Турбогенератор назначение и принцип действия

Содержание

��� � ����������������

Турбогенератор назначение и принцип действия

������� / ������ / ��� � ����������������

��������������� ������������ ����� ���������� ����������� ����, ������� �������� ������������ � ���.

������� ��� �������� �� ������������ ������� � ������� �������� ������ �������� ������������ �������������. �������� ��� �������� ������� ������� �� ��������.

��� ������������ ������������ ������������ ����� 80 ��������� ���������� �������� ������ �������������� ������������� �������.

�������� ������� ��������������� �������� ������������� ������������ ������� ������� ���� ������� ������� � �������������. �������������� ��� ��� ������� �������� �������� ������ (�� 3000 �� 15000 �������� � ������).

��������������� � ��� �������� ��������� ��� ������������� ���������, � ������� ����������:

  • �������� � ���������;
  • ���������������� ��������������;
  • �������;
  • ���������� � ������;
  • ����������� � ������������ ���������.

����������� ������ ���������� ������������� � ����� ������������ ������� � ������ ����������� ��������, ������� ��������� �� ����� ������. � �� ������� ������������� ���������� �������.

������� ������ ���������������

������������ ������� ����� ������� ������������ � �������������. ��� �������� ��������� ������������ ���������� ����, ������������ � ������� ������������ ����, ������������ � ������� ������ ������. ��� ������������ � ������������ ����������� ����������� ����, � ����� ���������� � ������� (��� ��������). �������� ������ �� ��������� ���������� �� ����� ����������.

������ �������������� ��������������� ��������� ��� ��������� ������ ������������ ��������� ������, ������� � ������� ������������� ��� � ��� ��������. ��������� ������� ����������� � �������� �������������� ��������� ����������� ���������� �� ���� ������� ���������������� ������� ����������.

���������� ���� � ��������������� � ��������������� ���������� ��� ������ �������, ������� ������������� ��� ������ ���������������.

������� ��������������

������� �������������� �������� ���������� ����������� ����� ������, ��� ���� �������� ��������� �������� ��������� �� ���������� ������ ����� ������. ����� ����������� ���������� ����� �������� ��������� �� 1300 ���. ��������, ������� ��������������� ����� �������� �����������. �������� �������� ��� ���� ����� �������������� � ���� ������������� ����.

�������� ������������� ��������������, � ������� ���������� ������� ��������������, �������� ������� �� ����� � ���������� ��������� ����� ������������� ����� ��������������� ����, � ����� �� ������ ������������ � ��� �������������.

��������, ������� ������� ���������������, ���������� ��������� ���������, ����������� � ������������ ���������, ��� ��� ������������ ������ ��� ������� �������. ������� ��� ������������� � �������� �������������� ��������� �����������-������������� ���������, �� ������� �������� �������� �� ����� �� ������������� ������, ���� �� ��������������. /p>

�������� ���������������, ����������� � ������ �������, ��������� � �������� �� 250 �������� �� 5 ��������. ����� ��������� ��������� �������� ����� ������� ������������� �������. ��� ���������� � ������ ��� ������� ��������. � ��� ������������, ��� ������ ������ ��� 5000 ����� � ���, ������ ������ ������� ����, ��� �� ��� ����.

������� ������� ��������������� ��������� �������� ����� ����������� �� ������ ���� � �������� ������� �����������������, �� ����� � ��� ���������� � �������� ���������, ����������� ��� ������ ��������� ������ ����������.

������ ���������������

�� ��������������� �� �������, � ������� ������� ��������� � ������������ ��� ��������� � ��� �������. � ������ ���������� ������ ����, ������� ���������� �� ���������� ������ ����� (������������������), ������������� ������� ������� ��������. ����� ����� ������ ������� ����������� ������ ��� ���������� (������� 5 � 10 �����������).

� �����, ��� ��������� ����������, ������� ������������ ��� ������ �������, � �� �������� ����� ��������� �� ����������� �������. ������������� ��� � ����� �������. ��� ��������� ������� � ������� ������� ������, ������������� �� �����.

����� ���������������

����� �������������� ������� ���������, ����� ��������������� ��������� � ���� �������� �������� �� �������� �������� ���������. � ����� ������ ���������� ������������ �����, ��� �������, ����� �35� (� ������ ����� �������� ������� ��������).

����� ��������������� ������� ����� ������ ���������, ������������� ����� ������ ���������� ���������. ���������� ���, ����� ��������� ��� ����������� ��������������� �����. ����� ������ ��������������� ����������� ������ ��� �������� ��������.

