Устройство синхронного генератора переменного тока

Синхронный генератор переменного тока – агрегат, предназначенный для преобразования любого вида энергии, чаще всего механической, в электрическую. В таких электромашинах магнитное поле токов якорной обмотки вращается синхронно с ротором. Может быть одно- или трехфазным, работать самостоятельно, а также параллельно с другими генераторами или централизованной электросетью. Используется режиме как генератора, так и двигателя. Такие аппараты востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в транспортной сфере, на объектах производственного назначения.

Конструктивные особенности синхронного генератора

Конструкция синхронных машин может быть разной, но в нее обязательно входят:

• Ротор. Вращающийся узел, образуемый системой вращающихся электромагнитов, которые питаются постоянным электротоком, поступающим от наружных источников. Магниты имеют зубчатую конфигурацию. Роторы могут быть явнополюсными, используемыми в низкоскоростных машинах, и неявнополюсными, востребованными для высокоскоростных моделей.
• Статор. Неподвижный узел, состоящий из сердечника, который набирается из листов электротехнической стали, и обмотки. Витки статорной обмотки равномерно распределены по окружности. В однофазных моделях присутствует одна обмотка, в трехфазных – три, соединяемые по схемам «звезда» или «треугольник».

Принцип работы синхронного электрогенератора

Один из вариантов рабочей схемы синхронной машины переменного тока:

• Механическая энергия от бензинового или дизельного ДВС передается к ротору, что провоцирует вращение поля электромагнита.
• В статорной обмотке генерируется одно- или трехфазное переменное напряжение, величина которого зависит от скорости вращения ротора.
• Блок управления осуществляет автоматическую регулировку электрических параметров генерируемого переменного тока посредством обратной связи.

В синхронных машинах применяют два способа возбуждения: электромагнитное и постоянными магнитами.

Трехфазный СГ может работать в режиме электрогенератора или мотора. В первом случае на входе будет механическая (или другая) энергия, во втором – электрическая энергия будет входящей, а механическая – выходящей.

Виды синхронных генераторов переменного тока

Тип электромашины выбирают в зависимости от запланированной области использования:

• Импульсные. Востребованы для механизмов, работающих импульсном режиме, или для оборудования, функционирующего в стабильном рабочем режиме, но с импульсным руководящим сигналом.
• Безредукторные. Подходят для автономных систем.
• Бесконтактные. Выполняют функции электростанций на водных судах.
• Гистерезисные. Устанавливаются в системах автоматизированного управления, инерционных электроприводах, временных счетчиках.

Области использования синхронных генераторов переменного тока

Такие электромашины при работе в условиях высоких и меняющихся нагрузок эффективно синхронизируются с другим энергооборудованием. Это свойство позволяет в часы пик подключать резервные генераторы.

Синхронные электрогенераторы востребованы:

• в тепловозах и других транспортных системах, в этом случае электромашины работают в комплексе с выпрямителями на полупроводниках;
• на мощных ГЭС, ТЭС, АЭС, мобильных электростанциях;
• на гибридных автомобилях.

СГ могут выполнять функции электромоторов мощностью выше 50 кВт.

В каких случаях используют синхронные электрогенераторы переменного тока

СГ эффективны при:

• высоких требованиям к стабильности напряжения и частоты электротока;
• при большой вероятности возникновения перегрузок у потребителей с реактивной мощностью;
• при вероятности перегрузов, возникающих в рабочем режиме при подключении активных и реактивных нагрузок.

Преимущества применения СГ

Синхронные генераторы широко используются, благодаря комплексу преимуществ, среди которых:

• устойчивость к перегрузкам в сети и КЗ;
• более высокое качество генерируемой электроэнергии, по сравнению с асинхронными машинами, что позволяет использовать СГ для питания дорогостоящего оборудования;
• наличие автоматических регуляторов электрических параметров и выпрямителей, которые отключают электропитание при возникновении аварийных ситуаций.

Современные синхронные генераторы изготавливаются в соответствии с требованиями мировых стандартов качества.