Генератор змінного струму: пристрій, принцип роботи, вибір для будинку

Один з варіантів забезпечення електроживлення – генератор змінного струму. Ця установка може бути як основним варіантом, так і тільки на час зникнення основного джерела живлення. 

Що таке генератор струму

Пристрій, що перетворює механічну енергію в електричну, називають генератором струму. Вони бувають змінного і постійного струму. Пристрої, що виробляють постійний струм, більш складні у виконанні й менш надійні.

Теж як варіант))

З появою напівпровідникових приладів, які дозволяють випрямити змінний струм, здебільшого все одно використовувався генератор змінного струму. Якщо необхідний постійний струм, на виході джерела змінного струму ставлять випрямляч, який формує електроживлення необхідного типу і рівня.

Пристрій і принцип роботи

Зрозуміти, як відбувається таке перетворення, можна дивлячись на найпростішу модель генератора. Його робота заснована на принципі виникнення ЕРС – електрорушійної сили. Коротко сформулювати суть цього явища можна так, якщо замкнута рамка перетинає магнітне поле, в ній виникає (наводиться) електричний струм. Щоб «зняти» ток з рамки, використовують спеціальний пристрій? щітковий вузол. На кінцях рамки зроблені кільця, які стикаються з токос’емноє контактами (щітками). Щітки, за рахунок сили пружності пружин, щільно прилягають до кілець, забезпечуючи контакт. До щіток припаяні дроти, по яких далі в пристрій і передається струм.

Генератор змінного струму: пристрій і принцип дії

Як виходить змінна напруга? Уявіть собі, рамка обертається, то однією, то іншою стороною наближаючись до полюсів (позитивному S і негативного N). Чим ближче до полюса, тим сильніше наводимое поле (більше сила струму), чим далі? тим менше. Відповідно, на контактних кільцях маємо плавно змінюється силу струму. Вона близька до нуля (коли рамка знаходиться найдалі), то підходить до максимуму. Таким чином, отримуємо на виході струм синусоїдальної форми.

Таким чином отримуємо на виході генератора струм синусоїдальної форми

Ті ж самі процеси відбуваються, якщо прямокутну рамку закріпити нерухомо, а всередині неї обертати магнітне поле. Струм також має синусоїдальну форму, просто маємо два типи установок? з нерухомим статором і з нерухомим ротором.

Генератор постійного струму влаштований так само і відрізняється тільки пристрій зняття струму. До рамки прикріплені два півкільця, так що щітки знімають струм поперемінно, то з одного кінця рамки, то з іншого. В результаті на виході маємо позитивні напівхвилі, які близькі до постійного струму.

Види побутових генераторів

Це була теорія, а тепер переходимо до практики. Генератори електричного струму потрібні зазвичай для забезпечення харчуванням електрообладнання. Існують дві ситуації:

  • Електрогенератор потрібен на випадок зникнення мережі.
  • Як основне джерело харчування.

Найпростіші генератори постійного та змінного струму: пристрій і принцип роботи

Для обох випадків логіка вибору схожа, але має свої особливості. Якщо генератор потрібен для постійної роботи, на перше місце виходить витрата палива і надійність. Також варто звернути увагу на «гучність» роботи, ємність бака для палива.

Для короткочасного включення на випадок зникнення живлення, найчастіше намагаються придбати не дуже дорогу модель. Але в гонитві за економією, не варто забувати про якісні характеристики.

Синхронні та асинхронні

Зараз не будемо розбиратися до конструктивних особливостях, а зупинимося на перевагах і недоліках. Синхронні генератори відрізняються тим, що на якорі мають обмотки. Вони видають більш стабільну напругу і мають менші відхилення по частоті. Це добре для вимогливих до якості харчування. До плюсів синхронних генераторів струму відносять також нормальну реакцію на пускові струми, так що нормально працюють вони з індуктивним навантаженням (з електродвигунами). Мінуси? більш складна конструкція і висока ціна. Ще один момент, наявність щіток, які, як відомо зношуються і іскрять. Так що при більш високій ціні синхронні генератори мають менший робочий ресурс.

