Какой лучше генератор: однофазный (220 В) или трехфазный (380 В)
Владелец дачного или комфортабельного дома за чертой города неизменно сталкивается с вопросом приобретения миниэлектростанции, которая позволит ощутить уверенность и свободу от проблем централизованной сети энергоснабжения. Какой же, собственно, нужен генератор, ведь помимо мощности, как самый важный фактор, есть еще классификация электростанций на однофазную и трехфазную. Отличия есть в конструктивном исполнении и в способах использования. Стоит покопаться в их достоинствах и недостатках, чтобы определиться и понять, на сколько фаз следует приобрести оборудование для дома. Более детальная информация о всех нюансах при выборе генератора предоставлена в статье: » Как правильно подобрать генератор «.
Содержание статьи:
РАЗНИЦА МЕЖДУ ОДНОФАЗНЫМ И ТРЕХФАЗНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ?
Однофазные генераторы созданы для питания исключительно приборов и оборудования с одной фазой, то есть той техники, которая для своей работы нуждается в напряжении 220-230 В и частоты 50 Гц. Это как раз те бытовые приборы и инструменты, которые окружают нас в стремительной повседневной жизни, электрочайники, телевизоры, микроволновки и другие.
Трехфазный генератор соответственно способен работать с оборудованием и инструментами, которым необходимо напряжение 380-400 В. Мощные установки постепенно входят в наш дом. Поэтому такая генераторная станция будет очень кстати. Сейчас уже не новинка, 3-хфазная электроплита или домашняя сауна, 3-хфазный компрессор, тепловой насос. Чаше всего, такие модели станций используются для подключения мощных станков и инструментов на промышленных площадках.
Как работает 3-х фазный генератор? Принцип действия такой. Три фазы делят общую мощность между собой. Возьмем миниэлектростанцию с номинальной мощностью 6 кВт. К ней нельзя будет подключить однофазное электрооборудование с мощностью 6 кВт, но возможно подключить 3-х потребителей с мощностью по 2 кВт. Возможно подключение 3-х однофазных потребителей с мощностью по 2 кВт. Причем, важно соблюдать равномерность нагрузки, не допускать перекоса.
САМАЯ РАСПРОСТРАНЕННАЯ ОШИБКА
Трехфазовые генераторы более универсальны так, как способны обеспечить питанием и однофазных потребителей. Напрашивается решение, что нужна 3-хфазная электростанция для всех случаев, даже при отсутствии 3-хфазного оборудования. Так сказать на вырост, на случай, если оно появится.
Некоторые пользователи так и поступают, но это невыгодно с точки зрения экономии. Такая установка стоит не в сравнение дороже однофазной, это основное. Далее, обслуживание ее обойдется дорого, ведь при подключении всего-навсего 1-фазного электроприбора с мощностью 2 кВт к генераторной установке на 6 кВт произойдет следующее. Генератор будет работать на полную мощность и целиком отрабатывать свою задачу с максимальным расходом топлива. В отличие от 3-х фазного, 1-фазный генератор на 6 кВт с той же задачей справится более рационально. Так как установка будет работать на треть мощности, и расходовать бензин меньше, в полном соответствии с нагрузкой.
ЧТО ТАКОЕ ПЕРЕКОС ФАЗ ИЛИ ПЕРЕКОС НАГРУЗКИ?
Что нужно знать при подключении потребителей к трехфазной станции. Необходимо соблюдать важное и основное правило: нагрузка на каждую из отдельных фаз не должна превышать 1/3 номинальной мощности. Причем, разница мощностей на каждой фазе должна находиться в пределах 20-25%. При подключении отдельного потребителя с соответствующей нагрузкой, используется одна обмотка статора альтернатора. В обычном режиме работы задействуются все три обмотки. Получается, что снять возможно только 33% мощности, с увеличением нагрузки на отдельную фазу обмотка может просто сгореть. Например, посудомоечная машина или кондиционер могут просто вывести генератор на 6 кВт из строя безвозвратно. Хотя генераторная станция от проверенных производителей может просто остановиться.
В идеальном состоянии напряжение между нулевым проводником и всеми фазами по отдельности составляет 220 В. Подключая приборы и оборудование на разные фазы, наблюдается иногда существенное различие по величие нагрузки и по характеру потребления электричества, с учетом того, активная нагрузка или нагрузка, когда ток опережает напряжение. Это и есть перекос напряжения в сторону одной из фаз. Работа электростанции в таком режиме может принести не только вред электроприборам, происходит дополнительный перерасход электроэнергии, топлива, масла. Возникает уравнительный ток, который и приводит е потере электроэнергии, к более быстрому износу приборов, изоляции генератора и перегоранию предохранителей.
ЧТО ДЕЛАТЬ ЕСЛИ В ДОМЕ ЕСТЬ И ОДНОФАЗНЫЕ И ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ (ПОТРЕБИТЕЛИ)
Как выбрать генератор для офиса или дома, в котором есть потребители однофазного напряжения и 3-хфазного. Можно установить два генератора, что обойдется дороже. Либо купить 3-хфазный генератор и уделять больше времени на разделение потребителей по фазам. Нагрузка по каждой из фаз, должна составлять не более трети от номинальной мощности генератора.
Есть модели электростанций с 3-мя фазами с асинхронными альтернаторами, которые допускают подключение более мощных потребителей. Генераторы способны на каждой фазе выдавать до 70% от номинальной мощности. Учитывается только общая нагрузка, которая не должна превышать номинал станции. К ним можно подключать трехфазных потребителей, типа погружного насоса или другой техники повышенной мощности, в том числе реактивной, в момент запуска.
ВАЖНО ЗНАТЬ НЮАНСЫ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ АВТОМАТИКИ (ATS)
Для начала несколько слов об ATS. Для чего он нужен. Подключение автоматического контроллера поможет сохранить работоспособность оборудования в случае внезапной аварии в центральной энергосети. Контроллер отслеживает внешнюю сеть, при исчезновении напряжения дает команду на включение генераторной установки. После чего, происходит запуск двигателя и подключение всего оборудования дома к электростанции.
