0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое альтернатор на двигателе

Автономный дом. Часть первая – альтернатор

Состоят электрогенераторы из двух основных агрегатов – альтернатора и силовой установки, приводящей генератор в действие. В этой статье будут изучаться разнотипные альтернаторы.

Базовую основу установок, генерирующих электричество с помощью электромагнитов, разработал в 1831 году британский физик и экспериментатор Майкл Фарадей, он же построил один из первых действующих генераторов – диск Фарадея. За последующие полтора века электрогенераторы неоднократно совершенствовались. Были созданы синхронные и асинхронные альтернаторы, трех и однофазные, с инверторным управлением и без него. Чем же они отличаются друг от друга?

Альтернаторы: конструкция, назначение, виды

Первые приборы для генерации электротока назывались альтернаторами. Позднее всю конструкцию из двигателя и альтернатора, помещенную в корпус или закрепленную на раме, стали именовать генератором.

Альтернатор является важнейшей составляющей ГУ, поскольку на него возложена функция преобразования механической энергии оборотов коленвала в электроэнергию. Его основными механизмами являются ротор (подвижный) и статор (статичный).

По способу передачи магнитного поля все ГУ делятся на:

  • синхронные или щеточные – с обмотками на роторе, по которым передается магнитное поле на статор с применением скользящих контактов – щеток;
  • асинхронные – не имеющие обмоток и передающие остаточную намагниченность бесконтактным способом (другое название АА – бесщеточные).

СА более сложны по строению, поскольку имеют обмотки и щеточные узлы, соответственно более дорогостоящие и выносливые в эксплуатации. Именно они составляют львиную долю продаж ИБП – более 90% от общего количества. Но это вовсе не означает, что асинхронные альтернаторы хуже. Есть несколько технических нюансов, которые уравновешивают достоинства и недостатки обоих типов оборудования. Все зависит от того, где и с какой целью его применять.

Синхронный генератор

Особенностью синхронного генератора является то, что частота вращения магнитного поля статора в нем равняется частоте вращения ротора. В свою очередь ротор со своими магнитными полюсами также создает вращающееся магнитное поле, которое при пересечении обмотки статора наводит в нем ЭДС. Ротор такого генератора представляет собой постоянный магнит (электромагнит). Ротор имеет кратное двум количество полюсов. Для бытовых установок чаще всего используют роторы с двумя полюсами, что обеспечивает скорость вращения двигателя в 3 тысячи оборотов в минуту.

В момент запуска генератора ротор создает изначально слабое магнитное поле, которое, с ростом скорости вращения, увеличивается. Напряжение с обмотки возбуждения поступает на ротор, таким образом контролируя выходное напряжение, путем изменения магнитного поля. К примеру, если к станции подключить индуктивную нагрузку, она размагнитит генератор и снизит напряжение. В то время как при подключении емкостной нагрузки генератор подмагничивается и напряжение повышается. Такое явление получило название «реакция якоря». Чтобы обеспечить стабильность выходного напряжения нужно соответствующим образом менять магнитное поле ротора, регулируя ток в его обмотке. Это обеспечивается блоком AVR (автоматической регулировки).

Все об альтернаторе

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

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

Вращение в альтернаторе производится за счет электродвижущей силы, а для возникновения оной необходимо возбудить магнитное поле на обмотке. В этом плане между альтернаторами разнице нет, разница лишь в том, в какой способ электромагнитное поле передается на а обмотку статора, а именно на синхронные и асинхронные. В конструктивном плане разница в том, что синхронный альтернатор имеет обмотку на роторе, в то время как асинхронный не имеет ее и способы передачи соответственно у них разные.

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

Читать еще:  Шерхан автоматический запуск двигателя по температуре

Достоинства синхронного альтернатора

Есть разница между тем, какой обмоткой будет обладать Ваш альтернатор, если же Вы хотите купить дизельный генератор для редких включений, и Вы не намерены подавать на него слишком большую нагрузку, то есть смысл сэкономить деньги и купить алюминиевый тип, если же работать генератор будет часто и должен будет выдерживать достаточно высокую нагрузку, то стоит подумать о медной обмотке. Альтернатор с медной обмоткой будет давать максимально качественный ток на выходе. Важная часть синхронного альтернатора – это щетки, именно они отвечают за снятие тока со статора на ротор. Главное преимущество такого альтернатора – это возможность выдерживать пиковые нагрузки и кратковременные перепады и выдавать качественное электричество на выходе, что и делает его столь востребованным. Также стоит отметить, что только с таким генератором будет совместима система AVR. Синхронный генератор будет более правильным выбором для работы в бытовых условиях, для запитки дома или другого объекта с чувствительной к перепадам технике. Стоит отметить и высокую стоимость такого оборудования, такой генератор будет стоить дороже генератора с асинхронным альтернатором.

