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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Биолектронная почва ускоряет рост растений 30.12.2023 Исследователи из Линчёпингского университета в Швеции представили инновационную биоэлектронную почву, способную значительно ускорить рост растений в гидропонных системах. Гидропоника, как известно, представляет собой метод выращивания растений без почвы, на питательных веществах. После интеграции нового материала в гидропонные системы, ученые заметили, что электрические сигналы стимулируют рост растений на 50%. Биоэлектронная почва включает в себя органические вещества, смешанные с ведущим полимером Pedot, который активно применяется в сенсорах и OLED-дисплеях. Руководитель исследования, Элени Ставриниду, подчеркивает, что проводимость почвы является ключевым фактором для стимуляции корней растений. В ходе эксперимента, в течение 15 дней, ученые изучали воздействие электрических сигналов на ростки ячменя. Даже при низком напряжении в 0,5 В, корни активно реагировали, что привело к значительному увеличению размеров растений. Особенно эффективно было улучшено переработка азота, одного из основных питательных веществ для роста растений. Ставриниду отмечает, что, несмотря на положительные результаты, механизм воздействия стимуляции на процессы роста требует дополнительных исследований. Впрочем, биоэлектронная почва может предоставить решение для увеличения урожаев в условиях, где экологические факторы мешают нормальному росту растений. Кроме того, эта технология может сократить использование удобрений в сельском хозяйстве. Согласно данным Министерства сельского хозяйства США, количество ферм в стране постоянно сокращается, что связано с изменением климата и экономическими трудностями. Внедрение биоэлектронной почвы в гидропонные системы не только ускоряет рост растений, но также предлагает энергосберегающее решение, снижая потребление воды и энергии на фермах. Такие инновации играют важную роль в повышении эффективности сельского хозяйства и обеспечении продовольственной безопасности.

Другие интересные новости:

▪ Перенос данных с компьютера в геном живых бактерий

▪ Раздвижное авто

▪ Мобильный телефон с раскладной QWERTY-клавиатурой

▪ Ультразвук высушит белье

▪ Температурный датчик TMP117

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Гестапо. Крылатое выражение

▪ статья Какое полушарие мозга больше развито у творческих людей? Подробный ответ

▪ статья Станочник шпалопильного станка. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Фотоэлектрические элементы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Светящийся шарик. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026