Что такое альтернатор в генераторе

Что такое альтернатор в генераторе

Синхронный или асинхронный альтернатор в электростанции: определяемся с выбором

При выборе электростанции любой здравомыслящий человек в первую очередь определяется с мощностью, скрупулезно делая расчеты. И это правильно. Но нужно помнить, что выбирать такое оборудование – все равно что строить сложную геометрическую фигуру: стоит упустить из виду одну-единственную грань, и все разрушится.

Чтобы оборудование работало долго и бесперебойно, нужно (в том числе) не ошибиться с типом альтернатора.

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.

Плюсы и минусы синхронных альтернаторов

Качественные СА должны комплектоваться медной, а не слабой алюминиевой обмоткой (будьте внимательны: некоторые производители таким образом пытаются снизить расходы на производство). Именно качественная обмотка и щеточный механизм обеспечивают равномерность тока на выходе (с отклонением не более 5 %), позволяют легко переносить повышенные нагрузки при запуске и непродолжительные колебания напряжения.

Чистый электроток очень важен для таких высокочувствительных пользователей, как ноутбуки, компьютеры, принтеры, телефоны, лабораторное и медицинское оборудование. И даже для такой привычной бытовой техники, как холодильники, ТВ, стиральные машинки также предпочтительным будет электроток, вырабатываемый синхронным генератором. Кроме того, только к щеточным ИБП можно подключать АВР (автоматический ввод резерва).

Итак, к неоспоримым плюсам щеточного узла и медной обмотки СА отнесем:

• стабильность напряжения;
• качественный электроток;
• надежность в работе.

При этом постоянное движение щеток способствует чрезмерному нагреву генератора. Применяющаяся в СА воздушная система охлаждения с вентилятором в целом достаточно надежна, но имеет существенный недостаток – эффект пылесоса. Активное втягивание вовнутрь пыли, грязи, влаги часто становится причиной неполадок в системе.

Но прогресс не стоит на месте, и сегодня ведущие производители находят все новые способы защиты оборудования от внешних факторов.

Выбирая генератор, обязательно интересуйтесь, к какому классу защиты он относится.

Минусы щеточных альтернаторов:

• попадание пыли и влаги;
• необходимость периодического техосмотра и замены щеток;
• высокая стоимость;
• создание помех для радиоволн.

Сильные и слабые стороны асинхронных альтернаторов

Подвижная часть бесщеточного АА не имеет обмотки и внешне напоминает маховик. Работу таких устройств обеспечивают только магнитное поле и конденсаторы. Технически они предельно просты, долговечны, не требуют постоянных техосмотров. Пыль и засоры в бесщеточные альтернаторы не проникают, как и осадки, под каким бы углом они ни шли. Охлаждение также не требуется. Поэтому АА обладают высоким уровнем защиты. Отсутствие вентилятора и медной обмотки делают вес таких агрегатов намного меньше. Но самый главный плюс бесщеточных конструкций – невосприимчивость к КЗ, что в особенности важно для сварочных генераторов.

Итак, перечислим все достоинства АА:

• хорошая защита;
• небольшие габариты и масса;
• низкая стоимость;
• отсутствие необходимости менять щетки.

Основной недостаток бесщеточных конструкций – нестабильность выходного напряжения, связанная в первую очередь с непереносимостью пусковых реактивных нагрузок. В сопроводительных документах к АА указывается возможность отклонения от нормы в 10 %, но в реальности скачки могут быть еще больше. Подключение системы АВР к таким агрегатам не предусмотрено.

Перепады напряжения в сети могут стать причиной поломки дорогого компьютерного и другого высокоточного оборудования, поэтому при покупке электростанций с асинхронными альтернаторами необходимо дополнительно устанавливать стартовый усилитель для нормализации выходного тока. Следует отметить, что у некоторых известных производителей двигатели способны поддерживать стабильность оборотов при колебаниях в сети, что также помогает добиться стабилизации выходного напряжения.

Так какой же тип альтернатора лучше?

Это зависит от того, как именно вы будете использовать оборудование.

1. Для подключения компьютерной и бытовой техники, а также для лабораторий, медучреждений, офисов необходим щеточный генератор, желательно с АВР.
2. Для строительных площадок, цехов и других мест, где возможно попадание в двигатель пыли, влаги, грязи, а также для сварочных работ на сто процентов подойдет бесщеточный генератор.