��� ������� �������� ������� 3000 �������� � ������, ����� ������������� ��������� � 1,2 �����. ������� ������ �� ����������� ��������� ���� � �������������� ��������� �������. ��� ������������ � ����� ��������� ��������� �������.

��� ����, ����� �������� �������� ��������� ������ �� ����������� �� ���� �������� �����, ������ �������� ������� ������������ ���������������� ������, ������� ������������� � ���� ������������ ������� ��������.

��� ��������� ��������� �������� ���������� ��������������� ������ ����� �����������, ��� ������������� ���������� ���������. ���� �������� ����� ��������� ��������� 50 ��, �� ���������� ������ ���� ���������� ���������� ��� �������.

��������������� � ��������� �����������

��������������� ����� �������� ��������� � 2,5; 4; 6; 12 � 20 ���. ����������� ����� ��������� �������������� �������� �����. �������������� �������������� �� ��������� �����. �������� ������� � ��������������� ���������� ��������� ������������, ������� ������������ � ����� ������ ������ ������.

��� ����, ����� �������� ������������� ���� ��������, �� ���� ������� ����������� ��������� �����������. � ������ ������� �������������� ��������� ��� ������ �� ������� �����.

���������� � ���������� �����������

��� ����������, �������� ������� ���������� 60 � 100 ��������.

���������� ���������������, � ������ �������� �������, ����������� �������� ���������. ������ ����������� �������� � ������ ������� ��������, ������� ���������������� � �����������.

��������, ����������� �����

������� ������ � ������� ��������� ������ ���� ����������� ��� ������ ���������������� ������ ����. ����� ���������� ������� ����������� ��� ������ ���������� ��������������� �����������, ������������� �� ��������. ������, ������� ��������� ��� ���������, ����������� �����.

������������ ����������

����� ���������� � ���������-������� ����������� ������ ��������� 160 � 1200 ��������. � ���������� �������� � ������ ���������� 3000. ����� �������� ����� ������ ���������� ������� ������� ��� ������ ���������������� ����, � ������ � ���������. �������� �� ����������� ����������� ��� ������ ������ ���� ��������.

������ ����� ��������� ��������������� �������, �������, �����������������, �����������, � �����, ��� ���������� ����������� �������� ��������������� ����������� �������� ���������, ������� ������������ ����������� ����������. � ���� ������ ������ ����������� ��������� ����������.

��� �������� ����� ���������, �������� ������� ���������� 160 � 220 ���. ���� �� �������� ��������������� ���������� 300 � 800 ��������, �� ������ ����� ��������� ����������� ��������� �� ���� ������. ����������� �� ���������, ������� ����� ���������� � ������� ���� ������ ������������, ������������ �� ����� ������. ���������� �� � �������������� ���������������.

������������ �����

� ���� ��������� ������ ������ ������ ����������� �������. ����������� ��������� ���� �������� ������������� �����������. ��� ����������������, ������������������ ������� ���������� 160 � 800 ��������, ������������ ����������� �������, � ��������������� ������������. ��� ����������� ������������ ����� ���������� ���������� ��������� ����������� ����.

��� ������ ��������������������� �������������� �������� ��������� ������ ������� �����, � ����� ����������� �������. �������������� ��� � ��������� ������������ ����������.

��������� ����������� ���������� ����� ������������ �������� ��������, ������ ����������� ����, ����������, ������� �� ��������� ����� � �.�. � �� ������� ���������� ����������� ������������ ���� ��������� �������� ���������� �� �����.

�� ������ ��������� ������������� � ����������� ������� ������. ����� �������������� ��������������� �������� � �������� ������ ����, ����������� � ��������������.

������������ ����������������

����� ������� ��������� ��� ������ ��������� � ���������� ����������� �������� ������ � ������� ����. ����� ������ � ������������ ����� ����� ��� ����� �� ������������ ������� � ������������ ������� ������ ���� ������������ �������� ����������, � ����� ����� ������� ����������� ���������� �� �� ������� ���������.

������ �������� � ����� �� ������ ��������� ����� 10 ��������� �� ������ ��� ���������� � ������ ��������. � ������� ��� ������ � �� ��������� 5%. �����, ������� ������� � �����, ��� ��� ���������� ����������� ������������ ����� ������ � ���������� ��������, ������������� � ���. ��� ����� �������� � ������ ��������.

������������ ��������� ��������������� �������� ����� �� �������� ����������, ������� �������� �� ������������ � ���������� �� ����� ������������. ��� ����� ���� ������� � ���� ������������ ������, ������������� ������������������� ����������� ����� ���������������, ���������� ����������� �����������, ����������������� ��������� �������, ���������� ������ � �������� ������, ���������� �������� ������� � �.�.

