Upang kategorya:

Mga mobile power plant

Layunin at aparato ng mga kasabay na generator

Ang isang kasabay na generator ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: isang nakapirming stator (armature) na may isang paikot-ikot na inilagay sa loob nito at isang movable (umiikot) rotor (inductor) na may isang paikot-ikot na paggulo. Ang layunin ng paikot-ikot na paggulo ay upang lumikha ng isang pangunahing magnetic field sa generator para sa induction sa stator winding puwersang electromotive(e.d. e) ... Kung ang rotor ng isang kasabay na generator ay dinadala sa pag-ikot sa isang tiyak na bilis V at nasasabik mula sa isang direktang kasalukuyang pinagmumulan, kung gayon ang daloy ng paggulo ay tatawid sa mga konduktor ng stator winding at mga variable e ay maa-induce sa ang mga yugto ng paikot-ikot. d.s. Kapag ang isang load ay konektado sa paikot-ikot na ito, isang umiikot na magnetic field ang lalabas dito. Ang generator stator field na ito ay iikot sa direksyon ng pag-ikot ng rotor field at sa parehong bilis ng rotor field, na magreresulta sa isang kabuuang umiikot na magnetic field.

Bilis ng pag-ikot magnetic field Ang kasabay na generator ay depende sa bilang ng mga pares ng poste. Sa isang naibigay na dalas, mas malaki ang bilang ng mga pares ng mga pole, mas mababa ang bilis ng pag-ikot ng magnetic field, i.e. ang bilis ng pag-ikot ng magnetic field ay inversely proportional sa bilang ng mga pares ng pole. Kaya, halimbawa, sa isang ibinigay na dalas f = 50 Hz, ang bilis ng pag-ikot ng magnetic field ay 3000 rpm para sa bilang ng mga pares ng mga pole p = 1, 1500 rpm para sa p = 2V 1000 rpm para sa p = 3, atbp .

Ang generator stator (Fig. 1, a) ay binubuo ng isang core na gawa sa manipis na mga sheet bakal na elektrikal. Upang limitahan ang mga eddy currents, ang mga bakal na sheet ay insulated na may 0.08-0.1 mm makapal na varnish film at mahigpit na pinindot sa isang pakete, na tinatawag na isang aktibong pakete ng bakal. Ang mga figure na cutout ay naselyohang sa bawat sheet ng bakal, dahil sa kung saan ang mga grooves ay nabuo sa pakete na binuo mula sa naturang mga sheet, kung saan ang paikot-ikot na magkasya. Ang mga grooves para sa pagtaas ng lakas ng kuryente ng paikot-ikot at pagprotekta nito mula sa mekanikal na pinsala ay insulated na may mga sheet ng electric karton na may barnisado na tela o micanite. Ang aktibong pakete ng bakal ay naayos sa cast iron o steel frame ng generator.

kanin. 1. Ang device at excitation circuit ng isang kasabay na generator: a - stator, b - salient-pole rotor (walang pole winding), c - non-salient-pole rotor; 1 - stator (armature), 2 - rotor (inductor), 3 - contact ring, 4 - pole, 5 - pole inductor coil, 6 - exciter, 7 - shunt regulator, 8 - brushes

Ang rotor ng isang kasabay na generator ay maaaring gawing kapansin-pansin at hindi kapansin-pansing poste.

Ang salient-pole rotor (Fig. 1, b) ay may nakausli o, gaya ng sinasabi nila, binibigkas na mga pole. Ang ganitong mga rotor ay ginagamit sa mga low-speed generator na may bilis ng pag-ikot na hindi hihigit sa 1000 rpm. Ang mga core ng mga pole ng mga rotor na ito ay kadalasang kinukuha mula sa mga sheet ng electrical steel na 1-2 mm ang kapal, na mahigpit na nakakabit sa isang pakete na may mga tie rod. Sa rotor shaft, ang mga pole ay naayos na may bolts o sa tulong ng isang T-shank ng poste, na kung saan ay naayos sa mga espesyal na grooves milled sa bakal katawan ng rotor.

Ang paikot-ikot na paggulo ay sugat na insulated alambreng tanso kaukulang seksyon. Sa mga rotor ng mga kasabay na generator na inilaan para sa operasyon sa mga de-koryenteng pag-install kung saan ginagamit ang mga diesel engine bilang pangunahing mga makina, ang isang tinatawag na pagpapatahimik na paikot-ikot ay ibinigay. Ang nakapapawing pagod o, gaya ng tawag dito, ang damper winding ay ginagamit upang kalmado ang mga libreng oscillations na nangyayari sa mga biglaang pagbabago sa operating mode ng mga kasabay na generator (biglaang pagbuhos ng load, pagbaba ng boltahe, pagbabago sa kasalukuyang paggulo, atbp.), lalo na sa mga kaso kung saan ang ilang mga generator ay gumagana nang magkatulad sa isang karaniwang net.

Ang implicit pole ay isang rotor na may anyo ng isang silindro na walang nakausli na mga poste. Ang ganitong mga rotor ay karaniwang ginawa gamit ang dalawa o apat na poste.