Недостатки синхронного альтернатора

Главным недостатком синхронного альтернатора можно назвать то, что он требует достаточно тщательного технического обслуживания. Щетки необходимо периодически заменять, график замены напрямую зависит от того, какие щетки установлены на альтернатор, угольные изнашиваются быстрее, медно-графитовые изнашиваются дольше. Помимо того, что у щеточного узла есть такой расходный материал как щетки, требующие периодической замены, сам альтернатор греется из-за трения щеток о ротор, и поэтому требует наличия охлаждения и тут есть побочный эффект.

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

Преимущества асинхронного альтернатора

Преимущество асинхронного альтернатора заключается в том, что он имеет более простую конструкцию, а с этим и стоимость его меньше. Для движения подвижной части не требуется щетки для снятия электричества, достаточно магнитного поля и конденсаторов. Стоит отметить высокую степень защиты и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании. Так как такой альтернатор нагревается намного меньше синхронного, отпадает необходимость в охлаждении, благодаря чему его конструкция более уплотненная, что позволило предотвратить попадание пыли, грязи и влаги внутрь альтернатора. Это делает его долговечным и надежным. Вес и физические размеры асинхронного альтернатора также намного меньше, чем у синхронного, так что и сам инверторный генератор компактнее. Также ощутимым преимуществом такого генератора будет в том, что его альтернатору не страшны короткие замыкания, что делает его хорошим вариантом для работы со сварочным оборудованием.

Недостатки асинхронного альтернатора

Помимо положительных сторон у него также есть и отрицательные стороны, которые заключаются в том, что выходящее напряжение не самого высокого качества, оно может скакать, а так как этот тип альтернатора несовместим с работой AVR, это может существенно отразится на его работе в бытовых условиях, например для запитки дома. Стоит отметить, что низкий уровень качества тока и скачки напряжения на выходе у асинхронного генератора вызвано тем, что он плохо переносит стартовые пиковые нагрузки от аппретуры, подключаемой к нему, и это может вызвать плачевные последствия для техники, очень чувствительной к перепадам напряжения, например компьютеры, телефоны и другая электроника.

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

Типы запуска генераторов

Ручной режим пуска используется на компактных бензиновых и мобильных дизельных генераторах, которые используются для автономного питания нагрузок при авариях (питание пожарных насосов, откачивающих насосов при наводнениях, сварочные и вспомогательные агрегаты при ремонте трубопроводов), различных выездных мероприятиях (концерты, выставки и т.п.).

Для автоматического резервного режима работы используется более сложная схема управления и больший набор элементов автоматики. Когда в сети есть напряжение, генератор не работает, находится в дежурном режиме. При пропадании напряжения автоматикой подается управляющий сигнал на запуск двигателя, и через 3-10 секунд он достигает номинального числа оборотов. Если двигатель не запускается, то управляющий сигнал на запуск повторяется (до 3-5 6 раз). Через 10-30 секунд после достижения электрогенератором заданного напряжения и частоты, нагрузка автоматически переключается на питание от генератора.

Когда напряжение в сети восстанавливается, происходит автоматическое переключение нагрузки с генератора обратно на сеть с задержкой, необходимой автоматике для определения стабильности появившегося напряжения и частоты. После восстановления напряжения в сети агрегат несколько минут продолжает работу на холостом ходу для охлаждения двигателя и электрогенератора, а затем останавливается. После остановки он сразу готов к запуску. При такой конфигурации аккумулятор автоматически подзаряжается от сети. При отрицательных температурах происходит включение электронагревателя охлаждающей жидкости двигателя, что позволяет сразу после запуска снимать с электрогенератора полную нагрузку и сводит к минимуму отказы при пуске станции при пропадании основной сети. Различные дополнительные опции облегчают эксплуатацию генератора (запись параметров в память и передача их на расстояние либо по проводной/телефонной/линии, либо передача аварийных сообщений на пейджер или сотовый телефон), возможность дистанционного пуска и т.п.

Читать еще:  Газ 405 двигатель датчики температуры

Преимущества и недостатки

Разумеется, главным достоинством электростанции инверторного типа являются достойные параметры выходного напряжения. По-другому и быть не может – ведь для этого он и разрабатывался.

К другим преимуществам относятся:

  • экономный расход топлива;
  • компактные габариты;
  • небольшой вес;
  • малошумность в работе;
  • простота управления.

Устройство работает настолько тихо, что его журчание не вызывает раздражения и не слышно в соседней комнате. В городской квартире его можно установить на открытом балконе. В закрытых нежилых помещениях инверторный генератор допускается устанавливать при условии обеспечения беспрепятственного отвода выхлопных газов на улицу.

