Синхронний та асинхронний генератори – це два типи електростанцій, які перетворюють механічну енергію на електричну. У них різна конструкція, характеристики та принцип роботи, які визначають їх використання для тих чи інших завдань у промисловості. Що краще – синхронний чи асинхронний промисловий генератор? Щоб дізнатися про це, слід розібратися в основах.
Пристрій та принцип роботи синхронного та асинхронного генератора
Синхронний генератор складається з частини, що обертається, ротора, і нерухомої, статора. Ротор містить постійні магніти чи обмотки збудження. На статорі розташовані обмотки, підключені до навантаження. Обертання ротора створює змінне магнітне поле, яке індукує електрорушійну силу (ЕРС) в обмотках статора, що викликає струм у ланцюзі навантаження.
Ротор асинхронного генератора є короткозамкнутою обмоткою без джерела напруги, а статор – це обмотка, яка підключається до електричної мережі або іншого генератора, синхронного. Коли швидкість ротора асинхронного генератора перевищує синхронну швидкість, він віддає електроенергію в мережу чи інший генератор.
Переваги та недоліки синхронного та асинхронного генератора
Головна функціональна відмінність у тому, що синхронний генератор видає постійну частоту і напругу на виході, а частота та напруга асинхронного генератора залежить від параметрів мережі (іншого генератора).
Кожен із типів генераторів має свої сильні та слабкі сторони.
Синхронний генератор
Плюси:
- Високий коефіцієнт потужності та ефективніше використання електроенергії.
- Можливість регулювання вихідної напруги.
- Здатність витримувати триразові миттєві навантаження.
- Можливість паралельної роботи з електромережею або іншими синхронними генераторами, підтримуючи синхронну фазу та частоту.
Мінуси:
- Більш складна конструкція та її обслуговування. Для запуску, напруги та регулювання необхідні спеціальні пристрої.
- Щоб забезпечити постійну швидкість обертання ротора, яка залежить від навантаження, необхідні додаткові системи.
- Одночасне підключення великої кількості пристроїв може спричинити перевантаження.
- При різких коливаннях навантаження, наприклад у разі несправної мережі, є ризик втрати синхронізму та пошкодження генератора.
- Висока вартість.
Асинхронний генератор
Плюси:
- Проста конструкція, найпростіше обслуговування.
- Порівняно невисока вартість.
- Адаптація до зміни умов, яка визначається можливістю роботи з різною швидкістю обертання ротора.
Мінуси:
- Низький коефіцієнт потужності, нижча ефективність використання електроенергії.
- Вихідну напругу не можна регулювати, оскільки вона задається параметрами електромережі (іншого генератора).
- Необхідність підключення до мережі (синхронного генератора) для отримання заданих параметрів напруги та частоти.
Використання у промислових цілях
Синхронні генератори використовують на великих електростанціях, що працюють із джерелами механічної енергії: газові, гідравлічні, парові турбіни. Вони можуть працювати незалежно від інших джерел електроенергії, так і паралельно з мережею або іншими генераторами. Синхронні генератори забезпечують стабільну напругу та частоту системи, тим самим підвищуючи її надійність.
Асинхронні генератори оптимальні для отримання енергії з відновлюваних джерел, вітрових або сонячних установок. Однак вони не можуть працювати незалежно, потрібне підключення до мережі або синхронного генератора.
Висновок: у промислових масштабах синхронні генератори зазвичай кращі, оскільки здатні витримати велике навантаження і забезпечити стабільну напругу. Однак у певних ситуаціях асинхронні генератори краще через здатність адаптуватися до умов, що змінюються.