Generator sincron: dispozitiv, tipuri și aplicații

Un generator sincron este un dispozitiv special prin care este posibilă transformarea oricărei energie în energie electrică. Astfel de dispozitive sunt stațiile mobile, bateriile termice sau solare și echipamentele speciale. În funcție de tipul de generator, se determină posibilitatea utilizării acestuia, așa că merită să înțelegem mai detaliat ce este dispozitivul.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, compania lui Robert Bosch a dezvoltat pentru prima dată ceva similar cu un generator. Dispozitivul era capabil să aprindă un motor. În timpul testelor, a fost dezvăluit că mașina nu este potrivită pentru utilizare permanentă, dar dezvoltatorii au reușit să îmbunătățească aparatul.

În 1890, compania a trecut aproape complet la producția acestui echipament, deoarece a câștigat o mare popularitate. În 1902, un student de la Bosch a creat un aprindere folosind tensiune înaltă. Dispozitivul a reușit să producă o scânteie între cei doi electrozi ai lumânării, făcând sistemul mai versatil.

Începutul anilor 60 ai secolului XX a fost epoca răspândirii generatoarelor în întreaga lume. Și dacă mai devreme dispozitivele erau solicitate doar în industria auto, acum astfel de unități sunt capabile să furnizeze case întregi cu energie electrică.

Proiectarea unor astfel de unități implică doar două elemente principale:

• rotor;
• stator.

Sarcina principală a generatorului este să transforme un tip de energie în energie electrică. Cu ajutorul acestuia, este posibil să furnizați cantitatea necesară de curent dispozitivelor dependente, astfel încât acestea să poată fi utilizate.

Pentru a evalua performanța unui generator, trebuie să vă uitați la caracteristicile acestuia. În principiu, sunt aceleași ca pentru o stație care generează curent continuu. Principalii parametri ai evaluării sunt mai mulți factori.

• La ralanti. Reprezintă dependența EMF de puterea curenților în mișcare responsabili de excitarea bobinei amortizorului. Cu ajutorul acestuia, este posibil să se determine capacitatea lanțurilor de a magnetiza.
• Caracteristica externă. Implica o relatie paralela intre tensiunea bobinei si curentul de sarcina. Valoarea depinde de tipul de sarcină aplicat dispozitivului. Printre motivele care pot provoca modificări, există o creștere sau scădere a EMF al unității, precum și o scădere de tensiune pe înfășurările bobinei instalate, care este plasată în interiorul dispozitivului.
• Ajustare. Reprezintă relația care se formează între curenții de câmp și curenții de sarcină. Asigurarea operabilității și protecției unităților sincrone se realizează prin monitorizarea acestui indicator. Acest lucru este ușor de realizat dacă ajustați constant EMF.

Nu este atât de dificil să-ți dai seama cum funcționează dispozitivul. Constă în rotirea unui cadru magnetic pentru a crea un câmp electric. În procesul de rotire a cadrului, apar linii magnetice care încep să-i traverseze conturul.Încrucișarea contribuie la formarea unui curent electric.

Pentru a determina unde se mișcă fluxurile de energie electrică, este necesar să folosiți regula cardanului. De remarcat că în unele zone mișcarea actuală este opusă. Direcțiile se schimbă constant când ajungi la următorul pol, care este situat pe magnet. Acest fenomen se numește curent alternativ, iar conectarea cadrului la un inel magnetic separat poate dovedi această condiție.

Relația dintre mărimea curentului din cadru și viteza de rotație a rotorului sistemului este proporțională. Prin urmare, cu cât cadrul se rotește mai mult, cu atât generatorul poate furniza mai multă energie electrică. Acest indicator se caracterizează prin viteza de rotație.

Conform standardelor stabilite, indicatorul optim de viteză în majoritatea țărilor nu trebuie să depășească 50 Hz. Aceasta înseamnă că rotorul trebuie să efectueze 50 de vibrații pe secundă. Pentru a calcula parametrul, este necesar să fim de acord că o rotație a cadrului duce la o schimbare a direcției curentului.

Dacă arborele reușește să se rotească de 1 dată pe secundă, aceasta înseamnă că frecvența curentului electric este de 1 Hz. Astfel, pentru a atinge 50 Hz, va fi necesar să se asigure numărul corect de rotații ale cadrelor pe secundă.

Dependența în acest caz este invers proporțională. Astfel, pentru a asigura o frecvență de 50 Hz, va fi necesară reducerea vitezei de aproximativ 2 ori.

În plus, trebuie remarcat faptul că în unele țări sunt stabilite alte viteze de rotație a rotorului. Frecvența standard este de 60 Hz.

Astăzi producătorii produc mai multe tipuri de generatoare sincrone. Dintre clasificările existente, mai multe merită o atenție specială. În primul rând, merită luată în considerare împărțirea unităților după design. Generatoarele sunt de două tipuri.

• Fără perii. Proiectarea generatorului presupune utilizarea înfășurărilor statorice. Ele sunt plasate astfel încât miezurile elementului să fie aliniate fie cu direcția polilor magnetici, fie a miezurilor care sunt prevăzute pe bobină. Numărul maxim de dinți de magnet nu trebuie să depășească 6 bucăți.

• Sincron, echipat cu inductor. Dacă vorbim despre reglarea mașinilor care funcționează la putere scăzută, atunci magneții DC sunt folosiți ca rotor. În caz contrar, rotorul este înfășurarea inductorului.

Următoarea clasificare implică împărțirea stațiilor mobile în tipuri separate.

