Обороты генератора: отличия между 1500 и 3000 об/мин, плюсы и минусы

Какие существенные различия между генераторами на 1500 и 3000 оборотов в минуту. Какие преимущества и недостатки у каждого типа. Как выбрать оптимальный вариант для конкретных задач. На что обратить внимание при выборе генератора по частоте вращения.

Основные характеристики генераторов на 1500 и 3000 об/мин

Генераторы с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин являются наиболее распространенными типами. Рассмотрим их ключевые особенности:

• Генераторы 1500 об/мин:
  • Работают на низких оборотах
  • Имеют 4-полюсную конструкцию
  • Обычно более тяжелые и габаритные
  • Характеризуются меньшим уровнем шума
  • Отличаются большим ресурсом работы
• Генераторы 3000 об/мин:
  • Работают на высоких оборотах
  • Имеют 2-полюсную конструкцию
  • Более компактные и легкие
  • Производят больше шума
  • Обладают меньшим сроком службы

Выбор между этими типами зависит от конкретных требований и условий эксплуатации. Рассмотрим подробнее преимущества и недостатки каждого варианта.

Преимущества генераторов на 1500 об/мин

Генераторы с частотой вращения 1500 об/мин обладают рядом важных достоинств:

• Увеличенный ресурс работы за счет меньших механических нагрузок
• Пониженный уровень шума и вибраций
• Более высокая надежность и стабильность работы
• Лучшая топливная экономичность при длительной эксплуатации
• Меньший износ деталей двигателя и генератора

Благодаря этим преимуществам генераторы на 1500 об/мин часто выбирают для стационарных систем резервного или постоянного электроснабжения.

Недостатки генераторов на 1500 об/мин

К основным минусам генераторов с низкой частотой вращения можно отнести:

• Большие габариты и вес по сравнению с высокооборотными моделями
• Более высокая стоимость из-за сложной конструкции
• Меньшая удельная мощность (кВт на единицу массы)
• Сложность транспортировки из-за габаритов
• Необходимость в более мощном стартере для запуска

Эти недостатки ограничивают применение низкооборотных генераторов в мобильных системах и установках малой мощности.

Преимущества генераторов на 3000 об/мин

Высокооборотные генераторы с частотой вращения 3000 об/мин имеют следующие достоинства:

• Компактные размеры и малый вес
• Более низкая стоимость за счет простой конструкции
• Высокая удельная мощность
• Быстрый выход на рабочий режим после запуска
• Удобство транспортировки и монтажа

Эти преимущества делают генераторы 3000 об/мин популярными в качестве мобильных источников питания и для маломощных установок.

Недостатки генераторов на 3000 об/мин

К минусам высокооборотных генераторов относятся:

• Повышенный уровень шума и вибраций
• Меньший ресурс работы из-за высоких механических нагрузок
• Более частое техническое обслуживание
• Высокий расход топлива при длительной работе
• Менее стабильные выходные характеристики

Эти недостатки ограничивают использование генераторов 3000 об/мин в качестве основных источников питания для длительной работы.

Как выбрать оптимальный вариант генератора?

При выборе между генераторами 1500 и 3000 об/мин следует учитывать несколько факторов:

1. Назначение генератора:
   • Для резервного питания подойдет 3000 об/мин
   • Для постоянной работы лучше 1500 об/мин
2. Требуемая мощность:
   • До 10 кВт — обычно 3000 об/мин
   • Свыше 10 кВт — чаще 1500 об/мин
3. Условия эксплуатации:
   • Мобильное применение — 3000 об/мин
   • Стационарная установка — 1500 об/мин
4. Требования к уровню шума:
   • Низкий шум — 1500 об/мин
   • Шум некритичен — 3000 об/мин
5. Бюджет:
   • Ограниченный — 3000 об/мин
   • Без ограничений — 1500 об/мин

Правильный выбор позволит получить оптимальное соотношение характеристик, надежности и стоимости для конкретных условий эксплуатации.