Пристрій асинхронних моделей простіше

Асинхронні генератори мають більш просту конструкцію і більш низькі ціни. При відносно невисокій ціні відрізняються значно більшою експлуатаційним терміном. Але стабільність струму бажає бути кращою: похибка до 10% по напрузі і 4% по частоті. Ще один недолік: погано переносять пускові струми. Тому, для забезпечення нормальної роботи складної техніки бажано мати стабілізатор, а для плавного пуску електромотори підключати через перетворювач частоти.

Інверторний чи ні

Є ще так звані інверторні побутові генератори струму. Це ті ж генератори, але на виході яких варто додатковий пристрій, стабілізуючий вихідні показники. З урахуванням того що техніка у нас стає все більш дорогий і вимогливою до якості харчування, використання інверторних генераторів майже необхідність.

Генератор змінного струму з інвертором: основні вузли і блоки

Єдиний виняток, коли агрегат буде стояти на дачі або в будинку, а в період його роботи, «примхлива» техніка працювати не буде. До групи «примхливих» однозначно відноситься вся комп’ютерна техніка, а також та, яка управляється за допомогою мікропроцесорів. Також «примхливими» є автоматизовані котли. Якщо котел залежить від наявності напруги і автоматика в ньому не механічна, вам однозначно потрібно інверторний генератор.

Інверторний генератор крім двигуна і безпосередньо генератора, має ще випрямляч і інвертор

Як працює інверторний генератор змінного струму? Ту напругу, яка виробив генератор, потрапляє на блок інвертора. Він спочатку випрямляється, а потім з постійної напруги формуються полярні імпульси заданої частоти (50 Гц) і шпаруватості. На виході пристрою імпульси перетворюються в синусоїду. В результаті на виході маємо харчування з ідеальними (майже) характеристиками. Так що асинхронний інверторний генератор підходить для живлення будь-якої техніки. Ось тільки пускові навантаження як і раніше проблема.

Кількість фаз і паливо для первинного двигуна

Щоб вибрати генератор змінного струму, необхідно розібратися з класифікацією, видами і типами, достоїнствами і недоліками. В першу чергу варто визначитися з кількістю фаз, які повинен видавати агрегат, як розумієте, є однофазні та трифазні. Вибирати за цією ознакою варто з огляду на наявну проводку або навантаження. Якщо генератор повинен забезпечити роботу трифазного споживача, на його виході має бути саме таку напругу. Якщо підключаються прилади тільки однофазні, купувати трифазний генератор варто тільки тоді, коли він буде працювати на постійній основі. В якості резервного зазвичай ставлять однофазні агрегати, забезпечуючи харчуванням найбільш важливі пристрої.

Для початку необхідно визначитися з кількістю фаз струму, що виробляється

Коли ми розбиралися в принципі дії генераторів змінного струму, не розглядалося один момент: як і чим наводиться в дію обертається частина пристрою. У побутових моделях це двигун внутрішнього згоряння. Саме він приводить в рух ротор, а працювати він може на наступних видах палива:

  • бензин;
  • дизельне паливо;
  • газ.

Для побутового використання, найчастіше, використовують дизельні і бензинові генератори. Так як обидва види палива практично рівнозначні за доступністю, то вибір між ними заснований на технічних особливостях. Про них докладніше трохи нижче.

Генератор змінного струму: бензин або дизель?

Для побутових цілей зазвичай використовують бензиновий або дизельний генератор струму. Сказати який краще однозначно неможливо, так як вони відрізняються за характеристиками. Тому для одних умов краще бензиновий, для інших? оптимальний дизельний.

Вибір генератора струму залежить від багатьох моментів

Коли краще вибрати бензиновий

Перелік властивостей і особливостей бензинового генератора змінного струму:

  • Має невелику потужність, не більше 10 кВт.
  • Чи не розрахований на тривалу безперервну роботу.
  • Має невелику вагу і розміри.
  • Працює неголосно.
  • Невелика ціна.

