Synchronní generátor střídavého proudu – co to je? LLC PKF Energodieselcenter

Synchronní generátor (alternátor) je zařízení, které přeměňuje mechanickou nebo jinou energii na střídavý proud.

První významné pokusy o vytvoření alternátorů provedli M. Faraday a I. Pixie v roce 1831, ale jejich vynálezy nebyly pro příliš malý výkon v praxi využity. Podobné zařízení bylo poprvé veřejně předvedeno v roce 1886. O něco dříve, v roce 1882, D. Gordon vyvinul docela výkonný dvoufázový generátor.

V roce 1891 si slavný srbský fyzik a vědec N. Tesla nechal patentovat vysokofrekvenční alternátor. Třífázové zařízení s podobným principem činnosti vytvořil ruský inženýr M. Dolivo-Dobrovolsky, který v roce 1903 jako první na světě spustil plnohodnotnou třífázovou elektrárnu. Dodával elektřinu obilnému výtahu v Novorossijsku.

Z čeho se skládá alternátor?

• proudový vodič;
• „kotva“ (magnetický obvod);
• magnetický systém (běžný, elektrický).

Elektřina je posílána z kotvy díky uhlíkovým kartáčkům, které ulpívají na kroužku. Navíc jsou k němu připojeny konce vodiče, což zajišťuje plný provoz zařízení.

Kotva je pohyblivá (rotující) část generátoru a stator je statický (pevný) prvek, ve kterém se vytváří magnetické pole. Pokud se tvoří pomocí elektřiny, pak musí paralelně pracovat další generátor, který vybudí akci. Budič je vybaven standardními magnety.

V závislosti na způsobu použití zařízení a jeho typu je kotva poháněna různými mechanismy. V elektrárnách tuto funkci plní parní nebo hydraulické (vodní) turbíny. V domácích podmínkách se mnohem častěji používají zařízení, u kterých je kotva poháněna spalovacím motorem, který vyrábí mechanickou energii.

Typy synchronních generátorů střídavého proudu

1. Vysokofrekvenční generátory jsou určeny k přeměně mechanické energie na vysokofrekvenční elektřinu. Zařízení pracuje tak, že mění magnetický tok působením rotujícího rotoru na statický stator. Vysoké frekvence je dosaženo zvýšením počtu pólů a zrychlením rotace statoru. Používá se jako zdroj elektrické energie pro radiotelegrafní stanice na vzdálenost až 3 kilometrů. Pro menší intervaly nejsou vhodné, protože je nutné zvýšit frekvenci. Zařízení se dělí na generátory, které vyrábějí energii přímo ve stroji, a jednotky, ve kterých se proud zvyšuje statickými násobiči.
2. Hydroturbínový generátor, jak název napovídá, pracuje díky pohybu hydraulické turbíny. Rotor v takových zařízeních je umístěn na stejném hřídeli jako kolo turbíny. Maximální výkon takových jednotek dosahuje 100 000 kW, což je u elektráren, zejména autonomních, působivé číslo. Jsou podstatně větší než podobná zařízení. Průměr jednoho rotoru může dosáhnout patnácti metrů. Výkon turbíny je významně ovlivněn rychlostí, kterou se otáčí, charakteristikou točivého momentu rotoru a délkou vedení pro přenos energie. Vinutí je umístěno přímo na statoru, obklopuje čirý pólový rotor, který je upevněn na hřídeli.
3. Generátor parní turbíny, poháněný parní turbínou. Nejběžnější jsou dvoupólová a čtyřpólová zařízení. Rotor má tvar efektního válce s pravoúhlými drážkami. Střídavé vinutí je umístěno ve speciálních drážkách na vnitřní straně statoru. Pomaloběžné stroje mají rotor ve tvaru kola nebo hvězdy. Pokud je systém uzavřen, pak jsou chladicí prvky umístěny přímo pod generátorem. Oproti předchozímu typu generátorů jsou parní turbínové generátory podstatně menší velikosti.

Nejpoužívanější synchronní třífázové generátory, jejichž výkon se pohyboval od minimálních hodnot až po několik megawattů. Činnost klasických alternátorů byla založena na tom, že na rotoru byly umístěny kroužky a kartáče, které byly v přímém kontaktu se statorem. Ve většině případů byl tento mechanismus nebezpečný; kartáče se rychle opotřebovávaly a komutátor kotvy vyžadoval nepřetržitou údržbu. Proto byly vyvinuty bezkomutátorové synchronní generátory, které všechny tyto nevýhody eliminovaly.

