Какой генератор лучше: синхронный или асинхронный — сравнение по 9 пунктам

Бытовые генераторы преобразуют грубую механическую энергию, вырабатываемую двигателем внутреннего сгорания, в электричество. По типу альтернатора они делятся на синхронные и асинхронные. Углубимся в особенности этих разновидностей. 

Синхронный и асинхронный генератор: отличия и сравнение 

В каталогах интернет-магазинов доминируют синхронные электрогенераторы. Разберемся, почему так происходит. 

Конструктивные особенности 

В любом случае электростанция переменного тока состоит из 2 основных частей: мотора, работающего на бензине-солярке-газе, и альтернатора. Последний работает за счет взаимодействия неподвижного статора и компактного подвижного ротора. В этом есть сходство между альтернатором и электродвигателем. Только первый преобразует грубую механическую энергию в электричество, а второй — наоборот. Оба варианта — электрические машины, на которые распространяется принцип обратимости.

Генератор называют синхронным или асинхронным в зависимости от технологии передачи электричества на обмотки статора. Синхронный альтернатор более сложный, в его конструкции есть угольные щетки, которые снимают электричество с медной или алюминиевой обмотки ротора. Асинхронный альтернатор проще, по причине отсутствия щеток второе его название — «бесщеточный».

Асинхронные генераторы бывают с короткозамкнутыми или фазными роторами. В первом случае речь идет о конструкции цилиндрической формы в виде беличьего колеса, представляющего собой 2 кольца, между которыми стержни. Этот вариант ротора как раз используют в бытовых асинхронных электрогенераторах.

Принцип работы 

Чтобы разобраться, откуда взялись названия синхронных и асинхронных генераторов, стоит вникнуть в принципы их работы. Независимо от нюансов конструкции, электричество образуется в результате прохождения магнитного поля, которое вращается, через обмотку. В случае синхронного генератора ротор — это электромагнит или постоянный магнит. После запуска установки вокруг него появляется магнитное поле, увеличивающееся по мере того, как двигатель набирает обороты. В конечном итоге происходит синхронизация оборотов магнитного поля и ротора.

Асинхронный электрогенератор функционирует в режиме торможения. В асинхронном агрегате ротор крутится в одном направлении с мощным магнитным полем статора, но всегда опережает его. Синхронизации не происходит. В этом случае вращающееся магнитное поле характеризуется постоянством, его невозможно регулировать. Частота и напряжение на выходе электрогенератора зависят от оборотов ротора, которые, в свою очередь, привязаны к параметрам работы двигателя электрогенератора.

К сведению: Теплый пол — водяной или электрический: сравнение по 9 критериям

Назначение и сфера применения

• Освещение;
• бытовую технику;
• компьютеры, роутеры и другую электронику;
• отопительные котлы;
• скважинные насосы;
• электроинструменты.

Синхронные генераторы выдают качественный ток, особенно это относится к инверторным моделям. К щеточному электрогенератору можно подключать широкий спектр потребителей:

При выборе генератора рассчитывают суммарную мощность потребителей. Желательно, чтобы она была на 20% меньше от номинальной, которая указана в характеристиках установки.

Асинхронники генерируют более нестабильное напряжение. К ним лучше не подключать электронику и котлы отопления. Зато асинхронники подходят для подачи питания на сварочные аппараты.

Греемся по уму: ТОП 10 обогревателей для квартиры

Стабильность выходного напряжения и частоты

Сильные скачки напряжения от генератора могут стать причиной поломки бытовой техники, не говоря уже о чувствительном оборудовании, компьютерах и т.п. Чтобы не пришлось тратиться на ремонт или замену бытовых приборов, покупают синхронные электрогенераторы с AVR. Есть синхронники также без автоматической регулировки вольтажа, но они не пользуются спросом. В Moyo даже самые дешевые модели оснащены AVR, у них допустимые перепады напряжения — 5%, приемлемый диапазон — 210-230 В. Этот диапазон сравним с тем, что выдает городская централизованная электросеть.

