Генераторҳои индуксионӣ дар нерӯгоҳҳои барқӣ
Генераторҳои индуксионӣ технологияест, ки дар системаҳои муосири тавлиди нерӯи барқ, бахусус дар барномаҳое, ки кори боэътимод, нигоҳдории нисбатан содда ва хароҷоти нисбатан камтари сармоягузориро дар муқоиса бо дигар намудҳои генераторҳо талаб мекунанд, ба таври васеъ истифода мешавад. Гарчанде ки истилоҳи "генератор" аксар вақт бо генераторҳои синхронӣ алоқаманд аст, генераторҳои индуксионӣ нақши муҳим мебозанд - махсусан дар системаҳои тавлиди энергияи барқароршаванда, ба монанди турбинаҳои бодӣ ва нерӯгоҳҳои хурди обӣ. Дар ин мақола принсипҳои кори генераторҳои индуксионӣ, хусусиятҳо, бартариҳо ва нуқсонҳои онҳо ва татбиқи онҳо дар тавлиди нерӯи барқ баррасӣ мешаванд.
Таъриф ва принсипҳои асосӣ
Умуман, мошини индуксионӣ ба таври васеъ ҳамчун муҳаррики индуксионӣ маълум аст, ки энергияи электрикиро ба энергияи механикӣ табдил медиҳад. Ҷолиб он аст, ки ҳамон мошин метавонад ҳамчун генератори индуксионӣ кор кунад, агар он аз ҷониби муҳаррики асосӣ бо суръати муайян гардиш карда шавад. Генераторҳои индуксионӣ аз рӯи принсипи индуксияи электромагнитӣ кор мекунанд: шиддати электрикӣ дар ротор ва статор аз сабаби мавҷудияти майдони магнитии гардишкунанда ва фарқияти суръат байни майдони магнитӣ ва ротор ба вуҷуд меояд.
Калиди фаҳмидани генераторҳои индуксионӣ мафҳуми лағжиш аст, ки фарқи нисбии байни суръати гардиши майдони магнитӣ (суръати синхронӣ) ва суръати гардиши ротор аст. Дар муҳаррики индуксионӣ, ротор нисбат ба суръати синхронӣ каме сусттар мечархад, аз ин рӯ лағжиш мусбат аст. Баръакс, дар генератори индуксионӣ, ротор нисбат ба суръати синхронӣ каме тезтар мечархад, аз ин рӯ лағжиш манфӣ аст ва энергияи механикӣ аз муҳаррики асосӣ ба энергияи электрикӣ табдил меёбад, ки ба бор ё шабака дода мешавад.
Суръати синхронӣ ва шароити истеҳсоли нерӯи барқ
Суръати синхронӣ аз рӯи басомад ва шумораи қутбҳои мошин муайян карда мешавад, ба таври оддӣ чунин ифода карда мешавад:
– Ns = 120 f / P
ки дар он Ns суръати синхронӣ (rpm), f басомад (Hz) ва P шумораи қутбҳо мебошад. Масалан, дар системаи 50 Гц бо 4 қутб, суръати синхронӣ 1500 rpm аст. Барои он ки мошини индуксионӣ қувва истеҳсол кунад, ротор бояд каме болотар аз 1500 rpm гардиш кунад. Ин фарқияти хурд барои баръакс кардани ҷараёни қувва - аз механикӣ ба электрикӣ - кофӣ аст.
Аммо, бар хилофи генераторҳои синхронӣ, генераторҳои индуксионӣ майдони магнитии худро ба вуҷуд намеоранд. Онҳо барои тавлиди ҷараёни майдон ба қувваи реактивӣ (магнитизатсия) ниёз доранд. Ин қувваи реактивӣ одатан аз шабакаи барқӣ ё аз бонки конденсатор ба даст оварда мешавад, агар онҳо мустақилона кор кунанд.
Талабот ба қувваи реактивӣ ва нақши конденсаторҳо
Яке аз хусусиятҳои генератори индуксионӣ ниёз ба қувваи реактивӣ аст. Ҳангоми пайваст шудан ба шабака, шабака ҳамчун "манбаи ангезиш" амал мекунад, ки ҷараёни магнитизатсияро таъмин мекунад. Ин генераторҳои индуксиониро барои кори мувозӣ бо шабака мувофиқ мегардонад, зеро шиддат ва басомад аз ҷониби шабака муайян карда мешаванд, дар ҳоле ки генератори индуксионӣ қувваи фаъолро дар асоси шароити механикии муҳаррики асосӣ таъмин мекунад.
