Generatoren   (Close)


Java-applet som viser en (meget) forenklet generator. 'Without commutator' gir AC-generator.
Obs. I de fleste generatorer er det magneten som roterer og vindingene ligger i ro.

AC-generator - vekselstrømsgenerator
Dette simulerer en generator som for oversiktens skyld bare inneholder de vesentligste delene. I stedet for et anker med mange vinninger og jernkjerne er det bare en enkel rektangulær strømsløyfe, og rotasjonsaksen er utelatt.
Tenk deg at det som driver generatoren rundt ikke er et håndtak, men med en vindmølle-propell (rotorblad). Vekselspenningen fra vindmøllene på Smøla er 690V AC. Rotasjon på generator er 1500 rpm (25 o/sek). Rotasjon på rotor er 17 rpm.
Med knappene øverst til høyre kan du velge mellem en AC-generator - vekselstrømsgenerator (uten strømfordeler, without commutator) og en DC-generator - likestrømsgenerator (med strømfordeler, with commutator).
Du kan endre rotasjonsretningen med den tilhørende knapp. Med glideren har du kontroll over rotasjonshastigheten. Du kan stoppe simuleringen midlertidig og deretter fortsette med "Pause / fortsett"-knappen. Et stopp betyr imidlertid ikke et virkelig stopp, for i dette tilfellet ville den induserte spenningen falle til null.  To svarte piler markerer bevegelsens retning. Du kan kjenne magnetfeltlinjene (i retning fra den røde nordpolen til den grønne sydpolen) på den blå fargen. De røde pilen representerer den induserte strømmens retning (den vedtatte strømretningen fra + til -).
På de større vindmøller (fra 100kW og op) generere generatoren typisk 690V trefaset vekselstrøm, der så bliver sendt til en transformator ved siden av møllen. Transformatoren øker spenningen til mellom 10-30kV, enten ved 50Hz eller 60Hz, avhengig av hvor møllen skal stå. Det norske elnettet, samt hele det europeiske er 50Hz, mens USA's elnett er baseret på 60Hz. Det finnes to generatortyper som blir brukt i moderne vindmøller, synkron og asynkron.

Generatorer til vindmøller
Vindmøllens generator omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.
Vindmølle-generatorer er litt usedvanlige i forhold til andre generatorer som er tilsluttet el-nettet. En av grunnene er, at denne generatortype er tilpasset en effektkilde (vindmøllens rotor), som leverer en veldig varierende mekanisk effekt (moment).

Spenningsnivå
På store vindmøller (over 100-150kW) genererer vindmøllen typisk 690V trefaset vekselstrøm. Strømmen sendes deretter gjennom en transformer, som normalt står ved siden av vindmøllen eller inne i tårnet. Her økes spenningen til mellem 10.000 og 30.000 volt avhengig av standarden for det lokale el-nettet.

Kjølesystem
Generatorer har bruk for kjøling når de arbeider. På de fleste vindmøller klares dette ved å innkapsle generatoren i en luftkanal, hvor en elektrisk ventilator luftkjøler den. Noen få fabrikanter bruker vannkjølte generatorer. Vannkjølte generatorer fyller mindre og gir noen effektivitetsfordeler, men de krever samtidig en kjøler innbygget i nacellen til å slippe ut varmen fra væskekjølingen.

Generatorstart og -stopp
Hvis man tilsluttet (eller frakoplet) en stor vindmølle til elnettet med å tenne/slukke på en alminnelig kontakt ville man høyst sannsynlig ødelegge både generator, gearkasse og strømmen i nabolaget.

Valg av generator og nett-tilslutningsløsning
Vindmøller kan bygges med enten synkrone eller asynkrone generatorer og med forskjellige former for direkte og indirekte nett-tilslutning. Direkte nett-tilslutning betyr at generatoren er direkte forbundet med et (normalt 3-faset) vekselstrømsnett. Indirekte nett-tilslutning betyr at strømmen fra vindmøllen går gjennem en rekke elektriske komponenter, som sikrer at strømmen er i fase med nettet. Med en asynkron generator med direkte nettilslutning skjer dette automatisk.
I generatoren velger man å holde magnetfeltet fast, mens en eller flere små spoler beveger seg i dette felt. Resultatet blir at det induseres en strøm, fordi magnetfeltets størrelse igjennem spolen hele tiden forandres. Bevegelse blir til strøm. Såvel sykkelens dynamo som kraftverkets generatorer bygger på dette prinsipp.

Asynkrongenerator
Denne type generator er den mest anvendte i vindmøller fordi den har store fordeler. Typen bygger på en kortslutnings-generator (også kalt induksjons-generator), som ikke anvendes mange andre steder enn i vindmølle- industrien. Grunnen til at den er den mest anvendte typen, er at den er pålitelig, relativ billig og har noen mekaniske egenskaper som egner seg godt til vindkraft. En av de mekaniske egenskaper er at generatoren gir mulighet for et slipp, dvs. at rotoren ved vindstøt kan rotorer litt hurtigere. Dette avlaster gearkassen betydelig, da den ikke lenger skal sørge for en konstant rotasjonshastighet.
Over store avstander transporteres elektrisk energi som høyspenning (6-400kV). Den settes av sikkerhetsmessige årsaker ned til 230V før den når forbrukeren, vha en transformator. Fra el-generatorene på produksjonsstedet, det være seg vindmøller, kraftverk etc., går det ut i alt 4 ledninger. Den ene er null-ledning, de tre andre er fase-ledninger. Noen forbrukere har adgang til alle fire ledninger. Når man snakker om at spenningen hos forbrukeren er 230V, betyr det at den effektive verdi av vekselspenningen mellom null-ledningen og faseledningen er det 230V. Den effektive spenningen mellom to faseledninger er på 380V.
I praksis betyr det at vindmøller må ha en transformator stående nede på bakken, før de kan sende den elektriske energien ut på el-nettet. I vindmølle-parker er det gjerne seks møller på en transformator.
(Close)