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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026 Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже после 15 000 циклов батарея сохраняет примерно 70 процентов первоначальной емкости, что значительно продлевает эффективный срок эксплуатации. Система демонстрирует отличную устойчивость к низким температурам: при минус 20 градусах Цельсия она сохраняет более 92 процентов емкости. Это особенно важно для регионов с холодным климатом, где традиционные аккумуляторы часто теряют эффективность. Кроме того, Tener выделяется повышенной безопасностью: при тепловом разбеге температура поверхности не превышает 200 градусов Цельсия, что на 60 процентов ниже, чем у многих литиевых батарей. Механическое расширение элементов при этом уменьшено на 40 процентов. Энергетическая эффективность системы также заслуживает внимания: собственное энергопотребление составляет около 1 процента, а уровень шума не превышает 65 децибел. Благодаря этому накопители можно размещать даже вблизи жилой застройки без значительного дискомфорта для окружающих. Модульность конструкции позволяет создавать крупные системы: один модуль обладает емкостью более 30 МВтч, а для накопителя на 1 ГВтч требуется всего 34 блока. Решение легко интегрируется с существующей инфраструктурой для LFP-аккумуляторов. CATL планирует развернуть более 200 ГВтч таких систем. Поставки на китайский рынок начнутся в сентябре 2026 года, а глобальный запуск намечен на 2027-й. По данным компании, стоимость натрий-ионных решений уже приближается к уровню литиевых аналогов, что открывает путь к массовому внедрению.

Другие интересные новости:

▪ Робот-пылесос BotVac от Neato Robotics

▪ Впервые клонированы обезьян

▪ Гибридный хромбук HP Chromebook X2

▪ Замороженный свет

▪ Ноутбуки Latitude 13 Education Series от Dell

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Идёт-гудёт Зеленый шум. Крылатое выражение

▪ статья Почему фрукты могут дозревать сами по себе? Подробный ответ

▪ статья Водопад Ауграбис. Чудо природы

▪ статья Реле включения задних противотуманных фонарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья RDS - структура сигнала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026