����������� ���������� ������ ��������������� ��� �������������� ��������, ����� �������� ��� �� ������ ������ ��������� �� ����������� �������� ���� ������ �������. ��� ���� ���� � ����� ������� ���� ������ ����������� �������.

��������������� ������������ ���������������� �������������� � � ��� ������, ���� � ���� ������ ��� ���������� ��� ������ ������ ������� �������������.

��� ��������� ������ ���������� �������� �����, �� ��� ������� ������ ���� �� ������ �������� ������������ ��������. ���������� ����������� ������������ �������� ���������� 40��. ������� �� ����� 20 �������� ������. ���� ��� ����������� ������, �� ������� ������� ����������� �������� ����������. ��� �������� ���������� �������� ������� � ���������� �� ������ ����� ���������.

Читайте также  Индукционная варочная панель принцип работы

�������� ������ ������� ���������� � ��� ������� ����������, �� ������������ 110 ��������� �� ������������ ��������.

��� ���������� � ������������� ������ ���������������, ����������� ����������� ��������, ����������� � ��������������, ������ ���� 33 �������. ����������� �� �������� ���������� 15��.

��������������� �� ��������

������������� �������� �������� �������� ���������� ������������, �� ������� ����� ������������ ������������������� ��� ����������, ��������������, �������������, � ����� ������������ �������� �������.

�� ������� ������� ��������� ��������� � ����������� ��������� �������, ������� �� ��������� ������������� ������� � �������� �������� �� ������������; ������, ��� ����� ��������������, ������� ��� ������, ����, ��������������.

� ������ �������� �������� ��������� ����������� �� ������ ����� ����: �����, ��������, ��������, �������, �����, ����� � ������ ������.

�� ����������� �������� �� �������:

  • ���������������, �����������, ������������� ���������, ��������� ��������������� ������������;
  • ������������� ������������ ��� ��������������, ����� ��������, � ����� ������������� �������;
  • �������������� ������������ �������� ����������������� � ������ ��������� ��������������;
  • ���������������� ����;
  • ������������� ������������;
  • ��������, ���������� �� ������ �����;
  • ����������.

�����, �� ������� ������ ����������� ��������� �������� � ���������� ���������.

� ������ ������������ ������������ �� ������� ������������ �:

  • ��������������� ������ ���������;
  • ���������� � ��������� ���������;
  • �������� ��������� ���������, � ����� ������������� � ����������;
  • ���������� ���� � ������ ������.

����� �� �������� ��������, �� ������� ������ ����� ����� ���������� � ����������� ���������� � ������������. ���, ����������, ������ ������ � �������� ������ �������. � ������������ ������������ ������������ �������� ��� ���������� ��������������� � �������� ���� ������������.

������������ ������ �������� ������������� ����������� ����� �������� ������������������ ���� �������� ����������, ��� �������� ������ ������ ����� � ��������������� ���������.

����� ������ ������� �������� ��������� �������� ������������� ����������� �� ����� ����� ���������� � ����������� �� �� ���������� �����. � ��� ������� �� ������� ������� ����������� � ������ �������, ������� ������ ����� �� �����, ���������� � ��� ������������� � ����� ��������������� ��������.

������� ������ ���� ������:

������������� ���������

������� �����
������� �����������

Источник: https://www.elektro-expo.ru/ru/articles/vse-o-turbogeneratorah/

Устройство, принцип действия и конструкция синхронного генератора, режимы работы

Турбогенератор назначение и принцип действия

Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.

Основные конструктивные элементы

Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки.

  1. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением.

    Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.

  2. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора.

    Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.

  3. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.

  4. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
  5. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
  6. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные.

    Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

  • Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
  • Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

  • n — скорость вращения, об/мин;
  • f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
  • p — количество пар полюсов.

Принцип работы СГ

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

  1. При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
  2. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
  3. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

Источник: https://www.litenergo.ru/pomoshch-pokupatelyu/ustrojstvo-sinhronnogo-generatora/

Синхронный генератор переменного тока: устройство, принцип работы, применение

Турбогенератор назначение и принцип действия

Электричество – единственный вид энергии, которую легко можно передать на большие расстояния, а затем преобразовать её в механическую, тепловую или превратить в световое излучение. Саму же электроэнергию также можно получить разными способами: химическим, тепловым, механическим, фотоэлектрическим и др. Но именно механический способ, который основан на применении генераторов, оказался самым эффективным. Среди этих источников электроэнергии широкое применение нашёл синхронный генератор переменного тока.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и на производстве, вырабатывается генераторами этого типа. Они заслуживают того, чтобы более подробно рассмотреть их устройство и разобраться в принципе работы этих удивительных синхронных машин.

