Synchrónny generátor: zariadenie, typy a aplikácie

Synchrónny generátor je špeciálne zariadenie, prostredníctvom 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 určená možnosť jeho použitia, takže stojí za to podrobnejšie pochopiť, čo je zariadenie.

Koncom 19. storočia firma Roberta Boscha prvýkrát vyvinula niečo podobné ako generátor. Zariadenie bolo schopné zapáliť motor. Počas testov sa ukázalo, že stroj nie je vhodný na trvalé používanie, no vývojári dokázali prístroj vylepšiť.

V roku 1890 spoločnosť takmer úplne prešla na výrobu tohto zariadenia, pretože si získalo veľkú popularitu. V roku 1902 študent Bosch vytvoril zapaľovanie pomocou vysokého napätia. Zariadenie dokázalo produkovať iskru medzi dvoma elektródami sviečky, vďaka čomu je systém všestrannejší.

Začiatok 60. rokov XX storočia bol obdobím šírenia generátorov po celom svete. A ak boli zariadenia skôr žiadané iba v automobilovom priemysle, teraz sú takéto jednotky schopné zásobovať elektrinou celé domy.

Konštrukcia takýchto jednotiek zahŕňa iba dva hlavné prvky:

• rotor;
• stator.

Hlavnou úlohou generátora je premieňať jeden druh energie na elektrickú energiu. S jeho pomocou je možné poskytnúť potrebné množstvo prúdu závislým zariadeniam, aby mohli byť použité.

Ak chcete posúdiť výkon generátora, musíte sa pozrieť na jeho vlastnosti. V princípe sú rovnaké ako pri stanici, ktorá generuje jednosmerný prúd. Hlavnými parametrami hodnotenia sú viaceré faktory.

• Voľnobeh. Je to závislosť EMF od sily pohybujúcich sa prúdov zodpovedných za budenie cievky tlmiča. S jeho pomocou je možné určiť schopnosť reťazí magnetizovať.
• Vonkajšia charakteristika. Znamená paralelný vzťah medzi napätím cievky a zaťažovacím prúdom. Hodnota závisí od typu zaťaženia aplikovaného na zariadenie. Medzi dôvody, ktoré môžu spôsobiť zmeny, patrí zvýšenie alebo zníženie EMF jednotky, ako aj pokles napätia na vinutiach inštalovanej cievky, ktorá je umiestnená vo vnútri zariadenia.
• Úprava. Predstavuje vzťah, ktorý sa vytvára medzi poľnými prúdmi a záťažovými prúdmi. Monitorovaním tohto ukazovateľa sa dosiahne zabezpečenie prevádzkyschopnosti a ochrany synchrónnych jednotiek. To sa dá ľahko dosiahnuť, ak neustále upravujete EMF.

Nie je také ťažké zistiť, ako zariadenie funguje. Spočíva v otáčaní magnetického rámu za účelom vytvorenia elektrického poľa. V procese otáčania rámu sa objavujú magnetické čiary, ktoré začínajú pretínať jeho obrys.Kríženie prispieva k vzniku elektrického prúdu.

Na určenie, kde sa pohybujú toky elektrickej energie, 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 samostatnému magnetickému krúžku môže tento stav dokázať.

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

Podľa zavedených noriem by indikátor optimálnej rýchlosti vo väčšine krajín nemal prekročiť 50 Hz. To znamená, že rotor musí vykonať 50 vibrácií za sekundu. Na výpočet parametra je potrebné súhlasiť s tým, že jedno otočenie rámu vedie 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 teda bude potrebné zabezpečiť správny počet otáčok snímky za sekundu.

Závislosť je v tomto prípade nepriamo úmerná. Na zabezpečenie frekvencie 50 Hz bude teda potrebné znížiť rýchlosť asi 2-krát.

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

Dnes výrobcovia vyrábajú niekoľko typov synchrónnych generátorov. Niektoré z existujúcich klasifikácií si zaslúžia osobitnú pozornosť. V prvom rade stojí za zváženie rozdelenie jednotiek podľa dizajnu. Generátory sú dvoch typov.

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

• Synchrónne, vybavené induktorom. Ak hovoríme o nastavovacích strojoch pracujúcich pri nízkom výkone, potom sa ako rotor používajú jednosmerné magnety. V opačnom prípade je rotorom indukčné vinutie.

