напряжения используются электрогенераторы. Они представляют собой технические устройства, которые вырабатывают электричество, потребляя при этом бензин, дизельное топливо или газ.

    Что такое электрогенератор и его конструкция

    Прибор представляет собой устройство, состоящее из двигателя внутреннего сгорания, который обеспечивает раскручивание якоря небольшого электромотора, сделанного по принципу генератора. В результате постоянного поддержания высоких оборотов создается электрическое напряжение, снимаемое на специальные клеммы и выводимое на внешнюю розетку, используемою для подключения потребителей энергии.

    Электрогенераторы могут быть рассчитаны на кратковременное включение и на постоянную работу. По этому критерию они делятся на резервные источники питания и постоянные. Резервные применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить питание приборов на короткий период, пока не будет возобновлено электроснабжение сети. Постоянные станции применяются, когда подключение к линии электропередач вообще отсутствует. В этом случае генератор является единственным источником энергии, поэтому работает непрерывно. В зависимости от предназначения оборудование генератора может оснащаться системой воздушного или водяного охлаждения. Воздушные обеспечивают эффективное снижение температуры корпуса устройства на несколько часов, а водяные не допускают перегрев вообще.

    Стоит учитывать, что во время работы двигатель создает большой шум, что не всегда приемлемо. По этой причине электрогенераторы могут производиться не только в открытом, но и в шумопоглощающем корпусе, который значительно снижает уровень шума. Устройство с открытым корпусом представляет собой силовую раму, на которую устанавливается ДВС, топливный бак и генератор, при этом они являются открытыми, и все составляющие легко просматриваются. Устройство в шумопоглощающем корпусе имеет специальный защитный кожух, препятствующий распространению звука и вибрации.

    Виды электрогенераторов

    Электрические генераторы принято разделять на 3 вида в зависимости от используемого топлива для выработки энергии:
    1. Бензиновые.
    2. Дизельные.
    3. Газовые.

    Каждая разновидность имеет свои достоинства и недостатки, которые нужно оценить и выбирать подходящую модель уже отталкиваясь от задач, запланированных для генератора.

    Бензиновый

    Бензиновые станции работают на бензине, за что и получили свое название. Данная категория устройств является самой дешевой при покупке, но очень дорогой в обслуживании. Работающие на бензине генераторы имеют компактный корпус и сравнительно небольшой вес, что делает такие станции максимально мобильными. Зачастую их можно разместить в багажнике легкового автомобиля.

    Благодаря дешевизне их преимущественно выбирают для использования в качестве аварийного источника питания. Включение на несколько часов 5-10 раз в год потребует не таких уж и больших затрат на покупку бензина, что на фоне низкой стоимости самой станции является очень выгодным решением. В тех случаях, когда генератор должен работать постоянно, бензиновый вариант совершенно неприемлем. Во-первых, потребуется ежедневно тратить большие суммы на заправку горючего, а во-вторых, моторесурс таких устройств сравнительно короткий.

    Дизельный

    Дизельные электрогенераторы являются более экономичными в плане потребления топлива, но стоят значительно дороже, а также весят больше. Их моторесурс в 3-4 раза выше, чем у бензиновых аналогов. Дизельная станция может работать непрерывно по 10 и более часов на одной заправке. Такое оборудование редко выбирают для резервного питания частного дома в связи с дороговизной. Практическая экономия топлива при нескольких включениях в год будет незначительной и не покроет затраты на покупку генератора.

    Дизельные станции выбирают в тех случаях, когда требуется постоянная выработка электричества. Это могут быть строительные объекты, которые еще не подключены к центральной сети электроснабжения, а также загородные участки и дачи, с такой же проблемой. Стоит отметить, что устройство на дизельном топливе являются более мощными и стойкими к поломкам, но очень шумными.

    Газовый

    Газовые генераторы еще называют двухтопливными, поскольку они оснащены гибридным двигателем, который может работать как на бензине, так и на баллонном газе. Такие устройства используют в качестве резервного источника энергии. Станция вырабатывает одинаковое количество электричества как на газе, так и на бензине. При питании гибридного двигателя из баллона существенно снижаются затраты на выработку энергии, поскольку стоимость газа намного ниже чем бензина. Стоит отметить, что двухтопливные станции довольно тяжелые и не такие компактные как бензиновые. Их моторесурс тоже не идет ни в какое сравнение с дизельными системами.