Устройство

В конструкции синхронных генераторов используются две основные рабочие детали – вращающийся ротор и неподвижный статор. На валу ротора располагаются постоянные магниты либо обмотки возбуждения. Магниты имеют зубчатую форму, с противоположно направленными полюсами.

Бесщёточные генераторы.

Обмотки статора размещают таким образом, чтобы их сердечники совпадали с выступами магнитных полюсов ротора, или с сердечниками катушек ротора. Количество зубцов магнита, обычно, не превышает 6. При такой конструкции вырабатываемый ток снимается непосредственно с обмоток статоров. Другими словами, статор выступает в роли якоря.

В принципе, постоянные магниты можно расположить на статоре, а рабочие обмотки, в которых будет индуцироваться ЭДС, — на роторе. Работоспособность генератора от этого не изменится, однако потребуются кольца и щётки для снятия напряжения с обмоток якоря, а это, чаще всего, не рационально.

Схематическое изображение бесщеточного генератора без обмоток возбуждения изображено на рис. 1.

Рис. 1. Модель генератора с магнитным ротором

Пояснение:

  • схема устройства;
  • схема расположения магнитных полюсов на якоре. Здесь буквами NS обозначено коаксиальный магнит с полюсами, а литерой R – стальной магнитопровод ротора в виде когтеобразных наконечников.
  • модель генератора в разрезе. Выводы фазных обмоток статора соединены «звездой».

Синхронные машины с индукторами.

Заметим, что постоянные магниты в качестве ротора используются в альтернаторах небольшой мощности. В мощных электрических машинах всегда применяются обмотки индуктора с независимым возбуждением. Независимым источником питания является маломощный генератор постоянного тока, смонтированный на валу синхронного двигателя.

Существуют конструкции синхронных генераторов малой и средней мощности, с самовозбуждающимися обмотками. Для возбуждения индуктора выпрямленный ток фазных обмоток подаётся через щётки на кольца, расположенные на валу статора. Строение такого альтернатора показано на рис. 2.

Рис. 2. Строение синхронного генератора средней мощности

Обратите внимание на наличие щёток, на которые подаётся питания от независимого источника.

По количеству фаз синхронные генераторы делятся на:

  • однофазные;
  • двухфазные;
  • трёхфазные.

По конструкции ротора можно выделить генераторы с явновыраженными полюсами и с неявновыраженными. В неявнополюсном роторе отсутствуют выступы, а катушки провода якоря спрятаны в пазы статора.

По способу соединения фазных обмоток различают трёхфазные генераторы:

  • соединённые по шестипроводной системе Тесла (не нашли практического применения);
  • «звезда»;
  • «треугольник»;
  • сочетание шести обмоток, соединённых в виде одной «звезды» и «треугольника». Это соединение ещё называют «Славянка».

Самое распространённое соединение – «звезда» с нейтральным проводом.

Принцип работы

Рассмотрим принцип генерации тока на примере контурной рамки, помещённой между магнитными полюсами. (Рис. 3)

Рис. 3. Схема, объясняющая принцип работы генератора

Если заставить рамку вращаться (по направлению стрелок), то она будет пересекать магнитные силовые линии. При этом, по закону электромагнитной индукции, в рамке индуцируется электрический ток, который проявляется при подключении нагрузки к щёткам. Его направление можно определить по правилу буравчика. На схеме направление тока показано чёрными стрелками.

Обратите внимание на то, что на участках рамки ab и cd ток движется в противоположных направлениях. Эти направления меняются при переходе участков рамки от одного полюса к другому полюсу магнита. Если каждый вывод рамки подключить к отдельному кольцу (на рисунке они подключены к коллектору!), то на выходе мы получим переменный ток.

Величина тока пропорциональна скорости вращения ротора. Кроме того, переменный ток характеризуется ещё одним параметром – частотой. Эта величина напрямую зависит от частоты вращения вала.

Частота тока в электросетях строго соблюдается. В России и в ряде других стран она составляет 50 Гц, то есть 50 колебаний в секунду.

Этот параметр довольно легко вычислить из таких соображений: за один оборот рамки (или двухполюсного магнита) происходит одно изменение направления тока. Если вал синхронного генератора делает 1 оборот в секунду, то частота переменного тока составит 1 Гц. Для получения частоты 50 Гц необходимо обеспечить 50 оборотов статора в секунду или 3000 об./мин.

При возрастании числа полюсов заданная частота удерживается путём снижения скорости вращения статора. (обратно пропорциональная зависимость). Так, для четерёхполюсного статора (число полюсов в два раза больше) для поддержания частоты 50 Гц скорость вращения вала необходимо снизить в два раза. Соответственно если используется 6 полюсов, то частота вращения вала должна уменьшиться в три раза – до 1000 об./мин.

