Windon är ett registrerat varumärke av Windon AB
Vindkraft / Generator
Asynkron eller Synkron generator
Det finns 2 typer av generatorer som man huvudsakligen använder sig av till
vindkraftverk; asynkrona och synkrona. Vi ska här förklara i korthet skillnader och
för- och nackdelar mellan dessa generatortyper.
Direktkopplad Asynkron
En asynkron generator är kortfattat en elmotor av samma typ som sitter i
byggsågen eller vedkapen. Dessa kan inte generera ström utan att magnetiseras
och för att göra det så startar man den som en vanlig elmotor. När rotorn har
tillräckligt med vind för att överstiga det synkrona varvtalet så kommer generatorn
att övergå till att leverera ström och det kommer att fortgå tills man nått nominellt
varvtal som vanligen ligger på 1500r/m.
Överstiger man det vridmoment som kan bromsas av generatorn så måste man
minska momentet på rotorn genom att vrida ur vind annars är risken stor att
generatorn kommer att överhettas och lindningen kommer att brinna. Eftersom det
krävs ett så högt varvtal för att börja leverera ström så är ett krav att man har en
växellåda mellan rotor och generator. Det finns bara ett sätt att bromsa den här
typen av generator vid ett strömavbrott och det är att ha en mekanisk broms på
ingående axel. Denna teknik har använts på vindkraftverk sedan 70-talet.
Fördelar med direktkopplad asynkron generator
Det är billigt att tillverka eftersom det inte krävs någon teknik för att fasa in på
nätet. Det fasas in automatiskt när varvtalet på verket ökar.
Nackdelar med direktkopplad
asynkron generator
Det krävs en växellåda och mekanisk broms
vilket leder till ökat underhåll och många
rörliga delar som kan gå sönder. Mycket vikt
och teknik hamnar högst upp i tornet vilket
skapar en ogynnsam arbetsmiljö.
Asynkron generator orsakar onödigt höga
strömmar pga att det hämtar reaktiv ström
på nätet för att fungera, vilket kan få lampor
att blinka och känslig utrustning att gå
sönder. Detta går dock att motverka med
mjukstartsutrustning och kondensatorer,
tyvärr ser man sällan det på de mindre vindkraftverken pga. kostnadsskäl.
Vid turbulens så måste all kraft vidarebefordras till huvudaxeln och det kan ge
ganska stora belastningar kortvarigt och skapar stora brytningar. Detta är dock
främst ett problem på stora anläggningar.
En asynkront vindkraftverk kräver ett visst underhåll och en årsvis mätning av
generatorn för att försäkra sig om att den levererar en energi som är godkänd och
inom ramarna som nätägaren har ställt.
Växellåda och broms kan skapa en del missljud, speciellt när de börjar bli slitna.
Eftersom det är fler rörliga delar så skapar det ett mekaniskt tröghetsmoment
(=effektförlust) och därmed också ett mekaniskt ljud.
Synkron Permanentmagnetgenerator
En synkron generator fungerar som en dynamo på en cykel. Den genererar ström i
ett ganska brett varvtalsregister och dessutom varierar både Volt och Hz. Dessa
generatorer har oftast använts till vattenkraft eftersom de genererar ström redan
vid ganska små varvtal och kräver ingen startspänning för att börja generera.
I vindsammanhang har man bara använt synkrona generatorer till att ladda
batterier och värma vatten med elpatroner som inte är beroende av en konstant Hz
eftersom generatorn levererar en så blandad kvalité av energin.
Idag finns dock utrustning för att kunna likrikta denna ström därefter på elektronisk
väg fasa in den på nätet med en mycket hög precision. Denna teknik har funnits
sedan början på 90-talet men varit för dyr för att implementera i mindre
anläggningar.
Fördelar med synkron
generator
Den kräver ingen växellåda eller mekanisk
broms. Den fungerar som en direktdriven
generator och bromsas med elektriska laster
i form av elpatroner i olika steg. Alltså
mindre underhåll och färre rörliga delar, och
man slipper att klättra i torn för att smörja
och byta bromsar mm.
Den är inte beroende av ett fast varvtal för
att leverera. Den levererar från 0 r/m till
nominellt varvtal och en bit däröver. Detta är
givetvis en fördel med tanke på att vinden
inte är konstant.
Den har inte samma problem med turbulens utan tar hand om vindbyar med att
tillfälligt öka varvtalet och därmed effektuttaget.
Den magnetiserar sig själv, vilket gör att den inte behöver någon startström och
ställer då mindre krav på inkopplingsstället. Den levererar inte heller några spikar i
nätet eftersom den är galvaniskt åtskiljd från nätet med en avancerad
kraftelektronik för infasning på nätet.
Kraftelektroniken sköter sig helt själv, vilket gör att den inställning som är gjord från
oss kommer att hålla sig oförändrad så länge verket är i drift. Kräver inga
avläsningar eller anpassningar eller mätningar årsvis som de asynkrona verken
kräver.
Mekaniskt är synkrona generatorer helt tysta. Det finns inga mekaniska växlar och
bromsar som kan alstra ljud, bara vindens sus när rotorbladet passerar tornet.
Nackdelar med en synkron generator
Den kraftelektronik som vi på Windon kallar omformare är fortfarande mycket dyr.
Den står för nästan halva priset på verket.