Sinkroni generator. Generatorski uređaj i princip rada

Sinhroni generator je stroj naizmjenične struje (mehanizam) koji pretvara određenu vrstu energije u električnu energiju. Takvi uređaji uključuju elektrostatičke strojeve, galvanske ćelije, solarne ćelije, termopale itd. Korištenje svakog tipa navedenih uređaja određeno je njihovim tehničkim karakteristikama.

sfera primjene

Kao izvori električne energije izmjenične struje koriste se sinkrone jedinice: koriste se na snažnim toplinskim, hidro i nuklearnim stanicama, na pokretnim električnim stanicama, transportnim sustavima (automobili, avioni, dizel lokomotive). Sinhrona jedinica može raditi autonomno - generator koji napaja bilo koje opterećenje povezano s njim ili paralelno s mrežom - drugi generatori su spojeni na njega.

Sinhrona jedinica može uključivati ​​uređaje na mjestima gdje nema centralnog napajanja električnih mreža. Ovi uređaji mogu se koristiti na farmama koje su udaljene od ljudskih naselja.

Opis uređaja

Uređaj sinkronog generatora zbog prisutnosti takvih elemenata kao što su:

• Rotor, ili induktor (koji se kreće, rotira), koji uključuje uzbudni namot.
• Sidro ili stator (nepokretni), koji uključuje namot.
• Jedinica za namatanje.
• Prekidač zavojnice statora.
• Ispravljača.
• Nekoliko kabela.
• Struktura električnog sastavljanja.
• Aparat za zavarivanje.
• Rotorski svitak.
• Dobavljač koji se može stalno podešavati.

Sinhroni generator radi kao generator i motor. Može se kretati od generatora do rasporeda motora - ovisi o djelovanju rotirajuće ili kočione sile uređaja. U grafikonu generatora ona uključuje mehanički, a generira se električna energija. U grafiku motora ona uključuje električnu energiju i dolazi mehanička energija.

Uređaj je uključen u izmjenični krug različitog tipa nelinearnog otpora. Sinkrone jedinice su alternatori u elektranama, a sinkroni motori se koriste kada je potreban motor koji radi s konstantnom frekvencijom rotacije.

Princip rada jedinice

Rad sinkronog generatora provodi se prema principu elektromagnetska indukcija. Tijekom kretanja u praznom hodu, svitak sidra (stator) je otvoren, tako da je magnetsko polje jedinice formirano jednim namotom rotora. Kada se rotor okrene od ožičenog motora, on ima stalnu frekvenciju, magnetsko polje rotora se kreće kroz vodiče faznih namotaja statora i izvodi indukciju ponavljajućih izmjeničnih struja - elektromotorna sila (EMF). EMF je sinusoidan, ne-sinusoidan ili pulsirajući.

Namotaj uzbudnog namotaja je stvoriti početno magnetsko polje u generatoru kako bi se inducirala električna pogonska sila u zavojnici armature. Ako se armatura sinkronog generatora pokreće rotiranjem s određenom brzinom, onda se ona pobuđuje iz izvora konstantne struje tada struja uzbude prolazi kroz vodiče statorskih zavojnica, au fazama varijabli zavojnice inducira se EMF.

Trofazni uređaj

Trofazni sinkroni generator - uređaj s trofaznom strukturom izmjenične struje, koji ima veliku praktičnu raspodjelu. Rotirajući elektromagnet može oblikovati magnetni tok (naizmjeničan) koji se kreće kroz tri faze namotavanja postojećeg statora. Rezultat toga je da u fazama postoji varijabilna EMF iste vrste frekvencije, fazni pomak se izvodi pod kutom jednakim trećini razdoblja rotacije magnetskih polja.

Trofazni sinkroni generator opremljen je tako da je na njegovom vratilu armatura elektromagnet i pokreće ga generator. Kada se osovina vrti, na primjer, iz turbine, generator opskrbljuje električnom strujom, dok se namotaj rotora snabdijeva snabdjevenom strujom. Iz toga sidro postaje električni magnet i, s obrtanjem s istom osovinom, isporučuje rotirajuće elektromagnetsko polje.