Заметим, что в некоторых странах, таких как США, Япония и др. существуют другие стандарты – 60 Гц, а переменный 400 Гц используется, например, в бортовой сети современных самолётов.

Регулирование частоты

Достигнуть требуемых параметров частоты можно 2 путями:

  1. Сконструировать генератор с определённым количеством полюсов электромагнитов.
  2. Обеспечить соответствующую расчётную частоту вращения вала.

Например, в тихоходных гидротурбинах, вращающихся со скоростью 150 об./мин. для регулирования частоты число полюсов синхронных генераторов увеличивают до 40. На дизельных электростанциях, при скоростях вращения 750 об./мин., оптимальное число полюсов – 8.

Регулирование ЭДС

В связи с изменениями параметров активных нагрузок возникает необходимость в выравнивании номинальных напряжений. Несмотря на то, что ЭДС индукции синхронного генератора связана со скоростью вращения ротора, однако, из-за требований по соблюдению стабильной частоты, этим способом нельзя изменять указанный параметр. Но параметры магнитной индукции можно изменить путём снижения или увеличения магнитного потока, который зависит от количества витков обмотки индуктора и величины тока возбуждения.

Регулирование осуществляется путём включения в цепь катушек возбуждения дополнительных реостатов, электронных схем или регулировкой тока генератора-возбудителя (Рис. 4). В случае использования альтернаторов с постоянными магнитами, в таких устройствах напряжение регулируется внешними стабилизаторами.

Рис. 4. Схема регулировки напряжения

Благодаря малому весу и отличным токовым характеристикам синхронные генераторы переменного тока нашли применение во всех современных автомобилях. Поскольку бортовая сеть авто использует постоянный ток, конструкции автомобильных генераторов оборудованы трехфазным выпрямителем. Для выпрямляемых переменных токов частота не имеет значения, а вот напряжение должно быть стабильно. Этого добиваются с помощью внешних электронных устройств. На рисунке 5 представлена электрическая схема подключения генератора к бортовой сети современного автомобиля.

Рис. 5. Схема подключения генератора к бортовой сети авто

Применение

У синхронных генераторов переменного тока есть одна важная особенность: они поддаются синхронизации с другими подобными электрическими машинами. При этом синхронные скорости и ЭДС параллельно включенных альтернаторов совпадают, а фазовый сдвиг равен нулю. Данное обстоятельство позволяет применять устройства в промышленной энергетике и подключать резервные генераторы при превышении номинальных мощностей в часы пиковых нагрузок.

Трёхфазные тяговые генераторы применяют на тепловозах. Переменные токи для питания двигателей выпрямляются полупроводниковыми устройствами. Сегодня в России уже выпускаются тепловозы на базе асинхронных электродвигателей, не требующих выпрямления тока. В режиме торможения они работают в качестве асинхронных генераторов.

Синхронные генераторы устанавливают на гибридных автомобилях с целью совмещения тяги ДВС и мощности тяговых электродвигателей. Развивая активную мощность при номинальных нагрузках, они позволяют экономить дорогое топливо.

Существует много других сфер применения. Например, мобильные мини-электростанции, бытовые генераторы тока, как однофазный двигатель и т. п.

Источник: https://www.asutpp.ru/sinhronnyy-generator-peremennogo-toka.html

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Турбогенератор назначение и принцип действия

Дизельная электростанция – наиболее распространенный источник электропитания в удаленных населенных пунктах, не имеющих связи с сетевыми энергокоммуникациями. Устройство и принцип работы дизельной электростанции интуитивно понятны. Дизельный двигатель в автомобиле через трансмиссионную систему и дифференциал передает вращательный момент коленвала непосредственно на колеса. В случае же с электростанцией мы никуда не едем, потому вращательный момент нам не нужен. А необходим нам электрический ток.

Как же работает дизель-генератор? Для этого убираем всяческую трансмиссию (кроме, возможно, карданного вала) и устанавливаем прямо на одном валу с коленвалом дизеля электрогенератор. Получается, что коленчатый вал вращает непосредственно ротор генератора, что и создает нужный уровень ЭДС (электродвижущей силы) и ток требуемой частоты.

Особенности устройства дизель-генератора

Любая дизель-электростанция состоит из трех отличающихся составных частей:

  • дизельный двигатель внутреннего сгорания;
  • электрогенератор;
  • электрощитовая.

