Senkron makineler — motorlar, jeneratörler ve kompansatörler

Senkron makineler, rotor ve stator akımlarının manyetik alanının senkron olarak döndüğü alternatif akım elektrik makineleridir.
Üç fazlı senkron jeneratörler en güçlü elektrik makineleridir. Hidroelektrik santrallerde senkron jeneratörlerin birim gücü 640 MW ve termik santrallerde - 8 - 1200 MW'dır. Senkron bir makinede sargılardan biri AC şebekeye bağlanırken diğeri DC ile uyarılır. Alternatif akım sargısına armatür sargısı denir.
Armatür sargısı, senkron makinenin tüm elektromanyetik gücünü elektrik gücüne dönüştürür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, genellikle armatür adı verilen bir stator üzerine yerleştirilir. Uyarma bobini, dönüştürülen gücün %0,3 - 2'sini tüketir, bu nedenle genellikle indüktör adı verilen dönen bir rotor üzerinde bulunur ve düşük uyarma gücü, kayma halkaları veya temassız uyarma cihazları tarafından sağlanır.

Armatür manyetik alanı, n1 = 60f1 / p, rpm, burada p = 1,2,3 … 64, vb. senkron bir hızda döner. kutup çiftlerinin sayısıdır.
Endüstriyel ağ frekansı f1 = 50 Hz ile, farklı sayıda kutupta bir dizi senkron hız: 3000, 1500, 1000, vb.). İndüktörün manyetik alanı rotora göre sabit olduğundan, indüktör ve armatür alanlarının sürekli etkileşimi için rotor aynı senkron hızda dönmelidir.

Senkron makinelerin yapımı
Üç fazlı sargılı bir senkron makinenin statoru, yapı bakımından farklılık göstermez. asenkron makine statoruve heyecan verici bir bobine sahip rotor iki tiptir - belirgin kutup ve gizli kutup. Yüksek hızlarda ve az sayıda kutupta, daha dayanıklı bir yapıya sahip oldukları için örtük kutuplu rotorlar, düşük hızlarda ve çok sayıda kutupta ise modüler yapıda çıkık kutuplu rotorlar kullanılmaktadır. Bu tür rotorların gücü daha azdır, ancak üretimi ve onarımı daha kolaydır. Görünen Kutup Rotoru:

Çok sayıda kutba ve buna bağlı olarak düşük n'ye sahip senkron makinelerde kullanılırlar. Hidroelektrik santraller (hidrojeneratörler). frekans n dakikada 60 ila birkaç yüz devir. En güçlü hidrojeneratörler, 2,5 m uzunluğunda, p - 42 ve n = 143 rpm ile 12 m rotor çapına sahiptir.
Dolaylı rotor:

Sarma - rotor kanallarında d = 1,2 - 1,3 m çapında, rotorun aktif uzunluğu 6,5 m'den fazla değildir TPP, NPP (türbin jeneratörleri). S = 500.000 kVA bir makinede n = 3000 veya 1500 rpm (1 veya 2 kutup çifti).
Senkron motorlarda yol vermede kullanılan rotor üzerinde alan bobinine ek olarak bir sönümleyici veya sönümleme bobini bulunur. Bu bobin, rotorun ana hacmi alan bobini tarafından alındığından, yalnızca çok daha küçük bir bölümü olan bir sincap kafesli kısa devre bobinine benzer şekilde yapılmıştır.Düzgün olmayan kutuplu rotorlarda, amortisör sargısının rolü, rotorun yekpare dişlerinin yüzeyleri ve kanallardaki iletken takozlar tarafından oynanır.
Senkron bir makinenin uyarma sargısındaki doğru akım, makinenin miline takılı olan ve uyarıcı adı verilen özel bir DC jeneratöründen veya yarı iletken bir doğrultucu aracılığıyla şebekeden sağlanabilir.
Bu konuda ayrıca bakınız:
Senkron makinelerin amacı ve düzeni

Senkron turbolar ve hidrojeneratörler nasıl çalışır?

Senkron bir makine jeneratör veya motor olarak çalışabilir. Stator sargısına üç fazlı şebeke akımı verilirse, bir senkron makine motor olarak çalışabilir. Bu durumda stator ve rotor manyetik alanlarının etkileşimi sonucunda stator alanı rotoru da beraberinde taşır. Bu durumda rotor, stator alanı ile aynı yönde ve aynı hızda döner.

Senkron makinelerin jeneratör çalışma modu en yaygın olanıdır ve elektrik enerjisinin tamamına yakını senkron jeneratörler tarafından üretilir.Senkron motorlar mikromotor olarak 600 kw'ın üzerinde ve 1 kw'a kadar güçlerde kullanılır. 1000 V'a kadar gerilimler için senkron jeneratörler, otonom güç kaynağı sistemleri için ünitelerde kullanılır.

Bu jeneratörlere sahip üniteler sabit ve hareketli olabilir. Çoğu ünite dizel motorlarla kullanılır, ancak gaz türbinleri, elektrik motorları ve benzinli motorlarla çalıştırılabilirler.

Bir senkron motor, bir senkron jeneratörden yalnızca, motorun iyi başlangıç ​​özelliklerini sağlaması gereken bir başlangıç ​​sönümleme bobini ile farklılık gösterir.