С появлением электроэнергии, потребители отключаются от генератора и продолжают питаться от внешней сети. Автоматический переброс от одного источника питания к другому не требует вмешательства владельца. В этот момент он может находиться далеко от дома. Специалисты по производству и обслуживанию сложного электрооборудования предлагают несколько решений для подключения автоматического ввода резерва, в зависимости от конфигурации проводки. Их советы:
1. Самый простой пример. Выбор электростанции для дома с разводкой на 220 В и обслуживанием только однофазных приборов. Стандартный случай. Понятно, что необходима станция с напряжением 220 В и автоматический ввод резерва с тем же напряжением и частотой 50 Гц. Если к дому подходят три линии снабжения и стоит задача питать только одну линию, например, сигнализацию, то остальные фазы не будут подключены к питанию и будут идти в обход схемы резервного подключения.
2. Возьмем случай, когда в доме имеется разводка на 3 фазы электропитания. 3 линии проводки разведены по комнатам для питания однофазных привычных приборов. Есть два варианта решения этого вопроса.
Чем отличаются однофазные генераторы от трехфазных
В зависимости от количества фаз дизельные генераторы разделяют на однофазные и трехфазные. При выборе оборудования покупатели часто сталкиваются со сложным вопросом – какой установке отдать предпочтение. Чтобы разобраться в ситуации, рассмотрим особенности каждой.
Однофазный генератор: особенности
Однофазные дизельные генераторы электрического тока отлично подходят для бытовых нужд. Они работают исключительно с аналогичными однофазными электроприборами. Это означает, что на приборной панели таких генераторов имеется выход только на 220 В.
Однофазные установки часто применяют в загородных домах и небольших офисах.
Значит ли это, что в быту достаточно однофазного генератора? Не всегда, в некоторых случаях может потребоваться три фазы.
Трехфазный генератор: особенности
При работе с трехфазной станцией важно правильно распределить нагрузку на фазы, чтобы избежать перекоса, т.е. ситуации, когда на одну из фаз приходится избыточная нагрузка. Это приведет к тому, что оборудование выйдет из строя. Чтобы избежать проблем, разница в нагрузке между фазами не должна составлять более 20%.
Какой генератор выбрать
Выбор оборудования по количеству фаз зависит от типа его последующего применения. Если потребитель использует преимущественно однофазные приборы, то в таком случае достаточно однофазного генератора. Выбрав его, не будет необходимости задумываться о возможном перекосе фаз. Там, где чаще всего используется трехфазное оборудование, например, на предприятиях, рационально использовать генератор с тремя фазами.
Практически всегда три фазы используются в медицинских учреждениях, оснащенных высокотехнологичными устройствами. Здесь генераторы используют в качестве резервных источников электроэнергии.
Бывают и сложные ситуации. Например, в частных домах иногда по умолчанию уже стоит трехфазная электропроводка. Если владелец не пользуется трехфазными приборами, то ему нецелесообразно покупать трехфазный генератор.
Однако, обойтись без 3-фазного генератора не удастся, если в доме есть хотя бы один прибор, требующий напряжения 380 В. Обычно это мощные электроприборы, обогревательная система или плита. Производители стараются разнообразить ассортимент продукции, выпуская трехфазные модели приборов в модифицированном виде с одной фазой.
Примеры генераторов Yanmar
Yanmar производит одно- и трехфазные генераторы.
Дизельный генератор YH170DTLS-5R – трехфазная модель номинальной мощностью 10 кВт с жидкостной системой охлаждения, подогревателем и электростартером. YH170DTLS-5R отличается производительностью, надежностью и экономичностью. Этот генератор в кожухе отлично подойдет для небольшого частного дома.
Генератор eG100i-5B – однофазная инверторная модель жидкостной системы охлаждения. Мощности агрегата в 7 кВт вполне достаточно для резервного энергоснабжения загородного дома, чтобы подключить самое необходимое. EG100I-5B отличается баком увеличенной емкости, обеспечивает высококачественное электроснабжение для компьютеров, телевизоров и другого высокочувствительного оборудования.
Отдельно отметим, что некорректно проводить сравнение однофазных и трехфазных генераторов на предмет превосходства или качества, ведь каждые из них служат своим целям. Оба типа установок проработают долго при правильном использовании и обслуживании.
Чем отличается трехфазный генератор от однофазного?
Особенности трехфазных генераторов
Чтобы ответить на вопрос в заголовке статьи заглянем для наглядности в курс физики и посмотрим чем отличается однофазный ток от трехфазного.
Небольшой экскурс в физику
Однофазное напряжение
Все мы знаем розетки в квартире, них имеется напряжение 220 Вольт. Мы знаем, что к розетке можно подключить любой электроприбор. И мы знаем, что классическая вилка в розетке имеет 2 контакта.
Если следовать логике, получается, что электросеть напряжением 220 Вольт подается к вам (т.е. к потребителю) по двум проводам. Такой тип напряжения называется однофазным.
Один из проводов называется нулевым, второй – фазным. На нулевом проводе всегда нулевой потенциал напряжения и он заземляется на подстанции. На фазном проводе (относительно нулевого) течет переменное напряжение, которое имеет синусоидальный вид: синусоида амплитуды поднимается до величины +220 Вольт, а потом опускается до величины –220 Вольт. Частота повторений колебаний – 50 Гц (т.е. 50 раз в секунду меняется синусоида).
Трехфазное напряжение
С трехфазным напряжением несколько сложнее. Возможно, вы не представляете себе, что это такое, поскольку обычный человек практически не сталкивается с таковым. Трехфазный ток используется в основном в производственных нуждах, для подключения мощных агрегатов, но, например, некоторые специфические приборы, используемые при строительстве или бытовые (такие как 3-фазная электроплита или 3-фазный компрессор), также могут запитываться от трехфазной сети.
Трехфазное напряжение – это электросеть с напряжением 380 Вольт. Напряжение к потребителю подается по четырем проводам. Трехфазная вилка (в отличии от однофазной) имеет четыре контакта.