Единственный минус – цена устройства. По сравнению с обычными бензиновыми или дизельными станциями стоимость их выше, но вложения окупаются исправностью работы дорогой электронной аппаратуры. Ремонт дорогостоящих цифровых устройств иногда может сравниться со стоимостью инверторного генератора.

Что лучше: инверторный генератор или обычный?

Казалось бы, ответ очевиден – инверторный генератор лучше обычного. Но это зависит от того, для каких целей его применяют. Использовать устройства такого типа в качестве источника для питания электроинструментов, нагревательных приборов, освещения – это всё равно, что микроскопом колоть орехи. Результат будет, однако, эффективность от такой работы минимальная.

Конечно, если хватает мощности инверторного генератора, приобретённого для обеспечения электроэнергией электроники, к нему можно подключить электродрель или чайник, но покупать для этого такие установки специально вряд ли стоит. С такими задачами успешно справляются даже самые дешёвые асинхронные станции.

Синхронный генератор переменного тока — что это?

Синхронный генератор (альтернатор) — устройство, с помощью которого осуществляется преобразование механической или других видов энергии в переменный ток.

Первые существенные попытки создания альтернаторов были предприняты еще М. Фарадеем и И. Пикси в 1831 году, но их изобретения не использовались на практике из-за слишком малой мощности. Впервые похожее устройство публично продемонстрировали в 1886 г. Немного ранее, в 1882 г., Д. Гордон разработал довольно мощный двухфазный генератор.

В 1891 г. известный сербский физик и ученый Н. Тесла запатентовал высокочастотный альтернатор. Трехфазное устройство с аналогичным принципом действия создал русский инженер М. Доливо-Добровольский, который в 1903 г. первым в мире запустил полноценную трехфазную электростанцию. Она обеспечивала электроэнергией зерновой элеватор в Новороссийске.

Из чего состоит генератор переменного тока

В стандартном альтернаторе обязательно присутствуют:

  • проводник тока;
  • «якорь» (магнитопровод);
  • магнитная система (обыкновенная, электрическая).

Электричество отправляется из якоря, благодаря угольным щеткам, которые прилегают к кольцу. Дополнительно к нему подсоединены концы проводника, что обеспечивает полноценную работу устройства.

Якорь является подвижной (вращающейся) частью генератора, а статор — статичный (неподвижный) элемент, в котором образуется магнитное поле. Если оно формируется с помощью электричества, то параллельно должен работать еще один генератор, который будет возбуждать действие. Возбудитель оснащен стандартными магнитами.

В зависимости от способа применения устройства и его разновидности якорь приводится в движение различными механизмами. На электростанциях эту функцию выполняют паровые или гидравлические (водяные) турбины. В бытовых условиях гораздо чаще используются устройства, в которых якорь приводится в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания, вырабатывающего механическую энергию.

Разновидности синхронных генераторов переменного тока

Базовая классификация альтернаторов включает следующие типы устройств:

  1. Высокочастотные генераторы рассчитаны на преобразование механической энергии в электричество высокой частоты. Приспособление работает за счет изменения магнитного потока с помощью воздействия вращающегося ротора на статичный статор. Высокая частотность достигается увеличением количества полюсов и разгоном вращения статора. Применяется в качестве источника питания электричеством для радиотелеграфных станций на расстояние до 3 километров. Для меньших промежутков они не подходят, поскольку требуется увеличение частотности. Устройства подразделяются на генераторы, производящие энергию непосредственно в машине, и агрегаты, в которых ток увеличивается за счет статических умножителей.
  2. Гидротурбинный генератор, как становится понятно из названия, функционирует за счет движения гидравлической турбины. Ротор в таких устройствах располагается на одном валу с турбинным колесом. Максимальная мощность подобных агрегатов достигает 100 000 кВт, что является внушительным показателем для электростанций, в особенности автономных. По размеру они ощутимо больше аналогичных аппаратов. Диаметр одного ротора может достигать пятнадцати метров. На мощность турбины значительное влияние оказывает скорость, с которой она вращается, маховый момент, характерный для ротора, и протяженность ЛЭП (линии электропередачи). Обмотка размещается непосредственно на статоре, охватывающем явный полюсный ротор, который закреплен на валу.
  3. Паротурбинный генератор, работающий с помощью паровой турбины. Наибольшим распространением пользуются двухполюсные и четырехполюсные устройства. Ротор имеет форму внушительного по размеру цилиндра с пазами прямоугольного типа. В специальных пазах на внутренней стороне статора размещается обмотка переменного тока. В машинах, работающих медленно, устанавливается ротор в форме колеса или звезды. Если система замкнутая, то охладительные элементы располагаются непосредственно под генератором. В сравнении с предыдущим типом генераторов паротурбинные обладают значительно меньшими размерами.
Читать еще:  Что такое магнитная система двигателя

