Трехфазные генераторы: устройство и принцип работы, правила подключения

Преимущества и недостатки

3-х фазные генераторы переменного тока имеют целый ряд достоинств.

1. Более высокий коэффициент полезного действия по сравнению с однофазными. Это значит, что для получения одинаковой мощности тока требуется меньше топлива.
2. С одного генератора возможно получение 2-х значений напряжения, отличающихся в 1,75 раза. Обычно это 380 В и 220 В. Это расширяет сферу его применения, такой генератор можно использовать и в частном доме, и в промышленности.
3. При одинаковой мощности они обладают меньшими габаритными размерами и массой, чем однофазные.
4. Для передачи 3-х фазного тока нужно 3 или 4 провода. Для работы 3-х однофазных генераторов проводов нужно минимум 6.
5. Более высокая надежность установки.
6. Для работы большинства промышленного оборудования нужен именно 3-х фазный ток. Применение такого генератора решает эту задачу.
7. Для получения однофазного напряжения можно подключить только 1 обмотку. Но это не лучшее решение с точки зрения экономичности.
8. Из переменного тока с помощью выпрямителя можно сделать постоянный.

Такие генераторы имеют и недостатки.

1. Относительная сложность подключения с юридической точки зрения. Для легального подведения 3-х фазного напряжения требуется специальное разрешение от энергокомпании. А получить его весьма хлопотно.
2. Необходимо усиление средств безопасности. Нужно больше устройств защиты, УЗО необходимо ставить на каждую фазу.
3. Работающий генератор не рекомендуется оставлять без присмотра. Нужно следить за показаниями контрольно-измерительной аппаратуры.
4. Шум и вибрация при работе устройства.

Трехфазный генератор: общее устройство, принцип действия, симметричная система фазных ЭДС

Структура трехфазной цепи

Трехфазными генераторами называются генераторы переменного тока, одновременно вырабатывающие несколько ЭДС одинаковой частоты, но с различными начальными фазами. Совокупность таких ЭДС называется трехфазной системой ЭДС.

Многофазными цепями называются цепи переменного тока, в которых действуют многофазные системы ЭДС. Любая из цепей многофазной системы, где действует одна ЭДС, называется фазой.

Трехфазные системы имеют ряд преимуществ перед другими системами (однофазными и многофазными):

— они позволяют легко получить вращающееся магнитное поле (на этом основан принцип работы разных двигателей переменного тока).

— трехфазные системы наиболее экономичны, имеют высокий КПД.

— конструкция трехфазных двигателей, генераторов и трансформаторов наиболее проста, что обеспечивает их высокую надежность.

— один трехфазный генератор позволяет получать два различных (по величине) напряжения.

Современные электрические системы, состоящие из генераторов, электростанций, трансформаторов, линий передачи электроэнергии и распределительных сетей, представляют собой трехфазные системы переменного тока.

Трехфазная система электрических цепей —  совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником энергии. Каждая из цепей, входящих в трехфазную цепь, принято называть фазой. 

Трехфазная цепь включает в себя источник (генератор) трехфазной ЭДС, проводники, потребители (приемники) трехфазной электрической энергии.

Рассмотрим устройство трехфазного генератора переменного тока

В пазах статора расположены три фазных обмотки (они условно представлены единственными витками). Начала и концы обмоток трехфазного генератора принято обозначать буквами и . Первыми буквами латинского алфавита обозначают начала обмоток, последними — концы. Началом обмотки называют зажим, через который ток поступает во внешнюю цепь при положительных его значениях.

Ротор генератора выполняется в виде вращающегося постоянного магнита или электромагнита, питаемого через скользящие контакты постоянным током.

При вращении ротора с помощью двигателя в обмотках статора возникают периодически изменяющиеся ЭДС, частота которых одинакова, но фазы в любой момент времени различны, так как различны положения обмоток в магнитном поле. ЭДС в неподвижных витках обмоток статора индуктируются в результате пересечения этих витков магнитным полем вращающегося ротора. Обмотки фаз генератора совершенно одинаковы и расположены симметрично по поверхности статора, поэтому ЭДС имеют одинаковые амплитудные значения, но сдвинутые друг относительно друга по фазе на угол 120 .

Если ЭДС фазы принять за исходную и считать ее начальную фазу равной нулю, то при вращении ротора с угловой скоростью против часовой стрелки выражения для мгновенных значений ЭДС можно записать следующим образом:

,

,

.

