Индукционные генераторы — Электромеханический индукционный генератор — Росиндуктор

ИНДУКЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — это преобразователь механической энергии в электрическую. Нужен электромеханический индукционный генератор? Росиндуктор — генератор от профессионалов с нашего склада. Индукционные генераторы работают при возникновении переменного магнитного поля в катушке. Катушка создаёт переменное магнитное поле, вектор которого меняется с заданной генератором частотой. Созданные вихревые токи, индуцированные магнитным полем, производят нагрев металлического элемента, который передаёт энергию теплоносителю.

Принцип действия индукционного генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцирование электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле, или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле. Если в контуре вращается однородное магнитное поле с равномерной угловой скоростью, то в нем индуктируется синусоидальная электродвижущая сила.

Индукционный генератор переменного тока

Это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока, например, за счет вращения проволочной катушки в магнитном поле, или, наоборот, за счет вращения магнита. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают проводящую катушку, в ней индуцируется электрический ток. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Устройство индукционного генератора

По конструкции выделяют генераторы:

• с неподвижными магнитными полюсами и вращающимся якорем,
• с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором.

Генераторы с неподвижными магнитными полюсами используются чаще, поскольку при неподвижной статорной обмотке нет необходимости снимать с помощью скользящих контактов (щеток) и контактных колец с ротора большой ток высокого напряжения. Статор (неподвижная часть) собирается из отдельных железных листов, изолированных друг от друга, а на внутренней поверхности статора имеются пазы, куда вкладываются провода статорной обмотки генератора. Ротор (подвижная часть) обычно изготавливают из сплошного железа, а полюсные наконечники магнитных полюсов ротора собирают из листового железа. Для создания максимально возможной магнитной индукции при вращении между статором и полюсными наконечниками ротора желателен минимальный зазор, а геометрическую форму полюсных наконечников подбирают такой, чтобы вырабатываемый генератором ток был наиболее близок к синусоидальному. На сердечники полюсов садят катушки возбуждения, питаемые постоянным током, который подводится с помощью щеток к контактным кольцам, расположенным на валу генератора.

Электромеханический индукционный генератор

Магнитное поле в электромеханическом генераторе создается с помощью постоянного или электромагнита, переменная электродвижущая сила индуцируется в обмотке. В промышленных генераторах поле создается вращающимся магнитом, обмотки остаются неподвижными.

Генератор индукционного тока

Генераторы индукционного тока имеют широкую область применения: чаще всего их используют в местах, в которых требуется непрерывная подача электроэнергии, таких как медицинские учреждения, морозильные склады и т.п. также такие генераторы могут быть востребованы на строительных площадках и для электрификации загородных домов.

Генератор индукционного нагрева

Индукционный нагрев — это нагревание электропроводящих материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Генераторы индукционного нагрева применяются для:

• нагрева заготовок из магнитных материалов, в том числе для гибки и термообработки деталей,
• термической обработки мелких и хрупких деталей,
• поверхностной закалки изделий,
• плавки, сварки и пайки металлов,
• обеззараживания медицинского инструмента.  

Электрические генераторы

Генераторы — электрические машины производящие электроэнергию

Электрогенераторы — это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию.

Действие электрических генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила — ЭДС. 

Электрические генераторы могут производить как постоянный, так и переменный ток. Слово генератор (generator) переводится с латыни как производитель.

Известными поставщиками генераторов на мировой рынок являются такие компании как: Mecc Alte, ABB, General Electric (GE), Siemens AG.

Электрические  генераторы постоянного тока 

Долгое время электрические генераторы постоянного тока были единственными типом источника электроэнергии.

В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется переменный ток, который преобразуется в постоянный ток электромеханическим выпрямителем — коллектором. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с повышенным износом коллектора и щеток, особенно при большой частоте вращения якоря генератора.

1– коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь 

Генераторы постоянного тока различают по характеру их возбуждения — независимого возбуждения и самовозбуждением. В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания. Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства предпочтительным является постоянный ток — на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, судах и др. Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десятка мегаватт.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется несколько типов индукционных генераторов.

