Induktionsmaschinen als Generatoren verwenden

Induktionsmaschinen eignen sich gut als elektrische Generatoren und sind eine gängige Art elektrischer Maschinen. Neben der Solarenergie ist die Erzeugung von Windenergie zu einem wichtigen Bestandteil eines kleinen erneuerbaren Energiesystems für Hausbesitzer geworden.

Es gibt mehrere generische Arten von Generatoren, die als mögliche Kandidaten für den Einsatz als Wind- oder Wasserturbinengenerator verfügbar sind, aber die vielleicht gebräuchlichste Art von elektrischen Maschinen, die in der gesamten Industrie verwendet werden, sind Induktionsmaschinen.

Induktionsmaschinen in Form von Induktionsgeneratoren, auch bekannt als “Asynchrongenerator” werden aufgrund von Vorteilen wie Einfachheit, Verfügbarkeit, Robustheit und, was noch wichtiger ist, aufgrund ihrer geringen Kosten häufig für kleine Systeme verwendet. Da Induktionsgeneratoren (IG’s) bürstenlos sind (d. h. sie haben keine Kommutator- oder Kohlebürsten), benötigen sie sehr wenig Steuerungssysteme oder Wartung, im Allgemeinen nur eine saubere Lagerschmierung während ihrer gesamten Lebensdauer. p>Induktionsgenerator

Ein Induktionsgenerator sieht einem in der Industrie verwendeten Induktionsmotor sehr ähnlich, und der Unterschied besteht darin, dass ein Induktionsgenerator Wechselstrom erzeugt, wenn die Maschine schneller als mit ihrer normalen Betriebsgeschwindigkeit gedreht wird.

Die Kosten pro Kilowatt (kW) eines einphasigen Induktionsgenerators ist im Allgemeinen höher als die eines dreiphasigen Generators für die gleiche Größe pro Kilowatt Ausgangsleistung. Daher werden in der Regel Drehstromgeneratoren verwendet, die auch eine einphasige Ausgangsspannung erzeugen können.

Die meisten hausgemachten kleinen Systeme sind so konzipiert, dass sie parallel zum Versorgungsnetz betrieben werden und einen Bruchteil des gesamten Strombedarfs der Hausbesitzer decken. Ein Induktionsgenerator ist in der Lage, netzkompatiblen Wechselstrom ohne die Verwendung eines zusätzlichen Wechselrichters oder elektronischer Steuerungen zu erzeugen, da er sich mit dem Netz synchronisiert – das heißt, er erzeugt Strom mit derselben Frequenz und Spannung.

Bei solchen Operationen wird die Ausgangsspannung und -frequenz des Generators innerhalb akzeptabler Grenzen des Versorgungsunternehmens gehalten, indem ein ohmsches Vorschaltgerät angeschlossen wird, das die Summe der Verbraucherlast und der Vorschaltlast auf einem konstanten Wert hält. Auch statische Kondensatoren werden manchmal zur Korrektur des Leistungsfaktors und zur Erregung der Maschine verwendet.

Die Käfigläufer-Induktionsmaschine in der Wind- und Wasserkrafterzeugung wird allgemein als Generator der Wahl akzeptiert. Normalerweise ist ein Windturbinengenerator schwieriger zu steuern als Wasserkraftgeneratoren, weil ihre Drehzahl und damit die Ausgangsleistung so stark variieren.

Da der Induktionsgenerator jedoch mit einer konstanten Frequenz an das Versorgungsnetz angeschlossen ist und daher keine Synchronisierungsausrüstung erforderlich ist, arbeitet der Induktionsgenerator mit praktisch konstanter Drehzahl (innerhalb eines kleinen Schlupfbereichs). Wenn es als Windkraftanlage verwendet wird, arbeitet es also nur innerhalb eines kleinen Schwankungsbereichs der Windgeschwindigkeit mit optimaler Effizienz.

Eine Asynchronmaschine hat bei gegebener Frequenz und Spannung keine vorgegebene Drehzahl wie beim Betrieb eines Synchrongenerators, sondern ihre Drehzahl bei konstanter Netzfrequenz kann mit der Last variieren. Die vom Generator abgegebene Leistung variiert mit der Drehzahl der Maschine.

