מחולל סינכרוני: מכשיר, סוגים ויישומים

גנרטור סינכרוני הוא מכשיר מיוחד שבאמצעותו ניתן להמיר כל אנרגיה לאנרגיה חשמלית. מכשירים כאלה הם תחנות ניידות, סוללות תרמיות או סולאריות וציוד מיוחד. בהתאם לסוג הגנרטור נקבעת אפשרות השימוש בו ולכן כדאי להבין ביתר פירוט מהו המכשיר.

בסוף המאה ה-19, החברה של רוברט בוש פיתחה לראשונה משהו הדומה לגנרטור. המכשיר היה מסוגל להצית מנוע. במהלך הבדיקות התברר כי המכונה אינה מתאימה לשימוש קבוע, אך המפתחים הצליחו לשפר את המכשיר.

בשנת 1890, החברה עברה כמעט לחלוטין לייצור של ציוד זה, שכן הוא זכה לפופולריות רבה. בשנת 1902, תלמיד של בוש יצר הצתה באמצעות מתח גבוה. המכשיר הצליח לייצר ניצוץ בין שתי האלקטרודות של הנר, מה שהופך את המערכת לרב-תכליתית יותר.

תחילת שנות ה-60 של המאה העשרים הייתה עידן התפשטות הגנרטורים ברחבי העולם. ואם קודם לכן המכשירים היו מבוקשים רק בתעשיית הרכב, כעת יחידות כאלה מסוגלות לספק לבתים שלמים חשמל.

העיצוב של יחידות כאלה כולל רק שני אלמנטים עיקריים:

• רוטור;
• גַלגַל מְכַוֵן.

המשימה העיקרית של הגנרטור היא להמיר סוג אחד של אנרגיה לאנרגיה חשמלית. בעזרתו, ניתן לספק את כמות הזרם הנדרשת למכשירים תלויים כך שניתן יהיה להשתמש בהם.

כדי להעריך את הביצועים של גנרטור, אתה צריך להסתכל על המאפיינים שלו. באופן עקרוני, הם זהים לתחנה המייצרת זרם ישר. מספר גורמים הם הפרמטרים העיקריים של ההערכה.

• הִתבַּטְלוּת. זוהי התלות של ה-EMF בעוצמת הזרמים הנעים האחראים לעירור סליל המדכא. בעזרתו ניתן לקבוע את יכולתן של השרשראות להתמגנט.
• מאפיין חיצוני. מרמז על קשר מקביל בין מתח הסליל וזרם העומס. הערך תלוי בסוג העומס המופעל על המכשיר. בין הסיבות שיכולות לגרום לשינויים, ישנה עלייה או ירידה ב-EMF של היחידה, כמו גם נפילת מתח על פני הפיתולים של הסליל המותקן, אשר ממוקם בתוך המכשיר.
• התאמה. מייצג את הקשר שנוצר בין זרמי שדה לזרמי עומס. הבטחת התפעול וההגנה של יחידות סינכרוניות מושגת על ידי ניטור מחוון זה. זה קל להשיג אם אתה מכוון כל הזמן את EMF.

זה לא כל כך קשה להבין איך המכשיר עובד. הוא מורכב מסיבוב מסגרת מגנטית על מנת ליצור שדה חשמלי. בתהליך סיבוב המסגרת מופיעים קווים מגנטיים שמתחילים לחצות את קו המתאר שלה.המעבר תורם להיווצרות זרם חשמלי.

כדי לקבוע לאן זרמי האנרגיה החשמלית נעות, יש צורך להשתמש בכלל הגימבל. יש לציין כי באזורים מסוימים התנועה הנוכחית הפוכה. הכיוונים משתנים כל הזמן כשמגיעים לקוטב הבא, שנמצא על המגנט. תופעה זו נקראת זרם חילופין, וחיבור המסגרת לטבעת מגנטית נפרדת יכול להוכיח מצב זה.

הקשר בין גודל הזרם בפריים לבין מהירות הסיבוב של הרוטור של המערכת הוא פרופורציונלי. לכן, ככל שהמסגרת מסתובבת יותר, כך הגנרטור יכול לספק יותר חשמל. מחוון זה מאופיין במהירות הסיבוב.

