Synchrónny Generátor: Princíp činnosti, Charakteristiky Voľnobehu A Zariadenie, Paralelná Prevádzka. Ako Rýchlo Sa Rotor Točí?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-18 12:23

Synchrónny generátor je špeciálne zariadenie, pomocou ktorého je možné premeniť akúkoľvek energiu na elektrickú energiu. Takýmito zariadeniami sú mobilné stanice, tepelné alebo solárne batérie a špeciálne zariadenia. V závislosti od typu generátora je stanovená možnosť jeho použitia, preto stojí za to podrobnejšie porozumieť tomu, čo je zariadenie.

História stvorenia

Koncom 19. storočia spoločnosť Roberta Boscha najskôr vyvinula niečo podobné ako generátor. Zariadenie bolo schopné zapáliť motor. Počas testov sa ukázalo, že stroj nie je vhodný na trvalé používanie, ale vývojári dokázali zariadenie vylepšiť.

V roku 1890 spoločnosť takmer úplne prešla na výrobu tohto zariadenia, pretože si získala veľkú popularitu. V roku 1902 študent spoločnosti Bosch vytvoril zapaľovanie pomocou vysokého napätia. Zariadenie dokázalo vytvoriť iskru medzi dvoma elektródami sviečky, vďaka čomu bol systém univerzálnejší.

Začiatok 60. rokov 20. storočia bol obdobím šírenia generátorov po celom svete . A ak boli predtým zariadenia žiadané iba v automobilovom priemysle, teraz sú tieto jednotky schopné poskytovať elektrickú energiu celým domom.

Zariadenie a účel

Konštrukcia takýchto jednotiek zahŕňa iba dva hlavné prvky:

• rotor;
• stator.

V tomto prípade sú na hriadeli rotora k dispozícii ďalšie prvky. Môžu to byť magnety alebo vinutia poľa. Magnety majú ozubený tvar, póly na príjem a prenos prúdu sú nasmerované rôznymi smermi.

Hlavnou úlohou generátora je premeniť jeden druh energie na elektrickú energiu . S jeho pomocou je možné poskytnúť závislým zariadeniam požadované množstvo prúdu, aby ich bolo možné použiť.

Charakteristika

Na posúdenie výkonu generátora sa musíte pozrieť na jeho vlastnosti. V zásade sú rovnaké ako pre stanicu, ktorá generuje jednosmerný prúd. Hlavnými parametrami hodnotenia je niekoľko faktorov.

• Voľnobeh . Predstavuje závislosť EMF od sily pohyblivých prúdov zodpovedných za excitáciu cievky tlmiča. S jeho pomocou je možné určiť schopnosť reťazcov magnetizovať.
• Vonkajšia charakteristika . Znamená paralelný vzťah medzi napätím cievky a prúdom záťaže. Hodnota závisí od typu zaťaženia zariadenia. Medzi dôvody, ktoré môžu spôsobiť zmeny, dochádza k zvýšeniu alebo zníženiu EMF jednotky, ako aj k poklesu napätia cez vinutia inštalovanej cievky, ktorá je umiestnená vo vnútri zariadenia.
• Úprava . Predstavuje vzťah, ktorý sa vytvára medzi prúdmi poľa a prúdmi zaťaženia. Monitorovaním tohto indikátora sa dosahuje zaistenie prevádzkyschopnosti a ochrany synchrónnych jednotiek. To sa dá ľahko dosiahnuť, ak neustále upravujete EMF.

Ďalším dôležitým parametrom je výkon. Hodnotu je možné určiť pomocou indikátorov EMF, napätia a uhlového odporu.

Princíp činnosti

Nie je také ťažké zistiť, ako zariadenie funguje. Spočíva v otáčaní magnetického rámu za účelom vytvorenia elektrického poľa. V procese otáčania rámu sa objavia magnetické čiary, ktoré začnú prekračovať jeho obrys. Križovanie prispieva k tvorbe elektrického prúdu.

Na určenie, kde sa toky elektrickej energie pohybujú, je potrebné použiť kardanové pravidlo . Treba poznamenať, že v niektorých oblastiach je súčasný pohyb opačný. Smery sa neustále menia, keď dosiahnete ďalší pól, ktorý sa nachádza na magnete. Tento jav sa nazýva striedavý prúd a pripojenie rámu k oddelenému magnetickému prstencu môže tento stav dokázať.

