Synchrone generator: apparaat, typen en toepassingen

Een synchrone generator is een speciaal apparaat waarmee het mogelijk is om elke energie om te zetten in elektrische energie. Dergelijke apparaten zijn mobiele stations, thermische of zonnebatterijen en speciale apparatuur. Afhankelijk van het type generator, wordt de mogelijkheid van gebruik bepaald, dus het is de moeite waard om meer in detail te begrijpen wat het apparaat is.

Aan het einde van de 19e eeuw ontwikkelde het bedrijf van Robert Bosch voor het eerst iets wat op een generator leek. Het apparaat was in staat om een ​​motor te ontsteken. Tijdens de tests bleek dat de machine niet geschikt is voor permanent gebruik, maar de ontwikkelaars hebben het apparaat kunnen verbeteren.

In 1890 schakelde het bedrijf bijna volledig over op de productie van deze apparatuur, omdat het enorm populair werd. In 1902 creëerde een leerling van Bosch een ontsteking met behulp van hoogspanning. Het apparaat was in staat om een ​​vonk te produceren tussen de twee elektroden van de kaars, waardoor het systeem veelzijdiger werd.

Het begin van de jaren 60 van de twintigste eeuw was het tijdperk van de verspreiding van generatoren over de hele wereld. En als de apparaten eerder alleen in de auto-industrie in trek waren, kunnen dergelijke eenheden nu hele huizen van elektriciteit voorzien.

Het ontwerp van dergelijke eenheden omvat slechts twee hoofdelementen:

• rotor;
• stator.

De belangrijkste taak van de generator is om één type energie om te zetten in elektrische energie. Met zijn hulp is het mogelijk om de vereiste hoeveelheid stroom te leveren aan afhankelijke apparaten, zodat ze kunnen worden gebruikt.

Om de prestaties van een generator te beoordelen, moet u naar de kenmerken ervan kijken. In principe zijn ze hetzelfde als voor een station dat gelijkstroom opwekt. Verschillende factoren zijn de belangrijkste parameters van de beoordeling.

• stationair draaien. Het is de afhankelijkheid van de EMF van de sterkte van de bewegende stromen die verantwoordelijk zijn voor de bekrachtiging van de demperspoel. Met zijn hulp is het mogelijk om het vermogen van de kettingen om te magnetiseren te bepalen.
• Uiterlijk kenmerk. Impliceert een parallelle relatie tussen spoelspanning en belastingsstroom. De waarde is afhankelijk van het type belasting dat op het apparaat wordt toegepast. Een van de redenen die veranderingen kunnen veroorzaken, is een toename of afname van de EMF van het apparaat, evenals een spanningsval over de wikkelingen van de geïnstalleerde spoel, die in het apparaat is geplaatst.
• Aanpassing. Vertegenwoordigt de relatie die ontstaat tussen veldstromen en belastingsstromen. Door deze indicator te bewaken, wordt de werking en bescherming van synchrone eenheden gegarandeerd. Dit is gemakkelijk te bereiken als u de EMF constant aanpast.

Het is niet zo moeilijk om erachter te komen hoe het apparaat werkt. Het bestaat uit het draaien van een magnetisch frame om een ​​elektrisch veld te creëren. Tijdens het roteren van het frame verschijnen magnetische lijnen die de contour beginnen te kruisen.De kruising draagt ​​bij aan de vorming van een elektrische stroom.

Om te bepalen waar de stromen van elektrische energie zich verplaatsen, is het noodzakelijk om de cardanische regel te gebruiken. Opgemerkt moet worden dat in sommige gebieden de huidige beweging tegengesteld is. De richtingen veranderen voortdurend wanneer je de volgende pool bereikt, die zich op de magneet bevindt. Dit fenomeen wordt wisselstroom genoemd en de verbinding van het frame met een afzonderlijke magnetische ring kan deze toestand bewijzen.

