Vaihtosähkömoottorista generaattori
Vaihtosähkömoottorista generaattori
Viestejä8877
klo 11:19 | 4.12.2010
Wikipedian mukaa
http://fi.wikipedia.org/wiki/Vaihtos%C3 ... B6moottori
Kaikkia sähkömoottoreita voidaan käyttää myös generaattoreina.
Ei vaan yhtäkkiä kolise, että miten ihmeessä oikosulkumoottoria voitaisiin käyttää generaattorina, vai perustuisiko se siihen mahdollisuuteen että jos saadaan aikaan roottoriin virtapulssi (jollain tavoin tai esim. esimagnetoinnilla) niin se häkkikäämityksen vaihtovirta synnyttäisi vaihtelevan magneettikentän joka indusoisi jännitteen staattorikäämittykseen.
Roottorinhan täytyy saada joka tapauksessa vaihteleva magneettikenttä aikaan jollain tavoin.
Sivut
Jos epätahtimoottori on kiinni verkossa, se ottaa magnetointiloistehon sieltä. Se tuottaa tehoa verkkoon, jos pyörität sitä yli tahtinopeudella. Jos ei verkkoa ole, sitten loisteho magnetointiin pitää tuottaa vaiheiden väliin viritetyillä konkilla ja toivoa että roottorin remanenssivuo riittää käynnistämään sähköntuotannon. Noihin virityksiin on ohjeita netissä paljon. Yhteistä niille on, että lopputulos on halpa ja huono (stabiilisuus on mitä sattuu, remanenssivuo voi hävitä jne.).
Ok, ymmärrän jotenkuten vaikkakin hieman huonosti onkin hallinnassa näiden induktiivisten ja kapasitiivisten kuormitusten ja tehojen merkitys sähkön tuotannon ja käytön kannalta.
Toinen asia mikä hieman ihmetyttää on esim. se että ei selvitä ilman vierasmagnetointia vaihtovirtageneraattorilla. Eihän nyt autossakaan ole mitään erillistä magnetointivirran kehittäjää vaikka akku toimiikin herätevirtana. Kun generaattori tuottaa virtaa, niin akku voidaan vaikka vaihtaa toiseen eikä auton virrantuotanto lakkaa välillä, eli samaa virtaa mitä generaattori tuottaa käytetään myös magnetointiin tasasuuntaajan avulla.
Tiettävästi laivoissakin on varavoimalähteet, joita voidaan käyttää jos koneet pysähtyvät, eikö näitä voitaisi käyttää magnetointivirran lähteinä, miksi pitäisi olla erillinen magnetointivirran muodostaja varsinaisen generaattorin yhteydessä.
Lähinnä nyt mietin tätä siltä kannalta, että jos haluan rakentaa tuulivoimalan, joka tuottaa sähköä niin eikö yksinkertaisinta olisi tuottaa esimagnetointi niillä (esim. 24 V) akuilla ja generaattorin tuottaessa jäänitteen tuottaa se magnetointivirta tasasuuntaajilla kuten autossakin toki tuossa tarvittaneen sitten joku hakkuriteholähde tasasuuntaajan lisäksi
Liittyykö siis tuo erillismagnetointi jotenkin verkon induktiivisen / kapasitiivisen kuormituksen hallintaan, vai mistä moinen "vaatimus" on peräisin.
Auton laturissa magneettivuo tehdään roottoriin käämityksen avulla. Syöttämällä roottoriin tasavirtaa saadaan roottoriin muodostettua magneettinavat. Magnetointivirtaa säätelemällä säädetään kätevästi magnetoinnin voimakkuus, ja samalla laturin akkuun syöttämä virta.
Oikosulkumoottorissa on periaatteessa sama asia, roottorin oikosulkusauvoissa kulkeva virta muodostaa roottoriin magneettinavat. Oikosulkumoottorin toiminnan ymmärtäminen ei ole mitenkään helppoa(vielä hankalampaa on hahmottaa miten kyseinen moottori toimii generaattorina kondensaattoreiden avulla), kannattaa ensin selvittää itselleen miten toimivat kestomagnetoitu generaattori ja käämityllä roottorilla toimiva gene.
Kestomagnetoinnin suurin etu onkin juuri siinä, ettei magnetoinnistä huolehtimiseen tarvita mitään apulaitteistoa. Käämityllä roottorilla varustetussa generaattorissa on etuina juuri säädön helppous, magnetointivirtaa säätelemällä voidaan hallita kätevästi generaattorin tuottoa.
