Основная масса генераторов переменного тока относится к трёхфазным системам. Эти устройства содержат три обмотки, расположенные под углом 120 ° друг к другу. В процессе работы вращающийся ротор последовательно возбуждает в каждой из этих обмоток переменную электрическую напряженность, которая смещается на треть такта.
Какие бывают электрогенераторы? Виды, отличия и преимущества генераторов тока
Существует несколько основных типов электрогенераторов, такие как: бензиновые, дизельные и газовые. Эти устройства также отличаются по своим характеристикам на однофазные и трехфазные, бытовые и профессиональные варианты. Какова реальная разница в мощности этих агрегатов? С этим мы разберемся далее.
Мы на сайте lindeal.com понимаем, что живем в XXI веке, который сделал нас абсолютно зависимыми от электрических устройств. В нашем ежедневном обиходе присутствует множество таких приборов, как холодильники, пылесосы, микроволновые печи, ноутбуки и смартфоны. Как только одно из этих устройств перестает функционировать, это может привести к серьезным трудностям в повседневной жизни. Даже в 2023 году никто не защищен от ситуаций с отключением электроэнергии. Особенно это касается загородных и сельских районов, где нестабильное электричество остается обыденностью. Чтобы сохранить привычный уклад жизни, все больше людей начинают приобретать собственные электрические генераторы переменного тока. Далее мы расскажем о том, какие существуют модели, чем они отличаются друг от друга, а также о своих достоинствах и недостатках.
Электрогенератор — что это? Краткая справка
Электрический генератор – это устройство, используемое для преобразования различных видов неэлектрической энергии (таких как механическая, химическая или тепловая) в электрическую (по информации из Википедии). Иными словами, это устройства, которые производят электричество, потребляя бензин, газ или дизельное топливо. В их конструкцию входят мотор внутреннего сгорания, генератор, рама, топливный бак с заливной горловиной, а также контрольные приборы и электронный блок управления.
Каков же принцип работы этих генераторов? Главным элементом электрогенератора является двигатель внутреннего сгорания, который приводит в движение якорь электрического мотора, построенного по принципу генератора. При постоянном поддержании высоких оборотов вращения образуется электрическое напряжение, которое затем снимается на специальные клеммы и подается на внешнюю розетку. В эту розетку подключаются все необходимые потребители энергии, такие как гаджеты и бытовые приборы.
В чем разница между постоянным и переменным током?
С возникновением направленного электрического поля в проводниках происходит развитие тока. Если электрическая напряженность (ЭДС) сохраняет направление без изменений, движущиеся заряды, в частности, электромагнитная волновая энергия, перемещаются от положительного электрода к отрицательному. Такой ток называется постоянным (DC).
В противовес этому, генераторы на электростанциях производят переменный электрический ток (AC). Это происходит потому, что ЭДС в этих устройствах постоянно изменяет свое значение и направление – заряды то движутся в одну сторону, то в противоположную. Переменный ток также именуется синусоидальным или периодическим, так как он описывается синусоидой.
Генераторы постоянного тока
Хотя большинство промышленных установок использует переменный ток, имеется множество устройств, которые работают на постоянном токе. Последний получают через выпрямление переменного тока или с помощью специального индукционного генератора, в конструкции которого используется коллектор – устройство, позволяющее преобразовывать переменное напряжение в постоянное. Кроме того, напряжение зависит от скорости вращения ротора самого агрегата.
Выпрямление тока также можно выполнить с помощью диодного моста.
Устройство и принцип действия
Устройство и принцип работы генератора постоянного тока описаны ниже.
В базовом варианте электрогенератор состоит из следующих компонентов:
- двух разнополюсных магнитов (это могут быть как постоянные магниты, так и электромагниты);
- вращающаяся медная рамка;
- цилиндрический коллектор;
- токосъёмные угольные щётки.
Вращающаяся часть генератора называется ротором, а неподвижный элемент — статором.
Особенностью электрогенераторов постоянного тока является то, что их обмотки соединяются с буквами полуколец, в то время как генераторы переменного тока используют кольца. Полукольца разделяются изолирующим материалом и надеваются на общий вращающийся цилиндр, который закреплён на оси. Щётки, снимающие электричество, прижимаются к движущимся по кругу полукольцам силой пружин.
Когда рамка оборачивается, полукольца переходят от одной щётки к другой. При этом направление тока меняется дважды за один полный оборот. Если коллектор управляет переключениями в моменты смены направления тока в рамке, одна из щёток становится положительным полюсом, а другая – отрицательным. Таким образом, электричество передаётся через цепь с однонаправленным движением зарядов.
