Синхронен генератор. Генераторно устройство и принцип на работа

Синхронният генератор е машина за променлив ток (механизъм), която преобразува определен вид енергия в електрическа енергия. Такива устройства включват електростатични машини, галванични елементи, слънчеви клетки, термопали и др. Използването на всеки тип от изброените устройства се определя от техническите им характеристики.

сфера на приложение

Като източници на електрическа енергия от променлив ток се използват синхронни възли: те се използват на мощни топло-, хидро- и атомни станции, на подвижни електрически станции, транспортни системи (автомобили, самолети, дизелови локомотиви). Синхронното устройство може да работи автономно - генератор, който захранва всеки товар, свързан с него, или паралелно с мрежата - към него са свързани и други генератори.

Синхронното устройство може да включва устройства в местата, където няма централно електрозахранване на електрическите мрежи. Тези устройства могат да се използват във ферми, разположени далеч от населени места.

Описание на устройството

Устройството на синхронния генератор поради наличието на такива елементи като:

• Роторът или индуктор (движещ се, въртящ се), който включва намотката за възбуждане.
• Котва или статор (недвижим), който включва намотката.
• Устройство за навиване.
• Превключвател на бобината на статора
• Токоизправителя.
• Няколко кабела.
• Структурата на електрическото смесване.
• Заваръчна машина.
• Роторна бобина.
• Доставчик с постоянен ток.

Синхронният генератор работи като генератори и двигатели. Тя може да се движи от генератора към графика на двигателя - това зависи от действието на въртящата се или спирачната сила на устройството. В графиката на генератора тя включва механична и се генерира електрическа енергия. В графиката на двигателя той включва електрически и идва механична енергия.

Устройството е включено в АС веригата на различен тип нелинейно съпротивление. Синхронните устройства са алтернатори в електроцентралите, а синхронните двигатели се използват, когато е необходим двигател, който работи с постоянна честота на въртене.

Принципът на работа на устройството

Работата на синхронния генератор се извършва съгласно принципа електромагнитна индукция. По време на движението на празен ход спиралната (статорна) бобина е отворена, така че магнитното поле на блока се формира от една намотка на ротора. Когато роторът се върти от кабелния двигател, той има постоянна честота, магнитното поле на ротора се движи през проводниците на статорните фазови намотки и извършва индукция на повтарящи се променливи токове - електрозадвижващата сила (ЕМП). ЕМП е синусоидална, несинусоидална или пулсираща.

Възбуждащата намотка е предназначена да създаде първоначално магнитно поле в генератора, за да индуцира електрическа движеща сила в арматурната намотка. Ако арматурата на синхронния генератор се задейства чрез въртене с определена скорост, то тя се възбужда от източника постоянни течения тогава възбуждащият поток преминава през проводниците на статорните намотки, а във фазите на променливите бобини се индуцират ЕМП.

Трифазно устройство

Трифазен синхронен генератор - устройство с трифазна структура с променлив ток, което има огромно практично разпределение. Въртящият се електромагнит е способен да образува магнитен поток (променлив), който се движи през трите фази на навиването на съществуващия статор. И резултатът от това е, че във фази има променлива ЕМП от същия тип честота, фазовото изместване се извършва под ъгъл, равен на една трета от периода на въртене на магнитните полета.

Трифазният синхронен генератор е оборудван така, че на неговия вал арматурата е електромагнит и се захранва от генератора. Когато валът се върти, например от турбина, генераторът доставя електрически ток, докато намотката на ротора се захранва с доставения ток. От това котвата става електрически магнит и като върти с една и съща шахта, доставя въртящо се електромагнитно поле.

Благодарение на синхронните трифазни хидро и турбинни генератори, по-голямата част от електричеството се генерира. Синхронни устройства се използват и като електрически двигатели в такива устройства, чиято мощност надвишава 50 kW. По време на работа на синхронния блок в графиката на двигателя, самият ротор е свързан към източник на постоянен ток, докато статорът е свързан към трифазен кабел.

Възбудителни структури

Всички турбо, хидро, дизелови генератори, синхронни компенсатори, двигатели, произведени в момента, оборудвани с най-новите полупроводникови структури, като например възбуждане на синхронни генератори. В тези структури се използва методът за коригиране на трифазни променливи токове на високи или индустриални честотни патогени или напрежението на възбудена единица.

Генераторното устройство е такова, че възбуждащата структура може да осигури такива параметри на единицата като:

• Първият етап на възбуждане, т.е.
• Работа без работа.
• Свържете се към мрежата чрез точна синхронизация или самосинхронизация.
• Работи в енергийната структура със съществуващите товари или претоварвания.
• Възбуждане на синхронни инструменти могат да бъдат принудени чрез критерии като напрежение и ток, имащи дадена кратност.
• Електромоторно спиране.

Дизайн на генератора

В момента има много видове индукционни устройства, но генераторното устройство е проектирано така, че да съдържа същите части:

• Електромагнит също постоянен магнит което произвежда магнитно поле.
• Намотка с индуцирана променлива emf.

За да се получи най-големият магнитен поток, всички генератори използват специална магнитна структура, която се състои от две стоманени сърца.

