Электротехническое оборудование микро гидроэлектростанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Гидрогенераторы

Гидрогенератор - это генератор электрического тока, приводимый во вращение гидротурбиной. Обычно гидрогенератором является синхронный генератор (рис. 31), ротор которого соединен с гидротурбиной (напрямую или через передаточные механизмы).

Рис.31. Синхронный генератор

Также допустимо использование обыкновенного асинхронного электродвигателя в генераторном режиме, то есть вращение этого электродвигателя от гидротурбины будет тоже давать электрический ток, но в асинхронном режиме (рис. 32). Однако, такое их применение ограничивается тем, что они являются генераторами активной мощности и потребителями реактивной мощности. Поэтому, асинхронные генераторы способны работать лишь в системе, где имеется источник реактивной мощности. Реактивная мощность поступает за счет конденсаторов, включенных параллельно нагрузке, либо с целью улучшения эксплуатационных свойств асинхронного генератора дополнительно устанавливаются конденсаторы, включенные последовательно с нагрузкой. Но КПД такого варианта ниже, чем использование синхронного генератора.

Рис.32. Асинхронный двигатель

Конструкция гидрогенератора в основном определяется положением оси его ротора, частотой вращения, а также типом и мощностью турбины. Мощные тихоходные гидрогенераторы обычно изготовляются с вертикальной осью вращения, быстроходные генераторы с ковшовой гидротурбиной - с горизонтальной осью вращения.

Частота вращения гидрогенераторов для микро ГЭС варьируется от 600 до 1500 оборотов в минуту. Выбор генератора по скоростным характеристикам зависит от типа используемой турбины. Кроме этого, есть конструктивные и эксплуатационные особенности гидрогенераторов. Тихоходные генераторы более долговечные и надежные, но при этом они отличаются большими размерами и высокой стоимостью.

Принцип работы генератора

Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет следующий рисунок:

Если в однородном магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная электродвижущая сила, частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один - электродвижущая сила, изменяющаяся по гармоническому закону.

Отличительные особенности синхронных и асинхронных генераторов

Синхронный генератор - это синхронная электрическая машина, работающая в режиме генератора, в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор состоит из обмотки. При подаче напряжения на обмотку с магнитными полюсами появляется магнитное поле, которое создает вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле, пересекая обмотку статора, создает в ней электродвижущую силу.

В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым, либо фазным. Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, создает электродвижущую силу в рабочей обмотке статора.

Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и электродвижущая сила в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки, через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется "реакцией якоря". Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке (для синхронных генераторов), что и обеспечивается блоком AVR (стабилизатор напряжения). Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов турбины ГЭС сохраняется высокая стабильность выходного напряжения генератора.

Преимуществом синхронных генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком - возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронных генераторов можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать, правда, в настоящее время этот недостаток практически устранен. Так как, современные синхронные генераторы являются в большинстве своем бесщеточными, их ротор не имеет коллекторно-щеточного узла, а ток в обмотке возбуждения (в роторе) индуцируется за счет переменного магнитного поля, создаваемого основной и/или дополнительной обмоткой статора.

Асинхронный генератор - асинхронная электрическая машина, работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении, что и магнитное поле статора.

В асинхронном генераторе ротор выполнен в виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но всегда кратно двум. При этом - чем меньше скорость вращения генератора, тем больше полюсов должен иметь генератор.

Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора и, следовательно, от стабильности вращения гидротурбины.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеют ряд недостатков: ненадежность работы в экстремальных нагрузках; зависимость выходного напряжения и частоты тока от стабильной работы гидротурбины и т.д.

Авторы: Картанбаев Б.А., Жумадилов К.А., Зазульский А.А.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива DRE120 и DRE240 - компактные эффективные источники питания на DIN-рейку 05.05.2016 Компания Chinfa разработала компактные и эффективные источники питания мощностью 120 и 240 Вт с креплением на DIN-рейку. Новые серии источников питания DRE120 и DRE240 имеют повышенную эффективность (КПД до 93%), высокую пиковую перегрузочную способность (до 150%), активную схему коррекции мощности (л>0.95) и возможность параллельной работы для увеличения тока (параллельный режим работы выбирается переключателем). Источники питания работоспособны в промышленном температурном диапазоне от -40°С до +71°С. Изделия выпускаются на два значения выходного напряжения 12 и 24 В, причем в моделях с напряжением 24 В дополнительно имеется реле для дистанционного контроля ("сухой" контакт). В DRE120 и DRE240 выполнен комплекс защитных мер от короткого замыкания, перегрузки, превышения выходного напряжения и перегрева, по электромагнитной совместимости они соответствуют требованиям EN55022 класс B (CISPR22-B). Учитывая высокую перегрузочную способность, в системе возможно реализовать селективную защиту по низкому напряжению. Новые серии источников питания предназначены для систем промышленной автоматизации, а также в других системах работающих в широком температурном диапазоне, где есть требования к эффективности и качеству питающего напряжения. Основные технические параметры серий DRE120 и DRE240: Выходная мощность 120 и 240 Вт Выходное напряжение 12 и 24 В Диапазон входного напряжения 88-264 В (перем.)/120-375 В (пост.) КПД до 93% Коэффициент мощности л>0,95 Перегрузочная способность до 150% Возможность работы в параллельном режиме (до 3 шт.) Температурный диапазон -40°С...+71°С

Другие интересные новости:

▪ Ноутбук LG Gram Style

▪ Водород из золота и ржавчины

▪ Оперативная память A-RAM

▪ Infineon начал производство NAND-памяти емкостью 512 Мбит

▪ Солнечные элементы для систем передачи лазерной энергии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Пуля - дура, штык - молодец. Крылатое выражение

▪ статья Какие природные катастрофы уносят больше всего человеческих жизней? Подробный ответ

▪ статья Алессандро Вольта. Биография ученого

▪ статья Беглый светодиодный огонь (вариант 3). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета исчезает прямо из-под носа. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026