Один из проводов называется нулевым, остальные три – фазными. На нулевом проводе у нас нулевой потенциал (провод заземлен). Каждый из трех фазный провод (вместе с нулевым) образует пару, и в этой паре проводов мы увидим такую же картину, что происходит с однофазным напряжением – та же синусоида, те же частота колебаний. Таким образом у нас получается система из трех однофазных токов связанных в единое целое (нулевым проводником). Но в каждой паре проводов синусоида напряжения сдвинута по времени на 1/3 (на 120 градусов) относительно любой другой пары. Такое смещение еще называют сдвигом по фазе. Это хорошо иллюстрирует картинка, где синусоиды каждой фазы наложены друг на друга.
Надеемся, теперь вы поняли принципиальную разницу между однофазным и трехфазным током.
Теперь перейдем к генераторам…
В чем же отличие между однофазным и трехфазным генератором?
Однофазные генераторы
Однофазные генераторы используются для питания только однофазных приборов и оборудования, которые для своей работы нуждаются в напряжении 220 Вольт. Это как раз все бытовые приборы и инструменты, которые окружают нас в быту. На приборной панели таких генераторов имеется одна или несколько розеток на 220 Вольт.
Все однофазные генераторы оснащены розетками на 220 Вольт / 16А, которые используются для подключения обычных приборов. Некоторые генераторы оснащены силовыми розетками 220 Вольт / 32А для подключения мощных потребителей (см. фото).
В подавляющем большинстве случаев для пользования в быту вам подойдет однофазный генератор (если вы не планируете подсоединять каких-либо трехфазных потребителей).
Трехфазные генераторы
Трехфазные генераторы могут быть использованы для питания как трехфазных, с напряжением питания 380 Вольт, так и однофазных приборов и оборудования. На приборной панели таких генераторов имеются розетки и на 380 Вольт и на 220 Вольт (см. фото). Такие электрогенераторы используются очень широко в промышленных целях, на предприятиях, на стройках и т.д.
Подключение трехфазных генераторов к однофазным потребителям
Казалось бы, как хорошо: можно приобрести трехфазный генератор (с заделом на то, что в будущем возможно понадобиться подключать трехфазных потребителей) и запитывать им, допустим, свой загородный дом. Но не все так просто.
Важным условием подключения однофазных приборов к трехфазному генератору является равномерное распределение нагрузки между тремя фазами, т.е. величины потребляемых мощностей, приходящиеся на каждую из фаз, должны быть приблизительно равны. Разница не должна превышать 25%. Иначе это может привести к такому явлению, как «перекос фаз», что может стать причиной преждевременного выхода электростанции из строя.
Учитывая сложности подключения и контроля за распределением электрической нагрузки, в бытовых условиях и в сетях с энергопотреблением менее 20 кВт использование трехфазных электрогенераторов нецелесообразно. Большинство современных бытовых устройств рассчитано на напряжение 220 Вольт, поэтому, если не планируется расширение сети, однофазные электростанции в полной мере справятся с возложенной на них задачей.
Мощность однофазных и трехфазных генераторов
Если с однофазным генератором все просто, есть выходное напряжение (220 Вольт) и есть мощность, которая соответствует паспорту изделия, то с трехфазными посложнее.
Номинальная мощность трехфазного генератора – это сумма мощностей, развиваемых в каждой фазе. Т.е. три фазы как бы делят общую мощность между собой. Соответственно, мощность, развиваемая в каждой фазе равна 1/3 номинальной мощности устройства, а это значит, что максимальная мощность однофазных потребителей, подключаемых к трехфазному генератору, может составить лишь 1/3 номинальной мощности устройства.
Поясним примером. Возьмем трехфазную электростанцию с номинальной мощностью 6 кВт. Согласно вышесказанному, к ней нельзя будет подключить однофазное оборудование мощностью 6 кВт, но возможно подключить 3-х однофазных потребителей с мощностью по 2 кВт. Причем, важно соблюдать равномерность нагрузки по фазам, не допуская перекоса фаз.
Трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам
В ряде случаев к генератору необходимо подключать как трехфазное, так и однофазное мощное оборудование, или однофазное с большими пусковыми токами. Такие задачи обычно возникают на стройке. Раз полноценно пользоваться традиционным трехфазным генератором для подключения однофазных приборов нельзя, то напрашивается вопрос: «Как быть? Покупать два генератора: однофазный и трехфазный?»
Но решение есть – на рынке имеется ряд моделей генераторов, способных обеспечить одинаковую мощность как для одной, так и для трех фаз. Альтернаторы этих моделей способны работать как в одно-, так и в трехфазных режимах без потери выходной мощности. Выбор режима работы осуществляется переключателем на приборной панели.
Т.е., допустим мы имеем трехфазную электростанцию с полной мощностью по фазам номинальной мощностью 6 кВт. И к ней можно будет подключить как трехфазное, так и однофазное оборудование мощностью 6 кВт. Такие генераторы не имеют ограничений по подключению однофазных потребителей, присущим традиционным трехфазным генераторам.
На нашем сайте вы можете ознакомится и приобрести трехфазные генераторы с полной мощностью по фазам:
Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия
Люди пользуются энергией электрического тока практически во всех сферах своей деятельности. Сейчас нелегко представить жизнь без электричества, которое с помощью специального оборудования преобразуется из механической энергии. Рассмотрим подробнее, как происходит этот процесс, и как устроены современные генераторы.
Превращение механической энергии в электрическую
Любой генератор работает по принципу магнитной индукции. Самый простой генератор переменного тока можно представить, как катушку, которая вращается в магнитном поле. Также есть вариант, при котором катушка остается неподвижной, но магнитное поле только её пересекает. Именно во время этого движения и вырабатывается переменный ток. По такому принципу функционирует огромное количество генераторов во всем мире, объединенных в систему электроснабжения.
Устройство и конструкция генератора переменного тока
Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:
В зависимости от назначения, генератор имеет определенные особенности конструкции, но существуют два компонента, которыми обладает любое устройство, конвертирующее механическую энергию в электричество:
Для получения большей магнитной индукции, между этими элементами должно быть небольшое расстояние. По своей конструкции генераторы бывают:
В настоящее время более распространено оборудование с вращающимися магнитными полями, т.к. значительно удобнее снимать электрический ток со статора, чем с ротора. Устройство генератора имеет немало сходств с конструкцией электродвигателя.
