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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Волнение полезно для здоровья 16.12.2016 Волнение дает человеческому организму гораздо больше положительных эффектов и даже является полезным, убеждены ученые из Калифорнийского университета США. По мнению экспертов, испытывая волнение, человек выражает свои эмоции и не запирает их в себе. Переживающие люди, оказывается, гораздо лучше подготовлены к новостям различного рода. В исследовании ученых приняли участие молодые люди, которые оканчивали университеты. Специалисты проанализировали их поведение и чувства перед сдачей экзаменационных тестов, во время экзаменов и после. Опросы выявили три стратегии поведения выпускников: отрешиться от реальности, положительно относится к происходящему, а также волнуясь ждать результатов. Оказалось, что последняя стратегия подразумевает то, что студент внутренне готов к худшему развитию событий, однако надеется на лучшее. Первую стратегию ученые признали малоэффективной, а третью соответственно самой результативной.

Другие интересные новости:

▪ Краска чернее черного

▪ Весь цикл работы ДНК отслежен

▪ Колонии микробов на украшениях

▪ Хлороформ против озона

▪ Тематические парки Minecraft

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья Бархатная революция. Крылатое выражение

▪ статья Почему фламинго розовые? Подробный ответ

▪ статья Телефонист междугородной связи. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Устройство автоматического сброса процессора в АОНе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Румынские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025