Kde se používá asynchronní generátor?

Ščukin Mark Petrovič – student Samařské státní technické univerzity.

Anotace: Tento článek popisuje asynchronní generátory, jejich vlastnosti, výhody a nevýhody. Dále jsou popsány aplikační oblasti asynchronních generátorů.

Klíčová slova: asynchronní generátor, asynchronní motory, buzení vinutí, vinutí fáze Z.

Vynález diskutovaný v našem článku spadá do oblasti elektrotechniky a týká se konstrukce elektrických speciálních strojů. Týká se konstrukčních vlastností asynchronních samogenerátorů (AG), které se používají v autonomních napájecích systémech. Pomocí tohoto vynálezu je možné zajistit, aby AG fungovaly spolehlivě v obtížných podmínkách a modely pracující v uzavřených zařízeních v elektrárnách budou mít zmenšené rozměry a hmotnost.

Vynález má následující podstatu. Složení AG zahrnuje následující prvky:

• rotor s vinutím nakrátko;
• jádro statoru, které má Z-zuby a vinutí ve štěrbinách ve formě tyčí ve tvaru Z, uzavřené na jednom konci zkratovacím kroužkem;
• kondenzátory budícího obvodu.

Generátor má přídavný magnetický drát s drážkami, kde je umístěno 3-fázové vinutí a vodivé tyče. Na jednom konci jsou připojeny k Z-tyčům vinutí statoru, na druhém jsou uzavřeny pomocí druhého zkratovacího kroužku. Toto je vinutí fáze Z.

Vnější charakteristiky AG jsou určeny nejen reakcí magnetomotorické síly (MF), která je dána zatěžovacím proudem, ale také saturací magnetického obvodu a charakteristikou vinutí rotoru a statoru. S rostoucí saturací magnetického obvodu roste i magnetizační proud.

S rostoucím magnetizačním proudem se výkon AG snižuje. To platí zejména pro statory s vícepólovým vinutím.

Míra vlivu parametrů statorového vinutí na vnější charakteristiky AG je určena především konstrukčními vlastnostmi mezifázového a intrafázového spojení. Moderní metody konstrukce obvodů statorových vinutí a jejich vývoj ve vztahu k AG umožňují nalézt přijatelné variace obvodů vinutí včetně modulovaných statorových vinutí měnících své parametry při zatížení.

Mezi hlavní vlastnosti AG patří:

1. Přítomnost vzrušení. AG mají vzrušující vinutí, které jim umožňuje pracovat jako synchronní generátory.
2. Provozní režim. Asynchronní režim umožňuje AG pracovat podobně jako asynchronní motory, to znamená, že jejich rotor se otáčí frekvencí, která je nižší než rychlost otáčení magnetického pole statoru.
3. Nezávislost na rychlosti otáčení. Provozní rychlost AG závisí na zatížení a frekvenci sítě, ke které jsou připojeny.
4. Nenáročné na síťové napětí. Asynchronní generátory mohou pracovat v sítích s různým napětím, díky čemuž jsou flexibilní a všestranné.
5. Automatická regulace rychlosti. AG mohou automaticky upravit rychlost otáčení tak, aby odpovídala frekvenci sítě, ke které jsou připojeny.

AG jsou univerzální a flexibilní zařízení, která mohou fungovat jako synchronní nebo asynchronní stroje v závislosti na jejich provozním režimu. Používají se v různých průmyslových odvětvích k výrobě elektřiny a získávání elektrické energie z mechanické energie.

Obrázek 1. Schematické znázornění začlenění AG.

AG – generátor asynchronního typu;

PD – hnací motor;

G – generátorové prvky AG;

TNF – transformátor pro převod napětí a počtu fází;

Z – Z-fázové zapojení generátoru a transformátoru.

Z Obr. 1 ukazuje, že kondenzátory budícího obvodu (18) jsou připojeny ke 3 fázím vinutí (14) přídavného magnetického vodiče (2) podle obvodu „hvězda“. Rotor generátoru je poháněn hnacím motorem (19). Napájení 3fázové zátěže (20) přichází přes 3pólový spínač (21) z 3fázového AT vinutí (14).

