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 Электрический ток из микроволн 13.11.2013 Используя недорогие материалы, настроенные на улавливание микроволновых сигналов, исследователи из Университета Дьюка (США) разработали устройство питания с эффективностью современных солнечных батарей. Беспроводное устройство преобразует микроволны в постоянный ток, которого хватает для того, чтобы перезарядить батарею сотового телефона или небольшого электронного прибора. Устройство работает по аналогичному с солнечными батареями принципу, которые преобразуют световую энергию в электрический ток. Но этот универсальный прибор, как говорят его создатели, можно настроить на сбор сигнала от других источников, в том числе спутниковых сигналов, звуковых сигналов или Wi-Fi-сигналов. Секрет нового устройства - в применении метаматериалов (материалов, свойства которых обусловлены не свойствами составляющих веществ, а искусственно созданной структурой). Метаматериал может улавливать различные формы волновой энергии и превращать ее в полезное электричество. Разработчики устройства использовали серию из пяти стекловолоконных и медных проводников, связанных друг с другом на монтажной панели для преобразования микроволн в 7,3 В электрической энергии. Для сравнения, USB-зарядники для электронных устройств обеспечивают напряжение около 5В. В настоящее время, по словам исследователей, эффективность их прибора на уровне 37%, что сравнимо с эффективностью солнечных батарей. Но подобный преобразователь энергии может использовать для выработки электричества любые частоты радиоволн, а также вибрацию и звуковую энергию. До этого большая часть работ с метаматериалами носила теоретический характер, но теперь ученые из Университета Дьюка доказали, что такой материал может стать полезным для пользовательских устройств. Разработчики предполагают, что покрытие из метаматериала можно прикрепить к потолку комнаты и настроить на улавливание Wi-Fi-сигнала, который в другом случае был бы просто "потерян". При внесении небольших изменений метаматериалы могут быть встроены в мобильные телефоны, что позволит телефону заряжаться по беспроводному каналу. Таким образом, если люди живут в местах, где нет доступа к обычной розетке, телефон можно заряжать от излучения соседних сотовых вышек. Преимущество изобретения ученых из Университета Дьюка - невысокая цена. Кроме того, составные элементы питания автономные, потому, если надо увеличить емкость, можно просто добавить еще несколько элементов. Ученые говорят, что их инновационный преобразователь энергии, который улавливает, например, сигналы от спутников, может питать приборы в удаленном месте, в горах или в пустыне - там, где ведутся исследования и могут требоваться приборы для долгосрочного наблюдения и измерения.

Другие интересные новости:

▪ Acer выпустит 27-дюймовый монитор на панели IPS

▪ Запущена самая мощная в мире приливная турбина

▪ Зонд Philae высадился на комете Чурюмова-Герасименко

▪ Глаз вместо дисплея

▪ Почему люди плачут

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Царица доказательств. Крылатое выражение

▪ статья Как пауки используют силу электричества для ловли жертв? Подробный ответ

▪ статья Круповейщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Что такое и где использовать 1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторы полевые КП951 - КП973. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026