Переходя к комплексам действующих значений, получим:

, 

Подобные системы ЭДС принято называть симметричными. Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы ЭДС представляет собой симметричную трехлучевую звезду. Из векторной диаграммы следует, что

Если ЭДС фазы отстает от фазы , а ЭДС фазы отстает от ЭДС фазы , то такую последовательность фаз называют прямой. Обратную последовательность фаз можно получить, если изменить направление вращения ротора.

Если отдельные фазные обмотки генератора не соединены между собой электрически, то такую цепь называют несвязанной. По сути дела несвязанная трехфазная цепь состоит из трех независимых однофазных цепей. В противном случае трехфазная цепь называется связанной. Наибольшее распространение получили связанные трехфазные цепи, как наиболее экономичные, имеющие минимальное число проводов. При нормальном режиме работы трехфазных установок последовательность фаз принимается прямая.

Бензиновый агрегат УГБ-10000ЕТ

Прибор часто приобретается при строительных работах, на производственных цехах и в фермерских хозяйствах. Он отлично подойдет в качестве источника резервного питания, если будет отключаться электричество в центральных сетях.

УГБ-10000ЕТ имеет четырехтактный двухцилиндровый мотор, оснащенный воздушным охлаждением. Такой двигатель имеет небольшой расход топлива, низкий уровень шума и вибрации, а также большой срок эксплуатации.

Длительная служба агрегата гарантируется медной обмоткой большого сечения (сама медь является высококачественным продуктом, выплавленным из руды).

Двадцать пять литров топлива здесь хватит, чтобы работал пять часов генератор. Цена такого устройства составляет от 156 до 185 тысяч рублей.

Сферы применения

Многофункциональные трёхфазные двигатели используются в различной технике. Высокая популярность обусловлена тем, что такие агрегаты обладают необходимой простотой и надёжностью конструкции, а также доступной ценой. Генератор не нуждается в особом уходе, быстро приступает к работе и хорошо переносит длительные нагрузки. Качественное энергоснабжение осуществляется именно по трёхфазной системе переменного тока, так как любое использование двигателей с постоянным током требует установки дополнительных агрегатов.

Трёхфазные генераторы считаются незаменимыми в приводах сверлильных и токарных станков, пилорамах и циркуляционных пилах, лифтах, лебёдках и подъёмных кранах. Помимо этого, такой агрегат широко востребован и в сельскохозяйственной отрасли, где основную работу выполняют барабанные молотилки, веялки, зернопульты, погрузчики. Синхронные установки используются как основной источник электроэнергии переменного тока на крупнейших станциях, на передвижных агрегатах и транспортных машинах (тепловозы, машины, самолёты). Генератор может функционировать как автономно, так и параллельно с сетью.

Конструкторы утверждают, что без такого оборудования не могут обойтись те станции, где отсутствует центральная подача электроэнергии. Особенно это касается крупных фермерских хозяйств, которые возведены вдали от населённых пунктов.

Подключение генератора к сети загородного дома

Подключение в частном доме резервного генератора это необходимость-современный частный дом или дачу трудно представить без электричества. Но порой бывают такие моменты, когда его отключают на время ремонта или плановые работы и хорошо если это происходит в летнее время, а если зимой? Насосы отопления, газовый котел, холодильник, насос скважины лишь малый печень того, без чего очень трудно приходится человеку. В такие сложные моменты на помощь людям приходит генератор.

К сети загородного дома генератор можно подключить бензиновый, дизельный и газовый. Различия только в сети-однофазной и трехфазной.

Рассмотри подробнее количество фаз в генераторе и виды их подключения:

• подключение однофазного генератора к однофазной сети дома-самый распространенный для загородного дома, где напряжение 220в
• подключение однофазного генератора к трехфазной сети дома-экономичный выбор при напряжении в частном доме 380в , но на потребители все те же 220в
• подключение трехфазного генератора к трехфазной сети дома-требуется как правило, если есть потребители на 380в

Самые бюджетные однофазные это бензиновые генераторы до 5-7кВт с принудительным охлаждением, которое происходит с помощью воздухом от вентилятора на валу мотора. Они достаточно мобильны, имеют малый вес и производят не так много шума. Минус у таких генераторов один — максимальное время работы без остановки — это как правило время выработки полного бака топлива, примерно 7-9 часов работы. Если происходит автоматическое включение электрогенератора после выключения света и нет никого дома в этот момент, то время работы бензинового генератора ограничено объемом бака и тепловым режимом двигателя, но как правило такие генераторы пользуются большим спросом в следствии доступности.