Особенности эксплуатации генераторов разных типов

При использовании генераторов с разной частотой вращения следует учитывать некоторые нюансы:

• Генераторы 1500 об/мин:
  • Требуют более длительного прогрева
  • Лучше работают под постоянной нагрузкой
  • Менее чувствительны к качеству топлива
  • Нуждаются в регулярной проверке масла
• Генераторы 3000 об/мин:
  • Быстро выходят на рабочий режим
  • Хуже переносят длительную работу без нагрузки
  • Требовательны к качеству топлива и масла
  • Нуждаются в частой замене расходных материалов

Учет этих особенностей позволит обеспечить длительную и надежную работу генератора выбранного типа.

Сравнение экономической эффективности

При оценке экономической эффективности генераторов 1500 и 3000 об/мин важно учитывать несколько аспектов:

• Начальные затраты:
  • Генераторы 3000 об/мин дешевле при покупке
  • Генераторы 1500 об/мин требуют больших первоначальных вложений
• Эксплуатационные расходы:
  • 1500 об/мин экономичнее в долгосрочной перспективе
  • 3000 об/мин требуют больше затрат на обслуживание и топливо
• Срок службы:
  • Генераторы 1500 об/мин служат дольше
  • Генераторы 3000 об/мин требуют более частой замены

При выборе генератора следует оценивать не только начальную стоимость, но и совокупную стоимость владения за весь срок эксплуатации.

Автомобильный генератор. Как он работает?

Генератор — основной источник электроэнергии автомобиля. В данной статье поговорим про автомобильный генератор, как он работает, из чего состоит и рассмотрим его устройство.

Как работает генератор автомобиля?

При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается.

Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если генератор не будет работать, то аккумулятор очень быстро разрядиться.

Автомобильный генератор обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям вольтметра.

К автомобильному генератору предъявляют следующие требования:

1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

• одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ,
• при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи,
• напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.

Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

Привод и крепление генератора

Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

На современных автомобилях привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке.

По своему конструктивному исполнению генераторы можно разделить на две группы — традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.

Устройство автомобильного генератора

Из чего состоит генератор автомобиля? Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец.

Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы ‘компактной’ конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя.

При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

Статор генератора набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой ‘на ребро’. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор автомобильного генератора: а — в сборе, б — полюсная система в разобранном виде, 1,3- полюсные половины, 2 — обмотка возбуждения, 4 — контактные кольца, 5 — вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел — это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с ‘массой’ и выводом ‘+’ генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная.

Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.

Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции, б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве, в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков

На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. У генераторов ‘компактной’ конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения?

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Они имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.

Все генераторы современных машин оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Автомобильный генератор и как он работает.

Генератор авто. Устройство и как работает
Генератор – основной источник электроэнергии машины. Расскажем как он работает, из чего состоит и его устройство.

Как он работает?

При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит?

Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках.

Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а “компактной” конструкции – еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора: 1 – сердечник, 2 – обмотка, 3 – пазовый клин, 4 – паз, 5 – вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой “на ребро”. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор автомобильного генератора: а – в сборе; б – полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 – обмотка возбуждения; 4 – контактные кольца; 5 – вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел – это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы применяются двух типов. Это либо пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя, либо конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с “массой” и выводом “+” генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т. к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец – обычно плотная, со стороны привода – скользящая, в посадочное место крышки наоборот – со стороны контактных колец – скользящая, со стороны привода – плотная.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места – к выпрямителю и регулятору напряжения.

Система охлаждения генераторов: а – устройства обычной конструкции; б – для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в – устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков

На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов “компактной” конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения?

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации – изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Электрическая машина

— Как исправить скорость генератора?

спросил 4 года 5 месяцев назад

Изменено 4 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 4к раз

\$\начало группы\$

Если мне нужно вырабатывать мощность с заданной частотой, то мне нужно убедиться, что ротор генератора вращается с заданной скоростью (об/мин). Но когда я вращаю его паром или водой, как мне контролировать эту скорость? Мне кажется, что механические силы, вращающие генератор, должны каким-то образом уравновешиваться для достижения этого. Как именно это делается?

• электрическая машина

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Электрически

Некоторые системы делают это электрически. Генератор либо генерирует постоянный ток, либо переменный ток переменной частоты выпрямляется для получения постоянного тока, а затем инвертор создает переменный ток желаемой частоты. Распространен на более современных небольших ветряных турбинах.