    Однофазные или трехфазные

    Электрогенераторы бывают однофазные и трехфазные. Первые используется для питания бытовых приборов, которые рассчитаны для работы от сети 220В и 50Гц. Они выбираются для установки в частные дома и офисы, где основная задача заключается в обеспечении работы бытовых приборов, таких как телевизор, холодильник, компьютер, водяной насос, фен, зарядка телефона, кондиционер и прочее. Также однофазные генераторы применяют строители при работе на объектах, поскольку именно от такой сети питаются шуруповерты, дрели, перфораторы, компрессоры и прочее оборудование.

    Трехфазные электрогенераторы выдают 380 вольт. Для домашнего использования они применяются редко. Их применяют для питания промышленного оборудования. Такая станция позволит продолжить производство даже в том случае, если электроснабжение было остановлено. Особенность трехфазного генератора заключается в том, что на его корпусе имеется две розетки. Первая выдает одну фазу и обеспечивает питание обычных бытовых приборов на 220В, а вторая выводит 380В для промышленного оборудования.

    Расчет мощности

    Предлагаемые на рынке электрогенераторы имеют большой диапазон мощности от 0,6 и до 10 и выше кВт. Чем производительней станция, тем она дороже, шумнее и менее экономичная. По этим причинам следует подойти к выбору мощности генератора со всей серьезностью. Если мощности будет недостаточно, то при критической нагрузке устройство будет отключаться или просто выйдет из строя. В том случае, когда взять слишком высокий запас производительности, то устройство будет выдавать неоправданно большой поток, который не будет использоваться. В результате будет значительный расход горючего, что существенно увеличит себестоимость выработанной энергии.

    Чтобы выбрать электрический генератор требуемых параметров следует провести расчет потребление энергии каждого прибора, который будет работать от него.

    К примеру, требуется обеспечение одновременного питания:
    • Холодильника на 700 Вт.
    • Кондиционера на 1000 Вт.
    • Лампы на 23 Вт.
    • Компьютера на 50 Вт.

    В результате подсчета можно определить, что для одновременного питания всех этих потребителей необходимо, чтобы генератор выдавал 1773 Вт. Кроме этого, нужно учитывать, что отдельные приборы в момент включения не доли секунды потребляют больше энергии, чем непосредственно в период нормальной работы. Данное явление называется коэффициент пускового тока. У холодильника и кондиционера он составляет 3,5. По этой причине в момент включения холодильник резко потребует 2450 Вт, а кондиционер 3500 Вт.

    Таким образом, чтобы приборы с высоким коэффициентом пускового тока смогли работать, нужен генератор с мощностью не на 1773, а на 6023 Вт. К этому показателю нужно прибавить запас на 20%, который позволит исключить остановку и сгорание генератора при небольших скачках потребления, в случае включения дополнительной лампочки, утюга или фена. Фактически для таких потребителей нужна станция мощностью 7 кВт и более. Нужно отметить, что в указанном примере предложены приборы с очень высоким коэффициентом пускового тока. Если использовать более скромные потребители, которые не тянут много энергии при включении, то для частного дома, где электричество отключено на несколько часов, нужен только свет, телевизор и компьютер, поэтому даже генератор на 3 кВт справится с легкостью. Холодильник вполне постоит несколько часов выключенным.

    Типы запуска
    По типу запуска электрогенераторы делятся на 4 группы с:
    1. Ручным стартером.
    2. Электростартером.
    3. Дистанционным запуском.
    4. Системой ATS.

    Генератор с ручным стартером имеет специальный шнурок, при вытягивании которого обеспечивается раскручивание коленвала, что и запускает двигатель. Это самые бюджетные устройства. Чтобы запустить такой генератор может понадобиться несколько раз дернуть за пусковой шнур, что требует некоторых усилий, особенно в холодную погоду. Завести двигатель ручным способом в мороз очень тяжело, особенно у мощного генератора с высокой компрессией мотора.

    Генераторы с электростартером запускаются как и любой автомобиль. Достаточно просто вставить ключ и повернуть. Стартер работает от аккумулятора. Также бывают генераторы с дистанционным запуском. Они являются модификацией модели с электростартером, которые дополнительно оснащены пультом дистанционного управления. Пульт напоминает обычную автосигнализацию. Он позволяет провести включение не выходя из дома.

    Электрогенераторы с системой ATS работают автоматически. Они оборудованы специальным прибором, который постоянно контролирует наличие в системе электричества. В случае его отключения проводится автоматический запуск станции, и питание электроприборов возобновляется. При включении электроснабжения генератор сам отключается. Это позволяет исключить перерасход топлива в те моменты, когда это уже не нужно.

