Jaké jsou důvody, proč synchronní generátory mají větší ztráty než indukční motory?

Ačkoli synchronní generátory (Synchronous Generators) i indukční motory (Induction Motors) fungují na principu elektromagnetické indukce, liší se svou konstrukcí a pracovními principy. Tyto rozdíly vedou k tomu, že synchronní generátory obvykle mají vyšší ztráty než indukční motory. Zde je detailní analýza důvodů:

1. Ztráty v excitačním systému

• Synchronní generátor: Synchronní generátory vyžadují samostatný excitační systém pro generování magnetického pole rotoru. Tento systém obvykle zahrnuje exicitér, přepínací zařízení a související ovládací obvody, které spotřebovávají energii a přispívají k dodatečným ztrátám.

• Indukční motor: Indukční motory generují magnetické pole rotoru prostřednictvím indukce ze statorového magnetického pole, což eliminuje potřebu samostatného excitačního systému a tedy snižuje tento typ ztrát.

2. Ztráty v jádru

• Synchronní generátor: Ztráty v jádru (včetně hysterézních a vířivých ztrát) u synchronních generátorů jsou obvykle vyšší. To je proto, že synchronní generátory mají silnější magnetická pole a materiály jádra jak rotoru, tak statoru musí odolávat vyšším hustotám magnetického toku.

• Indukční motor: Ztráty v jádru u indukčních motorů jsou relativně nižší kvůli slabším magnetickým polím a nižším hustotám magnetického toku.

3. Měděné ztráty

• Synchronní generátor: Víření statoru a rotoru synchronních generátorů jsou obvykle delší a mají více otáček, což vede ke vyššímu odporu a následně k vyšším měděným ztrátám.

• Indukční motor: Víření indukčních motorů jsou obvykle kompaktnější s nižším odporem, což vede k nižším měděným ztrátám.

4. Ztráty vznášení

• Synchronní generátor: Synchronní generátory, zejména ty používané pro velkéměrnou výrobu elektrické energie, mají větší rotory. Ztráty vznášení (známé také jako mechanické ztráty) během rotace jsou vyšší.

• Indukční motor: Indukční motory mají menší rotory, což vede k nižším ztrátám vznášení.

5. Ztráty v ložiskách

• Synchronní generátor: Nárazy v ložiscích synchronních generátorů jsou vyšší, zejména u velkých generátorů, což vede k vyšším třecím ztrátám.

• Indukční motor: Nárazy v ložiscích indukčních motorů jsou relativně menší, což vede k nižším třecím ztrátám.

6. Ztráty chladičného systému

• Synchronní generátor: Velké synchronní generátory vyžadují efektivní chladičné systémy pro udržení bezpečných pracovních teplot. Tyto chladičné systémy samy spotřebovávají energii, což přidává k celkovým ztrátám.

• Indukční motor: Indukční motory mají jednodušší chladičné systémy, což vede k nižším ztrátám.

7. Ztráty rychlostního a řídícího systému

• Synchronní generátor: Synchronní generátory jsou obvykle používány v systémech pro výrobu elektrické energie a vyžadují složité rychlostní a řídící systémy pro udržení stabilní výstupní frekvence a napětí. Tyto řídící systémy spotřebovávají energii.

• Indukční motor: Indukční motory jsou obvykle používány k pohonu mechanických zátěží a mají jednodušší rychlostní a řídící systémy, což vede k nižším ztrátám.

Shrnutí

Ztráty u synchronních generátorů jsou obecně vyšší než u indukčních motorů z následujících důvodů:

• Ztráty v excitačním systému: Synchronní generátory vyžadují samostatné excitační systémy, které zvyšují spotřebu energie.

• Ztráty v jádru: Synchronní generátory mají vyšší sílu magnetického pole a hustoty magnetického toku, což vede k vyšším ztrátám v jádru.

• Měděné ztráty: Víření synchronních generátorů má vyšší odpor, což vede k vyšším měděným ztrátám.

• Ztráty vznášení: Synchronní generátory mají větší rotory, což vede k vyšším ztrátám vznášení.

• Ztráty v ložiskách: Synchronní generátory mají vyšší nárazy v ložiscích, což vede k vyšším třecím ztrátám.

• Ztráty chladičného systému: Synchronní generátory vyžadují efektivní chladičné systémy, které spotřebovávají dodatečnou energii.

• Ztráty rychlostního a řídícího systému: Synchronní generátory vyžadují složité rychlostní a řídící systémy, které spotřebovávají energii.