Ang mga salient-pole rotor para sa mga high-speed na makina ay hindi ginagamit dahil sa pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura ng mga fastening pole na maaaring makatiis ng malalaking sentripugal na puwersa.

Ang implicit-pole rotor (Fig. 1, c) ay binubuo ng isang baras at isang bakal na forging na may mga grooves na giniling sa loob nito, kung saan inilalagay ang paggulong ng paggulo. Kung hindi, ang implicit-pole rotor ay structurally na ginawa sa parehong paraan tulad ng salient-pole one.

Ang disenyo ng mga conductor ng rotor winding ay pinili depende sa uri ng rotor: para sa windings ng salient-pole rotors, hugis-parihaba o bilog ang ginagamit. mga insulated wire, pati na rin ang mga hubad na piraso ng tanso, baluktot sa gilid at insulated na may mga piraso ng micanite; Ang windings ng non-salient-pole rotors ay gawa sa insulated coils ng flat hard-rolled copper na inilagay sa insulated grooves ng rotors.

Ang mga dulo ng rotor winding (inductor) ay inilalabas at ikinonekta sa mga slip ring sa rotor shaft. Ang isang direktang kasalukuyang ay ibinibigay sa inductor mula sa ilang panlabas na mapagkukunan. Bilang isang mapagkukunan ng kasalukuyang paggulo para sa mga kasabay na generator na may lakas na hanggang 20 kW, ginagamit ang mga semiconductor rectifier, at para sa mas malakas na mga generator, ang mga espesyal na makina ng DC (exciters) ay karaniwang inilalagay sa isang karaniwang baras na may rotor ng generator o mekanikal na konektado sa ang generator sa pamamagitan ng mga halves ng pagkabit. Ang exciter ay isang direktang kasalukuyang generator, ang kapangyarihan kung saan, bilang isang panuntunan, ay 1-3% ng na-rate na kapangyarihan ng generator na pinapakain nito. Ang rate ng boltahe ng mga exciter ay maliit at para sa mga kasabay na generator ng medium power ay hindi lalampas sa 150 V. D.C para sa paggulo ng mga kasabay na generator ay maaaring makuha gamit ang mercury, semiconductor o mechanical rectifiers. Upang pukawin ang mga kasabay na generator na may lakas na hanggang 20 kW, kadalasang ginagamit ang selenium o germanium rectifiers.

Ang kasalukuyang paggulo ay pumasa mula sa pinagmulan patungo sa inductor kasama ang sumusunod na landas: isang direktang kasalukuyang pinagmulan - mga nakapirming brush sa mga slip ring, slip ring ng rotor - windings ng mga pole ng inductor. Ang landas na ito ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 1, a. Ang isang kasabay na generator ay may ari-arian ng reversibility, i.e. ay maaari ding gumana bilang isang de-koryenteng motor kung ang stator winding nito ay konektado sa isang three-phase network alternating current.

Upang Kategorya: - Mga mobile power station

9.1. Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang kasabay na generator

Synchronous ang tawag kotseng dekuryente, ang bilis ng pag-ikot na kung saan ay konektado sa pamamagitan ng isang pare-pareho ang ratio na may dalas ng alternating kasalukuyang network kung saan ang makina na ito ay konektado . Ang mga synchronous machine ay nagsisilbing alternating current generators sa mga power station, at magkasabay na mga motor ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang isang motor na tumatakbo sa isang pare-pareho ang bilis ay kinakailangan. Ang mga kasabay na makina ay nababaligtad, ibig sabihin, maaari silang gumana bilang mga generator at bilang mga motor. Ang isang kasabay na makina ay lumilipat mula sa isang generator mode patungo sa isang motor mode, depende sa kung ang isang umiikot o pagpepreno na mekanikal na puwersa ay kumikilos dito. Sa unang kaso, tumatanggap ito ng mekanikal na kapangyarihan sa baras, at ibinibigay ito sa network enerhiyang elektrikal, at sa pangalawang kaso, tumatanggap ito ng elektrikal na enerhiya mula sa network, at nagbibigay ng mekanikal na enerhiya sa baras.

Ang isang kasabay na makina ay may dalawang pangunahing bahagi: isang rotor at isang stator, at ang stator ay hindi naiiba sa stator ng isang asynchronous na makina. Ang rotor ng isang synchronous machine ay isang sistema ng umiikot na mga electromagnet na pinapagana ng direktang kasalukuyang ibinibigay sa rotor sa pamamagitan ng mga slip ring at brush mula sa isang panlabas na pinagmulan. Sa stator windings, sa ilalim ng pagkilos ng isang umiikot na magnetic field, isang EMF ay sapilitan, na kung saan ay fed sa panlabas na circuit ng generator. Ang pangunahing magnetic flux ng isang kasabay na generator, na nilikha ng isang umiikot na rotor, ay nasasabik ng isang panlabas na mapagkukunan - isang exciter, na kadalasan ay isang low-power DC generator, na naka-install sa isang karaniwang baras na may isang kasabay na generator. Ang direktang kasalukuyang mula sa exciter ay pinapakain sa rotor sa pamamagitan ng mga brush at slip ring na naka-mount sa rotor shaft. Ang bilang ng mga pares ng mga pole ng rotor ay tinutukoy ng bilis ng pag-ikot nito. Sa isang multi-pole synchronous machine, ang rotor ay may p

mga pares ng mga pole, at ang mga alon sa stator winding ay bumubuo rin ng mga p pares ng mga pole ng isang umiikot na magnetic field (tulad ng sa isang asynchronous na makina). Ang rotor ay dapat paikutin sa dalas ng pag-ikot ng field, samakatuwid, ang bilis nito ay katumbas ng:

n=60f/p (9.1)

Sa f = 50Hz at p = 1 n = 3000 rpm.