    Бензинові генератори струму оптимальні для роботи на нетривалі період часу

Основне, що варто пам’ятати, бензиновий електрогенератор не розрахований на тривалу роботу (цілодобово). Рекомендоване навантаження, особливо у двотактних моделей 2-3 години в день і до 500 годин в рік. Зате відрізняються такі установки невисокою ціною і компактністю. Це відмінний вибір, якщо треба живити зовсім невелике навантаження нетривалий час. Найчастіше такі генератори беруть з собою на природу, полювання, риболовлю і т. Д.

Двотактні бензинові генератори – кращий вибір для виїзду на природу

Бензинові генератори струму з четирехтактнимі бензиновими двигунами ресурс мають істотно більше: до 3000-5000 тисяч годин. Але і його надовго не вистачить при постійній роботі. Так що бензинові генератори має сенс ставити, якщо електрика відключається у вас рідко і ненадовго.

Чим хороші дизельні

Дизельний генератор змінного струму? установка набагато більш потужна, але і настільки ж дорожча. Бувають вони двох типів: з повітряним і рідинним охолодженням. Установки з повітряним охолодженням мають середні габарити, середню потужність і цілком прийнятну ціну. Ось вони ідеальні, якщо електрика відключається часто, але не завжди. У той же час, малопотужні дизельні генератори (є й такі) за характеристиками не набагато краще бензинових, а за ціною вдвічі вищою. Так що якщо вам потрібен генератор до 6 кВт потужності вибір, все одно, має сенс зупинити на бензинової установці.

Дизельні? більш габаритні і потужні

Дизельний генератор з водяним (рідинним) охолодженням? це вже техніка іншого класу. Він може працювати цілодобово і використовуються на підприємствах. На них застосовуються двигуна двох типів:

  • високоспритні – 3000 об / хв;
  • з низькими оборотами – 1500 об / хв.

Дизельний генератор з низькими обертами двигуном відрізняється більш низьким рівнем шумів, більш економічні в плані витрати палива на один кіловат. Але вони ж більш дорогі. мають великі розміри і вага. Якщо дизельний генератор струму побудований на основі високо оборотного движка, обійдеться один кіловат електроенергії дешевше. Але шуміти дизель буде сильно.

Подібні моделі можуть забезпечувати підприємства

Отже, якщо вам потрібна установка для вироблення постійного струму на тривалий період або станція, яка буде постачати електроенергію постійно, вам потрібен дизельний генератор рідинного охолодження.

Опції і додаткові можливості

Значний вплив на ціну роблять опції. Хоч генератори «з наворотами» коштують дорожче, деякі з додаткових можливостей можуть бути дуже корисні. наприклад:

  • Захист від витоку. Вбудоване УЗО, яке відстежує наявність пробою ізоляції і відключає установку при появі струму витоку.
  • Захист від перевантаження. Функція не дає працювати деталей «на знос».
  • Автоматичний запуск. При пропажі електроенергії генератор запускається сам.

Використання може бути різним

Є ще такі, без яких можна обійтися, але роблять експлуатацію генератора струму більш зручною. Наприклад, контроль параметрів з одночасним відображенням на дисплеї або передача даних про стан генератора на підключений комп’ютер. Ще, може бути, цілий ряд конструктивних «добавок»: шумогасильні кожух, захисний кожух від низьких температур, збільшений паливний бак і т. Д.

Особливості установки генератора

Мова піде не про підключення, а про встановлення? організації місця, де генератор струму буде працювати. Потрібна простора тверда і рівний майданчик. При установці на нерівній поверхні, підвищується рівень вібрації, що загрожує цілісності обладнання. Якщо говорити про потужних дизельних установках, то для них бажано бетонне або асфальтове покриття, в загальному, щільне і надійне підстава.

Майданчик повинен бути рівним

Підключення генератора проводять кабелем, відповідно до рекомендацій виробників. Саме підключення проводиться в шафі, куди заводиться кабель від генераторної установки. Він підключається після вступного автомата і лічильника.

Якщо генератор буде заставлений в приміщенні, в ньому повинна бути хороша вентиляція. Плануючи на час роботи двигуна залишати двері відкритими, потрібна буде грати, щоб ніхто не потрапив всередину під час роботи станції.

Ссылка на основную публикацию