Які причини призводять до більших втрат синхронних генераторів по порівнянню з асинхронними двигунами

Хоча синхронні генератори (Synchronous Generators) та асинхронні двигуни (Induction Motors) працюють на основі принципу електромагнітної індукції, вони відрізняються своєю будовою та принципами роботи. Ці відмінності призводять до того, що синхронні генератори зазвичай мають більші втрати порівняно з асинхронними двигунами. Ось детальний аналіз причин:

1. Втрати системи заходження

• Синхронний Генератор: Синхронні генератори потребують незалежної системи заходження для створення магнітного поля ротора. Ця система зазвичай включає заходжувач, прямокутник і пов'язані керуючі схеми, які споживають енергію та додають додаткові втрати.

• Асинхронний Двигун: Асинхронні двигуни створюють магнітне поле ротора через індукцію від магнітного поля статора, що усуває потребу в незалежній системі заходження і таким чином зменшує цей тип втрат.

2. Втрати в серцевині

• Синхронний Генератор: Втрати в серцевині (включаючи втрати на гістерезис та вихореві втрати) в синхронних генераторах зазвичай вищі. Це пов'язано з тим, що синхронні генератори мають сильніші магнітні поля, а матеріали серцевини как ротора, так и статора повинні витримувати вищі магнітні потокові густини.

• Асинхронний Двигун: Втрати в серцевині асинхронних двигунів відносно нижчі через слабкіші магнітні поля та нижчі магнітні потокові густини.

3. Мідні втрати

• Синхронний Генератор: Обмотки статора та ротора синхронних генераторів зазвичай довші та мають більше витків, що призводить до вищого опору та, відповідно, вищих мідних втрат.

• Асинхронний Двигун: Обмотки асинхронних двигунів зазвичай компактніші з нижчим опором, що призводить до нижчих мідних втрат.

4. Втрати на вітрові

• Синхронний Генератор: Синхронні генератори, особливо ті, які використовуються для великомасштабного виробництва електроенергії, мають більші ротори. Втрати на вітрові (також відомі як механічні втрати), що виникають під час обертання, вищі.

• Асинхронний Двигун: Асинхронні двигуни мають менші ротори, що призводить до нижчих втрат на вітрові.

5. Втрати на підшипниках

• Синхронний Генератор: Навантаження на підшипники синхронних генераторів вище, особливо в великих генераторах, що призводить до вищих втрат на тертя.

• Асинхронний Двигун: Навантаження на підшипники асинхронних двигунів відносно нижче, що призводить до нижчих втрат на тертя.

6. Втрати системи охолодження

• Синхронний Генератор: Великі масштабні синхронні генератори потребують ефективних систем охолодження для підтримання безпечних температур роботи. Ці системи охолодження самостійно споживають енергію, додаючи до загальних втрат.

• Асинхронний Двигун: Асинхронні двигуни мають простіші системи охолодження, що призводить до нижчих втрат.

7. Втрати системи швидкості та керування

• Синхронний Генератор: Синхронні генератори зазвичай використовуються в системах виробництва електроенергії та потребують складних систем швидкості та керування для підтримання стабільної частоти та напруги виходу. Ці системи керування споживають енергію.

• Асинхронний Двигун: Асинхронні двигуни зазвичай використовуються для приводу механічних навантажень та мають простіші системи швидкості та керування, що призводить до нижчих втрат.

Висновок

Втрати в синхронних генераторах загалом більші, ніж в асинхронних двигунах, з наступних причин:

• Втрати системи заходження: Синхронні генератори потребують незалежних систем заходження, що збільшує споживання енергії.

• Втрати в серцевині: Синхронні генератори мають більші магнітні поля та магнітні потокові густини, що призводить до вищих втрат в серцевині.

• Мідні втрати: Обмотки синхронних генераторів мають вищий опір, що призводить до вищих мідних втрат.

• Втрати на вітрові: Синхронні генератори мають більші ротори, що призводить до вищих втрат на вітрові.

• Втрати на підшипниках: Синхронні генератори мають вищі навантаження на підшипники, що призводить до вищих втрат на тертя.

• Втрати системи охолодження: Синхронні генератори потребують ефективних систем охолодження, які споживають додаткову енергію.

• Втрати системи швидкості та керування: Синхронні генератори потребують складних систем швидкості та керування, які споживають енергію.