Ang mga modernong turbogenerator ay umiikot sa dalas na ito, na binubuo ng isang steam turbine at isang high-power synchronous generator na may rotor na may isang pares ng mga pole.

Sa mga hydro generator, ang pangunahing makina ay isang hydraulic turbine, ang bilis nito ay mula 50 hanggang 750 revolutions kada minuto. Sa kasong ito, ang mga synchronous generator na may isang salient-pole rotor na mayroong mula 4 hanggang 60 pares ng mga pole ay ginagamit.

Ang bilis ng pag-ikot ng mga generator ng diesel na konektado sa pangunahing makina - diesel, ay nasa hanay mula 500 hanggang 1500 rpm.

Sa low-power synchronous generators, kadalasang ginagamit ang self-excitation: ang excitation winding ay pinapakain ng rectified current ng parehong generator (Fig. 9.2).

Ang excitation circuit ay nabuo ng CT current transformers na kasama sa generator load circuit, isang semiconductor rectifier na binuo ayon sa three-phase bridge scheme, at ang excitation winding OB na may adjusting rheostat R.

Ang self-excitation ng generator ay nangyayari tulad ng sumusunod. Sa sandali ng pagsisimula ng generator, dahil sa natitirang induction sa magnetic system, ang mahinang EMF at mga alon ay lumilitaw sa gumaganang paikot-ikot generator. Ito ay humahantong sa paglitaw ng EMF sa pangalawang windings Mga transformer ng CT at isang maliit na kasalukuyang sa circuit ng paggulo, na pinahuhusay ang induction ng magnetic field ng makina. generator emf tataas hanggang sa ganap na nasasabik ang magnetic system ng makina.

Ang average na halaga ng EMF na na-induce sa bawat yugto ng stator winding:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n ay ang bilis ng rotor;

Ang Φ ay ang pinakamataas na magnetic flux na nasasabik sa synchronous machine;

c ay isang pare-parehong koepisyent na isinasaalang-alang mga tampok ng disenyo makinang ito.

Boltahe ng terminal ng generator:

U = E - ako z, saan

I - kasalukuyang sa stator winding (load kasalukuyang);

Ang Z ay ang impedance ng paikot-ikot (isang yugto).

Upang i-fine-tune ang amplitude ng EMF, ang magnitude ng magnetic flux ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang sa excitation winding. Ang sinusoidality ng EMF ay ibinibigay sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang tiyak na hugis sa mga piraso ng poste ng rotor sa mga makinang salient-pole. Sa mga non-salient-pole machine, ang nais na pamamahagi ng magnetic induction ay nakamit sa pamamagitan ng espesyal na paglalagay ng mga windings ng paggulo sa ibabaw ng rotor.

1. Stator. Ang stator ng isang kasabay na generator, tulad ng iba pang mga AC machine, ay binubuo ng isang core na gawa sa mga sheet ng electrical steel, sa mga grooves kung saan inilalagay ang isang alternating current winding, at isang frame - isang cast-iron o welded casing mula sa sheet steel.

Ang stator winding ay inilalagay sa mga grooves na naselyohang sa panloob na ibabaw ng core. Ang pagkakabukod ng paikot-ikot ay isinasagawa nang may partikular na pangangalaga, dahil ang makina ay karaniwang kailangang gumana mataas na boltahe. Ang micanite at micanite tape ay ginagamit bilang pagkakabukod.

Sa FIG. 240 na ibinigay ang hitsura ng stator ng isang kasabay na generator.

2. rotor. Ang mga rotor ng mga kasabay na makina ay nahahati sa dalawang uri ayon sa disenyo:

A) tahasang pole (ibig sabihin, may binibigkas na pole) at

B) implicitly polar (i.e., na may implicitly expressed pole).

Sa FIG. Ang 241 ay nagpapakita ng mga diagram ng aparato ng mga kasabay na generator na may kapansin-pansin at hindi kapansin-pansing mga rotor ng poste.

Ang isa o isa pang disenyo ng rotor ay idinidikta ng mga pagsasaalang-alang sa lakas ng makina. Sa mga modernong generator na umiikot mula sa mga high-speed engine (steam turbine), ang circumferential speed ng rotor ay maaaring umabot sa 100-160 m / s (sa ilang mga kaso 170 m / s). Samakatuwid, ang mga high-speed generator ay may non-salient pole rotor. Ang bilis ng pag-ikot ng mga high-speed generator ay 3000 rpm at 1500 rpm.

Ang salient pole rotor ay isang steel forging.

