Quins són els motius per als quals els generadors síncrons tenen més pèrdues que els motors d'inducció?

Tot i que tant els generadors síncrons (Synchronous Generators) com els motors d'inducció (Induction Motors) funcionen basant-se en el principi de la inducció electromagnètica, difereixen en estructura i principis de funcionament. Aquestes diferències resulten en que els generadors síncrons solen tenir més pèrdues en comparació amb els motors d'inducció. Aquí es presenta un anàlisi detallat de les raons:

1. Pèrdues del sistema d'excitació

• Generador Síncron: Els generadors síncrons requereixen un sistema d'excitació independent per generar el camp magnètic del rotor. Aquest sistema sol incloure un exciter, un rectificador i circuits de control relacionats, que consumen energia i contribueixen a pèrdues addicionals.

• Motor d'Inducció: Els motors d'inducció generen el camp magnètic del rotor a través de l'inducció del camp magnètic del estator, eliminant la necessitat d'un sistema d'excitació independent i reduint així aquest tipus de pèrdues.

2. Pèrdues del nucli

• Generador Síncron: Les pèrdues del nucli (incloent les pèrdues per histeresis i corrents de Foucault) en els generadors síncrons són típicament més altes. Això és degut a que els generadors síncrons tenen camps magnètics més forts i els materials del nucli tant del rotor com del estator han de suportar densitats de flux magnètic més altes.

• Motor d'Inducció: Les pèrdues del nucli en els motors d'inducció són relativament més baixes a causa de camps magnètics més febles i densitats de flux magnètic més baixes.

3. Pèrdues de cobre

• Generador Síncron: Les bobines del estator i rotor dels generadors síncrons solen ser més llargues i tenir més voltes, resultant en una resistència més alta i, per tant, en pèrdues de cobre més altes.

• Motor d'Inducció: Les bobines dels motors d'inducció són típicament més compactes amb una resistència més baixa, resultant en pèrdues de cobre més baixes.

4. Pèrdues aerodinàmiques

• Generador Síncron: Els generadors síncrons, especialment els utilitzats per a la generació d'energia a gran escala, tenen rotores més grans. Les pèrdues aerodinàmiques (també conegudes com a pèrdues mecàniques) generades durant la rotació són més altes.

• Motor d'Inducció: Els motors d'inducció tenen rotores més petits, resultant en pèrdues aerodinàmiques més baixes.

5. Pèrdues de rodaments

• Generador Síncron: Les càrregues als rodaments dels generadors síncrons són més altes, especialment en els generadors grans, resultant en pèrdues de fricció més altes.

• Motor d'Inducció: Les càrregues als rodaments dels motors d'inducció són relativament més petites, resultant en pèrdues de fricció més baixes.

6. Pèrdues del sistema de refrigeració

• Generador Síncron: Els generadors síncrons a gran escala requereixen sistemes de refrigeració eficients per mantenir temperatures operatives segures. Aquests sistemes de refrigeració consumeixen energia, afegint a les pèrdues totals.

• Motor d'Inducció: Els motors d'inducció tenen sistemes de refrigeració més simples, resultant en pèrdues més baixes.

7. Pèrdues del sistema de velocitat i control

• Generador Síncron: Els generadors síncrons s'utilitzen típicament en sistemes de generació d'energia i requereixen sistemes de velocitat i control complexos per mantenir una freqüència i tensió de sortida estables. Aquests sistemes de control consumeixen energia.

• Motor d'Inducció: Els motors d'inducció s'utilitzen típicament per a conduir càrregues mecàniques i tenen sistemes de velocitat i control més simples, resultant en pèrdues més baixes.

Resum

Les pèrdues en els generadors síncrons són generalment més grans que en els motors d'inducció per les següents raons:

• Pèrdues del sistema d'excitació: Els generadors síncrons requereixen sistemes d'excitació independents, que augmenten el consum d'energia.

• Pèrdues del nucli: Els generadors síncrons tenen intensitats de camp magnètic més altes i densitats de flux magnètic més altes, resultant en pèrdues del nucli més altes.

• Pèrdues de cobre: Les bobines dels generadors síncrons tenen una resistència més alta, resultant en pèrdues de cobre més altes.

• Pèrdues aerodinàmiques: Els generadors síncrons tenen rotores més grans, resultant en pèrdues aerodinàmiques més altes.

• Pèrdues de rodaments: Els generadors síncrons tenen càrregues de rodaments més altes, resultant en pèrdues de fricció més altes.

• Pèrdues del sistema de refrigeració: Els generadors síncrons requereixen sistemes de refrigeració eficients, que consumeixen energia addicional.

• Pèrdues del sistema de velocitat i control: Els generadors síncrons necessiten sistemes de velocitat i control complexos, que consumeixen energia.