Механически

Другие системы имеют механическое управление для получения желаемой частоты. Используемый механизм будет называться регулятором. Большинство простых механических регуляторов не очень точны, поэтому этого недостаточно для устройства, подключенного к сети. Также можно сделать более точные регуляторы, которые работают механически, как в абзаце ниже, они обычно используются в двигателях внутреннего сгорания.

С обратной связью

Другой подход, и, вероятно, наиболее распространенный, заключается в использовании той или иной формы обратной связи. Микроконтроллер отслеживает генерируемую частоту и регулирует механическую систему с помощью сервопривода, чтобы получить правильную частоту. Например, он может открывать и закрывать ворота шлюза, чтобы регулировать поток воды через турбину. Более сложная система могла бы регулировать как шлюз, так и лопасти турбины, чтобы поддерживать правильную частоту, а также изменять выходную мощность.

Сеть Синхронная работа

В некоторых случаях это может вообще не понадобиться. Если у вас есть небольшой ветряк, подключенный к электросети возле угольной электростанции, вы можете просто подключить его и забыть о нем. Огромные турбины на электростанции стабилизируют частоту сети и фиксируют скорость вращения ветряка. Если ветер дует сильнее, вы просто получите больший ток и небольшой сдвиг коэффициента мощности. Обратите внимание, что по мере того, как будет добавляться все больше и больше ветряных турбин, люди, управляющие электростанцией, будут получать от этого все меньше и меньше удовольствия, поэтому оператор сети в конечном итоге запретит это.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Если мне нужно генерировать мощность на заданной частоте, то мне нужно убедиться, что ротор генератора вращается с заданной скоростью (об/мин).

Нет, это не обязательно так. Многие ветрогенераторы используют асинхронный генератор с двойным питанием (DFIG), который может регулировать частоту, управляя обмоткой ротора: —

Они могут преобразовывать мощность одной частоты в другую частоту, т. е. они могут производить 50/60 Гц, даже если ротор вращается слишком медленно. Это делается путем подачи переменного тока в обмотки ротора. Система управления, которая достигает этого, также может изменять угол наклона турбины в качестве еще одного средства увеличения или уменьшения механической скорости вращения.

Для получения дополнительной информации прочитайте этот ответ EE.

Но когда я вращаю его паром или водой, как я могу это контролировать? скорость?

Могут быть ситуации, когда скорость вращения слишком велика, и хотя DFIG может справиться с этим, лучше всего использовать комбинированный подход, такой как управление углом наклона, показанное на рисунке выше.

Однако неизбежным итогом является то, что если у вас есть обильный источник механической энергии и очень небольшая потребность в нагрузке в данный момент, вам придется отключить генератор от сети. Если у вас нет сети, то у вас должен быть резервный источник, который может обеспечить низкую потребность в энергии, и это обычно означает дизельный генератор или солнечную энергию через инвертор.

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Для этого и нужен губернатор.

Механическая версия представляет собой устройство, использующее центробежную силу или воздуходувку для приведения в действие дроссельной заслонки/впуска для замедления двигателя при слишком сильном увеличении скорости.

Вы можете сделать его электронным с датчиком оборотов и дроссельной/впускной заслонкой с электронным управлением.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Исходя из моего (ограниченного) опыта проектирования генераторов, необходимо учитывать несколько факторов:

• Скорость механического воздействия (турбина, колесо и т. д.)

• Мощность механического входа

• Выходное напряжение

• Выходной ток

• Выходная мощность (зависит от напряжения и силы тока, но обычно требуется максимизировать ее в точке пиковой мощности)

Во многих случаях необходимо поддерживать постоянное выходное напряжение, которое зависит от электрической нагрузки; более высокий ток приведет к падению выходного сигнала.

В вашей настройке вас интересует только скорость вала (по какой бы причине это ни было). Есть два способа сделать это: управлять входной мощностью или контролировать выходную мощность.

Если вы знаете, что ваша механическая мощность всегда будет больше, чем выходная мощность, вы можете использовать регулятор или аналогичный, который будет ограничивать мощность на валу, чтобы поддерживать постоянную скорость. Это позволит контролировать входную мощность простым способом.

