Synchronní a asynchronní generátor (alternátor) – co to je? Synchronní a asynchronní alternátory v benzínových a dieselových generátorech a elektrárnách – článek Invertor 54 v Novosibirsku

Synchronní generátor (IP23) má na kotvě vinutí, do kterých je přiváděn elektrický proud. Změnou jeho hodnoty můžete ovlivnit magnetické pole, potažmo napětí na výstupu vinutí statoru. Roli regulátoru dokonale plní jednoduchý elektrický obvod se zpětnou vazbou na proud a napětí. Díky tomu je schopnost synchronního alternátoru „polykat“ krátkodobá přetížení vysoká a je omezena pouze ohmickým (aktivním) odporem jeho vinutí, tzn. snadněji snáší počáteční zatížení.

Toto schéma má však také nevýhody. Nejprve je třeba přivádět proud do rotujícího rotoru, pro který se tradičně používá kartáčová sestava. Při práci s poměrně velkými (zejména při přetížení) proudy se kartáče přehřívají a částečně „shoří“. To vede k jejich špatnému usazení ke kolektoru, ke zvýšení ohmického odporu a k dalšímu přehřívání jednotky. Pohyblivý kontakt navíc nevyhnutelně jiskří, a proto se stává zdrojem rádiového rušení. A nejdůležitější nevýhodou je nízký stupeň ochrany před vnějšími vlivy jako je prach, špína, voda, protože. Synchronní generátor je chlazen „protahováním“ vzduchu, takže vše, co je ve vzduchu, se může dostat do generátoru.

Pokud je generátor kartáčován, doporučuje se pravidelně sledovat stav sestavy kartáčů, aby se zabránilo předčasnému opotřebení, a v případě potřeby kartáče vyčistit nebo vyměnit. Mimochodem, po jejich výměně je vhodné dát jim čas, aby se „vloupali“ do kolektoru, a teprve poté načetli stanici „na maximum“.

Mnoho moderních synchronních generátorů je vybaveno systémy bezkomutátorového buzení proudu na cívkách rotoru (nazývají se také bezkartáčové). Nemají výše uvedené nevýhody spojené se sestavou kartáče, a proto jsou výhodné.

u třífázových synchronních generátorů je přípustná nevyváženost fází 33 %

THD 13-25 % (v závislosti na výrobci)

Asynchronní generátor (IP54) nemá na rotoru vůbec žádná vinutí. K vybuzení EMF v jeho výstupním obvodu se používá zbytková magnetizace kotvy. Konstrukčně je takový alternátor mnohem jednodušší, spolehlivější a odolnější. Navíc, protože vinutí rotoru není třeba chladit (prostě neexistují), je skříň asynchronního generátoru zcela uzavřena, což eliminuje vnikání prachu a vlhkosti. Asynchronní alternátory nejsou náchylné na zkraty, hodí se proto lépe pro napájení svářecích strojů.

Asynchronní generátory mají bohužel i nevýhody, např. jejich schopnost „polykat“ startovací přetížení je nižší než u synchronních generátorů. Tento nedostatek je však vyřešen vybavením stanic systémem „spouštěcího zesílení“. (viz výše). Všechny profesionální asynchronní generátory jsou zpravidla vybaveny spouštěcím zesilovacím systémem.

u třífázových asynchronních generátorů je přípustná nevyváženost fází 60-70%

THD 2-10 % (v závislosti na výrobci)

Jednofázové a třífázové generátory

Proč potřebujeme nepochopitelné tři fáze, když nemůžete přijít ani na jednu? Faktem ale je, že bez nich se nikam nedostanete. Začněme tím, že třífázový připojovací obvod umožňuje přenášet energii tří jednofázových zdrojů pouze třemi vodiči (v případě jednofázového obvodu by bylo nutné vyčlenit dva vodiče pro každý takový zdroj).

Výsledkem je, že při stejném výstupním výkonu je třífázový alternátor kompaktnější, lehčí a má vyšší účinnost. Navíc je univerzálnější – výstup poskytuje jak domácích 220 voltů, tak průmyslových 380 voltů.

Jednofázové nebo třífázové generátory. Jejich název vyplývá z jejich účelu – nakrmit příslušné spotřebitele. K jednofázovým generátorům, které produkují střídavý proud o napětí 220 voltů a frekvenci 50 Hz lze přitom připojit pouze jednofázové zátěže, přičemž obě lze připojit k třífázovým (380/ 220 V, 50 Hz) (mají odpovídající zásuvky na palubní desce, jejichž počet je u jednotek různých výrobců různý).

U jednofázových alternátorů je vše víceméně jasné: hlavní věcí je správně „spočítat“ všechny vaše spotřebiče, vzít v úvahu možné problémy (například vysoké startovací body) a vybrat jednotku s odpovídajícím skutečným výstupním výkonem. Při připojení třífázových zátěží k třífázovým generátorům je situace podobná.

Ale při připojování jednofázových spotřebičů k třífázovým zařízením vzniká problém nazývaný fázová nerovnováha.

Co je fázová nerovnováha?

Při připojení zátěže k jedné fázi třífázového alternátoru je použito pouze jedno vinutí statoru, zatímco v normálním režimu jsou využívána všechna tři, respektive je reálné odebrat maximálně 33 % třífázového výkonu pro synchronní IP23, nebo asi 70-80% pro asynchronní IP54 a synchronní IP54 (High Protection). Pokud se pokusíte zatížit jednotku více, vinutí statoru bude přetíženo a může „shořet“.

Jiná věc je, když je generátor vyroben s „rezervou“. Například když při provozu ve třech fázích pracují jeho vinutí na třetinovou sílu. Pak může být nerovnoměrné rozložení zátěže (jedná se o tzv. „fázový skok“) minimálně 100 %. V každém případě, bez ohledu na maximální možnosti elektrárny, by měla být zátěž rozložena rovnoměrně – tím se zvýší účinnost alternátoru a sníží se zahřívání vinutí statoru.

Výběr typu generátoru lze stručně shrnout takto:

Nejprve musíte sami určit, kteří spotřebitelé budou současně připojeni ke generátoru. Při výpočtu je lepší (pokud je to možné) zkontrolovat výkon spotřebitelů podle jejich pasových údajů, pokud to není možné, je lepší kontaktovat kvalifikované odborníky, elektrikáře.

Věnujte zvláštní pozornost spotřebitelům, kteří mají elektromotory: chladničky, čerpadla, sekačky na trávu atd. To je způsobeno tím, že spuštění elektromotoru vyžaduje výkon 3 – 3,5krát větší, než je jeho jmenovitý výkon. Uvedené hodnoty jsou typické pro většinu domácích spotřebičů (v některých případech může být zapotřebí výrazně vyšší výkon a ve vzácných případech méně).