Zahvaljujući sinkronim trofaznim hidro i turbinskim generatorima, većina električne energije se generira. Sinhrone jedinice se također koriste kao električni motori u takvim uređajima čija snaga prelazi 50 kW. Tijekom rada sinkrone jedinice u grafici motora, sam rotor je povezan s izvorom konstantne struje, dok je stator spojen na trofazni kabel.

Strukture uzbude

Bilo koji turbo, hidro, dizel generatori, sinkroni kompenzatori, motori proizvedeni u ovom trenutku, opremljeni su najnovijim poluvodičkim strukturama, kao što je ekscitacija sinkronih generatora. U tim konstrukcijama koristi se metoda ispravljanja trofaznih izmjeničnih struja visokih ili industrijskih frekventnih patogena ili napona pobuđene jedinice.

Generatorska naprava je takva da pobudna struktura može osigurati takve parametre jedinice kao:

• Prva faza pobude, tj. Početna.
• Raditi u stanju mirovanja.
• Povežite se s mrežom putem precizne sinkronizacije ili samo-sinkronizacije.
• Radite u energetskoj strukturi s postojećim opterećenjima ili preopterećenjima.
• Uzbuda sinkronih instrumenata mogu biti prisiljeni kriterijima kao što su napon i struja, koji imaju zadanu višestrukost.
• Elektromotorno kočenje.

Dizajn generatora

Trenutno postoje mnoge vrste indukcijskih uređaja, ali je generatorski uređaj konstruiran tako da sadrži iste dijelove:

• Elektromagnet također trajni magnet koja proizvodi magnetsko polje.
• Namotavanje s induciranom varijablom emf.

Da bi se dobio najveći magnetski tok, svi generatori koriste posebnu magnetsku strukturu koja se sastoji od dvije čelične jezgre.

Namotaji koji stvaraju magnetsko polje ugrađeni su u utore jedne od jezgri, a namoti inducirani EMF-om u utorima drugog. Jedna od jezgara, unutarnja jezgra, stupa u interakciju sa svojim namotom i rotira oko horizontalne ili vertikalne šipke. Takva se šipka naziva rotor. Nepokretna jezgra s namotom naziva se sidro (stator).

Karakteristike instrumenta

Da bi se procijenila funkcija sinkronih generatora, koriste se iste značajke kao one korištene u DC generatorima. Samo su neki uvjeti različiti i dopunjeni.

Glavne karakteristike sinkronog generatora su:

• U praznom hodu ovisi o EMF-u uređaja od pobudnih struja, a također je i pokazatelj magnetizacije magnetskih krugova stroja.
• Vanjska karakteristika je ovisnost napona uređaja o strujama opterećenja. Napon jedinice varira na različite načine ovisno o povećanju opterećenja za različite oblike. Razlozi za takve promjene su sljedeći:

1. Pad vrijednosti napona na induktivnom i aktivnom otporu namota uređaja. Povećava se kako se opterećenje uređaja povećava, odnosno njegova struja.
2. Promijenite EMF jedinicu. Pojavljuje se ovisno o odgovoru statora. Kod aktivnih opterećenja, smanjenje napona će biti uzrokovano padom napona u svim namotima, jer reakcija statora podrazumijeva povećanje emf-a generatora. Kod aktivno-kapacitivnih tipova opterećenja, učinak magnetizacije uzrokuje povećanje vrijednosti struje u odnosu na nominalnu vrijednost.

• Podešavanje sinkronog generatora ovisi o ovisnosti struja uzbude o strujama opterećenja. Za vrijeme rada sinkronih jedinica potrebno je na njihovim stezaljkama održavati konstantan napon, bez obzira na prirodu i veličinu opterećenja. To je lako postići ako podesite EMF generatora. To se može postići promjenom struje uzbude automatski ovisno o promjenama opterećenja, to jest, s aktivnim-kapacitivnim opterećenjem, morate smanjiti struju uzbude kako bi se održao konstantan napon, a s aktivnim induktivnim i aktivnim naponom povećajte.