Z nasledujúcej klasifikácie vyplýva rozdelenie mobilných staníc do samostatných typov.

• Hydrogenerátory. Charakteristickým znakom zariadenia je rotor s výraznými pólmi. Takéto jednotky sa používajú na výrobu elektriny tam, kde nie je potrebné zabezpečiť veľký počet otáčok zariadenia.

• Turbínové generátory. Rozdielom je absencia výrazných pólov. Zariadenie je zostavené z rôznych turbín, je schopné niekoľkokrát zvýšiť počet otáčok rotora.

• Synchrónne dilatačné škáry. Používa sa na dosiahnutie jalového výkonu - dôležitého ukazovateľa 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 zabezpečenie prevádzkyschopnosti pohonov inštalovaných v mechanizmoch, ktoré majú cyklus štart-stop.

• Bez prevodovky. Väčšinou sa používa v samostatných systémoch.

• Bezkontaktne. Sú žiadané ako hlavné alebo záložné mobilné stanice na lodiach.

• Hysteréza. Takéto generátory sa používajú na počítadlá času.

• Induktor. Zabezpečiť prevádzku elektroinštalácie.

Prvým sú zariadenia, v ktorých sú póly jasne viditeľné. Vyznačujú sa nízkou rýchlosťou rotora. Druhá kategória má vo svojej konštrukcii valcový rotor, ktorý nemá vyčnievajúce póly.

Synchrónne generátory sú zariadenia určené na výrobu striedavého prúdu. Takéto zariadenia môžete stretnúť na rôznych staniciach:

• atómový;
• tepelný;
• vodné elektrárne.

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

Výhodou striedavých elektrární je schopnosť zabezpečiť pridelený priestor elektrickou energiou. Pohodlné, ak sa objekt nachádza ďaleko od centrálnej siete. Preto sú jednotky žiadané medzi majiteľmi fariem nachádzajúcich sa v osadách vzdialených od mesta.

Pri výbere generátora je dôležité nájsť vhodné a spoľahlivé zariadenie, ktoré dokáže zabezpečiť elektrinu pridelenej oblasti. Najprv sa musíte rozhodnúť o technických parametroch budúceho zariadenia. Odborníci odporúčajú venovať pozornosť:

• hmotnosť generátora;
• rozmery zariadenia;
• moc;
• spotreba paliva;
• šumové číslo;
• trvanie práce.

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

Kúpa takejto mobilnej elektrárne však nie je vždy tým najlepším rozhodnutím.

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

Nákup trojfázového generátora je potrebný iba vtedy, keď je v dome veľa trojfázových spotrebiteľov. Ak je väčšina spotrebičov jednofázová, je lepšie zakúpiť vhodnú jednotku.

Pred spustením generátora je potrebné ho najskôr nastaviť. V prvom rade sa vyladí frekvencia zariadenia. To možno vykonať dvoma spôsobmi:

1. zmeniť konštrukciu jednotky po predvídaní, koľko pólov je potrebných na prevádzku elektromagnetu;
2. poskytujú požadované otáčky hriadeľa bez akýchkoľvek konštrukčných zmien.

Pozoruhodným príkladom sú nízkorýchlostné turbíny. Poskytujú rotáciu rotora 150 ot./min. Na nastavenie frekvencie použite prvú metódu, zväčšite počet pólov na 40 kusov.

Napriek skutočnosti, že EMF indukcie zariadenia je spojený s rotorom a jeho rotáciami, kvôli bezpečnostným požiadavkám nie je možné demontovať štruktúru, aby sa zmenil parameter.

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

Úprava zahŕňa zahrnutie niekoľkých cievok do reťazca.Aby ste to dosiahli, 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. Zároveň je pri zapájaní možné zosúladiť rýchlosti otáčania a zabezpečiť nulový fázový posun. Mobilné elektrárne sú v tomto smere žiadané v priemyselnej energetike, kde je veľmi výhodné využiť ich ako záložný zdroj energie na zvýšenie výrobnej kapacity pri veľkom zaťažení.

Synchrónny a asynchrónny generátor nájdete nižšie.