Provoz synchronního bezkomutátorového třífázového generátoru je založen na použití nezávislého budícího systému a automatických regulátorů napětí (AVR). AVR pomáhá předcházet kolísání a přepětí tím, že udržuje výstupní napětí generátoru na konstantní úrovni. Pokud náhle dojde k výraznému přepětí, AVR převezme celou zátěž a selže jako první, čímž ochrání zbytek alternátorových systémů. AVR jsou dodávány samostatně jako náhradní díl a jeho výměna není o nic složitější než výměna baterií v jakémkoli zařízení.

Generátory mohou být jednoložiskové s jedním ložiskem nebo dvouložiskové.

Pokud generátor selže, ale motor je v dobrém stavu, můžete si generátor objednat samostatně. Pro objednání je nutné znát název motoru a připojovací rozměry generátoru. Hlavní gradace je zde založena na zemi výroby motoru – ať už je to domácí nebo dovážené, protože většina domácích motorů (YaMZ, TMZ nebo MMZ) vyvinula své vlastní typy pro připojení a připojení generátoru k motoru (přímo prostřednictvím spojkou nebo pomocí spojovacích kroužků). Dovážené motory jsou připojeny k alternátorům pomocí jediného systému SAE.

Aplikace generátorů střídavého proudu

Střídavý proud se používá všude v různých odvětvích lidské činnosti. Na rozdíl od stejnosměrného proudu lze střídavý proud přenášet na velké vzdálenosti s minimálními ztrátami. Pomocí diodových usměrňovačů lze v případě potřeby převést střídavý proud na stejnosměrný proud bez velkého úsilí, ale naopak to nelze. K jeho širokému použití přispěla řada výhod. V dnešní době většina moderních domácích zařízení a gadgetů běží na střídavý proud.

Poptávka po synchronních generátorech každým rokem roste. To platí jak pro velké stacionární jednotky, tak pro mobilní (přenosné), které se používají především v každodenním životě nebo na malých zařízeních.

• administrativní a obytné budovy;
• školy, nemocnice, školky;
• průmyslové a obchodní podniky;
• nákupních a zábavních center.

Generátory střídavého proudu se používají i na odlehlých, těžko dostupných nebo nedostupných místech s jinými zdroji energie. Autonomní dieselové a benzínové elektrárny jsou také vybaveny synchronními generátory. Oblasti použití alternátorů nejsou omezeny a stále rostou.

Alternátory musí být pravidelně servisovány v souladu s doporučeními výrobce. V opačném případě existuje vysoká pravděpodobnost poruch nebo selhání jednotky.

PKF Energodieselcenter LLC působí na trhu Ruska a sousedních zemí již více než 17 let. Za tuto dobu se nám podařilo vytvořit si bezvadnou pověst a vyvinout optimální přístup ke spolupráci. Specializujeme se na výrobu plynových pístových a dieselových elektráren na bázi motorů YaMZ.

• dieselové a plynové pístové elektrárny;
• elektrárny;
• komponenty a příslušenství.

• BG, BEMZ (Rusko);
• GS, JSC Elektroagregat (Rusko);
• Stamford, Cummins (Anglie);
• Marelli Motori (Itálie);
• Leroy Somer (Francie);
• Linz (Itálie) atd.

Doručení objednávky se provádí v rámci Ruské federace. Naše produkty můžete zakoupit také v zemích SNS. Specialisté Energodieselcenter jsou připraveni pomoci s výběrem zařízení, které je vhodné pro jeho vlastnosti. Odborníci zodpoví všechny vaše dotazy a pomohou vám s rezervací. Chcete-li získat bezplatnou konzultaci, musíte vytočit číslo 8 800 550-76-40.

Synchronní generátor je jednotka, jejímž účelem je přeměnit jakoukoli energii (tepelnou, sluneční, mechanickou) na energii elektrickou. Vyznačuje se jednoduchým principem činnosti a spolehlivým designem. Zvláštností je, že magnetické pole rotoru a statoru rotují stejnou frekvencí. PG s kapacitou až několik tisíc megawattů se používají téměř ve všech typech elektráren po celém světě. Jednotky jsou reverzibilní; mohou pracovat jako elektrické generátory a vykonávat funkce elektromotorů.

Konstrukční vlastnosti synchronních generátorů

Konstrukce synchronních generátorů zahrnuje následující součásti: stator, rotor, vinutí, chladicí systém.

Stator

Stator je stacionární část sestávající z pouzdra a jádra sestaveného z tenkých plechů. Listy jsou od sebe odděleny izolačními materiály, například lakovými směsmi. V drážkách jádra je umístěno třífázové vinutí. Kvalita generovaného elektrického proudu závisí na tom, jaké plechy jsou v jádře použity – plné nebo prefabrikované.

