Was ist ein Permanentmagnet-Synchrongenerator?
Ein Permanentmagnet-Synchrongenerator (PMSG) ist ein elektrischer Generator, der Permanentmagnete anstelle von elektrischen Drahtspulen zur Erzeugung von Magnetfeldern verwendet. Magnete, die ihre Magnetfelder über lange Zeiträume unter wechselnden Bedingungen halten, werden als Permanentmagnete bezeichnet. Elektrische Standardgeneratoren erfordern Motorwicklungen, die als Erregerspulen bezeichnet werden, um das Magnetfeld zu erzeugen, das zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wird. Das Ersetzen der Spulen durch Permanentmagnete eliminiert die zum Betreiben der Spulen erforderliche Leistung, reduziert die Motorgröße und ermöglicht die Erzeugung von Leistung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Elektrische Generatoren mit Standardspulen, die mit Dampf oder Wasser betrieben werden, arbeiten normalerweise mit einer konstanten Geschwindigkeit, um Elektrizität mit einer konstanten Spannung und Frequenz zu erzeugen. Bei wasserbetriebenen oder Wasserkraftwerken kann ein schwankender Wasserstand in Dämmen und Versorgungsseen die Aufrechterhaltung eines angemessenen Stromflusses zum Generator erschweren. Ein Permanentmagnet-Synchrongenerator kann mit einer Vielzahl von Drehzahlen betrieben werden, was einen besseren Betrieb bei saisonalen Wasserständen ermöglicht. Sie benötigen auch keine drehzahlgeregelten Getriebe.
Niedriggeschwindigkeits-PMSGs haben zur Entwicklung effizienter Windgeneratoren geführt. Die veränderliche Natur des Windes schafft Probleme für elektrische Standardgeneratoren, die unter stabilen Bedingungen laufen müssen. Permanentmagnetgeneratoren können mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, haben ein geringeres Gewicht als Direktantrieb ohne Getriebe und sind sehr langlebig.
Diese Systeme wurden in die Automobilhybridtechnologie integriert. Ein Hybridauto verwendet Batteriebänke, um einen oder mehrere elektrische Antriebe anzutreiben. Der elektrische Antrieb kann einen Permanentmagnet-Synchrongenerator verwenden, der als Motor oder Generator arbeitet. An das PMSG gesendete Batterieleistung kann das Automobil als Motor bewegen, und wenn das Fahrzeug langsamer wird, hilft der Generator beim Aufladen der Batterien.
Ein guter Markt für PMSG-Systeme ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Die Erzeugung von Erdgas oder Kohle erzeugt eine große Menge an Verbrennungsgasen. Die mit Brennstoff befeuerte Erzeugung hat typischerweise Wirkungsgrade um 30 Prozent. Die Verbrennungsgase können einer Hochgeschwindigkeitsturbine zugeführt werden, die mit einem Synchrongenerator verbunden ist. Durch die Stromerzeugung aus dem Abgasstrom kann die Gesamterzeugungseffizienz auf rund 70 Prozent gesteigert werden.
Permanentmagnete bestehen in der Regel nicht aus Eisen, wodurch die Magnetfestigkeit mit der Zeit abnehmen kann. Ein Magnettyp, der als Seltenerdmagnet bezeichnet wird, kann in Formen gebracht werden, die für die Aufnahme in ein PMSG erforderlich sind. Seltenerdmagnete können aus Samarium / Kobalt- oder Neodym / Eisen / Bor-Kombinationen hergestellt werden. Diese Magnete werden als Seltene Erden bezeichnet, da Samarium und Neodym im Abschnitt Seltene Erden des Periodensystems aufgeführt sind, in dem alle bekannten natürlichen und synthetischen Elemente aufgeführt sind.