Если вы не можете гарантировать, что ваша механическая входная мощность выше, вам нужно каким-то образом ограничить выходную мощность. Я сделал это, когда мы контролировали выходной ток с помощью ПИД-регулятора обратной связи, чтобы поддерживать скорость вала на фиксированных значениях. Но это было в системе постоянного тока, где у нас была большая батарея, в которую можно было подавать ток в периоды высокой подачи, и получать от нее в периоды меньшей подачи.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это не так — это , но это способ, которым можно было сделать : меняйте нагрузку, чтобы модулировать скорость.

Вы можете вообразить (потенциально очень большой) вспомогательный блок нагрузки в дополнение к нормальной нагрузке, с входным источником питания, рассчитанным так, чтобы он обеспечивал по крайней мере достаточную мощность для нормальной нагрузки при любых условиях. Это не совсем немыслимо для гидравлических установок, так как напор является обычным определяющим фактором. Затем, когда нагрузка и вход меняются, вспомогательный блок управляется таким образом, что общая нагрузка на генератор создает механическую нагрузку на вход, которая поддерживает выходную частоту в нужной точке.

И нет, это несерьезное предложение, но это можно сделать.

\$\конечная группа\$

4

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

энергетика — Как изменяется скорость синхронного генератора с нагрузкой?

спросил 5 лет, 10 месяцев назад

Изменено 5 лет, 10 месяцев назад

Просмотрено 9к раз

\$\начало группы\$

Когда генератор вращается с номинальной скоростью и, допустим, нагрузка уменьшается, механический крутящий момент будет больше, чем электрический крутящий момент, что приведет к увеличению скорости генератора. Это я поняла. У меня проблемы с пониманием того, как это происходит физически, то есть что происходит с якорем и током возбуждения в течение такого переходного периода и как они влияют на скорость.

• генераторная
• энергетическая
• синхронная
• электромашины
• электроэнергетика

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Вот описание общей картины, основанное на предположениях, указанных ниже.

Предположим, генератор представляет собой трехфазный генератор, приводимый в движение первичным двигателем. Он питает нагрузку, но не подключен к сети с другими источниками питания. Подключенная нагрузка определяет ток якоря и коэффициент мощности. Предположим, что автоматический регулятор напряжения генератора (АРН) регулирует ток возбуждения, чтобы поддерживать напряжение на клеммах генератора на номинальном уровне. Предположим, что основным двигателем является двигатель внутреннего сгорания. Предположим, что регулятор скорости двигателя регулирует дроссельную заслонку, чтобы двигатель работал на номинальной частоте вращения генератора.

Электрическая мощность, выдаваемая генератором, определяется как Pe (ватты) = V (вольты) X I (амперы) X pf (коэффициент мощности) X 1,732 (квадратный корень из 3). Механическая мощность, обеспечиваемая двигателем Pm = Pe + потери. Pm = крутящий момент X скорость X постоянная единиц измерения. Крутящий момент, необходимый для привода генератора на номинальной скорости, определяется потерями Pe +.

При изменении нагрузки ток уменьшится, а коэффициент мощности может как увеличиться, так и уменьшиться. Напряжение на клеммах увеличится из-за изменения падения напряжения на внутреннем импедансе генератора. АРН изменит ток возбуждения для поддержания номинального напряжения на клеммах. Крутящий момент, необходимый для поддержания скорости генератора, уменьшится, потому что мощность уменьшится при очень небольшом изменении напряжения. Скорость будет увеличиваться, но регулятор скорости изменит положение дроссельной заслонки двигателя, чтобы поддерживать скорость.

В новой рабочей точке скорость и напряжение не изменятся. Ток, мощность, крутящий момент, угол крутящего момента и расход топлива уменьшатся. Коэффициент мощности и ток возбуждения могут как увеличиваться, так и уменьшаться.

Краткое изложение основных моментов

Изменение нагрузки по определению является изменением тока якоря. Поскольку ничего не происходит мгновенно, что могло бы сильно изменить напряжение, изменение нагрузки должно быть изменением потребляемой электроэнергии. При сохранении энергии изменение потребляемой мощности должно вызывать изменение крутящего момента, создаваемого генератором в качестве нагрузки на первичный двигатель. Это можно проиллюстрировать, исследуя ток, магнитный поток и силовые взаимодействия. Изменение крутящего момента, подаваемого на первичный двигатель, приведет к изменению скорости.