Как видите, при подключении к сети загородного дома генератор выбирают как правило на 5-7 кВТ однофазный, это самый экономичный и правильный выбор.

Более продвинутые — это дизельные ,бензиновые или генераторы работающие на газу и имеющие как правило водяную систему охлаждения, чаще всего с вентилятором. Они обычно трехфазные и имеют автоматическую систему запуска при отключении основной линии, при возобновлении напряжения они выключаются автоматически. Недостатка у таких генераторов несколько — большая цена, дорогое и частое техобслуживание, размеры, большая площадь помещения и определенные условия в них(отопление и т.д.) и никакой мобильности. На этих устройствах мы не будем заострять много внимания, так как их обычно устанавливают квалифицированные специалисты из сервисной службы торгующей организации.

Мы можем вам сделать монтаж генератора и проводку в стиле лофт с современными розетками и выключателями лофт.

Устройство

Генератор имеет простую структуру. Основными элементами устройства являются:

• ротор;
• статор.

Первый представляет собой подвижную деталь, а второй элемент в процессе эксплуатации сохраняет свое положение. В агрегате не сразу удается заметить обмотки проволоки, для изготовления которой обычно задействуют медь. Однако обмотки есть, только выполнены они из алюминиевых стержней и отличаются улучшенными характеристиками.

Внутреннее пространство заполнено пластинами из стали, а сами стержни из алюминия впрессованы в пазы, предусмотренные в сердечнике подвижного элемента. На валу генератора расположен ротор, а сам он стоит на специальных подшипниках. Фиксацию элементов агрегата обеспечивают две крышки, зажимающие вал с двух сторон. Корпус выполнен из металлического материала. Некоторые модели дополнительно оснащены вентилятором для охлаждения устройства во время работы, а на корпусе располагаются ребра.

Преимуществом генераторов является возможность их использования в сети с напряжением как в 220 В, так и с более высокими показателями. Для правильного подключения агрегата необходимо выбрать подходящую схему.

Как работает генератор 380 Вольт собственного изготовления

При вращении ротора, в статоре возникает магнитное поле, формирующее ЭДС. Привод устроен так, что, если подсоединить к концам обмоток конденсатор, то по виткам начинает идти ток. Емкость конденсаторной батареи должна быть выше критического номинала, чтобы генератор был пригоден для активной нагрузки и выдавал симметричные трехфазные вольтажи.

Кроме этого показателя, на мощность электрогенератора влияет и двигатель, создающий крутящий момент, его конструкция и мощность.

Для продуцирования электричества 380 Вольт со стандартной частотой 50 Гц, скорость вращения якоря привода должна поддерживаться на определенном уровне. Магнитные силовые линии возникнут только при условии, что скорость выше асинхронной составляющей на коэффициент скольжения S (равен 2÷10 процентов) и соответствовать уровню синхронной частоты. В противном случае правильной синусоиды тока добиться невозможно, а ее искривление (скачки частоты) недопустимы, если подключаем к электростанции 380 Вольт приборы, оснащенные электрическими двигателями (дрели, перфораторы, болгарки, пилы). Если мотора нет, а только нагревательный ТЭН или лампа накаливания, то значение частоты и синусоида тока не настолько имеют значение.

Существует также вариант использования генераторов на 220 Вольт для оборотов электродвигателя. В этом случае, мы получаем самодельный трехфазный генератор из однофазного. Передача вращательного момента идет на якорь асинхронного трехфазного привода, в результате чего получается трехфазная сеть.

Как устроен генератор переменного тока

Устройство генератора крайне простое. Он состоит из двух основных частей: подвижной (ротор или индуктор) и неподвижной (статор или якорь). В ГПТ ротором выступает электрический магнит, создающий магнитное поле, которое и принимает статор. Поверхность якоря обладает впадинами, которые называются пазами. В них виднеется обмотка катушки, выступающей в роли проводника.

Обратите внимание! Обычно якорь изготавливают их спрессованных листов стали толщиной не более 0,3 мм. Их изоляционный слой представляет собой простое лаковое покрытие. Ротор устанавливают внутри статора

Его вращение осуществляется с помощью двигателя, мощность которого передается через обычный вал и некоторые опорные элементы. На валу также имеется возбудитель с постоянным значением электротока, питающий им обмотки катушки. Также среди компонентов имеется аккумуляторная батарея, которая инициализирует запуск стартера и может подавать электричество, если его не хватает для запуска двигателя, его работы

Ротор устанавливают внутри статора. Его вращение осуществляется с помощью двигателя, мощность которого передается через обычный вал и некоторые опорные элементы. На валу также имеется возбудитель с постоянным значением электротока, питающий им обмотки катушки. Также среди компонентов имеется аккумуляторная батарея, которая инициализирует запуск стартера и может подавать электричество, если его не хватает для запуска двигателя, его работы.

