Asynkrongeneratorer (induktionsgeneratorer)
Billedet til højre viser de grundlæggende principper i en asynkrongenerator efter samme princip, som er brugt på de foregående sider. Det er kun rotoren, som ser anderledes ud end synkrongeneratoren.
Asynchronous generator Note: Før du læser denne side, bør du have læst de tre foregående sider om vindmøllegeneratorer. De fleste vindmøller i verden bruger trefasede asynkrone kortslutnings- generatorer også kaldet induktionsgeneratorer til at producere vekselstrøm. Denne generatortype bruges ikke ret meget uden for vindmølleindustrien og i små vandkraftværker, men man har alligevel stor viden om teknikken.
Faktisk er denne type generator oprindeligt bygget som en elektromotor. Ca. en tredjedel af verdens elforbrug bruges til at drive asynkronmotorer, som driver maskiner på fabrikker, pumper, ventilatorer, kompressorer, elevatorer og andet udstyr, som bruges til at omdanne elektrisk energi til mekanisk energi.
En grund til at bruge denne type generator er, at den er meget pålidelig og relativt billig sammenlignet med andre generatortyper. Samtidig har denne generatortype nogle mekaniske egenskaber, som egner sig godt til vindkraft ( generatorslip og en vis overbelastningskapacitet).
Kortslutningsrotoren
Den vigtigste komponent i en asynkrongenerator er kortslutningsrotoren (Den blev engang kaldt for egernhjulet, men siden det er blevet politisk ukorrekt at eksercerer de hjemmets gnavere i en trædemølle, har vi kun dette mindre fængende navn).
Kortslutningsrotor
Det er rotoren, som adskiller asynkrongeneratoren fra synkrongeneratoren. Rotoren består af et antal kobber- eller aluminiumsstænger, som er forbundet med aluminiumsringe i begge ender.
På billedet øverst på siden, kan man se, hvordan rotoren er forsynet med en jernkerne med en stabel tynde, isolerede stållameller med huller til de strømførende aluminiumsstænger. Rotoren er placeret i midten af statoren, som i dette tilfælde er en 4-polet stator, som er direkte forbundet med elnettets tre faser.
Motordrift
Rotoren set ovenfra Når strømmen sluttes, vil maskinen begynde at dreje som en motor med en hastighed, der er en smule lavere end statormagnetfeltets synkrone hastighed. Hvordan går det nu til?
Hvis vi ser på rotorstængerne ovenfra (på billedet til højre), så har vi et magnetfelt, som bevæger sig i forhold til rotoren. Magnetfeltet inducerer en kraftig strøm i rotorstængerne, som har meget lav modstand, fordi de er kortsluttede via ringene for enderne.
Rotoren skaber sine egne magnetpoler, som på skift bliver trukket med af den elektromagnetiske kraft fra det roterende magnetfelt i statoren.
Generatordrift
Hvad sker der, hvis vi manuelt drejer rotoren rundt med præcis den samme hastighed som generator, dvs. 1500 omdrejninger i minuttet for en 4-polet generator, som vi så på den foregående side? Svaret er: Ingenting. Da magnetfeltet roterer med nøjagtig den samme hastighed som rotoren, vil der ikke ske nogen induktion i rotoren, som heller ikke vil påvirke statoren.
Men, hvad hvis vi øger hastigheden til mere end 1500 omdrejninger i minuttet? I det tilfælde bevæger rotoren sig hurtigere end magnetfeltet fra statoren. Det betyder, at statoren inducerer en strøm i rotoren. Jo hårdere man drejer rotoren, jo mere effekt vil blive overført som elektromagnetisk kraft, der omdannes til elektricitet i statoren og ledes ud på elnettet.
Generatorslip
Asynkrongeneratorens hastighed varierer med det tilførte drejningsmoment. I virkeligheden er forskellen mellem rotationshastigheden ved maksimumproduktion og ved tomgang ganske lille, ca. 1 pct. Denne forskel i pct. af den synkrone hastighed, kaldes for generatorens slip. En 4-polet generator vil altså løbe i tomgang med 1500 omdrejninger i minuttet, hvis den er forbundet med et 50 Hz strøm. Hvis generatoren yder sin maksimumproduktion, kører den med 1515 omdrejninger i minuttet.
Det er en meget nyttig egenskab, at generatoren henholdsvis øger eller sænker farten en smule hvis drejningsmomentet varierer. Det betyder, at der er mindre slid på gearkassen. (Mindre momemntspidser). Det er en af de vigtigste grunde til at bruge en asynkrongenerator frem for en synkrongenerator til en vindmølle, som er direkte forbundet med elnettet.
Automatisk justering af rotorens poltal
Bemærkede du, at vi ikke sagde noget om antallet af poler i statoren, da vi beskrev rotoren? Den smarte ting ved kortslutningsrotoren er, at den selv tilpasser sig antallet af poler automatisk. Den samme rotor kan derfor bruges til mange forskellige polantal.
Nettilslutning nødvendig
På siden om synkrongeneratoren med permanente magneter så vi, at den kunne fungere uden at være tilsluttet elnettet.
Den asynkrone generator er anderledes, fordi den er afhængig af, at statoren bliver magnetiseret ved hjælp af elnettet.
Man kan godt bruge en asynkrongenerator i et "stand alone-system", hvis generatoren er udstyret med kondensatorer, som kan levere strømmen til magnetiseringen. Det kræver også, at der er nogen remanens i jernet i rotoren, dvs. rester af magnetisme, når man starter vindmøllen. Ellers har man brug for et batteri og kraftelektronik (en inverter) eller en lille dieselgenerator til at starte systemet.
© Copyright 1997-2003 Vindmølleindustrien
Opdateret 23. september 2003
http://www.windpower.org/da/tour/wtrb/async.htm
Vent venligst...