De relatie tussen de grootte van de stroom in het frame en de rotatiesnelheid van de rotor van het systeem is evenredig. Dus, hoe meer het frame draait, hoe meer elektriciteit de generator kan leveren. Deze indicator wordt gekenmerkt door de rotatiesnelheid.

Volgens de vastgestelde normen mag de optimale snelheidsindicator in de meeste landen niet hoger zijn dan 50 Hz. Dit betekent dat de rotor 50 trillingen per seconde moet uitvoeren. Om de parameter te berekenen, moet u overeenkomen dat één rotatie van het frame leidt tot een verandering in de richting van de stroom.

Als de as erin slaagt 1 keer per seconde te draaien, betekent dit dat de frequentie van de elektrische stroom 1 Hz is. Om 50 Hz te bereiken, zal het dus nodig zijn om het juiste aantal framerotaties per seconde te garanderen.

De afhankelijkheid is in dit geval omgekeerd evenredig. Om een ​​frequentie van 50 Hz te verkrijgen, zal het dus nodig zijn om de snelheid met ongeveer 2 keer te verminderen.

Bovendien moet worden opgemerkt dat in sommige landen andere rotorrotatiesnelheden worden ingesteld. De standaard frequentie is 60 Hz.

Tegenwoordig produceren fabrikanten verschillende soorten synchrone generatoren. Van de bestaande classificaties verdienen er verschillende speciale aandacht. Allereerst is het de moeite waard om de indeling van eenheden door ontwerp te overwegen. Generatoren zijn van twee soorten.

• Borstelloos. Het ontwerp van de generator impliceert het gebruik van statorwikkelingen. Ze zijn zo geplaatst dat de elementkernen zijn uitgelijnd met de richting van ofwel de magnetische polen of de kernen die op de spoel zijn aangebracht. Het maximale aantal magneettanden mag niet groter zijn dan 6 stuks.

• Synchroon, voorzien van een spoel. Als we het hebben over het afstellen van machines die op laag vermogen werken, dan worden DC-magneten als rotor gebruikt. Anders is de rotor de inductorwikkeling.

De volgende classificatie impliceert de verdeling van mobiele stations in afzonderlijke typen.

• Hydrogeneratoren. Een onderscheidend kenmerk van het apparaat is een rotor met uitgesproken polen. Dergelijke eenheden worden gebruikt om elektriciteit op te wekken waar het niet nodig is om een ​​groot aantal windingen van het apparaat te leveren.

• Turbine generatoren. Het verschil is de afwezigheid van uitgesproken polen. Het apparaat is samengesteld uit verschillende turbines en kan het aantal rotoromwentelingen meerdere keren verhogen.

• Synchrone uitzettingsvoegen. Het wordt gebruikt om reactief vermogen te bereiken - een belangrijke indicator in industriële faciliteiten. Met zijn hulp is het mogelijk om de kwaliteit van de geleverde stroom te verbeteren en de spanningsindicatoren te stabiliseren.

Er zijn verschillende veelvoorkomende modellen van dergelijke apparaten.

• Stepper. Ze worden gebruikt om de werking te garanderen van aandrijvingen die zijn geïnstalleerd in mechanismen met een start-stopcyclus.

• Zonder versnelling. Meestal gebruikt in stand-alone systemen.

• Contactloos. Ze zijn gewild als mobiele hoofd- of back-upstations op schepen.

• Hysterese. Dergelijke generatoren worden gebruikt voor tijdtellers.

• Spoel. Zorgdragen voor de werking van elektrische installaties.

De eerste zijn apparaten waarin de palen duidelijk zichtbaar zijn. Ze onderscheiden zich door een laag rotortoerental. De tweede categorie heeft een cilindrische rotor in zijn ontwerp, die geen uitstekende palen heeft.

Synchrone generatoren zijn apparaten die zijn ontworpen voor de productie van wisselstroom. U kunt dergelijke apparaten op verschillende stations ontmoeten:

• atomair;
• thermisch;
• waterkrachtcentrales.

