Synkrongeneratorer
Princippet i trefasegeneratoren (eller -motoren)
Topolet synkronmaskine Alle trefasede generatorer (eller motorer) bruger et roterende magnetfelt.
På billedet til venstre har vi placeret tre elektromagneter i en cirkel. Hver af de tre magneter er forbundet til sin egen fase i det trefasede elnet.
Som vi kan se, skifter hver af elektromagneterne mellem at danne en sydpol og en nordpol ind mod centrum. Bogstaverne vises med sort skrift i de perioder, hvor magnetfeltet er stærkest og i lys grå i de perioder, hvor magnetfeltet er svagest. Svingningerne i magnetismen svarer nøjagtig til svingningerne i spændingen for hver af faserne. Når en fase topper, løber de to andre faser i hver sin retning med den halve spænding. Da strømmen i hver af de tre magneter er 1/3 periode bagud for den foregående, vil magnetfeltet præcis nå at rotere en hel omgang pr. dobbeltsvingning i magnetiseringsstrømmen.
Synkronmotorers funktion
Kompasnålen (med nordpolen malet rød) vil følge magnetfeltet præcist og foretage en omdrejning pr. svingning. Med et 50 Hz elnet vil nålen rotere med 50 omdrejninger i sekundet eller 50 gange 60 = 3000 omdrejninger i minuttet.
På billedet ovenfor har vi bygget en såkaldt topolet permanent magnet synkronmotor. Grunden til at den kaldes en synkronmotor er, at magneten i midten roterer med en konstant hastighed, som er synkron med magnetfeltet.
Grunden til at den kaldes for en topolet motor er, at den har en nord- og en sydpol. På billedet kan det se ud som om, motoren har tre poler, men kompasnålen reagerer på summen af magnetfelter rundt om dens eget magnetfelt. Så hvis den øverste magnet er en kraftig sydpol, vil de to nederste magneter tilsammen udgøre en kraftig nordpol.
Grunden til at den kaldes for en permanent magnet motor er, at kompasnålen i centrum er en permanent magnet og ikke en elektromagnet (man kan lave en rigtig motor ved at udskifte kompasnålen med en kraftig permanent magnet eller en elektromagnet, som holder sin magnetisme ved hjælp af en spole (vundet omkring en jernkerne). Spolen skal forsynes med jævnstrøm).
Konstruktionen med tre elektromagneter kaldes motorens stator, fordi denne del af motoren er statisk, dvs. den bliver på det samme sted. Kompasnålen i midten kaldes rotoren, selvfølgelig fordi den roterer.
Synkrongeneratorens funktion
Hvis magneten tvinges til at rotere (frem for at lade strømmen fra elnettet bevæge rotoren), vil man se, at den virker som generator, der sender vekselstrøm tilbage til elnettet. (Man skal have en meget kraftig magnet for at producere meget elektricitet). Jo mere kraft (moment), man bruger, jo mere elektricitet bliver der genereret, men generatoren vil stadig have præcis samme omdrejningshastighed, da omdrejningshastigheden bestemmes af netfrekvensen.
Man kan koble generatoren fra nettet og lave sit eget trefasede elnet ved at koble elpærer til de tre spoler omkring magnetfelterne. (Husk princippet om induktion fra Håndbogen). Hvis du kobler generatoren fra nettet, er du nødt til at dreje generatoren med en konstant omdrejningshastighed for at lave vekselstrøm med en konstant frekvens. Derfor vil man normalt bruge indirekte nettilslutning til denne type generator.
I praksis bruges synkrone generatorer med permanente magneter ikke særligt ofte. Det er der flere grunde til. En af grundene er, at permanente magneter har en tendens til at blive afmagnetiserede, når de befinder sig i stærke magnetfelter som dem i en generator. En anden grund er, at kraftige magneter af sjældne jordarters metaller, f.eks. neodynium er ganske dyre, selvom prisen er faldet på det seneste.
Vindmøller med synkrongeneratorer
Vindmøller, som bruger synkrongeneratorer, har normalt elektromagneter i rotoren som forsynes med jævnstrøm fra elnettet. Da elnettet leverer vekselstrøm, må man ensrette vekselstrømmen til jævnstrøm, inden man sender den ind i spolerne omkring elektromagneterne i rotoren.
Rotorens elektromagneter er forbundet med nettet via børster og slipringe, der er fastgjort på generatorakslen.
© Copyright 1997-2003 Vindmølleindustrien
Opdateret 23. september 2003
http://www.windpower.org/da/tour/wtrb/syncgen.htm
Vent venligst...