Kiedy silniki indukcyjne są używane jako generatory?

Silnik indukcyjny może być używany jako generator, tryb pracy znany jako generator indukcyjny. Silnik może przełączyć się w tryb generatora pod określonymi warunkami, głównie dla specyficznych scenariuszy zastosowania. Oto główne sytuacje i warunki, przy których silnik indukcyjny może być używany jako generator:

1. Działanie nadprędkościowe

Warunki:

Prędkość przekracza prędkość synchroniczną: Gdy prędkość obrotowa wirnika silnika indukcyjnego przekracza prędkość synchroniczną, może działać jako generator. Prędkość synchroniczna jest określana przez częstotliwość zasilania i liczbę biegunów w silniku. ns = 120f/p

Gdzie:

ns jest prędkością synchroniczną (obr./min).

f to częstotliwość zasilania (Hz). p to liczba par biegunów w silniku.

Zasada:

Gdy prędkość obrotowa wirnika przekracza prędkość synchroniczną, kierunek, w którym przewodniki wirnika przecinają pole magnetyczne stojana, odwraca się, co powoduje, że prąd indukowany w wirniku również odwraca kierunek. To generuje pole magnetyczne w wirniku, które przeciwstawia się polu magnetycznemu stojana, tworząc moment elektromagnetyczny, który zamienia silnik z odbiorcy energii elektrycznej na jej producenta.

2. Napędzany zewnętrznym napędem głównym

Warunki:

Zewnętrzny napęd główny: Zewnętrzny napęd główny (takie jak turbina wodna, turbina wiatrowa lub silnik Diesla) musi napędzać wirnik do prędkości przekraczającej prędkość synchroniczną.

Zastosowania:

• Generowanie energii wiatrowej: Turbiny wiatrowe napędzają generatory indukcyjne, aby przekształcić energię wiatru w energię elektryczną.

• Generowanie energii wodnej: Turbiny wodne napędzają generatory indukcyjne, aby przekształcić energię wodną w energię elektryczną.

• Generowanie energii dieslowskiej: Silniki Diesla napędzają generatory indukcyjne do użytku w małych elektrowniach lub zasobnikach awaryjnych.

3. Działanie połączone z siecią

Warunki:

Połączenie równoległe z siecią: Generatory indukcyjne zwykle muszą być podłączone do sieci, aby otrzymać niezbędny prąd pobudzający. Generatory indukcyjne nie są w stanie dostarczyć wymaganego prądu pobudzającego samodzielnie i muszą go uzyskać z sieci lub innego źródła zasilania.

Zasada:

Gdy generator indukcyjny jest podłączony do sieci, prąd pobudzający dostarczany przez sieć umożliwia wirnikowi generowanie pola magnetycznego, co prowadzi do generowania energii elektrycznej. Połączenie z siecią poprawia stabilność i niezawodność systemu.

4. Działanie autonomiczne

Warunki:

Działanie samoexcytowane: W niektórych przypadkach generatory indukcyjne mogą działać w trybie samoexcytowanym, wykorzystując resztową magnetyzację i kondensatory równoległe, aby osiągnąć samoexcytację. Ta metoda jest odpowiednia dla małych, autonomicznych systemów generowania energii.

Zasada:

W działaniu samoexcytowanym, generator indukcyjny wymaga początkowego pola magnetycznego (zwykle dostarczanego przez resztową magnetyzację) i kondensatorów równoległych, aby dostarczyć niezbędne moc reaktywną do utrzymania działania generatora.

5. Generowanie zmiennoprężnościowe

Warunki:

Zmiennoprężnościowy napęd główny: Generatory indukcyjne mogą być bezpośrednio używane do generowania zmiennoprężnościowego w pewnym zakresie, bez potrzeby skomplikowanych skrzyni biegów lub systemów sterowania.

Zastosowania:

• Generowanie energii wiatrowej: Gdy prędkości wiatru zmieniają się, prędkość obrotowa turbiny wiatrowej również się zmienia, a generatory indukcyjne mogą dostosować się do tych zmian, aby osiągnąć generowanie zmiennoprężnościowe.

• Generowanie energii wodnej: Gdy przepływy wody zmieniają się, prędkość obrotowa turbiny wodnej również się zmienia, a generatory indukcyjne mogą dostosować się do tych zmian, aby osiągnąć generowanie zmiennoprężnościowe.

Zalety

• Prosta konstrukcja: Generatory indukcyjne nie wymagają skomplikowanych systemów pobudzania, co czyni je proste w konstrukcji i łatwe w utrzymaniu.

• Łatwe połączenie z siecią: Generatory indukcyjne są łatwe do podłączenia do sieci i proste w sterowaniu.

• Ekonomiczne: Generatory indukcyjne są kosztowo efektywne i odpowiednie dla małych i średnich systemów generowania energii.

Wady

• Wymaga prądu pobudzającego: Generatory indukcyjne potrzebują otrzymywać prąd pobudzający z sieci lub innego źródła zasilania i nie mogą działać samodzielnie.

• Faktor mocy: Generatory indukcyjne zwykle wymagają kondensatorów równoległych, aby poprawić faktor mocy; w przeciwnym razie mogą wpływać na efektywność zasilania.

Podsumowanie

Silnik indukcyjny może być używany jako generator pod określonymi warunkami, głównie w zastosowaniach takich jak generowanie energii wiatrowej, wodnej i dieslowskiej. Poprzez działanie nadprędkościowe i napędzanie zewnętrznym napędem głównym, silnik indukcyjny może przełączyć się w tryb generatora, przekształcając energię mechaniczną w energię elektryczną.