Устройство и принцип работы дизельного генератора отличается от автомобильных ДВС, прежде всего, повышенными требованиями к равномерности вращения вала и способности сглаживать сильные перепады в отбираемой мощности. В автотранспорте, если машина едет недостаточно быстро или же замедляется на уклоне, то водитель просто поддает газу. В случае же с дизельным генератором требуется, чтобы система работала равномерно в автоматическом режиме и никого не устроит, если лампочки в домах будут мерцать и вообще, изменять свою светимость.

Поэтому в комплект оборудования дизельной электростанции дополнительно входят:

  • электронный или механический регулятор оборотов;
  • фильтры более качественной (тонкой) подготовки горючей смеси: топливный и воздушный;
  • фильтр более тонкой очистки масла;
  • датчики работы составных агрегатов дизеля.

Дизельгенераторы, используемые для электростанций, могут быть рядными или V-образными. Первые имеют большую длину, поэтому для более мощных станций используются компактные V-образные двигатели. Кроме того, начиная с мощности в 15 кВт, все дизеля, которыми комплектуются электростанции, имеют исключительно жидкостное охлаждение (эти двигатели гораздо менее шумны и имеют больший технический ресурс).

Разновидности дизель-генераторов

Устройство и принцип работы дизельного генератора у всех станций одинаков. Однако, в зависимости от условий работы и предназначения они могут иметь различные технические особенности. Дизель-электростанции (ДЭС) классифицируются:

В зависимости от мощности (1 кВт соответствует примерно 1,4 л.с.):

  • до 50 кВт – станции малой мощности;
  • от 50 до 200 кВт – станции средней мощности;
  • свыше 200 кВт – высокомощные дизель-электростанции.

По типу охлаждения различают:

  • воздушное охлаждение;
  • радиаторное, которое само подразделяется на: 1. водо-воздушное (когда охлаждающая жидкость в радиаторе остужается воздухом из атмосферы);2. водо-водяное (когда для остужения охлаждающей жидкости из двигателя используется вода из стороннего источника: водопровода или пруда-конденсатора).

Разделяются ДЭС и по типу использования:

  1. осветительные (используемые, преимущественно, для освещения);
  2. силовые (более приспособленные для серьезных перепадов требуемой мощности);
  3. станции специального назначения (в задачу которых входит резервирование мощности для возможных чрезвычайных ситуаций. Например: резервные дизель-генераторы для питания ГЦН на АЭС или же менее мощные ДЭС в больничных комплексах. Такие станции большую часть всего времени своего существования не должны работать!).

Классификация по признаку стационарности:

  • стационарные ДЭС;
  • передвижные;
  • портативные (это самые маломощные, но при этом легкие и компактные генераторы, которые можно передвигать вручную).

По типу генерации электромагнитного поля:

  • синхронные (такие генераторы способны дольше выдерживать силовые перегрузки);
  • асинхронные (более простые в устройстве и более надежные).

Дизель-генераторы различаются в зависимости от количества фаз:

  • однофазные устройства (с одним выходом на 120 вольт);
  • трехфазные агрегаты (с двумя выходами на 230 и 400 вольт).

По способу исполнения:

  • ДЭС открытого исполнения (станция предназначена для установки в специально оборудованном для нее помещении);
  • дизель-генераторы, закрытые кожухом (предполагается устанавливать такую станцию на открытом воздухе;
  • контейнерные ДЭС (крайне удобный способ формирования энергомощностей в отрезанной от внешних сетей местности – достаточно просто установить контейнер на ровную и прочную поверхность и подвести электрокоммуникации).

Выводы

Дизель-генератор – это крайне удобный способ организации энергоснабжения в местах, отдаленных от централизованных сетевых коммуникаций. Помимо перечисленных разновидностей ДЭС, существуют еще и станции с когенерацией, которые позволяют отбирать и использовать тепло с радиаторов, а также с выхлопных газов дизеля. Получается, что такая станция генерирует не только электроэнергию, но и тепло.

Как следствие, существенно растет экономическая привлекательность таких электростанций (уже полноценных теплоэлектроцентралей). А вкупе с постоянно совершенствующейся конструкцией самих ДВС (повышением их КПД) это создает реальную альтернативу централизованным системам тепло- и электроснабжения.

15.08.2019

Дизельный генератор может стать источником альтернативного питания там, где нет электроснабжения. Он сможет обеспечить электроэнергией дачу, гараж, не..

Источник: https://vinur.com.ua/aboutus/usefull-info/articles/416-ustrojstvo-i-printsip-raboty-dizelnogo-generatora

Турбогенератор назначение и принцип действия — Все об электричестве

Турбогенератор назначение и принцип действия

В зависимости от конструкции первичного двигателя существует два основных типа синхронных генераторов:быстроходные и тихоходные.

Быстроходные генераторы на 3000 и 1500 об/мин предназначаются для непосредственного соединения с паровыми турбинами и называются турбогенераторами.

