Asenkron Generatörler - Ondokuz Mayıs Üniversitesi...•Elektrik Makinaları...
Transcript of Asenkron Generatörler - Ondokuz Mayıs Üniversitesi...•Elektrik Makinaları...
Asenkron Generatörler
Giriş
•Sinüs Biçimli Gerilim ile beslemede güç? Aktif, Reaktif, Görünür Güç•Elektrik Makinaları
•Transformatör, Asenkron Makina, Senkron Makina, Doğru Akım Makinası, Özel Elektrik Makinaları
•Motor ve generatör çalışma•Asenkron Makinaların Yapısı•Çalışma ilkesi, döner alan ve kayma•Asenkron Makina Çalışma Şekilleri (Motor, Generatör ve Fren)•Asenkron Motor ve eşdeğer devresi•Güç Dengesi•Hız-Moment Eğrisi, motor, generatör ve fren çalışma bölgeleri•Asenkron Generatörler•Rüzgar enerjisinde asenkron generatörler
Sinüs Biçimli Kaynaktan Besleme
•v(t)=Vm.sin(t)
•i(t)=Im.sin(t-)
•P=V.I.cos (W)•Q=V.I.sin (Var)•S=V.I (VA)
Elektrik Makinaları
Motor ve Generatör Çalışma
Pç
Pg
EE ME
Pk
(kayıplar)
MEEEMotor Çalışma
Generatör ÇalışmaP
çP
g
Elektrik
Makinesi
Asenkron Makinaların Yapısı•(Sincap) Kafesli Asenkron Makina
•Bilezikli Asenkron Makina
Döner Manyetik Alan
•3 fazlı alternatif akım sargısı•3 fazlı akım
•1 faz manyetik alanı
•Toplam manyetik alan(Döner Alan)
Çalışma İlkesi
•Döner Alan senkron hızda döner ns=60.f1/p•Rotor sargılarını keser•Rotor sargılarında gerilim endüklenir. (e=B.l.v)•Rotor sargılarında akım akar (i=e/z)•İletkenlere kuvvet etki eder. (F=B.i.l)•Moment oluşur (M=F.D/2)•Rotor daima stator alanını geriden takip eder (v=0 e=0)•Kayma
Kayma Değerine Göre Çalışma Şekilleri
ns n s Çalışma Şekli
ns n<ns 0<s<1 Motor Çalışma
ns n>ns s<0 Generatör Çalışma
-ns n s>+1 Fren Çalışma
ns n=ns s=0 (Teorik) Boşta Çalışma
ns n=0 s=1 Transformatör çalışma, kısa devre çalışma
Asenkron Motor ve Eşdeğer Devresir
1L
1
E1
E20
I1
V1 V
2
L2
r2
Lm
f
r1
E1
E20
I1
V1
r2
I0
xm
I2
rfe
Im
Ife
x1
x2
r2
ı (1-s)/s
T Eşdeğer Devre
Mil Gücü ve Milde Endüklenen Moment
s
srImPç
)1()( '
2
2'
22
2'
21
2'
21
12
)()( xxs
rr
VI
s
r
xxs
rr
V
f
pmM di
'
2
2'
21
2'
21
2
1
1
1
)()(.2
Hız Moment Eğrisi
-sd
-s
Md
M-Md
-M
sd
+1
-1
s=0(Boşta çalışma)
Generatör
Motor
Fren
Kısa devre
Tekil Generatör Çalışma
n>ns
Ic
Yük
Tahrik
Makinesi
Ic
IcI
w
K
Idw3
Im
= Ic= I
dw
u v w
C
C
C
Reaktif Güç
Aktif Güç
Generatör Çalışma (Kendi Kendini Uyarma)C
2C
3C
1
FG
n2
n1
Idw3
Im
BA
D
V1
V3
V3A
VD
Vr
Im3A
ImC2
= IC2D
ImC1
IC3
IC3B
Asenkron Generatörler (1)
•Sağlamlık•Mekanik anlamda basitlik•Fiyatının düşüklüğü•Ani rüzgar artışında oluşan moment titreşimlerini azaltmada oldukça iyidir, çünkü ani rüzgâr hızı değişimi, kaymanın da artması veya azalması ile neticelenir; bu özellik mekanik ekipmanlar üzerinde rüzgârın oluşturduğu şokların absorbe edilmesinde yardımcı olur.•Dönen kontaklar olmamasından dolayı başlatma kolaydır.•Şebekeye bağlanması kolaydır (doğru akım generatörler ve senkron generatörler )•Şebekeye bağlandığı zaman salınımlar oluşturmazlar.•Genellikle bir dişli kutusu rotor kanatlarının hızını ayarladığı için asenkron generatör, senkron generatörde olduğu gibi şebekeyle senkronize olmak zorunda değildir. •İlave bir kontrole ihtiyaç duymaksızın işletim hızına ulaşır. •Ancak generatör boyutu büyüdükçe, asenkron generatörler şebekeye bağlantı esnasında oldukça yüksek bir başlangıç akımına neden olurlar.