Они состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающие магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.

Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

Подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу.

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Обмотки возбуждения синхронных генераторов бывают двух типов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. В генераторах с явнополюсными роторами полюса, несущие обмотки возбуждения, выступают из индуктора. Генераторы такого типа рассчитаны на сравнительно низкие частоты вращения, для работы с приводом от поршневых паровых машин, дизельных двигателей, гидротурбин. Паровые и газовые турбины используются для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами. Ротор такого генератора представляет собой стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполняются в виде медных пластин. Витки закрепляются в пазах, а поверхность ротора шлифуется и полируется для снижения уровня шума и потерь мощности, связанных с сопротивлением воздуха.

Обмотки генераторов по большей части делают трехфазными — на выходных зажимах генератора вырабатываются три синусоидальных напряжения переменного тока, поочередно достигающих своего максимального амплитудного значения. В механике редко встречается подобное сочетание движущихся частей, которые могли бы порождать энергию столь же непрерывно и экономично.

Мощные синхронные генераторы охлаждаются водородом. Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. 

Дополнительная тематическая информация: турбогенераторы

Асинхронный генератор в качестве ветрового генератора

Асинхронный генератор в качестве ветрового генератора

Вращающиеся электрические машины обычно используются в ветроэнергетических системах, и большинство этих электрических машин могут функционировать как двигатель или генератор, в зависимости от их конкретное приложение. Но помимо синхронного генератора , который мы рассмотрели в предыдущем уроке, существует еще один, более популярный тип трехфазной вращательной машины, которую мы можем использовать в качестве генератора ветряной турбины, называемой 9.0009 Индукционный генератор .

Как синхронный генератор, так и асинхронный генератор имеют аналогичную фиксированную схему обмотки статора, которая при возбуждении вращающимся магнитным полем создает трехфазное (или однофазное) выходное напряжение.

Однако роторы этих двух машин сильно различаются: ротор асинхронного генератора обычно состоит из одного из двух типов устройства: «беличьей клетки» или «намотанного ротора».

Однофазный индукционный генератор

Конструкция асинхронного генератора основана на очень распространенном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором, поскольку они дешевы, надежны и легко доступны в широком диапазоне электрических размеров от машин с дробной мощностью до нескольких мегаватт, что делает их идеальными для использования как в домашних, так и в коммерческих возобновляемых источниках энергии ветра.

Кроме того, в отличие от предыдущего синхронного генератора, который должен быть «синхронизирован» с электрической сетью, прежде чем он сможет генерировать электроэнергию. Асинхронный генератор может быть подключен непосредственно к коммунальной сети и приводиться в действие лопастями ротора ветряной турбины при переменных скоростях ветра, как только он будет запущен из состояния покоя.

В целях экономии и надежности во многих ветряных турбинах в качестве генератора используются асинхронные двигатели, которые приводятся в действие через механическую коробку передач для увеличения скорости вращения, производительности и эффективности. Однако асинхронным генераторам требуется реактивная мощность, обычно обеспечиваемая шунтирующими конденсаторами в отдельных ветряных турбинах.

Асинхронные машины также известны как Асинхронные машины , то есть они вращаются со скоростью ниже синхронной при использовании в качестве двигателя и выше синхронной скорости при использовании в качестве генератора. Таким образом, при вращении быстрее, чем его нормальная рабочая скорость или скорость холостого хода, асинхронный генератор вырабатывает электричество переменного тока. Поскольку асинхронный генератор напрямую синхронизируется с основной сетью, то есть вырабатывает электроэнергию с той же частотой и напряжением, выпрямители или инверторы не требуются.

Однако асинхронный генератор может обеспечивать необходимую мощность непосредственно в электросети, но ему также требуется реактивная мощность, которая обеспечивается электросетью. Автономная (автономная) работа асинхронного генератора также возможна, но недостатком здесь является то, что генератор требует дополнительных конденсаторов, подключенных к его обмоткам для самовозбуждения.