Mezi hlavní výhody AG patří:

1. Jednoduchost designu. Asynchronní generátory nejsou konstrukčně složité, což usnadňuje jejich údržbu a opravy.
2. Nízká cena. Vzhledem k jednoduchosti jejich konstrukce jsou AG obvykle levnější než synchronní generátory.
3. Automatická kompenzace zátěže. AG jsou schopny pracovat se zátěží bez ohledu na její typ a velikost, díky čemuž jsou univerzální a flexibilní při použití.
4. Není potřeba dalších regulátorů frekvence. Asynchronní generátory mohou pracovat s proměnnou frekvencí, což zjednodušuje řídicí systém.
5. Nejsou potřeba další zařízení pro ukládání energie. Asynchronní generátory mohou pracovat bez baterií nebo jiných zařízení pro ukládání energie, což zjednodušuje jejich konstrukci a snižuje náklady.

AG má také nevýhody:

1. Nízká účinnost. Asynchronní generátory mají nižší účinnost než synchronní generátory, protože část mechanické energie je plýtvána vytvářením magnetického pole.
2. Špatná kvalita elektřiny. Proud generovaný AG se vyznačuje měnícími se indikátory frekvence a napětí, což může vést k nestabilnímu provozu elektrických přijímačů.
3. Ke stabilizaci parametrů je zapotřebí další vybavení. K zajištění stabilního napětí a frekvence může společnost AG vyžadovat použití měničů, stabilizátorů napětí a dalších doplňkových zařízení.
4. Velká hmotnost a rozměry. AG mají obvykle větší rozměry a hmotnost než synchronní generátory se stejným výkonem.
5. Nutnost regulovat rychlost otáčení. Aby AG pracoval stabilně, je nutné zajistit konstantní rychlost otáčení. To může být obtížné při použití přerušovaných zdrojů energie, jako je voda nebo vítr.

Obrázek 2. Jedna z možností návrhu pro AG jako součást mikro vodní elektrárny.

Na Obr. Na obrázku 2 je znázorněna varianta provedení AG používaného pro mikrovodní elektrárny. Rotor generátorové části (1), která je součástí AG, se otáčí díky oběžnému kolu turbíny (22). Nastavuje průtok vody, která prochází potrubím mikrohydroelektrárny – vstup (23) a výstup (24). Vlastní výrobní část AG je umístěna v krytu (25) mikrohydroelektrárny, to znamená, že je umístěna ve vodním prostředí. Mezi AG a přídavný magnetický drát (2) s vinutím je instalována utěsněná přírubová přepážka (17). Díky němu zůstává magnetický obvod ve vzduchu.

AG, známé také jako indukční generátory, jsou široce používány v moderních elektrotechnických technologiích – přeměňují mechanickou energii na elektrickou energii. Zde je jen několik oblastí, kde se používají:

1. Větrné elektrárny. AG se často používají ve větrných elektrárnách, kde přeměňují kinetickou energii větru na elektřinu. Jsou konstrukčně jednoduché, spolehlivé a dobře se přizpůsobují proměnným otáčkám rotoru.
2. Vodní elektrárny. Vodní elektrárny přeměňují potenciální energii vody na elektřinu. Jsou účinné, spolehlivé a mohou pracovat v širokém rozsahu rychlostí.
3. Průmyslová řešení. Asynchronní generátory se také používají v průmyslu k zajištění elektřiny pro různé výrobní procesy. Jejich jednoduchost a spolehlivost z nich dělá oblíbenou volbu pro takové aplikace.
4. Soukromé domy a byty. V některých případech mohou být asynchronní generátory použity k poskytování elektřiny soukromým domům a bytům, zejména v odlehlých oblastech, kde není stabilní napájení.
5. Doprava: AG se také používají v některých formách dopravy, jako jsou elektrické vlaky a autobusy. Tam se používají k přeměně energie motoru na elektrickou energii pro pohon.

Obecně platí, že AG hrají důležitou roli při poskytování elektřiny různým průmyslovým odvětvím a domácnostem. Jejich jednoduchost, spolehlivost a účinnost z nich činí oblíbenou volbu pro mnoho aplikací.

1. Voldek A.I. Elektrické stroje. L.: Energie, 1974.
2. Aliev I.I., Bespalov V.Ya., Klokov Yu.B. Asynchronní generátor. Certifikát Ruské federace pro užitný vzor č. 1742. // Publ. 16.07.96/7/XNUMX. Býk. č. XNUMX.
3. Aliev I.I. Bespalov V.Ya., Klokov Yu.B. Asynchronní generátor se zaručeným samobuzením // Elektřina. 1997. č. 7.

Princip činnosti, výhody a nevýhody elektrických generátorů synchronního, asynchronního a invertorového typu.

