Синхрони генератор. Генераторски уређај и принцип рада

Синхрони генератор је машина наизменичне струје (механизам) која претвара одређену врсту енергије у електричну енергију. Такви уређаји укључују електростатичке машине, галванске ћелије, соларне ћелије, термопале итд. Употреба сваког типа наведених уређаја одређена је њиховим техничким карактеристикама.

Сцопе

Синхроне јединице се користе као извори електричне енергије наизменичне струје: користе се на снажним топлотним, хидро и нуклеарним станицама, на мобилним електричним станицама, транспортним системима (аутомобили, авиони, дизел локомотиве). Синхрона јединица је способна да ради аутономно - генератор који напаја било које оптерећење повезано на њега, или паралелно са мрежом - други генератори су повезани на њега.

Синхрона јединица може укључивати уређаје у оним мјестима гдје не постоји централно напајање електричних мрежа. Ови уређаји се могу користити на фармама које су удаљене од људских насеља.

Опис уређаја

Уређај синхроног генератора због присуства таквих елемената као што су:

• Ротор, или индуктор (који се креће, ротира), који укључује узбудни намот.
• Сидро или статор (непокретни), који укључује намот.
• Виндинг унит.
• Прекидач завојнице статора.
• Рецтифиер.
• Неколико каблова.
• Структура електричног састављања.
• Апарат за заваривање.
• Ротор цоил.
• Добављач са константном струјом подесив.

Синхрони генератор ради као генератор и мотор. Може се кретати од генератора до распореда мотора - то зависи од дјеловања ротирајуће или кочионе силе уређаја. У графикону генератора он укључује механички, а генерише се електрична енергија. У графици мотора он укључује електричну струју и долази механичка енергија.

Уређај је укључен у АЦ струјни круг различитог типа нелинеарне отпорности. Синхроне јединице су алтернатори у електранама, а синхрони мотори се користе када је потребан мотор, који ради са сталном фреквенцијом ротације.

Принцип рада јединице

Рад синхроног генератора се изводи по принципу електромагнетна индукција. За време кретања у празном ходу, завојница (статор) је отворена, тако да је магнетно поље јединице формирано једним намотом ротора. Када се ротор окрене од ожиченог мотора, он има сталну фреквенцију, магнетно поље ротора се креће кроз проводнике фазних намотаја статора и врши индукцију репетитивних наизменичних струја - електромоторне силе (ЕМФ). ЕМФ је синусоидан, не-синусоидан или пулсирајући.

Намотај узбудног намотаја је да створи почетно магнетно поље у генератору како би се индуковала електрична погонска сила у арматурној завојници. Ако се арматура синхроног генератора покреће ротацијом са одређеном брзином, онда се она побуђује од стране извора константне струје тада струја ексцитације пролази кроз проводнике завојнице статора, ау фазама завојнице се индукују варијабле.

Трофазни уређај

Трофазни синхрони генератор - уређај са трофазном структуром наизменичне струје, који има велику практичну дистрибуцију. Ротирајући електромагнет је способан да формира магнетни ток (наизменични), који се креће кроз три фазе намотавања постојећег статора. Резултат тога је да у фазама постоји варијабилна ЕМФ фреквенције истог типа, фазни помак се изводи под углом који је једнак трећини периода ротације магнетних поља.

Трофазни синхрони генератор је опремљен тако да је на свом вратилу арматура електромагнет и покреће га генератор. Када се вратило ротира, на пример, из турбине, генератор обезбеђује електричну струју, док се намотај ротора снабдева снабдевеном струјом. Из овога сидро постаје електрични магнет и, правећи окретаје са истом осовином, испоручује ротирајуће електромагнетно поље.

Захваљујући синхроним трофазним хидро и турбинским генераторима, већина електричне енергије се генерише. Синхроне јединице се такође користе као електрични мотори у таквим уређајима чија снага прелази 50 кВ. За време рада синхроне јединице у графици мотора, сам ротор је повезан са извором константне струје, док је статор повезан на трофазни кабл.

Структуре узбуде

Било који турбо, хидро, дизел генератори, синхрони компензатори, мотори произведени у овом тренутку, опремљени су најновијим полуводичким структурама, као што је ексцитација синхроних генератора. У овим структурама користи се метода исправљања трофазних наизменичних струја високих или индустријских фреквентних патогена или напона побуђене јединице.

Уређај за генерисање је такав да структура узбуде може да обезбеди такве параметре јединице као:

• Прва фаза ексцитације, односно почетна.
• Рад идле.
• Повежите се на мрежу путем прецизне синхронизације или само-синхронизације.
• Радите у енергетској структури са постојећим оптерећењима или преоптерећењима.
• Узбуда синхроних инструмената могу бити присиљени критеријумима као што су напон и струја, који имају задату вишеструкост.
• Електромоторно кочење.

Дизајн генератора

У овом тренутку постоји много типова индукционих уређаја, али генераторски уређај је пројектован тако да садржи исте делове:

• Електромагнет перманентни магнет која производи магнетно поље.
• Навијање са индукованом варијаблом емф.

Да би се добио највећи магнетни ток, сви генератори користе посебну магнетну структуру која се састоји од две челичне језгре.

