Generaattori

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Rauha teille Tiede.filäiset

Mitkä tekijät tekevät generaattorista tehokkaan? Kuinka nopeus, käämit ja magneetit vaikuttavat?

Kiitos vastauksista.

Kommentit (11)

Vierailija

Käsitykseni mukaan generaattorin koko määrittää sen tehokkuuden. Staattorin pyörintänopeus toki vaikuttaa asiaan, sekä
magneettien etäisyys ja voimakkuus.

Vierailija

Koolla on väliä, mutta mutta hitaasti pyörivät generaattorit ovat nopeasti pyöriviä huomattavasti kookkaampia, koska napaparien määrää joutuu kasvattamaan. Siis staattorissa on enemmän käämiä.

Jotta generaattorilla voi tehdä "paljon" sähköä, pitää tietenkin kuparijohteiden olla paksuja, jotta suurvirta ei lämmitä liikaa näitä käämejä, ja täten polta staattorin eristyksiä, siis enemmän staattorin massaa => koko kasvaa. Staattorin eristeet kaiketi alkavat huutaa halleluujaa jossain n 150C lämpötilassa ja siitä ylöspäin...

Jotta saadaan "paljon" sähköä pitää roottorin akselia vääntää suurella momentilla. Siis esim. vesivoimalassa suuria määriä vettä mahdollisimman suurella pudotuksella. => suuri vääntömomentti Vääntömomenttihan, eli mekaaninen energia siinä generaattorissa loppujenlopuksi muuttuu sähköenergiaksi...

Pyörimisnopeuden kasvattaminen lisää jännitettä, vääntömomentti muuttuu virraksi. Teho=Jännite * virta. Eli generaattori voi pyöriä todella suurella nopeudella tyhjäkäynnillä tuottaen hyvin korkean jännitteen, mutta käytännössä ei juurikaan tehoa, siis jos akselia ei väännetä suurella momentilla.

Käytännössä vastamomenttina vesivoimaloissa on valtakunnan sähköverkko, jolloin tarvitaan se suuri vääntömomentti, että generaattori voi pyöriä nopeasti.

Invertteri toteutuksessa generaattori voi sen sijaan pyöriä max nopeuttaan tuottamatta ollenkaan tehoa verkkoon. Invertterin antamalla vastamomentilla sitten säädetään generaattorin antamaa tehoa, olettaen, että generaattorin akselia pyörittää väh yhtä suuri momentti. (Vesi, tuuli, ydinvoimalassa korkeapaineinen höyry jne...) Jos invertterillä yritetään kasvattaa vastamomenttia liikaa, pysähtyy esim tuulivoimalan lavat, jos tuulen energia ei riitä ylittämään tätä invertterin tuottamaa vastamomenttia. Eli vastamomentilla säädetään esim tuulivoimalan lapojen nopeutta. Sitten kun tuulee todella kovaa eikä sähkö voi generaattorin + invertterin rajoituksista johtuen tuottaa hetkellisesti enempää, aletaan lapakulman säädöllä sakkaamaan myllyn siipiä...

Tämä tietenkin tarkoittaa, että roottorin akselin pitää kestää nämä mekaaniset rasitukset -> koko kasvaa.

Kestomagneeteilla toteutettu generaattorilla on luullakseni mahdollista saada pienemmässä koossa enemmän tehoa ulos kuin tavallisella vierasmagnetoidulla tahtikoneella, tai induktiokoneella.

Huh tulipas pitkä sepostus, ja vähän asian ohikin samalla... No annettakoon tämä anteeksi kun pitkästä aikaa tänne taas kirjoitan

Vierailija

Teho otetaan ulos yleensä staattorista, joka suurissa generaattoreissa on vesijäähdyteinen. Jännitteet 20-30kV vehkeestä riippuen virrat useita kiloampeereita. Nämä riippuvat sitten roottorin magnetoinnista ja käytettävissä olevasta akselitehosta. Roottoritkin monasti ovat erikseen jäähdytettyjä nesteellä tai kaasulla. Niinkuin ylempänä mainittiin, niin pyörimisnoupeudet riippuvat napaluvusta tyyliin 2N 3000rpm 4N 1500rpm jne.

