Bagaimana cara memperbaiki kecepatan generator?

12

Jika saya perlu menghasilkan daya pada frekuensi yang ditentukan, maka saya perlu memastikan bahwa rotor generator berputar pada kecepatan tertentu (rpm). Tetapi ketika saya memutarnya dengan uap atau air bagaimana saya mengontrol kecepatan ini? Sepertinya saya bahwa kekuatan mekanik yang memutar generator entah bagaimana harus seimbang untuk mencapai ini. Bagaimana tepatnya hal ini dilakukan?

electric-machine

— Praveen kr
sumber

4

Dengan semacam throttle pada penggerak utama, disesuaikan sehingga daya dalam sama dengan daya keluar (ditambah kerugian internal).

— Dave Tweed

7

Saya cukup yakin bahwa generator besar yang terikat pada listrik dipaksa sinkronisitas karena pengaruh semua hal lain yang melekat pada listrik; jika generator melambat, akan ada torsi motor yang diterapkan oleh daya listrik yang menariknya kembali ke kecepatan sinkron, dan juga jika itu mempercepat. Ini adalah masalah dalam dirinya sendiri daripada solusi, karena jika generator Anda mulai berjalan sebagai motor kemungkinan akan robek sendiri atau hal-hal yang melekat pada porosnya terpisah; itu tidak dibuat untuk beroperasi seperti itu.

— Hearth

3

Bukankah gubernur flyball pada mesin uap Watt pada dasarnya melakukan ini melalui umpan balik mekanik?

— UuDdLrLrSs

Semakin cepat generator mencoba berputar, semakin banyak arus yang dapat Anda tarik darinya untuk membuatnya kembali lambat. Itu membutuhkan beban variabel tentu saja.

— user253751

1

Ini sangat luas untuk sebuah pertanyaan. Singkatnya, pilihan Anda adalah memvariasikan daya yang masuk, memvariasikan beban, atau melupakan pengaturan frekuensi sekaligus dan melakukan sesuatu yang lain (gunakan beban DC, beban yang tidak peduli tentang frekuensi, atau gunakan transformator frekuensi). Saya tidak berpikir itu mungkin untuk memilih opsi yang wajar mengingat Anda mengungkapkan nol informasi tentang sistem Anda.

— Dmitry Grigoryev

18

Secara elektrik

Beberapa sistem melakukan ini secara elektrik. Generator baik menghasilkan DC, atau AC frekuensi variabel diperbaiki untuk membuat DC, dan kemudian inverter membuat frekuensi AC yang diinginkan. Umum pada turbin angin kecil yang lebih modern.

Secara mekanis

Sistem lain dikendalikan secara mekanis untuk mendapatkan frekuensi yang diinginkan. Mekanisme yang digunakan akan disebut gubernur . Kebanyakan gubernur mekanis sederhana tidak terlalu akurat, jadi ini tidak akan cukup baik untuk perangkat yang terhubung ke jaringan. Dimungkinkan juga untuk membuat gubernur yang lebih akurat yang bekerja secara mekanis dengan cara yang mirip dengan paragraf di bawah, ini biasanya digunakan pada mesin pembakaran internal.

Dengan Umpan Balik

Pendekatan lain, dan mungkin yang paling umum adalah memiliki beberapa bentuk umpan balik. Mikrokontroler memonitor frekuensi yang dihasilkan, dan menyesuaikan sistem mekanis melalui beberapa bentuk servo untuk mendapatkan frekuensi yang tepat. Misalnya, itu bisa membuka dan menutup pintu air untuk menyesuaikan aliran air melalui turbin. Sistem yang lebih rumit dapat menyesuaikan kedua pintu air dan bilah turbin untuk menjaga frekuensi yang benar sambil juga memvariasikan daya keluaran.

Operasi kotak Sinkron

Dalam beberapa kasus, mungkin tidak perlu sama sekali. Jika Anda memiliki turbin angin kecil, yang terhubung ke jaringan listrik di dekat pembangkit listrik tenaga batu bara, Anda bisa menghubungkannya dan melupakannya. Turbin besar di pembangkit listrik akan menstabilkan frekuensi grid, dan memperbaiki kecepatan rotasi turbin angin. Jika angin bertiup lebih kencang, Anda hanya akan mendapatkan lebih banyak arus, dan sedikit faktor daya bergeser. Perhatikan bahwa semakin banyak turbin angin ditambahkan, orang-orang yang menjalankan pembangkit listrik akan semakin tidak senang tentang hal ini, sehingga operator jaringan pada akhirnya akan melarangnya.

— Jack B
sumber

5

Mungkin layak disebutkan mesin induksi dua kali lipat di sini. Mereka menggunakan mesin induksi secara bersamaan baik sebagai generator dan rotary converter untuk menjaga frekuensi output konstan dengan berbagai frekuensi input.

— Hearth

@Felthry saya tidak memasukkan mereka karena saya tidak cukup akrab dengan mereka. Jangan ragu untuk mengusulkan suntingan.

— Jack B

1

Ya, tapi jawaban Andy sudah mengatasi itu.

— Hearth

Mungkin perlu dicatat bahwa dalam praktiknya, banyak / banyak dari ini akan terjadi pada saat yang sama. Gangguan saluran pada awalnya akan menyebabkan aliran / faktor daya aneh, sistem umpan balik akan merespons setelah beberapa penundaan, gubernur tingkat kasar akan menerapkan / menghapus rem jika diperlukan.

— mbrig

10

Jika saya perlu menghasilkan daya pada frekuensi tertentu, maka saya perlu memastikan bahwa rotor generator berputar pada kecepatan tertentu (rpm).