Vzťah medzi veľkosťou prúdu v ráme a rýchlosťou otáčania rotora systému je proporcionálny. Preto čím viac sa rám otáča, tým viac elektriny môže generátor dodať . Tento indikátor je charakterizovaný rýchlosťou otáčania.

Podľa zavedených noriem by optimálny indikátor rýchlosti vo väčšine krajín nemal prekročiť 50 Hz. To znamená, že rotor musí vyvinúť 50 vibrácií za sekundu. Na výpočet parametra je potrebné súhlasiť s tým, že jedno otočenie rámu povedie k zmene smeru prúdu.

Ak sa hriadeľ dokáže otočiť 1 krát za sekundu, znamená to, že frekvencia elektrického prúdu je 1 Hz . Na dosiahnutie 50 Hz bude teda potrebné zabezpečiť správny počet otáčok snímky za sekundu.

Počas prevádzky sa počet pólov elektromagnetu často zvyšuje. Môžu byť oneskorené znížením rýchlosti, ktorou sa rotor otáča.

Závislosť je v tomto prípade nepriamo úmerná . Na zaistenie frekvencie 50 Hz bude teda potrebné znížiť rýchlosť asi dvakrát.

Okrem toho je potrebné poznamenať, že v niektorých krajinách sú stanovené iné rýchlosti otáčania rotora. Štandardná frekvencia je 60 Hz.

Názory

Dnes výrobcovia vyrábajú niekoľko typov synchrónnych generátorov. Medzi existujúcimi klasifikáciami si niektoré zaslúžia osobitnú pozornosť. V prvom rade stojí za zváženie rozdelenie jednotiek podľa dizajnu. Generátory sú dvoch typov.

Bezkartáčový . Konštrukcia generátora predpokladá použitie statorových vinutí. Sú umiestnené tak, aby jadrá prvkov boli zarovnané so smerom buď magnetických pólov, alebo jadier, ktoré sú umiestnené na cievke. Maximálny počet zubov magnetu by nemal presiahnuť 6 kusov.

Synchrónny, vybavený induktorom . Ak hovoríme o nastavovacích strojoch pracujúcich pri nízkom výkone, ako rotor sa používajú jednosmerné magnety. V opačnom prípade je rotorom vinutie induktora.

Nasledujúca klasifikácia znamená rozdelenie mobilných staníc na samostatné typy

Hydrogenerátory . Charakteristickou črtou zariadenia je rotor s výraznými pólmi. Takéto jednotky sa používajú na výrobu elektriny tam, kde nie je potrebné zaistiť veľký počet závitov zariadenia.

Generátory turbíny . Rozdiel je v absencii výrazných pólov. Zariadenie je zostavené z rôznych turbín a je schopné niekoľkokrát zvýšiť počet otáčok rotora.

Synchrónne kompenzátory . Používa sa na dosiahnutie jalového výkonu - dôležitý ukazovateľ v priemyselných zariadeniach. S jeho pomocou je možné zlepšiť kvalitu dodávaného prúdu a stabilizovať indikátory napätia.

Existuje niekoľko bežných modelov takýchto zariadení

Stepper . Používajú sa na zaistenie prevádzkyschopnosti pohonov nainštalovaných v mechanizmoch, ktoré majú cyklus štart-stop.

Bez prevodovky . Väčšinou sa používa v samostatných systémoch.

Bezkontaktné . Sú žiadané ako hlavné alebo záložné mobilné stanice na lodiach.

Hysteréza . Takéto generátory sa používajú na počítadlá času.

Induktor . Zaistite prevádzku elektrických inštalácií.

Ďalším typom delenia jednotiek je typ použitého rotora. V tejto kategórii sú generátory rozdelené na zariadenia s výbežkom a implicitným pólom.

Prvým sú zariadenia, v ktorých sú póly dobre viditeľné. Vyznačujú sa nízkymi otáčkami rotora. Druhá kategória má vo svojej konštrukcii valcový rotor, ktorý nemá vyčnievajúce póly.

Oblasť použitia

Synchrónne generátory sú zariadenia určené na výrobu striedavého prúdu. S takýmito zariadeniami sa môžete stretnúť na rôznych staniciach:

• atómový;
• tepelné;
• vodné elektrárne.

