Wat zijn de redenen dat synchrone generatoren meer verliezen hebben dan asynchrone motoren?
Hoewel zowel synchrone generatoren (Synchronous Generators) als asynchrone motoren (Induction Motors) werken op basis van het principe van elektromagnetische inductie, verschillen ze in structuur en werkingsprincipes. Deze verschillen leiden ertoe dat synchrone generatoren doorgaans hogere verliezen hebben vergeleken met asynchrone motoren. Hier volgt een gedetailleerde analyse van de redenen:
1. Verlies door opwekkingssysteem
Synchrone Generator: Synchrone generatoren vereisen een onafhankelijk opwekkingssysteem om het rotor magnetisch veld te genereren. Dit systeem bevat meestal een opwekker, rectifier en gerelateerde regelcircuits, die energie verbruiken en bijdragen aan extra verliezen.
Asynchrone Motor: Asynchrone motoren genereren het rotor magnetisch veld door inductie van het stator magnetisch veld, waardoor het behoefte aan een onafhankelijk opwekkingssysteem wordt geëlimineerd en dit type verlies wordt verminderd.
2. Kernverliezen
Synchrone Generator: Kernverliezen (inclusief hystereseverliezen en stroomkringverliezen) in synchrone generatoren zijn doorgaans hoger. Dit komt omdat synchrone generatoren sterkere magnetische velden hebben en de kernmaterialen van zowel de rotor als de stator hogere magnetische fluxdichtheden moeten weerstaan.
Asynchrone Motor: Kernverliezen in asynchrone motoren zijn relatief lager vanwege zwakkere magnetische velden en lagere magnetische fluxdichtheden.
3. Koperverliezen
Synchrone Generator: De stator- en rotorwindingen van synchrone generatoren zijn meestal langer en hebben meer windingen, wat leidt tot hogere weerstanden en daardoor hogere koperverliezen.
Asynchrone Motor: De windingen van asynchrone motoren zijn meestal compacter met lagere weerstanden, wat leidt tot lagere koperverliezen.
4. Windage-verliezen
Synchrone Generator: Synchrone generatoren, vooral die voor grootschalige elektriciteitsopwekking, hebben grotere rotors. De windage-verliezen (ook bekend als mechanische verliezen) tijdens de rotatie zijn hoger.
Asynchrone Motor: Asynchrone motoren hebben kleinere rotors, wat leidt tot lagere windage-verliezen.
5. Lagerverliezen
Synchrone Generator: De lagerbelasting in synchrone generatoren is hoger, vooral in grote generatoren, wat leidt tot hogere wrijvingsverliezen.
Asynchrone Motor: De lagerbelasting in asynchrone motoren is relatief kleiner, wat leidt tot lagere wrijvingsverliezen.
6. Koelsysteemverliezen
Synchrone Generator: Grootchalige synchrone generatoren vereisen efficiënte koelsystemen om veilige werkingstemperaturen te handhaven. Deze koelsystemen zelf verbruiken energie, wat bijdraagt aan de totale verliezen.
Asynchrone Motor: Asynchrone motoren hebben eenvoudigere koelsystemen, wat leidt tot lagere verliezen.
7. Snelheids- en regelsysteemverliezen
Synchrone Generator: Synchrone generatoren worden meestal gebruikt in elektriciteitsopwekkingsystemen en vereisen complexe snelheids- en regelsystemen om stabiele uitvoerfrequentie en spanning te handhaven. Deze regelsystemen verbruiken energie.
Asynchrone Motor: Asynchrone motoren worden meestal gebruikt om mechanische belastingen te drijven en hebben eenvoudigere snelheids- en regelsystemen, wat leidt tot lagere verliezen.
Samenvatting
De verliezen in synchrone generatoren zijn doorgaans groter dan die in asynchrone motoren om de volgende redenen:
Verlies door opwekkingssysteem: Synchrone generatoren vereisen onafhankelijke opwekkingssystemen, wat het energieverbruik verhoogt.
Kernverliezen: Synchrone generatoren hebben hogere magnetische veldsterktes en magnetische fluxdichtheden, wat leidt tot hogere kernverliezen.
Koperverliezen: De windingen van synchrone generatoren hebben hogere weerstanden, wat leidt tot hogere koperverliezen.
Windage-verliezen: Synchrone generatoren hebben grotere rotors, wat leidt tot hogere windage-verliezen.
Lagerverliezen: Synchrone generatoren hebben hogere lagerbelastingen, wat leidt tot hogere wrijvingsverliezen.
Koelsysteemverliezen: Synchrone generatoren vereisen efficiënte koelsystemen, die extra energie verbruiken.
Snelheids- en regelsysteemverliezen: Synchrone generatoren hebben complexe snelheids- en regelsystemen nodig, die energie verbruiken.