Ang mga pole ay nakakabit sa rotor rim, kung saan inilalagay ang mga coil ng paggulo, na konektado sa serye sa bawat isa. Ang mga dulo ng paikot-ikot na paggulo ay konektado sa dalawa

mga singsing na naka-mount sa rotor shaft. Ang mga brush ay nakapatong sa mga singsing, kung saan nakakabit ang pinagmulan. pare-pareho ang boltahe. Sa FIG. 242 ay nagpapakita ng hitsura ng isang salient pole rotor. Karaniwan, ang isang direktang kasalukuyang generator, na nakaupo sa parehong baras na may rotor at tinatawag na exciter, ay nagbibigay ng direktang kasalukuyang upang pukawin ang rotor. Ang exciter power ay 0.25-1% ng nominal power ng synchronous generator. Na-rate na boltahe ng mga exciter 60-350 V.

Sa FIG. Ipinapakita ng 243 ang excitation circuit ng isang synchronous machine.

Available din ang self-excited synchronous generators. Ang isang direktang kasalukuyang upang pukawin ang rotor ay nakuha gamit ang mga selenium rectifier na konektado sa generator stator winding. Sa unang sandali, ang mahinang larangan ng natitirang magnetism ng umiikot na rotor ay nag-uudyok ng isang hindi gaanong variable na e sa stator winding. d.s. Ang mga selenium rectifier ay konektado sa AC boltahe, magbigay ng direktang kasalukuyang, na nagpapalakas sa field ng rotor, at tumataas ang boltahe ng generator.

Ang non-salient pole rotor ay ginawa mula sa isang buong steel forging, na napapailalim sa kumplikadong thermal at mechanical processing. Bilang halimbawa, ibigay natin ang data ng rotor ng isang turbogenerator na ginawa ng planta ng Elektrosila na may kapasidad na 100 libong kW sa n = 3000 rpm. Rotor diameter D = 0.99 m, haba l=6.35 m. Circumferential speed ng rotor 155 m/sec. Ang machined rotor forging ay tumitimbang ng 46.5 tonelada.

Sa direksyon ng ehe sa kahabaan ng circumference ng rotor, ang mga grooves ay giling, kung saan inilalagay ang paggulong ng paggulo. Ang paikot-ikot sa mga grooves ay naayos na may metal (bakal o tanso) wedges. Ang mga frontal na bahagi ng winding ay naayos na may shroud metal rings.

Sa FIG. 244 ay nagpapakita ng pangkalahatang view ng implicitly pole rotor ng turbogenerator sa tapos na anyo.

Kapag nagdidisenyo ng mga de-koryenteng makina at mga transformer malaking atensyon binibigyang pansin ng mga taga-disenyo ang bentilasyon ng mga makina. Para sa mga kasabay na generator, ginagamit ang air at hydrogen cooling.

Ang paglamig ng hangin ay isinasagawa gamit ang mga tagahanga na naka-mount sa isang baras sa magkabilang panig ng rotor (para sa mga generator na may kapasidad na 1.5 hanggang 50 libong kW) o matatagpuan sa ilalim ng makina sa isang butas ng pundasyon (para sa mga generator na may kapasidad na 100 libong kW) .

Ang masa ng malamig na hangin na pumapasok para sa bentilasyon ay dumadaan sa mga filter upang maiwasan ang kontaminasyon ng makina na may alikabok. Sa isang saradong sistema ng bentilasyon, ang makina ay pinalamig ng parehong dami ng hangin. Ang hangin, na dumaan sa makina, ay pinainit at pumapasok sa mga air cooler, pagkatapos ay muling pinipilit sa makina, atbp. Para sa mga layunin ng paglamig, ang sistema ng mga duct ng bentilasyon na nakaayos sa magkakahiwalay na bahagi ng makina ay nagsisilbi rin. Karamihan epektibong paraan ang cooling machine ay hydrogen cooling. Ang hydrogen, na may 7.4 na beses na mas mataas na thermal conductivity kaysa sa hangin, ay mas mahusay sa pag-alis ng init mula sa mainit na bahagi ng makina. Ang air-cooled friction loss ay humigit-kumulang 50°/o mula

kabuuan ng lahat ng pagkalugi sa sasakyan. Ang hydrogen ay may tiyak na gravity na 14.5 beses na mas mababa kaysa sa hangin. Samakatuwid, ang alitan laban sa hydrogen ay bumababa nang husto. Ang hydrogen ay nag-aambag din sa pagpapanatili ng pagkakabukod at barnis na mga coatings ng makina. Hitsura salient-pole synchronous generator na may exciter ay ipinapakita sa Fig. 245, at isang non-salient pole synchronous generator na may lakas na 50 libong kW - sa Fig. 246.

Ang mga hydrogenerator ay hinihimok ng mga hydraulic turbine. Ang mga turbine na ito ay kadalasang mayroong vertical shaft na may mababang bilang ng mga rebolusyon. Ang low-speed synchronous generator ay may malaking bilang ng mga pole at, bilang resulta, malalaking sukat.

Kaya, halimbawa, isang hydrogenerator ng uri na may kapasidad na 50 libong kW, na ginawa ng planta ng Elektrosila na pinangalanan. S. M. Kirov, ay may kabuuang timbang na 1142 g, isang diameter ng stator na 14 m, isang kabuuang taas na 8.9 m, ang bilang ng mga pole ay 96.

