Різниця між генераторами з видимими полюсами та генераторами без видимих полюсів
Різниця між генераторами з видимими полюсами та без видимих полюсів
Генератори з видимими полюсами та без видимих полюсів — це два типи синхронних генераторів, які значно відрізняються за будовою, ефективністю та областю застосування. Нижче наведено детальне порівняння двох типів:
1. Будова ротора
Генератор з видимими полюсами:
Форма ротора: У генераторі з видимими полюсами ротор має видимі магнітні полюси, які виступають з його поверхні, формуючи видимі польові подушки. Кожен полюс зазвичай складається з залізного сердечника та обмотки возбуждення.
Кількість полюсів: Генератори з видимими полюсами зазвичай мають менше полюсів (наприклад, 2, 4, 6, 8) з помітними проміжками між полюсами (міжполюсові ділянки).
Застосування: Генератори з видимими полюсами використовуються переважно в низькоскоростних, високопотужних системах, таких як гідрогенератори та парові турбогенератори.
Генератор без видимих полюсів:
Форма ротора: Ротор генератора без видимих полюсів має гладку, циліндричну поверхню без видимих виступаючих полюсів. Обмотки возбуждення вбудовані у пази на роторі.
Кількість полюсів: Генератори без видимих полюсів зазвичай мають більше полюсів (наприклад, 12, 16, 24), розподілених рівномірно по ротору, з мінімальними міжполюсовими ділянками.
Застосування: Генератори без видимих полюсів використовуються переважно в високоскоростних, середньо-та малопотужних системах, таких як парові турбогенератори та газові турбогенератори.
2. Розподіл повітряного зазору
Генератор з видимими полюсами:
Нерівномірний повітряний зазор: Через виступаючі полюси, повітряний зазор у генераторі з видимими полюсами менший на полюсах і більший в міжполюсових ділянках. Цей нерівномірний повітряний зазор призводить до несинусоїдального розподілу магнітного поля, що впливає на якість вихідного напруги.
Гармонічна складова: Нерівномірний повітряний зазор може призвести до більшої гармонічної складової в вихідному напругі, особливо третіх гармонік.
Генератор без видимих полюсів:
Рівномірний повітряний зазор: Повітряний зазор у генераторі без видимих полюсів майже рівномірний по всій окружності, що призводить до більш синусоїдального розподілу магнітного поля та кращої якості вихідного напруги.
Гармонічна складова: Рівномірний повітряний зазор мінімізує гармонічну складову, забезпечуючи чистішу форму напруги.
3. Електромагнітні характеристики
Генератор з видимими полюсами:
Реактивність прямої осі та квадратурної осі: В генераторі з видимими полюсами, реактивність прямої осі (Xd) та квадратурної осі (Xq) відрізняються. Xd більша, оскільки магнітний потік через полюси зустрічає меншу опір, тоді як Xq менша через більшу опір в міжполюсових ділянках.
Коефіцієнт короткого замикання (SCR): Генератори з видимими полюсами мають нижчий коефіцієнт короткого замикання, зазвичай від 1,0 до 2,0. Це призводить до більших струмів короткого замикання, але повільнішого відновлення напруги під час аварій.
Генератор без видимих полюсів:
Реактивність прямої осі та квадратурної осі: В генераторі без видимих полюсів, реактивність прямої осі та квадратурної осі майже рівні через рівномірний повітряний зазор та симетричний шлях потоку.
Коефіцієнт короткого замикання (SCR): Генератори без видимих полюсів мають вищий коефіцієнт короткого замикання, зазвичай від 2,0 до 3,0. Це призводить до менших струмів короткого замикання та швидшого відновлення напруги під час аварій.
4. Механічні характеристики
Генератор з видимими полюсами:
Велика інерція ротора: Більші полюси в генераторі з видимими полюсами сприяють більшій інерції ротора, що робить його придатним для низькоскоростних, високоінерційних систем, таких як гідротурбіни.
Вентиляція та охолодження: Проміжки між полюсами сприяють проектуванню каналів охолодження, забезпечуючи кращу вентиляцію та охолодження.
Генератор без видимих полюсів:
Мала інерція ротора: Компактна конструкція ротора генератора без видимих полюсів призводить до меншої інерції, що робить його придатним для високоскоростних, малоінерційних систем, таких як парові турбіни.
Вентиляція та охолодження: Гладка поверхня ротора генератора без видимих полюсів робить вентиляцію та охолодження більш складним, часто потребуючи спеціалізованих систем охолодження.
5. Характеристики запуску
Генератор з видимими полюсами:
Висока стартова момент: Через більші полюси, генератори з видимими полюсами надають більший електромагнітний момент під час запуску, що робить їх придатними для систем, які потребують значного стартового моменту.
Генератор без видимих полюсів:
Нижчий стартовий момент: Генератори без видимих полюсів мають відносно нижчий стартовий момент, але демонструють кращу динамічну відповідь під час високоскоростної роботи.
6. Застосування
Генератор з видимими полюсами:
Основно використовуються в низькоскоростних, високопотужних системах генерації електроенергії, таких як гідроелектростанції та ядерні електростанції. Низькоскоростні характеристики генераторів з видимими полюсами роблять їх ідеальними для використання з гідротурбінами або низькоскоростними паровими турбінами.
Генератор без видимих полюсів:
Основно використовуються в високоскоростних, середньо-та малопотужних системах генерації електроенергії, таких як теплові електростанції та газотурбінні електростанції. Високоскоростні характеристики генераторів без видимих полюсів роблять їх ідеальними для використання з паровими турбінами або газовими турбінами.
Підсумок
Генератор з видимими полюсами: Має видимі магнітні полюси, нерівномірний повітряний зазор і придатний для низькоскоростних, високопотужних систем, таких як гідрогенератори. Переваги включають високий стартовий момент та кращу вентиляцію, але може мати більш гармонічну складову в вихідному напругі.
Генератор без видимих полюсів: Має гладку поверхню ротора, рівномірний повітряний зазор і придатний для високоскоростних, середньо-та малопотужних систем, таких як парові турбогенератори. Переваги включають кращу якість вихідного напруги та швидке відновлення напруги під час короткого замикання, але має нижчий стартовий момент.
Вибір між генератором з видимими полюсами та генератором без видимих полюсів залежить від конкретних вимог застосування, включаючи швидкість, потужність, характеристики запуску та механічні та електричні потреби системи.