Намотаји који стварају магнетно поље су уграђени у прорезе једне од језгара, а намоти индуковани ЕМФ-ом у уторима другог. Једна од језгара, унутрашња језгра, ступа у интеракцију са својим намотом и ротира око хоризонталне или вертикалне шипке. Такав штап се зове ротор. Непокретно језгро са намотом назива се сидро (статор).

Карактеристике инструмента

За процену функције синхроних генератора користе се исте карактеристике као оне које се користе у ДЦ генераторима. Само неки услови су различити и допуњени.

Главне карактеристике синхроног генератора су:

• У празном ходу је зависност ЕМФ уређаја од побудних струја, а такође је и показатељ магнетизације магнетних кругова машине.
• Вањска карактеристика је овисност напона уређаја о струјама оптерећења. Напон јединице варира на различите начине у зависности од повећања оптерећења за различите форме. Разлози за такве промјене су сљедећи:

1. Пад вредности напона на индуктивном и активном отпору намотаја уређаја. Повећава се како се оптерећење уређаја повећава, односно његова струја.
2. Промените ЕМФ јединицу. Догађа се у зависности од одговора статора. Код активних оптерећења, пад напона ће бити узрокован падом напона у свим намотима, јер реакција статора подразумева повећање емф-а генератора. Код активно-капацитивних типова оптерећења, ефекат магнетизације узрокује повећање вриједности струје у односу на номиналну вриједност.

• Карактеристике подешавања синхроног генератора је зависност струје побуде од струја оптерећења. Приликом рада синхроних јединица потребно је одржавати константан напон на њиховим терминалима, без обзира на природу и величину оптерећења. Ово је лако постићи ако подесите ЕМФ генератора. Ово се може постићи променом струје узбуде аутоматски зависно од промена у оптерећењима, односно, са активним-капацитивним оптерећењем, потребно је смањити струју узбуде да би се одржао константан напон, а са активним индуктивним и активним напоном, повећати.

Снага синхроног генератора одређена је следећим вредностима:

• Одговарајући напон у мрежи.
• Емф.
• Угао мерења.

АЦ уређај

Синхрони алтернатор је електрична машина која претвара механичку ротациону енергију у електричну енергију измјеничних струја. Моћни генератори таквих струја инсталирају:

• хидрогенератор турбогенератор - у електранама;
• АЦ уређаји релативно мале снаге - у аутономним системима напајања (електрана на гасној турбини, дизел електрана) иу фреквентним претварачима (мотор-генератор).

Тренутно се производе многе врсте таквих уређаја, али сви имају заједнички распоред главних елемената:

• сидро (статор) - фиксно;
• врти се око осе ротора.

У индустријским генераторима великих величина, електромагнет се ротира. У исто време, намотаја са индукованим емф положеним у прорезе статора остају непомична.

У уређајима као што је синхрони генератор мале снаге, магнетно поље се ствара помоћу ротирајућег сталног магнета.

Типови синхроних јединица

Постоје следећи типови синхроних генератора:

1. Хидро - у ротор има разлику због присутности изражених полова, користи се у производњи електричне енергије, обавља рад на малим брзинама.
2. Турбо - има разлике у имплицитној поларној структури генератора, направљен је од различитих типова турбина, брзина је прилично висока, достижући око 6000 окретаја у минути.
3. Синхрони компензатор - овај уређај испоручује реактивну снагу, користи се за побољшање квалитета електричне енергије ради стабилизације напона.
4. Јединица асинхроног напајања - генератор овог типа састоји се у томе што повезује намотај ротора и статора од добављача струја различитих фреквенција. Креира се асинкрони распоред рада. Разликује се и стабилним радним распоредом и тиме што трансформише различите струје фаза и користи се за решавање проблема са уском специјализацијом.
5. Биполарна јединица бубња - ради у графици схорт цирцуит делује кратко у милисекундама. Такође доживљава високонапонске уређаје.

Сорте агрегата

Синхрони генератор (мотор) је подељен на неколико модела, који су дизајнирани за различите намене:

• Степер (импулсни) - користе се за погон механизама са циклусом старт-стоп или уређаја континуираног кретања сигналом импулса (бројачи, уређаји са тракастим погоном, погони ЦНЦ машина, итд.).
• Геарлесс - за употребу у аутономним системима.
• Бесконтактни - служе као електрана на бродовима морске и ријечне флоте.
• Хистереза ​​- користи се за мераче времена, у инерцијским електричним погонима, у системима за аутоматско управљање;
• Индукторски мотори - за напајање електричних инсталација.

Раздвајање по типу ротора

По типу ротора, генераторски уређај се дели на:

• Јасан ступ - са звучницима или са израженим половима. Ови ротори се користе у генераторима са тихим током, при чему брзина ротације не прелази 1000 обртаја у минути.
• Имплицитни пол је ротор са цилиндричним облицима који немају избочене полове. Ови сидри су биполарни и квадриполарни.

У првом случају, ротор се састоји од попречног пресјека, на којем су фиксиране језгре полова или узбудних намотаја. Друго, брзи уређаји са брзином од 1500 или 3000. Ротор је направљен у облику цилиндра прилично високог квалитета челика са жљебовима, ау њих је уграђен узбудни намот који се састоји од појединачних намота различитих ширина.