Dzisiaj jest: 22.11.2019, imieniny: Cecylii, Jonatana, Marka

Generatory do elektrowni wodnych

Dodano: 2 lata temu Czytane: 2479 Autor:
Redakcja poleca!

Generatory w elektrowniach wodnych zamieniają ruch turbiny w energię elektryczną. Rozróżnia się dwa podstawowe typy tych urządzeń: asynchroniczne i synchroniczne.

Generatory do elektrowni wodnych
Jeden jest przeznaczony głównie do istniejących już sieci energetycznych, drugi umożliwia regulowanie prądu, który przez niego przechodzi i nie potrzebuje stabilnego zasilania.

Generatory asynchroniczne

Generatory tego typu pobierają energię elektryczną z istniejącej sieci energetycznej i używają jej do wzbudzenia swojego własnego pola magnetycznego. Zjawisko indukcji magnetycznej wywołane obracaniem się turbiny względem źródła pola magnetycznego sprawia, że zaczyna płynąć prąd. W przypadku zaniku energii z istniejącej sieci, właściwości generatora także zanikają. Nie nadają się więc do zasilania wydzielonych podsieci. Ze względu na budowę generatorów asynchronicznych, dzielimy je na dwa typy: klatkowe i pierścieniowe.
 
Wirnik silnika asynchronicznego klatkowego
Rys.1 Wirnik silnika/generatora asynchronicznego klatkowego (źródło flickr.com, autor Tinou Bao)

Ten pierwszy jest prostszy w budowie i tańszy, jednak nie ma możliwości regulowania prędkości wirowania. Generator klatkowy składa się żelaznego rdzenia otoczonego aluminiowymi prętami, które w budowie wyglądają jak klatka. W trakcie pracy wokół wirnika klatkowego obraca się wywołane pole magnetyczne, które wywołuje powstawanie energii elektrycznej. Ta może być przesyłana bezpośrednio do odbiornika lub do przekształtnika energoelektrycznego.
 
Wirnik silnika asynchronicznego pierścieniowego
Rys.2 Wirnik silnika/generatora asynchronicznego pierścieniowego (źródło flickr.com, autor Les Chatfield)

Generatory pierścieniowe mają możliwość pracy z różną prędkością wirowania. Dzieje się tak, ponieważ dodatkowo dodano do maszyny urządzenie szczotkowe. Z maszyny odchodzi kilka uzwojeń, które są połączone opornikami lub po prostu zwarte. W trakcie rozruchu zmniejsza się coraz bardziej występujący opór rezystorów, a uzwojenia powoli zwiera się ze sobą. Nazwa tego generatora pochodzi właśnie od pierścieni ślizgowych, które przekazują prąd. Regulację prędkości uzyskuje się, włączając do obwodu wirnika dodatkowy rezystor.

Generatory synchroniczne

Ten rodzaj generatorów pozwala na pracę bez pobierania mocy z istniejącej sieci energetycznej. Uruchamia się w stanie niewzbudzonym i może zaopatrzyć w energię ograniczoną liczbę odbiorców bez dostępu do sieci zewnętrznej. Niezbędna jest jego synchronizacja z przebiegiem sieci za pomocą turbiny i zaworów w dyszach. Odpowiada za to automatyczny regulator. Koła zamachowe w generatorach synchronicznych muszą posiadać dużą wagę, by napięcie nie ulegało nieoczekiwanym zmianom. Wymaga korzystania z przekształtnika energoelektrycznego. Jego prędkość obrotowa jest w synchronizacji z częstotliwością. Wirnik obraca się i wytwarza wokół siebie pole magnetyczne o takiej samej prędkości jak on sam i porusza się razem z nim. Między rdzeniem stojana a pierścieniami ślizgowymi znajduje się odpowiedzialne za takie działanie uzwojenie wzbudzenia.
 
Generator synchroniczny z kołem zamachowym
Rys.3 Generator synchroniczny z kołem zamachowym (źródło flickr.com, autor carrotmadman6)

Innym rodzajem generatorów synchronicznych są te posiadające trwałe magnesy. W tego typu maszynach odpowiadają one za wzbudzenie samego wirnika zamiast źródła elektromagnetycznego. Magnesy umieszczone są wewnątrz lub na powierzchni wirnika. Generatory takie nie posiadają natomiast węzła szczotkowego, dzięki czemu posiadają o wiele wyższą sprawność od swoich odpowiedników wzbudzanych za pomocą energii elektrycznej.
 

Mikrogenerator z magnesami trwałymi
 
Generatorów synchronicznych używa się szczególnie w sytuacjach, gdy energia przez niego wytworzona stanowi znaczną część całej energii, w którą zaopatrywana jest sieć. Instalowane są także w przypadku dużej mocy pozornej. Maszyny asynchroniczne potrzebują do działania stabilnej sieci energetycznej, stąd lepiej jest z nich korzystać, jeśli energia pozyskiwana z cieków wodnych ma być niewielką częścią całości.
Źródło: zdjęcia głównego flickr.com (fot. PSNH)
Polecane
Polub nas na Facebook-u i bądź na bieżąco z informacjami na temat MEW!