Важно! Основное различие между однофазным и трехфазным генераторами электрического тока заключается в том, какое максимальное напряжение выдается прибором. В первом случае это 220 В, а во втором — и 220, и 380 В. Устройство установки

Устройство установки

Устройство и основные параметры генерации

Устройство трехфазного генератора

Трехфазный генератор представляет собой устройство, работающее по принципу преобразования механической энергии вращающегося вала в электричество. В его состав помимо связанной с приводом подвижной части входят три катушки, набранные из множества обмоток и размещенные на сердечнике статора. В бесколлекторных генераторах при вращении ротора в катушках наводятся ЭДС, по своим параметрам соответствующие нормативам 3-х фазного сетевого питания. Это означает следующее:

• получаемые напряжения имеют форму синусоиды;
• амплитуда каждой из 3-х фаз равна 220 Вольт;
• напряжение между ними составляет 380 Вольт;
• частота генерируемых колебаний – 50 Герц.

Конструктивной особенностью таких агрегатов является сдвиг между фазами, равный 120 градусам.

С катушек статора в обслуживаемую линию подается переменное напряжение, обеспечивающее ее необходимым питанием 380 Вольт.

ТРЕХФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР: ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОПТИМАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Принцип выработки тока в трехфазном генераторе тот же, что и в однофазном. Единственная разница в том, что потребители могут получать как ток с напряжением 220 В, так и ток с напряжением 380 Вольт. Для питания приборов на панели трехфазного генератора установлены две розетки: однофазная 220В/16А и трехфазная 380В/16А.

Трёхфазные генераторы могут работать на дизеле или бензине, минимальная их мощность начинается от 5-6 кВт, так как все они позиционируются не как бытовые, а как профессиональные модели, способные выдавать напряжение 380 Вольт.

Исходя из этих предпосылок, понятно, что трехфазные электростанции предназначены для производственных целей. Очень редко их покупают для дома – только в том случае, если среди бытовых приборов есть трехфазный потребитель.

Особенности трёхфазных генераторов

1. Существует возможность подключения многих потребителей. К трехфазному генератору можно подключить сразу нескольких потребителей при неполадках сети. 2. Принцип распределения мощности

При выборе генератора по фазности очень важно учесть, что каждая фаза трёхфазного аппарата способна выдавать только треть от общего количества мощности. Поэтому, если вы думаете, что трехфазная электростанция с номинальной мощностью в 6кВт запустит мощный однофазный прибор, требующий этих самых 5 или 6 кВт, то вы глубоко заблуждаетесь

Шесть кВт мощности генератора разделятся на три части поровну – по 2 кВт для однофазных подключений. И трёхфазный генератор не запустит очень мощный электрический прибор. Он даже не справится с электроприбором на 3 или 4 кВт. Ему «по зубам» только однофазные потребители тока до 2 кВт мощности. Зато их можно подсоединить сразу три. 3. Ошибочный расчет мощности. Если не учитывать принцип распределения мощности у трехфазного генератора, то легко можно ошибиться, купив его для дома. Поэтому мы и предупреждали ранее: совершенно недопустимо приобретать трёхфазный генератор, если в доме электрические приборы однофазные. Так использование генератора будет нерациональным, даже при правильно разведённой проводке с недопущением перекосов подаваемой нагрузки. Просто, от аппарата в 6 кВт запитаете единственный однофазный 2 киловатный электрический прибор, а сам генератор будет работать на все 6 кВт и, естественно, зря расходовать топливо. Следует приобрести однофазный генератор на 6 кВт, что позволит сэкономить на топливе, и цена такого генератора будет ниже. 4. Перекос фаз. Как видим, трехфазный генератор довольно-таки капризный в случае подключения к нему однофазных приборов. Ну ладно, мы уже разобрались – можно подключать три однофазных прибора одновременно. Но не все так просто! Существует еще одна проблема трехфазной электростанции, именуемая «перекос фаз». Если говорить простым языком, то нельзя допустить, чтобы хоть одна фаза превышала порог мощности в 25% в сравнении с другими фазами, так как трехфазные генераторы очень чувствительны к такому перекосу. Если у вас холодильник на 0,8 к Вт, то +25%, получится всего 1 кВт. Именно столько мощности вы сможете подключить на другую фазу генератора. Если пожелаете, чтоб работал пылесос на 2 кВт, получится как раз тот самый «перекос фаз» и генератор отключится.