Sa FIG. Ang 247 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang kasabay na generator na may isang exciter na nagbibigay ng kapangyarihan at mga karga ng ilaw. Sa FIG. 248 dan circuit diagram mga koneksyon ng kasabay na generator na may load.

Ang stator windings ng mga kasabay na generator ay ginawa sa parehong paraan tulad ng stator windings ng induction motors.

Ang lahat ng anim na dulo ng three-phase windings ng generator ay karaniwang ipinapakita sa kalasag nito. Sa pamamagitan ng pagkonekta sa tatlong dulo ng windings sa isang karaniwang zero point at pagdadala ng tatlong simula ng windings sa isang panlabas na network, nakakakuha tayo ng star connection ng windings (Fig. 249, a). Pagkonekta sa dulo ng unang paikot-ikot sa simula ng pangalawa, sa dulo ng pangalawa sa simula ng pangatlo, sa dulo ng pangatlo sa simula ng unang paikot-ikot at paggawa ng tatlong pag-tap mula sa mga punto ng koneksyon sa panlabas na network , nakukuha namin ang koneksyon ng windings sa isang tatsulok (Larawan 249, b).

Kung sa itaas mga asynchronous na makina mayroon ang rotor bilis ng pag-ikot, naiiba mula sa dalas ng pag-ikot ng stator magnetic field, pagkatapos ay kasabay ang mga frequency na ito ay katumbas ng bawat isa.
Ang mga kasabay na makina ay maaaring gumana bilang parehong mga generator at motor.
Depende sa uri ng drive, natanggap din ng mga synchronous generator ang kanilang mga pangalan.
Turbogenerator, halimbawa, ay isang generator na pinapatakbo ng isang steam turbine, isang hydro generator ay umiikot sa isang water wheel, at isang diesel generator ay mekanikal na konektado sa isang panloob na combustion engine.
Ang mga kasabay na motor ay malawakang ginagamit upang magmaneho ng mga makapangyarihang compressor, pump, fan.
Ang mga synchronous micromotors ay ginagamit upang himukin ang mga mekanismo ng tape drive ng mga recording device, tape recorder, atbp.

6.1. DISENYO AT PRINSIPYO NG OPERASYON NG ISANG SYNCHRONOUS GENERATOR

Ang stator ng isang kasabay na makina ay hindi naiiba sa disenyo mula sa stator ng isang induction motor. Ang three-phase, two-phase o single-phase windings ay inilalagay sa mga puwang ng stator.
Ang isang kapansin-pansing pagkakaiba ay ang rotor, na sa panimula ay isang permanenteng magnet o isang electromagnet.
Ito ay nagpapataw ng mga espesyal na kinakailangan sa geometric na hugis ng rotor. Ang anumang magnet ay may mga pole, ang bilang nito ay maaaring dalawa o higit pa.
Sa fig. Ang 6.1.1 ay nagpapakita ng dalawang disenyo ng mga generator, na may mababang bilis at mataas na bilis ng rotor.

Ang mataas na bilis ay, bilang panuntunan, mga turbogenerator. Ang bilang ng mga pares ng magnetic pole na mayroon sila ay katumbas ng isa. Upang ang naturang generator ay makabuo ng electric current ng karaniwang frequency f = 50 Hz, dapat itong paikutin na may dalas.

Sa hydroelectric power plants, ang pag-ikot ng rotor ay nakasalalay sa paggalaw ng daloy ng tubig. Ngunit kahit na may mabagal na pag-ikot, ang naturang generator ay dapat gumawa kuryente karaniwang dalas f = 50 Hz.
Samakatuwid, para sa bawat hydroelectric power plant, ang sarili nitong generator ay idinisenyo, para sa isang tiyak na bilang ng mga magnetic pole sa rotor.
Bilang halimbawa, ibigay natin ang mga parameter ng isang kasabay na generator na tumatakbo sa Dnieper hydroelectric power station.
Ang daloy ng tubig ay umiikot sa generator rotor na may dalas na n = 33.3 rpm. Dahil sa dalas ng f = 50 Hz, tinutukoy namin ang bilang ng mga pares ng mga pole sa rotor:

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang kasabay na generator ay batay sa kababalaghan ng electromagnetic induction. Ang isang rotor na may mga magnetic pole ay lumilikha ng isang umiikot na magnetic field, na, tumatawid sa stator winding, ay nag-uudyok ng isang EMF sa loob nito. Kapag nakakonekta sa isang load generator, ang generator ay magbibigay ng AC power.