Tidak, itu belum tentu benar. Banyak generator angin menggunakan generator induksi ganda (DFIG) dan yang dapat mengatur frekuensi dengan mengendalikan belitan rotor: -

Mereka dapat mengkonversi daya pada satu frekuensi ke frekuensi lain yaitu mereka dapat menghasilkan 50/60 Hz meskipun rotor mungkin berjalan terlalu lambat. Ini dilakukan dengan menyuntikkan arus AC ke koil rotor. Sistem kontrol yang mencapai ini mungkin juga dapat mengubah sudut pitch turbin sebagai cara lain untuk menambah atau mengurangi kecepatan rotasi mekanis.

Untuk informasi lebih lanjut silakan baca jawaban EE ini .

Tetapi ketika saya memutarnya dengan uap atau air bagaimana saya mengontrol kecepatan ini?

Mungkin ada situasi di mana ada terlalu banyak kecepatan rotasi dan meskipun DFIG dapat menangani ini, yang terbaik adalah memiliki pendekatan gabungan seperti kontrol sudut pitch yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Namun, intinya yang tak terhindarkan adalah bahwa jika Anda memiliki sumber energi mekanik yang melimpah dan sangat sedikit permintaan beban pada saat itu, maka Anda harus melepaskan kaitan generator dari jaringan. Jika Anda tidak "memiliki" grid, maka Anda harus memiliki persediaan cadangan yang dapat memasok permintaan daya rendah dan ini biasanya berarti generator diesel atau tenaga surya melalui inverter.

— Andy alias
sumber

3

Itulah gunanya gubernur .

Versi mekanis adalah perangkat yang akan menggunakan gaya sentrifugal atau blower untuk menggerakkan throttle / intake untuk memperlambat mesin ketika kecepatan naik terlalu banyak.

Anda dapat membuatnya elektronik dengan sensor RPM dan throttle / intake yang dikontrol secara elektronik.

— aneh ratchet
sumber

1

Melambatkan input secara mekanis dengan rem menghasilkan panas dan menyia-nyiakan daya input ....

— rackandboneman

2

@rackandboneman dia tidak membicarakan hal itu, dan itu bukan cara kerja gubernur.

— Harper - Pasang kembali Monica

1

@ Harper bersikap adil beberapa gubernur bekerja dengan menggunakan pengereman namun untuk generator Anda akan menyesuaikan energi mekanik yang dihasilkan daripada membuangnya.

— ratchet freak

3

Dalam pengalaman saya (terbatas) tentang desain generator, Anda harus melihat beberapa faktor:

Kecepatan input mekanik (turbin, roda dll)
Kekuatan input mekanis
Tegangan output
Output saat ini
Daya keluaran (yang tergantung pada tegangan dan arus, tetapi Anda biasanya ingin memaksimalkan ini, pada titik daya puncak)

Dalam banyak kasus, apa yang ingin Anda pertahankan adalah keluaran tegangan konstan, yang akan bervariasi dengan beban listrik; arus yang lebih tinggi akan membuat penurunan output.

Dalam pengaturan Anda, Anda hanya peduli dengan kecepatan poros (untuk alasan apa pun itu). Ada dua cara untuk melakukan ini: mengontrol daya input atau mengontrol daya output.

Jika Anda tahu bahwa tenaga mekanis Anda akan selalu lebih dari daya keluaran, Anda bisa menggunakan gubernur atau sejenisnya, yang akan membatasi daya poros untuk menjaga kecepatan konstan. Ini akan mengontrol daya input secara sederhana.

Jika Anda tidak dapat menjamin bahwa input mekanik Anda lebih tinggi, Anda perlu membatasi daya output Anda dengan cara tertentu. Saya telah melakukannya di mana kami mengendalikan arus keluaran melalui pengontrol umpan balik PID untuk menjaga kecepatan poros pada nilai tetap. Tetapi itu ada dalam sistem DC, di mana kami memiliki baterai besar untuk mendorong arus masuk selama waktu pasokan tinggi, dan menarik dari selama waktu pasokan lebih rendah.

— Puffafish
sumber

0

Ini bukan cara yang dilakukan, tapi itu cara itu bisa dilakukan: bervariasi beban untuk memodulasi kecepatan.

Anda dapat membayangkan bank beban bantu (berpotensi sangat besar) di samping beban normal, dengan ukuran sumber daya input sehingga akan memberikan setidaknya daya yang cukup untuk beban normal dalam semua kondisi. Ini tidak sepenuhnya tidak terpikirkan untuk pemasangan hidro, karena kepala adalah penentu yang biasa. Kemudian, karena beban dan input bervariasi, bank bantu dikontrol sehingga permintaan total pada generator menghasilkan beban mekanis pada input yang mempertahankan frekuensi output pada titik yang diinginkan.

Dan tidak, ini bukan saran yang serius, tapi itu bisa dilakukan.

— WhatRoughBeast
sumber

Jadi bank bantu dapat digunakan untuk memompa air kembali menanjak? Kedengarannya bodoh, tetapi bukankah itu sama dengan mengisi baterai?

— amI

@ AMI: Ini mirip, tetapi pembangkit listrik tenaga air yang dipompa-dipompa adalah pilihan cerdas karena harganya jauh lebih murah daripada baterai yang diperlukan untuk menyimpan jumlah energi yang sama.

— davidcary

Penyimpanan bagus, tetapi Anda tidak akan pernah mematikan pengisi daya baterai dari baterai itu sendiri (pompa hidro menggunakan tenaga air). Saya kira beban aux harus menjadi pelanggan yang 'terkontrol' (yang bersedia menerima <100% tugas).

— amI