Arbeitstheorie des Induktionsgenerators

By | September 23, 2022

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Genau wie eine Gleichstrommaschine kann eine gleiche Induktionsmaschine sowohl als Induktionsmotor als auch als ein verwendet werden Induktionsgenerator, ohne interne Änderungen. Induktionsgeneratoren werden auch als bezeichnet Asynchrongeneratoren.
Bevor Sie anfangen zu erklären wie ein Induktions-(Asynchron-)Generator funktioniertIch gehe davon aus, dass Sie das kennen Funktionsprinzip eines Induktionsmotors. In einem Induktionsmotor dreht sich der Rotor aufgrund von Schlupf (dh Relativgeschwindigkeit zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor). Der Rotor versucht, das synchron rotierende Feld des Stators einzuholen, aber es gelingt ihm nie. Wenn der Rotor die Synchrondrehzahl erreicht, ist die Relativgeschwindigkeit Null, und daher erfährt der Rotor kein Drehmoment.
Aber was ist, wenn sich der Rotor mit einer Geschwindigkeit dreht, die höher als die Synchrongeschwindigkeit ist?


Wie funktionieren Induktionsgeneratoren?

  • Stellen Sie sich vor, eine Wechselstromversorgung ist mit den Statorklemmen einer Induktionsmaschine verbunden. Das im Stator erzeugte rotierende Magnetfeld zieht den Rotor hinter sich her (die Maschine fungiert als Motor).
  • Wenn nun der Rotor mittels einer Antriebsmaschine auf die Synchrondrehzahl beschleunigt wird, ist der Schlupf null und damit das Nettodrehmoment null. Der Rotorstrom wird Null, wenn der Rotor mit Synchrondrehzahl läuft.
  • Wenn der Rotor mit einer höheren Drehzahl als der Synchrondrehzahl gedreht wird, wird der Schlupf negativ. Ein Rotorstrom wird in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, da die Rotorleiter das Statormagnetfeld schneiden.
  • Dieser erzeugte Rotorstrom erzeugt im Rotor ein rotierendes Magnetfeld, das auf das Statorfeld drückt (Kräfte in entgegengesetzter Richtung). Dies verursacht eine Statorspannung, die den aus der Statorwicklung fließenden Strom gegen die angelegte Spannung drückt. So steht die Maschine nun arbeitet als Induktionsgenerator (Asynchrongenerator).
wie Induktionsgeneratoren funktionieren

Der Induktionsgenerator ist keine selbsterregte Maschine. Wenn die Maschine als Generator läuft, nimmt sie daher Blindleistung aus der Wechselstromleitung auf und speist Wirkleistung zurück in die Leitung. Zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds wird Blindleistung benötigt. Die in die Leitung zurückgespeiste Wirkleistung ist proportional zum Schlupf oberhalb der Synchrondrehzahl.

Selbsterregter Induktionsgenerator

Es ist klar, dass eine Asynchronmaschine Blindleistung zur Erregung benötigt, egal ob sie als Generator oder als Motor arbeitet. Wenn ein Asynchrongenerator an ein Netz angeschlossen wird, entnimmt er Blindleistung aus dem Netz. Was aber, wenn wir einen Induktionsgenerator verwenden möchten, um eine Last zu versorgen, ohne eine externe Quelle (z. B. Netz) zu verwenden?
Eine Kondensatorbank kann über die Statoranschlüsse angeschlossen werden, um sowohl der Maschine als auch der Last Blindleistung zuzuführen. Wenn der Rotor mit ausreichender Geschwindigkeit gedreht wird, wird aufgrund des Restmagnetismus eine kleine Spannung an den Statoranschlüssen erzeugt. Aufgrund dieser kleinen erzeugten Spannung wird ein Kondensatorstrom erzeugt, der weitere Blindleistung für die Magnetisierung bereitstellt.

selbsterregter Induktionsgenerator

Anwendungen von Induktionsgeneratoren: Induktionsgeneratoren erzeugen auch bei unterschiedlichen Rotordrehzahlen nutzbare Leistung. Daher sind sie in Windkraftanlagen geeignet.

Vorteile: Induktion bzw Asynchrongeneratoren sind robuster und benötigen keine Kommutator- und Bürstenanordnung (wie sie im Fall von Synchrongeneratoren benötigt wird).

Einer der Großen Nachteil von Induktionsgeneratoren ist, dass sie eine ziemlich große Menge an Blindleistung aufnehmen.