क्यों स्थायी चुंबक जनरेटर का आउटपुट दक्षता विभिन्न घूर्णन-गति की कार्य-स्थिति के तहत बदल जाती है

एक पवन स्थल जो अपेक्षित प्रदर्शन के नीचे रहा

एक छोटे पवन स्थापना विशेषज्ञ ने 400 आरपीएम पर 12 किलोवाट की दर वाला जनरेटर चुना, फिर पाया कि स्थल पर इकाई का उत्पादन उससे काफी कम था, जहाँ रोटर अधिकांश समय 250 से 350 आरपीएम के बीच चलता था। नामपट्टिका सही थी, लेकिन स्थायी चुंबक जनरेटर उस बिंदु पर शायद ही कभी चलता था जहाँ यह आंकड़ा लागू होता था। खरीद को शिखर बिंदु के बजाय गति सीमा के आसपास पुनर्परिभाषित करने से टरबाइन में कोई परिवर्तन किए बिना वार्षिक ऊर्जा लगभग एक छठाई बढ़ गई।

कम पवन वाले महीने

कम पवन के मौसम के दौरान रोटर लगभग 280 आरपीएम पर रहा, जहाँ स्थायी चुंबक जनरेटर कम वोल्टेज उत्पन्न करता था और नियंत्रक बस की रक्षा के लिए आउटपुट को काट देता था। ऑपरेटर ने 12 किलोवाट के लेबल को पढ़ा और दोष का अनुमान लगाया, जबकि मशीन केवल अपनी उच्चतम दक्षता सीमा के बाहर थी। आउटपुट के साथ आरपीएम का लॉगिंग करने से वास्तविक कार्य सीमा स्पष्ट हुई, जिसका वर्णन मूल विशिष्टता में कभी नहीं किया गया था।

वह वक्र जो मेल नहीं खाता था

जनरेटर का वक्र 400 आरपीएम पर चरम पर था, लेकिन साइट के पवन वितरण का केंद्र 300 आरपीएम के आसपास था, इसलिए औसत मान उस आदर्श बिंदु से काफी दूर था। वास्तविक गति हिस्टोग्राम के अनुकूल एक स्थायी चुंबक जनरेटर को उसी गति सीमा के लिए वाइंड किया गया होता, न कि विपणन बिंदु के लिए। जनरेटर को रोटर के साथ पुनः मिलान करने के बाद, उसी टावर ने वर्ष भर में कोई अतिरिक्त उपकरण न लगाए अधिक ऊर्जा उत्पन्न की।

गति उत्पादन को कैसे आकार देती है

एक स्थायी चुंबक जनरेटर वोल्टेज और आवृत्ति को शाफ्ट गति से जोड़ता है, इसलिए डिज़ाइन बिंदु से दूर जाने पर दोनों शक्ति और हानि में परिवर्तन होता है। यह प्रभाव अपरिहार्य है, लेकिन यह भविष्यवाणी योग्य है, और जो खरीदार वक्र को पढ़ता है, वह उस चरम बिंदु के लिए भुगतान नहीं करता जिसे कार्य चक्र कभी प्राप्त नहीं करता।

वोल्टेज और आवृत्ति का संबंध

क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुंबकों से उत्पन्न होता है, टर्मिनल वोल्टेज गति के साथ बढ़ता है, और जुड़ा हुआ इन्वर्टर को विस्तारित वोल्टेज रेंज को प्रबंधित करना होता है। कम आरपीएम पर एक स्थायी चुंबक जनरेटर कम वोल्टेज उत्पन्न करता है, जिससे नियंत्रक वोल्टेज को काट सकता है या नियमन में फिसल सकता है, जिससे दी गई शक्ति कम हो जाती है। उच्च आरपीएम पर वोल्टेज बढ़ता है और उपकरणों पर दबाव डालता है, इसलिए मशीन की कार्यशील सीमा एक एकल संख्या नहीं, बल्कि गति की एक सीमा के रूप में परिभाषित की जाती है। अतः एक स्थायी चुंबक जनरेटर को पूरी वोल्टेज सीमा के लिए अनुमति प्राप्त इन्वर्टर की आवश्यकता होती है, क्योंकि ऊपरी सीमा पर कटौती से ठीक वही ऊर्जा नष्ट हो जाती है जो किसी झोंके से स्थल पर प्राप्त की गई थी। उपयोगी गति सीमा का विस्तार रोटर नहीं, बल्कि नियंत्रक निर्धारित करता है।