Vierailija

Jos halutaan kasvattaa vääntömomenttia, jotta virta kasvaa, niin pitääkö samalla kun turbiiniin kohdistuvaa painetta lisätään, myös kasvattaa itse akselin massaa joka pyörii?

Vierailija
Etsintietoa
Jos halutaan kasvattaa vääntömomenttia, jotta virta kasvaa, niin pitääkö samalla kun turbiiniin kohdistuvaa painetta lisätään, myös kasvattaa itse akselin massaa joka pyörii?



Yleensä kun lisätään vääntöä, täytyy akseli tehdä paksummaksi että se kestää sen väännön. Massaa ei ole pakko kasvattaa, mikäli löytyy parempia materiaaleja joilla se toteutetaan.

Yksi vaihtoehto on käyttää ohutseinäistä putkea, joka on leveä. Tällöin väännölle tulee enemmän vipuvartta keskustaan nähden ja materiaaliin kohdistuva rasitus vähenee. Massa ei kuitenkaan kasva, koska käytetyn materiaalin määrä on sama.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10604
Liittynyt16.3.2005

Suurimmat kestomagneettimoottorit taitavat olla muutaman sadan kilowatin luokkaa. Suurimmat sähkömagneettimagnetoidut koneet ovat luokkaa 1 GVA. Vilkaise http://www.abb.com ja http://www.siemens.com ja samantapaiset amerikkalaiset firmat.
Käytännössä generaattoreiden jännitteen säätö suoritetaan sähköllä magnetoitavan napapyörän (vesivoimalaitoksissa), tai roottorin (turbogeneraattorit) virralla. Huomaa, että on tärkeätä, että osaa nimittää erilaisia generaattorirakenteita asianmukaisilla nimityksillä, ettei paljasta nojoo.
Kestomagneettigeneraattorit sopivat lähinnä harrastelijoitten tuulivoimaloihin.

Muoks.
Tavallisesti nimitetään avonapaista tahtikoneen pyörijää napapyöräksi, ja umpinapaista roottoriksi. Varmaan tuli selväksi.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10604
Liittynyt16.3.2005

Voisi tuosta iskeä lisääkin tarinaa:
Tahtigeneraattoreissa on tarkoituksella suuri ilmaväli. Tuo ei tarkoita sitä, että magneettikenttä menisi jotenkin hukkaan. Ideana on suuri reaktanssi, joka auttaa voimalaitoksen jännitteensäädössä. Huomaa, että jännitteen- ja tehonsäätö ovat kaksi eri asiaa. Tehon määrää vaihtosähköverkossa kuormitus. Jännite sitten säädetään erikseen niin, että se on sopivan suuruinen. Miksi näin? Käytännössä verkon energiantuotannon ja -kulutuksen määräävät pyörivät koneet, eivät hehkulamput tai liedet tai saunankiukaat.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
o_turunen
Suurimmat kestomagneettimoottorit taitavat olla muutaman sadan kilowatin luokkaa. Suurimmat sähkömagneettimagnetoidut koneet ovat luokkaa 1 GVA. Vilkaise http://www.abb.com ja http://www.siemens.com ja samantapaiset amerikkalaiset firmat.
Käytännössä generaattoreiden jännitteen säätö suoritetaan sähköllä magnetoitavan napapyörän (vesivoimalaitoksissa), tai roottorin (turbogeneraattorit) virralla. Huomaa, että on tärkeätä, että osaa nimittää erilaisia generaattorirakenteita asianmukaisilla nimityksillä, ettei paljasta nojoo.
Kestomagneettigeneraattorit sopivat lähinnä harrastelijoitten tuulivoimaloihin.

Muoks.
Tavallisesti nimitetään avonapaista tahtikoneen pyörijää napapyöräksi, ja umpinapaista roottoriksi. Varmaan tuli selväksi.




The Switchin suurin kestomagneetti generaattori on tällähetkellä 3,7 MW, eli 3700 kW. Kyllä kestomagneeteilla voidaan toteuttaa vielä huomattavasti paljon tehokkaampia koneitakin. Riippuu mitä asiakas haluaa...

Uusimmat

Suosituimmat