Synchronní generátory, asynchronní generátory: typy, parametry, provozní režimy – Nakupte výhodně.

Přerušení centralizovaného napájení a náhlé výpadky proudu, přetížení elektrického vedení, přepětí v síti – tyto a mnohé další důvody vedou k potřebě zakoupit elektrárnu pro nouzové nebo autonomní napájení výrobních dílen a venkovských domů. A zde vyvstává otázka: jaký generátor zvolit? Jedním z kritérií je výběr mezi synchronním a asynchronním provedením. Zkusme přijít na to, jaké jsou rozdíly, výhody a nevýhody.

Výhody a nevýhody synchronních generátorů

Synchronní generátory díky svým konstrukčním vlastnostem snadno odolávají krátkodobým přetížením (včetně rozběhových), poskytují kvalitnější proud a správnou napěťovou sinusoidu a mají poměrně vysokou stabilitu napětí. Jsou vynikající pro napájení indukčních zátěží s vysokým rozběhovým proudem (například kotoučové pily, kompresory, čerpadla) a jsou vhodnější pro domácí spotřebu.

Dnes se vyrábějí synchronní generátory s buzením kartáčovým i střídavým proudem. Druhá možnost je výhodnější. V kartáčových systémech je docela možné, že kartáče po průchodu velkých proudů částečně „shoří“, což vede k přehřátí jednotky. Proto se u takových modelů doporučuje pravidelná údržba pro sledování stavu sestavy kartáčů a v případě potřeby kartáče vyčistit nebo vyměnit.

Mezi nevýhody patří špatná ochrana jednotek před vnějšími vlivy (voda, prach). Vzhledem k tomu, že ochlazování probíhá vzduchem, je velká pravděpodobnost, že se dovnitř dostane cokoliv ve vzduchu. Činitel čištění synchronních generátorů může dosáhnout 15 %, což vede k nestabilitě provozu elektrických spotřebičů s pulzně fázovým řízením, zbytečnému zahřívání a nerovnoměrnému otáčení elektromotorů.

Za zmínku také stojí, že synchronní generátory neumožňují připojovat k jednotlivým fázím mnohem vyšší spotřebiče. V opačném případě je poškození zařízení s nízkou spotřebou energie při připojení téměř nevyhnutelné.

Výhody a nevýhody asynchronních generátorů

Asynchronní generátory jsou odolné proti zkratům a zařízení pro automatickou regulaci napětí vyhlazují kolísání napětí. Proto jsou zvláště žádané pro elektrické svařování a napájení aktivních zátěží. Konstrukce takových jednotek je jednodušší a samy o sobě jsou spolehlivější a odolnější.

Čistý faktor asynchronních jednotek není větší než 2 %, což znamená, že vyrábějí elektřinu prakticky bez škodlivých součástí. Proto při použití takových jednotek pracují televizní přijímače a nepřerušitelné zdroje energie stabilněji a svařovací stroje poskytují kvalitnější šev.

Rotory asynchronních generátorů produkují nevýznamné teplo, které nevyžaduje chlazení, což umožňuje utěsnění vnitřní dutiny jednotky. Díky tomu se výrazně rozšiřuje rozsah použití jednotek, které lze provozovat v podmínkách zvýšené prašnosti a vysoké vlhkosti. Takové těsnění také přispívá k delší životnosti elektráren. Při provozu asynchronních generátorů je možné na různé fáze připojovat spotřebiče různého výkonu (přípustná hodnota nerovnoměrnosti zatížení napříč fázemi je až 70 %), což je v případě použití synchronních jednotek prakticky nemožné.

Mezi nevýhody patří především nižší schopnost odolávat náběhovým proudům, ta je však plně kompenzována startovacím zesilovačem. Díky vybavení speciálními startovacími zesilovači nejsou asynchronní elektrárny svými startovacími charakteristikami prakticky horší než synchronní generátory, zajišťující efektivní startování zařízení a strojů s vysokým startovacím proudem. Vzhledem k tomu, že startovací zesilovač zajišťuje buzení na krátkou dobu, dostatečnou pro spuštění elektromotoru, nedochází k přehřívání jednotky. Jednotky navíc většinou disponují vypínačem pro vypnutí startovacího zesilovače (například pro obsluhu svářeček).