    Как устроены генераторы постоянного и переменного тока

    Термин «генерация» в электротехнику пришел из латинского языка. Он обозначает «рождение». Применительно к энергетике можно сказать, что генераторами называют технические устройства, занимающиеся выработкой электроэнергии.

    При этом надо оговориться, что производить электрический ток можно за счет преобразования различных видов энергии, например:

    тепловой и других.

    Исторически сложилось так, что генераторами называют конструкции, которые преобразуют кинетическую энергию вращения в электричество.

    По виду вырабатываемой электроэнергии генераторы бывают:

    1. постоянного тока;

    Принцип работы простейшего генератора

    Физические законы, которые позволяют создавать современные электрические установки для выработки электроэнергии за счет преобразований механической энергии, открыты учеными Эрстедом и Фарадеем.

    В конструкции любого генератора реализуется принцип электромагнитной индукции, когда происходит наводка электрического тока в замкнутой рамке за счет пересечения ее вращающимся магнитным полем, которое создается постоянными магнитами в упрощенных моделях бытового использования или обмотками возбуждения на промышленных изделиях повышенных мощностей.

    Читайте также:  Плиткорез FUBAG PKH 35A 120M

    При вращении рамки изменяется величина магнитного потока.

    Электродвижущая сила, наводимая в витке, зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего рамку в замкнутом контуре S, и прямо пропорциональна его значению. Чем быстрее осуществляется вращение ротора, тем выше величина вырабатываемого напряжения.

    Для того чтобы создать замкнутый контур и отвести с него электрический ток, потребовалось создать коллектор и щеточный узел, обеспечивающий постоянный контакт между вращающейся рамкой и стационарно расположенной частью схемы.

    За счет конструкции подпружиненных щеток, прижимающихся к коллекторным пластинам, происходит передача электрического тока на выходные клеммы, а с них дальше он поступает в сеть потребителя.

    Принцип работы простейшего генератора постоянного тока

    При вращении рамки вокруг оси ее левая и правая половинки циклически проходят около южного или северного полюса магнитов. В них каждый раз происходит смена направлений токов на противоположное так, что у каждого полюса они протекают в одну сторону.

    Для того чтобы в выходной цепи создавался постоянный ток, на коллекторном узле создано полукольцо для каждой половинки обмотки. Прилегающие к кольцу щетки снимают потенциал только своего знака: положительный или отрицательный.

    Поскольку полукольцо вращающейся рамки разомкнуто, то в нем создаются моменты, когда ток достигает максимального значения или отсутствует. Чтобы поддерживать не только направление, но и постоянную величину вырабатываемого напряжения, рамку изготавливают по специально подготовленной технологии:

    у нее используют не один виток, а несколько — в зависимости от величины запланированного напряжения;

    число рамок не ограничивается одним экземпляром: их стараются сделать достаточным количеством для оптимального поддержания перепадов напряжения на одном уровне.

    У генератора постоянного тока обмотки ротора располагают в пазах магнитопровода. Это позволяет сокращать потери наводимого электромагнитного поля.

    Конструктивные особенности генераторов постоянного тока

    Основными элементами устройства являются:

    внешняя силовая рама;

    коммутационный узел со щётками.

    Корпус изготавливают из стальных сплавов или чугуна для придания механической прочности общей конструкции. Дополнительной задачей корпуса является передача магнитного потока между полюсами.

    Полюса магнитов крепят к корпусу шпильками или болтами. На них монтируют обмотку.

    Статор , называемый еще ярмом или остовом, изготавливают из ферромагнитных материалов. На нем размещают обмотку катушки возбуждения. Сердечник статора оснащен магнитными полюсами, образующими его магнитное силовое поле.

    Ротор имеет синоним: якорь. Его магнитопровод состоит из шихтованных пластин, снижающих образование вихревых токов и повышающих КПД. В пазы сердечника заложены обмотки ротора и/или самовозбуждения.

    Коммутационный узел со щетками может иметь разное количество полюсов, но оно всегда кратно двум. Материалом щеток обычно используют графит. Коллекторные пластины изготавливают из меди, как наиболее оптимального металла, подходящего по электрическим свойствам проводимости тока.

    Благодаря использованию коммутатора на выходных клеммах генератора постоянного тока образуется сигнал пульсирующего вида.

    Основные типы конструкций генераторов постоянного тока

    По типу питания обмотки возбуждения различают устройства:

    1. с самовозбуждением;

    2. работающие на основе независимого включения.

