Ero sivun ”Generaattori” versioiden välillä
| [arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Botti lisäsi: af:Elektriese generator |
|||
Rivi 35:
===Tahtigeneraattorin magnetointi===
Tahtigeneraattori magnetoidaan roottorin akselilla olevan apukoneen avulla. Tämä apukone on ulkonapainen [[vaihtovirta]]generaattori, jonka tuottama sähkövirta [[tasasuuntaus|tasasuunnataan]] ja johdetaan roottorin napoihin. Pienemmissä synkronigenerattoreissa samalla akselilla oleva tasavirtageneraattori on hyvin tavallinen magnetointivirran lähde. Vanhemmissa generaattoriessa magnetointivirran tasasuuntaus tehdään yleensä kommutaattorin avulla ja johdetaan liukurenkaiden kautta roottorille. Uudemissa synkronigeneraattoriessa käytetään puolijohteita tasasuuntaukseen, akselin mukana pyörivä tasasuntaaja mahdollistaa rakenteen, jossa ei ole kuluvia liukurenkaita laisinkaan.
Automaattinen jännitteen ja loistehon säätö toimii siten, kun
Loistehon tuotanto teoriassa ei vaadi energiaa generaattoria pyörittävältä voimakoneelta. Käytännössä suurentuneet virrat aiheuttavat häviötä ja siten tehontarpeen nousun.
Periaatteessa kuluttajan sytyttäessä hehkulampun, resistiivistä kuormaa, samanaikaisesti jossakin generaattorissa kasvaa generaattorin pyörittämisen voimantarve. Jos kuluttaja kytkee verkkoon jotakin, joka kuluttaa loistehoa, esim kuormittamaton kolmivaihemoottori, periaatteessa kasvaa jonkin generaattorin loistehon tuotantotarve, vaikka energiantarve lisääntyykin vain siirtohäviöiden verran. Samoin, jos kuluttaja kytkee kapasitiivista kuormaa verkkoon loistehon tarve pienentyy, tällöin jonkun generaattorin on supistettava loistehon tuotantoa ja voimantarve lisääntyy vain siirtohäviöiden verran. Yleensä sähköyhtiöt ja suuret kuluttajat tuottavat loistehoa kondensaattoriparistoilla, joka on synkronigeneraattorien loistehon tuotantoa taloudellisempi tapa. Voimalaitoksissa synkronigeneraattorit yleensä lievästi alimagnetoidaan. Tällöin häiriöiden johdosta verkosta tippuvan synkronigeneraattorin napajännite ei kasva ryntäyksen seurauksena tolkuttoman suureksi. Induktiivisen tehon irroittaminen verkosta rasittaa kytkinlaitteita myöskin vähemmän.
Periaatteessa siis kuluttajan sytyttäessä sähkölampun samanaikaisesti jossakin generaattorissa magnetointivirtaa kasvatetaan, jotta lisääntynyt sähköntarve saadaan tyydytettyä. Isossa valtakunnan verkossa pienet sähkönkulutuksen muutokset kumoavat toisiaan ja kulutus on varsin tasaista. Valtakunnan verkossakin tarvitaan jonkun verran niin sanottua [[säätövoima]]a eli energialähteitä, joissa pystytään nopeasti säätämään generaattorin pyörittämiseen tarvittavaa voimaa. Suomessa tällaisena säätövoimana käytetään vesivoimalaitoksia.▼
▲
Magnetointivirralla pystytään säätämään myös tahtigeneraattorin loistehoa. Ylimagnetoimalla roottori eli käyttämällä suurempaa magnetointivirtaa kuin jännitteen ylläpitäminen vaatisi, saadaan tahtigeneraattori tuottamaan kasitiivista [[loisteho]]a. On rakennettu myöskin synkronigeneraattoreja, jotka pyörivät verkossa reilusti ylimagnetoituna loistehoa tuottaen. Niissä on vain pieni sähkömoottori, joka antaa alkuvauhdin, jotta synkronikone saadaan tahdistettua verkkoon. Tämän jälkeen generaattori pyörii synkronimoottorina ja ylimagnetoituna tuottaa loistehoa. Tämän loistehon tuotantotavan on syrjäyttänyt kondensaattoriparisto.
Alimagnetoimalla synkronikoneen roottori saadaan kulutettua loistehoa. Tällöin synkronikone näkyy verkkoon päin induktiivisena, ts. loistehoa kuluttavana laitteena. Jos alimagnetointi on kovin rajua suhteessa koneen akselitehoon voi tapahtua tahdista tippuminen. Jos koneessa ei ole lainkaan magnetointivirtaa ylläpitäviä laitteita, mutta roottorin magnetointipiiri on oikosuljettu, tai säätövastuksen avulla yhdistetty, alkaa koneen jättämä generoida piiriin magnetointivirtaa. Sähköistyksen alkuaikoina heikkojen verkkojen aikaan liukurengasmoottori oli hyvin tavallinen voimakone, koska se voitiin käynistää pienten sulakkeiden läpi. Liukurenkailta magnetointivirta johdettiin säätövastukseen, joka kierrettiin kiinni koneen kiihdyttyä käyttönopeuteensa. Joissain koneissa oli vielä erityinen oikosulkupala, jolloin hiiliharjat nostettiin ylös ja liukurenkaat oikosuljettiin käynistysjakson päätteeksi. Tästä johtuen liukurengaskone on hyvin helppo muuttaa generaattoriksi vaihtamalla säätövastus magnetointivirtalähteeksi.
Jotkin sähkölaitteet, kuten [[induktiomoottori]]t ja [[loistelamppu|loistelamput]] kuluttavat loistehoa verkosta toimiessaan. Tällöin loistehon kulutus näkyy energiankulusta suurempana virrankulutuksena, ts. laite vaatii suuremmat sulakkeet, kuin pätötehon perusteella tulee. Energiaa ei kumminkaan kulu enempää, koska tehoa kulutetaan ja tuotetaan puolijakson aikana, summa on vasta pätöteho, tehojen itseisarvojen erotus loisteho. Energia virtaa siis edestakasin, joka puolijaksolla. Loistehon kulutus ilmoitetaan cos arvona. Induktiomoottorille tyypillinen cos arvo on 0.8, tällöin tehon puolesta laskettu esim 10A muuttuukin 10A/0.8=12.5A virraksi. Induktiomoottorin tapauksessa käynistysvirrat saattavat olla huomattavasti suurempia, valmistajalta saa ohjeet.
== Generaattorityypit ==
| |||