Трехфазные индукционные машины очень хорошо подходят для ветроэнергетики и даже гидроэнергетики. Асинхронные машины при работе в качестве генераторов имеют неподвижный статор и вращающийся ротор, как и у синхронного генератора. Однако возбуждение (создание магнитного поля) ротора осуществляется по-другому, и типичной конструкцией ротора является конструкция с короткозамкнутым ротором, в которой проводящие стержни встроены в корпус ротора и соединены между собой на своих концах закорачивающими кольцами, как показано на рисунке. .

Конструкция асинхронного генератора

Как уже упоминалось в начале, одно из многих преимуществ асинхронной машины заключается в том, что ее можно использовать в качестве генератора без каких-либо дополнительных схем, таких как возбудитель или регулятор напряжения, когда она подключена к трем -фазное питание от сети. При подключении неработающего асинхронного генератора к сети переменного тока в обмотке ротора индуцируется напряжение, аналогично трансформатору, частота которого равна частоте приложенного напряжения.

Уже в продаже

Трехфазный индукционный генератор с самовозбуждением:…

Поскольку проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором замыкаются друг на друга, вокруг них протекает большой ток, и внутри ротора создается магнитное поле, заставляющее машину вращаться.

Поскольку магнитное поле клетки ротора следует за магнитным полем статора, ротор разгоняется до синхронной скорости, заданной частотой сетевого питания. Чем быстрее вращается ротор, тем ниже результирующая относительная разница скоростей между клеткой ротора и вращающимся полем статора и, следовательно, напряжение, индуцируемое в его обмотке.

Когда ротор приближается к синхронной скорости, он замедляется, так как ослабление магнитного поля ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор теперь вращается медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, так как для ее достижения не будет индуцированного тока в беличьей клетке ротора, не будет магнитного поля и, следовательно, не будет крутящего момента.

Разница между скоростью вращения статора, вращающего магнитное поле, и фактической скоростью вращения ротора обычно называется в асинхронных машинах «скольжением».

Проскальзывание должно существовать, чтобы на валу ротора возникал крутящий момент. Другими словами, «скольжение», которое является описательным способом объяснить, как ротор постоянно «проскальзывает» из-за синхронизации, представляет собой разницу в скорости между синхронной скоростью статора, определяемую как: n _с = ƒ/P в об/мин, а фактическая скорость роторов n _R также в об/мин и выражается в процентах (%-скольжение).

Тогда дробное скольжение s асинхронной машины определяется как:  

Это скольжение означает, что работа асинхронных генераторов является «асинхронной» (несинхронизированной), и чем тяжелее нагрузка, приложенная к асинхронному генератору, тем выше результирующее скольжение, так как более высокие нагрузки требуют более сильных магнитных полей. Большее скольжение связано с большим наведенным напряжением, большим током и более сильным магнитным полем.

Таким образом, для работы асинхронной машины в качестве двигателя ее рабочая скорость всегда будет меньше скорости вращения поля статора, а именно, синхронной скорости. Чтобы асинхронная машина работала как генератор, ее рабочая скорость должна быть выше номинальной синхронной скорости, как показано на рисунке.

Характеристики крутящего момента/скорости асинхронной машины

В состоянии покоя вращающееся магнитное поле статора имеет одинаковую скорость вращения по отношению как к статору, так и к ротору, поскольку частота токов ротора и статора одинакова, поэтому в состоянии покоя скольжение положительно и равно единице ( s = +1 ).

При точно синхронной скорости разница между скоростью вращения и частотой вращения ротора и статора будет равна нулю, поэтому при синхронной скорости электрическая энергия не потребляется и не вырабатывается, поэтому скольжение двигателя равно нулю ( s = 0 ).

Если скорость генератора превышает эту синхронную скорость с помощью внешних средств, результирующим эффектом будет то, что ротор будет вращаться быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, а полярность индуцированного ротором напряжения и тока изменится на противоположную.

