Системы возбуждения генераторов.
Различия и особенности.

Принцип работы генератора с шунтовым возбуждением.

Генераторы с системой SHUNT отличаются от других типов возбуждения тем, что обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке статора. Это означает, что часть тока, вырабатываемого генератором, проходит через обмотку возбуждения, создавая необходимое магнитное поле.
Когда генератор начинает работать, в его обмотке создается переменный ток, который питает обмотку возбуждения. Этот ток может варьироваться в зависимости от нагрузки на генератор.
В случае изменения нагрузки на генераторе (например, при увеличении количества подключенных потребителей), ток в обмотке возбуждения изменяется меньше, чем в обмотке основного генератора. Это обеспечивает стабильное и качественное питание для пользователей. Таким образом, SHUNT может поддерживать стабильное выходное напряжение в ряде режимов работы.

Преимущества генератора с шунтовым возбуждением

Стабильность напряжения: одним из главных преимуществ шунтового возбуждения является его способность поддерживать стабильное выходное напряжение при изменении нагрузки. Это особенно важно для защищенных и чувствительных электрических устройств, которые требуют постоянного напряжения.
Чувствительность к изменениям нагрузки: мгновенно реагируют на изменения в нагрузке, что позволяет им поддерживать стабильную работу без значительных колебаний напряжения.
Простота конструкции: эта система имеет сравнительно простую конструкцию, что облегчает её обслуживание и установку. Это также снижает общую стоимость системы возбуждения.
Меньшая зависимость от внешних факторов: SHUNT менее чувствительны к изменениям в температурных условиях и внешней среде, что увеличивает их надежность в работе.
Высокая эффективность: благодаря тому, что обмотка возбуждения получает мощность от статора, можно значительно снизить потери энергоёмкости, что делает систему более эффективной.
Главным требованием отечественных нормативов является устойчивость к непродолжительной перегрузке 150% в течение 120 секунд.

Недостатки генератора с шунтовым возбуждением

Низкая мощность при низких нагрузках: хотя генераторы с SHUNT отлично работают на средних и высоких нагрузках, при низких нагрузках они могут проявлять свои отрицательные стороны. В этом случае может потребоваться дополнительная поддержка возбуждения для поддержания стабильной работы генератора.
Проблемы с перегревом: если генератор работает в условиях перегрузки, это может привести к перегреву обмотки возбуждения. В таких ситуациях необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать повреждения.
Необходимость в постоянном контроле напряжения: хотя системы SHUNT способны реагировать на изменения нагрузки, им всё равно нужен контроль за выходным напряжением. Это требует использования дополнительных устройств, таких как регуляторы напряжения, что усложняет систему.

Меньшая производительность в сравнении с другими системами: в случае, когда требуется быстрое восстановление выходного напряжения после отключения нагрузки, системы с шунтовым возбуждением могут оказаться менее эффективными по сравнению с другими системами.

Преимущества системы возбуждения AREP

Система возбуждения AREP обладает рядом весомых преимуществ, которые делают её привлекательной для использования в различных генераторах:
Быстрый старт и восстановление: одним из основных преимуществ системы AREP является её способность быстро восстанавливать напряжение после кратковременных отключений или изменений нагрузки. Это достигается за счет использования вспомогательного возбуждения, которое позволяет генератору быстро достичь стабильного состояния.
Высокая устойчивость к перегрузкам: AREP способен выдерживать значительные перегрузки, что делает его идеальным выбором для динамических нагрузок, таких как электродвигатели и трансформаторы, которые могут значительно увеличивать потребление в короткие промежутки времени.
Улучшенная стабильность напряжения: в отличие от других систем возбуждения, генераторы с AREP могут обеспечивать лучшее выходное напряжение при изменениях нагрузки, что особенно важно в приложениях, требующих стабильных параметров.
Минимальная необходимость в обслуживании: система AREP требует минимального обслуживания по сравнению с более традиционными системами возбуждения, поскольку в ней отсутствуют скользящие контакты и другие механические части, которые могут изнашиваться.
Гибкость в применении: AREP может быть использован в широком спектре генераторов, включая дизельные и бензиновые электростанции, так как хорошо работает в различных диапазонах скорости и нагрузки.
Эффективность при низких уровнях нагрузки: Эта система обеспечивает надлежащий уровень возбуждения даже при низких уровнях нагрузки, что может быть критически важным для многих промышленных приложений.

