גנרטור סינכרוני: עקרון הפעולה, מאפייני סרק והתקן, הפעלה מקבילה. כמה מהר מסתובב הרוטור?

2024 מְחַבֵּר: Beatrice Philips | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-18 12:12

גנרטור סינכרוני הוא מכשיר מיוחד שבאמצעותו ניתן להמיר כל אנרגיה לאנרגיה חשמלית. מכשירים כאלה הם תחנות ניידות, סוללות תרמיות או סולאריות וציוד מיוחד. בהתאם לסוג הגנרטור, אפשרות השימוש בו נקבעת, ולכן כדאי להבין ביתר פירוט מהו המכשיר.

היסטוריה של הבריאה

בסוף המאה ה -19, החברה של רוברט בוש פיתחה לראשונה משהו דומה לגנרטור. המכשיר הצליח להדליק מנוע. במהלך הבדיקות נחשף כי המכונה אינה מתאימה לשימוש קבוע, אך המפתחים הצליחו לשפר את המכשיר.

בשנת 1890, החברה עברה כמעט לחלוטין לייצור ציוד זה, מכיוון שזכתה לפופולריות רבה. בשנת 1902, סטודנט של בוש יצר הצתה באמצעות מתח גבוה. המכשיר הצליח לייצר ניצוץ בין שתי האלקטרודות של הנר, מה שהפך את המערכת למגוונת יותר.

ראשית שנות ה -60 של המאה העשרים הייתה עידן התפשטות הגנרטורים ברחבי העולם . ואם מוקדם יותר התקנים היו מבוקשים רק בתעשיית הרכב, כעת יחידות כאלה מסוגלות לספק חשמל לבתים שלמים.

מכשיר ומטרה

עיצוב יחידות כאלה כולל שני אלמנטים עיקריים בלבד:

• רוטור;
• גַלגַל מְכַוֵן.

במקרה זה, אלמנטים נוספים מסופקים על פיר הרוטור. אלה יכולים להיות מגנטים או פיתולי שדה. למגנטים צורת שיניים, הקטבים לקליטת והעברת זרם מכוונים לכיוונים שונים.

המשימה העיקרית של הגנרטור היא להמיר סוג אחד של אנרגיה לאנרגיה חשמלית .בעזרתו ניתן לספק למכשירים התלויים את כמות הזרם הנדרשת כך שניתן יהיה להשתמש בהם.

מאפיינים

כדי להעריך את הביצועים של גנרטור, אתה צריך להסתכל על המאפיינים שלו. באופן עקרוני הם זהים לתחנה המייצרת זרם ישיר. מספר גורמים הם הפרמטרים העיקריים של ההערכה.

• הִתבַּטְלוּת . הוא מייצג את התלות של ה- EMF בעוצמת הזרמים הנעים האחראים על עירור סליל הבולמים. בעזרתו ניתן לקבוע את יכולת המגנטיות של השרשראות.
• מאפיין חיצוני . מרמז על קשר מקביל בין מתח סליל וזרם עומס. הערך תלוי בסוג העומס המופעל על המכשיר. בין הסיבות שיכולות לגרום לשינויים, יש עלייה או ירידה ב- EMF של היחידה, כמו גם ירידת מתח על פיתולי הסליל המותקן, הממוקמת בתוך המכשיר.
• התאמה . מייצג את הקשר שנוצר בין זרמי שדה וזרמי עומס. הבטחת התפעול וההגנה של יחידות סינכרוניות מושגת על ידי ניטור מחוון זה. קל להשיג זאת אם אתה כל הזמן מתאים את ה- EMF.

פרמטר חשוב נוסף הוא כוח. ניתן לקבוע את הערך באמצעות מחווני EMF, מתח והתנגדות זוויתית.

עקרון הפעולה

זה לא כל כך קשה להבין איך המכשיר עובד. הוא מורכב מסובב מסגרת מגנטית על מנת ליצור שדה חשמלי. בתהליך סיבוב המסגרת מופיעים קווים מגנטיים המתחילים לחצות את קווי המתאר שלה. המעבר תורם ליצירת זרם חשמלי.

כדי לקבוע לאן זרימות האנרגיה החשמלית נעות, יש להשתמש בכלל הגמבל .יש לציין כי באזורים מסוימים התנועה הנוכחית הפוכה. הכיוונים משתנים כל הזמן כאשר אתה מגיע לקוטב הבא, הממוקם על המגנט. תופעה זו נקראת זרם חילופין, וחיבור המסגרת לטבעת מגנטית נפרדת יכול להוכיח מצב זה.