Snaga sinkronog generatora određena je sljedećim vrijednostima:

• Odgovarajući napon u mreži.
• Njegova emf.
• Kut mjerenja.

AC uređaj

Sinhroni alternator je električni stroj koji pretvara mehaničku rotacijsku energiju u električnu energiju izmjeničnih struja. Snažni generatori takvih struja instaliraju:

• hidrogeneratorski turbogenerator - u elektranama;
• AC uređaji relativno male snage - u autonomnim sustavima napajanja (elektrana na plinsku turbinu, dizelska elektrana) iu frekventnim pretvaračima (motor-generator).

Trenutno se proizvode mnoge vrste takvih uređaja, ali svi imaju zajednički raspored glavnih elemenata:

• sidro (stator) - fiksno;
• vrti se oko osi rotora.

U industrijskim generatorima velikih veličina, elektromagnet se okreće. U isto vrijeme, namotaji s induciranim emf položenim u proreze statora ostaju nepomični.

U uređajima kao što je sinkroni generator male snage, magnetsko polje se stvara pomoću rotirajućeg stalnog magneta.

Vrste sinkronih jedinica

Postoje sljedeći tipovi sinkronih generatora:

1. Hidro - u njemu rotor ima razliku zbog prisutnosti izraženih stupova, koristi se u proizvodnji električne energije, obavlja rad na malim brzinama.
2. Turbo - ima razlike u implicitnoj polarnoj strukturi generatora, izrađen je od različitih tipova turbina, brzina je prilično visoka, dostiže oko 6000 okretaja u minuti.
3. Sinkroni kompenzator - ovaj uređaj isporučuje jalovu snagu, koristi se za poboljšanje kvalitete električne energije radi stabilizacije napona.
4. Asinkroni dvostruki izvor napajanja - generator takvog tipa sastoji se u tome što povezuje namotaje rotora i statora od dobavljača struja različitih frekvencija. Stvara se asinkroni raspored rada. Razlikuje se i stabilnim radnim rasporedom i time što transformira različite struje faza i koristi se za rješavanje problema s uskom specijalizacijom.
5. Jedinica bipolarnog bubnja - radi u grafici kratki spoj djeluje kratko u milisekundama. Također doživljava visokonaponske uređaje.

Vrste agregata

Sinkroni generator (motor) podijeljen je u nekoliko modela, koji su dizajnirani za različite namjene:

• Steper (impulsni) - koriste se za pogon mehanizama s ciklusom start-stop ili uređaja kontinuiranog kretanja signalom impulsa (brojači, uređaji s trakastim pogonom, pogoni CNC strojeva, itd.).
• Gearless - za uporabu u autonomnim sustavima.
• Beskontaktni - služe kao elektrana na brodovima morske i riječne flote.
• Histereza - koristi se za mjerila vremena, u inercijskim električnim pogonima, u sustavima automatskog upravljanja;
• Induktorski motori - za napajanje električnih instalacija.

Razdvajanje po tipu rotora

Po tipu rotora, generatorski uređaj se dijeli na:

• Jasan stup - s zvučnicima ili s izraženim polovima. Ovi rotori se koriste u generatorima s tihim hodom, pri čemu brzina vrtnje ne prelazi 1000 okretaja u minuti.
• Implicitni pol je rotor s cilindričnim oblicima koji nemaju isturene polove. Ta sidra su bipolarna i kvadripolarna.

U prvom slučaju, rotor se sastoji od poprečnog presjeka, na kojem su učvršćene jezgre polova ili uzbudnih namotaja. Drugo, brze jedinice sa brzinom od 1500 ili 3000. Rotor je izrađen u obliku cilindra prilično kvalitetnog čelika s utorima, au njih je ugrađen uzbudni namot koji se sastoji od pojedinačnih namota različitih širina.