Недостатки системы возбуждения AREP

Несмотря на множество преимуществ, у системы AREP есть и некоторые недостатки:
Сложность конструкции: использование нескольких обмоток и дополнительных элементов может сделать систему более сложной по сравнению с обычными системами возбуждения. Это может повлечь за собой увеличение времени проектирования и производства.
Высокая стоимость: внедрение системы AREP может потребовать больших первоначальных затрат по сравнению с более традиционными системами возбуждения, что может быть значительным фактором в выборе технологии.
Чувствительность к внешним условиям: хотя AREP демонстрирует высокую устойчивость, её эффективность может снижаться при экстремальных температурных условиях или воздействии окружающей среды. Это может потребовать дополнительных мер по защите оборудования.
Ограниченное применение в старых генераторах: внедрение системы AREP в уже существующие генераторы может быть затруднительным из-за различий в конструкции и конфигурации, что может потребовать значительных модификаций.
Потребность в соблюдении квалифицированного обслуживания: несмотря на минимальные требования к обслуживанию, генераторы с системой AREP должны обслуживаться высококвалифицированными специалистами, чтобы гарантировать надежную работу, так как не все механики могут быть знакомы с этой технологией.
Система возбуждения генератора AREP предлагает значительные преимущества в области повышения надежности и производительности генераторов. Быстрый старт, высокая устойчивость к перегрузкам и минимальные требования к обслуживанию делают её идеальным решением для множества промышленных приложений. Однако необходимо учитывать и недостатки, такие как сложность конструкции и более высокие первоначальные затраты, прежде чем принимать решение о ее внедрении.

Преимущества системы возбуждения PMG

Высокая надежность: Системы с постоянными магнитами обладают меньшим количеством движущихся частей по сравнению с электромагнитными системами возбуждения, что значительно снижает вероятность механических отказов. Это делает их особенно хорошими выбором для приложений, где надежность критична.
Эффективность: Поскольку магнитное поле создается постоянными магнитами, генераторы с PMG способны работать с высокой эффективностью, особенно на малых и средних нагрузках. Это может привести к снижению затрат на топливо и снижению эксплуатационных расходов.
Стабильность выходного напряжения: Благодаря быстрому реагированию системы на изменения нагрузки, альтернаторы PMG способны поддерживать стабильное выходное напряжение даже при резких колебаниях нагрузки.
Низкие потери в системе: Постоянные магниты создают магнитное поле без потребления электроэнергии, что приводит к меньшим потерям и большему КПД по сравнению с традиционными электромагнитами.

Недостатки системы возбуждения PMG

Тем не менее, несмотря на многочисленные преимущества, системы возбуждения PMG также имеют ряд недостатков:
Высокая стоимость компонентов: Постоянные магниты, особенно редкоземельные, могут быть дорогими в производстве. Это может значительно увеличить первоначальные затраты на оборудование и в конечном итоге сказаться на общей экономике проектов.
Чувствительность к перегреву: Постоянные магниты потенциально могут потерять свои магнитные свойства при высоких температурах. Это ограничивает диапазон рабочих температур альтернаторов PMG и требует дополнительных мер по охлаждению.
Сложность замены: Если постоянные магниты выходят из строя или теряют свою эффективность, их замена может быть сложной и дорогостоящей. Это требуется учитывать при планировании долговечности оборудования и бюджетировании.
Система возбуждения альтернаторов с постоянными магнитами представляет собой современное и эффективное решение для генерации электрической энергии. У нее есть множество преимуществ, включая высокую надежность, компактность и стабильность выходного напряжения. Тем не менее, важно учитывать и ее недостатки, такие как высокая стоимость компонентов и чувствительность к перегреву.

В конечном счете, выбор системы возбуждения должен основываться на конкретных требованиях вашего проекта.