Bei Synchrondrehzahl, also einer Drehzahl, die exakt der Wechselstromfrequenz entspricht, wird überhaupt keine Leistung erzeugt. Die Differenz zwischen der Synchrondrehzahl des Generators und der tatsächlichen Drehzahl wird als „Schlupf“ bezeichnet. Das Drehmoment und die Leistung der Maschinen ändern sich linear mit dem Schlupf.

Wird der Schlupf des Generators entsprechend der Lastanforderung geregelt, liefert der Asynchrongenerator die notwendige Leistung. Die Synchrondrehzahl ist eine Funktion der elektrischen Frequenz, während die tatsächliche Drehzahl von der an die Generatorwelle angeschlossenen Wasser- oder Windkraftanlage bestimmt wird. Um Strom zu erzeugen, muss sich der Induktionsgenerator daher schneller als die Schlupfdrehzahl drehen.

Für die Erzeugung im kleinen Maßstab wandelt die Induktionsmaschine, wenn sie als Generator verwendet wird, potentielle Energie in kinetische Energie und dann in elektrische Energie um. Der Rotor dreht sich über der Synchrondrehzahl und entwickelt ein Gegendrehmoment, das dieser Überdrehzahl entgegenwirkt, der gleiche Effekt wie eine Bremse.

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Der Rotor des Generators gibt die Leistung als elektrische Energie zurück, anstatt sie üblicherweise als Wärme abzuführen als asynchrone Generierung bezeichnet. Dann wird kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und der Generator liefert Wirkleistung an das Stromnetz.

Für einen erfolgreichen Betrieb muss das elektrische Versorgungsnetz jedoch auch Blindleistung bereitstellen, um das rotierende Magnetfeld des Stators zu erzeugen. Das heißt, ein Induktionsgenerator erhält seinen Erreger- oder Magnetisierungsstrom direkt aus dem öffentlichen Stromnetz. Dann verbraucht ein Induktionsgenerator Blindleistung (KVAR) und liefert nur Wirkleistung (KW) direkt an das Netz.

Motoren können normalerweise als Generatoren fungieren und umgekehrt, und da ist der Induktionsgenerator Eigentlich ein Induktionsmotor, der von einer Turbine angetrieben wird, die als Antriebsmaschine bezeichnet wird, hat er mehrere Vorteile gegenüber anderen Arten von Generatoren.

Vorteile von Induktionsmaschinen als Generatoren

• Sie sind billiger und leichter verfügbar als ein gleichwertiger Synchrongenerator.
• Sie verwenden keine Schleifringe, um Strom zu den Feldspulen im zu leiten Rotor.
• Induktionsgeneratoren benötigen keine externe DC-Felderregerspannung.
• Elektrischer Strom wird in den Rotorwicklungen durch Transformatorwirkung induziert
• Sie synchronisieren sich automatisch mit dem Stromversorgungssystem, sodass seine Steuerung einfacher und kostengünstiger ist.

Als Induktionsgenerator kann entweder eine Dreiphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine oder ein Kondensator-Induktionsmotor verwendet werden. Von den beiden Möglichkeiten trifft der Drehstrommotor die bessere Wahl. Diese Maschinen sind in der Regel in Werkstätten für Motorrückspulen, Schrottplätzen, Schrottplätzen usw. ziemlich billig zu finden, da sie so reichlich vorhanden sind. Die meisten Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen und Trockner verwenden im Allgemeinen Einphasen-Induktionsmotoren.

Die Größe der von Ihnen verwendeten Induktionsmaschine hängt von der Leistung ab, die Sie vom Generator benötigen. Die Effizienz steigt mit der Größe, aber im Allgemeinen ist es nicht erforderlich, etwa 10 PS (7,5 kW) für eine dreiphasige Maschine oder 3 PS (750 W) für eine einphasige Maschine zu überschreiten. Im Allgemeinen sind die besten Induktionsmaschinen für den Einsatz als Windturbinengeneratoren auf 1700 U/min oder höher ausgelegt.

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