Ei minullakaan ole tuo asia nin hyvin hallussa, että osaisin sitä kansantajuistaa tai soveltaa.
Auton vaihtovirtageneraattori on ns. tahtigeneraattori, jossa roottorin tasasähkömagneetti tuottaa kentän, joka pyörii roottorin mukana. Kentän voi tietysti tehdä millä tahansa sähköllä, mutta ongelma on tilanne, jossa systeemissä ei ole akkua ja generaatori käynnistetään. Jos silloin roottorissa ei ole remanenssimagnetismia (eli heikkoa jäännöstä edellisestä käytöstä), se ei ala tuottaa sähköä. Usein roottoriin jää pieni remanenssivuo, ja jos magnetointipiiri on fiksusti tehty, sen tuottama pieni staattorivirta kasvattaa magnetointia ja generaattori käynnistyy.
Se voi olla yksinkertaisinta, mutta autojen laturit ovat erittäin huonoja tuulivoimakäyttöön. Magnetointi kuluttaa kohtuuttomasti tehoa silloin kun generaattoria käytetään osateholla. Kestomagnetoitu tahtigeneraattori on paljon parempi. Se ei ole niin säädettävä, mutta hyötysuhteeltaan parempi ja säädön voi tehdä hakkurilla.
Epätahtikoneessa (oikosulku) se liittyy siihen, että saadaan virta pysymään yllä siinä rootorin häkkikäämityksessä. Siinä kun ei ole sen enempää kestomagneetteja kuin ulkoista sähkönsyöttöä jolla roottorin voisi magnetoida. Epätahtigeneraattori on tuulivoimalaan täysin soveltumaton.
Autolaturia ei toki ollutkaan tarkoitus käyttää (olipahan vain esimerkkinä säädöstä), vaan pelkästään akkuvarmistusta magnetointivirran tuottamiseen. Magnetointivirtaa olisi nimenomaan tarkoitus säätää sekä tuulen voimakkuuden että kuormituksen puitteissa ( jos sähköiseen ratkaisuun päätyisin, siinä kun komponentteja on edullisina ja oikeassa kokoluokassa voi olla hankala löytää ja itserakennettuna taidot eivät välttämättä riitä). Ajattelin asian kuitenkin niin, että lapojen kiertonopeutta säädettäisiin magnetointivirtaa muuttamalla (ja samanaikaisesti kuormitusta jos tarpeen).
Olen lukenut jo useammasta lähteestä asian jota en nyt oikein ymmärrä.
En nyt kertakaikkiaan ymmärrä, jos magnetointivirtaa lisätään niin sehän tarkoittaa samaa kuin että magneettikentän tiheyttä lisätään. Kun magneettikentän tiheyttä lisätään niin samalla akseliteholla generaattori tietysti pyrkii pyörimään hitaammin, koska sen magneettikentän aiheuttama vastamomentti on tällöin suurempi.
Jos taas generaattoria pyörittävän akselin pyörimisnopeus säilyy vakiona niin tottakai silloin kaikki jännitteet nousevat ja tätä kautta myös kaikki tehot, eikä pelkästään loisteho.
Voisiko joku paremmin asiasta perillä oleva selittää, mistä tarkkaan ottaen on kyse.
Edit: Taisin jo tajuta, jos lähdetään siitä että akseliteho pysyy samana niin jättämä muuttuu magnetointivirtaa muutettaessa koska pätötehon osuus ei voi muuttua niin näin ollen loistehon osuus muuttuu. Luultavasti ei tarvitsekaan enää selittää. Hyvä kun kysyy, niin joutuu samalla ajattelemaan
Tuossa omassa säädössä sitä tilannetta ei tarvitse samalla tavalla huomioida jos ja kun käytetään vain resistiivisiä vastuksia joiden tehoalue on riittävän laaja. Tällöin magnetointivirran kasvattaminen lisää suoraan jännitettä kun pyörimisnopeutta pyritään magnetointivirtaa lisäämällä rajoittamaan ja tehoa saadaan vastuksista enemmän ulos.