Схема генератора переменного тока
Принцип работы электрогенератора: в тот момент, когда половина обмотки находится на одном из полюсов, а другая на противоположном, ток движется по цепи от минимального до максимального значения и обратно.
Классификация и виды агрегатов
Все электрогенераторы можно распределить по критерию работы и по типу топлива, из которого и образуется электроэнергия. Все генераторы делятся на однофазные (выход напряжения 220 Вольт, частота 50 Гц) и трехфазные (380 Вольт с частотой 50 Гц), а также по принципу работы и типу топлива, которое конвертируется в электричество. Ещё генераторы могут использоваться в разных сферах, что определяет их технические характеристики.
По принципу работы
Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.
Асинхронный
У асинхронных электрогенераторов нет точной зависимости ЭДС от частоты вращения ротора, но здесь работает такой термин, как «скольжение S». Оно определяет эту разницу. Величина скольжения вычисляется, поэтому некоторое влияние элементов генератора в электромеханическом процессе асинхронного двигателя все же есть.
Синхронный
Такой генератор обладает физической зависимостью от вращательного движения ротора к генерируемой частоте электроэнергии. В таком устройстве ротор является электромагнитом, состоящим из сердечников, обмоток и полюсов. Статором являются катушки, которые соединены по принципу звезды, и имеющими общую точку – ноль. Именно в них вырабатывается электрический ток. Ротор приводит в движение посторонняя сила подвижных элементов (турбин), которые двигаются синхронно. Возбуждение такого генератора переменного тока может быть, как контактным, так и бесконтактным.
По типу топлива двигателя
Удаленность от электросети с появлением генераторов больше не становится препятствием для пользования электроприборами.
Газовый генератор
В качестве топлива здесь используется газ, во время сгорания которого и вырабатывается механическая энергия, которая затем заменяется электрическим током. Преимущества использования газогенератора:
Дизельный генератор
Эту категорию составляют преимущественно однофазные агрегаты мощностью 5 кВт. 220 Вольт и частота 50 Гц являются стандартными для бытовой техники, поэтому дизельный аппарат неплохо справляется со стандартной нагрузкой. Как можно догадаться, для его работы требуется дизельное топливо. Почему стоит выбрать именно дизельный электрогенератор:
Бензогенератор
Такие аппараты довольно востребованы как бытовое оборудование. Несмотря на то, что бензин дороже газа и дизеля, такие генераторы имеют немало сильных сторон:
Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов
Конструктивно, электрогенератор состоит из:
Работает он следующим образом:
Один полный оборот рамки внутри магнитного поля приводит к тому, что возникающая ЭДС, дважды меняет свое направление, причем ее величина дважды увеличивается до максимального значения (проводники проходили под полюсами магнитов) и дважды была равна нулю (проводники двигались вдоль силовых линий магнитного поля).
Такое изменение ЭДС в процессе непрерывного вращения рамки вызывает в замкнутой электрической цепи постоянно изменяющийся по направлению и величине синусоидальный электрический ток, который в настоящее время называют переменным.
В современной энергетике используются индукционные генераторы переменного тока различного типа. При этом, принцип их действия одинаков и базируется на принципе электромагнитной индукции.
В общем виде, такие устройства представляют собой достаточно сложное изделие, состоящее из медной проволоки, и большого количества изоляционных и конструктивных материалов.
Устройство и принцип работы
Любой генератор переменного тока состоит из:
В маломощных устройствах щетки и кольца используются значительно реже, так как в их конструкциях можно использовать вращающиеся постоянные магниты, которым подвод питающего напряжения не нужен.
Как правило:
Однако, в больших промышленных генераторах, внешний сердечник, создающий магнитное поле, вращается вокруг внутреннего, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, остаются неподвижными.
Во время работы, в обмотке ротора возникает ЭДС, амплитуда которой пропорциональна количеству витков. Кроме того, она пропорциональна и амплитуде переменного магнитного потока (через виток).
Область применения
Повседневную жизнь человеческого общества невозможно представить без переменного тока. Его широкое использование связано с тем, что он обладает огромными преимуществами перед постоянным.
При этом, главным преимуществом является то, что напряжение и силу переменного тока можно легко и практически без потерь преобразовать в достаточно широких пределах.
Особенно, такое преобразование необходимо в случае передачи электроэнергии на большие расстояния. Электроэнергия обладает большими преимуществами перед другими видами энергии.
Ее можно передавать на большие расстояния с малыми потерями и достаточно легко распределять между потребителями. Кроме того, электроэнергия просто превращается в другие виды энергии (световая, тепловая, механическая и пр.).
Именно поэтому, генераторы переменного тока в современных условиях получили очень широкое применение. С их помощью вырабатывается электроэнергия, которая затем используется во всех отраслях промышленности, а также в быту и на всех видах транспорта.
Классификация
Электрогенераторы переменного тока бывают:
Генератор с неподвижным ротором
Конструктивно различают генераторы:
Конструкции с неподвижным статором получили наибольшее распространение благодаря тому, что отпадает необходимость в использовании контактных колец и плавающих щеток.
По способу возбуждения электрогенераторы бывают:
По количеству фаз различают электрогенераторы:
Наибольшее распространение получили трехфазные генераторы.
Это связано с наличием некоторых преимуществ, среди которых нужно отметить возможность беспроблемного получения:
Трехфазные генераторы отличаются электрическими схемами соединения фазных обмоток.
Бывает, что фазные обмотки соединяются:
Описание схем
Для получения связанной трехфазной системы, обмотки электрогенератора нужно соединить между собой одним из двух способов:
“Звезда”
Соединение “звездой” предусматривает электрическое соединение концов всех обмоток в одной точке. Точка соединения называется “нулем”. При таком соединении нагрузка к генератору может быть подключена 3 или 4 проводами.