Еще стабильнее напряжение у инверторных генераторов. Такие установки выдают синусоиду с отклонениями до 2,5%. Среди других преимуществ инверторов можно выделить компактность и экономичность. Ложка дегтя — цена.

Асинхронные генераторы подходят для оборудования, для которого допустимы отклонения напряжения до 10% — в пределах 200-240 В.

Что касается частот, у обычных синхронных моделей и асинхронников бывают отклонения до 3%. Строго 50 Гц выдают только инверторы.

КПД и потребление топлива 

Потребность в топливе больше зависит от двигателя и мощности, устройство альтернатора на энергоэффективность особо не влияет. Самые прожорливые генераторы — бензиновые: они расходуют, в среднем, 0,35 литра топлива на 1 кВт мощности за 1 час работы. То есть агрегат мощностью 5 кВт за 1 час израсходует примерно 1,75 литра бензина. Более точное потребление можно посмотреть в характеристиках модели.

Меньше топлива сжигают дизельгенераторы: у них расход — 0,2 литра солярки на кВт за час. Самые экономичные из бытовых моделей — гибридные с моторами, способными работать как на бензине, так и на природном газе. Если нужен минимальный расход — следует подключиться к голубому топливу. Еще более экономичные — чисто газовые промышленные модели, но их стоимость стартует где-то с $10 000.

По КПД вне конкуренции инверторные генераторы. Их электроника умеет ощутимо снижать расход горючего, если мощность подключенных потребителей значительно меньше возможностей электрогенератора. Не инверторные модели потребляют примерно одинаковый литраж топлива на холостом ходу и при загруженности на 75%.

На заметку: Лучшие холодильники для дачи: 10 моделей, идеальных для загородного домика

Простота использования и обслуживания 

Разберемся, каковы отличия между синхронными и асинхронными электрическими генераторами в плане обслуживания. Асинхронники устроены проще, поэтому реже ломаются, надежнее в работе, дешевле в обслуживании. Срок эксплуатации у них больше, нужно только избегать перегрузок.

Асинхронные электрогенераторы не боятся короткого замыкания. Закрытая конструкция альтернатора обеспечивает защиту от влаги и пыли. На роторе отсутствует обмотка, его не нужно охлаждать. Без вентилятора конструкция легче и герметичнее, внутрь не попадает пыль. Обслуживание асинхронников по большому счету сводится к замене масла и фильтров.

У синхронного генератора на роторе присутствуют обмотки. Закрытая конструкция в этом случае нецелесообразна, поскольку проводник тока нагревается и его нужно охлаждать обдувом воздуха с помощью вентилятора. Чтобы внутрь не попадала пыль и влага, используют фильтры. А еще периодически нужно менять щетки. Таким образом, у синхронников более дорогое и сложное техобслуживание. 

Регулирование мощности 

Возможности генератора зависят от типа нагрузки. Потребители бывают разными. Активную нагрузку дают электроприборы, преобразующие основную часть потребляемой энергии в тепло. К этой категории относятся обогреватели, утюги, электроплиты. Для подсчета суммарной мощи активных потребителей достаточно прибегнуть к сложению номинальных ватт.

Реактивная мощность — это часть электроэнергии, расходуемая на создание электромагнитного поля при переходных процессах в электродвигателях, компрессорах и подобном оборудовании. Сюда относятся холодильники, стиральные машины, насосы и прочее. В технических характеристиках оборудования указывают активную мощность в ваттах и коэффициент cosµ. По косинусу можно определить реактивную мощность. Если в характеристиках электродрели указано 700 Вт и cosµ=0,7, в момент запуска инструменту потребуется 700/0,7=1000 Вт.