Stator má tvar plného válce nebo válce složeného ze segmentů. Stator vysoce výkonných strojů se skládá ze dvou částí, které lze rozdělit podél osy rotoru. Tato konstrukční varianta usnadňuje přepravu, instalaci a instalaci SG.

Modely se samobuzením mají statorové budicí vinutí. V drahých systémech je vyroben z měděného lakovaného drátu, v levnějších systémech je vyroben z hliníkového vodiče. U bezkomutátorových SG jsou vinutí statoru umístěna tak, že jejich jádra splývají s výstupky magnetických pólů rotoru. Elektrický proud je odváděn přímo z vinutí statoru.

U výkonných elektrických strojů jsou vždy instalována pouze vinutí s nezávislým buzením. K jejich napájení jsou požadovány nízkoenergetické stejnosměrné generátory.

Rotor

Rotor je rotační část SG, ve které je umístěno jádro s budicím vinutím nebo magnety. Rotory jsou vyráběny s vyčnívajícími a nevyčnívajícími póly. Zařízení prvního typu jsou žádaná u synchronních strojů kombinovaných se spalovacími motory s nízkofrekvenčním hřídelem. Ve vysokovýkonových a frekvenčních generátorech jsou instalovány rotory druhého typu, často namontované na stejné hřídeli jako parní turbíny. SG této konstrukce se nazývají turbogenerátory.

Chladicí systém

Teplo je odváděno ze statoru a rotoru pomocí chladicích systémů. U elektrických strojů s nízkým výkonem se tento problém řeší pomocí ventilátorů. Velká zařízení mají vodíkový chladicí systém.

Výhody a nevýhody synchronních generátorů

Popularita synchronních generátorů je zajištěna následujícími technickými vlastnostmi:

• schopnost udržovat konstantní výstupní napětí;
• možnost synchronního provozu několika synchronních strojů, což umožňuje rychle zvýšit výkon ve špičce připojením záložních generátorů;
• nízká citlivost na zkraty;
• schopnost řídit zatížení SG.

Mezi nevýhody tohoto technického řešení patří:

• nespolehlivost sestavy kartáče (existují také bezkartáčové konstrukce);
• složitost konstrukčních prvků;
• u velkých elektrických strojů – nákladná údržba.

Typy synchronních generátorů

V souladu s konstrukcí jsou SG rozděleny do typů:

• Hydrogenerátory. Jejich konstrukce zahrnuje rotory s výraznými póly. V poptávce v situacích, které nevyžadují vysoké rychlosti.
• Turbogenerátory. V takových jednotkách nejsou žádné výrazné póly. Stroje sestavené z několika turbín výrazně zvyšují otáčky rotoru.
• Synchronní kompenzátory. Jsou žádané ve výrobních závodech pro získání kvalitního elektrického proudu a stabilizaci napětí.

Synchronní generátory mohou pracovat v režimu elektromotorů: na vstupu je elektrická energie, na výstupu mechanická energie. Statorové vinutí je připojeno k centralizovanému napájecímu systému a rotorové vinutí je připojeno ke zdroji stejnosměrného proudu. Synchronní elektromotory se obvykle používají v elektroinstalacích s výkonem nad 50 kW.

Princip činnosti SG

U synchronního elektrického stroje používaného v režimu elektrického generátoru je primární energií mechanická energie, která otáčí hřídelem.

Princip činnosti synchronního generátoru střídavého proudu:

• Primární motor otáčí rotor-induktor. Magnetické pole rotuje s rotorem, což dalo tomuto elektrickému stroji jméno.
• Když se rotor otáčí, magnetický tok prochází vinutím statoru, v důsledku čehož se v něm indukuje emf podle zákona elektromagnetické indukce. Indukované EMF je přímo úměrné magnetickému poli elektrického stroje a rychlosti otáčení rotoru. Frekvence střídavého proudu přímo závisí na otáčkách rotoru.
• V případě potřeby parametry magnetické indukce instalací dalších reostatů nebo elektronických jednotek.

Kde se používají synchronní generátory střídavého proudu?

Třífázové SG jsou žádané v:

• vozidla, střídavý proud je usměrněn v polovodičových blocích;
• výstavba – na místech, kde není centrální napájení nebo jeho parametry neodpovídají plánovaným úkolům;
• místa geologického průzkumu a těžebních prací;
• výkonné vodní a tepelné elektrárny, mobilní stanice a jaderná zařízení;
• hybridní automobily, v tomto případě je ve vozidle instalován spalovací motor a synchronní elektromotor.

SG lze použít i v jiných oblastech, které vyžadují konstantní výstupní napětí a proudové parametry a odolnost proti přetížení při připojování zátěží s činným a jalovým výkonem.