Moderní elektrocentrály se liší nejen typem motoru (dieselový, turbínový atd.), typem elektrického výkonu (konstantní nebo proměnný), ale také způsobem buzení. Vytváření magnetického pole uvnitř instalace může být nezávislé, magnetické a nezávislé. Samobuzení může být sekvenční, paralelní a smíšené. Elektrické generátory se smíšeným buzením (skládají se ze dvou vinutí, z nichž jedno je připojeno k paralelní zátěži a druhé k prvnímu budícímu vinutí v sérii) se nazývají synchronní nebo hybridní instalace.

Parametry synchronního generátoru

Balení jakéhokoli generátoru, včetně synchronního, obsahuje rotor, stator a sběrnou jednotku proudu – to jsou hlavní součásti jednotky. Synchronní generátor pracuje v režimu, ve kterém se rychlost otáčení rotoru rovná frekvenci otáčení magnetického pole statoru, a proto se instalace nazývá synchronní.

Provozní režimy

Synchronní generátor může pracovat v normálním i abnormálním režimu. Normálním rozumíme provozní režim v rámci přípustných limitů stanovených v GOST a výrobci. Abnormální provozní režim synchronního generátoru zahrnuje provoz jednotky s nouzovými přetíženími, podbuzením nebo ztrátou buzení, v podmínkách poruchy chlazení, asynchronního provozu atd.

Hlavní výhody:

• Vysoká stabilita výstupního napětí
• Práce se zařízeními při vysokých rozběhových proudech
• Schopnost přesně nastavit parametry výstupního napětí a proudu
• Snadné ovládání

Mezi nevýhody patří následující parametry:

• Nízký stupeň krytí (třída IP 23). Konstrukce instalace neumožňuje vyřešit problém ochrany jednotky před prachem, vodou a jinými vnějšími faktory
• Nedostatky sestavy kartáče. Kartáče snižují zdroje jednotky a vyžadují pravidelnou údržbu, čištění a výměnu
• Cena. Prodej synchronních generátorů se vyznačuje vyššími cenami oproti asynchronním analogům

Rozsah použití synchronních instalací je dán kombinací výše uvedených kladů a záporů: vysoký výkon a vynikající kvalita napětí jsou vhodné pro provoz jak v domácích podmínkách, tak v průmyslových elektrárnách. Slabý ochranný systém před vnějšími vlivy však vyžaduje dodatečná opatření. Synchronní generátor si můžete koupit například jako součást elektrárny instalované ve speciální skříni. Tato ochrana zajišťuje vynikající funkčnost instalace za jakýchkoliv podmínek.

Zařízení asynchronního generátoru

Na rozdíl od svého synchronního protějšku má asynchronní generátor jednodušší konstrukci, ale lepší ochranu před vnějšími faktory, odolnost proti zkratu a přetížení. Rotor se otáčí ve stejném směru jako magnetické pole, ale je mírně před ním. V tomto případě se prokluz rotoru stává negativním, což vyvolává vznik brzdného momentu.

Stojí za zmínku, že parametry asynchronního generátoru z něj dělají optimální zdroj elektřiny pro zařízení s aktivní zátěží (počítačové vybavení, svařovací měniče, elektrické ohřívače atd.). Je však třeba mít na paměti, že přetížení je pro takovou instalaci nepřijatelné: rezerva výkonu při připojování zařízení musí být alespoň 3krát.

Typy generátorů

Existují jednofázové a třífázové elektrárny s nesynchronním mechanismem. Asynchronní třífázový generátor se skládá ze stacionárního statoru a rotujícího rotoru. Jednofázový analog obsahuje stator a rotor, jejichž jádra jsou sestavena ze samostatných desek a vinutí je instalováno ve štěrbinách jádra statoru. V praxi se jednofázové asynchronní generátory osvědčily jako ekonomičtější, snadněji se udržují a provozně spolehlivější. Proto se třífázové instalace používají pouze v zařízeních, kde nelze použít jednofázové analogy.

Doplňky:

• Jednoduchost konstrukce
• Žádná sestava kartáče
• Nízká citlivost na zkrat
• Vysoká úroveň ochrany před vnějšími faktory
• Cena: asynchronní generátor můžete koupit mnohem levněji než synchronní jednotku

Tento typ zařízení má však také nevýhody:

• Neschopnost provozu při vysokém špičkovém zatížení
• Nízká přesnost výstupního napětí
• Selhání při dlouhodobém extrémním zatížení

Moderní výrobci nabízejí řadu opatření k odstranění nedostatků, což výrazně zvyšuje poptávku po tomto zařízení na výrobu energie.