ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Equipamentos elétricos de microcentrais hidrelétricas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Hidrogeradores Um hidrogerador é um gerador de corrente elétrica acionado por uma turbina hidrelétrica. Normalmente, um gerador hidráulico é um gerador síncrono (Fig. 31), cujo rotor está conectado a uma turbina hidráulica (diretamente ou por meio de mecanismos de transmissão).
Também é permitido usar um motor elétrico assíncrono comum no modo gerador, ou seja, a rotação desse motor elétrico de uma turbina hidráulica também produzirá corrente elétrica, mas no modo assíncrono (Fig. 32). No entanto, seu uso é limitado pelo fato de serem geradores de energia ativa e consumidores de energia reativa. Portanto, os geradores assíncronos só podem funcionar em um sistema onde exista uma fonte de potência reativa. A energia reativa vem de capacitores conectados em paralelo com a carga ou, para melhorar as propriedades operacionais do gerador assíncrono, são instalados capacitores adicionais conectados em série com a carga. Mas a eficiência dessa opção é menor do que usar um gerador síncrono.
O projeto de um hidrogerador é determinado principalmente pela posição do eixo de seu rotor, a velocidade de rotação, bem como o tipo e a potência da turbina. Os geradores hidrelétricos potentes de baixa velocidade geralmente são fabricados com um eixo de rotação vertical, geradores de alta velocidade com uma turbina hidráulica de caçamba - com um eixo de rotação horizontal. A frequência de rotação dos hidrogeradores para microcentrais hidrelétricas varia de 600 a 1500 rpm. A escolha do gerador para as características de velocidade depende do tipo de turbina utilizada. Além disso, existem características de projeto e operação dos hidrogeradores. Geradores de baixa velocidade são mais duráveis e confiáveis, mas ao mesmo tempo são grandes e caros. O princípio de operação do gerador O princípio de funcionamento de qualquer gerador é baseado no fenômeno da indução eletromagnética. A conversão da energia mecânica do motor (rotacional) em energia da corrente elétrica é explicada pela figura a seguir: Se um quadro gira uniformemente em um campo magnético uniforme, surge nele uma força eletromotriz variável, cuja frequência é igual à frequência de rotação do quadro. Quer giremos o quadro em um campo magnético, ou em um campo magnético ao redor do quadro, ou em um campo magnético dentro do quadro, o resultado será o mesmo - uma força eletromotriz que muda de acordo com uma lei harmônica. Características distintivas de geradores síncronos e assíncronos Um gerador síncrono é uma máquina elétrica síncrona operando no modo gerador, na qual a frequência de rotação do campo magnético do estator é igual à frequência de rotação do rotor. O rotor consiste em um enrolamento. Quando a tensão é aplicada a um enrolamento com pólos magnéticos, um campo magnético aparece, o que cria um campo magnético rotativo. Este campo magnético, atravessando o enrolamento do estator, cria uma força eletromotriz nele. Dependendo do tipo de enrolamento, o rotor pode estar em curto-circuito ou fase. O campo magnético rotativo criado pelo enrolamento do estator auxiliar induz um campo magnético no rotor, que, girando junto com o rotor, cria uma força eletromotriz no enrolamento do estator de trabalho. O rotor, ao iniciar a usina, cria um campo magnético fraco, mas com o aumento da velocidade, a força eletromotriz no enrolamento de excitação também aumenta. A tensão deste enrolamento, através da unidade de ajuste automático (AVR), é fornecida ao rotor, controlando a tensão de saída por meio da alteração do campo magnético. Por exemplo, uma carga indutiva conectada desmagnetiza o gerador e reduz a tensão, e quando uma carga capacitiva é conectada, o gerador é polarizado e a tensão aumenta. Isso é chamado de "reação de âncora". Para garantir a estabilidade da tensão de saída, é necessário alterar o campo magnético do rotor regulando a corrente em seu enrolamento (para geradores síncronos), que é fornecida pela unidade AVR (estabilizador de tensão). Graças a este método de regulação, independentemente da mudança na corrente de carga e na velocidade da turbina HPP, a alta estabilidade da tensão de saída do gerador é mantida. A vantagem dos geradores síncronos é a alta estabilidade da tensão de saída, e a desvantagem é a possibilidade de sobrecorrente, pois com uma carga excessiva, o regulador pode aumentar excessivamente a corrente no enrolamento do rotor. Outra desvantagem dos geradores síncronos é a presença de um conjunto de escovas, que mais cedo ou mais tarde terá que ser reparado, no entanto, atualmente essa desvantagem foi praticamente eliminada. Como os geradores síncronos modernos são em sua maioria sem escovas, seu rotor não possui um conjunto coletor-escova e a corrente no enrolamento de excitação (no rotor) é induzida por um campo magnético alternado criado pelo enrolamento principal e / ou adicional do estator. Gerador assíncrono - uma máquina elétrica assíncrona operando no modo de frenagem, cujo rotor gira antes do previsto, mas na mesma direção do campo magnético do estator. Em um gerador assíncrono, o rotor é feito na forma de um ímã permanente ou eletroímã. O número de pólos do rotor pode ser dois, quatro, etc., mas sempre um múltiplo de dois. Nesse caso, quanto menor a velocidade de rotação do gerador, mais pólos o gerador deverá ter. O campo magnético rotativo permanece sempre inalterado e não é ajustável, pelo que a tensão e a frequência à saída do gerador dependem da velocidade do rotor e, consequentemente, da estabilidade da rotação da turbina. Apesar da facilidade de manutenção, baixa sensibilidade a curto-circuito e baixo custo, os geradores assíncronos são raramente usados, pois apresentam várias desvantagens: falta de confiabilidade na operação sob cargas extremas; dependência da tensão de saída e frequência atual na operação estável da turbina hidráulica, etc. Autores: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A. Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Couro artificial para emulação de toque
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