Провода, идущие от начала обмоток называются линейными, а провод, идущий от нулевой точки – нулевым. Напряжение между линейными проводами называют линейным.
Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза.
Напряжение между нулевым и любым из линейных проводов называется фазным. Фазные напряжения равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол, который равен 120 градусов.
Особенностью схемы является также равенство линейных и фазных токов.
Наиболее распространена 4 проводная схема – соединение “звездой” с нейтральным проводом. Она позволяет избежать перекоса фаз в случае подключения несимметричной нагрузки, например, на одной фазе – включена активная нагрузка, а на другой – емкостная или реактивная. При этом, обеспечивается сохранность включенных электроприборов.
“Треугольник”
Соединение “треугольником” – это последовательное соединение обмоток трехфазного генератора: конец первой обмотки соединяется с началом второй, ее конец – с началом третьей, а конец последней – с началом первой.
В этом случае, линейные провода отводятся от точек соединения обмоток. При этом, линейное напряжение равно фазному, а величина линейного тока в 1,73 раза больше фазного.
Все упомянутые зависимости справедливы только при равномерной нагрузке фаз. При неравномерной нагрузке фаз, их необходимо пересчитывать аналитическими или графическими методами.
Практическое применение
Генераторы, устанавливаемые на электростанциях, вырабатывают большое количество электроэнергии, которая затем передается на огромные расстояния.
Они разрабатываются под конкретные, узкоспециализированные задачи и представляют собой сложнейшие устройства, для установки которых необходимо строить отдельные здания и сооружения. Кроме того, их работа обеспечивается специально организованной инфраструктурой.
Промышленные генераторы используются для обеспечения электроэнергией объектов, в работе которых не должно быть перебоев с подачей напряжения.
Кроме того, их используют для обеспечения электроэнергией строительных площадок, вахтовых поселков, удаленных ферм и буровых установок, находящихся в местах, где подводка стационарных линий электропередач невозможна или экономически нецелесообразна.
Как правило, для работы они используют дизельное топливо, вырабатывая при этом переменный ток большой мощности (220 или 380 В). Используются для этого синхронные генераторы, которые способны обеспечить работу промышленного оборудования большой мощности.
В дизельных установках, вал генератора вращается с помощью двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Электрогенератор на шасси
Все комплектующие изделия, входящие в состав промышленного генератора, монтируются на высокопрочных стальных шасси, которое при необходимости устанавливается:
При выборе бытового генератора переменного тока, потенциальному потребителю необходимо обращать внимание на:
Принцип работы генератора переменного тока: 7 типов устройств
С ростом научного прогресса и получением электрического тока, являющимся одним из основных видов энергии, жизнь человека стала намного комфортнее. Ведь благодаря ему, а точнее, его работе, приводятся в движение различные механизмы, освещаются и обогреваются помещения и так далее.
Ток в проводнике появляется за счёт электродвижущей силы (ЭДС), заставляющей перемещаться частицы, несущие заряд в проводнике. Если проводник испытывает воздействие магнитного поля, то это явление называется электромагнитной индукцией.
Иными словами, если соблюдается следующее условие: двигается проводник в магнитном поле или электромагнитное поле совершает движение вокруг проводника, то в последнем появляется электрический ток. В результате этого явления были созданы трансформаторы, электродвигатели и генераторы.
Генератор тока является электрической машиной, преобразующей механическую энергию в электрическую. Это примитивное устройство, состоящее из проводника, представляющего замкнутый контур и вращающийся между полюсами магнита.
В современных генераторах этот контур содержит минимум три обмотки, необходимые для создания большей ЭДС. Для чёткого понимания предназначения и процессов, протекающих при преобразовании электроэнергии, нужно ознакомиться с устройством и принципом действия генератора (ЭГ).
Устройство генератора
Практически все они похожи по своему устройству, но есть некоторые отличия — это способ приведения механической части в движение (рисунок 1).
Он состоит из основных узлов:
Ещё один важный элемент — обгонная муфта генератора. Об особенностях её работы и ремонта читайте в материале нашего эксперта.
Рисунок 1. Генератор в разрезе
Корпус, выполняющий функцию рамы, служит для крепления всех основных частей. Кроме того, в нём устанавливаются подшипники, необходимые для плавного вращения вала и увеличения срока службы устройства. Корпус изготавливают из прочного металла, а также он служит для защиты внутренних частей машины от внешних повреждений.
Статор имеет магнитные полюса, представленные в виде закреплённой обмотки для возбуждения магнитного потока Ф. Выполняется из спецстали, которая называется ферромагнитной.
Ротор является подвижной частью, причем его приводит в движение какая-либо сила. В результате на якоре (роторе) образуется разность потенциалов или напряжение (U). Узел (коробка) коммутации, необходим для отведения электричества от ротора.
Он состоит из проводящих колец, соединённых с графитовыми токосъёмными контактами.
Принцип действия
Закон электромагнитной индукции является основным принципом действия генератора переменного тока. Устройство и принцип работы практически одинаковы для всех типов. Происходит индукция, в результате которой появляется ЭДС в контуре, при вращении в однородном магнитном поле. Это магнитное поле вращается.
Работает генератор переменного тока следующим образом:
Кольца выполняются из медного проводника, вращаются с ротором и валом одновременно. Щётки служат для передачи тока с вала на кольца. Разновидностей очень много и, следовательно, их можно классифицировать по следующим признакам:
По конструктивному плану бывают с неподвижными полюсами и якорем (он вращается) и, наоборот, с вращающимися магнитными полюсами (якорь остаётся неподвижным). Последний вид получил широкое распространение, благодаря получению большего тока.
При вращении ротора, полюсные наконечники которого имеют минимальный зазор между статором для создания максимального Ф, происходит генерация ЭДС в витках статорной катушки.
Наконечники подбираются такой формы, чтобы U было близко к синусоидальному.
По методу возбуждения также делятся на подвиды.
Наиболее часто применяется соединение звездой и нейтральный провод, который выполняет роль компенсатора фазовых перекосов. Кроме того, нулевой провод позволяет исключить постоянную составляющую при возникновении вредоносных кольцевых токов (далее I), снижающих мощность и влияющих на нагрев.
