Jakie są przyczyny większych strat w synchronicznych generatorach w porównaniu do silników indukcyjnych

Powody, dla których straty w synchronicznym generatory są większe niż w silnikach indukcyjnych

Synchroniczne generatory i silniki indukcyjne ponoszą różne straty podczas działania, ale straty w synchronicznych generatorach są zazwyczaj większe. Jest to głównie spowodowane różnicami w ich strukturze i zasadach działania. Oto niektóre główne powody:

1. Straty wzbudzania

• Synchroniczny generator: Synchroniczne generatory wymagają zewnętrznego systemu wzbudzenia do tworzenia pola magnetycznego, co prowadzi do dodatkowych strat. System wzbudzenia zwykle obejmuje wzbudnik, prostownik i cewki wzbudzające, wszystkie zużywające energię elektryczną.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne generują swoje pole magnetyczne poprzez prąd przemienny w cewkach stojanowych, eliminując potrzebę zewnętrznego systemu wzbudzenia i unikając tym samym strat wzbudzania.

2. Straty w rdzeniu

• Synchroniczny generator: Synchroniczne generatory mają zazwyczaj wyższe straty w rdzeniu, ponieważ działają przy silniejszych polach magnetycznych i wyższych częstotliwościach. Straty w rdzeniu obejmują straty hysterezy i wirującego prądu.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne mają niższe straty w rdzeniu, ponieważ działają przy słabszych polach magnetycznych i niższych częstotliwościach.

3. Straty miedziane

• Synchroniczny generator: Synchroniczne generatory mają dłuższe cewki stojanowe i biegunowe o większej oporności, co prowadzi do wyższych strat miedzianych. Ponadto, cewki wzbudzające również przyczyniają się do strat miedzianych.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne mają krótsze cewki stojanowe i biegunowe o mniejszej oporności, co prowadzi do niższych strat miedzianych.

4. Straty mechaniczne

• Synchroniczny generator: Synchroniczne generatory są często używane w dużych elektrowniach i działają przy wyższych prędkościach, co prowadzi do większych strat mechanicznych z łożysk i aerodynamicznych.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne działają zazwyczaj przy niższych prędkościach, co prowadzi do mniejszych strat mechanicznych.

5. Straty komutacyjne

• Synchroniczny generator: Podczas działania, synchroniczne generatory mają większą szczelinę powietrzną między rotorem a stojanem, co prowadzi do nierównomiernego rozkładu pola magnetycznego i dodatkowych strat.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne mają mniejszą szczelinę powietrzną, co prowadzi do bardziej równomiernego pola magnetycznego i niższych strat komutacyjnych.

6. Straty w systemie chłodzenia

• Synchroniczny generator: Duże synchroniczne generatory często wymagają skomplikowanych systemów chłodzenia do odprowadzania ciepła, a te systemy same zużywają energię, zwiększając całkowite straty.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne mają prostsze systemy chłodzenia, co prowadzi do niższych strat.

7. Straty harmoniczne

• Synchroniczny generator: Synchroniczne generatory mogą produkować harmoniczne podczas działania ze względu na zmienności w systemie wzbudzenia i obciążeniu, co prowadzi do dodatkowych strat.

• Silnik indukcyjny: Silniki indukcyjne mają niższe straty harmoniczne, ponieważ działają na standardowych źródłach prądu przemiennego.

Podsumowanie

Główne powody, dla których synchroniczne generatory mają większe straty niż silniki indukcyjne, to:

• Straty wzbudzania: Synchroniczne generatory wymagają zewnętrznego systemu wzbudzenia, podczas gdy silniki indukcyjne nie.

• Straty w rdzeniu: Synchroniczne generatory działają przy silniejszych polach magnetycznych, co prowadzi do wyższych strat w rdzeniu.

• Straty miedziane: Synchroniczne generatory mają dłuższe cewki o większej oporności, co prowadzi do wyższych strat miedzianych.

• Straty mechaniczne: Synchroniczne generatory działają przy wyższych prędkościach, co prowadzi do większych strat mechanicznych.

• Straty komutacyjne: Synchroniczne generatory mają większą szczelinę powietrzną, co prowadzi do wyższych strat komutacyjnych.

• Straty w systemie chłodzenia: Synchroniczne generatory wymagają skomplikowanych systemów chłodzenia, co prowadzi do wyższych strat.

• Straty harmoniczne: Synchroniczne generatory mogą produkować harmoniczne, co prowadzi do dodatkowych strat.

Te czynniki razem przyczyniają się do wyższych całkowitych strat w synchronicznych generatorach w porównaniu do silników indukcyjnych. Przy wyborze odpowiedniego typu silnika dla danej aplikacji należy uwzględnić różne czynniki, w tym efektywność, koszt, konserwację i środowisko pracy.