Eikös se yksi keino ole panna magneetti staattoriin ja saada roottoriin vuo startin ajaksi?
http://www.epanorama.net/faq/sfnet.harr ... omoottorit
Mietin sitäkin, mutta sotkeeko se normaalikäytön aikaista generaattorin toimintaa, jos siellä tuollainen perusvuo on koko ajan olemassa. Eipä taida siinä tapauksessa, että tehoa vain vastuksiin käytettäisiin, mutta muuten saattaisi olla ongelmallista - en osaa varmaksi sanoa.
Eikö tommonen magneetti-nappi pitäis laittaa siihen roottoriin?
-welpe
Meillä vaan aikoinaan oli veneessä dieselmoottorin kupeessa tommonen 3kw oikosulkumoottori generaattorina ja siinä oli porattu tommonen magneettinappi tuohon roottoriin. Hienosti toimi. Kiilahihnapyörä oli mitoitettu viel sillai, että normaali matkanopeudella se generaattori tuotti just sen 50hz. Tietty jos on resistiivistä kuormaa (kahvinkeitin etc...), niin eihän se ole niin just...
-welpe
Muuten hyvä, mutta kun ei huvittaisi jättää tuulesta saatavasta tehosta 25 % hyödyntämättä. Yllättävän paljon ongelmia näköjään tuohon sähköiseen ratkaisuun liittyy, eli komponentit joita olisi järkevään hintaan saatavissa (käytännössä oikosulkumoottorit) hukkaavat sen vähäisen tuulienergian huitsin nevadaan (kun lisäksi tarvittaisiin vielä vaihdelaatikkokin). Ainoaksi yhtään järkeväksi vaihtoehdoksi näyttäisi siis jäävän rakentaa koko generaattori ihan alkutekijöistään, koska sellaista ei näyttäisi olevan markkinoilta järkihintaan saatavissa.
Epäilen, että nykypäivänä magneettien kysynnän lisääntyessä niiden hinnat hiipivät kohti taivaita, joten kestomagneettiratkaisukaan ei varmaan ole kovin edullinen.
Tässä on yhden testailijan testejä ja kommentteja.
http://www.elepal.fi/antennit/moottori/generator.html
yst pn
Oikosulkumoottorista tehdyn generaattorin huonona puolena on, ettei jännitettä pysty säätämään. Verkkoon syötettävän jänitteen pitää olla 230/400 V. Generaattorin jännitettä säädetään yleensä magnetointivirralla.
Mitä pahaa kylän miehet on tehnyt, että suunnittelet heidän sähkölaitteidensa särkemistä jollain itsetehdyllä generaattorilla
Helpoin ratkaisu olisi laittaa taajuusmuuttaja generaattorin ja verkon väliin. Niitä saa nykyään melko halvalla pienempitehoisiin myllyihin suoraan kaupasta. Sähkölaitos saattaa vaatia sellaisen, että yleensä edes saat kytkeä generaattorisi verkkoon.
Jos hankkii jonkun romukaupan moottorin ja rupeaa itse tekemään sille magnetointivirran säätäjää, saattaa mennä monin kerroin rahaa ja vaivaa.
Oikosulkumoottori generaattorina voi toimia hyvin lähellä synkroninopeutta. Vaatii lapojen säädön. Eli huonon tuulen aikana pyöritetään lavat tyhjäkäynnille moottorimoodissa. Lapasäädöllä huolehditaan siitä, ettei moottorilla vauhditeta merkittävästi ilmaa. Ropeli siis pyörii, mutta työtä tehdään vain häviöihin.
Kun tuulen nopeus sitten nousee, muuttuu moottori generaattoriksi. Ja tuossa epätahtigeneraattoritilassa tuotto on hyötysuhteeltaan hyvää ja kytkettynä tukevaan verkkoon aaltomuodot kohdallaan. Säädön on huolehdittava ylikuorman estämisestä ja heikon tuulen aikana siitä ettei moottoria käytetä muuhun kuin lapojen pyörimishäviöön.
Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula
Ilmeisesti sekoitat tahtikoneen ja epätahtikoneen. Tahtikoneessa on roottorissa magneetti, johon virta tulee ulkoa liukurenkailla. Tahtikoneen magnetointia säätämällä voidaan säätää antojännitettä tietyllä nopeudella. Se sitten vaikuttaa virtoihin, tehoihin, loistehoihin ja ties mihin. Auton laturi on tahtikone. Samoin kaikki kunnolliset aggregaattien generaattorit, koska tahtikoneen säätö on erittäin helppoa.