В результате скольжение становится отрицательным ( s = -1 ), а асинхронная машина вырабатывает ток с опережающим коэффициентом мощности обратно в электросеть. Мощность, передаваемая в виде электромагнитной силы от ротора к статору, может быть увеличена простым вращением ротора быстрее, что приведет к увеличению количества вырабатываемой электроэнергии. Характеристики крутящего момента асинхронного генератора (s = от 0 до -1) являются отражением характеристик асинхронного двигателя (s = от +1 до 0), как показано.

Скорость асинхронного генератора будет изменяться в зависимости от силы вращения (момент или крутящий момент), приложенной к нему энергией ветра, но он будет продолжать генерировать электричество до тех пор, пока его скорость вращения не упадет ниже холостого хода. На практике разница между скоростью вращения при пиковой генерирующей мощности и на холостом ходу (синхронная скорость) очень мала, всего несколько процентов от максимальной синхронной скорости.

Например, 4-полюсный генератор с синхронной частотой вращения холостого хода 1500 об/мин, подключенный к коммунальной сети с током 50 Гц, может производить свою максимальную генерируемую мощность при вращении только на 1–5 % выше (от 1515 до 1575 об/мин), легко достигается с помощью редуктора.

Это очень полезное механическое свойство, которое позволяет генератору незначительно увеличивать или уменьшать скорость при изменении крутящего момента. Это означает, что редуктор будет меньше изнашиваться, что приведет к низким затратам на техническое обслуживание и длительному сроку службы, и это одна из наиболее важных причин использования асинхронного генератора , а не синхронного генератора на ветровой турбине, которая напрямую подключена. к коммунальной электросети.

Автономная индукционная машина

Выше мы видели, что асинхронный генератор требует, чтобы статор был намагничен от сети, прежде чем он сможет генерировать электричество. Но вы также можете запустить асинхронный генератор в автономной автономной системе, подав необходимый противофазный ток возбуждения или намагничивания от конденсаторов возбуждения, подключенных к клеммам статора машины.

Это также требует наличия остаточного магнетизма в металлических пластинах ротора при запуске турбины. Типичная схема трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором для использования вне сети показана ниже. Конденсаторы возбуждения показаны в схеме соединения звездой (звездой), но также могут быть соединены треугольником (треугольником).

Конденсаторный пусковой индукционный генератор

Конденсаторы возбуждения представляют собой стандартные пусковые конденсаторы двигателей, которые используются для обеспечения необходимой реактивной мощности для возбуждения, которая в противном случае обеспечивалась бы электросетью. Асинхронный генератор будет самовозбуждаться с помощью этих внешних конденсаторов только в том случае, если ротор имеет достаточный остаточный магнетизм.

В режиме самовозбуждения на выходную частоту и напряжение генератора влияют частота вращения, нагрузка на турбину и значение емкости конденсаторов в фарадах. Затем, чтобы произошло самовозбуждение генератора, должна быть минимальная скорость вращения для значения емкости, используемой в обмотках статора.

«Асинхронный генератор с самовозбуждением» (SEIG) является хорошим кандидатом на применение ветровой электроэнергетики, особенно при переменной скорости ветра и в отдаленных районах, поскольку для создания магнитного поля им не требуется внешний источник питания. Трехфазный асинхронный генератор можно преобразовать в однофазный асинхронный генератор с регулируемой скоростью, подключив два конденсатора возбуждения к трехфазным обмоткам. Одно значение емкости C на одной фазе, а другое значение 2C на другой фазе, как показано на рисунке.

Однофазный выход трехфазного индукционного генератора

Благодаря этому генератор будет работать более плавно, работая ближе к единице (100%) коэффициента мощности (PF). В однофазном режиме можно получить почти трехфазный КПД, обеспечивающий примерно 80% максимальной мощности машины. Однако необходимо соблюдать осторожность при преобразовании трехфазного питания в однофазное, так как выходное линейное напряжение одной фазы будет в два раза больше, чем номинальное значение обмотки.