Asenkron Generatörler (2)
•Rüzgar türbinlerinde asenkron generatör kullanılması durumunda, reaktif güç gereksinimi bir şekilde karşılanmalıdır. •Asenkron generatör direkt olarak şebekeye bağlı olduğu için reaktif gücü, bu durumda şebeke üzerinden çekecektir, ya da rüzgar türbinine yerleştirilecek kapasite guruplarının reaktif gücü kompanze etmeleri sağlanacaktır.•Rüzgar türbinlerinin şebekeden çekecekleri reaktif gücün azaltılması gerilim seviyesini yükseltecektir. •Kompanzasyon ünitesi ile beraber asenkron generatör güç faktörünü dengelediği için iyi performans verir.•En büyük dezavantajı ise duran kısım statorun, reaktif mıknatıslanma akımına olan ihtiyacıdır.
Rüzgar Enerjisinde Asenkron Makina
Çift Beslemeli Asenkron Generatör(Büyük Güçlü Rüzgar Sistemleri)
•Emniyetli olmaları ve maliyetlerinin düşük olması sebebi ile tercih edilirler.
Değişken Hızlı Sincap Kafesli Asenkron Generatör(Küçük ve Orta Güçlü Rüzgar Sistemleri)
Çift Beslemeli Asenkron Generatör
•Stator sargısı şebekeye doğrudan bağlanmıştır.•Rotor sargısı ise iki adet DGM tekniğini kullanan eviriciden oluşan, dört bölgeli güç çeviricisi üzerinden şebekeye bağlanmıştır.•Rotor tarafındaki çevirici kontrol sistemi, elektromanyetik momenti düzenler ve makinanın mıknatıslanmasını sürdürebilmesi için reaktif güç sağlar.•Harici bozucu etkilere karşı dayanıklılık ve kararlılık göstermektedir.•En büyük dezavantaj bünyesinde periyodik bakıma ihtiyaç duyan bileziktertibatının bulunmasıdır
Kafesli Asenkron Generatör (1)
•Stator sargısı ise iki adet DGM tekniğini kullanan eviriciden oluşan, dört bölgeli güç çeviricisi üzerinden şebekeye bağlanmıştır.•Stator tarafındaki çeviricinin kontrol sistemi, elektromanyetik momenti düzenler ve makinanın mıknatıslanmasını sürdürebilmesi için reaktif güç sağlar.•Şebeke tarafındaki çevirici, sistemden şebekeye aktarılan aktif ve reaktif gücü ve aynı zamanda DA linkini düzenler.
Kafesli Asenkron Generatör (2)•Fırçasız, güvenilir, ekonomik ve sağlam bir yapıya sahip olmaları nedeniyle uygulamada sıkça kullanılmaktadırlar. •Doğrultucu, generatör için programlanabilir bir uyartım oluşturabilmektedir.•Evirici, harmonik kompanzatör olarak çalıştırılabilmektedir.•Generatör parametrelerinin sıcaklık ve frekansla değişerek sistemin kontrolünü karmaşıklaştırması ve stator tarafındaki çeviricinin,makinanın ihtiyaç duyduğumanyetik alanı sağlamak için anma gücüne göre %30-%50 oranında daha büyük ölçülerde yapılmasını gerektirir.