Wanneer worden asynchrone motoren gebruikt als generatoren?

Een asynchrone motor kan als generator worden gebruikt, een werking die bekend staat als een asynchrone generator. De motor kan onder specifieke omstandigheden overschakelen naar generatormodus, voornamelijk voor speciale toepassingsscenario's. Hier zijn de belangrijkste situaties en omstandigheden waarin een asynchrone motor kan worden gebruikt als generator:

1. Werking bij Oversynchronische Snelheid

Omstandigheden:

Snelheid Overtreft Synchrone Snelheid: Wanneer de rotorsnelheid van de asynchrone motor de synchrone snelheid overtreft, kan deze als generator werken. De synchrone snelheid wordt bepaald door de netfrequentie en het aantal polen in de motor. ns = 120f/p

Waarbij:

ns is de synchrone snelheid (omwentelingen per minuut).

f is de netfrequentie (Hz).p is het aantal poolparen in de motor.

Principe:

Wanneer de rotorsnelheid de synchrone snelheid overtreft, keert de richting waarin de rotorleiders het statormagnetisch veld snijden om, waardoor de geïnduceerde stroom in de rotor ook omdraait. Dit genereert een magnetisch veld in de rotor dat het statormagnetisch veld tegenwerkt, wat een elektromagnetisch koppel creëert dat de motor doet overgaan van het absorberen van elektrische energie naar het genereren ervan.

2. Aangedreven Door Een Externe Primaire Drijver

Omstandigheden:

Externe Primaire Drijver: Een externe primaire drijver (zoals een water turbine, windturbine of dieselmotor) moet de rotor aandrijven tot een snelheid die de synchrone snelheid overtreft.

Toepassingen:

• Windenergieopwekking: Windturbines drijven asynchrone generatoren aan om windenergie om te zetten in elektrische energie.

• Waterkrachtenergieopwekking: Waterturbinen drijven asynchrone generatoren aan om waterenergie om te zetten in elektrische energie.

• Dieselenergieopwekking: Dieselmotoren drijven asynchrone generatoren aan voor gebruik in kleine krachtcentrales of noodvoorzieningen.

3. Aangesloten Op Het Netwerk

Omstandigheden:

Parallel Aansluiting Op Het Netwerk: Asynchrone generatoren moeten meestal aangesloten zijn op het netwerk om de benodigde opwekkingsstroom te ontvangen. Asynchrone generatoren kunnen de vereiste opwekkingsstroom niet zelf leveren en moeten deze verkrijgen van het netwerk of een andere energiebron.

Principe:

Wanneer een asynchrone generator is aangesloten op het netwerk, maakt de opwekkingsstroom die door het netwerk wordt geleverd het mogelijk dat de rotor een magnetisch veld produceert, waardoor elektrische energie wordt gegenereerd. De aansluiting op het netwerk verbetert de stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem.

4. Onafhankelijke Werking

Omstandigheden:

Zelf-opgewekte Werking: In sommige gevallen kunnen asynchrone generatoren in zelf-opgewekte modus werken, gebruikmakend van restmagnetisatie en parallelle condensatoren om zelf-opwekking te bereiken. Deze methode is geschikt voor kleine, onafhankelijke energieopwekkingsystemen.

Principe:

Bij zelf-opgewekte werking heeft de asynchrone generator een initiële magnetische veld nodig (meestal verstrekt door restmagnetisatie) en parallelle condensatoren om de benodigde blinde vermogens toe te voegen om de generator in bedrijf te houden.

5. Variabele Snelheidsopwekking

Omstandigheden:

Variabele Snelheidsprimaire Drijver: Asynchrone generatoren kunnen rechtstreeks worden gebruikt voor variabele snelheidsopwekking binnen een bepaald bereik, zonder de noodzaak van complexe versnellingsbakken of regelsystemen.

Toepassingen:

• Windenergieopwekking: Wanneer de windsnelheden variëren, verandert de rotatiesnelheid van de windturbine, en asynchrone generatoren kunnen zich aanpassen aan deze veranderingen om variabele snelheidsopwekking te realiseren.

• Waterkrachtenergieopwekking: Wanneer de waterdebieten variëren, verandert de rotatiesnelheid van de waterturbine, en asynchrone generatoren kunnen zich aanpassen aan deze veranderingen om variabele snelheidsopwekking te realiseren.

Voordelen

• Eenvoudige Structuur: Asynchrone generatoren hebben geen complexe opwekkingsystemen nodig, waardoor ze eenvoudig van structuur zijn en gemakkelijk te onderhouden.

• Gemakkelijke Aansluiting Op Het Netwerk: Asynchrone generatoren zijn gemakkelijk aan te sluiten op het netwerk en eenvoudig te regelen.

• Economisch: Asynchrone generatoren zijn kosteneffectief en geschikt voor klein- en middelgrote energieopwekkingsystemen.

Nadelen

• Vereist Opwekkingsstroom: Asynchrone generatoren hebben opwekkingsstroom nodig van het netwerk of een andere energiebron en kunnen niet onafhankelijk werken.

• Krachtfactor: Asynchrone generatoren vereisen meestal parallelle condensatoren om de krachtfactor te verbeteren; anders kunnen ze de efficiëntie van de energievoorziening beïnvloeden.

Samenvatting

Een asynchrone motor kan onder specifieke omstandigheden worden gebruikt als generator, voornamelijk voor toepassingen zoals windenergieopwekking, waterkrachtenergieopwekking en dieselenergieopwekking. Door op supersynchronische snelheden te werken en aangedreven te worden door een externe primaire drijver, kan de asynchrone motor overschakelen naar generatormodus, mechanische energie omzettend in elektrische energie.