Синхронный генератор с постоянными магнитами - Википедия - Permanent magnet synchronous generator

Эта статья может быть слишком техническим для большинства читателей, чтобы понять. Пожалуйста помогите улучшить это к сделать понятным для неспециалистов, не снимая технических деталей. (Июнь 2018 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

А синхронный генератор с постоянными магнитами это генератор где поле возбуждения создается постоянным магнитом вместо катушки. Термин «синхронный» здесь относится к тому факту, что ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой скоростью, потому что магнитное поле создается посредством установленного на валу механизма постоянного магнита, а ток индуцируется в неподвижном якоре.

Описание

Синхронные генераторы являются основным источником коммерческой электроэнергии. Они обычно используются для преобразования механической выходной мощности паровые турбины, газовые турбины, поршневые двигатели и гидротурбины в электроэнергию для сети. Некоторые конструкции Ветряные турбины также используйте этот тип генератора.

В большинстве конструкций вращающийся узел в центре генератора - "ротор "- содержит магнит, а" статор "- это неподвижный якорь, который электрически связан с нагрузкой. Как показано на диаграмме, перпендикулярная составляющая поля статора влияет на крутящий момент, а параллельная составляющая влияет на напряжение. Генератор определяет напряжение. Если нагрузка индуктивная, то угол между полями ротора и статора будет больше 90 градусов, что соответствует повышенному напряжению генератора. Это называется перевозбужденным генератором. Обратное верно для генератор, питающий емкостную нагрузку, которая известна как недовозбужденный генератор. Обмотка якоря в стандартном коммунальном оборудовании состоит из трех проводников, составляющих три фазы силовой цепи, которые соответствуют трем проводам, которые мы привыкли видеть на линиях передачи . Фазы намотаны таким образом, что они находятся на расстоянии 120 градусов друг от друга в пространстве на статоре, обеспечивая равномерное усилие или крутящий момент на роторе генератора. крутящего момента возникает из-за того, что магнитные поля, возникающие в результате индуцированных токов в трех проводниках обмотки якоря, пространственно объединяются таким образом, чтобы напоминать магнитное поле одного вращающегося магнита. Это магнитное поле статора или «поле статора» выглядит как устойчивое вращающееся поле и вращается с той же частотой, что и ротор, когда ротор содержит одно дипольное магнитное поле. Два поля движутся «синхронно» и сохраняют фиксированное положение относительно друг друга во время вращения.^[1]

Синхронный

Они известны как синхронные генераторы, потому что f, частота индуцированного напряжения в статоре (проводниках якоря), обычно измеряемая в герц, прямо пропорциональна оборотам, скорость вращения ротора обычно выражается в оборотах в минуту (или угловой скорости). Если обмотки ротора расположены таким образом, чтобы создавать эффект более двух магнитных полюсов, то каждый физический оборот ротора приводит к тому, что больше магнитных полюсов проходит мимо обмоток якоря. Каждое прохождение северного и южного полюсов соответствует полному «циклу» колебаний магнитного поля. Следовательно, коэффициент пропорциональности равен ${ displaystyle { frac { text {P}} {120}}}$, где P - количество полюсов магнитного ротора (почти всегда четное число), а коэффициент 120 берется из 60 секунд в минуту и ​​двух полюсов в одном магните; ${ displaystyle f left ({ text {Hz}} right) = RPM { frac { text {P}} {120}}}$.^[2]

Обороты и крутящий момент

Мощность первичного двигателя зависит от числа оборотов и крутящего момента. ${ displaystyle P_ {m} = T_ {m} * RPM}$ куда ${ displaystyle P_ {m}}$ механическая мощность в ваттах, ${ displaystyle T_ {m}}$ крутящий момент в единицах ${ displaystyle { frac {Н * м} {рад}}}$, а число оборотов в минуту - это число оборотов в минуту, умноженное на коэффициент ${ displaystyle { frac {2 pi} {60}}}$ дать единицы ${ displaystyle { frac {Radians} {Sec}}}$. Увеличивая крутящий момент на первичном двигателе, можно генерировать большую выходную электрическую мощность.

На практике типичная нагрузка носит индуктивный характер. Схема выше изображает такое расположение. ${ displaystyle E_ {i}}$ - напряжение генератора, а ${ displaystyle V_ {a}}$ и ${ displaystyle I_ {a}}$ - напряжение и ток в нагрузке соответственно и ${ displaystyle theta}$ угол между ними. Здесь мы можем видеть, что сопротивление R и реактивное сопротивление ${ displaystyle X_ {d}}$, играют роль в определении угла ${ displaystyle delta}$. Эта информация может использоваться для определения выходной реальной и реактивной мощности генератора.

На этой диаграмме ${ displaystyle V_ {t}}$ напряжение на клеммах. Если мы проигнорируем сопротивление, как показано выше, мы обнаружим, что мощность можно рассчитать:^[3]

$${ displaystyle I_ {a} = { frac {| E_ {i} | angle delta - | V_ {t} |} {jX_ {d}}}}$$

$${ Displaystyle S = P + jQ = V_ {t} I ^ { star} = { frac {| V_ {t} || E_ {i} | angle (- delta) - | V_ {t} | ^ {2}} {- jX_ {d}}} = { frac {| V_ {t} || E_ {i} | (cos ( delta) -jsin ( delta)) - | V_ {t} | ^ {2}} {- jX_ {d}}}}$$

Разделив кажущуюся мощность на реальную и реактивную, мы получим:

$${ displaystyle P = { frac {| V_ {t} || E_ {i} |} {X_ {d}}} sin ( delta)}$$

$${ displaystyle Q = { frac {| V_ {t} |} {X_ {d}}} (| E_ {i} | cos ( delta) - | V_ {t} |)}$$

Приложения

Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Синхронный генератор на постоянных магнитах»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Декабрь 2020 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Генераторы на постоянных магнитах (PMG) или генераторы переменного тока (PMA) не требуют источника постоянного тока для цепи возбуждения, и они не имеют контактные кольца и контактные щетки. Ключевым недостатком PMA или PMG является то, что поток в воздушном зазоре нельзя регулировать, поэтому напряжение машины не может быть легко отрегулировано. Постоянное магнитное поле создает проблемы с безопасностью во время сборки, полевого обслуживания или ремонта. Высокопроизводительные постоянные магниты сами по себе имеют структурные и тепловые проблемы. Крутящий ток MMF векторно сочетается с постоянным потоком постоянных магнитов, что приводит к более высокой плотности потока в воздушном зазоре и, в конечном итоге, к насыщению сердечника. В генераторах с постоянными магнитами выходное напряжение прямо пропорционально скорости.

Для небольших пилотных генераторов, используемых для измерения скорости, регулировка напряжения может не потребоваться. Если генератор с постоянными магнитами используется для подачи тока возбуждения на ротор более крупной машины на том же валу, требуется некоторое внешнее управление для управления током возбуждения и регулирования напряжения основной машины. Это может быть выполнено с помощью контактных колец, соединяющих вращающуюся систему с внешними цепями управления, или посредством управления с помощью силовых электронных устройств, установленных на вращающейся системе и управляемых извне.

Смотрите также

• Генератор
• Магнето
• Магнито зажигания
• Магнето (генератор)
• Телефонный магнето

Рекомендации