Асинхронные генераторы хорошо работают с однофазными или трехфазными системами, подключенными к сети, или в качестве автономного генератора с самовозбуждением для небольших ветроэнергетических установок, позволяющих работать с переменной скоростью. Однако асинхронным генераторам требуется реактивное возбуждение для работы на полной мощности, поэтому они идеально подходят для подключения к коммунальной сети как части связанной с сетью ветроэнергетической системы.

Чтобы узнать больше об «Асинхронных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки использования асинхронных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенной к сети, щелкните здесь, чтобы Получите копию одной из лучших книг по трехфазным индукционным генераторам с самовозбуждением прямо сегодня на Amazon.

Grizzly Industrial G2532 — Мощный двигатель 1 л.с…

SAMSUNG DC31-00055D ИНДУКЦИОННЫЙ СУХОЙ ДВИГАТЕЛЬ OEM…

Teco DSP0014, 1 л.с., 1800 об/мин, ODP, 56 рам,…

Teco GP0014, 1 л.с., 1800 об/мин, TEFC, рама 143T,…

Теория работы индукционного генератора | www.electriceasy.com

Как и машина постоянного тока, одна и та же асинхронная машина может использоваться как асинхронный двигатель, так и как асинхронный генератор без каких-либо внутренних модификаций. Индукционные генераторы также называются  асинхронные генераторы .
Прежде чем начать объяснять принцип работы асинхронного генератора , я предполагаю, что вы знаете принцип работы асинхронного двигателя. В асинхронном двигателе ротор вращается из-за скольжения (то есть относительной скорости между вращающимся магнитным полем и ротором). Ротор пытается догнать синхронно вращающееся поле статора, но безуспешно. Если ротор догоняет синхронную скорость, относительная скорость будет равна нулю, и, следовательно, ротор не будет испытывать крутящего момента.
Но что, если ротор вращается со скоростью, превышающей синхронную скорость?

Как работают индукционные генераторы?

• Предположим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, тянет ротор за собой (машина действует как двигатель).
• Теперь, если ротор разгоняется до синхронной скорости с помощью первичного двигателя, скольжение будет равно нулю и, следовательно, чистый крутящий момент будет равен нулю. Ток ротора станет равным нулю, когда ротор работает на синхронной скорости.
• Если ротор заставить вращаться со скоростью, превышающей синхронную скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора пересекают магнитное поле статора.
• Этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое давит (воздействует в противоположном направлении) на поле статора. Это вызывает напряжение статора, которое толкает ток, вытекающий из обмотки статора, против приложенного напряжения. Таким образом, машина теперь работающий как асинхронный генератор (асинхронный генератор) .

Асинхронный генератор не является самовозбуждающейся машиной. Таким образом, при работе в качестве генератора машина получает реактивную мощность от линии электропередачи переменного тока и отдает активную мощность обратно в линию. Реактивная мощность необходима для создания вращающегося магнитного поля. Активная мощность, подаваемая обратно в линию, пропорциональна проскальзыванию выше синхронной скорости.

Асинхронный генератор с самовозбуждением

Понятно, что асинхронной машине для возбуждения нужна реактивная мощность, независимо от того, работает она как генератор или двигатель. Когда асинхронный генератор подключен к сети, он получает реактивную мощность из сети. Но что, если мы хотим использовать асинхронный генератор для питания нагрузки без использования внешнего источника (например, сети)?
Конденсаторная батарея может быть подключена к клеммам статора для подачи реактивной мощности на машину, а также на нагрузку. Когда ротор вращается с достаточной скоростью, на клеммах статора генерируется небольшое напряжение из-за остаточного магнетизма. Из-за этого небольшого генерируемого напряжения вырабатывается конденсаторный ток, который обеспечивает дополнительную реактивную мощность для намагничивания.

Применение асинхронных генераторов: Асинхронные генераторы производят полезную мощность даже при различных скоростях ротора. Следовательно, они подходят для ветряных турбин.

Преимущества:  Индукционные или асинхронные генераторы  более надежны и не требуют коллекторно-щеточного устройства (как это необходимо в случае синхронных генераторов).