Намотките, които създават магнитното поле, са монтирани в процепите на едно от ядрата, а намотките, предизвикани от ЕМП в прорезите на другата. Едно от ядрата, вътрешното ядро, взаимодейства с намотката си и се върти около хоризонтален или вертикален прът. Такава пръчка се нарича ротор. Неподвижното ядро ​​с намотка се нарича котва (статор).

Характеристики на инструмента

За оценка на функцията на синхронните генератори се използват същите характеристики като използваните в DC генераторите. Само някои условия са различни и допълнени.

Основните характеристики на синхронния генератор са:

• Работата на празен ход е зависимостта на ЕМП на устройството от възбуждащите токове, а също и индикатор за намагнитването на магнитните вериги на машината.
• Външната характеристика е зависимостта на напрежението на устройството от токовете на товара. Напрежението на уреда варира по различни начини в зависимост от натоварването за различните му форми. Причините за такива промени са следните:

1. Спадът на стойността на напрежението на индуктивното и активното съпротивление на намотките на устройството. Увеличава се с увеличаване на натоварването на устройството, т.е.
2. Сменете ЕМП модула. Възниква в зависимост от реакцията на статора. При активни натоварвания намаляването на напрежението ще бъде причинено от спадане на напрежението във всички намотки, тъй като реакцията на статора води до увеличаване на ЕДС на генератора. При активен-капацитивен тип натоварване ефектът на намагнитване води до увеличаване на текущата стойност на напрежението спрямо номиналната стойност.

• Регулиращите характеристики на синхронния генератор е зависимостта на възбуждащите токове от токовете на товара. По време на работата на синхронните устройства е необходимо да се поддържа постоянно напрежение на техните изводи, независимо от естеството и големината на натоварванията. Това е лесно да се постигне, ако настроите ЕДС на генератора. Това може да стане чрез промяна на тока на възбуждане автоматично в зависимост от промените в натоварванията, т.е. с активен-капацитивен товар, трябва да се намали тока на възбуждане, за да се поддържа постоянно напрежение, и с активно-индуктивно и активно напрежение да се увеличи.

Мощността на синхронния генератор се определя от следните стойности:

• Съответното напрежение в електрическата мрежа.
• Емс.
• Ъгъл на измерване.

AC устройство

Синхронният алтернатор е електрическа машина, която преобразува механичната ротационна енергия в електрическа енергия на променливите токове. Мощни генератори на такива токове инсталират:

• хидрогенераторен турбогенератор - в електроцентрали;
• АС устройства с относително ниска мощност - в автономни електроснабдителни системи (газова турбина, дизелова електроцентрала) и в честотни преобразуватели (двигател-генератор).

В момента се произвеждат много видове такива устройства, но всички те имат общо разположение на основните елементи:

• котва (статор) - фиксирана;
• въртене около оста на ротора.

При промишлени генератори с големи размери електромагнитът се върти. В същото време намотките с индуцираната ЕРС, поставени в процепите на статора, остават неподвижни.

В устройства като синхронен генератор с ниска мощност, магнитно поле се създава от въртящ се постоянен магнит.

Видове синхронни устройства

Съществуват следните типове синхронни генератори:

1. Hydro - в него роторът има разлика поради наличието на ясно изразени стълбове, използва се при производството на електроенергия, извършва работа при ниски скорости.
2. Turbo - има различия в неявната полярна структура на генератора, е направен от различни видове турбини, скоростта е доста висока, достигайки около 6000 оборота в минута.
3. Синхронният компенсатор - този уред доставя реактивна мощност, използва се за подобряване на качеството на електричеството за стабилизиране на напрежението.
4. Асинхронно двойно захранващо устройство - генератор от този тип се състои в това, че свързва както роторни, така и статорни намотки от доставчик на токове с различни честоти. Създава се асинхронен работен график. Той също така се различава по стабилен работен график и в това, че трансформира различни течения на фазите и се използва за решаване на проблеми с тясна специализация.
5. Bipolar drum unit - работи в графика късо съединение действа кратко в милисекунди. Също така изпитват устройства с високо напрежение.

Сортове агрегати

Синхронният генератор (двигател) е разделен на няколко модела, които са предназначени за различни цели:

• Степър (импулсен) - се използват за задвижване на механизми с цикъл старт-стоп или устройства за непрекъснато движение с импулсен контролен сигнал (броячи, лентови устройства, задвижвания на CNC машини и др.).
• Gearless - за използване в автономни системи.
• Безконтактен - използван за работа като електроцентрала на кораби от морски и речен флот.
• Хистерезис - използва се за измерватели на времето, в инерционни електрозадвижвания, в системи за автоматично управление;
• Индукторни двигатели - за захранване на електрически инсталации.

Разделяне по роторен тип

По типа на роторното устройство генераторното устройство се разделя на:

• Ясен полюс - с високоговорители или с изразени полюси. Тези ротори се използват в нискоскоростни генератори, при които скоростта на въртене не надвишава 1000 оборота в минута.
• Имплицитен полюс е ротор с цилиндрични форми, които нямат изпъкнали полюси. Тези котви са биполярни и квадриполярни.

В първия случай роторът се състои от напречно сечение, върху което са фиксирани жилата на полюсите или намотките за възбуждане. Второ, високоскоростни агрегати със скорост 1500 или 3000. Роторът е изработен под формата на цилиндър от сравнително висококачествена стомана с жлебове, в тях е монтирана възбуждаща намотка, състояща се от отделни намотки с различна ширина.