Jednotky sa tiež aktívne používajú v dopravných systémoch. Používajú sa v rôznych vozidlách a lodných systémoch. Synchrónny generátor je schopný pracovať autonómne, oddelene od elektrickej siete a súčasne s ňou. V tomto prípade je možné pripojiť niekoľko jednotiek naraz.

Výhodou staníc generujúcich striedavý prúd je schopnosť poskytnúť pridelený priestor elektrickou energiou. Je to výhodné, ak sa objekt nachádza ďaleko od centrálnej siete. Preto sú jednotky žiadané medzi majiteľmi fariem nachádzajúcich sa ďaleko od mesta v osadách.

Ako si vybrať?

Pri výbere generátora je dôležité nájsť vhodné a spoľahlivé zariadenie, ktoré môže poskytnúť elektrickú energiu do pridelenej oblasti. Najprv sa musíte rozhodnúť o technických parametroch budúceho zariadenia. Odborníci odporúčajú venovať pozornosť:

• hmotnosť generátora;
• rozmery zariadenia;
• moc;
• spotreba paliva;
• hluková hodnota;
• trvanie práce.

A tiež dôležitým parametrom je schopnosť organizovať automatickú prácu. Aby sme pochopili, koľko fáz budúci generátor potrebuje, je potrebné určiť typ a počet elektrických spotrebičov, ktoré k nemu budú pripojené.

Napríklad k jednofázovému elektrickému generátoru môžu byť pripojení iba spotrebitelia s jednou fázou. Trojfázový tento indikátor výrazne rozširuje.

Kúpa takejto mobilnej elektrárne však nie je vždy najlepším rozhodnutím.

Pred nákupom sa navyše odporúča vziať do úvahy zaťaženie, ktoré bude na zariadenie pôsobiť počas jeho prevádzky . Každá fáza by mala byť nabitá maximálne 30% z celkového počtu. Ak je teda výkon generátora 6 kW, potom v prípade použitia zásuviek s napätím 220 V bude možné použiť iba 2 kW.

Nákup trojfázového generátora je žiadaný iba vtedy, ak je v dome veľa trojfázových spotrebiteľov. Ak je väčšina spotrebičov jednofázových, je lepšie kúpiť vhodnú jednotku.

Vykorisťovanie

Pred spustením generátora ho musíte najskôr nastaviť. V prvom rade je vyladená frekvencia zariadenia. To je možné vykonať dvoma spôsobmi:

1. zmeňte konštrukciu jednotky s predstihom, koľko pólov je potrebných na prevádzku elektromagnetu;
2. zabezpečte požadované otáčky hriadeľa bez akýchkoľvek konštrukčných zmien.

Pozoruhodným príkladom sú nízkootáčkové turbíny. Poskytujú rotáciu rotora 150 ot / min. Na úpravu frekvencie použite prvú metódu, ktorou zvýšite počet pólov na 40 kusov.

Ďalším parametrom, ktorý sa má konfigurovať, je EMF. Je nevyhnutné prispôsobiť sa zmenám charakteristík prichádzajúcich záťaží pôsobiacich na mobilnú stanicu.

Napriek skutočnosti, že EMF indukcie zariadenia je spojený s rotorom a jeho otáčkami, z dôvodu bezpečnostných požiadaviek nie je možné demontovať konštrukciu za účelom zmeny parametra.

Hodnotu EMF je možné zmeniť nastavením generovaného magnetického toku . Bude potrebné ho zvýšiť alebo znížiť. Otáčky vinutia, alebo skôr ich počet, sú zodpovedné za hodnotu indikátora. A tiež sila magnetického toku môže byť ovplyvnená prúdom generovaným cievkou.

Úprava zahŕňa zahrnutie niekoľkých cievok do reťazca. Na to musíte použiť ďalšie reostaty alebo elektronické obvody. Druhá možnosť vyžaduje nastavenie parametra pomocou externých stabilizátorov. To zaručuje spoľahlivý servis.

Výhodou synchrónnej mobilnej stanice je možnosť synchronizácie s inými elektrickými strojmi podobného typu . Súčasne je počas pripojenia možné zosúladiť otáčky a zaistiť nulový fázový posun. V tomto ohľade sú mobilné elektrárne žiadané v priemyselnej energetike, kde je veľmi vhodné ich použiť ako záložný zdroj energie na zvýšenie výrobnej kapacity v prípade veľkého zaťaženia.