6.2. EMF NG SYNCHRONOUS GENERATOR

Tulad ng ipinakita sa itaas, ang magnitude ng EMF na sapilitan sa stator winding ay may dami na nauugnay sa bilang ng mga pagliko ng winding at ang rate ng pagbabago ng magnetic flux:

Ang pag-on sa mga epektibong halaga, ang EMF expression ay maaaring isulat bilang:

kung saan ang n ay ang bilis ng rotor ng generator,
Ф - magnetic flux,
c ay isang pare-parehong kadahilanan.
Kapag nakakonekta ang load, nagbabago ang boltahe sa mga terminal ng generator sa iba't ibang antas. Kaya, ang pagtaas ng aktibong pagkarga ay walang kapansin-pansing epekto sa boltahe. Kasabay nito, inductive capacitive load nakakaapekto sa output boltahe ng generator. Sa unang kaso, ang pagtaas ng load ay demagnetize sa generator at binabawasan ang boltahe, sa pangalawang kaso, ito ay bias at ang boltahe ay tumataas. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na anchor reaction.
Upang matiyak ang katatagan ng boltahe ng output ng generator, kinakailangan upang ayusin ang magnetic flux. Kapag ito ay humina, ang kotse ay dapat mag-magnetize, na may pagtaas - mag-demagnetize. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pag-regulate ng kasalukuyang ibinibigay sa paikot-ikot na paggulo ng rotor ng generator.

6.3. SYNCHRONOUS MOTOR

6.3.1. DISENYO AT OPERATING PRINSIPYO

Ang disenyo ng isang kasabay na motor ay kapareho ng sa isang kasabay na generator.
Kapag ang kasalukuyang ay inilapat sa three-phase winding stator, isang umiikot na magnetic field ang lumitaw dito. Ang dalas ng pag-ikot nito ay tinutukoy ng formula:

kung saan ang f ay ang dalas ng kasalukuyang mains,
p ay ang bilang ng mga pares ng mga pole sa stator.
Ang rotor, na kadalasang isang electromagnet, ay mahigpit na susunod sa umiikot na magnetic field, i.e. ang bilis ng pag-ikot nito n 2 \u003d n 1.
Isaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang kasabay na motor sa sumusunod na conditional na modelo (Larawan 6.3.1.). Hayaan ang stator magnetic field na mamodelo ng isang sistema ng umiikot na magnetic pole N - S.

Ang motor rotor ay isa ring sistema ng mga electromagnet S - N, na "naka-link" sa mga pole sa stator. Kung walang load sa motor, ang mga axes ng stator pole ay magkakasabay sa mga axes ng rotor pole ( = 0).
Kung ang isang mekanikal na pag-load ay konektado sa rotor, kung gayon ang mga axes ng stator at rotor pole ay maaaring magkakaiba sa isang tiyak na anggulo.
Gayunpaman, ang "magnetic coupling" ng rotor na may stator ay magpapatuloy, at ang rotor speed ay magiging katumbas ng synchronous frequency ng stator (n 2 = n 1). Sa mataas na halaga, ang rotor ay maaaring lumabas sa "clutch" at ang makina ay titigil.
Ang pangunahing bentahe ng isang kasabay na motor sa isang asynchronous ay ang pagkakaloob ng isang kasabay na bilis ng rotor na may makabuluhang pagbabagu-bago ng pagkarga.

6.3.2. SYNCHRONOUS MOTOR STARTING SYSTEM

Tulad ng ipinakita namin sa itaas, ang sabay-sabay na pag-ikot ng rotor ay ibinibigay ng "magnetic coupling" ng mga pole ng rotor na may umiikot na magnetic field ng stator.
Sa unang sandali ng pagsisimula ng makina, ang umiikot na magnetic field ng stator ay nangyayari halos kaagad. Ang rotor, na mayroong isang makabuluhang inertial mass, ay hindi maaaring agad na dumating sa kasabay na pag-ikot. Dapat itong "overclocked" sa subsynchronous na bilis ng ilang karagdagang device.
Sa loob ng mahabang panahon, ang papel ng isang accelerating motor ay nilalaro ng isang ordinaryong asynchronous na motor, na mekanikal na konektado sa isang kasabay na motor.
Ang rotor ng isang kasabay na motor ay hinihimok sa subsynchronous na bilis. Dagdag pa, ang makina mismo ay iginuhit sa synchronism.
Karaniwang kapangyarihan pagsisimula ng motor ay 5-15% ng kapangyarihan ng isang kasabay na motor. Ito ay nagpapahintulot sa kasabay na motor na magsimula lamang sa idle o sa isang maliit na pagkarga sa baras.
Ang paggamit ng isang panimulang motor na may sapat na kapangyarihan upang simulan ang isang kasabay na motor sa ilalim ng pagkarga ay ginagawang mahirap at mahal ang naturang pag-install.
Kamakailan, ang tinatawag na asynchronous na sistema ng pagsisimula magkasabay na mga motor. Para sa layuning ito, ang mga tungkod ay pinupukpok sa mga piraso ng poste, na kahawig ng isang short-circuited winding ng isang induction motor (Larawan 6.3.2.1).

Sa panahon ng paunang start-up, ang kasabay na motor ay gumagana bilang isang asynchronous na motor, at pagkatapos ay bilang isang kasabay na motor. Para sa mga kadahilanang pangkaligtasan, ang paikot-ikot na paggulo ay naka-short-circuited sa paunang panahon ng pagsisimula, at sa pangwakas na ito ay konektado sa isang direktang kasalukuyang pinagmulan.