Как уже было сказано, синхронные генераторные установки все же более популярны даже несмотря на высокую стоимость. Ведь если испортится подключенное к ним электронное оборудование, это обойдется намного дороже. При этом инженеры продолжают работать над совершенствованием обоих типов альтернаторов. Так, у асинхронных напряжение на выходе становится все более стабильным, а синхронные постепенно улучшают уровень защиты.

Синхронный и Асинхронный генератор(Альтернатор) — что это? Синхронные и Асинхронные альтернаторы в бензиновых и дизельных генераторах и электростанциях

У синхронного генератора (IP23) на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно исполняет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного альтернатора «проглатывать» кратковременные перегрузки высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток, т.е. легче переносят пусковые нагрузки.

Однако у такой схемы есть и недостатки. Прежде всего, ток приходится подавать на вращающийся ротор, для чего традиционно используют щеточный узел. Работая с довольно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично «выгорают». Это приводит к плохому их прилеганию к коллектору, к повышению омического сопротивления и к дальнейшему перегреву узла. Кроме того, подвижный контакт неизбежно искрит, а значит, становиться источником радиопомех. И самый основной недостаток низкая степень защиты от внешних воздействий таких как: пыль, грязь, вода, т.к. синхронный генератор охлаждается «протягивая» через себя воздух, соответственно все что находится в воздухе может попадать в генератор.

Если генератор щёточный, чтобы избежать преждевременного износа, рекомендуется время от времени контролировать состояние щеточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. Кстати, после их заменены, желательно дать им время «приработаться» к коллектору, а уж за тем нагружать станцию «по полной программе».

Многие современные синхронные генераторы снабжены безщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора (их еще называют brash-less). Они лишены вышеуказанных недостатков связанных с щёточным узлом, а потому предпочтительнее.

для трёхфазных синхронных генераторов допустимый перекос фаз 33%

коэффициент нелинейных искажений 13-25% (в зависимости от производителя)

Асинхронный генератор (IP54) вообще не имеет обмоток на роторе. Для возбуждения ЭДС в его выходной цепи используют остаточную намагниченность якоря. Конструктивно такой альтернатор намного проще, надежнее и долговечнее. Кроме того, поскольку обмотки ротора охлаждать не нужно (их просто нет), корпус асинхронного генератора полностью закрыт, что позволяет исключить попадание пыли и влаги. Асинхронные альтернаторы не восприимчивы к коротким замыканиям, поэтому лучше подходят для питания сварочных аппаратов.

К сожалению у асинхронников тоже есть недостатки, например способность «проглатывать» пусковые перегрузки у них ниже, чем у синхронных генераторов. Но этот недостаток решается путем оснащения станций системой «стартового усиления». (см. выше). Как правило все профессиональные асинхронные генераторы оснащены системой стартового усиления.

для трёхфазных асинхронных генераторов допустимый перекос фаз 60-70%

коэффициент нелинейных искажений 2-10% (в зависимости от производителя)

Одно — и трехфазные генераторы

Зачем нужны непонятные три фазы, когда и с одной-то не разберешься? Но в том то и дело, что без них никуда. Начнем с того, что трех фазная схема подключения позволяет передавать энергию трех однофазных источников всего по трем проводам (в случае однофазной схемы потребовалось бы выделить по два провода на каждый такой источник).

В итоге при равной выходной мощности трехфазный альтернатор компактнее, легче и имеет больший КПД. К тому же он более универсален — на выходе дает как бытовые 220 вольт, так и промышленные 380 вольт.

Одно- или трехфазные генераторы. Их название вытекает из назначения — питать соответствующих потребителей. При этом к однофазным генераторам, вырабатывающим переменный ток напряжением 220 вольт и частотой 50Гц, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда, как к трех фазным (380/220 В, 50Гц) — и те, и другие (на приборной панели имеют соответствующие розетки, количество которых у агрегатов разных производителей разное).

С однофазными альтернаторами все более или менее ясно: главное — правильно «посчитать» всех своих потребителей, учесть возможные проблемы (например, высокие пусковые точки) и выбрать агрегат с соответствующей реальной выходной мощностью. При подключении к трехфазным генераторам трехфазных же нагрузок ситуация аналогичная.