Барои кори мустақилона (берун аз шабака), генератори индуксионӣ барои тавлиди шиддат ба конденсатори ангезиш ниёз дорад. Конденсатор ҷараёни реактивиро таъмин мекунад ва ҷараёни магнитиро ба вуҷуд меорад, ки баъдан имкон медиҳад, ки дар терминалҳо шиддат тавлид шавад. Ин система генератори индуксионии худҳаяҷонзада (SEIG) номида мешавад. Гарчанде ки барои минтақаҳои дурдаст ҷолиб аст, кори мустақилона тарҳрезии бодиққаттарро талаб мекунад, зеро шиддат ва басомад аз сарборӣ ва суръати гардиш ба таври назаррас таъсир мерасонад.
Хусусиятҳои амалиётӣ дар системаҳои тавлидӣ
Генераторҳои индуксионӣ дар системаҳои истеҳсоли нерӯи барқ як қатор хусусиятҳои беназир доранд:
1. Басомад аз шабака ё суръат вобаста аст
Дар системаи пайвастшуда ба шабака, басомад аз шабака пайравӣ мекунад ва аз ин рӯ устувор аст. Дар системаи мустақил, басомад аз суръати турбина ва хусусиятҳои сарборӣ таъсир мегирад.
2. Танзими шиддат ба мисли генераторҳои синхронӣ хуб нест.
Шиддати баромади генератори индуксионӣ бо афзоиши сарборӣ, хусусан агар манбаи қувваи реактивӣ нокифоя бошад, паст мешавад.
3. Имкониятҳои соддатари ҳамоҳангсозӣ
Азбаски он ба системаи ангезиши ҷараёни доимӣ ниёз надорад ва ба монанди генератори синхронӣ "таъқиб кардани кунҷҳо" ниёз надорад, раванди пайвастшавӣ ба шабака метавонад соддатар бошад, гарчанде ки он ба ҳар ҳол тартиботи дурусти муҳофизат ва танзимро талаб мекунад.
4. Рафтор ҳангоми изтироб
Дар пастшавии шиддат, қобилияти генератори индуксионӣ барои нигоҳ доштани шиддат маҳдуд аст, зеро он аз қувваи реактивии система вобастагии зиёд дорад.
Афзалиятҳои генераторҳои индуксионӣ
Якчанд сабабҳо мавҷуданд, ки чаро генераторҳои индуксионӣ дар баъзе нерӯгоҳҳои барқӣ васеъ истифода мешаванд:
- Сохтмони оддӣ ва мустаҳкам
Он ба системаи ангезиши ҷараёни доимӣ ва ҳалқаҳои лағжанда (дар намуди ротори қафасӣ) ниёз надорад, аз ин рӯ хатари нокомӣ камтар аст.
– Хароҷоти нигоҳдории камтар
Азбаски ҷузъҳо камтаранд, нигоҳдории муқаррарӣ одатан осонтар ва арзонтар аст.
- Муқовимат ба тағйироти сарбории механикӣ
Муносиб барои манбаъҳои тағйирёбандаи энергия, ба монанди шамол ва тағйирёбандаи ҷараёни об.
- Идоракунии осон ба таври параллелӣ ба шабака
Шиддат ва басомад аз рӯи шабака ҷойгиранд, аз ин рӯ идоракунии система нисбат ба генераторҳои хурди синхронӣ, ки AVR ва танзимоти мураккабтари ангезишро талаб мекунанд, соддатар аст.
– Бехатарии беҳтари механикӣ дар шароити муайян
Дар баъзе ҳолатҳо, эҳтимолияти камтари аз ҳад зиёд шиддат гирифтани генераторҳои индуксионӣ ба монанди генераторҳои синхронӣ вуҷуд дорад, гарчанде ки муҳофизат ҳоло ҳам зарур аст.
Камбудиҳо ва мушкилоти техникӣ
Бо вуҷуди бартариҳои худ, генераторҳои индуксионӣ инчунин камбудиҳо доранд:
- Қувваи реактивӣ лозим аст
Ин аксар вақт як мушкили ҷиддӣ аст. Агар система ҷуброни кофии реактивиро таъмин накунад (масалан, банкҳои конденсатор ё STATCOM), омили қувва метавонад паст ва шиддат ноустувор бошад.