על פי התקנים שנקבעו, מחוון המהירות האופטימלי ברוב המדינות לא יעלה על 50 הרץ. המשמעות היא שהרוטור חייב לבצע 50 רעידות בשנייה. כדי לחשב את הפרמטר, יש צורך להסכים שסיבוב אחד של המסגרת מוביל לשינוי בכיוון הזרם.

אם לפיר יש זמן להסתובב פעם אחת בשנייה, זה אומר שתדירות הזרם החשמלי היא 1 הרץ. לפיכך, על מנת להשיג 50 הרץ, יהיה צורך להבטיח את המספר הנכון של סיבובי מסגרת בשנייה.

התלות במקרה זה היא ביחס הפוך. לפיכך, כדי לספק תדר של 50 הרץ, יהיה צורך להפחית את המהירות בערך פי 2.

בנוסף, יש לציין שבמדינות מסוימות נקבעים שיעורי סיבוב רוטור אחרים. התדר הסטנדרטי הוא 60 הרץ.

כיום יצרנים מייצרים מספר סוגים של גנרטורים סינכרוניים. בין הסיווגים הקיימים, כמה ראויים לתשומת לב מיוחדת. קודם כל, כדאי לשקול את חלוקת היחידות לפי עיצוב. גנרטורים הם משני סוגים.

• ללא מברשות. העיצוב של הגנרטור מרמז על שימוש בפיתולי סטטור. הם ממוקמים כך שליבות האלמנטים מיושרים עם הכיוון של הקטבים המגנטיים או הליבות שמסופקות על הסליל. המספר המרבי של שיני מגנט לא יעלה על 6 חתיכות.

• סינכרוני, מצויד במשרן. אם אנחנו מדברים על התאמת מכונות הפועלות בהספק נמוך, אז מגנטים DC משמשים כרוטור. אחרת, הרוטור הוא מתפתל המשרן.

הסיווג הבא מרמז על חלוקת התחנות הניידות לסוגים נפרדים.

• הידרוגנרטורים. מאפיין ייחודי של המכשיר הוא רוטור עם מוטות בולטים. יחידות כאלה משמשות לייצור חשמל כאשר אין צורך לספק מספר רב של סיבובים של המכשיר.

• גנרטורים לטורבינות. ההבדל הוא היעדר קטבים בולטים. המכשיר מורכב מטורבינות שונות, הוא מסוגל להגדיל את מספר סיבובי הרוטור מספר פעמים.

• מפרקי התפשטות סינכרוניים. הוא משמש להשגת כוח תגובתי - אינדיקטור חשוב במתקנים תעשייתיים. בעזרתו ניתן לשפר את איכות הזרם המסופק ולייצב את מחווני המתח.

ישנם מספר דגמים נפוצים של מכשירים כאלה.

• סטפר. הם משמשים כדי להבטיח את יכולת הפעולה של כוננים המותקנים במנגנונים בעלי מחזור התחלה-עצירה.

• ללא ציוד. משמש בעיקר במערכות עצמאיות.

• ללא מגע. הם מבוקשים כתחנות ניידות ראשיות או גיבוי בספינות.

• היסטרזיס. גנרטורים כאלה משמשים למוני זמן.

• מַשׁרָן. להבטיח את פעולתם של מתקני חשמל.

הראשון הם מכשירים שבהם הקטבים נראים בבירור. הם נבדלים על ידי מהירות רוטור נמוכה. לקטגוריה השנייה רוטור גלילי בעיצובו, שאין לו מוטות בולטים.

גנרטורים סינכרוניים הם מכשירים המיועדים לייצור זרם חילופין. אתה יכול לפגוש מכשירים כאלה בתחנות שונות:

• אָטוֹמִי;
• תֶרמִי;
• תחנות כוח הידרואלקטריות.

וגם היחידות משמשות באופן פעיל במערכות תחבורה. הם משמשים בכלי רכב ומערכות ספינה שונות. הגנרטור הסינכרוני מסוגל לפעול הן באופן אוטונומי, בנפרד מרשת החשמל, והן בו זמנית איתו. במקרה זה, ניתן לחבר מספר יחידות בבת אחת.

