Синхронные и асинхронные генераторы — в чем разница?
Современные электрогенераторные установки различаются не только по типу двигателя (дизельные, турбинные и др.), виду выхода электричества (постоянный или переменный), но и по способу возбуждения. Создание магнитного поля внутри установки может быть независимым, магнитным и самостоятельным. Самовозбуждение, в свою очередь, может быть последовательным, параллельным и смешанным. Генераторы электричества со смешанным возбуждением (состоит из двух обмоток, одна из которых подключается к параллельной нагрузке, другая — к первой обмотке возбуждения последовательно) носят название синхронных или гибридных установок.
Параметры синхронного генератора
В комплектацию любого, в том числе, синхронного, генератора входят ротор, статор и токосъемный узел — это основные составляющие агрегата. Синхронный генератор работает в режиме, при котором частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля статора, поэтому установка и называется синхронной.
Режимы работы
Синхронный генератор может работать в нормальном и анормальном режиме. Под нормальным понимают режим работы в допустимых лимитах, указанных в ГОСТах и у производителей. Анормальный режим работы синхронного генератора включает функционирование агрегата с аварийными перегрузками, недовозбуждением или потерей возбуждения, в условиях отказа охлаждения, асинхронный ход и др.
Главные преимущества:
- Высокая стабильность напряжения на выходе
- Работа с приборами на больших пусковых токах
- Возможность точно регулировать выходные параметры напряжения и тока
- Простота эксплуатации
К недостаткам можно отнести следующие параметры:
- Низкая степень защиты (класс IP 23). Конструкция установки не позволяет решить проблему защиты агрегата от пыли, воды и других внешних факторов
- Слабые стороны щеточного узла. Щетки снижают ресурс агрегата и требуют регулярного обслуживания, чистки, замены
- Стоимость. Продажа синхронных генераторов характеризуется более высокими ценами, по сравнению с асинхронными аналогами
Область применения синхронных установок определяется совокупностью вышеперечисленных плюсов и минусов: высокий уровень производительности и отменное качество напряжения подходят для работы, как в бытовых условиях, так и в режиме промышленных электростанций. Однако слабая система защиты от внешних воздействий требует дополнительных мер. Например, можно купить синхронный генератор в составе электростанции, установленной в специальном кожухе. Такая защита обеспечивает установке прекрасную функциональность в любых условиях.
Устройство асинхронного генератора
В отличие от синхронного аналога, асинхронный генератор отличается более простым устройством, но лучшей защитой от внешних факторов, устойчивостью по отношению к коротким замыканиям и перегрузкам. Вращение ротора осуществляется в одном направлении с магнитным полем, но несколько опережает его. При этом скольжение ротора становится отрицательным, провоцируя появление тормозящего момента.
Стоит отметить, что параметры асинхронного генератора делают его оптимальным источником электроэнергии для приборов с активной нагрузкой (компьютерная техника, сварочные преобразователи, электрические нагреватели и др.). Однако следует помнить, что для такой установки недопустимы перегрузки: запас мощности при подключении устройств должен быть не менее чем в 3 раза.
Типы генераторов
Различают однофазные и трехфазные энергогенерирующие установки с несинхронным механизмом. Асинхронный трехфазный генератор состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Однофазный аналог включает в себя статор и ротор, сердечники которых набраны из отдельных пластин, а в пазы статорного сердечника устанавливается обмотка. На практике однофазные асинхронные генераторы зарекомендовали себя более экономичными, простыми в обслуживании и надежными в эксплуатации. Поэтому трехфазные установки используются только на объектах, где однофазные аналоги применить невозможно.
Достоинства:
- Простота конструкции
- Отсутствие щеточного узла
- Низкая чувствительность к коротким замыканиям
- Высокий уровень защиты от внешних факторов
- Стоимость: купить асинхронный генератор можно гораздо дешевле синхронного агрегата
Однако у данного типа устройств есть и недостатки:
- Неспособность работать при высоких пиковых нагрузках
- Низкая точность напряжения тока на выходе
- Выход из строя при длительных экстремальных нагрузках
Современные производители предлагают ряд мер по устранению недостатков, что существенно увеличивает спрос на данное энергогенерирующее оборудование.