Mikä on syy siihen, että synkroniset generaattorit aiheuttavat enemmän häviöitä kuin induktiokoneet

Vaikka sekä synkroniset generaattorit (Synchronous Generators) että induktiokynttilät (Induction Motors) toimivat sähkömagneettisen induktioperiaatteen perusteella, niillä on erilainen rakenne ja toimintaperiaate. Nämä erot johtavat siihen, että synkronisilla generaattoreilla on yleensä suuremmat hukkapotenssit kuin induktiokynttilöillä. Tässä on yksityiskohtainen analyysi näistä syistä:

1. Jännitteiden hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisilla generaattoreilla on tarve riippumattomaan jännitteiden systeemiin rotorin magneettikentän luomiseksi. Tämä järjestelmä sisältää yleensä jännittimen, suodatin ja liittyvät ohjauskäytännöt, jotka kuluttavat energiaa ja aiheuttavat lisähukkapotensseja.

• Induktiovoima: Induktiovoimat luovat rotorin magneettikentän statorin magneettikentän induktiosta, mikä poistaa tarpeen riippumattomalle jännitteiden systeemille ja vähentää tällaisia hukkapotentteja.

2. Ytimen hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisissa generaattoreissa ytimen hukkapotentit (mukaan lukien hystereesihukkapotentit ja pyörrejätekuvat) ovat yleensä korkeammat. Tämä johtuu siitä, että synkronisilla generaattoreilla on vahvemmat magneettikentät ja sekä rotorin että statorin ytimen materiaaleilla on kyettävä kestämään korkeampia magneettifluxtiitiheyksiä.

• Induktiovoima: Induktiovoimissa ytimen hukkapotentit ovat suhteellisesti pienemmät heikommista magneettikenttistä ja alhaisemmista magneettifluxtiitiheyksistä.

3. Kuparin hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisissa generaattoreissa statorin ja rotorin kierot ovat yleensä pidempiä ja niissä on enemmän kiertokierroksia, mikä johtaa korkeampaan vastustukseen ja siten korkeampiin kuparihukkapotentteihin.

• Induktiovoima: Induktiovoimissa kierot ovat yleensä tiiviimmät ja niissä on alhaisempi vastus, mikä johtaa alhaisempiin kuparihukkapotentteihin.

4. Tuulen hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisilla generaattoreilla, erityisesti isoissa sähköntuotantolaitoksissa käytetyillä, on suuremmat rotorit. Niiden tuuletusmenetykset (myös tunnettuina mekaanisina menetyksinä) ovat korkeammat.

• Induktiovoima: Induktiovoimissa on pienemmät rotorit, mikä johtaa alhaisempiin tuulen hukkapotentteihin.

5. Lepuraidojen hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisilla generaattoreilla, erityisesti isolla laitteilla, lepuraidojen kuormitukset ovat korkeammat, mikä johtaa korkeampiin kitkan hukkapotentteihin.

• Induktiovoima: Induktiovoimissa lepuraidojen kuormitukset ovat suhteellisesti pienemmät, mikä johtaa alhaisempiin kitkan hukkapotentteihin.

6. Jäähdytysjärjestelmän hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Isot synkroniset generaattorit vaativat tehokasta jäähdytysjärjestelmää turvallisten toimintalämpötilojen ylläpitämiseksi. Nämä jäähdytysjärjestelmät kuluttavat itse energiaa, mikä lisää kokonaismenetyksiä.

• Induktiovoima: Induktiovoimissa jäähdytysjärjestelmät ovat yksinkertaisempia, mikä johtaa alhaisempiin hukkapotentteihin.

7. Nopeuden ja ohjausjärjestelmän hukkapotentit

• Synkroninen generaattori: Synkronisilla generaattoreilla, jotka käytetään yleensä sähköntuotantojärjestelmissä, on tarve monimutkaisiin nopeuden ja ohjausjärjestelmiin vakaiden ulostulojen taajuuden ja jännitteen ylläpitämiseksi. Nämä ohjausjärjestelmät kuluttavat energiaa.

• Induktiovoima: Induktiovoimia käytetään yleensä mekaanisten kuormien ajamiseen, ja niillä on yksinkertaisemmat nopeuden ja ohjausjärjestelmät, mikä johtaa alhaisempiin hukkapotentteihin.

Yhteenveto

Synkronisilla generaattoreilla on yleensä suuremmat hukkapotentit kuin induktiokynttilöillä seuraavista syistä:

• Jännitteiden hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on tarve riippumattomiin jännitteiden systeemeihin, mikä lisää energiankulutusta.

• Ytimen hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on korkeammat magneettikentän voimakkuudet ja magneettifluxtiitiheydet, mikä johtaa korkeampiin ytimen hukkapotentteihin.

• Kuparin hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla kierot ovat korkeampia vastuksia, mikä johtaa korkeampiin kuparihukkapotentteihin.

• Tuulen hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on suuremmat rotorit, mikä johtaa korkeampiin tuulen hukkapotentteihin.

• Lepuraidojen hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on korkeammat lepuraidojen kuormitukset, mikä johtaa korkeampiin kitkan hukkapotentteihin.

• Jäähdytysjärjestelmän hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on tarve tehokkaisiin jäähdytysjärjestelmiin, jotka kuluttavat lisää energiaa.

• Nopeuden ja ohjausjärjestelmän hukkapotentit: Synkronisilla generaattoreilla on tarve monimutkaisiin nopeuden ja ohjausjärjestelmiin, jotka kuluttavat energiaa.