Làm cách nào để sửa tốc độ của máy phát điện?

Nếu tôi cần tạo ra công suất ở một tần số xác định, thì tôi cần đảm bảo rằng rôto của máy phát quay với tốc độ xác định (vòng / phút). Nhưng khi tôi xoay nó bằng hơi nước hoặc nước, làm cách nào để kiểm soát tốc độ này? Dường như với tôi, các lực cơ học làm quay máy phát điện bằng cách nào đó phải cân bằng để đạt được điều này. Làm thế nào chính xác là điều này được thực hiện?

Điện

Một số hệ thống làm điều này bằng điện. Máy phát hoặc tạo DC, hoặc AC tần số biến đổi được chỉnh lưu để tạo DC, và sau đó một biến tần tạo ra tần số AC mong muốn. Phổ biến trên các tuabin gió nhỏ hiện đại hơn.

Cơ học

Các hệ thống khác được điều khiển cơ học để có được tần số mong muốn. Cơ chế được sử dụng sẽ được gọi là một thống đốc . Hầu hết các thống đốc cơ khí đơn giản là không chính xác, vì vậy điều này sẽ không đủ tốt cho một thiết bị kết nối lưới. Cũng có thể tạo ra các thống đốc chính xác hơn hoạt động cơ học theo cách tương tự như đoạn dưới đây, chúng thường được sử dụng trên các động cơ đốt trong.

Với phản hồi

Một cách tiếp cận khác, và có lẽ phổ biến nhất là có một số hình thức phản hồi. Một vi điều khiển giám sát tần số được tạo ra và điều chỉnh hệ thống cơ học thông qua một số dạng servo để có được tần số phù hợp. Ví dụ, nó có thể mở và đóng một cửa cống để điều chỉnh lưu lượng nước qua một tuabin. Một hệ thống phức tạp hơn có thể điều chỉnh cả cửa cống và cánh tuabin để giữ tần số chính xác đồng thời thay đổi công suất đầu ra.

Hoạt động đồng bộ lưới

Trong một số trường hợp, nó có thể không cần thiết chút nào. Nếu bạn có một tuabin gió nhỏ, được kết nối với lưới điện gần nhà máy điện than, bạn có thể chỉ cần treo nó lên và quên nó đi. Các tuabin khổng lồ trong nhà máy điện sẽ ổn định tần số lưới điện, và cố định tốc độ quay của tuabin gió. Nếu gió thổi mạnh hơn, bạn sẽ nhận được nhiều dòng điện hơn và thay đổi hệ số công suất nhẹ. Lưu ý rằng khi càng nhiều tuabin gió được thêm vào, những người điều hành nhà máy điện sẽ ngày càng ít hài lòng về điều này, do đó, nhà điều hành lưới điện cuối cùng sẽ cấm nó.

Nếu tôi cần tạo ra công suất ở một tần số xác định, thì tôi cần đảm bảo rằng rôto của máy phát quay với tốc độ xác định (vòng / phút).

Không, điều đó không nhất thiết là đúng. Rất nhiều máy phát điện gió sử dụng máy phát điện cảm ứng kép (DFIG) và có thể điều chỉnh tần số bằng cách điều khiển cuộn dây rôto: -

Họ có thể chuyển đổi công suất ở tần số này sang tần số khác, tức là họ có thể tạo ra 50/60 Hz mặc dù rôto có thể chạy quá chậm. Điều này được thực hiện bằng cách tiêm một dòng điện xoay chiều vào cuộn dây rôto. Hệ thống điều khiển đạt được điều này cũng có thể thay đổi góc cao độ của tuabin như một phương tiện khác để tăng hoặc giảm tốc độ quay cơ học.

Để biết thêm thông tin xin vui lòng đọc câu trả lời EE này .

Nhưng khi tôi xoay nó bằng hơi nước hoặc nước, làm cách nào để kiểm soát tốc độ này?