गति सीमा के पूरे दायरे में हानियाँ

लोहे की हानि आवृत्ति के साथ बढ़ती है, इसलिए तेज़ गति से चलने वाला स्थायी चुंबक जनरेटर कोर में अधिक हानि उत्पन्न करता है, जबकि तांबे की हानि भार द्वारा खींची गई धारा के अनुसार होती है। संतुलन गति के साथ बदलता है, इसलिए दक्षता एक विशिष्ट बिंदु पर अधिकतम होती है और उसके दोनों ओर घटती है। बैंड के पूरे क्षेत्र में हानि के विभाजन को पढ़ने से स्पष्ट होता है कि एक इकाई ४०० आरपीएम पर ९४ प्रतिशत दक्ष हो सकती है और २५० आरपीएम पर लगभग ८८ प्रतिशत दक्ष हो सकती है। साइट के हिस्टोग्राम के अनुकूलित स्थायी चुंबक जनरेटर उन घंटों के दौरान दोनों हानि शब्दों को छोटा रखता है जिनमें वह वास्तव में चलता है, इसलिए वार्षिक उत्पादन एक उच्च-रेटेड मशीन से अधिक होता है जो अपने शिखर को शायद ही कभी प्राप्त कर पाती है। खरीद का निर्णय लेबल नहीं, बल्कि दक्षता वक्र पर आधारित होना चाहिए।

स्थायी चुंबक जनरेटर इतना क्यों व्यवहार करता है

यह व्यवहार स्थिर चुंबकीय क्षेत्र और मशीन के स्थिरांकों से उत्पन्न होता है, न कि किसी नियंत्रण विसंगति से। एक ज्ञात चुंबकीय फ्लक्स और वाइंडिंग वाला स्थायी चुंबक जनरेटर अपनी गति निर्भरता को बैक-ईएमएफ और हानि शब्दों के माध्यम से प्रकट करता है, जिन्हें कोई योग्य डेटाशीट में अवश्य दर्ज किया जाना चाहिए, और ये शब्द वास्तविक वार्षिक उत्पादन का निर्धारण करते हैं।

प्रवाह और पीछे का इलेक्ट्रोमोटिव बल

चुंबक एक निश्चित प्रवाह स्थापित करते हैं, इसलिए पीछे का इलेक्ट्रोमोटिव बल सीधे गति के साथ बढ़ता है, और इन्वर्टर को बस को बनाए रखने के लिए बक या बूस्ट करना होता है। उच्च प्रवाह वाला एक स्थायी चुंबक जनरेटर गति पर मजबूत वोल्टेज उत्पन्न करता है, लेकिन शीर्ष छोर पर कम सुरक्षा सीमा छोड़ देता है, जबकि कम प्रवाह इन्वर्टर के लिए आसानी प्रदान करता है लेकिन कम गति पर आउटपुट को कमजोर कर देता है। प्रवाह का चयन वह मूल व्यापारिक समझौता है जो दक्षता के शिखर बिंदु की स्थिति निर्धारित करता है।

चुंबकीय और वाइंडिंग हानियाँ

कोर में भंवर और श्यानता हानियाँ विद्युत आवृत्ति के साथ बढ़ती हैं, इसलिए अपने बैंड से ऊपर चलने वाला एक स्थायी चुंबक जनरेटर लोहे को गर्म करता है बिना कोई अतिरिक्त आउटपुट जोड़े। वाइंडिंग हानि लोड धारा के अनुसार बदलती है, जिसे टरबाइन शक्ति प्रत्येक गति पर नियंत्रित करती है। साइट हिस्टोग्राम के अनुसार चुंबकीय डिज़ाइन को समायोजित करने से मशीन के वास्तविक संचालन के घंटों के दौरान दोनों हानि पदों को कम रखा जा सकता है।

सुसंगत करना और सुरक्षा प्रदान करना

लाभ का आधार जनरेटर को गति-वितरण के अनुरूप बनाना है, फिर चरम स्थितियों में इसकी सुरक्षा करना है। वास्तविक कार्य श्रेणी के लिए चुना गया स्थायी चुंबक जनरेटर—ब्रोशर में दिए गए शिखर मान के बजाय—प्रति डॉलर अधिक ऊर्जा प्रदान करता है और क्षेत्र में लंबे, शामक जीवन की गारंटी देता है।

गति बैंड के अनुसार आकार निर्धारित करना

चयन का निर्माण रोटर के आरपीएम हिस्टोग्राम से करें, न कि नामांकित बिंदु से, और उस पूरी बैंड श्रेणी में दक्षता वक्र के बारे में पूछें। साइट की केंद्रीय गति के लिए वाइंड किया गया स्थायी चुंबक जनरेटर, उस जनरेटर की तुलना में वार्षिक ऊर्जा का अधिक उत्पादन करता है जो हवा द्वारा दुर्लभ रूप से प्रदान किए जाने वाले शिखर के लिए ट्यून किया गया हो। सुनिश्चित करें कि इन्वर्टर की रेटिंग कम से अधिक गति तक के वोल्टेज परिसर को कवर करती है, ताकि नियंत्रक कभी भी उपयोगी आउटपुट को काटे नहीं।

नियंत्रण और अतिगति सुरक्षा

अत्यधिक गति पर वोल्टेज और आवृत्ति बढ़ जाती हैं, इसलिए इन्वर्टर और ब्रेक को बस वोल्टेज को सीमित करना चाहिए और वाइंडिंग की रक्षा करनी चाहिए। एक स्थायी चुंबक जनरेटर को नियंत्रित रोकने के मार्ग की आवश्यकता होती है और झोंके के अनुसार आकारित पिच या ब्रेक प्रणाली की आवश्यकता होती है, क्योंकि स्थिर चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित रोटर की तरह बंद नहीं किया जा सकता। गति और तापमान के प्रवृत्ति को लॉग करें, और टरबाइन मानक द्वारा निर्धारित अंतराल पर ब्रेकिंग पथ की सेवा करें। एक स्थायी चुंबक जनरेटर जिसका लॉग रखा गया हो और जिसकी ब्रेकिंग निर्धारित समय पर की गई हो, तूफान के बाद तकनीक को खराब प्रतिष्ठा देने वाली भयानक विफलताओं से बच जाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: स्थायी चुंबक जनरेटर की दक्षता गति के साथ क्यों बदलती है?

एक स्थायी चुंबक का क्षेत्र फ्लक्स को निश्चित करता है, इसलिए टर्मिनल वोल्टेज और आवृत्ति शाफ्ट की गति के साथ समानुपातिक रूप से बदलते हैं, और हानि संतुलन भी उनके साथ बदल जाता है। एक स्थायी चुंबक जनरेटर डिज़ाइन आरपीएम पर अपनी दक्षता के शिखर के निकट काम करता है, लेकिन कोर और तांबे की हानियों में परिवर्तन के कारण उसके दोनों ओर दक्षता कम हो जाती है। वास्तविक गति सीमा के अनुदिश वक्र को पढ़ने से सच्चा औसत मान प्राप्त होता है, न कि केवल एकल-बिंदु नामपट्ट आंकड़ा।

प्रश्न: क्या उच्च रेटेड गति हमेशा बेहतर होती है?

नहीं, क्योंकि स्थान पर वह गति शायद ही कभी प्राप्त की जाती है, जिससे मशीन अधिकांश समय अपने शिखर से नीचे काम करती रहती है। एक स्थायी चुंबक जनरेटर जिसकी रेटिंग ४०० आरपीएम है लेकिन जो अधिकांश समय ३०० आरपीएम पर चलता है, वह ३०० आरपीएम के लिए अनुकूलित जनरेटर की तुलना में कम वार्षिक ऊर्जा प्रदान करता है। रोटर गति हिस्टोग्राम से चयन करें, और केवल शिखर रेटिंग पर भरोसा करने के बजाय गति सीमा के अनुदिश दक्षता के बारे में पूछें।

प्रश्न: जनरेटर पर कौन से मानक लागू होते हैं?

आईईसी ६००३४-१ घूर्णनशील मशीनों के प्रदर्शन और परीक्षण को शामिल करता है, जबकि आईईसी ६१४०० पवन टरबाइन जनरेटरों और उनके ग्रिड व्यवहार को संबोधित करता है। पवन के लिए एक स्थायी चुंबक जनरेटर को दोनों मानकों को पूरा करना चाहिए, और आईईईई १५४७ उस ग्रिड अंतरसंबंध को नियंत्रित करता है जहाँ इकाई नेटवर्क को ऊर्जा आपूर्ति करती है। इन मानकों का उल्लेख करें ताकि आपूर्तिकर्ता एक परीक्षित मशीन दे, केवल एक संभावित लेबल नहीं।

प्रश्न: कम गति उत्पादन को कैसे कम करती है?

कम आरपीएम पर स्थायी चुंबक जनरेटर कम बैक-ईएमएफ उत्पन्न करता है, इसलिए इन्वर्टर बस की रक्षा के लिए कटौती या नियामक विस्थापन कर सकता है, जिससे दी गई शक्ति कम हो जाती है। कोर का नुकसान भी कम होता है, लेकिन अधिकांश स्थानों के लिए उपयोगी वोल्टेज में गिरावट उस लाभ को पार कर जाती है। वाइंडिंग को बैंड के निचले छोर से मिलाना नियंत्रक को वर्ष के अधिकांश महीनों—जो शामिल हैं—के दौरान सीमा के भीतर रखता है।

प्रश्न: अतिगति पर जनरेटर की रक्षा क्या करती है?

स्थिर क्षेत्र को बंद नहीं किया जा सकता, इसलिए रोटर गति को सीमित करने के लिए एक पिच प्रणाली या ब्रेक की आवश्यकता होती है और इन्वर्टर को बस को क्लैम्प करना होता है। एक स्थायी चुंबक जनरेटर को साइट के झोंके के अनुसार आकारित नियंत्रित रोकने के मार्ग की आवश्यकता होती है, क्योंकि वोल्टेज और आवृत्ति गति के साथ बढ़ती हैं और उपकरणों पर दबाव डालती हैं। टरबाइन मानक द्वारा निर्धारित अंतराल पर ब्रेकिंग मार्ग की सेवा करें, और गति और तापमान के प्रवृत्तियों को लॉग करें।

प्रश्न: क्या एक जनरेटर चर-गति वाली साइट के लिए उपयुक्त हो सकता है?

हाँ, यदि इसे एकल बिंदु के बजाय कार्य बैंड के पूरे दायरे में चुना जाए, क्योंकि एक स्थायी चुंबक जनरेटर तब अच्छा प्रदर्शन करता है जब इसकी वाइंडिंग और फ्लक्स को उसी के अनुरूप समायोजित किया जाता है। हिस्टोग्राम के पूरे दायरे में दक्षता वक्र के लिए अनुरोध करें और पुष्टि करें कि इन्वर्टर वोल्टेज सीमा को कवर करता है। वास्तविक वितरण के लिए मैच की गई मशीन, उस उच्च-रेटेड मशीन से बेहतर प्रदर्शन करती है जो अपने शिखर तक शायद ही कभी पहुँचती है।