А вот при подключении к трехфазникам однофазных потребителей возникает проблема, именуемая перекосом фаз.

Что такое перекос фаз?

При подключении нагрузки на одну фазу трехфазного альтернатора используется только одна обмотка статора, в то время как в нормальном режиме задействованы все три, соответственно, реально снять получиться не более чем 33% трехфазной мощности для синхронных IP23, или порядка 70-80% для асинхронных IP54 и синхронных IP54 (High Protection). Если попробовать нагрузить агрегат сильнее, статорная обмотка окажется перегруженной и может «сгореть».

Другое дело, когда генератор сделан с «запасом». Например, когда при работе на три фазы его обмотки трудятся в треть силы. Тогда неравномерность распределения нагрузки (это и есть так называемый «перескок фаз») может составить хоть все 100%. В любом случае, не зависимо от предельных возможностей электростанции, нагрузку следует распределять равномерно — это увеличит КПД альтернатора и снизит нагрев у статорных обмоток.

Кратко подытожить выбор типа генератора можно так:

Предварительно Вы должны сами определить, какие потребители будут подключаться одновременно к генератору. При подсчёте — лучше (по возможности) проверить мощность потребителей по их паспортным данным, если это не возможно, то лучше обратится к квалифицированным специалистам, электрикам.

Обратите особое внимание на потребителей, имеющих в своём составе электромоторы: холодильники, насосы, газонокосилки и т.д. Это связано с тем, что для пуска электромотора требуется мощность в 3 — 3,5 раза превышающая его номинальную мощность. Приведённые цифры характерны для большинства бытовых приборов (в некоторых случаях может потребоваться существенно большая мощность и редких случаях меньшая).

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) — принцип работы и особенности

Выбор генератора всегда был не самым простым вопросом и не так уж редко даже те, кто не понаслышке был знаком с такого рода оборудованием сталкивался с проблемами при выборе и уж что говорить о неподготовленном потребителе.

Существует множество аспектов при выборе генератора для лома или же для промышленного применения, все эти аспекты необходимо знать и в равной степени уделять им внимание для формирования верного выбора агрегата, чтобы он мог полностью удовлетворить Вас своей работой.

Сегодня мы будет говорить о том, чтобы верно подобрать генератор исходя от того, какой тип альтернатора на него установлен, для того, чтобы выбранный Вами бензиновый генератор обеспечивал Вас стабильным напряжением и не имел сбоев в своей работе. На первый взгляд вопрос очень сложный, но все не так страшно как кажется, выбор будет колебаться между всего двумя видами генераторов, синхронный, то есть щеточный, или асинхронный, бесщеточный альтернатор. Сегодня чаще всего покупаются модели именно с синхронным альтернатором, и почему Вы поймете далее. Надеемся, что сможем как можно лучше посвятить Вас в этот вопрос данной статьей.

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.

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.

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

При выборе между синхронным и асинхронным альтернатором стоит отталкиваться от того, в каких условиях будет применяться генератор и какие цели будут перед ним стоять и уже от этого отталкиваться при выборе.

Для того чтобы обеспечить свой дом или дачу стабильным электричеством, без перепадов и резких скачков, то стоит конечно же купить генератор синхронный, или щеточный, так как он будет давать на выходе ровное напряжение и качественный ток, что очень важно при подключении чувствительной аппретуры. Также такой генератор пригоден для работы с медицинским оборудованием, лабораторным или офисным оборудованием. Для всех этих целей старайтесь покупать модели с функцией AVR.

Если же главная цель генератора – это строительные работы на открытом воздухе, где большая загрязненность, пыль и влага, то стоит купить генератор с асинхронным альтернатором, который имеет большую устойчивость ко всем этим факторам. К тому же он пригоден для работы со сварочным оборудованием, так как исключен риск короткого замыкания при работе такого оборудования.

Так же у нас на сайте Вы сможете найти большой выбор Бензиновый генератор AGT или Бензиновый генератор Iron Angel

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?

