Производство на електроенергия с асинхронен генератор
Закон за индукция–Закон на Фарадей
По своята същност електрическите машини са преобразуватели на енергия. Те преобразуват механичната енергия, като ротационната енергия на ротора на турбина, в електрическа енергия. Електрическите машини могат да се различават по вида на потреблението на енергия и техните конструктивни принципи.
Основният закон на всяка електрическа машина е законът на индукцията.
Законът за индукцията гласи, че електрически ток, индукционно напрежение, възниква в метална верига, която е в променящо се магнитно поле. Индуктивното напрежение предизвиква протичане на електрически ток в тази верига.
Необходимо условие за индукция е промяната на магнитния поток във времето, т.е. магнитното поле се променя с времето. Например, промяна в магнитния поток може да се постигне чрез преместване на контура.
В допълнение към закона за индукцията, силата върху електрически проводник в магнитно поле също е важна за работата на електрическите машини. Тази сила, която е перпендикулярна на проводника, е в основата на силата или въртящия момент на електрическата машина и се нарича електромагнитна или сила на Лоренц. Единственото необходимо условие е проводникът да провежда електрически ток.
Ефектът на генератора се основава на закона за индукция; Моторният ефект се основава на силата на Лоренц върху проводник с ток в магнитно поле.
Използвайки принципите на електромагнитната сила или силата на Лоренц за изграждане на електрически двигател, най-лесният начин е да използвате постоянен магнит, ротор, бобина и статор. Когато се подаде напрежение към намотката на статора и в нея протича ток, върху ротора действа сила, която го привежда в движение, т.е. се извършва ротация.
Асинхронен генератор на трифазен ток скатерица
В наши дни електрическата енергия се генерира, предава и предава на потребителя под формата на трифазен ток. Причините за това са запазването на материала на проводника, лекотата на проектиране и наличието на две нива на напрежение.
Трифазна система се състои от три синусоидални напрежения с еднаква честота и ниво на напрежение, но при изместване от 120°.
Ако трифазна система е свързана с три намотки, поставени на 120° една спрямо друга, тези намотки ще предизвикат въртене на магнитното поле.
Трифазният асинхронен генератор се състои главно от ротор и статор.
Статорът се състои от три намотки, монтирани под ъгъл от 120°. Така всяка намотка или намотка има два магнитни полюса. Това се нарича биполярна машина.
Обикновено съвременните асинхронни генератори имат четири полюса. Това означава, че статорът се състои от шест намотки, разположени под ъгъл от 60°.
Днес като ротор на съвременните стандартни асинхронни генератори се използва ротор с катерица. Изработен е от електропроводими метални пластини, които са свързани помежду си в краищата, т.е. те са ниски. Така роторът има формата на клетка.
Броят на полюсите определя синхронната скорост n1 на електрическата машина като функция от мрежовата честота f:
Където f = 50 Hz и горният осцилатор, полюси = 4, е:
Когато се приложи трифазен ток, всяка намотка кара две магнитни полета да се въртят с честотата на трифазната система. Магнитното поле на статора индуцира напрежение в ротора и в резултат на това се генерира ток. Силата на Лоренц действа върху плочите на ротора, причинявайки въртящ момент със същата посока като въртящото се поле.Индукционната машина действа като двигател.
Асинхронната машина е наречена така, защото никога не работи със синхронна скорост. Разликата между синхронната скорост n 1 и зададената скорост n на машината се нарича смяна s и се измерва в%:
Производителността на индукционна машина се контролира от въртящ момент M в зависимост от скоростта n. Тази връзка се отразява в кривата на скоростта спрямо въртящия момент.
От тази крива може да се види, че една асинхронна машина може да работи както със субсинхронни, така и със свръхсинхронни скорости.
Съотношение: (пример за четириполюсна машина)
• Подсинхронна работа: shift s > 0 - работа на двигателя, nN = 1.480 об./мин
• Свръхсинхронна работа: смяна s 0 – работа на двигателя и генератора (консумирана реактивна мощност)