Szinkron generátor: eszköz, típusok és alkalmazások

A szinkron generátor egy speciális eszköz, amelyen keresztül bármilyen energia elektromos energiává alakítható. Ilyen eszközök a mobilállomások, a hő- vagy napelemek, valamint a speciális berendezések. A generátor típusától függően meghatározzák a felhasználási lehetőségeit, így érdemes részletesebben megérteni, hogy miről is van szó.

A 19. század végén Robert Bosch cége először fejlesztett ki valami generátorhoz hasonlót. A készülék képes volt egy motor begyújtására. A tesztek során kiderült, hogy a gép nem alkalmas állandó használatra, de a fejlesztők javítani tudták a készüléket.

1890-ben a cég szinte teljesen átállt ennek a berendezésnek a gyártására, mivel nagy népszerűségre tett szert. 1902-ben a Bosch egyik diákja nagyfeszültségű gyújtást hozott létre. A készülék képes volt szikrát kelteni a gyertya két elektródája között, így a rendszer sokoldalúbbá vált.

A XX. század 60-as éveinek eleje a generátorok elterjedésének korszaka volt az egész világon. És ha korábban az eszközökre csak az autóiparban volt kereslet, most az ilyen egységek egész házakat képesek elektromos árammal ellátni.

Az ilyen egységek tervezése csak két fő elemből áll:

• forgórész;
• állórész.

A generátor fő feladata egyfajta energia elektromos energiává alakítása. Segítségével lehetővé válik a szükséges áramerősség biztosítása a függő eszközök számára, hogy azok használhatók legyenek.

A generátor teljesítményének értékeléséhez meg kell vizsgálnia a jellemzőit. Elvileg ugyanazok, mint az egyenáramot generáló állomásnál. Számos tényező az értékelés fő paramétere.

• Üresjárat. Ez az EMF függése a csillapítótekercs gerjesztéséért felelős mozgó áramok erősségétől. Segítségével meg lehet határozni a láncok mágnesező képességét.
• Külső jellemző. Párhuzamos kapcsolatot jelent a tekercs feszültsége és a terhelési áram között. Az érték a készülékre kifejtett terhelés típusától függ. A változásokat előidéző ​​okok között szerepel az egység EMF-jének növekedése vagy csökkenése, valamint a készülék belsejében elhelyezett telepített tekercs tekercseinek feszültségesése.
• Beállítás. A mezőáramok és a terhelési áramok között kialakuló kapcsolatot reprezentálja. A szinkron egységek működőképességének és védelmének biztosítása ennek a mutatónak a figyelésével valósul meg. Ez könnyen elérhető, ha folyamatosan állítja az EMF-et.

Nem olyan nehéz kitalálni, hogyan működik az eszköz. Ez egy mágneses keret elforgatásából áll, hogy elektromos mezőt hozzon létre. A keret forgatása során mágneses vonalak jelennek meg, amelyek kezdik keresztezni a kontúrját.A keresztezés hozzájárul az elektromos áram kialakulásához.

Annak meghatározásához, hogy hol mozognak az elektromos energia áramlásai, a kardánszabályzót kell használni. Meg kell jegyezni, hogy egyes területeken a jelenlegi mozgás ellentétes. Az irányok folyamatosan változnak, amikor eléri a következő pólust, amely a mágnesen található. Ezt a jelenséget váltakozó áramnak nevezik, és a keret külön mágneses gyűrűhöz való csatlakoztatása bizonyíthatja ezt az állapotot.

A keretben lévő áram nagysága és a rendszer forgórészének forgási sebessége közötti kapcsolat arányos. És így, minél jobban forog a keret, annál több áramot tud a generátor szolgáltatni. Ezt a mutatót a forgási sebesség jellemzi.

A megállapított szabványok szerint az optimális sebességjelző a legtöbb országban nem haladhatja meg az 50 Hz-et. Ez azt jelenti, hogy a rotornak másodpercenként 50 rezgést kell végrehajtania. A paraméter kiszámításához meg kell állapodni abban, hogy a keret egy elforgatása az áram irányának megváltozásához vezet.

Ha a tengely másodpercenként 1-szer megfordul, az azt jelenti, hogy az elektromos áram frekvenciája 1 Hz. Így az 50 Hz eléréséhez biztosítani kell a megfelelő számú képkockafordulatot másodpercenként.

A függőség ebben az esetben fordítottan arányos. Így az 50 Hz-es frekvencia biztosításához körülbelül kétszeresére kell csökkenteni a sebességet.

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy egyes országokban más rotorfordulatszámokat is beállítanak. A szabványos frekvencia 60 Hz.

Ma a gyártók többféle szinkrongenerátort gyártanak. A meglévő osztályozások közül több külön figyelmet érdemel. Mindenekelőtt érdemes megfontolni az egységek tervezés szerinti felosztását. A generátorok két típusból állnak.

• kefe nélküli. A generátor kialakítása magában foglalja az állórész tekercsek használatát. Úgy vannak elhelyezve, hogy az elemek magjai a mágneses pólusok vagy a tekercsen lévő magok irányához igazodjanak. A mágnesfogak maximális száma nem haladhatja meg a 6 darabot.

• Szinkron, induktorral felszerelt. Ha kis teljesítményen működő állítógépekről beszélünk, akkor az egyenáramú mágneseket rotorként használják. Ellenkező esetben a forgórész az induktor tekercselése.

A következő osztályozás a mobil állomások külön típusokra való felosztását jelenti.