Синхронные генераторы

Синхронный альтернатор производит электроэнергию с совпадением частот вращения ротора и статора. Магнитные полюса ротора формируют поле, при пересечении которым стартерной обмотки создается электродвижущая сила (ЭДС). Ротор в таком генераторе представляет собой электромагнит либо постоянный магнит, имеющий кратное двум число полюсов – 2,4,6 и т.д. В резервных генераторах устанавливается двухполюсный ротор с частотой вращения 3000 оборотов в минуту, в основных, вырабатывающих электроэнергию 24 часа в сутки, частота вращения ротора составляет 1500 об/мин.

После пуска в работу ротор синхронного генератора формирует достаточно слабое магнитное поле. Число его оборотов постепенно нарастает, повышая ЭДС. Стабильность напряжения на выходе контролируется путем изменения магнитного поля через блок AVR (автоматической регулировки), при поступлении напряжения с обмотки возбуждения на ротор. Для синхронных электрогенераторов характерна «реакция якоря» — активация индуктивной нагрузки приводит к размагничиванию генератора, напряжение при этом падает. Если же подается емкостная нагрузка, то генератор подмагничивается, а напряжение будет расти.

Преимущество синхронных генераторов в стабильности напряжения на выходе, их недостаток – склонность к перегрузкам, возможным при росте нагрузок с превышением допустимого уровня (блок AVR чрезмерно увеличивает ток в роторной обмотке).

Синхронный электрогенератор кратковременно производит на выдаче ток, превышающий номинальное значение раза в три-четыре. А поскольку некоторые виды электроприборов – насосы, компрессоры, электродвигатели и некоторые другие – нуждаются в повышенном стартовом токе и вызывают реактивную нагрузку на сеть, то для них идеальным источником резервного или основного питания служат именно такие альтернаторы.

Асинхронные генераторы

В асинхронном генераторе вращение ротора происходит с небольшим опережением оборотов магнитного поля, создаваемого статором. Такие электрогенераторы комплектуются роторами с двумя типами обмотки – фазной и короткозамкнутой. Принцип работы асинхронного альтернатора совпадает с его синхронным аналогом – статор на вспомогательной обмотке создает магнитное поле, передающееся ротору и формирующее ЭДС на статорной обмотке. Разница в том, что частота вращения магнитного поля при этом неизменна, т.е. ее регулировка недопустима. В результате напряжение и частота электрического тока, вырабатываемого альтернатором, напрямую связана с числом оборотов ротора, зависящих в свою очередь от того, насколько стабильно работает приводной двигатель электрогенератора.

Асинхронные альтернаторы малочувствительны к короткому замыканию и обладают высокой защитой от воздействий извне, что делает их незаменимыми для сварочных аппаратов. Такие модели генераторов отлично подойдут для запитывания бытовых приборов с омической (активной) нагрузкой, преобразующих в работу практически всю поставляемую им электроэнергию – нагреватели, кухонные конфорки, осветительные лампы, компьютеры и т.д.

Высокая стартовая (реактивная) нагрузка, вызванная включением в работу, к примеру, насосного оборудования, продолжается не более секунды, но электрогенератор обязан ее выдержать. Ситуация здесь примерно такая – представьте, что вам нужно сдвинуть с места тяжело нагруженную тележку, установленную на плоской горизонтальной поверхности. Чтобы заставить эту тележку двигаться, нужно приложить значительно большее усилие, чем необходимо для поддержания ее дальнейшего движения – в случае компрессора сплит-системы или холодильника, любых насосов и электродвигателей, ситуация именно такова и справиться с ней может только синхронный электрогенератор.

В центральной электросети реактивные нагрузки компенсируются, в зависимости от их типа – индуктивные или емкостные – с помощью конденсаторов или дросселей, а также за счет трансформаторов и намеренно завышенного сечения электрических кабелей.

Несмотря на явный недостаток – асинхронный альтернатор не выдерживает повышенных нагрузок – он дешевле и проще по свой конструкции, чем его синхронный аналог. Кроме того, «закрытая» конструкция асинхронных электрогенераторов обеспечивает им высокую защиту от внешних загрязнений и влаги.

Однофазный или трехфазный генератор?

Многие домовладельцы убеждены, что трехфазный генератор электроэнергии лучше, чем однофазный. Для неискушенных в электрике граждан логика тут простая – три фазы больше, чем одна, а значит лучше. В действительности выбор между одно- и трехфазным энергоснабжением основывается на нуждах конечных потребителей.

