インダクションモータが発電機として使用されるのはいつですか

誘導電動機は、特定の条件下で発電機として使用でき、これを誘導発電機と呼びます。このモータは主に特殊なアプリケーションシナリオのために、特定の条件下で発電機モードに切り替えることができます。以下が誘導電動機を発電機として使用するための主要な状況と条件です。

1. 超同期速度運転

条件：

同期速度を超える速度：誘導電動機の回転子の速度が同期速度を超えた場合、発電機として動作することができます。同期速度は供給周波数とモータの極数によって決定されます。 ns = 120f/p

ただし：

ns は同期速度（RPM）です。

fは供給周波数（Hz）です。pはモータの極対数です。

原理：

回転子の速度が同期速度を超えると、回転子の導体が定子磁界を切る方向が逆転し、回転子に誘起される電流も逆転します。これにより、回転子に定子磁界と反対の磁界が生成され、電磁トルクが生じて、電気エネルギーを吸収するモータから発電するモータへと変化します。

2. 外部原動機による駆動

条件：

外部原動機：水車、風車、ディーゼルエンジンなどの外部原動機が回転子を同期速度を超える速度まで駆動する必要があります。

応用：

• 風力発電：風車が誘導発電機を駆動して風力を電気エネルギーに変換します。

• 水力発電：水車が誘導発電機を駆動して水力を電気エネルギーに変換します。

• ディーゼル発電：ディーゼルエンジンが誘導発電機を駆動して小規模発電所や非常用電源として使用します。

3. グリッド接続運転

条件：

グリッドとの並列接続：誘導発電機は通常、必要な励磁電流を得るためにグリッドに接続する必要があります。誘導発電機は自立的に励磁電流を提供することはできず、グリッドまたは他の電源から得る必要があります。

原理：

誘導発電機がグリッドに接続されると、グリッドからの励磁電流により回転子が磁界を生成し、電気エネルギーを発生します。グリッド接続はシステムの安定性と信頼性を向上させます。

4. 独立運転

条件：

自己励磁運転：一部の場合、誘導発電機は残留磁束と並列コンデンサーを使用して自己励磁モードで動作できます。この方法は小規模独立発電システムに適しています。

原理：

自己励磁運転では、誘導発電機は初期磁界（通常は残留磁束によって提供される）と並列コンデンサーが必要なリアクティブパワーを提供し、発電機の動作を維持します。

5. 可変速度発電

条件：

可変速度原動機：誘導発電機は一定範囲内で直接可変速度発電に使用でき、複雑なギアボックスや制御システムは必要ありません。

応用：

• 風力発電：風速が変化すると風車の回転速度が変わりますが、誘導発電機はこれらの変化に対応して可変速度発電を実現できます。

• 水力発電：水流が変化すると水車の回転速度が変わりますが、誘導発電機はこれらの変化に対応して可変速度発電を実現できます。

利点

• シンプルな構造：誘導発電機は複雑な励磁システムを必要としないため、構造がシンプルでメンテナンスが容易です。

• 簡単なグリッド接続：誘導発電機はグリッドへの接続が簡単で、制御もしやすいです。

• 経済的：誘導発電機はコスト効率が高く、小中規模の発電システムに適しています。

欠点

• 励磁電流が必要：誘導発電機はグリッドまたは他の電源から励磁電流を受け取る必要があり、自立的には動作できません。

• 力率：誘導発電機は通常、並列コンデンサーを使用して力率を改善する必要があります。そうでない場合、電力供給の効率に影響を与えます。

まとめ

誘導電動機は特定の条件下で発電機として使用でき、主に風力発電、水力発電、ディーゼル発電などの応用に使用されます。超同期速度での運転と外部原動機による駆動により、誘導電動機は発電機モードに切り替わり、機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。