Oikosulkumoottori on epätahtikone, jonka roottoriin indusoituu ties mikä magneettikenttä. Siksi sen säätäminen generaattorikäytössä on erittäin vaikeaa. Moottorina se toimii hyvin, jos jättämä ei haittaa. Tahtikone sen sijaan pyörii aina tahdissa.
Paitsi että verkkoon kytkettynä epätahtigeneraattorin säätö on helppoa kuin lannan ajo. Ei tarvitse säätää mitään. Pitää vain työntää akselille momenttia, jolloin tehon suunta on verkkoon päin. On huolehdittava vain ylikuormituksen estämisestä. Tosin generaattori ottaa sitä loistehoa ja ison generaattorin kyseessä ollen on vastaava kiinteä kompensointi tehtävä sille.
Suomessa on satoja tuhansia epätahtigeneraattoreita käytössä koko ajan. Nimittäin perinteisessä hissikäytössä moottori toimii sekä moottorina että generaattorina. Ei ole mitään erikoisempia magnetointeja eikä säätöjä. On vain rajoittimet sille ettei kone kippaa moottorina eikä generaattorina. Eikä talojen sähköverkossa näy mitään kummallista hisseistä johtuvana. Moottorit/generaattorit ovat useita kilovatteja niissä. Kompensointia ei ole eli talon verkossa vaikuttaa myös merkittävä loistehokomponentti aina hissin käydessä. Komponentti aiheuttaa jännitteen alenemaa. En ole nähnyt enkä kuullut, että hissit aiheuttaisivat esimerkiksi välkyntää tuon jännitteen aleneman kautta.
Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula
Tuo on totta, mutta jos ajatellaan harrastetuulivoimalaa, suoraan verkkoon kytkeminen ei tule kysymykseen ja verkon jäljittely esimerkiksi kahteen suuntaan toimivalla taajuusmuuttajalla on niin kallista ja monimutkaista, että oikosulkumoottorin halpuus ja yksinkertaisuus kumoutuu satakertaisesti.
Tästäpä voimmekin tehdä kysymyksen, jotta kannattaisiko jäljitellä verkkoa, jotta generaattoriksi saisi helposti säätyvän epätahtigeneraattorin? Miten voisimme jäljitellä helpoimmin normaalia verkkoa? Unohtamatta riittävää oikosukuvirtaa. Tai jäljitellä edes generaattorin kannalta tyhjäkäyntiä ja käynnistämistä varten.
Eli hieman ideoita tähän.
Aloitan. Tuuligeneraattori käynnistetään moottorina. Käytetään pientä 3-vaiheista tahtigeneraattoria (maassa) vaikka starttimoottorilla. Tuuligeneraattori (mastossa) vetää siivet pyörimään moottorimoodissa. Ei ole ongelmaa magnetoinnin kanssa, kun saadaan tuuli mukaan.
Tahtigeneraattori toimii myös moottorina. Se voi toimia aaltomuodon korjaajana startin jälkeen moottorina. Ylimagnetoinnilla saadaan jännitteen huippuja säädettyä kauniisti. Haen tässä sitä, että ei invertteritekniikka ole aivan ehdotonta tällaisessa puuhassa.
Ja sitä haen että mastossa ei tarvita mitään monimutkaista säätöä. Lapasäätö olisi tietenkin hyvä, mutta kai siihen voi tehdä momenttiin perustuvia virityksiä.
Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula
No näin minäkin sen omalla korvien välillä tulkitsen, luin tuon vain eräästä dokumentista sellaisesta kohdasta jossa nimenomaan käsiteltiin tahtikoneita. Ei se tietysti ole poissuljettua etteikö tuossa ollut sitten dokumentin laatijalle jäänyt lapsus. Siinä kun kerrottiin attä magnetointivirralla nimenomaan loistehoa voidaan muuttaa, vaikka kyse oli tahtikoneesta. Eli joko minä en ymmärrä jotain joka tulisi ymmärtää tai sitten jutussa on virheellistä tietoa.
Tämä dilplomityö, kohta 3.4
http://webhotel2.tut.fi/units/set/opetu ... a_julk.pdf
Näinpä, mutta kyllähän siinä tahtikoneessa niin käy että jos käyttävän koneen tehoa ei nosteta samalla kun magnetointivirtaa nostetaan niin se käyttävä kone hidastuu - ilmaista lounasta kun ei ole.
Sivut