При таком подключении обмоток можно подключать устройства небольшой мощности. Генераторы отличаются между собой техническими параметрами.
Технические параметры
Генераторы отличаются также основными величинами, которые являются техническими параметрами. Среди всего числа можно выделить наиболее значимые:
Регулируется U благодаря изменению Ф при последовательном подключении в цепь обмоток возбуждения регуляторов U (переменный резистор или электронный регулятор U). При наличии генератора-возбудителя ток непосредственно регулируется на нём. При использовании генераторов переменного U от постоянных магнитов следует применить стабилизаторы U или регуляторы.
При подключении в цепь используют параллельное соединение ЭГ, один из которых считается резервным. Для подключения резервного ЭГ к шинам-проводникам нужно выполнять условие равенства ЭДС и U на этих шинах.
Также фазовый сдвиг должен быть равен нулю. Этот процесс получил название синхронизации ЭГ.
Для осуществления синхронизации генератора с сетью применяют синхроскоп, представляющий обыкновенную лампу накаливания и вольтметр (нулевой).
Синхроскоп подключается к генератору последовательно. При пуске генератора регулируется I возбуждения. Если генератор синхронизирован, то лампы гаснут, а до этого — моргают.
Чем чаще они моргают, тем быстрее процесс синхронизации и регулировка близятся к завершающей стадии. Нужно обратить внимание на вольтметр, который должен при синхронизированном ЭГ показывать значение, равное 0.
Более подробную информацию о том, как проверить генератор, вы сможете найти в интересном материале нашего специалиста.
Основное предназначение
Генераторы широко используются для производства электроэнергии и представляют собой огромные машины, вырабатывающие ток высокой мощности. Однако не все разновидности имеют такие габариты.
Устройства, применяемые в автотранспорте, используются в качестве источников U.
Это очень удобно, так как ходовая часть транспорта совершает механические движения и глупо не воспользоваться этим видом энергии для вращения ЭГ.
Генераторы трёхфазного типа переменного тока применяются вместе с мостовым выпрямителем и используются для зарядки аккумулятора.
Кроме того, они используются для питания электропотребителей, например, системы зажигания, световой сигнализации и освещения, бортового компьютера и так далее. Подключается устройство к регулятору U, благодаря которому величина U остается постоянной.
В авто применяются устройства переменного тока, так как они имеют меньшие размеры относительно своих собратьев — ЭГ постоянного U.
Виды приборов
Несмотря на одинаковое строение, они применяются в различных видах устройств и типах транспорта. Определённый тип ЭГ применяется в различных ситуациях. Выделяют основные виды устройств-генераторов, которые классифицируются по типу применения:
Основным предназначением автомобильного аккумулятора является вращение коленвала. Применяется новый тип — гибридный генератор, выполняющий роль стартера.
Основным принципом работы можно считать использование для включения зажигания, при этом I течёт по контактным кольцам, а затем к щелочной части.
Далее переходит на обмотку возбуждения, образовывается магнитное поле и запускается ротор, создающий электромагнитные волны.
Эти волны пронизывают обмотку статора. После происходит возникновение переменного тока на выходе обмотки. Если генератор осуществляет работу в режиме самовозбуждения, то при этом частота вращения увеличивается до допустимого значения, а переменный ток преобразуется в постоянный при помощи выпрямителя.
Электрогенератор выполняет функции преобразователя механической энергии в электрическую. Источников может быть много: вода, пар, ветер, ДВЗ и другие сторонние силы, оказывающие механическую работу на ротор генератора.
Очень распространён инверторный тип ЭГ. Он представляет собой автономный источник питания, который производит качественную электрическую энергию. Применяется практически везде и является очень надежным источником питания, при котором отсутствуют любые скачки U. Основной принцип действия:
Ещё одним отличным и долговечным вариантом является дизельный ЭГ, преобразующий энергию топлива в электрическую. Топливо сгорает и преобразовывается из химического вида энергии в тепловую. Затем тепловая энергия преобразовывается в механическую. Затем происходит трансформация по старой схеме: механическая энергия в электрическую.
В синхронном ЭГ ротор выполняет роль постоянного магнита с полюсами, число которых колеблется от 2 и более. Однако должна соблюдаться кратность 2. Во время запуска ротор генерирует слабое электромагнитное поле, но в процессе увеличения частоты вращения появляется ток в обмотке возбуждения.
Во время этого процесса появляется U, поступающее на устройство, контролирующее его значение при изменении электромагнитного поля. Генераторы синхронного типа отлично зарекомендовали себя благодаря стабильно вырабатываемому U.
Однако у них есть существенный недостаток — возможна перегрузка по току, а также наличие щёточного узла, который приходится иногда обслуживать.
Принцип работы ЭГ асинхронного типа основан на постоянном нахождении в режиме «торможения с подвижной частью», вращающейся с опережением. Ротор бывает фазным и короткозамкнутым. Вспомогательное магнитное поле создаётся при помощи обмотки возбуждения и продолжает индуцироваться в роторе. От количества оборотов зависит частота тока и U.
Очень интересным источником электричества является электрохимический генератор. Энергия электрического типа получается из водорода. Он является химическим источником тока, так как проходит реакция этого типа взаимодействия молекул кислорода и водорода.
Однако этот источник довольно опасен. Ведь водород может и взорваться при больших количествах, а кислород выполняет роль катализатора. В очаге взрыва водорода произойдёт значительное возгорание, так как кислород усилит горение.
Кроме того, при использовании ЭГ нужно совместно с ними применять и устройства, регулирующие параметры U и частоты. Принцип работы устройства заключается в поддержании постоянных значений U и других параметров электроэнергии для качественного питания потребителей.
Регулятор также защищает генератор от перегрузок и аварийного режима. При возникновении аварийной ситуации при наличии регулятора, генератор не запустится и останется в выключенном состоянии. Это возможно при КЗ в цепи потребителей.
Эти приборы улавливают U, частоту и I, а также Ф.