Có thể có tình huống khi có quá nhiều tốc độ quay và mặc dù DFIG có thể xử lý vấn đề này, tốt nhất nên có một cách tiếp cận kết hợp như điều khiển góc cao độ như trong hình trên.

Tuy nhiên, điểm mấu chốt không thể tránh khỏi là nếu bạn có nguồn năng lượng cơ học dồi dào và nhu cầu phụ tải rất ít tại thời điểm đó, thì bạn phải rút máy phát ra khỏi lưới điện. Nếu bạn không "có" lưới điện, thì bạn phải có nguồn cung cấp dự phòng có thể cung cấp cho nhu cầu năng lượng thấp và điều này thường có nghĩa là máy phát điện diesel hoặc năng lượng mặt trời thông qua một biến tần.

Đó là những gì một thống đốc là dành cho.

Phiên bản cơ khí là một thiết bị sẽ sử dụng lực ly tâm hoặc quạt gió để điều khiển van tiết lưu / nạp để làm chậm động cơ khi tốc độ leo lên quá nhiều.

Bạn có thể biến nó thành điện tử với cảm biến RPM và van tiết lưu / điều khiển điện tử.

Theo kinh nghiệm (hạn chế) của tôi về thiết kế máy phát điện, bạn phải xem xét nhiều yếu tố:

• Tốc độ đầu vào cơ học (tuabin, bánh xe, v.v.)

• Sức mạnh của đầu vào cơ khí

• Điện áp đầu ra

• Sản lượng hiện tại

• Công suất đầu ra (phụ thuộc vào điện áp và dòng điện, nhưng bạn thường muốn tối đa hóa điều này, tại điểm công suất cực đại)

Trong nhiều trường hợp, những gì bạn muốn duy trì là một đầu ra điện áp không đổi, sẽ thay đổi theo tải điện; dòng điện cao hơn sẽ làm giảm sản lượng.

Trong thiết lập của bạn, bạn chỉ quan tâm đến tốc độ của trục (vì bất kỳ lý do gì). Có hai cách để làm điều này: điều khiển công suất đầu vào hoặc điều khiển công suất đầu ra.

Nếu bạn biết rằng công suất cơ học của bạn sẽ luôn lớn hơn công suất đầu ra, bạn có thể sử dụng một bộ điều chỉnh hoặc tương tự, điều này sẽ giới hạn công suất trục để giữ tốc độ không đổi. Điều này sẽ kiểm soát năng lượng đầu vào một cách đơn giản.

Nếu bạn không thể đảm bảo rằng đầu vào cơ học của bạn cao hơn, bạn sẽ cần phải hạn chế công suất đầu ra của mình theo một cách nào đó. Tôi đã thực hiện nó khi chúng tôi điều khiển dòng điện đầu ra thông qua bộ điều khiển phản hồi PID để giữ tốc độ trục ở các giá trị cố định. Nhưng đó là trong một hệ thống DC, nơi chúng tôi có một cục pin lớn để đẩy dòng điện vào trong thời gian cung cấp cao và rút ra trong thời gian cung cấp thấp hơn.

Đây không phải là cách nó được thực hiện, nhưng đó là cách nó có thể được thực hiện: thay đổi tải trọng để điều chỉnh tốc độ.

Bạn có thể tưởng tượng một ngân hàng phụ tải (có khả năng rất lớn) ngoài tải thông thường, với nguồn điện đầu vào có kích thước để nó sẽ cung cấp ít nhất đủ năng lượng cho tải thông thường trong mọi điều kiện. Điều này không hoàn toàn không thể tưởng tượng được đối với các thiết lập hydro, vì đầu là yếu tố quyết định thông thường. Sau đó, khi tải và đầu vào thay đổi, ngân hàng phụ trợ được kiểm soát sao cho tổng nhu cầu trên máy phát tạo ra tải cơ học trên đầu vào duy trì tần số đầu ra tại điểm mong muốn.

Và không, đây không phải là một đề nghị nghiêm túc, nhưng nó có thể được thực hiện.