• Hidrogenerátorok. Az eszköz megkülönböztető jellemzője egy markáns pólusú rotor. Az ilyen egységeket elektromos áram előállítására használják, ahol nincs szükség az eszköz nagy fordulatszámára.

• Turbina generátorok. A különbség a kifejezett pólusok hiánya. A készülék különféle turbinákból van összeállítva, képes többszörösére növelni a rotor fordulatszámát.

• Szinkron tágulási hézagok. A meddőteljesítmény elérésére használják - ez fontos mutató az ipari létesítményekben. Segítségével javítható a betáplált áram minősége és stabilizálható a feszültségjelzők.

Számos általános modell létezik az ilyen eszközökről.

• Stepper. Arra szolgálnak, hogy biztosítsák a start-stop ciklussal rendelkező mechanizmusokba telepített meghajtók működőképességét.

• Fogaskerék nélküli. Leginkább önálló rendszerekben használják.

• Érintésmentes. A hajókon fő vagy tartalék mobil állomásként keresettek.

• Hiszterézis. Az ilyen generátorokat időszámlálókhoz használják.

• Induktor. Biztosítsa az elektromos berendezések működését.

Az első olyan eszközök, amelyekben a pólusok jól láthatóak. Alacsony forgórész-fordulatszámuk jellemzi őket. A második kategória kialakításában hengeres forgórész található, amelynek nincsenek kiálló pólusai.

A szinkron generátorok olyan eszközök, amelyeket váltakozó áram előállítására terveztek. Különféle állomásokon találkozhat ilyen eszközökkel:

• atom;
• termikus;
• vízerőművek.

És az egységeket aktívan használják a közlekedési rendszerekben. Különféle járművekben és hajórendszerekben használják. A szinkrongenerátor önállóan, az elektromos hálózattól elkülönítve és azzal egyidejűleg is képes működni. Ebben az esetben több egység egyszerre csatlakoztatható.

A váltakozó áramú termelő állomások előnye, hogy képesek a kijelölt területet villamos energiával ellátni. Kényelmes, ha az objektum messze van a központi hálózattól. Ezért az egységek keresettek a várostól távoli településeken található gazdaságok tulajdonosai körében.

A generátor kiválasztásakor fontos, hogy megfelelő és megbízható készüléket találjunk, amely a kijelölt terület áramellátását tudja biztosítani. Először el kell döntenie a jövőbeli eszköz műszaki paramétereiről. A szakértők azt tanácsolják, hogy fordítsanak figyelmet:

• a generátor tömege;
• a készülék méretei;
• erő;
• üzemanyag fogyasztás;
• zajfigura;
• a munka időtartama.

És szintén fontos paraméter az automatikus munka megszervezésének képessége. Ahhoz, hogy megértsük, hány fázisra van szüksége egy jövőbeli generátornak, meg kell határozni a hozzá csatlakoztatott elektromos készülékek típusát és számát.

Egy ilyen mobil erőmű megvásárlása azonban nem mindig a legjobb döntés.

Vásárlás előtt javasolt ezen kívül figyelembe venni, hogy a készüléket milyen terhelés éri a működése során. Mindegyik fázist a teljes mennyiség legfeljebb 30%-ával kell terhelni. Így, ha a generátor teljesítménye 6 kW, akkor 220 V feszültségű aljzatok használata esetén csak 2 kW használható.

A háromfázisú generátor vásárlása csak akkor szükséges, ha sok háromfázisú fogyasztó van a házban. Ha a legtöbb készülék egyfázisú, jobb egy megfelelő egységet vásárolni.

A generátor elindítása előtt először be kell állítani. Először is beállítják az eszköz frekvenciáját. Ezt kétféleképpen lehet megtenni:

1. változtassa meg az egység kialakítását, előzetesen előre tervezve, hogy hány pólusra van szükség az elektromágnes működéséhez;
2. tervezési változtatások nélkül biztosítsa a szükséges tengelyfordulatszámot.

Meglepő példa erre az alacsony fordulatszámú turbinák. 150 ford./perc forgási sebességet biztosítanak. A frekvencia beállításához használja az első módszert, növelve a pólusok számát 40 darabra.

Annak ellenére, hogy az eszköz indukciójának EMF-je a forgórészhez és forgásaihoz kapcsolódik, a biztonsági követelmények miatt nem lehet szétszerelni a szerkezetet a paraméter megváltoztatása érdekében.

Az EMF értéke a generált mágneses fluxus beállításával módosítható. Ezt növelni vagy csökkenteni kell. A mutató értékéért a tekercsfordulatok, vagy inkább azok száma felelős. És a mágneses fluxus teljesítményét is befolyásolhatja a tekercs által generált áram.

A beállítás magában foglalja több tekercs láncba helyezését.Ehhez további reosztátokat vagy elektronikus áramköröket kell használnia. A második lehetőség a paraméter beállítását igényli külső stabilizátorokkal. Ez biztosítja a megbízható szolgáltatást.

A szinkron mobil állomás előnye, hogy más, hasonló típusú elektromos gépekkel is szinkronizálható. Ugyanakkor a csatlakozás során lehetőség van a forgási sebességek összehangolására és a nulla fáziseltolódás biztosítására. Ebben a tekintetben a mobil erőművek keresettek az ipari energetikában, ahol nagyon kényelmes tartalék áramforrásként használni őket a termelési kapacitás növelésére nagy terhelések esetén.

Lásd alább a szinkron és aszinkron generátort.