Вывод
Таким образом, существует огромное количество видов генераторов переменного тока, которые используются в той или иной жизненной ситуации. Они обладают всевозможными видами защиты от перегрузок, перегрева, токов КЗ. Основной принцип работы заключается в преобразовании энергии различного типа в электрическую.
Пожалуйста, оцените этот материал!
Что такое генератор переменного тока и какие типы генераторов существуют
Любой генератор переменного тока представляет собой устройство электрического типа, предназначенное для преобразования механической энергии в электроэнергию с переменными токовыми величинами.
В большинстве современных генераторов используется традиционный принцип действия вращающегося магнитного поля.
Электрический генератор переменного тока
Выделяется пара основных видов электрических генераторов, имеющих конструкционные отличия, представленные:
Таким образом, в конструкцию генератора любого типа входят две наиболее важные части: подвижная и неподвижная, а также некоторые связующие элементы, представленные щетками и проводными соединениями.
Электрогенераторами переменного тока производится как активная энергия, так и реактивная, передающаяся и распределяемая по электросетям.
Электрические генераторы ПТ, наряду с трансформаторами, рассчитаны на определенные номинальные токовые величины и достаточное количество номинального напряжения, зависящие от конструкционных особенностей такой машины, а также типоразмеры рабочих частей и связующих элементов.
Типы генераторов переменного тока
Существует несколько типов машин или установок, предназначенных для преобразования неэлектрического вида энергии в электроэнергию.
Самые популярные виды представлены:
Генератор переменного тока ЭГВ – 32 У1
В зависимости от конструкционных особенностей выделяются устройства, имеющие:
В зависимости от способа возбуждения:
В зависимости от типа соединения фазной обмотки:
Последний вариант сочетает в себе шесть обмоточных элементов типа «Звезда» и одну обмотку «Треугольник» на каждом статоре.
С конструктивной точки зрения могут быть выделены преобразующие энергию устройства или машины электрического типа, имеющие явно и неявно выраженные полюса.
Устройство
Конструкция и внутреннее устройство преобразователя одного вида энергии в другой может иметь существенные отличия. Самыми распространенными являются автомобильные генераторы ПТ, представленные следующими основными конструктивными элементами:
Общая схема устройства генератора переменного тока
Статорная часть имеет три медных обмотки, объединенные «треугольником» с подключением полупроводникового диодного моста, благодаря которому происходит преобразование типа напряжения.
Современные автомобильные генераторы относятся к категории высокооборотных агрегатов, поэтому частота оборотов может составлять девять тысяч в одну минуту.
Схема генератора переменного тока
Характерным отличием трехфазных генераторов является электрическая схема, отображающая особое соединение на фазных обмотках.
Синхронный и асинхронный
В зависимости от принципа работы, генератор может быть представлен устройством синхронного и асинхронного типа. Для любых асинхронных генераторов характерна конструктивная простота и дешевизна изготовления, а также достаточно высокая устойчивость к короткому замыканию или перегрузкам.
Асинхронные электрические генераторы прекрасно зарекомендовали себя в работе с активным уровнем нагрузки, включая лампы накаливания, электронагреватели, современную электронику и электрические конфорки.
Разница синхронного и асинхронного генераторов
Тем не менее, даже в условиях кратковременного перегруза отмечается выход устройства из строя. Именно по этой причине подключение приборов с индуктивной нагрузкой, включая электрические двигатели, не электронные сварочные аппараты и энергозависимый инструмент, потребует применения асинхронного генератора с трех- или четырехкратным запасом по уровню мощности.
Генераторы синхронного типа востребованы в работе любого индуктивного потребителя, имеющего высокие параметры пусковых токовых величин.
Современные синхронные устройства электрического типа легко выдерживают пятикратный уровень секундной токовой перегрузки, что обусловлено линейной зависимостью числа оборотов вращения магнитного поля от количества роторных оборотов или угловой скорости генератора.
Асинхронные и синхронные генераторы отличаются своим устройством, но первый вариант принято считать конструктивно более надежным, что объясняется отсутствием в них традиционного щеточного узла.
Однофазный
В соответствии с количеством фаз, все генераторы представлены двумя большими группами:
Первый вариант предназначается исключительно для работы с любыми однофазными потребителями электрической энергии, а трехфазные генераторы относятся к категории универсальных, но дорогостоящих машин, нуждающихся в затратном обслуживании.
Однофазный тип генератора
Простейшие конструкции представлены магнитным полем, вращающейся рамкой и обычным коллекторным щеточным узлом, отводящим ток.
Благодаря коллекторному узлу, рамочное вращение через щетки создает постоянство контакта с половинкой рамки в условиях отсутствия циклического изменения положения. Токовые величины, изменяющиеся в соответствии с законами гармоники, передаются на щетки и в схему потребителей энергии.
Трехфазный тип генератора
Однофазные генераторы в настоящее время являются самыми популярными автономными источниками тока и предназначаются для питания любых однофазных потребителей электрической энергии, к которым относятся практически все бытовые приборы.
Принцип работы
Основным принципом функционирования генераторов переменного тока являются вращательные движения токопроводящей рамки, располагаемой между парой постоянных магнитов, имеющих противоположные полюса. В большинстве случаев, конструкция стандартна и функционал таких устройств достаточно прост.
Схема работы трехфазного генератора
Например, роторы, которые установлены в промышленные индукционные генераторы, вращаются благодаря турбине, а статор бывает дополнен достаточно мощным электромагнитом. Внутри роторных обмоточных витков происходит индукция ЭДС, благодаря чему формируется суммарное напряжение, необходимое для потребителей.
Принцип работы генераторов основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому происходит индукция ЭДС в прямоугольной контурной части проволочной рамки.
Назначение
Генераторы являются основными источниками электроэнергии в системах энергоснабжения, позволяющих обеспечивать питание любых потребителей и заряжать аккумуляторную батарею в процессе функционирования двигателя.
Современные генераторы, имеющие встроенные кремневые диоды, обладают небольшими габаритами, простой конструкцией, надежностью и долгим сроком эксплуатации, что является отличным дополнением высокой удельной мощности таких устройств-преобразователей при малой вращательной частоте.