    Первые изделия могут:

    использовать постоянные магниты;

    или работать от внешних источников, например, аккумуляторных батарей, ветряной установки…

    Генераторы с независимым включением работают от собственной обмотки, которая может быть подключена:

    шунтами или параллельным возбуждением.

    Один из вариантов подобного подключения показан на схеме.

    Примером генератора постоянного тока может служить конструкция, которая раньше часто применялась на автомобильной технике. Ее устройство такое же, как у асинхронного двигателя.

    Подобные коллекторные конструкции способны работать в режиме двигателя или генератора одновременно. За счет этого они получили распространение в существующих гибридных автомобилях.

    Процесс образования якорной реакции

    Она возникает в режиме холостого хода при неправильной настройке усилия прижатия щеток, создающее неоптимальный режим их трения. Это может привести к снижению магнитных полей или возникновению пожара из-за повышенного образования искр.

    Способами ее снижения являются:

    компенсации магнитных полей за счет подключения дополнительных полюсов;

    настройка сдвига положения коллекторных щеток.

    Преимущества генераторов постоянного тока

    отсутствие потерь на гистерезис и образование вихревых токов;

    работа в экстремальных условиях;

    пониженный вес и маленькие габариты.

    Принцип работы простейшего генератора переменного тока

    Внутри этой конструкции используются все те же детали, что и у предыдущего аналога:

    коллекторный узел со щетками для отвода тока.

    Основное отличие заключается в устройстве коллекторного узла, который создан так, что при вращении рамки через щетки постоянно создается контакт со своей половинкой рамки без циклической смены их положения.

    За счет этого ток, сменяющийся по законам гармоники в каждой половинке, полностью без изменений передается на щетки и далее через них в схему потребителя.

    Естественно, что рамка создана намоткой не из одного витка, а рассчитанного их количества для достижения оптимального напряжения.

    Таким образом, принцип работы генераторов постоянного и переменного тока общий, а отличия конструкции заключаются в изготовлении:

    коллекторного узла вращающегося ротора;

    конфигурации обмоток на роторе.

    Конструктивные особенности промышленных генераторов переменного тока

    Рассмотрим основные части промышленного индукционного генератора, у которого ротор получает вращательное движение от рядом расположенной турбины. В конструкцию статора включен электромагнит (хотя магнитное поле может создаваться набором постоянных магнитов) и обмотка ротора с определённым числом витков.

    Внутри каждого витка индуктируется электродвижущая сила, которая последовательно складывается в каждом из них и образует на выходных зажимах суммарное значение напряжения, выдаваемого на схему питания подключенных потребителей.

    Чтобы повысить на выходе генератора амплитуду ЭДС используют специальную конструкцию магнитной системы, выполненную из двух магнитопроводов за счет применения специальных сортов электротехнической стали в виде шихтованных пластин с пазами. Внутри их смонтированы обмотки.

    В корпусе генератора расположен сердечник статора с пазами для размещения обмотки, создающей магнитное поле.

    Вращающийся на подшипниках ротор тоже имеет магнитопровод с пазами, внутри которых смонтирована обмотка, получающая индуцируемую ЭДС. Обычно для размещения оси вращения выбирается горизонтальное направление, хотя, встречаются конструкции генераторов с вертикальным расположением и соответствующей конструкцией подшипников.

    Между статором и ротором всегда создается зазор, необходимый для обеспечения вращения и исключения заклинивания. Но, в то же время в нем происходит потеря энергии магнитной индукции. Поэтому его стараются делать минимально возможным, оптимально учитывая оба этих требования.

    Расположенный на одном валу с ротором возбудитель является электрогенератором постоянного тока, обладающим относительно небольшой мощностью. Его назначение: питать электроэнергией обмотки силового генератора в состоянии независимого возбуждения.

    Подобные возбудители применяют чаще всего с конструкциями турбинных или гидравлических электрогенераторов при создании основного либо резервного способа возбуждения.

    На картинке промышленного генератора показано расположение коллекторных колец и щеток для съема токов с конструкции вращающегося ротора. Этот узел при работе испытывает постоянные механические и электрические нагрузки. Для их преодоления создается сложная конструкция, которая при эксплуатации требует периодических осмотров и выполнения профилактических мероприятий.

    Чтобы снизить создаваемые эксплуатационные затраты применяется другая, альтернативная технология, при которой тоже используется взаимодействие между вращающимися электромагнитными полями. Только на роторе располагают постоянные или электрические магниты, а напряжение снимают со стационарно расположенной обмотки.