6.4. JET SYNCHRONOUS ENGINE

Sa pagsasanay sa laboratoryo, sa pang-araw-araw na buhay at sa mga mekanismo ng mababang kapangyarihan, ang tinatawag na pag-aatubili kasabay na motors.
Ang mga ito ay naiiba mula sa maginoo na mga klasikong makina lamang sa disenyo ng rotor. Ang rotor dito ay hindi isang magnet o isang electromagnet, bagama't sa hugis ito ay kahawig ng isang sistema ng poste.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang kasabay na pag-aatubili na motor ay iba sa tinalakay sa itaas. Dito, ang pagpapatakbo ng motor ay batay sa libreng oryentasyon ng rotor sa paraang maibigay ang stator magnetic flux na may pinakamahusay na magnetic conductivity (Fig. 6.4.1).

Sa katunayan, kung sa ilang mga punto sa oras ang maximum na magnetic flux ay nasa phase A - X, pagkatapos ay ang rotor ay kukuha ng isang posisyon kasama ang FA flux. Pagkatapos ng 1/3 ng panahon, ang maximum na daloy ay nasa phase B - U. Pagkatapos ay liliko ang rotor sa daloy ng PV. Pagkatapos ng isa pang 1/3 ng panahon, ang rotor ay i-orient sa daloy. FS. Kaya tuloy-tuloy at kasabay ang rotor ay iikot sa umiikot na magnetic field ng stator.
Sa pagsasanay sa paaralan, kung minsan, sa kawalan ng mga espesyal na kasabay na motor, may pangangailangan para sa kasabay na paghahatid.
Ang problemang ito ay maaaring malutas sa karaniwan induction motor, kung bibigyan natin ang rotor ng sumusunod na geometric na hugis (Larawan 6.4.2).

6.5. STEP MOTOR

Ang ganitong uri ng motor ay isang direktang kasalukuyang makina, bagaman ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay katulad ng sa isang kasabay na pag-aatubili na motor.
Gaya ng makikita sa fig. 6.5.1, ang motor stator ay may anim na pares ng nakausli na mga poste.

Ang bawat dalawang coils na matatagpuan sa magkabilang poste ng stator ay bumubuo ng control winding na konektado sa DC network. Ang rotor ay bipolar.
Kung ikinonekta mo ang mga pole coils 1 - 1 "sa isang direktang kasalukuyang pinagmumulan, pagkatapos ay ang rotor ay matatagpuan sa kahabaan ng mga pole na ito. Kung gagamitin mo ang mga coils ng pole 2 - 2", at de-energize ang mga coils ng pole 1 - 1 ", ang rotor ay liliko at kukuha ng isang posisyon kasama ang mga pole 2 - 2". Ang parehong pag-ikot ng rotor ay magaganap kung ang mga coils ng mga pole 3 - 3 ay konektado sa network. Kaya, sa mga hakbang, ang rotor ay "susunod" sa control winding nito.
Ang bentahe ng stepper motors ay wala silang ganap na "self-propelled". Lumiko ang mga ito at mahigpit na naayos sa mga pagtaas na proporsyonal sa bilang ng mga poste sa stator. Ang kalidad na ito ay ginagawang kailangan sa lubos na tumpak na mga mekanismo (para sa pagmamaneho ng mga orasan, mga mekanismo para sa pagbibigay ng nuclear fuel sa mga reactor, sa mga CNC machine, atbp.).
Ang mga stepper motor ay kinokontrol gamit ang iba't ibang mga elektronikong aparato (Schmidt trigger, atbp.).

6.6. NAGKOLEKTA NG AC MOTOR

Ang mga asynchronous at synchronous na motor na walang brush, na may maraming positibong katangian, ay may mga makabuluhang disbentaha. Hindi nila pinapayagan ang sapat na makinis at matipid na kontrol sa pag-ikot.
Ang puwang na ito ay bahagyang napupunan ng AC collector motors.
Ang mga motor ng kolektor ay single-phase at three-phase.
Ang rotor ng isang single-phase collector motor ay ginawa sa anyo ng isang silindro na may phase windings, ang stator ay salient-pole.
Dahil ang paikot-ikot ng mga stator pole, na konektado sa AC network, ay lumilikha ng isang pulsating magnetic field, ang lahat ng mga elemento ng magnetic circuit ng makina ay hinikayat mula sa magkahiwalay na mga sheet ng electrical steel.
Ang metalikang kuwintas sa isang single-phase collector motor ay nilikha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga alon sa rotor winding na may magnetic flux ng mga pole. Sa fig. 6.6.1 - nagpapakita ng diagram ng koneksyon ng motor ng kolektor sa network.

Maaaring patakbuhin ang mga motor ng kolektor mula sa AC network at mula sa DC network. Ang sitwasyong ito ay nagsilbi upang bigyan sila ng pangalan ng mga universal collector engine. Ang mga kolektor ng motor ay malawakang ginagamit upang magmaneho ng mga makinang panahi, mga vacuum cleaner, atbp.

