Khi nào các động cơ cảm ứng được sử dụng như máy phát điện

Một động cơ cảm ứng có thể được sử dụng như một máy phát điện, chế độ hoạt động này được gọi là máy phát cảm ứng. Động cơ có thể chuyển sang chế độ máy phát dưới các điều kiện cụ thể, chủ yếu cho các kịch bản ứng dụng đặc biệt. Dưới đây là các tình huống và điều kiện chính mà động cơ cảm ứng có thể được sử dụng như một máy phát điện:

1. Hoạt động ở tốc độ vượt quá đồng bộ

Điều kiện:

Tốc độ vượt quá tốc độ đồng bộ: Khi tốc độ rotor của động cơ cảm ứng vượt quá tốc độ đồng bộ, nó có thể hoạt động như một máy phát. Tốc độ đồng bộ được xác định bởi tần số nguồn và số cực của động cơ. ns = 120f/p

Trong đó:

ns là tốc độ đồng bộ (Vòng/phút).

f là tần số nguồn (Hz).p là số cặp cực trong động cơ.

Nguyên lý:

Khi tốc độ rotor vượt quá tốc độ đồng bộ, hướng mà các dẫn thể rotor cắt qua từ trường stator bị đảo ngược, khiến dòng điện cảm ứng trong rotor cũng đảo ngược. Điều này tạo ra từ trường trong rotor chống lại từ trường stator, tạo ra mô-men điện từ chuyển đổi động cơ từ hấp thụ năng lượng điện thành sinh ra năng lượng điện.

2. Được lái bởi động cơ chính bên ngoài

Điều kiện:

Động cơ chính bên ngoài: Một động cơ chính bên ngoài (như tua-bin nước, tua-bin gió hoặc động cơ diesel) phải lái rotor đến tốc độ vượt quá tốc độ đồng bộ.

Ứng dụng:

• Sản xuất điện gió: Tua-bin gió lái máy phát cảm ứng để chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện.

• Sản xuất điện thủy điện: Tua-bin nước lái máy phát cảm ứng để chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng điện.

• Sản xuất điện diesel: Động cơ diesel lái máy phát cảm ứng để sử dụng trong các nhà máy điện nhỏ hoặc nguồn điện khẩn cấp.

3. Hoạt động kết nối với lưới điện

Điều kiện:

Song song với lưới điện: Máy phát cảm ứng thường cần được kết nối với lưới điện để nhận dòng điện kích từ cần thiết. Máy phát cảm ứng không thể cung cấp dòng điện kích từ cần thiết trên chính nó và phải lấy từ lưới điện hoặc nguồn điện khác.

Nguyên lý:

Khi máy phát cảm ứng được kết nối với lưới điện, dòng điện kích từ do lưới cung cấp cho phép rotor tạo ra từ trường, từ đó sinh ra năng lượng điện. Kết nối với lưới điện cải thiện sự ổn định và đáng tin cậy của hệ thống.

4. Hoạt động độc lập

Điều kiện:

Hoạt động tự kích từ: Trong một số trường hợp, máy phát cảm ứng có thể hoạt động ở chế độ tự kích từ, sử dụng từ hóa dư và tụ điện song song để đạt được tự kích từ. Phương pháp này phù hợp cho các hệ thống sản xuất điện độc lập nhỏ.

Nguyên lý:

Trong hoạt động tự kích từ, máy phát cảm ứng yêu cầu từ trường ban đầu (thường được cung cấp bởi từ hóa dư) và tụ điện song song để cung cấp công suất phản kháng cần thiết để duy trì hoạt động của máy phát.

5. Sản xuất điện biến tốc

Điều kiện:

Động cơ chính biến tốc: Máy phát cảm ứng có thể được sử dụng trực tiếp cho sản xuất điện biến tốc trong một phạm vi nhất định, mà không cần hệ thống hộp số phức tạp hoặc hệ thống điều khiển.

Ứng dụng:

• Sản xuất điện gió: Khi tốc độ gió thay đổi, tốc độ quay của tua-bin gió cũng thay đổi, và máy phát cảm ứng có thể thích nghi với những thay đổi này để đạt được sản xuất điện biến tốc.

• Sản xuất điện thủy điện: Khi lưu lượng nước thay đổi, tốc độ quay của tua-bin nước cũng thay đổi, và máy phát cảm ứng có thể thích nghi với những thay đổi này để đạt được sản xuất điện biến tốc.

Ưu điểm

• Cấu trúc đơn giản: Máy phát cảm ứng không yêu cầu hệ thống kích từ phức tạp, làm cho chúng đơn giản về cấu trúc và dễ bảo dưỡng.

• Dễ kết nối với lưới điện: Máy phát cảm ứng dễ dàng kết nối với lưới điện và đơn giản để điều khiển.

• Kinh tế: Máy phát cảm ứng tiết kiệm chi phí và phù hợp cho các hệ thống sản xuất điện nhỏ và vừa.

Nhược điểm

• Yêu cầu dòng điện kích từ: Máy phát cảm ứng cần nhận dòng điện kích từ từ lưới điện hoặc nguồn điện khác và không thể hoạt động độc lập.

• Hệ số công suất: Máy phát cảm ứng thường yêu cầu tụ điện song song để cải thiện hệ số công suất; nếu không, chúng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả cung cấp điện.

Tóm tắt

Một động cơ cảm ứng có thể được sử dụng như một máy phát điện dưới các điều kiện cụ thể, chủ yếu cho các ứng dụng như sản xuất điện gió, thủy điện và diesel. Bằng cách hoạt động ở tốc độ vượt quá đồng bộ và được lái bởi động cơ chính bên ngoài, động cơ cảm ứng có thể chuyển sang chế độ máy phát, chuyển đổi năng lượng cơ thành năng lượng điện.