Rozdíl mezi generátory s výraznými póly a generátory bez výrazných pólů
Rozdíly mezi výrazně polovými generátory a nepolovými generátory
Výrazně polové generátory a nepolové generátory jsou dvě běžné typy synchronních generátorů, které se značně liší v konstrukci, výkonu a použití. Níže naleznete podrobný srovnání obou typů:
1. Konstrukce rotoru
Výrazně polový generátor:
Tvar rotoru: U výrazně polového generátoru má rotor výrazné magnetické póly, které vyčnívají z jeho povrchu, tvoří viditelné pólky. Každý pól obvykle tvoří železný jádro a vzrušovací cívka.
Počet pólů: Výrazně polové generátory obvykle mají méně pólů (např. 2, 4, 6, 8), s patrnými mezery mezi póly (interpólové oblasti).
Použití: Výrazně polové generátory jsou především používány v nízkorychlostních, vysokokapacitních aplikacích, jako jsou hydroelektrické generátory a generátory poháněné párovým turbínami.
Nepolový generátor:
Tvar rotoru: Rotor nepolového generátoru má hladkou, válcovou povrch bez jakýchkoli viditelných vyčnívajících pólů. Vzrušovací cívky jsou zabudované do slotů v rotoru.
Počet pólů: Nepolové generátory obvykle mají více pólů (např. 12, 16, 24), rovnoměrně rozdělených po celém rotoru, s minimálními interpólovými oblastmi.
Použití: Nepolové generátory jsou především používány v vysokorychlostních, střední a malé kapacitních aplikacích, jako jsou generátory poháněné párovými turbínami a plynovými turbínami.
2. Rozložení vzduchového mezeru
Výrazně polový generátor:
Nerovnoměrný vzduchový mezer: Díky vyčnívajícím pólům je vzduchový mezer u výrazně polového generátoru menší u pólů a větší v interpólových oblastech. Toto nerovnoměrné rozložení vzduchového mezeru vedou k neharmonickému rozložení magnetického pole, což ovlivňuje kvalitu výstupního napěťového průběhu.
Harmonický obsah: Nerovnoměrný vzduchový mezer může vést ke vyššímu harmonickému obsahu v výstupním napětí, zejména třetím harmonikám.
Nepolový generátor:
Rovnoměrný vzduchový mezer: Vzduchový mezer u nepolového generátoru je téměř rovnoměrný po celém obvodu, což vede k více harmonickému rozložení magnetického pole a lepší kvalitě výstupního napěťového průběhu.
Harmonický obsah: Rovnoměrný vzduchový mezer minimalizuje harmonický obsah, produkujíc čistší napěťový průběh.
3. Elektromagnetické charakteristiky
Výrazně polový generátor:
Reaktance osy d a osy q: U výrazně polového generátoru se reaktance osy d (Xd) a reaktance osy q (Xq) liší. Xd je větší, protože magnetický tok přes pól narazí na menší odpor, zatímco Xq je menší kvůli vyššímu odporu v interpólových oblastech.
Poměr krátkého zapojení (SCR): Výrazně polové generátory mají nižší poměr krátkého zapojení, obvykle v rozsahu 1,0 až 2,0. To vede k vyšším proudům krátkého zapojení, ale pomalejší obnově napětí při poruchách.
Nepolový generátor:
Reaktance osy d a osy q: U nepolového generátoru jsou reaktance osy d a reaktance osy q téměř stejné kvůli rovnoměrnému vzduchovému mezeru a symetrickému toku toku.
Poměr krátkého zapojení (SCR): Nepolové generátory mají vyšší poměr krátkého zapojení, obvykle v rozsahu 2,0 až 3,0. To vede k nižším proudům krátkého zapojení a rychlejší obnově napětí při poruchách.
4. Mechanické charakteristiky
Výrazně polový generátor:
Velká moment setrvačnosti rotoru: Větší pólky v výrazně polovém generátoru přispívají k vyšší moment setrvačnosti rotoru, což ho činí vhodným pro nízkorychlostní, vysokosetrvačnostní systémy, jako jsou hydroelektrické turbíny.
Ventilace a chlazení: Mezery mezi pólky usnadňují návrh chladicích kanálů, poskytují lepší ventilaci a chlazení.
Nepolový generátor:
Malá moment setrvačnosti rotoru: Kompaktní konstrukce rotoru nepolového generátoru vede k nižší moment setrvačnosti, což ho činí vhodným pro vysokorychlostní, nízkosetrvačnostní systémy, jako jsou párové turbíny.
Ventilace a chlazení: Hladká povrch rotoru nepolového generátoru komplikuje ventilaci a chlazení, často vyžaduje specializované chladicí systémy.
5. Charakteristiky spouštění
Výrazně polový generátor:
Vysoký spouštěcí moment: Díky větším pólům poskytují výrazně polové generátory vyšší elektromagnetický moment při spouštění, což je činí vhodnými pro aplikace s významným spouštěcím momentem.
Nepolový generátor:
Nižší spouštěcí moment: Nepolové generátory mají relativně nižší spouštěcí moment, ale ukazují lepší dynamickou odezvu při vysokorychlostním provozu.
6. Aplikace
Výrazně polový generátor:
Především používán v nízkorychlostních, vysokokapacitních elektrárnách, jako jsou hydroelektrické elektrárny a jaderné elektrárny. Nízkorychlostní charakteristiky výrazně polových generátorů je činí ideálními pro použití s hydroelektrickými turbínami nebo nízkorychlostními párovými turbínami.
Nepolový generátor:
Především používán v vysokorychlostních, střední a malé kapacitních elektrárnách, jako jsou tepelné elektrárny a plynové turbínové elektrárny. Vysokorychlostní charakteristiky nepolových generátorů je činí ideálními pro použití s párovými turbínami nebo plynovými turbínami.
Shrnutí
Výrazně polový generátor: Má výrazné magnetické pólky, nerovnoměrný vzduchový mezer a je vhodný pro nízkorychlostní, vysokokapacitní aplikace, jako jsou hydroelektrické generátory. Jeho výhody zahrnují vyšší spouštěcí moment a lepší chlazení, ale může mít výstupní napětí s vyšším harmonickým obsahem.
Nepolový generátor: Má hladkou povrch rotoru, rovnoměrný vzduchový mezer a je vhodný pro vysokorychlostní, střední a malé kapacitní aplikace, jako jsou generátory poháněné párovými turbínami. Jeho výhody zahrnují lepší kvalitu výstupního napěťového průběhu a rychlejší obnovu po krátkém zapojení, ale má nižší spouštěcí moment.
Volba mezi výrazně polovým generátorem a nepolovým generátorem závisí na specifických požadavcích aplikace, včetně rychlosti, kapacity, charakteristik spouštění a mechanických a elektrických potřeb systému.