Электрогенератор с тремя фазами предназначен вовсе не для трех групп однофазных потребителей, а для запитывания трехфазных устройств. Выполнять разводку трехфазного ввода в дом на однофазные группы выгодно не его жильцам, а электромонтажникам – при этом необходима дорогостоящая защита энергосистемы, на монтаже которой можно неплохо заработать. Между тем современная бытовая техника, как правило, однофазная – потребление трех фаз было характерно для устаревших моделей электрических плит и электродвигателей.

Трехфазные электростанции имеют один общий недостаток – если мощность такого альтернатора равна, допустим, 10 кВт, то на каждую фазу придется только 3,3 кВт. Максимальное смещение мощностной нагрузки среди фаз не должно превысить 25% от номинала, равного 1/3 суммарной мощности генератора. Поэтому 4,5 кВт однофазный генератор будет в итоге мощнее, чем трехфазник на 10 кВт.

Инверторный генератор

Электронный блок управления инверторным альтернатором обеспечивает выработку электричества наилучшего качества, с полным отсутствием перепадов напряжения. Альтернаторы-инверторы идеально подходят для запитывания потребителей, нуждающихся в напряжении исключительно на номинальном уровне.

Инверторная система управления устанавливается на синхронный альтернатор. Она действует в три этапа: производит напряжение, имеющее частоту 20 Гц; формирует из него постоянный ток 12 В; преобразует постоянный ток в номинальный переменный с частотой 50 Гц.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Данный текст статьи защищен авторскими правами! Любое копирование возможно, только после письменного согласия администрации.