Altı kutuplu bir senkron jeneratörün şeması.Bir fazın (üç seri bağlı sargı) sargılarının enine kesitleri gösterilmiştir. Diğer iki fazın sargıları şekilde gösterilen boş yuvalara oturur. Fazlar yıldız veya delta olarak bağlanır.

Jeneratör modu: motor (türbin), bobini sabit voltajla beslenen rotoru döndürür mü? kalıcı bir manyetik alan oluşturan bir akım vardır. Manyetik alan rotorla birlikte döner, stator sargılarını geçer ve aynı büyüklük ve frekansta ancak 1200 kaydırılmış (simetrik üç fazlı sistem) bir EMF'yi indükler.

Motor modu: stator sargısı üç fazlı bir ağa ve rotor sargısı bir doğru akım kaynağına bağlıdır. Makinenin dönen manyetik alanının uyarma bobininin doğru akımı ile etkileşiminin bir sonucu olarak, rotoru manyetik alan hızında döndürmeye iten bir tork Mvr meydana gelir.

Senkron motorun mekanik özelliği - bağımlılık n (M) - yatay bir bölümdür.

Eğitim Film Şeridi - 1966 yılında Eğitim Malzemeleri Fabrikası tarafından üretilen "Senkron Motorlar".
Buradan izleyebilirsiniz: Film şeridi «Senkron Motor»

Senkron motorların uygulanması Önemli ölçüde düşük yüke sahip asenkron motorların toplu kullanımı, güç sistemlerinin ve istasyonların çalışmasını zorlaştırır: sistemdeki güç faktörü azalır, bu da tüm cihazlarda ve hatlarda ek kayıplara ve yetersiz kullanımlarına yol açar. Aktif güç terimleri. Bu nedenle, özellikle güçlü tahriklere sahip mekanizmalar için senkron motorların kullanılması gerekli hale geldi.

Senkron motorların asenkron motorlara göre büyük bir avantajı vardır, yani DC uyartım sayesinde cosphi=1 ile çalışabilir ve şebekeden reaktif güç tüketmezler ve çalışma sırasında aşırı uyarıldıklarında şebekeye reaktif güç bile verirler. ağ. Sonuç olarak, şebekenin güç faktörü iyileştirilir ve şebekedeki voltaj düşüşü ve kayıplar ile enerji santrallerinde çalışan jeneratörlerin güç faktörü azalır.

Bir senkron motorun maksimum torku U ile orantılıdır ve bir asenkron motor için U2.

Bu nedenle, voltaj düştüğünde, senkron motor daha yüksek bir yük kapasitesini korur. Ek olarak, senkron motorların uyarma akımını artırma olasılığının kullanılması, şebekede acil durum voltaj düşüşleri durumunda güvenilirliklerini artırmayı ve bu durumlarda bir bütün olarak güç sisteminin çalışma koşullarını iyileştirmeyi mümkün kılar. Hava aralığının daha büyük olması nedeniyle senkron motorların çelik ve rotor kafesindeki ek kayıpları asenkron motorlara göre daha küçüktür, dolayısıyla senkron motorların verimi genellikle daha yüksektir.

Öte yandan, senkron motorların yapısı sincap kafesli asenkron motorlardan daha karmaşıktır ve ayrıca senkron motorların bir DC bobini beslemek için bir uyarıcıya veya başka bir cihaza sahip olması gerekir. Sonuç olarak, senkron motorlar çoğu durumda asenkron sincap kafesli motorlardan daha pahalıdır.

Senkron motorların çalışması sırasında, bunların çalıştırılmasında önemli zorluklar ortaya çıktı.Bu zorluklar çoktan aşıldı.

Senkron motorların çalıştırılması ve hız kontrolü de daha zordur. Ancak senkron motorların avantajı o kadar fazladır ki, yüksek güçlerde, sık kalkış ve duruşların ve hız kontrolünün gerekli olmadığı yerlerde (motor jeneratörleri, güçlü pompalar, fanlar, kompresörler, değirmenler, kırıcılar vb.) kullanılması tavsiye edilir. ).

Ayrıca bakınız:

Senkron motorları başlatmak için tipik şemalar

Senkron motorların elektromekanik özellikleri

senkron kompansatörler

Senkron kompansatörler, tüketici yüklerinin yoğunlaştığı alanlarda şebekenin güç faktörünü kompanse etmek ve şebekenin normal voltaj seviyesini korumak için tasarlanmıştır. Şebekeye reaktif güç sağladığında, senkron kompansatörün aşırı uyarılmış çalışma modu normaldir.

Bu bağlamda, tüketici trafo merkezlerinde kurulan kompansatörler ile aynı amaca hizmet eden kapasitör bankalarına da reaktif güç jeneratörleri denir. Bununla birlikte, kullanıcı yükünün azaltıldığı dönemlerde (örneğin, geceleri), şebekeden endüktif akım ve reaktif güç tükettiklerinde, genellikle senkron kompansatörlerin ve düşük uyartım modunda kullanılması gerekir, çünkü bu durumlarda şebeke voltajı düşme eğilimindedir. artırmak ve normal seviyede tutmak için şebekeyi, içinde ek voltaj düşüşlerine neden olan endüktif akımlarla yüklemek gerekir.

Bu amaçla, her senkron kompansatör, kompansatörün terminallerindeki voltajın sabit kalması için uyarma akımının büyüklüğünü düzenleyen otomatik bir uyarma veya voltaj regülatörü ile donatılmıştır.