متى يتم استخدام محركات الإثارة كمولدات؟
يمكن استخدام محرك الحث كمولد، وهو وضع التشغيل المعروف باسم مولد الحث. يمكن للمحرك التحويل إلى وضع المولد تحت ظروف معينة، أساساً لسيناريوهات تطبيق خاصة. فيما يلي الحالات والظروف الرئيسية التي يمكن فيها استخدام محرك الحث كمولد:
1. التشغيل بسرعة فوق المتزامنة
الظروف:
تتجاوز السرعة السرعة المتزامنة: عندما تتجاوز سرعة الدوار في محرك الحث السرعة المتزامنة، يمكن أن يعمل كمولد. يتم تحديد السرعة المتزامنة بواسطة تردد التغذية وعدد الأقطاب في المحرك. ns = 120f/p
حيث:
ns هي السرعة المتزامنة (دورة في الدقيقة).
f هو تردد التغذية (هرتز). p هو عدد أزواج الأقطاب في المحرك.
المبدأ:
عندما تتجاوز سرعة الدوار السرعة المتزامنة، تتغير اتجاه القطع الذي تقوم به موصلات الدوار لمجال المغناطيس الثابت، مما يتسبب في عكس التيار المستحث في الدوار أيضاً. هذا يولد مجالاً مغناطيسياً في الدوار يعارض مجال المغناطيس الثابت، مما يخلق عزم كهرومغناطيسي يحول المحرك من استهلاك الطاقة الكهربائية إلى إنتاجها.
2. تشغيل بواسطة دافع خارجي رئيسي
الظروف:
دافع خارجي رئيسي: يجب أن يدفع الدوار بواسطة دافع خارجي رئيسي (مثل توربين المياه أو توربين الرياح أو محرك ديزل) إلى سرعة تتجاوز السرعة المتزامنة.
التطبيقات:
إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح: تدفع توربينات الرياح مولدات الحث لتحويل طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية.
إنتاج الطاقة الكهربائية من المياه: تدفع توربينات المياه مولدات الحث لتحويل طاقة المياه إلى طاقة كهربائية.
إنتاج الطاقة الكهربائية من الديزل: تدفع محركات الديزل مولدات الحث لاستخدامها في محطات الطاقة الصغيرة أو مصادر الطاقة الطارئة.
3. التشغيل متصل بالشبكة
الظروف:
متصل بالشبكة: غالباً ما يحتاج مولدات الحث إلى الاتصال بالشبكة لتلقي التيار المثير اللازم. لا يمكن لمولدات الحث توفير التيار المثير اللازم بنفسها ويجب الحصول عليه من الشبكة أو مصدر طاقة آخر.
المبدأ:
عندما يتم توصيل مولد الحث بالشبكة، يمكّن التيار المثير المقدم من الشبكة الدوار من إنتاج مجال مغناطيسي، وبالتالي إنتاج الطاقة الكهربائية. يحسن الاتصال بالشبكة الاستقرار والموثوقية لنظام.
4. التشغيل المستقل
الظروف:
التشغيل الذاتي: في بعض الحالات، يمكن لمولدات الحث العمل في وضع التشغيل الذاتي باستخدام المغناطيسية المتبقية والمكثفات المتوازية لتحقيق التشغيل الذاتي. تناسب هذه الطريقة أنظمة توليد الطاقة المستقلة الصغيرة.
المبدأ:
في التشغيل الذاتي، يحتاج مولد الحث إلى مجال مغناطيسي أولي (عادة ما يتم توفيره بواسطة المغناطيسية المتبقية) والمكثفات المتوازية لتوفير الطاقة الركيكية اللازمة للحفاظ على تشغيل المولد.
5. توليد الطاقة بسرعات متغيرة
الظروف:
دافع خارجي رئيسي بسرعات متغيرة: يمكن استخدام مولدات الحث مباشرة لتوليد الطاقة بسرعات متغيرة ضمن نطاق معين، دون الحاجة إلى صناديق التروس المعقدة أو أنظمة التحكم.
التطبيقات:
إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح: عندما تتغير سرعات الرياح، تتغير سرعة دوران توربين الرياح، ويمكن لمولدات الحث التكيف مع هذه التغييرات لتحقيق توليد الطاقة بسرعات متغيرة.
إنتاج الطاقة الكهربائية من المياه: عندما تتغير معدلات تدفق المياه، تتغير سرعة دوران توربين المياه، ويمكن لمولدات الحث التكيف مع هذه التغييرات لتحقيق توليد الطاقة بسرعات متغيرة.
المزايا
البنية البسيطة: لا تحتاج مولدات الحث إلى أنظمة تشويق معقدة، مما يجعلها بسيطة في البنية وسهلة الصيانة.
سهولة الاتصال بالشبكة: من السهل توصيل مولدات الحث بالشبكة وهي سهلة التحكم.
اقتصادية: مولدات الحث ذات كلفة منخفضة ومناسبة لأنظمة توليد الطاقة الصغيرة والمتوسطة الحجم.
العيوب
يتطلب التيار المثير: تحتاج مولدات الحث إلى تلقي التيار المثير من الشبكة أو مصدر طاقة آخر ولا يمكنها العمل بشكل مستقل.
عامل القوة: غالبًا ما تحتاج مولدات الحث إلى المكثفات المتوازية لتحسين عامل القوة، وإلا فإنها قد تؤثر على كفاءة تزويد الطاقة.
ملخص
يمكن استخدام محرك الحث كمولد تحت ظروف معينة، أساساً لتطبيقات مثل إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح والمياه والديزل. من خلال العمل بسرعات فوق المتزامنة ودفعه بواسطة دافع خارجي رئيسي، يمكن للمحرك التحويل إلى وضع المولد، مما يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