Альтернаторы

Альтернаторы — это устройства, в которых магнитный поток от постоянных магнитов (1) к катушкам индуктивности (2) (откуда идет отбор мощности) перекрывается подвижными металлическими шторками (3). Эти шторки в разных конструкциях либо насажены на вал (4) и вращаются либо, в других конструкциях, перемещаются в горизонтальном направлении с помощью вибраторов с большой амплитудой.
Основная идея этих устройств состоит в том, что движение шторок якобы не тормозиться при движении в магнитном поле, в том числе и при отборе мощности, т.е. мы затрачиваем некоторую постоянную мощность на вращение вала и можем отбирать из системы любую, достаточно значительную мощность. С точки зрения традиционной электротехники, подобное устройство не является эффективным. Но, по заверениям их «авторов», именно это якобы позволяет генерировать мощность без торможения ротора. Здесь нет явления электромагнитной индукции в полном смысле и отличается от нее тем, что создаваемое в обмотке генератора вторичное магнитное поле якобы не тормозит ротор и не взаимодействует с первичным полем.
Alternator (2507 byte)
Мною была собрана конструкция, подобная изображенной на этом рисунке . Диаметр ротора — 50 мм, шторки — сталь 0.2 мм, в качестве магнитов были использованы 4 кобальт-самариевые магнита (намагниченность порядка 0.9 Тл, диаметр 10 мм, толщина 5мм), ориентированные соответствующим образом (пробовали использовать также и два подковообразных металлических магнита, что-то типа викаллой, правда у них намагниченность была меньше 0.2 Тл). Все зазоры регулируются в широких пределах (чтобы можно менять напряженность магнитного поля). Было сделано несколько разных катушек с сердечниками из феррита 2000HH, расчитанного на работу в сильных полях (от ТВС) и без него. Ротор вращался с помощью эл. двигателя от магнитофона, который подключали через амперметр к источнику постоянного напряжения (стабилизатору) 4.5 В. В отсутствие отбора мощности двигатель потреблял 120 мА. Катушки индуктивности (2) соединяли последовательно и поключали к выпрямительному диодному мосту, выпрямленное напряжение сглаживали параллельно соединенными конденсаторами 470 мкф и 0.1 мкф и только после этого через амперметр (чтобы измерять выпрямленное значение тока и исключить влияние всяких обратных выбросов тока индуктивностей) подключали к нагрузке (последовательно включенный переменный проволочный резистор 5 кОм и лампочка накаливания 220 В, 15 Вт), напряжение на нагрузке контролировали вольтметром.
Итак, испытания.
Во-первых, сразу же было замечено, что в устройстве имеется два устойчивых положения ротора, когда железные пластины шторок расположены перед магнитами, когда шторки сильнее всего притягиваются магнитами. Чтобы прокручивать ротор руками требуется приложить достаточно ощутимое усилие (в отличие от обещанного без усилий). Более того, когда зазоры между магнитом и шторками были сделаны минимально возможными, то чтобы прокрутить ротор даже потребовалось использовать пассатижи! Обратите внимание, что именно в этом случае (когда магнитное поле максимально и зазоры минимальны) можно получить большие отдаваемые мощности.
Это сразу же родило серьезное подозрение, что вся эта конструкция — липа и ее либо никто до нас не делал либо сознательно обманывал…
Именно только на возможности уменьшения этого притяжения и обращают внимание многие авторы приходящих ко мне писем и пытаются изобрести конструкции, чтобы уменьшить это явление. Хотя это и есть самое очевидное для всех, кто реально хоть раз сделал аналогичное устройство, однако далеко не самое существенное. Это не так существенно после того, как обнаруживается второй, самый важный момент:
Во-вторых, при увеличении отбора мощности от катушек заметно возрастал и ток, потребляемый эл. двигателем, вращающим шторки. К сожалению, я не измерял скорость вращения двигателя, считая, что она постоянна при постоянном напряжении (именно поэтому стоял стабилизатор напряжения для питания двигателя).
ВНИМАНИЕ. Это самый главный результат. Везде при отборе мощности происходит и увеличение потребления системы перемещения шторки (Причем, надеюсь понятно, что это увеличение потребления происходит быстрее, чем отбор мощности) . Хотя ВСЕ их «авторы-создатели» это обходят стороной, точнее, молчат об этом как партизаны. Все остальное не так значимо. От всего этого остального зависит лишь кпд преобразователя, около резонанса при соответствующих остальных оптимальных параметрах он может достигать у разных устройств до 90% и даже чуть более (при малых мощностях отбора. Хотя, возможно, полученные высокие значения кпд частично обусловлены и трудностями точных измерений малых величин). Итак, с точки зрения попытки получения сверхединичных свойств в этих устройствах по сравнению с этим фактом совершенно становятся неважны остальные детали, в том числе и тормозиться ли шторка в режиме холостого хода и насколько, работаем ли мы на частоте механического резонанса системы или нет, какова напряженность магнитного поля (собственно намагниченность магнитов и/или зазоры), как хорошо надо балансировать систему и т.п. Тем более, что сколь бы угодно точно вы ни балансировали систему в режиме холостого хода, она будет вести себя ПО-ДРУГОМУ при отборе мощности. Это экспериментальный факт! Да и он на самом деле тоже очевиден, если учесть во внимание противодействие со стороны индуктивности для отбора мощности┘ В этом случае катушка отбора мощности начинает выступать сама в роли магнита (причем с изменяемой намагниченностью, которая зависит от отбираемой мощности)… И ИМЕННО это самое главное в этом и ряде других подобных устройств (мотор Адамса, G-генератор Бедини и т.п.)

Обратите внимание, что именно эти два опровергнутые пункта лежат ЯКОБЫ в основе работы такого устройства! Именно на это упирают многочисленные «авторы» альтернаторов. Таким образом, наши эксперименты в корне развенчивают все мифы об альтернаторах. Более того, наблюдаемый кпд этой системы зависит от многих причин, в частности, от скорости вращения шторки (есть четкий максимум) и поэтому для достижения максимального кпд скорость вращения каждый раз приходилось подбирать при изменении других параметров конструкции (материала и толщины шторок, катушек). В результате максимальный достигнутый кпд не превышал 80%! И о режиме самогенерации мощности в этой конструкции осталось забыть.
Отмечу также, что ряде работ (даже есть несколько патентов. Запатентовать можно все что угодно┘ Так что патентам нельзя слепо доверять) было сказано, что в качестве материала шторок использовали алюминий или даже медь. И алюминий и медь были проверены и, как и следовало ожидать (поскольку оба они диамагнетики) устройство не работало вообще.