הקשר בין גודל הזרם במסגרת לבין מהירות הסיבוב של הרוטור של המערכת הוא פרופורציונלי. לכן, ככל שהמסגרת מסתובבת יותר, הגנרטור יכול לספק יותר חשמל . מחוון זה מאופיין במהירות הסיבוב.

על פי התקנים שנקבעו, מחוון המהירות האופטימלי ברוב המדינות לא יעלה על 50 הרץ. המשמעות היא שהרוטור חייב לבצע 50 תנודות בשנייה. כדי לחשב את הפרמטר, יש להסכים שסיבוב אחד של המסגרת מוביל לשינוי בכיוון הזרם.

אם הציר מצליח להסתובב פעם אחת לשנייה, המשמעות היא שתדירות הזרם החשמלי הוא 1 הרץ . לכן, כדי להשיג 50 הרץ, יהיה צורך להבטיח את המספר הנכון של סיבובי מסגרות לשנייה.

במהלך הפעולה, מספר הקטבים האלקטרומגנטיים עולה לעתים קרובות. הם יכולים להתעכב על ידי הפחתת המהירות שבה הרוטור מסתובב.

התלות במקרה זה הינה פרופורציונלית .לכן, כדי לספק תדר של 50 הרץ, יהיה צורך להפחית את המהירות בערך פי 2.

בנוסף, יש לציין כי במדינות מסוימות נקבעים קצבי סיבוב הרוטור אחרים. התדר הסטנדרטי הוא 60 הרץ.

צפיות

כיום היצרנים מייצרים מספר סוגים של גנרטורים סינכרוניים. בין הסיווגים הקיימים, כמה ראוי לתשומת לב מיוחדת. ראשית כל, כדאי לשקול את חלוקת היחידות לפי עיצוב. גנרטורים הם משני סוגים.

ללא מברשות . עיצוב הגנרטור מרמז על שימוש בפיתולי סטאטור. הם ממוקמים כך שליבות היסוד מיושרות לכיוון של הקטבים המגנטיים או הליבות המסופקות על הסליל. המספר המרבי של שיני המגנט לא יעלה על 6 חלקים.

סינכרוני, מצויד במשרן . אם אנחנו מדברים על התאמת מכונות הפועלות בהספק נמוך, אז מגנטים DC משמשים כרוטור. אחרת, הרוטור הוא מתפתל המשרן.

הסיווג הבא מרמז על חלוקה של תחנות ניידות לסוגים נפרדים

חמצני . תכונה ייחודית של המכשיר היא רוטור בעל קטבים בולטים. יחידות כאלה משמשות לייצור חשמל כאשר אין צורך לספק מספר רב של סיבובים של המכשיר.

מחוללי טורבינות . ההבדל הוא היעדר קטבים בולטים. המכשיר מורכב מטורבינות שונות, הוא מסוגל להגדיל את מספר סיבובי הרוטור מספר פעמים.

מפרקי הרחבה סינכרוניים . הוא משמש להשגת כוח תגובתי - אינדיקטור חשוב במתקנים תעשייתיים. בעזרתו ניתן לשפר את איכות הזרם המסופק ולייצב את מחווני המתח.

ישנם מספר דגמים נפוצים של מכשירים כאלה

צעד . הם משמשים כדי להבטיח את יכולת ההפעלה של כוננים המותקנים במנגנונים בעלי מחזור התחלה-עצירה.

ללא הילוך . משמש בעיקר במערכות עצמאיות.

ללא מגע . הם מבוקשים כתחנות ניידות ראשיות או כגיבוי בספינות.

היסטריה . גנרטורים כאלה משמשים למוני זמן.

מַשׁרָן . להבטיח את הפעולה של מתקנים חשמליים.

סוג נוסף של חלוקת יחידות הוא סוג הרוטור המשמש. בקטגוריה זו מחולקים הגנרטורים למכשירי בולט-קוטב וקוטב מרומז.

הראשון הוא מכשירים שבהם הקטבים נראים בבירור. הם נבדלים על ידי מהירות רוטור נמוכה. בקטגוריה השנייה יש רוטור גלילי בעיצובו, שאין לו מוטות בולטים.

אזור יישום

גנרטורים סינכרוניים הם מכשירים המיועדים לייצור זרם חילופין. אתה יכול לפגוש מכשירים כאלה בתחנות שונות:

• אָטוֹמִי;
• תֶרמִי;
• תחנות כוח הידרואלקטריות.