Самое широкое распространение получили синхронные трёхфазные генераторы, мощности которых варьировались от минимальных значений до нескольких мегаватт. Работа классических альтернаторов была основана на том, что на роторе располагались кольца и щетки, которые находились в непосредственном контакте со статором. В большинстве случаев данный механизм был небезопасен, щётки при этом быстро изнашивались, а коллектор якоря требовал непрерывного поддержания в рабочем состоянии. Поэтому были разработаны бесщёточные синхронные генераторы, которые исключили все эти недостатки.

Работа синхронного бесщёточного трёхфазного генератора основана на применении системы независимого возбуждения и автоматических регуляторов напряжения (AVR). AVR помогает не допускать отклонений и скачков, поддерживая выходное напряжение генератора на постоянном уровне. Если вдруг происходит значительный скачок напряжения, AVR примет всю нагрузку на себя и в первую очередь выйдет из строя, защитив тем самым остальные системы альтернатора. AVR поставляются отдельно в качестве запасной части и заменить его не сложнее, чем поменять батарейки в любом устройстве.

Генераторы могут быть одноопорные с одним подшипником и двухопорные.

Если генератор вышел из строя, а двигатель находится в хорошем состоянии, то можно заказать генератор отдельно. Для заказа нужно обязательно знать наименование двигателя и присоединительные размеры генератора. Основная градация здесь по стране производства двигателя — отечественный он или импортный, — поскольку для отечественных двигателей (ЯМЗ, ТМЗ или ММЗ) в большинстве разработаны свои типы для присоединения и стыковки генератора с двигателем (напрямую, через муфту или при помощи стыковочных колец). Импортные же двигатели стыкуются с альтернаторами по единой системе SAE.

Области применения генераторов переменного тока

Переменный ток используется повсеместно в различных отраслях человеческой деятельности. В отличие от постоянного, переменный ток можно передавать на большие расстояния с минимальными потерями. Используя диодные выпрямители, при необходимости переменный ток можно без особых усилий преобразовать в постоянный, а наоборот сделать не получится. Многочисленные преимущества способствовали его широкому распространению. Сейчас на переменном токе работает большинство современных бытовых устройств и гаджетов.

Востребованность синхронных генераторов растет с каждым годом. Это касается как больших стационарных агрегатов, так и мобильных (переносных), которые используются преимущественно в быту или на небольших объектах.

Альтернаторы применяются на всех видах электростанций. В промышленности и строительной отрасли они тоже незаменимы. С их помощью обеспечиваются электричеством:

  • административные и жилые сооружения;
  • школы, больницы, детские сады;
  • производственные и коммерческие предприятия;
  • торгово-развлекательные центры.

В удаленных, труднодоступных или не обеспеченных иными источниками энергии местах также используются генераторы переменного тока. Автономные дизельные и бензиновые электростанции тоже оснащаются синхронными генераторами. Отрасли применения альтернаторов не ограничены и продолжают расти.

Обслуживание альтернаторов необходимо производить регулярно, согласно рекомендациям производителя. Иначе велика вероятность возникновения неисправностей или выхода агрегата из строя.

ООО ПКФ «Энергодизельцентр» работает на рынке России и стран ближнего зарубежья более 17 лет. За это время нам удалось создать безупречную репутацию и выработать оптимальный подход сотрудничества. Мы специализируемся на производстве газопоршневых и дизельных электростанций на базе двигателей ЯМЗ.

У нас вы найдете:

  • дизельные и газопоршневые электростанции;
  • силовые установки;
  • комплектующие и аксессуары.

При производстве дизельных и газовых электростанций применяются только надёжные и зарекомендовавшие себя долгими годами стабильной работы генераторы отечественного и импортного производства:

  • БГ, БЭМЗ (Россия);
  • ГС, ОАО Электроагрегат (Россия);
  • Stamford, Cummins (Англия);
  • Marelli Motori (Италия);
  • Leroy Somer (Франция);
  • Linz (Италия) и др.

Доставка заказа осуществляется в пределах Российской Федерации. В странах СНГ также можно приобрести нашу продукцию. Специалисты компании «Энергодизельцентр» готовы помочь в выборе подходящего по характеристикам устройства. Эксперты ответят на любые интересующие вопросы, помогут оформить предварительный заказ. Чтобы получить бесплатную консультацию, необходимо набрать номер 8 800 550-76-40.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector