如何确定发电机的速度？

如果我需要以指定的频率发电，那么我需要确保发电机的转子以指定的速度（rpm）旋转。但是，当我用蒸汽或水旋转时，如何控制该速度？在我看来，要使发电机旋转的机械力必须达到某种平衡。这到底是怎么做的？

电气上

一些系统是电动完成的。发电机要么产生直流电，要么将交流变频整流成直流电，然后逆变器产生所需的交流电频率。常见于更现代的小型风力发电机。

机械上

机械地控制其他系统以获得所需的频率。使用的机制称为调速器。大多数简单的机械调速器不是很准确，因此这对于并网设备来说还不够好。还可以制造出更精确的调速器，以与以下段落类似的方式机械地工作，这些调速器通常用于内燃机。

有反馈

另一种方法，可能也是最常见的方法是获得某种形式的反馈。微控制器监视所产生的频率，并通过某种形式的伺服器调整机械系统以获得正确的频率。例如，它可以打开和关闭水闸，以调节通过涡轮的水流量。更复杂的系统可以同时调节水闸和涡轮机叶片，以保持正确的频率，同时还可以改变输出功率。

电网同步运行

在某些情况下，可能根本没有必要。如果您有一个小型风力发电机，并连接到燃煤发电站附近的主电网，则可以将其挂上，而不必理会。电站中的大型涡轮机将稳定电网频率，并固定风力涡轮机的转速。如果风吹得更厉害，您将获得更多的电流，并且功率因数会发生轻微变化。请注意，随着越来越多的风力涡轮机被添加，运行电站的人们对此的满意度将越来越低，因此电网运营商最终将禁止使用它。

如果我需要以指定的频率发电，那么我需要确保发电机的转子以指定的速度（rpm）旋转。

不，不一定是真的。许多风力发电机使用双馈感应发电机（DFIG），并且可以通过控制转子绕组来调节频率：-

它们可以将一个频率的功率转换为另一频率，即即使转子运行太慢，它们也可以产生50/60 Hz。这是通过将交流电流注入转子线圈来完成的。实现这一点的控制系统还能够改变涡轮的桨距角，作为增加或降低机械转速的另一种手段。

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但是，当我用蒸汽或水旋转时，如何控制该速度？

可能存在转速过高的情况，尽管DFIG可以解决这个问题，但最好采用组合方法，例如上图所示的俯仰角控制。

但是，不可避免的底线是，如果此时有大量的机械能来源，并且负载需求很小，则必须将发电机从电网上摘下来。如果您没有“拥有”电网，则必须拥有可以满足低功率需求的备用电源，这通常意味着通过逆变器提供柴油发电机或太阳能。

那就是州长的目的。

机械版本是一种设备，它将在速度爬升过多时使用离心力或鼓风机来驱动节气门/进气口，从而使发动机减速。

您可以通过RPM传感器和电子控制的节气门/进气门使其成为电子设备。

以我的发电机设计经验（有限），您必须考虑多个因素：

• 机械输入速度（涡轮机，车轮等）

• 机械输入功率

• 输出电压

• 输出电流

• 输出功率（取决于电压和电流，但是您通常希望在峰值功率点上使其最大化）

在许多情况下，您要维持的是恒定电压输出，该电压将随电负载而变化；较高的电流会使输出下降。

在您的设置中，您只关心轴的速度（无论出于何种原因）。有两种方法可以执行此操作：控制输入功率或控制输出功率。

如果您知道机械功率总是大于输出功率，则可以使用调速器或类似装置，这将限制轴功率以保持速度恒定。这将以简单的方式控制输入功率。

如果您不能保证机械输入更高，则需要以某种方式限制输出功率。在通过PID反馈控制器控制输出电流以将轴速度保持在固定值的情况下，就可以做到这一点。但这是在DC系统中，在该系统中，我们有一个大电池，可以在较长的供电时间内将电流推入，而在较短的供电时间内则从中吸取电流。

这不是它的方式是做了，但它是一个方式，它可以做到：为了调节速度改变负载。

您可以想象，除了正常负载外，还有一个（可能非常大）辅助负载组，其输入电源的大小可以在所有条件下为正常负载提供至少足够的功率。对于水力装置，这并不是完全不可想象的，因为水头是通常的决定因素。然后，随着负载和输入的变化，对辅助排进行控制，以使发电机的总需求在输入上产生机械负载，从而将输出频率保持在所需的点。

不，这不是一个认真的建议，但是可以做到。