Разликата между генератори с изразени полюси и генератори без изразени полюси

Разлики между генератори с избъбучени полюси и генератори без избъбучени полюси

Генераторите с избъбучени полюси и генераторите без избъбучени полюси са два често срещани типа синхронни генератори, които се различават значително по структура, производителност и приложение. По-долу е представено детайлно сравнение на двете:

1. Структура на ротора

• Генератор с избъбучени полюси:

• Форма на ротора: В генератор с избъбучени полюси, роторът има явни магнитни полюси, които издават от повърхността му, формирайки видими полюсни обувки. Всеки полюс обикновено се състои от желязна ядро и възбудителна обмотка.

• Брой полюси: Генераторите с избъбучени полюси обикновено имат по-малко полюси (например 2, 4, 6, 8), с забележими разстояния между полюсите (интерполарни области).

• Приложение: Генераторите с избъбучени полюси се използват основно в приложения с ниска скорост и висока капацитет, като хидроелектрични генератори и генератори, приведени в движение от парови турбини.

• Генератор без избъбучени полюси:

• Форма на ротора: Роторът на генератор без избъбучени полюси има гладка, цилиндрична повърхност без никакви видими избъбучени полюси. Възбудителните обмотки са вградени в пази в ротора.

• Брой полюси: Генераторите без избъбучени полюси обикновено имат повече полюси (например 12, 16, 24), равномерно разпределени около ротора, с минимални интерполарни области.

• Приложение: Генераторите без избъбучени полюси се използват основно в приложения с висока скорост и среден до малък капацитет, като генератори, приведени в движение от парови турбини и газови турбини.

2. Разпределение на въздушната щелина

• Генератор с избъбучени полюси:

• Неравномерна въздушна щелина: Заради избъбучените полюси, въздушната щелина в генератор с избъбучени полюси е по-малка в полюсите и по-голяма в интерполарните области. Тази неравномерна въздушна щелина води до несинусоидално разпределение на магнитното поле, което влияе върху качеството на изходния напряг.

• Съдържание на гармоники: Неравномерната въздушна щелина може да доведе до по-високо съдържание на гармоники в изходния напряг, особено трети гармоники.

• Генератор без избъбучени полюси:

• Равномерна въздушна щелина: Въздушната щелина в генератор без избъбучени полюси е почти равномерна около цялата окръжност, което води до по-синусоидално разпределение на магнитното поле и по-добро качество на изходния напряг.

• Съдържание на гармоники: Равномерната въздушна щелина минимизира съдържанието на гармоники, произвеждайки по-чист напряг.

3. Електромагнитни характеристики

• Генератор с избъбучени полюси:

• Индуктивност по осите на прямата и косинусоидалната ос: В генератор с избъбучени полюси, индуктивността по прямата ос (Xd) и индуктивността по косинусоидалната ос (Xq) се различават. Xd е по-голямо, защото магнитният поток през полюсите среща по-малко противодействие, докато Xq е по-малко поради по-голямото противодействие в интерполарните области.

• Коефициент на коротко замыкание (SCR): Генераторите с избъбучени полюси имат по-нисък коефициент на коротко замыкание, обикновено в диапазона от 1,0 до 2,0. Това води до по-високи токове при коротко замыкание, но по-бавно възстановяване на напрежението при дефект.

• Генератор без избъбучени полюси:

• Индуктивност по осите на прямата и косинусоидалната ос: В генератор без избъбучени полюси, индуктивността по прямата ос и индуктивността по косинусоидалната ос са почти равни поради равномерната въздушна щелина и симетричния път на потока.

• Коефициент на коротко замыкание (SCR): Генераторите без избъбучени полюси имат по-висок коефициент на коротко замыкание, обикновено в диапазона от 2,0 до 3,0. Това води до по-ниски токове при коротко замыкание и по-бързо възстановяване на напрежението при дефект.

4. Механични характеристики

• Генератор с избъбучени полюси:

• Голяма инерция на ротора: По-големите полюси в генератор с избъбучени полюси допринасят за по-голяма инерция на ротора, правейки го подходящ за системи с ниска скорост и висока инерция, като хидроелектрични турбини.

• Вентилация и охлаждане: Разстоянията между полюсите облекчават проектирането на вентилационни канали, предоставяйки по-добро вентилиране и охлаждане.

• Генератор без избъбучени полюси:

• Малка инерция на ротора: Компактната структура на ротора на генератор без избъбучени полюси води до по-ниска инерция, правейки го подходящ за системи с висока скорост и ниска инерция, като парови турбини.

• Вентилация и охлаждане: Гладката повърхност на ротора на генератор без избъбучени полюси прави вентилацията и охлаждането по-сложни, често изискващи специализирани системи за охлаждане.

5. Характеристики при стартиране

• Генератор с избъбучени полюси:

• Висок стартерен момент: Заради големите полюси, генераторите с избъбучени полюси предлагат по-висок електромагнитен момент при стартиране, правейки ги подходящи за приложения, изискващи значителен стартерен момент.

• Генератор без избъбучени полюси:

• По-нисък стартерен момент: Генераторите без избъбучени полюси имат относително по-нисък стартерен момент, но показват по-добър динамичен отговор при работа с висока скорост.

6. Приложения

• Генератор с избъбучени полюси:

• Основно се използва в системи за генериране на електроенергия с ниска скорост и висок капацитет, като хидроелектрични и атомни електроцентрали. Нискоскоростните характеристики на генераторите с избъбучени полюси ги правят идеални за използване с хидро или нискоскоростни парови турбини.

• Генератор без избъбучени полюси:

• Основно се използва в системи за генериране на електроенергия с висока скорост и среден до малък капацитет, като термични и газови електроцентрали. Високоскоростните характеристики на генераторите без избъбучени полюси ги правят идеални за използване с парови или газови турбини.

Резюме

• Генератор с избъбучени полюси: Има явни магнитни полюси, неравномерна въздушна щелина и е подходящ за приложения с ниска скорост и висок капацитет, като хидроелектрични генератори. Преимуществата му включват по-висок стартерен момент и по-добро охлаждане, но може да има повече гармоники в изходния напряг.

• Генератор без избъбучени полюси: Има гладка повърхност на ротора, равномерна въздушна щелина и е подходящ за приложения с висока скорост и среден до малък капацитет, като генератори, приведени в движение от парови турбини. Преимуществата му включват по-добро качество на изходния напряг и по-бързо възстановяване при коротко замыкание, но има по-нисък стартерен момент.

Изборът между генератор с избъбучени полюси и генератор без избъбучени полюси зависи от конкретните изисквания на приложението, включително скорост, капацитет, характеристики при стартиране и механични и електрически нужди на системата.