Generator to urządzenie, które zamienia obrotową energię mechaniczną na prąd elektryczny. Generatory asynchroniczne wykorzystują zasady silników indukcyjnych do przekształcania energii kinetycznej z poruszających się magnesów i cewek, które są połączone uzwojeniami z drutu miedzianego na żelaznym rdzeniu, na napięcie elektryczne, a następnie prąd przemienny dla urządzeń gospodarstwa domowego lub celów przemysłowych.
Asynchroniczny system wytwarzania prądu przemiennego zazwyczaj zawiera trzy główne elementy: wirnik (część obracającą się), stojan (stacjonarny zestaw przewodów) z obwodami magnetycznymi zamontowanymi wokół niego tak, aby pozostawały nieruchome względem jego osi obrotu; pola elektromagnetyczne powstające w tych obszarach powodują powstawanie prądów w przewodach owiniętych wokół nich, gdy przechodzą przez te obszary, ze względu na zmianę narzuconej ich kierunkowości ruchu.
W tym poście omówimy:
- Jak działa generator indukcyjny?
- Jaka jest różnica między generatorem synchronicznym a indukcyjnym?
- Jakie są wady generatora indukcyjnego?
- Czy generator indukcyjny jest generatorem samorozruchowym?
- Dlaczego maszyna indukcyjna rzadko jest używana jako generator?
- W jakich warunkach maszyna indukcyjna może pracować jako generator?
- Dlaczego silnik indukcyjny nie może pracować z prędkością synchroniczną?
Jak działa generator indukcyjny?
Moc generatora indukcyjnego generowana jest z różnicy prędkości obrotowych pomiędzy jego wirnikiem i stojanem. Podczas normalnej pracy pola wirujące silnika wirują z większą prędkością niż odpowiadające im cewki, wytwarzając energię elektryczną. Generuje to strumienie magnetyczne o przeciwnych biegunowościach, które następnie wytwarzają prądy, które wytwarzają więcej obrotów po obu stronach - jedna strona generuje prąd elektryczny, a druga zwiększa moment rozruchowy, aż osiągną prędkości synchroniczne, w których będzie wystarczająca moc do pełnego generowania mocy bez żadnego wejścia wymagana energia!
Jaka jest różnica między generatorem synchronicznym a indukcyjnym?
Generatory synchroniczne wytwarzają napięcie zsynchronizowane z prędkością wirnika. Z drugiej strony generatory indukcyjne pobierają moc bierną z lokalnej sieci elektrycznej, aby wzbudzić swoje pola i generować energię elektryczną – dzięki czemu są znacznie bardziej wrażliwe na zmiany częstotliwości wejściowej niż generatory synchroniczne!
Jakie są wady generatora indukcyjnego?
Generatory indukcyjne nie są zwykle stosowane w systemach elektroenergetycznych, ponieważ mają kilka wad. Na przykład nie nadaje się do oddzielnej, izolowanej pracy; generator zużywa zamiast dostarczać magnetyzujący KVAR, co pozostawia więcej do zrobienia przez generatory synchroniczne i kondensatory; i wreszcie indukcja nie może przyczynić się do utrzymania poziomów napięcia w systemie, jak inne rodzaje jednostek wytwórczych.
Czy generator indukcyjny jest generatorem samorozruchowym?
Generatory indukcyjne nie są samo-rozrusznikami. Mogą zasilać własne obroty tylko wtedy, gdy działają jako generator. Gdy maszyna pracuje w tej roli, pobiera moc bierną z linii prądu przemiennego i wytwarza energię czynną z powrotem do przewodu pod napięciem!
Przeczytaj także: rodzaje narzędzi kwadratowych, których prawdopodobnie nie znałeś
Dlaczego maszyna indukcyjna rzadko jest używana jako generator?
Maszyna indukcyjna nie jest wykorzystywana jako generator ze względu na dostępność generatorów synchronicznych i alternatorów. SG są w stanie wytwarzać zarówno moc bierną, jak i moc czynną, podczas gdy IG wytwarzają tylko moc czynną, zużywając energię bierną. Oznacza to, że IG musiałby być większy niż wymagany dla jego wyjścia, aby sprostać wymaganiom wejściowym, które mogą stać się nieproporcjonalnie drogie ze względu na ich niski poziom wydajności.
W jakich warunkach maszyna indukcyjna może pracować jako generator?
Silniki indukcyjne mogą wytwarzać energię jako generatory, gdy prędkość głównego urządzenia poruszającego jest z prędkością synchroniczną, ale nie wyższą. Podstawową zasadą wytwarzania energii elektrycznej za pomocą silnika indukcyjnego jest częstotliwość rezonansowa, a do jej wytworzenia potrzeba czegoś więcej niż tylko samej maszyny indukcyjnej. Podczas efektywnej pracy tego generatora, sprzężenie musi być wykonane między dwoma częściami, aby oba miały zsynchronizowane rotacyjne pole elektromagnetyczne, dzięki czemu poruszają się razem jak jedna jednostka.
W jakich warunkach silnik indukcyjny działa jako generator? Jak wspomniano wcześniej, jeśli nie ma podłączonego obciążenia zewnętrznego, prąd swobodnie przepływa przez dowolny obwód mający tylko impedancję indukcyjną - co oznacza, że napięcie na zaciskach zaczyna narastać, dopóki napięcie na zaciskach nie przekroczy dwukrotnie napięcia linii ze źródła
Dlaczego silnik indukcyjny nie może pracować z prędkością synchroniczną?
Nie jest możliwe, aby silnik indukcyjny pracował z prędkością synchroniczną, ponieważ obciążenie musi być zawsze przyłożone. Nawet bez obciążenia, nadal występowałyby straty tarcia miedzi i powietrza podczas pracy tak potężnej maszyny. Mając to na uwadze, poślizg silnika nigdy nie może osiągnąć zera
Przeczytaj także: są to najlepsze ostrzałki do wierteł, które przetrwają całe życie
Jestem Joost Nusselder, założyciel Tools Doctor, content marketer i tata. Uwielbiam wypróbowywać nowy sprzęt, a wraz z moim zespołem od 2016 roku tworzę szczegółowe artykuły na blogu, aby pomóc lojalnym czytelnikom za pomocą narzędzi i wskazówek rzemieślniczych.