• Hidrogeneratoare. O caracteristică distinctivă a dispozitivului este un rotor cu poli pronunțați. Astfel de unități sunt utilizate pentru a genera energie electrică acolo unde nu este nevoie să se asigure un număr mare de rotații ale dispozitivului.

• Generatoare cu turbina. Diferența este absența polilor pronunțați. Dispozitivul este asamblat din diverse turbine, este capabil să mărească de mai multe ori numărul de rotații ale rotorului.

• Rosturi de dilatare sincrone. Este folosit pentru a obține putere reactivă - un indicator important în instalațiile industriale. Cu ajutorul acestuia, este posibilă îmbunătățirea calității curentului furnizat și stabilizarea indicatorilor de tensiune.

Există mai multe modele comune de astfel de dispozitive.

• Stepper. Acestea sunt folosite pentru a asigura operabilitatea unităților instalate în mecanisme care au un ciclu pornire-oprire.

• Fără viteze. Utilizat în mare parte în sisteme de sine stătătoare.

• Fără contact. Sunt solicitate ca stații mobile principale sau de rezervă pe nave.

• Histerezis. Astfel de generatoare sunt folosite pentru contoare de timp.

• Inductor. Asigura functionarea instalatiilor electrice.

Primele sunt dispozitive în care polii sunt clar vizibili. Ele se disting printr-o turație scăzută a rotorului. A doua categorie are un rotor cilindric în design, care nu are poli proeminenți.

Generatoarele sincrone sunt dispozitive concepute pentru producerea de curent alternativ. Puteți întâlni astfel de dispozitive la diferite stații:

• atomic;
• termic;
• centrale hidroelectrice.

Și, de asemenea, unitățile sunt utilizate activ în sistemele de transport. Sunt utilizate în diferite vehicule și sisteme de nave. Generatorul sincron este capabil să funcționeze atât autonom, separat de rețeaua electrică, cât și simultan cu aceasta. În acest caz, este posibil să conectați mai multe unități simultan.

Avantajul centralelor AC este capacitatea de a asigura spațiul alocat cu energie electrică. Convenabil dacă obiectul este situat departe de rețeaua centrală. Prin urmare, unitățile sunt solicitate în rândul proprietarilor de ferme situate în localități îndepărtate de oraș.

Atunci când alegeți un generator, este important să găsiți un dispozitiv adecvat și de încredere care să poată furniza energie electrică în zona alocată. Mai întâi trebuie să decideți asupra parametrilor tehnici ai viitorului dispozitiv. Experții recomandă să acordați atenție:

• masa generatorului;
• dimensiunile dispozitivului;
• putere;
• consum de combustibil;
• cifra de zgomot;
• durata muncii.

Și, de asemenea, un parametru important este capacitatea de a organiza munca automată. Pentru a înțelege de câte faze are nevoie un viitor generator, este necesar să se determine tipul și numărul de aparate electrice care vor fi conectate la acesta.

Cu toate acestea, achiziționarea unei astfel de centrale electrice mobile nu este întotdeauna cea mai bună decizie.

Inainte de achizitionare, se recomanda suplimentar sa se tina cont de sarcina care va fi exercitata asupra dispozitivului in timpul functionarii acestuia. Fiecare fază ar trebui să fie încărcată cu maximum 30% din total. Astfel, dacă puterea generatorului este de 6 kW, atunci în cazul utilizării prizelor cu o tensiune de 220 V, se va putea folosi doar 2 kW.

Achiziționarea unui generator trifazat este solicitată doar atunci când în casă sunt mulți consumatori trifazici. Dacă majoritatea aparatelor sunt monofazate, este mai bine să cumpărați o unitate adecvată.

Înainte de a porni generatorul, acesta trebuie mai întâi reglat. În primul rând, ele reglează frecvența dispozitivului. Acest lucru se poate face în două moduri:

1. modificați designul unității, având în vedere în prealabil câți poli sunt necesari pentru funcționarea electromagnetului;
2. asigurați viteza necesară a arborelui fără modificări de proiectare.

Un exemplu izbitor sunt turbinele cu viteză mică. Acestea asigură o rotație a rotorului de 150 rpm. Pentru a regla frecvența, utilizați prima metodă, mărind numărul de poli la 40 de bucăți.

În ciuda faptului că EMF de inducție a dispozitivului este asociat cu rotorul și rotațiile acestuia, din cauza cerințelor de siguranță, este imposibil să dezasamblați structura pentru a modifica parametrul.

Valoarea EMF poate fi modificată prin ajustarea fluxului magnetic generat. Va trebui mărit sau micșorat. Turnurile de înfășurare, sau mai degrabă, numărul lor, sunt responsabile pentru valoarea indicatorului. Și, de asemenea, puterea fluxului magnetic poate fi influențată de curentul generat de bobină.

Reglarea presupune includerea mai multor bobine într-un lanț.Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați reostate sau circuite electronice suplimentare. A doua opțiune necesită setarea parametrului folosind stabilizatori externi. Acest lucru asigură servicii de încredere.

Avantajul unei stații mobile sincrone este capacitatea de a se sincroniza cu alte mașini electrice de tip similar. În același timp, în timpul conexiunii, este posibil să se potrivească vitezele de rotație și să se asigure o schimbare de fază zero. În acest sens, centralele mobile sunt solicitate în ingineria industrială a energiei, unde este foarte convenabil să le folosiți ca sursă de alimentare de rezervă pentru a crește capacitatea de producție în cazul sarcinilor grele.

Vezi mai jos pentru generatorul sincron și asincron.