Возможно мы не учли каких-то еще тонких деталей, которые позволят убрать влияние самой катушки отбора мощности на систему. Причем чем большую мощность мы отбираем, тем сильнее она влияет на систему, тем сильнее тормозит перемещение шторки. Есть ли какие-либо проверенные экспериментом способы как это преодолеть. И откуда и главное как должна отбираться эта сверхединичная мощность.
Один из наших читателей поделился своими соображениями относительно возможных причин наших неудач с альтернаторами. По его мнению, система должна работать строго на частоте механического резонанса. Мы взяли с дальней полки построенный нами несколько лет назад классический альтернатор, в котором шторка перемещается соленоидом, и провели несколько опытов. Конструкционно он представляет собой кусок стеклотекстолита, в котором вырезано окошко (когда экранирование должно отстуствовать) и экранирующая пермаллоевая трансформаторная пластина, наклеенная на эподксидку. Эта пластина перемещалась по бокам в двух фторопластовых направляющих. Двигает эту пластину катушка, в которой перемещается маленький магнитик, подвешенный на резинках не скажу от чего. Магнит (кобальт-самариевый, диаметр 10 мм, толщина 5 мм) и катушка для отбора мощности были аналогичны использовавшимся выше. Этот альтернатор запускался СТРОГО на частоте механического резонанса системы. Эта катушка, двигающая шторку, является частотозадающей его генератора, в качестве которого использовали самодельное устройство для контроля резонансных частот громкоговорителей. Генератор подключали к стабилизированному источнику питания через амперметр. Главный результат результаты — все равно при отборе мощности синхронно возрастает и энергопотребление от первичного источника тока (вопреки заявлениям их «авторов»). И это самое главное. Всем остальным можно пренебречь! Хотя при отборе малых мощностей точно измеренный общий кпд преобразования составлял 90%. Если при этом пользоваться любительскими стрелочными приборами, то результаты можно получить какие угодно. Так, использование двух стареньких Ц-20 дало результат 120%!. Возможно, это является одной из причин ошибок при получении аномально высоких кпд. Поскольку при резонансе, как известно, потери минимальны, и тут должна быть высокая точность измерений, когда кпд преобразователя больше 90%, то погрешность в 10% может как обнадежить, так и охладить.

Мощность синхронного генератора (альтернатора)

В самом начале нужно определиться с терминологией. Электрическая энергия вырабатывается классическим синхронным генератором, иначе называемым альтернатором. Он приводится во вращательное движение бензиновым или дизельным двигателем. Генератор и мотор объединяются воедино и представляют собой генераторный агрегат.

Величина мощности, вырабатываемой агрегатом, напрямую определяется двумя составляющими:

• крутящий момент приводного вала (зависит от мощности мотора);
• выработка альтернатором нужной силы тока.

Мощность двигателя обусловлена такими техническими параметрами, как объём цилиндров и компрессия. В качестве единицы измерения мощности бензиновых и дизельных моторов обычно используют «лошадиную силу» — 1 л.с. Реже применяют традиционные киловатты — 1 кВт.

Сила тока определяется, главным образом, диаметром (толщиной) провода, из которого наматываются обмотки альтернатора. И, конечно же, на силу тока, а, следовательно, и электрическую мощность влияет магнитный поток — чем он выше, тем мощнее синхронный генератор.

В общем случае процесс роста нагрузки при подключении к генератору потребителей состоит в следующем. Появление в цепи ещё одного потребителя вызывает увеличение силы тока, циркулирующего по обмоткам альтернатора. Чем он выше, тем сильнее магнитное поле сопротивляется вращению вала двигателя. Это приводит к уменьшению количества оборотов, вследствие чего устройство регулировки скорости вращения вала даёт команду на увеличение количества горючего, из-за чего повышается число оборотов и восстанавливается генерация электроэнергии.

Из вышеизложенного становится очевидным, что независимо от конкретной конструкции генераторного агрегата объём потребляемого мотором горючего всегда находится в прямой зависимости от величины нагрузки. Таким образом, для того или иного генераторного агрегата можно довольно точно указать расход горючего на выработку 1 кВт электрической энергии. Эта величина составляет около 285 г. А вот потребление горючего в единицу времени, скажем, 9 л/ч, может определяться лишь при условии постоянной нагрузочной мощности на протяжении всего периода, в данном случае, 1 часа.