Популярные модели генераторов на 380В:

Устройство

Назначение электрического генератора – преобразовывать механическую энергию в электрическую. Он состоит из 2-х основных частей – подвижного ротора и неподвижного статора.

• Ротор закрепляется на подшипниках. С одной стороны к нему присоединяется привод от внешнего источника движения, а с другой – крыльчатка для охлаждения.
• Статор – неподвижный элемент. На нем расположены лапы крепления установки, охлаждающие ребра и выходные клеммы. А еще табличка с техническими характеристиками.

Другие составные части.

• Скользящий контакт ротора. Необходим для питания его обмоток или отвода генерируемого электричества. В большинстве моделей его нет.
• Средства индикации и контроля.
• Боковые крышки.
• Масленки для подачи смазки к подшипникам и другие не менее важные элементы.

Теперь нужно разобраться в методе получения электричества.

Выбор подходящей модели

В продаже встречаются самые различные модели генераторов. Многие предназначены для применения на строительных площадках или в промышленных сооружениях. Домашняя электростанция представлена двигателем внутреннего сгорания, который соединен с генератором. Именно генератор вырабатывает электричество, преобразуя механическую энергию. Для дома в большинстве случаев выбирают четырехтактную модель с частотой вращения до 3 000 об/мин, объем топливного бака составляет 10−15 литров.

При выборе уделяется внимание следующим характеристикам:

1. Мощность.
2. Экономичность.
3. Моторесурс.
4. Комфорт в применении.
5. Надежность.

Мощность выбирается в зависимости от того, как много оборудования будет питаться от генератора. Экономичность во многом зависит от особенностей применяемого ДВС и генератора. Комфорт в применении зависит от следующих показателей:

1. Размеров конструкции.
2. Шума во время работы.
3. Особенностей управления, подключения и заливки топлива.

Надежность зависит от популярности бренда, под которым выпускается генератор.

Основным вопросом при выборе также является предназначение устройства. В большинстве случаев оно приобретается для резервного применения, когда возникает аварийная ситуация на линии. Примером можно назвать случай обильного выпадения снега. В качестве основного источника питания мини-электростанция применяется крайне редко.

Для подключения устройства требуется слаженная работа нескольких элементов:

1. Домашней сети потребления.
2. Центральной цепи подачи энергии.
3. Кабеля от резерва.

В продаже можно встретить самые различные варианты исполнения мини-электростанций для дома. Большей популярностью пользуются бензиновые модели:

1. Большой выбор.
2. Мощность подходит для бытового применения: от 0,8 до 12 кВт.
3. В продаже есть компактные модели, не занимающие много места.
4. Для дома продают однофазные модели, но можно приобрести и трехфазный вариант исполнения.
5. Надежность в работе и низкий уровень шума.

Схема охлаждения зависит от того, будет ли применяться генератор постоянно или только в качестве резервного источника. Многие модели, не предназначенные для длительного применения, снабжаются воздушными вентиляторами. Если устройство будет работать круглосуточно, то следует выбирать модель с водяным охлаждением.

В продаже встречаются и дизельные генераторы, которые из-за высокой стоимости и сложности сегодня устанавливаются крайне редко. Их применение целесообразно только в случае большого объема работы.

Установки для генерации тока разделяются на несколько основных типов:

1. Асинхронные — характеризуются простотой и надежностью. Современные модели имеют корпус, который защищает основные узлы от воздействия пыли и влаги. Рекомендуется приобретать подобные модели для активных нагрузок.
2. Синхронные агрегаты лишены практически всех недостатков, которые присущи асинхронным. Особенности конструкции позволяют поддерживать напряжение с большей точностью. Рекомендуется выбирать бесщеточную модель, так как она характеризуется лучшими эксплуатационными качествами.
3. Инверторные — обходятся намного дороже, чем предыдущие варианты исполнения. При этом конструкция менее надежна и устройство проявляет себя в эксплуатации хуже: не может поддерживать постоянное напряжение.

При отсутствии трехфазных потребителей следует приобретать однофазный генератор. Это связано с тем, что трехфазная модель обходится дороже.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис