Sinchroninės mašinos – varikliai, generatoriai ir kompensatoriai

Sinchroninės mašinos – tai kintamosios srovės elektros mašinos, kuriose rotorius ir statoriaus srovių magnetinis laukas sukasi sinchroniškai.
Trifaziai sinchroniniai generatoriai yra galingiausios elektros mašinos. Hidroelektrinėse sinchroninių generatorių vienetinė galia yra 640 MW, o šiluminėse elektrinėse – 8 – 1200 MW. Sinchroninėje mašinoje viena iš apvijų yra prijungta prie kintamosios srovės tinklo, o kita sužadinama nuolatine srove. Kintamosios srovės apvija vadinama armatūros apvija.
Armatūros apvija visą sinchroninės mašinos elektromagnetinę galią paverčia elektros energija ir atvirkščiai. Todėl dažniausiai jis dedamas ant statoriaus, kuris vadinamas armatūra. Žadinimo ritė sunaudoja 0,3 - 2% konvertuojamos galios, todėl dažniausiai yra ant besisukančio rotoriaus, kuris vadinamas induktoriumi, o maža žadinimo galia tiekiama slydimo žiedais arba bekontakčiais žadinimo įtaisais.

Armatūros magnetinis laukas sukasi sinchroniniu greičiu n1 = 60f1 / p, rpm, kur p = 1,2,3 … 64 ir tt. yra polių porų skaičius.
Kai pramoninio tinklo dažnis f1 = 50 Hz, sinchroninių greičių skaičius skirtingu polių skaičiumi: 3000, 1500, 1000 ir kt.). Kadangi induktoriaus magnetinis laukas rotoriaus atžvilgiu yra nejudantis, nuolatinei induktoriaus ir armatūros laukų sąveikai rotorius turi suktis tuo pačiu sinchroniniu greičiu.

Sinchroninių mašinų statyba
Sinchroninės mašinos statorius su trifaze apvija konstrukcija nesiskiria asinchroninės mašinos statorius, o rotorius su jaudinančia rite yra dviejų tipų – iškilusis polius ir numanomas polius. Esant dideliam greičiui ir nedideliam polių skaičiui, naudojami implicitiniai poliai rotoriai, nes jie turi patvaresnę konstrukciją, o esant mažam greičiui ir daugybei polių – modulinės konstrukcijos smailių polių rotoriai. Tokių rotorių stiprumas yra mažesnis, tačiau juos lengviau gaminti ir taisyti. Regimasis ašigalio rotorius:

Jie naudojami sinchroninėse mašinose, turinčiose daug polių ir atitinkamai mažą n. Hidroelektrinės (hidrogeneratoriai). dažnis n nuo 60 iki kelių šimtų apsisukimų per minutę. Galingiausių hidrogeneratorių rotoriaus skersmuo yra 12 m, ilgis 2,5 m, p - 42 ir n = 143 aps / min.
Netiesioginis rotorius:

Apvija — skersmuo d = 1,2 — 1,3 m rotoriaus kanaluose, aktyvus rotoriaus ilgis ne didesnis kaip 6,5 m TPP, AE (turbininiai generatoriai). S = 500 000 kVA vienoje mašinoje n = 3000 arba 1500 aps./min (1 arba 2 polių poros).
Be lauko ritės, ant rotoriaus yra sklendė arba slopinimo ritė, kuri naudojama sinchroninių variklių paleidimui. Ši ritė pagaminta panašiai kaip voverės narvelio trumpojo jungimo ritė, tik daug mažesnės sekcijos, nes pagrindinį rotoriaus tūrį užima lauko ritė.Nevienodų polių rotoriuose slopintuvo apvijos vaidmenį atlieka rotoriaus kietųjų dantų paviršiai ir laidūs pleištai kanaluose.
Nuolatinė srovė sinchroninės mašinos žadinimo apvijoje gali būti tiekiama iš specialaus nuolatinės srovės generatoriaus, sumontuoto ant mašinos veleno ir vadinamo žadintuvu, arba iš tinklo per puslaidininkinį lygintuvą.
Taip pat žiūrėkite šia tema:
Sinchroninių mašinų paskirtis ir išdėstymas

Kaip veikia sinchroniniai turbo ir hidrogeneratoriai

Sinchroninė mašina gali veikti kaip generatorius arba variklis. Sinchroninė mašina gali veikti kaip variklis, jei į statoriaus apviją tiekiama trifazė tinklo srovė. Tokiu atveju dėl statoriaus ir rotoriaus magnetinių laukų sąveikos statoriaus laukas neša rotorių. Tokiu atveju rotorius sukasi ta pačia kryptimi ir tokiu pačiu greičiu kaip ir statoriaus laukas.

Sinchroninių mašinų generatorinis darbo režimas yra labiausiai paplitęs ir beveik visa elektros energija pagaminama sinchroniniais generatoriais.Sinchroniniai varikliai, kurių galia viršija 600 kW ir iki 1 kW, naudojami kaip mikrovarikliai. Sinchroniniai generatoriai, skirti įtampai iki 1000 V, naudojami autonominių maitinimo sistemų blokuose.

Įrenginiai su šiais generatoriais gali būti stacionarūs ir mobilūs. Dauguma agregatų naudojami su dyzeliniais varikliais, tačiau jie gali būti varomi dujų turbinomis, elektros varikliais ir benzininiais varikliais.

Sinchroninis variklis nuo sinchroninio generatoriaus skiriasi tik paleidimo slopinimo rite, kuri turėtų užtikrinti geras variklio užvedimo savybes.

Šešių polių sinchroninio generatoriaus schema.Rodomi vienos fazės (trys nuosekliai sujungtos apvijos) apvijų skerspjūviai. Kitų dviejų fazių apvijos telpa į laisvus lizdus, ​​parodytus paveikslėlyje. Fazės yra sujungtos žvaigždute arba trikampiu.

Generatoriaus režimas: variklis (turbina) sukasi rotorių, kurio ritė tiekiama pastovia įtampa? yra srovė, kuri sukuria nuolatinį magnetinį lauką. Magnetinis laukas sukasi kartu su rotoriumi, kerta statoriaus apvijas ir sukelia tokio paties dydžio ir dažnio EML, bet pasislinkusią 1200 (simetriška trifazė sistema).

Variklio režimas: statoriaus apvija prijungta prie trifazio tinklo, o rotoriaus apvija - prie nuolatinės srovės šaltinio. Dėl mašinos besisukančio magnetinio lauko sąveikos su nuolatine sužadinimo ritės srove susidaro sukimo momentas Mvr, kuris verčia rotorių suktis magnetinio lauko greičiu.

Sinchroninio variklio mechaninė charakteristika — priklausomybė n (M) — yra horizontali pjūvis.

Mokomoji kino juosta – „Sinchroniniai varikliai“, pagaminta Mokomųjų medžiagų gamyklos 1966 m.
Galite pažiūrėti čia: Filmo juosta „Sinchroninis variklis“

Sinchroninių variklių taikymas Masinis asinchroninių variklių su didele per maža apkrova naudojimas apsunkina elektros energijos sistemų ir stočių darbą: sistemoje mažėja galios koeficientas, dėl to atsiranda papildomų nuostolių visuose įrenginiuose ir linijose, taip pat jų nepakankamai naudojamas aktyviosios galios terminai. Todėl reikėjo naudoti sinchroninius variklius, ypač mechanizmams su galingomis pavaromis.

Sinchroniniai varikliai turi didelį pranašumą prieš asinchroninius – dėl nuolatinės srovės žadinimo jie gali dirbti su cosphi = 1 ir nevartoja tinklo reaktyviosios galios, o eksploatacijos metu, kai per daug sužadinami, netgi suteikia reaktyviąją galią. tinklą. Dėl to pagerėja tinklo galios koeficientas ir sumažėja įtampos kritimas bei nuostoliai jame, taip pat elektrinėse veikiančių generatorių galios koeficientas.

Maksimalus sinchroninio variklio sukimo momentas yra proporcingas U, o asinchroninio variklio U2.

Todėl, nukritus įtampai, sinchroninis variklis išlaiko didesnę apkrovą. Be to, sinchroninių variklių sužadinimo srovės padidinimo galimybės naudojimas leidžia padidinti jų patikimumą avarinio įtampos kritimo tinkle atveju ir tokiais atvejais pagerinti visos elektros energijos sistemos veikimo sąlygas. Dėl didesnio oro tarpo dydžio papildomi nuostoliai pliene ir sinchroninių variklių rotoriaus narvelyje yra mažesni nei asinchroninių variklių, todėl sinchroninių variklių efektyvumas dažniausiai būna didesnis.

Kita vertus, sinchroninių variklių konstrukcija yra sudėtingesnė nei asinchroninių variklių su voverės narveliais, be to, sinchroniniai varikliai turi turėti žadintuvą ar kitą įtaisą nuolatinės srovės ritei tiekti. Dėl to sinchroniniai varikliai daugeliu atvejų yra brangesni nei asinchroniniai varikliai su voverės narveliais.

Dirbant sinchroniniams varikliams, iškilo didelių sunkumų juos paleidžiant.Šie sunkumai jau įveikti.

Sinchroninių variklių paleidimas ir greičio reguliavimas taip pat yra sunkesnis. Tačiau sinchroninių variklių pranašumas yra toks didelis, kad esant didelėms galioms, patartina juos naudoti visur, kur nereikia dažnų paleidimų ir sustojimų bei greičio reguliavimo (variklio generatoriai, galingi siurbliai, ventiliatoriai, kompresoriai, malūnai, trupintuvai ir kt.). ).

Taip pat žiūrėkite:

Tipinės sinchroninių variklių paleidimo schemos

Sinchroninių variklių elektromechaninės savybės

Sinchroniniai kompensatoriai

Sinchroniniai kompensatoriai skirti kompensuoti tinklo galios koeficientą ir palaikyti normalų tinklo įtampos lygį tose vietose, kur sutelktos vartotojų apkrovos. Sinchroninio kompensatoriaus per didelis sužadinimo režimas yra normalus, kai jis tiekia reaktyviąją galią į tinklą.

Šiuo atžvilgiu vartotojų pastotėse įrengti kompensatoriai, taip pat tos pačios paskirties kondensatorių baterijos dar vadinami reaktyviosios galios generatoriais. Tačiau sumažėjusios vartotojo apkrovos laikotarpiais (pavyzdžiui, naktį) dažnai reikia naudoti sinchroninius kompensatorius ir per mažo sužadinimo režimą, kai jie sunaudoja indukcinę srovę ir reaktyviąją galią iš tinklo, nes tokiais atvejais tinklo įtampa yra linkusi padidinti, o norint palaikyti normalų lygį, reikia apkrauti tinklą indukcinėmis srovėmis, kurios jame sukelia papildomus įtampos kritimus.

Tam tikslui kiekviename sinchroniniame kompensatoriuje yra įrengtas automatinis žadinimo arba įtampos reguliatorius, kuris reguliuoja žadinimo srovės dydį taip, kad įtampa kompensatoriaus gnybtuose išliktų pastovi.