Некоторое время назад генераторы отличались довольно узкой областью применения, но благодаря усилиям разработчиков, техников и специалистов, преобразователи энергии были в значительной степени усовершенствованы. На сегодняшний день область применения данных устройств очень широка, поэтому генераторы ПТ стали незаменимыми в промышленной и бытовой сфере.
Подробное описание принципа работы генератора переменного тока в автомобиле
Современные автомобили оборудованы сложной системой электронных датчиков, мощными осветительными приборами и аудиосистемами. Для обеспечения исправной работы всех электрических приборов автомобиля необходима стабильная выработка электрического тока, которая является основной функцией генератора переменного тока автомобиля.
Автомобильный генератор переменного тока
Собственно, генератор не вырабатывает ток самостоятельно, а лишь конвертирует его из механической энергии, вырабатываемой внешним носителем, в электрическую энергию.
Назначение генератора переменного тока
Схема генератора переменного тока используется в автомобилях по причине того, что переменный ток способен максимально обеспечить потребности основных узлов авто в электроэнергии. Для того, чтобы усвоить принцип работы генератора переменного тока, нужно в первую очередь рассмотреть, что такое переменный ток.
Произвести переменный ток можно путем помещения прямолинейного металлического проводника между двумя разнополюсными магнитами.
Вращение проводника посредством посторонней силы по часовой стрелке способствует образованию индуктированного электрического заряда при пересечении магнитных линий.
Таким образом, выработка переменного тока в генераторе происходит по принципу электромагнитной индукции, но чтобы преобразовать его в стабильный ток нужной величины, нужно рассмотреть устройство генератора переменного тока.
Принцип работы генератора переменного тока
Конструкция генератора переменного тока
К важным конструкционным элементам генератора относятся:
Шкив выступает стержнем для крепления всех конструкционных узлов генератора. Также посредством вращательных движений он передает механическую энергию от двигателя к ротору генератора. Шкив приводиться в движение через двигатель от клинового ремня.
Конструкция генератора переменного тока
Ротор представляет собой стальной вал с медной обмоткой возбуждения, которая соединяется с контактными пальцами специальными выводами. Обмотку возбуждения с двух сторон накрывают стальные втулки в виде короны с клиновидными выступами, расположенными по направлению друг к другу.
Выступы двух втулок создают противоположные магнитные поля, которые являются остаточными, даже когда ток в обмотке отсутствует. Это обеспечивает самовозбуждение генератора только при высокой частоте вращения двигателя, что невозможно при запуске мотора. По этой причине на обмотку ротора дополнительно подается ток небольшой силы с аккумулятора.
После достижения рабочей величины напряжения в обмотке ротора, питание от аккумулятора прекращается и работа генератора продолжается в режиме самовозбуждения.
Магнитный поток, вырабатываемый обмоткой ротора, направляется в статор, состоящий из стальных листов в форме трубы с полыми пазами. Внутри пазов находиться трехфазная медная обмотка, благодаря которой магнитный поток преобразуется в мощное электрическое напряжение.
Здесь можно измерить полное сопротивление цепи переменного тока.
Определить же реальное действие цепи переменного тока с активным сопротивлением можно благодаря данным по преобразованию электрической энергии в другие ее виды, например тепловую (подогрев проводников) или химическую (подзарядка аккумулятора).
Трехфазная обмотка статора выполняется по особой технологии, а обмотки отдельных фаз соединяется в «треугольник» или «звезду». В автомобильных генераторах переменного тока преимущество отдается обмотке «треугольник» по причине ее мощностных особенностей.
Сила тока в конструкции «треугольник» почти в 2 раза меньше тока в «звезде» при одинаковой величине исходящего магнитного потока из ротора.
Итак, для мощных генераторов обмотка статора по принципу «треугольник» позволяет более точно преобразовывать величину тока, избегая перенапряжения базовых узлов и продлевая срок службы элемента.
Принцип действия генератора переменного тока предполагает постоянное питание бортовой и электронной системы авто. По этой причине ток, образуемый обмоткой статора, постоянно питает электрооборудование через выпрямитель.
Выпрямительная установка состоит из шести силовых и двух дополнительных диодов, закрепленных на теплоотводной пластине. Три из шести силовых диодов заряжены положительно, остальные – отрицательно.
Полупроводниковые диоды не оказывают существенного сопротивления и не проводят ток в обратную сторону.
Конструкция щеточного узла представляет собой пластмассовый элемент с щетками, обеспечивающими контакт с кольцами или контактными пальцами ротора. Щетки узла позволяют защитить подвижные части ротора и шкива от преждевременного износа.
Рассматривая то, как устроен генератор переменного тока, стоит упомянуть о системе крепления генератора. Эту функцию выполняет корпус генератора, состоящий из двух крышек.
Первая, которая устанавливается со стороны шкива и ротора, обеспечивает крепление генератора к двигателю, фиксацию статора и подшипников ротора.
Задняя крышка, расположенная вблизи контактных колец и щеточного узла, не только выполняет вышеперечисленные функции. На ней также размещается выпрямитель и щетки.
Применение и свойства генераторов переменного тока
Рассмотрев вопрос, как работает генератор переменного тока, перейдем к предъявляемым требованиям к этому базовому узлу автомобиля. Поскольку аккумуляторы современных автомобилей высокочувствительны к перепадам напряжения, генераторы должны обладать следующими свойствами:
Дизельный генератор YH170DTLS-5R – трехфазная модель номинальной мощностью 10 кВт с жидкостной системой охлаждения, подогревателем и электростартером. YH170DTLS-5R отличается производительностью, надежностью и экономичностью. Этот генератор в кожухе отлично подойдет для небольшого частного дома.
Генератор eG100i-5B – однофазная инверторная модель жидкостной системы охлаждения. Мощности агрегата в 7 кВт вполне достаточно для резервного энергоснабжения загородного дома, чтобы подключить самое необходимое. EG100I-5B отличается баком увеличенной емкости, обеспечивает высококачественное электроснабжение для компьютеров, телевизоров и другого высокочувствительного оборудования.