היתרון של תחנות כוח AC הוא היכולת לספק לחלל המוקצה חשמל. נוח אם האובייקט ממוקם רחוק מהרשת המרכזית. לכן, היחידות מבוקשות בקרב בעלי חוות הממוקמות הרחק מהעיר בהתנחלויות.

בבחירת גנרטור חשוב למצוא מכשיר מתאים ואמין שיוכל לספק חשמל לשטח המוקצה. ראשית עליך להחליט על הפרמטרים הטכניים של המכשיר העתידי. מומחים ממליצים לשים לב ל:

• המסה של הגנרטור;
• מידות המכשיר;
• כּוֹחַ;
• צריכת דלק;
• ספרת רעש;
• משך העבודה.

וגם פרמטר חשוב הוא היכולת לארגן עבודה אוטומטית. כדי להבין כמה שלבים צריך גנרטור עתידי, יש צורך לקבוע את סוג ומספר המכשירים החשמליים שיחברו אליו.

עם זאת, רכישת תחנת כוח ניידת כזו היא לא תמיד ההחלטה הטובה ביותר.

לפני הרכישה, מומלץ בנוסף לקחת בחשבון את העומס שיופעל על המכשיר במהלך פעולתו. כל שלב צריך להיות טעון עם מקסימום 30% מהסך הכולל. לפיכך, אם הספק הגנרטור הוא 6 קילוואט, אז במקרה של שימוש בשקעים במתח של 220 וולט, ניתן יהיה להשתמש רק ב-2 קילוואט.

רכישת גנרטור תלת פאזי מבוקשת רק כאשר יש הרבה צרכנים תלת פאזיים בבית. אם רוב המכשירים הם חד פאזיים, עדיף לרכוש יחידה מתאימה.

לפני הפעלת הגנרטור, תחילה יש להתאים אותו. קודם כל, התדר של המכשיר מכוון. ניתן לעשות זאת בשתי דרכים:

1. לשנות את העיצוב של היחידה, לאחר שחזה כמה קטבים נחוצים להפעלת האלקטרומגנט;
2. לספק את מהירות הציר הנדרשת ללא כל שינויי עיצוב.

דוגמה בולטת היא טורבינות במהירות נמוכה. הם מספקים סיבוב רוטור של 150 סל"ד. כדי להתאים את התדירות, השתמש בשיטה הראשונה, הגדל את מספר המוטות ל-40 חתיכות.

למרות העובדה שה-EMF של אינדוקציה של המכשיר קשורה לרוטור ולסיבובים שלו, בשל דרישות בטיחות, אי אפשר לפרק את המבנה כדי לשנות את הפרמטר.

ניתן לשנות את ערך EMF על ידי התאמת השטף המגנטי שנוצר. יהיה צורך להגדיל או להקטין. הסיבובים המתפתלים, או ליתר דיוק, מספרם, אחראים לערך המחוון. וגם כוחו של השטף המגנטי יכול להיות מושפע מהזרם שנוצר על ידי הסליל.

התאמה כוללת הכללה של מספר סלילים בשרשרת.כדי לעשות זאת, אתה צריך להשתמש ריאוסטטים נוספים או מעגלים אלקטרוניים. האפשרות השנייה דורשת הגדרת הפרמטר באמצעות מייצבים חיצוניים. זה מבטיח שירות אמין.

היתרון של תחנה ניידת סינכרונית הוא היכולת לסנכרן עם מכונות חשמליות אחרות מסוג דומה. יחד עם זאת, במהלך החיבור, ניתן להתאים את מהירויות הסיבוב ולהבטיח אפס הסטת פאזה. בהקשר זה, תחנות כוח ניידות מבוקשות בהנדסת חשמל תעשייתית, שם נוח מאוד להשתמש בהן כמקור כוח גיבוי להגדלת כושר הייצור במקרה של עומסים כבדים.

ראה להלן עבור מחולל סינכרוני וא-סינכרוני.