Синхронные генераторы устойчивы к пиковым нагрузкам, в течение нескольких секунд они могут обеспечивать потребителей примерно в 1,6 раза большей мощностью, чем номинальные ватты, прописанные в характеристиках установки. При рассмотрении возможностей конкретной модели нужно ориентироваться на максимальную мощность, указанную в документации. Асинхронные электрогенераторы хуже приспособлены к пиковым нагрузкам: они краткосрочно выдерживают примерно в 1,3 раза большее потребление.

Сравнение для размышлений: Инверторный кондиционер или обычный — 9 сопоставлений между ними

Типы и характеристики нагрузки 

Нагрузка на синхронные и асинхронные генераторы может быть трехфазной или однофазной. Когда в доме только однофазные потребители, для резервного питания имеет смысл использовать электрогенератор на 220 В. Если на доме трехфазный ввод и хоть один потребитель на 380 В, потребуется трехфазник. К нему можно подключать и обычные электроприборы на 220 В. Проблема в том, что такие подключения должны производиться равномерно, иначе произойдет перекос фаз.

Ограничения в зависимости от типа генератора:

1. Синхронник. Каждую розетку можно задействовать только на 33% мощности электрогенератора. Если, например, имеется трехфазник на 6 кВт, среди однофазных потребителей получится запитать с 1 розетки только один или несколько приборов общей мощностью до 2 кВт.
2. Асинхронник. Допустимый перекос фаз в этом случае не 33%, а 60-70%. Если взять электрогенератор на 6 кВт, с 1 розетки получится запитать потребителей примерно на 4 кВт. Это, конечно, не означает, что такой номер можно будет повторить с двумя остальными розетками: общее ограничение в 6 кВт остается актуальным. Также не стоит забывать о возможных отклонениях напряжения на 10%, что может негативно отразиться на состоянии бытовых приборов.

Подключение трехфазника для энергообеспечения одно- и трехфазных потребителей — ответственный процесс. При отсутствии должной квалификации лучше обратиться за помощью к опытному электрику.

Надежность и долговечность

По причине простоты конструкции надежнее и долговечнее асинхронные генераторы. При покупке синхронной модели обратите внимание на материал обмотки. В целях экономии некоторые производители используют алюминий вместо меди, что негативно отражается на сроке эксплуатации оборудования. Также долговечность зависит от следующих факторов:

• Конструкция двигателя. Дизели долговечнее бензиновых моторов. Бензиновые делятся на 3 разновидности: с алюминиевыми гильзами, с чугунными гильзами цилиндров и боковым позиционированием клапанов, с гильзами из чугуна и клапанами сверху. Каждый последующий вариант надежнее предыдущего.
• Своевременное техобслуживание. Нужно вовремя менять масло, фильтры и запчасти, которые выработали свой ресурс.
• Соблюдение рекомендаций производителя. В инструкциях указывают время непрерывной работы. Чрезмерные нагрузки могут стать причиной перегрева и ускоренного износа деталей. Не желательно грузить генератор на 100%, особенно сразу после покупки. Необходимо выполнять рекомендации производителя по обкатке.

При выборе электрогенератора стоит отдавать предпочтение известным брендам, техника сомнительных производителей ломается чаще. Срок до первого ремонта сокращают неблагоприятные условия эксплуатации: сырость, запыленное помещение, работа в жару или мороз.

В заключение сравнительная таблица основных преимуществ:

Синхронные генераторы	Асинхронники
Широкая сфера применения	Надежность и простота конструкции
Вырабатывают качественное электричество	Возможность эксплуатации в сложных условиях
Устойчивость к пиковой нагрузке	Устойчивость к коротким замыканиям

Сделать однозначный вывод, какой генератор лучше: универсальный синхронный или выносливый асинхронный, не представляется возможным. У каждой разновидности свои сильные стороны. Синхронные генераторы чаще покупают для бытовых электроприборов, асинхронные — для работы на стройплощадке, подключения сварочного аппарата.

Познавательная статья: Дизельный или бензиновый генератор: сравнение по 7 критериям