В результате принцип работы генератора постоянного тока, создаваемого якорем аппарата, может быть описан как его выпрямление при помощи коллектора. Ток при этом остается однопоточным, хотя его величина колеблется от нуля до максимум на каждом цикле, что делает его частоту равной половине частоты пульсаций. Такой электроток известен как пульсирующий.
Для сглаживания скачков напряжения от нуля до максимума и превращения пульсирующего напряжения в постоянное, якорь устройства строится из множества катушек, которые сдвинуты по отношению друг к другу. Ротор включает в себя столько пластин, сколько имеется катушек, и они расположены цилиндрически вокруг вращающегося вала с коллектором. Это обеспечивает якорь барабанного типа.
Ниже изображён электрический генератор, представляющий собой четырёхполюсный якорь в поперечном сечении.
Классификация
Существует несколько основных методик классификации электрогенераторов.
По типу возбуждения, можно выделить агрегаты с само- и независимым возбуждением обмоток.
В случаях с электромагнитами, работающими на постоянном токе, магнитное поле создается за счет пропускаемого тока. Агрегаты, которые получают значение магнитного поля от отдельного источника, именуются генераторами с независимым возбуждением, и принцип их работы будет рассмотрен далее.
Виды электрогенераторов
Модели генераторов различаются по нескольким параметрам: мощности и количеству фаз. Что касается фаз, существует единая классификация на однофазные и трехфазные устройства. Первые подходят для обустройства приборами напряжением 220 В, вторые – универсальны и могут работать как на 220, так и на 380 В. Однако основным критерием выбора остается тип топлива.
Бензиновый
Этот тип генератора, обладая небольшой мощностью (до 15 кВт), может работать непрерывно приблизительно 12 часов. В процессе работы он потребляет до 2,5 литров бензина в час. Преимущества бензиновых генераторов заключаются в их устойчивости к перепадам температур, возможности использования в любых погодных условиях и компактном размере, что делает их популярными для частных домов и активного отдыха на природе. Другие плюсы данных устройств включают:
- возможность использования внутри помещений,
- низкий уровень шума,
- необходимость в минимальном обслуживании и простота ремонта.
Бензиновый генератор часто функционирует как резервный источник энергии, но его возможностей достаточно, чтобы обеспечить питание для электроинструментов, бетономешалок, дренажных насосов и других устройств. Эти агрегаты приходят в различных формах, как стационарных, так и мобильных. Модель с колесным шасси, как правило, обладает повышенной мощностью.
Дизельный
Дизельные генераторы выделяются широким диапазоном мощностей и высокой надежностью – их моторесурс превышает 5000 часов. Эти устройства часто используют на промышленных объектах и строительных площадках, где требуется источник электроэнергии на срок более 15 часов. Их большой вес (около 450 кг) и высокий уровень шума предполагают установку на прочный фундамент или в отдельное помещение.
Данные установки хорошо работают в условиях низких температур и повышенной влажности (до 95%). Эффективность преобразования энергии может достигать 50%.
Основным недостатком дизельных генераторов является их высокая стоимость. Однако из-за экономного расхода топлива и длительного ресурса они быстро оправдывают свои затраты.
Подбор электрогенератора для бытового и профессионального использования
Перед приобретением генератора стоит учесть несколько важных аспектов:
- Назначение. Бытовые и промышленные устройства различаются по многим характеристикам, включая мощность. Генераторы до 30 кВт считаются профессиональными и могут работать непрерывно до 10 часов. Для домашних нужд подойдут небольшие бензиновые установки.
- Мощность. Эта характеристика является следствием предыдущего пункта. Чтобы подобрать мощность генератора, необходимо определиться с поставленными задачами. Обычно для переносных электростанций выбирают мощности до 1,5 кВт, для дома и дачи может быть достаточно агрегатов до 4 кВт. Для промышленных объектов рекомендуют выбирать устройства от 15 кВт.
- Время работы. Обычно портативные установки могут работать до 3 часов, в то время как промышленные — более 20 часов без перерыва.
Мощность и другие технические характеристики генераторов зависят от конкретной модели и ее производителя.
Самое главное, что нужно определить перед покупкой, — это назначение установки. Если генератор нужен как резервный источник питания, стоит учесть минимально необходимый ряд приборов. Для обеспечения полной автономности работы следует подсчитать все электроприборы и прибавить не менее 20%, учитывая, что агрегат будет работать в оптимальном режиме исключительно при нагрузке, не превышающей 40-80% от номинальной мощности.
В промышленной сфере и на строительных площадках чаще всего используются дизельные генераторы. В этих устройствах топливо попадает в камеру сгорания, где выделяет высокие температуры под давлением. Именно поэтому они считаются более безопасными. Поскольку в дизельном топливе отсутствуют вредные добавки и не образуется сажа, внутренние компоненты устройства менее подвержены износу.