וגם היחידות משמשות באופן פעיל במערכות תחבורה. הם משמשים בכלי רכב שונים ומערכות ספינות. הגנרטור הסינכרוני מסוגל לפעול הן באופן אוטונומי, בנפרד מרשת החשמל, ובמקביל איתו. במקרה זה, ניתן לחבר מספר יחידות בבת אחת.

היתרון של תחנות ייצור AC הוא היכולת לספק לחלל המוקצה חשמל. נוח אם האובייקט ממוקם רחוק מהרשת המרכזית. לכן, היחידות מבוקשות בקרב בעלי המשקים הממוקמים רחוק מהעיר בהתנחלויות.

איך לבחור?

בבחירת גנרטור, חשוב למצוא מכשיר מתאים ואמין שיכול לספק חשמל לאזור המוקצה. ראשית עליך להחליט על הפרמטרים הטכניים של המכשיר העתידי. מומחים ממליצים לשים לב ל:

• מסת הגנרטור;
• מידות המכשיר;
• כּוֹחַ;
• צריכת דלק;
• ספרת רעש;
• משך העבודה.

וגם פרמטר חשוב הוא היכולת לארגן עבודה אוטומטית. כדי להבין כמה שלבים צריך גנרטור עתידי, יש לקבוע את סוג ומספר המכשירים החשמליים שיחוברו אליו.

לדוגמה, ניתן לחבר רק צרכנים בעלי פאזה אחת לגנרטור חשמלי חד פאזי. תלת פאזי מרחיב באופן משמעותי אינדיקטור זה.

עם זאת, רכישת תחנת כוח ניידת זו לא תמיד ההחלטה הטובה ביותר.

לפני הרכישה, מומלץ בנוסף לקחת בחשבון את העומס שיופעל על המכשיר במהלך פעולתו .כל שלב צריך להיות טעון עם מקסימום של 30% מהסך הכולל. לכן, אם הספק של הגנרטור הוא 6 קילוואט, אז במקרה של שימוש בשקעים במתח של 220 וולט, ניתן יהיה להשתמש ב -2 קילוואט בלבד.

רכישת גנרטור תלת פאזי מבוקשת רק כשיש צרכנים תלת פאזיים רבים בבית. אם רוב המכשירים חד פאזיים, עדיף לרכוש יחידה מתאימה.

ניצול

לפני הפעלת הגנרטור, יש להתאים אותו תחילה. קודם כל, תדירות המכשיר מכווננת. ניתן לעשות זאת בשתי דרכים:

1. לשנות את עיצוב היחידה, לאחר שצפינו מראש כמה קטבים נחוצים להפעלת האלקטרומגנט;
2. לספק את מהירות הפיר הנדרשת ללא כל שינויי עיצוב.

דוגמה בולטת היא טורבינות במהירות נמוכה. הם מספקים סיבוב הרוטור של 150 סל ד. כדי להתאים את התדר, השתמש בשיטה הראשונה, והגדיל את מספר הקטבים ל -40 חלקים.

הפרמטר הבא שיש להגדיר הוא EMF. יהיה צורך להתאים בגלל שינויים במאפייני העומסים הנכנסים הפועלים על התחנה הניידת.

למרות העובדה כי EMF של אינדוקציה של המכשיר קשור לרוטור ולסיבוביו, בשל דרישות בטיחות, אי אפשר לפרק את המבנה על מנת לשנות את הפרמטר.

ניתן לשנות את ערך ה- EMF על ידי התאמת השטף המגנטי שנוצר .יהיה צורך להגדיל או להקטין. הפניות המתפתלות, או יותר נכון, מספרן, אחראיות לערך המחוון. וגם עוצמת השטף המגנטי יכולה להיות מושפעת מהזרם שנוצר על ידי הסליל.

ההתאמה כוללת הכללת מספר סלילים בשרשרת. לשם כך, עליך להשתמש בראוסטטים נוספים או במעגלים אלקטרוניים. האפשרות השנייה דורשת הגדרת הפרמטר באמצעות מייצבים חיצוניים.זה מבטיח שירות אמין.

היתרון של תחנה ניידת סינכרונית הוא היכולת לסנכרן עם מכונות חשמליות אחרות מסוג זה .יחד עם זאת, במהלך החיבור, ניתן להתאים את מהירויות הסיבוב ולהבטיח שינוי פאזה אפס. בהקשר זה, תחנות כוח ניידות מבוקשות בהנדסת חשמל תעשייתית, שם נוח מאוד להשתמש בהן כמקור כוח גיבוי להגדלת כושר הייצור במקרה של עומסים כבדים.