Stroomgroepen
Index bekrachtiging
Electriciteit

Als de generator draait, moet de veldwikkeling een kleine stroom krijgen zodat de alternator zijn vermogen kan leveren. De stroom die door de veldwikkeling gestuurd wordt heet de bekrachtiging. Je zal ook de engelse benaming tegenkomen "exciter" of de afkorting EXC.
-

-

•» Mechanische regelaars:
Om de bekrachtigingsttrrom in te stellen (en dus ook de uitgangsspanning) gebruikte men vroeger mechanische regelars. We zien hier twee verschillende regelaars: de walsregelaar en de koolstaafregelaar.

•» Compoundering:
Zoals bij dynamo's moet er een magnetisch veld opgebouwd worden zodat de generator stroom kan leveren. Om het magnetisch veld in te stellen gebruikt men zowel de spanning als de stroom.

•» Basisinformatie over de bekrachtinging:
Effekt van de belasting op de uitgangspanning van de alternator, field flash, verlies van bekrachtinging,...

•» Praktische voorbeelden bekrachtiging
Om een bekrachtigingstroom te kunnen leveren moet de module spanning krijgen. Dit zijn de mogelijkheden: self excited generator, excitation boost generator, permanent magnet generator (PMG), auxiliary winding (AUX en AREP)

•» Twee voorbeelden van regelaars
Hoe worden ze aanlesloten en hoe worden ze ingesteld (bijvoorbeeld bij het vervangen van een defekte module)
De module die voor de bekrachtiging zorgt kan vaak niet hersteld worden. Om corrosie tegen te gaan is de module in de meeste gevallen ingegoten in epoxy-haars, waardoor individuele componenten niet vervangen kunnen worden. Als de stroomgroep al wat ouder is, dan is de originele module waarschijnlijk niet meer leverbaar, maar een alternatieve module kan gebruikt worden. Vaak moet de module dan ingesteld worden.

Als de generator geen spanning levert (of een zeer lage spanning) dan kan de module defekt zijn. Op de pagina herstellen van de stroomgroep kan je nagaan of de module effektief defekt is.

Governor

De motor van een stroomgroep moet ook gecontroleerd worden. De parameter die bewaakt moet worden is de motorsnelheid, die bepalend is voor de frekwentie van het lokaal electriciteitsnet.

Dezelfde instellingen die men aantreft bij de regeling van d ebekrachtiging kan men hier terugvinden: gain, stability en droop. Met deze regelingen kan het motortoerental gestabiliseerd worden omgeacht de veranderingen in belasting. Men gebruikt vaak de benaming governor voor de regeling van de brandstofinspuiting om een stabiele motortoerental te bekomen.

De belangrijkste regeling is natuurlijk het motortoerental die hier ingesteld wordt met de kleine electromotor (afstandsbesturing). De frekwentie van de generator is ingesteld op 61Hz.

Dead time

De dead time regeling is een compensatie die rekening houdt met de vertraging die ontstaat bij het veranderen van de positie van de brandstofstang. Veranderstel dat de motor een zwaardere last krijgt. De motor heeft de neiging om te vertragen. De governor spuit meer brandstof in, maar de vermogensopbouw is niet ogenblikkelijk (turbo lag). Een Smith predictor berekent de snelheid die de motor had moeten hebben bij een bepaalde positie van de brandstofstang, was er geen dode tijd geweest. Het is deze waarde die gebruikt wordt in de tegenkoppellus bij een plotse verandering van de vermogenvraag. Met deze regeling loopt de motor soepeler: zonder de regeling zou de compensatie (gebaseerd op enkel het motortoerental) te hevig zijn omdat die geen rekening houdt met de vermogensopbouw van de motor. De regeling is sterk verwant met de stability regeling.

De motorsnelheidsregeling is complexer dan die van de uitgangsspanning. Andere instellingen zijn ook voorzien: regeling van de acceleratie, van de deceleratie en van de motorsnelheid in ralenti (gemerator niet gekoppeld aan de belasting). Er is ook een instelling van de overspeed snelheid, waarbij de motor volledig uitgeschakeld wordt.

In een stroomgroep heeft men doorgaans een spanningregelaar (de spanning wordt via de bekrachtiging ingesteld) en een instelling van d emotorsnelheid. In kleinere generatoren is een mechanische regelaar ruim voldoende (Watt-regelaar). Moderne stroomgroepen hebben een geďntegreerd regelaar die beide funkties vervult.

Alternator met permanente magneten

Na alle bekrachtigingssystemen besproken te hebben moeten we ook nog een systeem aanhalen zonder bekrachtiging, namelijk de alternatoren die geen veldwikkeling hebben, maar waarbij het magnetisch veld geleverd wordt door permanente magneten.

Dergelijke alternatoren hebben een compacte bouw en hebben een relatief grote diameter zodat er veel spoelen (polen) geplaatst kunnen worden. Deze alternatoren kunnen daardoor op een lagere snelheid draaien.

De spoelen worden driefasig aangesloten om een constante belasting te vormen (een constante beslasting is enkel mogelijk met een driefasige uitgang). Het aantal spoelen moet daarom een veelvoud van 3 zijn (met een minimum van 6 spoelen). De spoelen worden op de polen gewikkeld die de stator vormen. De stator bestaat uit dunne metalen platen om een hoog magnetisch veld te hebben met weinig verliezen (vlakke spoelen).

De permanente magneten worden op een armatuur gemonteerd bestaande uit gemakkelijk magnetiseerbaar weekijzer. De magneten moeten afwisselend een noord- en een zuidpool naar buiten hebben. Om een soepele werking te bekomen moeten er evenveel magneten zijn als er spoelen zijn.

De spanning en de frekwentie is afhankelijk van de rotatiesnelheid. De spanning wordt gelijkgericht door een driefasige gelijkrichter en gebruikt om batterijen op te laden (zeer kleine installaties). In het algemeen wordt de gelijkgerichte spanning naar een omvormer gestuurd die wisselspanning maakt. Het vermogen wordt lokaal gebruikt (bufferbatterij noodzakelijk) of op het net gestoken.



Dergelijke alternatoren worden vooral gebruikt bij kleine en middelgrote windmolens en kleine waterkrachtcentrales. Het feit dat de alternator relatief traag kan draaien is een pluspunt. Een minpunt is zeker dat een redelijk sterk koppel nodig is om de generator in beweging te krijgen, want de magneten hebben de neiging de rotor in een bepaalde positie te blokkeren.

Vanwege hun eenvoud worden alternatoren met permanente magneten ook gebruikt in kleine stroomgroepen voor residentieel gebruik (inverter-type), waarbij de variabele spanning en frekwentie omgezet wordt door de electronica. Ook de generatoren met condensatorbekrachtiging hebben geen exciterschakeling nodig.

Afbeelding rechts: electronische bekrachtigingsregelaar van de generatoren aan boord van de oude belgische fregatten.

Publicités - Reklame

-