Выбирая устройство для строительной площадки, также важно обратить внимание на его обороты – для постоянного источника энергии предпочтительны модели с низкими оборотами. Что касается типа охлаждения, воздушное охлаждение подходит для средних мощностей, в то время как для интенсивной нагрузки лучше выбирать варианты с жидкостным охлаждением.
Оптимальным вариантом для автономной электростанции является дизельный генератор мощностью от 15 кВт. Рекомендуем выбирать модель с автозапуском. Не забудьте учитывать размеры топливного бака, чтобы избежать необходимости заправки каждую пару часов. Дизельные установки, хотя и менее мобильные, чем бензиновые, могут быть укомплектованы дополнительными компонентами, такими как контейнеры, шасси и прицепы, позволяющими улучшить их мобильность.
Выбор электрогенератора — это серьезная задача, к которой стоит подойти с должным вниманием. Используйте советы из нашей статьи, а если возникнут дополнительные вопросы, обращайтесь в специализированные магазины, где профессионалы помогут выбрать подходящий генератор с учетом будущих работ, вашей нужды и финансовых возможностей.
Как собрать динамо-машину?
Собрать динамо-машину своими руками несложно. В качестве основания для будущего генератора потребуется деревянная доска толщиной около 30 мм и размерами 150 на 200 мм. Корпус фиксируется двумя шурупами так, чтобы электромагниты находились в горизонтальном положении, один напротив другого. Затем через подшипник, прикреплённый к корпусу, продевается ось якоря, которая устанавливается между электромагнитами. Внутри подшипниковой стойки продеваются щётки, и вторая сторона оси якоря также вставляется, после чего крепится коллектор. Перед тем как крепить подшипник к основанию, нужно убедиться, что якорь правильно выровнен, чтобы его вращение не касалось электромагнитов. Щётки размещаются поперёк контактов электромагнитов и закрепляются на подшипниках. На свободном конце ротора устанавливается небольшой шкив.
Электрическая часть устройства предполагает соединение концов обмоток электромагнитов со щётками. Кроме того, к ним подключаются отрезки гибкого провода, каждому для связи с внешней цепью.
- Втулочный тип: встраивается во втулку колеса и состоит из статического сердечника на оси и вращающегося многополюсного магнита в форме кольца. Эти устройства стоят дороже, но обеспечивают бесшумную работу и высокую эффективность.
- Бутылочный тип: наиболее популярный среди пользователей. Устройство напоминает конструкцию бутылки и оснащено небольшим колесиком, приводимым в движение трением о боковину резиновой покрышки колеса.
Кареточный генератор устанавливается рядом с кареточной стойкой, ниже рамных перьев. Движение подпружиненного ролика происходит благодаря трению о протектор покрышки. Необходимо отметить, что как кареточная, так и бутылочная динамо-машины прекращают свою работу при попадании в сырые условия.
Наши специалисты готовы ответить на любые интересующие вас вопросы.
Современные модели бытовых электрогенераторов классифицируются по трём основным признакам:
- Мощность — определяет, сколько энергии может выдавать генератор. Обычно мощность измеряется в ваттах и варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч ватт.
- Тип топлива — генераторы могут работать на различных типах топлива: бензине, дизельном топливе, пропане или природном газе. Выбор подходящего топлива зависит от потребностей и предпочтений пользователя.
- Технология — современные генераторы могут быть оснащены различными технологиями, направленными на повышение эффективности, снижение уровня шума и выбросов, а также на автоматическое включение при отключении электричества. К таким технологиям относятся инверторная технология, автоматическое регулирование оборотов и управление нагрузкой.
Подключение двигателя постоянного тока зависит от его типа и предполагаемого использования. Электрогенераторы могут подключаться тремя способами: вручную, автоматически и синхронно.
- Ручное подключение: этот метод требует прямого вмешательства человека для настройки и запуска генератора, что позволяет контролировать процесс генерации и настраивать параметры вручную.
- Автоматическое подключение: здесь используются программы для настройки и автоматического запуска генератора, что делает процесс менее трудоёмким и более удобным для пользователя.
- Синхронное подключение: подразумевает осуществление генерации в согласованном режиме с другими процессами или системами. Такой способ подходит для распределенных систем, где работает несколько генераторов одновременно.
Общее описание подключения трехфазного синхронного генератора:
- Подготовьте генератор, соблюдая все меры безопасности.
- Определите характер и необходимую мощность нагрузки.
- Подсоедините провода.
- Заземлите агрегат согласно местным электротехническим нормам и требованиям безопасности.
- Проверьте все подключения, убедитесь в их правильности и безопасности, следуя инструкциям производителя.
Электрогенераторы играют важную роль в жизни людей, обеспечивая выработку электроэнергии в заданных параметрах и целях.