Přečtěte si Metro na
podíl

Na moderním trhu existuje několik typů elektrických generátorů: synchronní, asynchronní, invertorové. Navzdory stejnému účelu mají značné rozdíly, které mají přímý vliv na výrobu energie. Podívejme se na vlastnosti jednotlivých typů generátorů.

Nejdůležitější věci o synchronních generátorech

Elektrický generátor synchronního typu je jednotka pracující v režimu výroby elektřiny. Jeho vlastností je stejná frekvence otáčení magnetického pole startéru ve vztahu k otáčkám rotoru. Magnetické póly spolu s rotorem generují točivé magnetické pole, které v něm po průchodu vinutím startéru vytváří elektromotorickou sílu. U tohoto typu generátoru je rotor elektromagnet nebo permanentní magnet.

Tato konstrukční vlastnost poskytuje synchronnímu generátoru takové výhody, jako jsou:

• téměř úplná odolnost vůči krátkodobému nebo počátečnímu přetížení;
• vzniká kvalitnější proud se stabilním napětím;
• generované napětí má správnou sinusoidu.

Hlavní nevýhodou synchronních generátorů je jejich náchylnost na vlhkost a prach.

Synchronní generátory se doporučují používat, pokud je nutné napájet zařízení s vysokým rozběhovým proudem, například čerpadla, kotoučové pily. Pro připojení domácích spotřebičů je také vhodné používat elektrárny této třídy.

Základy asynchronních generátorů

Mobilní elektrárna asynchronního typu je motor, který k provozu využívá brzdný režim. To znamená, že rotor a magnetické pole startéru se otáčejí stejným směrem, ale s určitým předstihem. Rotující magnetické pole nelze nastavit, což způsobuje, že výstupní frekvence a napětí vždy závisí na otáčkách rotoru.

Výhody generátorů asynchronní třídy jsou:

• vysoká odolnost proti zkratu;
• přítomnost automatického nastavení vyhlazuje přepětí;
• čirý faktor je na úrovni 2 %, díky čemuž je energie generována bez uvolňování škodlivých složek;
• Při výrobě energie se uvolňuje malé množství tepla.

Hlavním negativním aspektem asynchronních elektráren je, že špatně snášejí rozběhové proudy.

Pro připojení elektrického svařování se doporučuje zvolit asynchronní typ dieselové elektrárny, protože to zaručuje rovnoměrnější šev. Jsou odolné proti vlhkosti a prachu, a proto mohou bez problémů fungovat v různých podnicích, na stavbách a na ulici. Zařízení, u kterých napětí a frekvence nehrají důležitou roli, by měla být připojena k asynchronním elektrárnám.

Jaké jsou vlastnosti invertorového generátoru?

Generátor invertorového typu je mechanismus, ve kterém je proud generován spalovacím motorem a následně je posílán do výkonové elektroniky, kde je transformován na stejnosměrný proud a nabíjí vestavěnou baterii. Poté musí být stejnosměrný proud opět přeměněn na střídavý proud. K tomu je v řetězci za baterií střídač, který generuje výstup 220 V při frekvenci 50 Hz.

Mezi výhody této konstrukce patří úspornější spotřeba paliva, protože generátor nemusí udržovat stejnou rychlost otáčení hřídele. Kromě toho může být rychlost otáček nízká, ale to bude stačit k úplnému nabití baterie. A čím nižší je rychlost otáčení, tím méně paliva generátor spotřebuje. Invertorový systém umožňuje získat stabilní úroveň elektrické energie, a proto nebudou potřeba další opatření k ochraně zařízení.

Invertorové generátory jsou považovány za nejekonomičtější, protože jsou schopny se přizpůsobit skutečnému zatížení. Pokud je malý, generátor se nezávisle přepne na ekonomický provoz motoru.

Mezi nevýhody invertorového generátoru stojí za zmínku baterie. Pokud se rozbije, generátor nelze opravit a budete ho muset vyměnit za nový. Je třeba také poznamenat vysoké náklady na generátor invertorového typu. Za něj budete muset zaplatit dvakrát tolik než za synchronní nebo asynchronní typ.

Generátor invertorového typu je nezbytný pro připojení vysoce citlivých zařízení: počítačů, mikrovln, kotlů, moderních audio a video zařízení.

V důsledku toho se ukazuje, že pro připojení většiny domácích spotřebičů stojí za to použít synchronní generátory, pro připojení zařízení se doporučuje zakoupit asynchronní modely a pro citlivá zařízení budete muset koupit invertorovou elektrárnu.