– Танзими шиддат ва басомад (мустақил) камтар устувор аст
Барои барномаҳои мустақил, танзимоти иловагӣ ба монанди контроллерҳои боркунии партовҳо, идоракунии суръат ва конденсаторҳои мувофиқ талаб карда мешаванд.
– Самаранокӣ метавонад дар баъзе борҳои қисман коҳиш ёбад
Вобаста аз тарҳ ва профили кори дастгоҳ, самаранокӣ на ҳамеша дар ҳама нуқтаҳои корӣ беҳтарин аст.
– Самаранокӣ ҳангоми қатъ шудани шабака
Вақте ки паст шудани шиддат ба амал меояд, талаботи ҷараёни магнитизатсиякунанда метавонад афзоиш ёбад, ки ин ҳолатро бадтар мекунад ва агар бо дастгоҳи ҷуброни реактивӣ бартараф карда нашавад, боиси қатъ шудани барқ мегардад.
Барномаҳо дар истеҳсоли нерӯи барқ
1. Нерӯгоҳи барқи бодӣ (PLTB)
Генераторҳои индуксионӣ, махсусан дар тарҳҳои аввали турбинаҳои бодӣ ва баъзе конфигуратсияҳои муосир, ба таври васеъ истифода мешаванд. Навъи маъмултарин генератори индуксионии дугона (DFIG) мебошад, ки имкон медиҳад, ки диапазони васеътари суръат кор карда шавад ва тавассути табдилдиҳандаи қувва дар ротор беҳтар идора карда шавад.
2. Нерӯгоҳи хурди барқӣ (PLTMH)
Дар системаҳои микрогидроэнергетикии ба шабака пайвастшуда, генераторҳои индуксионӣ аз сабаби соддагӣ ва устувории худ маъмуланд. Дар минтақаҳои берун аз шабака, SEIG-ҳо бо банкҳои конденсатор аксар вақт аз сабаби арзиши нисбатан пасти онҳо интихоб карда мешаванд.
3. Генераторҳои биомасса ё партовҳо
Агар қувваи асосии ҳаракатдиҳанда мошине бо суръати нисбатан устувор бошад ва система ба шабака пайваст бошад, генератори индуксионӣ метавонад як варианти иқтисодӣ бошад.
4. Истифодаи энергияи боқимонда (барқароркунии энергияи партов)
Дар баъзе соҳаҳо, энергияи механикии боқимонда аз раванд метавонад барои гардиши генератори индуксионӣ ва таъмини барқ ба шабакаи дохилӣ ё ба шабака истифода шавад.
Ҷанбаҳои ҳифз ва пайвастшавӣ ба система
Дар амалияи истеҳсоли нерӯи барқ, генераторҳои индуксионӣ ба системаи муносиби муҳофизатӣ ниёз доранд, аз ҷумла:
– Муҳофизат аз ҷараёни аз ҳад зиёд ва кӯтоҳмуддат
– Муҳофизат аз шиддати аз ҳад зиёд/камшиддат
– Ҳифзи басомад
– Муҳофизат аз талафоти шабака (зидди ҷазирашавӣ), махсусан ҳангоми пайваст шудан ба шабака
– Танзимоти ҷуброни қувваи реактивӣ барои нигоҳ доштани устувории омили қудрат ва шиддат
Барои ҳамгироии хуб, банақшагирони система одатан иқтидори шабака, талаботи VAR, сифати барқ (гармонияҳо ҳангоми истифодаи табдилдиҳандаҳо) ва стандартҳои дахлдори пайвасти байнишабакавиро ба назар мегиранд.
Хулоса
Генераторҳои индуксионӣ як роҳи ҳали муҳим ва васеъ истифодашаванда дар истеҳсоли нерӯи барқ, бахусус дар барномаҳои энергияи барқароршаванда ва нерӯгоҳҳои хурду миёна мебошанд. Бо сохтори содда, эътимоднокӣ ва осонии кори мувозӣ бо шабака, генераторҳои индуксионӣ ҳам бартариҳои иқтисодӣ ва ҳам техникиро пешниҳод мекунанд. Аммо, талабот ба қувваи реактивӣ ва мушкилоти танзими шиддат/басомад - махсусан дар ҳолати мустақил - тарҳрезии бодиққати системаро, аз ҷумла истифодаи бонкҳои мувофиқи конденсатор, контроллерҳо ва муҳофизатро талаб мекунанд. Бо тарҳрезии дуруст, генераторҳои индуксионӣ метавонанд пояи тавлиди самаранок, устувор ва ҷавобгӯ барои системаҳои муосири энергетикӣ бошанд.
