Voimmeko tuottaa vaihtovirtaa vaihtovirtakoneesta?

Voiko AC-moottoria käyttää AC-sähköntuotannossa?

Kyllä, AC-moottoria voidaan käyttää AC-sähköntuotannossa. Itse asiassa AC-moottori voi toimia sekä moottorina että generaattorina riippuen sen toimintatavasta ja yhteyksistä. Kun AC-moottori toimii generaattorina, sitä kutsutaan AC-generaatoriksi (AC Generator) tai vaihtovirtajasenikkään. Tässä on joitakin avaintekijöitä ja askelia, jotka selittävät, miten AC-moottoria voidaan käyttää AC-sähköntuotannossa:

1. Toimintaperiaate

1.1 Moottoritila

• Moottoritila: Moottoritilassa AC-moottoria ajetaan ulkoisella AC-sähköllä, mikä tuottaa mekaanista energiaa. Moottorin statorin ja rotorin välisen vuorovaikutuksen seurauksena syntyy pyörimistahdin.

1.2 Generaattoritila

• Generaattoritila: Generaattoritilassa AC-moottoria ajetaan mekaanisella energialla (esimerkiksi vesituulen, tuulituulen tai sisäpolttain moottorin avulla) tuottaakseen AC-sähköä. Rotorin pyöriminen leikkaa statorin luoman magneettikentän, mikä aiheuttaa AC-sähkön statorin piireissä.

2. AC-generaattorien tyypit

2.1 Synkroninen generaattori

• Synkroninen generaattori: Synkronisen generaattorin rotorin nopeus on tiukasti synkronisoitu AC-sähkön taajuuteen. Rotoriin on yleensä asennettu virityspiiri, joka saadaan DC-sähköltä tuottamaan magneettikenttä. Statorin piirit aiheuttavat AC-sähköä, jonka taajuus on suhteessa rotorin nopeuteen.

• Ominaisuudet: Ulostulojännite ja -taajuus ovat hyvin vakaita, mikä tekee niistä sopivia isoille voimaloille.

2.2 Induktiogeneraattori

• Induktiogeneraattori: Induktiogeneraattorin rotorin nopeus on hieman suurempi kuin synkroninen nopeus. Rotori on yleensä oravanluukkainen tai rullapohjainen, ja siihen voidaan antaa viritys virtasylinteiden ja sikarin avulla. Statorin piirit aiheuttavat AC-sähköä, jonka taajuus on lähellä mutta ei täsmälleen sama kuin synkroninen taajuus.

• Ominaisuudet: Yksinkertainen rakenne ja helppo huolto, mikä tekee niistä sopivia uusiutuvan energian järjestelmille, kuten tuulivoimaloille.

3. Toimintaedellytykset

3.1 Mekaaninen ajosysteemi

• Mekaaninen ajosysteemi: Kun AC-moottori toimii generaattorina, siihen tarvitaan ulkoinen mekaaninen energia rotorin ajamiseksi. Yleisiä mekaanisia ajosyistä ovat vesituulet, tuulituulet ja sisäpolttain moottorit.

3.2 Viritysjärjestelmä

• Viritysjärjestelmä: Synkroniselle generaattorille tarvitaan viritysjärjestelmä, joka tuottaa magneettikentän rotorille. Viritysjärjestelmä voi olla DC-sähkölähdettä tai itseviritysjärjestelmää.

• Itseviritysjärjestelmä: Statorin piireissä tuotettu AC-sähkö muunnetaan suoraan virtaksi, jota käytetään rotorin viritysvirtana, muodostaen suljetun silmukan.

4. Ulostulo-ominaisuudet

4.1 Jännite ja taajuus

• Jännite: AC-generaattorin ulostulojännite riippuu statorin piirien suunnittelusta ja viritysvirran suuruudesta.

• Taajuus: AC-generaattorin ulostulotaajuus riippuu rotorin pyörimisnopeudesta. Synkronisten generaattoreiden tapauksessa taajuuden  $\mathrm{<br>}$f, rotorin nopeuden n, ja tukiparien määrän  $\mathrm{<br>}$p välinen suhde on: f=（n×p）/60 missä:

• f on taajuus (Hertzeissa, Hz)

• $\mathrm{<br>}$n on rotorin nopeus (kiertokierroksissa minuutissa, RPM)

• p on tukipaareiden määrä

• 4.2 Latausominaisuudet

• Latausominaisuudet: AC-generaattorin ulostulojännite ja -taajuus voivat vaikuttaa lataukseen. Kevyällä ladalla jännite ja taajuus ovat korkeammat; raskaalla ladalla jännite ja taajuus voivat laskea. Ulostulojännitteen ja -taajuuden voidaan säilyttää vakaina säätelemällä viritysvirtaa ja mekaanista nopeutta.

• 5. Sovellusejempeljä

• 5.1 Vesienergiantuotanto

• Vesienergiantuotanto: Vesituulet ajavat synkronisia generaattoreita tuottaakseen vakaita AC-sähköä, jotka ovat laajasti käytössä vesienergiavoimaloissa.

• 5.2 Tuulienergiantuotanto

• Tuulienergiantuotanto: Tuulituulet ajavat induktiogeneraattoreita tuottaakseen AC-sähköä, jotka ovat laajasti käytössä tuulipuistoissa.

• 5.3 Sisäpolttainenergiantuotanto

• Sisäpolttainenergiantuotanto: Sisäpolttaimet ajavat synkronisia generaattoreita tuottaakseen AC-sähköä, jotka ovat laajasti käytössä liikkuvaissa voimaloissa ja varavirtalähteissä.

• Yhteenveto

• AC-moottoria voidaan käyttää generaattorina, tuottaen AC-sähköä mekaanisen energian avulla rotorin pyörittämiseksi. Sovellusvaatimuksiin perustuen voidaan valita synkroninen generaattori tai induktiogeneraattori. Oikeanlaisen viritysjärjestelmän ja mekaanisen ajosysteemin avulla ulostulojännite ja -taajuus voidaan pitää vakaina, vastaamalla erilaisiin sähköntarpeisiin.