С увеличением числа оборотов размеры и вес паровой турбины и генератора уменьшаются, что дает ряд экономических преимуществ. В связи с этим в настоящее время широко применяют двухполюсные турбогенераторы на 3000 об/мин.

Синхронизация и принятие нагрузки турбогенератора

После того как турбина развернута до номинального числа оборотов, нужно проверить действие приспособления для изменения числа оборотов (синхронизатора).

Убедившись, что оно работает исправно, можно включать генератор на сеть, помня, что работать длительное время без нагрузки турбина не должна во избежание чрезмерного нагрева части низкого давления. Если на данную сеть не работает какой-либо другой генератор, то включение осуществляется очень просто.

Включают возбуждение генератора, доводят его напряжение до нормального и включают главный масляный выключатель, после чего поочередно включают масляные выключатели фидеров, передающих энергию к потребителям.

Иначе обстоит дело, когда генератор приключается к сети, на которую уже работают другие генераторы. Включение на параллельную или, как говорят, синхронную работу с другими генераторами должно быть произведено в момент, когда напряжение приключаемого генератора равно напряжению в сети, число периодов в секунду (частота) приключаемого генератора одинаково с частотой уже работающих на сеть генераторов (то есть с частотой сети) и имеет место совпадение фаз напряжения в сети и напряжения приключаемого генератора.

Равенство напряжений определяется по показаниям вольтметров, установленных на распределительном щите и указывающих действительные значения напряжений приключаемого генератора и сети. В случае, если показания вольтметров различны, то напряжение генератора подгоняют к напряжению сети, соответствующим образом регулируя возбуждение генератора.

Как известно, напряжение на зажимах (выводах) генератора переменного тока непрерывно изменяется; оно увеличивается от нуля до некоторого максимального положительного значения, затем уменьшается до нуля, после чего принимает отрицательное значение и, достигнув определенной величины, опять падает до нуля и так далее. Графически эти изменения изобразятся кривой, по форме близкой к синусоиде (рис. 8). Время, в течение которого напряжение проходит все свои положительные и отрицательные значения, называется периодом, а число периодов в секунду- частотой. Обычно применяется частота, равная 50 пер/сек.

Частота определяется выражением

pn/60

где р- число пар полюсов генератора;      n- число оборотов в минуту;     60- число секунд в минуте.

Следовательно, равенство частот работающего и приключаемого генераторов будет иметь место при условии, что

pn/60=p1n1/60.

Это значит, что при равном числе полюсов работающего и приключаемого генераторов, то есть р= p1, должны быть равны и числа их оборотов n= n1. Таким образом, для получения близкого совпадения частот число оборотов приключаемого генератора должно быть возможно точно доведено до числа оборотов работающего генератора.

При большем числе полюсов у работающего генератора число оборотов приклчаемого должно быть соответственно больше, и наоборот.

После того как равенство напряжений и близость частот достигнуты, нужно уловить момент совпадения фаз напряжения в сети и напряжения приключаемого генератора и включить генератор именно в этот момент. Это условие требует некоторого пояснения.

Известно, что напряжение в сети, к которой мы должны приключить генератор, изменяется по кривой, аналогичной изображенной на (рис. Практически почти неизбежно, что напряжение генератора, уже работающего на сеть, и напряжение приключаемого генератора, даже имея равные амплитуды, окажутся сдвинутыми по фазе, то есть будут достигать каждого из своих мгновенных одинаковых значений разновременно (рис.

9) Если мы при этом условии соединим в момент М генераторы для параллельной работы, то между зажимами генераторов окажется разность потенциалов, равная (b — a), и через обмотки пойдет ток, который может оказаться даже больше тока короткого замыкания. Указанная разность потенциалов будет изменяться по величине примерно так, как показано на (рис.

10) На этой фигуре кривая е1 изображает напряжение работающего на сеть генератора, кривая

— напряжение приключаемого генератора, а кривая ер— равнодействующую напряжений, которое получается от взаимодействия е1 и е2.

Задача состоит в том, чтобы приключить генератор в такой момент, когда его напряжение и напряжение уже работающего на сеть генератора достигнут своих максимальных значений одновременно, будучи при этом равными и взаимно противоположными(будучи взаимно противоположными в внутренней цепи (в обмотках машины), совпадут по фазе по отношению к внешней цепи тока (сборным шинам)).

В этот момент результирующее напряжение ер будет равно нулю, и включение может быть произведено совершенно безопасно.

Рассматривая диаграмму, представленную на (рис. 10), мы видим, что кривые е1 и е2 имея равные амплитуды, постепенно сдвигаются одна относительно другой.