Ang kasabay ay tinatawag na mga de-koryenteng makina, ang bilis ng pag-ikot na kung saan ay konektado sa pamamagitan ng isang pare-parehong ratio na may dalas ng alternating kasalukuyang network kung saan kasama ang makinang ito. . Ang mga synchronous na makina ay nagsisilbing alternating current generators sa mga power station, at ang mga synchronous na motor ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang isang motor na tumatakbo sa isang pare-pareho ang bilis ay kinakailangan. Ang mga kasabay na makina ay nababaligtad, ibig sabihin, maaari silang gumana bilang mga generator at bilang mga motor. Ang isang kasabay na makina ay lumilipat mula sa isang generator mode patungo sa isang motor mode, depende sa kung ang isang umiikot o pagpepreno na mekanikal na puwersa ay kumikilos dito. Sa unang kaso, ito ay tumatanggap ng mekanikal na enerhiya sa baras, at nagbabalik ng elektrikal na enerhiya sa network, at sa pangalawang kaso, ito ay tumatanggap ng elektrikal na enerhiya mula sa network, at nagbabalik ng mekanikal na enerhiya sa baras.

Ang isang kasabay na makina ay may dalawang pangunahing bahagi: isang rotor at isang stator, at ang stator ay hindi naiiba sa stator ng isang asynchronous na makina. Ang rotor ng isang synchronous machine ay isang sistema ng umiikot na mga electromagnet na pinapagana ng direktang kasalukuyang ibinibigay sa rotor sa pamamagitan ng mga slip ring at brush mula sa isang panlabas na pinagmulan. Sa stator windings, sa ilalim ng pagkilos ng isang umiikot na magnetic field, isang EMF ay sapilitan, na kung saan ay fed sa panlabas na circuit ng generator. Ang pangunahing magnetic flux ng isang kasabay na generator, na nilikha ng isang umiikot na rotor, ay nasasabik ng isang panlabas na mapagkukunan - isang exciter, na kadalasan ay isang low-power DC generator, na naka-install sa isang karaniwang baras na may isang kasabay na generator. Ang direktang kasalukuyang mula sa exciter ay pinapakain sa rotor sa pamamagitan ng mga brush at slip ring na naka-mount sa rotor shaft. Ang bilang ng mga pares ng mga pole ng rotor ay tinutukoy ng bilis ng pag-ikot nito. Sa isang multi-pole synchronous machine, ang rotor ay may mga p pares ng mga pole, at ang mga alon sa stator winding ay bumubuo rin ng mga p pares ng mga pole ng isang umiikot na magnetic field (tulad ng sa isang asynchronous machine). Ang rotor ay dapat paikutin sa dalas ng pag-ikot ng field, samakatuwid, ang bilis nito ay katumbas ng:

n=60f/p (9.1)

Sa f = 50Hz at p = 1 n = 3000 rpm.

Ang mga modernong turbogenerator ay umiikot sa dalas na ito, na binubuo ng isang steam turbine at isang high-power synchronous generator na may rotor na may isang pares ng mga pole.

Sa mga hydro generator, ang pangunahing makina ay isang hydraulic turbine, ang bilis nito ay mula 50 hanggang 750 revolutions kada minuto. Sa kasong ito, ang mga synchronous generator na may isang salient-pole rotor na mayroong mula 4 hanggang 60 pares ng mga pole ay ginagamit.

Ang bilis ng pag-ikot ng mga generator ng diesel na konektado sa pangunahing makina - diesel, ay nasa hanay mula 500 hanggang 1500 rpm.

Sa low-power synchronous generators, kadalasang ginagamit ang self-excitation: ang excitation winding ay pinapakain ng rectified current ng parehong generator (Fig. 9.2).

Ang excitation circuit ay nabuo ng CT current transformers na kasama sa generator load circuit, isang semiconductor rectifier na binuo ayon sa three-phase bridge scheme, at ang excitation winding OB na may adjusting rheostat R.

Ang self-excitation ng generator ay nangyayari tulad ng sumusunod. Sa sandali ng pagsisimula ng generator, dahil sa natitirang induction sa magnetic system, ang mahinang EMF at mga alon ay lumilitaw sa gumaganang winding ng generator. Ito ay humahantong sa hitsura ng EMF sa pangalawang windings ng mga transformer ng CT at isang maliit na kasalukuyang sa circuit ng paggulo, na pinahuhusay ang induction ng magnetic field ng makina. Ang generator emf ay tumataas hanggang ang magnetic system ng makina ay ganap na nasasabik.

Ang average na halaga ng EMF na na-induce sa bawat yugto ng stator winding:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n ay ang bilis ng rotor;

Ang Φ ay ang pinakamataas na magnetic flux na nasasabik sa synchronous machine;

c ay isang pare-parehong koepisyent na isinasaalang-alang ang mga tampok ng disenyo ng makinang ito.

Boltahe ng terminal ng generator:

U = E - ako z, saan

I - kasalukuyang sa stator winding (load kasalukuyang);

Ang Z ay ang impedance ng paikot-ikot (isang yugto).

Upang i-fine-tune ang amplitude ng EMF, ang magnitude ng magnetic flux ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang sa excitation winding. Ang sinusoidality ng EMF ay ibinibigay sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang tiyak na hugis sa mga piraso ng poste ng rotor sa mga makinang salient-pole. Sa mga non-salient-pole machine, ang nais na pamamahagi ng magnetic induction ay nakamit sa pamamagitan ng espesyal na paglalagay ng mga windings ng paggulo sa ibabaw ng rotor.