    При создании подобной схемы такую конструкцию могут называть термином «альтернатор». Она применяется в синхронных генераторах: высокочастотных, автомобильных, на тепловозах и судах, установках электрических станций энергетики для производства электроэнергии.

    Особенности синхронных генераторов

    Название и отличительный признак действия заключен в создании жесткой связи между частотой переменной электродвижущей силы, наводимой в статорной обмотке «f» и вращением ротора.

    В статоре вмонтирована трехфазная обмотка, а на роторе — электромагнит с сердечником и обмоткой возбуждения, запитанной от цепей постоянного тока через щеточный коллекторный узел.

    Ротор приводится во вращение от источника механической энергии — приводного двигателя с одинаковой скоростью. Его магнитное поле совершает такое же движение.

    В обмотках статора наводятся одинаковые по величине, но сдвинутые на 120 градусов по направлению электродвижущие силы, создающие трехфазную симметричную систему.

    При подключении на концы обмоток цепей потребителей в схеме начинают действовать токи фаз, которые образуют магнитное поле, вращающееся точно так же: синхронно.

    Форма выходного сигнала наводимой ЭДС зависит только от закона распределения вектора магнитной индукции внутри зазора между полюсами ротора и пластинами статора. Поэтому добиваются создания такой конструкции, когда величина индукции меняется по синусоидальному закону.

    Когда зазор имеет постоянную характеристику, то вектор магнитной индукции внутри зазора создается по форме трапеции, как показано на графике линий 1.

    Если же форму краев на полюсах исправить на косоугольную с изменением зазора до максимального значения, то можно добиться синусоидальной формы распределения, как показано линией 2. Этим приемом и пользуются на практике.

    Схемы возбуждения синхронных генераторов

    Магнитодвижущая сила, возникающая на обмотке возбуждения «ОВ» ротора, создает его магнитное поле. Для этого существуют разные конструкции возбудителей постоянного тока, основанные на:

    1. контактном методе;

    2. бесконтактном способе.

    В первом случае используется отдельный генератор, называемый возбудителем «В». Его обмотка возбуждения питается от дополнительного генератора по принципу параллельного возбуждения, именуемого подвозбудителем «ПВ».

    Все роторы размещаются на общем валу. За счет этого они вращаются совершенно одинаково. Реостаты r1 и r2 служат для регулирования токов в схемах возбудителя и подвозбудителя.

    При бесконтактном способе отсутствуют контактные кольца ротора. Прямо на нем монтируют трехфазную обмотку возбудителя. Она синхронно вращается с ротором и передает через совместно вращающийся выпрямитель электрический постоянный ток непосредственно на обмотку возбудителя «В».

    Разновидностями бесконтактной схемы являются:

    1. система самовозбуждения от собственной обмотки статора;

    2. автоматизированная схема.

    При первом методе напряжение от обмоток статора поступает на понижающий трансформатор, а затем — полупроводниковый выпрямитель «ПП», вырабатывающий постоянный ток.

    У этого способа первоначальное возбуждение создается за счет явления остаточного магнетизма.

    Автоматическая схема создания самовозбуждения включает использование:

    трансформатора напряжения ТН;

    автоматизированного регулятора возбуждения АВР;

    трансформатора тока ТТ;

    выпрямительного трансформатора ВТ;

    тиристорного преобразователя ТП;

    блока защиты БЗ.

    Особенности асинхронных генераторов

    Принципиальное отличие этих конструкций состоит в отсутствие жесткой связи между частотами вращения ротора (nr) и индуцируемой в обмотке ЭДС (n). Между ними всегда существует разница, которую называют «скольжением». Ее обозначают латинской буквой «S» и выражают формулой S=(n-nr)/n.

    При подключении нагрузки на генератор создается тормозной момент для вращения ротора. Он влияет на частоту вырабатываемой ЭДС, создает отрицательное скольжение.

    Конструкцию ротора у асинхронных генераторов изготавливают:

    Асинхронные генераторы могут иметь:

    1. независимое возбуждение;

    В первом случае используется внешний источник переменного напряжения, а во втором — полупроводниковые преобразователи или конденсаторы в первичной, вторичной или обоих видах схем.

    Таким образом, генераторы переменного и постоянного тока имеют много общих черт в принципах построения, но отличаются конструктивным исполнением определённых элементов.

  • Ссылка на основную публикацию