Мощность альтернатора

Вначале оговорим термины: для производства электроэнергии мы используем АЛЬТЕРНАТОР (иначе говоря, синхронный генератор), механическую энергию для вращения вырабатывает ДВИГАТЕЛЬ (дизельный или бензиновый) и всё это устройство в совокупности назовём ГЕНЕРАТОРНЫМ АГРЕГАТОМ.

Мощность любого генераторного агрегата складывается из способности приводного двигателя крутить вал с определённым усилием, и способности альтернатора выдавать ток определённой силы.

Для двигателя мощность зависит от конструкции, объёма цилиндров, степени сжатия и.т.д. и может быть выражена в лошадиных силах – как в автомобилях или в киловаттах. Для альтернатора способность выдавать ток зависит в первую очередь от сечения (толщины) провода обмоток, а так же от величины магнитного потока.

Процесс увеличения нагрузки на промышленный генератор коротко можно описать так: при подключении дополнительного потребителя по обмоткам альтернатора начинает циркулировать дополнительный ток. Возникающие при этом магнитные поля пытаются затормозить или и вовсе остановить вал двигателя, обороты падают. Регулятор оборотов двигателя в этот момент увеличивает расход топлива для сохранения скорости вращения.

Из краткого описания этого процесса уже видно – для любого генераторного агрегата расход топлива ВСЕГДА зависит от подключенной нагрузки. То есть, с большой точностью можно сказать для конкретной модели генераторного агрегата расход топлива для производства одного кВт электроэнергии – (в среднем 285 грамм). В то же время, указывать часовой расход топлива для агрегата – например, 9 литров в час – можно только оговаривая постоянную мощность нагрузки в течение этого часа.

В некоторых коммерческих предложениях поставщиков генераторных агрегатов встречаются упоминания о возможности 300% перегрузки. В указании такой возможности есть большая недоговорённость! Да, этот параметр взят из описания альтернаторов – это значит, что по проводам внутри альтернатора может протекать трёхкратный ток в течение, например, 20 секунд. Больше ток или дольше время – и альтернатор выходит из строя. При этом на вал приводного двигателя так же действует трёхкратная сила, и двигатель останавливается, не в силах преодолеть такую нагрузку. То есть 300% перегрузки может выдержать только альтернатор, но не генераторный агрегат в сборе.

Что за мощность указана в описании генераторного агрегата? Разбираясь с активными и реактивными потребителями, мы отмечали, что механически нагружает вал двигателя генераторного агрегата , и расходует топливо - только активная энергия. Сумма активной и реактивной энергии, называемая ПОЛНОЙ энергией обуславливает ток через обмотку альтернатора. Именно поэтому производители указывают в техническом описании 2 мощности – активную и полную. Активная мощность в киловаттах – это мощность, с которой двигатель генераторного агрегата может вращать вал. Полная мощность в киловольт-амперах – это «пропускная способность» альтернатора по току. Рассмотрим пример – для генераторного агрегата указана мощность 100кВт/125кВА. Это значит, что двигатель может выдавать на вал активную мощность 100 кВт, а подключенные потребители имеют возможность питаться так же реактивной энергией (если она им нужна), но полная мощность при этом не должна превышать 125 кВА.

Конвертация трёхфазных станций в однофазные.

Часто на практике использовать трёхфазные станции малой мощности для питания множества однофазных потребителей бывает неудобно. Так, если мощность генератора 30 кВт, то каждая из трёх фаз рассчитана на 10 кВт. При подключении к любой фазе большей нагрузки – отключится предохранительный автомат генератора. Для того, чтобы не производить каждый раз подсчёты мощности и распределение при включении потребителей для питания в таких случаях применяют однофазные генераторные агрегаты. Однофазный генератор можно сделать из 3-х фазного, переключив обмотки статора и заменив некоторые детали отводящего электрощита. Остановимся на этом подробнее. На выходе трехфазного альтернатора снимается напряжение с шести «кусочков» обмоток, соединённых между собой «звездой»:

Каждый прямоугольник на рисунке – отдельная обмотка, рассчитанная на 110 вольт. Для получения однофазного альтернатора обмотки соединяются так:

Т.е. за счёт параллельного соединения ток фазы можно увеличить в 2 раза. При этом если одна обмотка рассчитана на ток I, то максимальная мощность трёхфазного альтернатора 3(фазы)*220(вольт)*I (ампер) то максимальная мощность однофазной версии - 220(вольт)*2I (ампер) . Таким образом при переделке альтернатора в однофазный его мощность в КВА ограничена сечением обмоток на уровне 2/3 от общей паспортной мощности до доработки. При таких преобразованиях в генераторном агрегате механическая мощность двигателя, а следовательно и мощность в кВт – остаётся прежней.

Рассмотрим пример.

Трёхфазная станция 20 кВА/16 кВТ переделана в однофазную –

При этом 20 кВА стали 20*2/3=13,3 кВА. Несмотря на то, что двигатель способен крутить вал на 16 кВТ, через обмотки альтернатора нельзя пропускать больше чем 13,3. Поэтому для переделанных однофазных станций мощность ограничивается альтернатором. Для моделей генераторных агрегатов, выпускаемых на заводе уже однофазными применяются альтернаторы от более мощных моделей – это обуславливает разницу в стоимости.

Однофазные версии