Некоторые поставщики генераторных агрегатов говорят о реальной возможности функционирования устройств при перегрузке в 300%. Эти коммерсанты определённо лукавят, не оговаривая одного очень важного момента. Дело в том, что от перегрузки может страдать не только альтернатор. Он, в принципе, может выдержать рост потребляемой мощности до указанной величины — примерно в течение 20 секунд.

Однако такая перегрузка оказывает негативное влияние и на двигатель, поскольку его вал стремится остановить трёхкратно возросшая сила тормозящего магнитного поля. В результате мотор может вовсе остановиться. Это означает, что если альтернатор ещё может выдержать катастрофическое увеличение мощности, то генераторный агрегат в целом — вряд ли. Читая рекламную информацию о защищённости генератора от перегрузок, всегда следует помнить об этом аспекте.

Считаем важным сказать о том, какая мощность обычно указывается в техническом описании генераторного агрегата. Здесь следует отметить, что нагрузка может быть активной и реактивной. Вал двигателя нагружает активная нагрузочная энергия и горючее расходуется, в основном, на неё. Величина тока, протекающего по обмоточным проводам альтернатора, определяется суммой активной и реактивной составляющих нагрузки, которая часто называется полной мощностью.

По этой причине в техническом описании обычно указывается 2 мощности — полная и активная. Полная измеряется в киловольт-амперах (кВА) и является, образно говоря, «пропускной способностью» альтернатора по току. Активная измеряется киловаттами (кВт) и равняется мощности, которую развивает двигатель при вращении вала.

Трансформация трехфазного генератора в однофазный

Довольно часто практическое использование маломощного 3-фазного генератора для электропитания большого количества однофазных потребителей связано с неудобствами. Например, при мощности станции в 30 кВт каждая фаза рассчитана соответственно на 10 кВт. Если к какой-либо фазе подключить нагрузку, превышающую этот показатель, то сработает защитная автоматика, и генератор отключится.

Применение однофазных генераторных агрегатов позволяет при включении потребителей не рассчитывать каждый раз их распределение и мощность. 1-фазный генератор можно получить путём несложной трансформации 3-х фазного. Для этого нужно лишь переключить определённым образом обмоточные провода статора и заменить ряд компонентов на отводном электрощите. Нижеследующие рисунки отлично иллюстрируют процесс переделки 3-фазного генератора в 1-фазный. Рассмотрим их подробнее.

В процессе генерации на выходе 3-фазного альтернатора возникает напряжение, снимаемое с 6 сегментов обмоток, которые соединяются взаимно в виде «звезды» (см. рис.).

Прямоугольники — это отдельные обмотки напряжением 110 В. Если соединить их так, как показано на следующем рисунке, то 3-фазный альтернатор станет 1-фазным.

Параллельное соединение обмоток позволяет вдвое увеличить фазный ток. Максимальное значение мощности 3-фазного альтернатора при силе тока на одной обмотке в I А подсчитывается по формуле 3(фазы)×220 В×I А. Наибольшая же мощность 1-фазной модификации будет составлять уже 220 В×2I (А). Следует учитывать, что при трансформации 3-фазного альтернатора в 1-фазный его активная мощность (кВА) ограничивается диаметром обмоточных проводов и составляет 2/3 от суммарной мощности по паспорту устройства до переделки. При этом трансформация электрической части генераторного агрегата не влияет на мощность его механического узла — двигателя. Она остаётся неизменной.

Пример

3-фазный генератор мощностью 20 кВА/16 кВт трансформирован в 1-фазный. Это привело к следующим изменениям. 20 кВА уменьшились до 13,3 кВА (20 к ВА×2/3=13,3 кВА). И независимо от того, что мотор может развить механическую мощность в 16 кВт, что обеспечит выработку 20 кВА, обмотки альтернатора не смогут выдержать свыше 13,3 кВА. По этой причине в переделанных модификациях 1-фазных электростанций альтернатор должен ограничивать мощность. В заводских генераторных агрегатах, 1-фазных изначально, используются более мощные альтернаторы. Именно это является причиной повышенной цены.

JCB Dieselmax 444

Источник: Компания «Техэкспо»

Источник: nevinka-info.ru