Ein Generator ist ein Gerät, das mechanische Rotationsenergie in elektrischen Strom umwandelt. Asynchrongeneratoren nutzen die Prinzipien von Induktionsmotoren, um kinetische Energie von beweglichen Magneten und Spulen, die durch Kupferdrahtwicklungen auf einem Eisenkern verbunden sind, in elektrische Spannung und dann in Wechselstrom für Haushaltsgeräte oder industrielle Zwecke umzuwandeln.
Ein asynchrones Wechselstromerzeugungssystem umfasst typischerweise drei Hauptkomponenten: einen Rotor (ein rotierendes Teil), einen Stator (stationärer Leitersatz) mit Magnetkreisen, die so um ihn herum montiert sind, dass sie relativ zu seiner Rotationsachse stationär sind; Elektromagnetische Felder, die in diesen Regionen erzeugt werden, verursachen aufgrund der durch sie verursachten Änderung der Bewegungsrichtung Ströme in den Drähten, die sich um sie herum winden, wenn sie diese Bereiche passieren.
In diesem Beitrag behandeln wir:
- Wie funktioniert ein Induktionsgenerator?
- Was ist der Unterschied zwischen Synchron- und Induktionsgenerator?
- Was sind die Nachteile eines Induktionsgenerators?
- Ist ein Induktionsgenerator ein selbststartender Generator?
- Warum wird eine Induktionsmaschine selten als Generator verwendet?
- Unter welchen Bedingungen kann eine Induktionsmaschine als Generator betrieben werden?
- Warum kann ein Induktionsmotor nicht mit synchroner Drehzahl laufen?
Wie funktioniert ein Induktionsgenerator?
Die Leistung eines Induktionsgenerators wird aus der Drehzahldifferenz zwischen Rotor und Stator erzeugt. Im Normalbetrieb drehen sich die rotierenden Felder des Motors mit einer höheren Geschwindigkeit als die entsprechenden Spulen, um Strom zu erzeugen. Dadurch werden Magnetflüsse mit entgegengesetzter Polarität erzeugt, die dann Ströme erzeugen, die auf beiden Seiten mehr Rotation erzeugen – eine Seite erzeugt elektrischen Strom, während eine andere Seite das Anlaufdrehmoment erhöht, bis sie synchrone Drehzahlen erreichen, bei denen genug Leistung für die volle Leistungserzeugung vorhanden ist, ohne dass eine Eingangsenergie erforderlich ist!
Was ist der Unterschied zwischen Synchron- und Induktionsgenerator?
Synchrongeneratoren erzeugen eine Spannung, die mit der Drehzahl des Rotors synchronisiert ist. Induktionsgeneratoren hingegen beziehen Blindleistung aus Ihrem örtlichen Stromnetz, um ihre Felder anzuregen und Strom zu erzeugen – sie reagieren also viel empfindlicher auf Änderungen der Eingangsfrequenz als Synchrongeneratoren!
Was sind die Nachteile eines Induktionsgenerators?
Induktionsgeneratoren werden normalerweise nicht in Energiesystemen eingesetzt, da sie einige Nachteile haben. Beispielsweise ist es nicht für den separaten, isolierten Betrieb geeignet; Der Generator verbraucht den magnetisierenden KVAR, statt ihn zu liefern, sodass Synchrongeneratoren und Kondensatoren mehr Arbeit leisten müssen. Und schließlich kann die Induktion nicht wie andere Arten von Erzeugungseinheiten zur Aufrechterhaltung des Systemspannungsniveaus beitragen.
Ist ein Induktionsgenerator ein selbststartender Generator?
Induktionsgeneratoren sind keine Selbststarter. Sie können ihre eigene Rotation nur dann antreiben, wenn sie als Generator fungieren. Wenn die Maschine in dieser Funktion läuft, entnimmt sie Blindleistung von Ihrer Wechselstromleitung und erzeugt Wirkenergie zurück in das stromführende Kabel!
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Warum wird eine Induktionsmaschine selten als Generator verwendet?
Aufgrund der Verfügbarkeit von Synchrongeneratoren und Wechselstromgeneratoren wird eine Induktionsmaschine nicht als Generator verwendet. SGs sind in der Lage, sowohl Blindleistung als auch Wirkleistung zu erzeugen, während IGs nur Wirkleistung erzeugen und dabei Blindenergie verbrauchen. Das bedeutet, dass eine IG größer dimensioniert werden müsste, als es für ihren Output erforderlich wäre, um ihren Input-Anforderungen gerecht zu werden, was aufgrund ihres geringen Wirkungsgrads unerschwinglich teuer werden kann.
Unter welchen Bedingungen kann eine Induktionsmaschine als Generator betrieben werden?
Induktionsmotoren können als Generatoren Strom erzeugen, wenn die Drehzahl einer Antriebsmaschine synchron ist, aber nicht darüber liegt. Ein Grundprinzip für die Stromerzeugung mit einem Induktionsmotor ist eine Resonanzfrequenz, und um diese Frequenz zu erzeugen, braucht man mehr als nur eine Induktionsmaschine allein. Um diesen Generator effizient zu betreiben, muss eine Kopplung zwischen den beiden Teilen erfolgen, damit das rotierende elektromagnetische Feld beider synchronisiert wird, sodass sie sich wie eine Einheit zusammen bewegen.
Unter welchen Bedingungen arbeitet ein Induktionsmotor als Generator? Wie bereits erwähnt, fließt der Strom ungehindert durch jeden Stromkreis, der nur eine selbstinduktive Impedanz aufweist, wenn keine externe Last angeschlossen ist. Dies bedeutet, dass sich die Spannung an den Anschlüssen so lange aufbaut, bis die Klemmenspannungen das Doppelte der Netzspannung von der Quelle übersteigen
Warum kann ein Induktionsmotor nicht mit synchroner Drehzahl laufen?
Es ist nicht möglich, dass ein Induktionsmotor mit synchroner Drehzahl läuft, da die Last immer anliegen muss. Selbst ohne Last würden beim Betrieb einer so leistungsstarken Maschine immer noch Kupfer- und Luftreibungsverluste auftreten. Vor diesem Hintergrund kann der Motorschlupf niemals Null erreichen
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Ich bin Joost Nusselder, Gründer von Tools Doctor, Content Marketer und Vater. Ich liebe es, neue Geräte auszuprobieren, und zusammen mit meinem Team erstelle ich seit 2016 ausführliche Blogartikel, um treuen Lesern mit Werkzeugen und Basteltipps weiterzuhelfen.
