253 – 誘導発電機の出力特性解析

概要

誘導機はステータ巻線の回転磁界により、二次導体に誘導電流が流れ、その電流と回転磁界にロータが回転方向に力を受け駆動します。誘導機はすべりの原理で作動しますが、回転磁界の速度である同期速度と動作速度との差として定義されます。すべりに応じて、誘導機には2種類の動作モードがあります。すべりが正の値のときは誘導モータとなり、負の値のときは発電機として作用します。
効率を正確に計算するには有限要素法解析を用いて解析することが必要です。擬似定常解析により、すべりや速度を考慮し、様々な動作点で性能を解析することができます。
ここでは、誘導発電機の出力電力と効率の関係を示した事例を紹介します。

機器特性

誘導発電機は、特定の動作点で動作します。
損失は​​ロータの速度にも依存するため、ロータが高速で回転すると、渦電流損失が大きくなり効率を低下させる可能性があります。
図1は、さまざまな動作速度での出力電力の変化を示しています。この機械の定格電力は1(MW)です。
図1で示されるように、最大​​出力電力と最大効率の動作点は異なります。これは、誘導発電機を動作させる際に電力と効率との間にトレードオフがあることを示しています。有限要素法を用いた解析により適切な動作点を見つけることができます。
図2は、最小すべり時と最大すべり時のロータ損失率を比較しています。すべりの絶対値が増加するにつれて、損失は増加することがわかります。

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