Этот сдвиг вызывается некоторой разностью в числе оборотов генератора, которая практически всегда имеет место до включения на параллельную работу.

Соответственно изменяется и амплитуда кривой ер, которая достигает своего максимального значения в момент совпадения одноименных максимальных значений е1 и е2 (точки А и В).

Таким образом, приключать генератор можно в моменты, соответствующие точкам С и D. Для определения этих моментов между соединяемыми шинами включают электрические лампы, называемые фазовыми лампами (рис. 11). Ток, проходящий в этих лампах, вызывается равнодействующим напряжением ер.

Очевидно, что в соответствии с изменениями ер будет изменяться накал фазовых ламп, которые будут ярко светиться в моменты, соответствующие точкам А и В, и постепенно погасать с уменьшением ер. При этом, чем ближе совпадают скорости вращения генераторов, тем продолжительнее будут периоды вспыхивания и затухания фазовых ламп, так как тем реже будет иметь место совпадение фаз е1 и е2.

Схема параллельного соединения двух трехфазных генераторов с включением фазовых ламп показана на (рис. 12). Как видно из этой схемы, обе фазовые лампы при включении выключателей В3 и В4 будут вспыхивать одновременно.

Фазовые лампы не дают возможности точно уловить момент, когда ер становится равным нулю, так как они перестают светиться уже с того момента, когда ер становится недостаточным для их накала, но имеет еще существенную величину.

Поэтому в параллель к фазовым лампам обычно приключают вольтметр, по которому можно более точно наблюдать разность потенциалов между соединяемыми шинами. В таком случае включение генератора производят в момент, когда вслед за потуханием фазовой лампы стрелка вольтметра займет нулевое положение.

Предварительно добиваются возможно более продолжительных периодов загорания и потухания фазовых ламп, регулируя от руки или со щита число приключаемого генератора посредством приспособления для изменения числа оборотов турбины (синхронизатора).

Эксплуатация турбогенератора

Величина длительно допускаемой (без ограничения времени) нагрузки генератора зависит: 1)температуры охлаждающего воздуха; 2)коэффициента мощности с которым работает генератор; 3)длительно допускаемой температуры нагрева обмоток и стали статора, а также обмоток ротора.

Большинство генераторов, установленных на электростанциях, рассчитано на отдачу номинальной мощности при температуре входящего охлаждающего воздуха +35 или +400 С . При этом нагрев воздуха в генераторе (температурный перепад) в зависимости от типа генератора обычно составляет не более 25-300 С, соответственно чему температура выходящего из генератора воздуха обычно не превышает +60-700 С.

Длительно допускаемые температуры нагрева обмоток и стали различны для генераторов различного типа и зависят от рода их изоляции. Точные значения температур указывают в станционных инструкциях для каждого генератора, однако в большинстве случаев они не должны превышать 100-120 0 С для статорных обмоток и 120-145 0 С для роторных обмоток.

Температура стали в месте расположения обмотки не должна быть больше допускаемой температуры последней.

При этом предполагается, что температура нагрева обмоток и стали статора измеряются термодетекторами (термометрами сопротивления), заложенными между стержнями обмоток и на дно пазов статора, а температура нагрева обмоток ротора определяется по методу изменения сопротивления при нагреве.

Изоляция генераторов постепенно изнашивается или, как принято говорить, стареет. Старение изоляции происходит в следствии воздействия на нее электрического поля, под действием различных механических нагрузок (вибрации машины, электродинамических действий токов к. з., трения струи охлаждающего воздуха и т. д.). В следствии ее загрязнения, увлажнения, окисления кислородом воздуха и ряда других причин.

Особенно большое влияние на старение изоляции оказывает ее нагрев — чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она разрушается, тем меньше ее срок службы.

Например, если взять наиболее распространенную для статорных и роторных обмоток изоляцию класса В (изделия из слюды, асбеста и других минеральный материалов со связующими материалами на шеллаке), то оказывается, что если при нагреве до температуры 1200 С срок службы ее составляет около 15 лет, то при нагреве до 1400 С срок службы ее резко уменьшается почти до 2 лет.

Значительный нагрев изоляции приводит к уменьшению ее эластичности, она становиться хрупкой, электрическая прочность ее резко уменьшается. Так же изоляция класса В при температуре нагрева порядка 1050 С стареет медленно и срок службы ее становится более 25-30 лет.
Из сказанного следует, что в эксплуатации при любых режимах работы генераторов нельзя допускать нагрева их изоляции свыше установленных для них предельно допустимых температур.

Источник: https://contur-sb.com/turbogenerator-naznachenie-i-printsip-deystviya/