En ook de units worden actief gebruikt in transportsystemen. Ze worden gebruikt in verschillende voertuigen en scheepssystemen. De synchrone generator kan zowel autonoom, los van het elektriciteitsnet als gelijktijdig ermee werken. In dit geval is het mogelijk om meerdere units tegelijk aan te sluiten.

Het voordeel van wisselstroomcentrales is de mogelijkheid om de toegewezen ruimte van elektriciteit te voorzien. Handig als het object ver van het centrale netwerk ligt. Daarom zijn de eenheden in trek bij de eigenaren van boerderijen in nederzettingen ver van de stad.

Bij het kiezen van een generator is het belangrijk om een ​​geschikt en betrouwbaar apparaat te vinden dat elektriciteit kan leveren aan het toegewezen gebied. Eerst moet u beslissen over de technische parameters van het toekomstige apparaat. Experts adviseren aandacht te besteden aan:

• de massa van de generator;
• afmetingen van het apparaat;
• stroom;
• brandstofverbruik;
• geluid cijfer;
• duur van het werk.

En ook een belangrijke parameter is de mogelijkheid om automatisch werk te organiseren. Om te begrijpen hoeveel fasen een toekomstige generator nodig heeft, is het noodzakelijk om het type en aantal elektrische apparaten te bepalen dat erop zal worden aangesloten.

De aanschaf van zo'n mobiele energiecentrale is echter niet altijd de beste beslissing.

Voor de aankoop is het bovendien raadzaam om rekening te houden met de belasting die tijdens de werking op het apparaat wordt uitgeoefend. Elke fase mag maximaal met 30% van het totaal worden belast. Dus als het vermogen van de generator 6 kW is, is het in het geval van stopcontacten met een spanning van 220 V mogelijk om slechts 2 kW te gebruiken.

De aanschaf van een driefasige generator is alleen in trek als er veel driefasige verbruikers in huis zijn. Als de meeste apparaten eenfasig zijn, is het beter om een ​​geschikte eenheid aan te schaffen.

Voordat de generator wordt gestart, moet deze eerst worden afgesteld. Allereerst wordt de frequentie van het apparaat afgestemd. Dit kan op twee manieren:

1. verander het ontwerp van de eenheid, na te hebben voorzien hoeveel polen nodig zijn voor de werking van de elektromagneet;
2. zorgen voor de vereiste assnelheid zonder enige ontwerpwijziging.

Een sprekend voorbeeld zijn de lagesnelheidsturbines. Ze zorgen voor een rotorrotatie van 150 tpm. Gebruik de eerste methode om de frequentie aan te passen en verhoog het aantal polen tot 40 stuks.

Ondanks het feit dat de EMF van de inductie van het apparaat verband houdt met de rotor en zijn rotaties, is het vanwege veiligheidseisen onmogelijk om de structuur te demonteren om de parameter te wijzigen.

De EMF-waarde kan worden gewijzigd door de gegenereerde magnetische flux aan te passen. Het zal moeten worden verhoogd of verlaagd. De windingen, of liever hun aantal, zijn verantwoordelijk voor de waarde van de indicator. En ook het vermogen van de magnetische flux kan worden beïnvloed door de stroom die door de spoel wordt gegenereerd.

Aanpassing omvat het opnemen van meerdere spoelen in een ketting.Om dit te doen, moet u extra reostaten of elektronische circuits gebruiken. De tweede optie vereist het instellen van de parameter met behulp van externe stabilisatoren. Dit zorgt voor een betrouwbare service.

Het voordeel van een synchroon mobiel station is de mogelijkheid om te synchroniseren met andere elektrische machines van een soortgelijk type. Tegelijkertijd is het tijdens de verbinding mogelijk om de rotatiesnelheden op elkaar af te stemmen en een faseverschuiving van nul te garanderen. In dit opzicht is er veel vraag naar mobiele energiecentrales in de industriële energietechniek, waar het erg handig is om ze te gebruiken als back-upstroombron om de productiecapaciteit te vergroten in geval van zware belasting.

Zie hieronder voor synchrone en asynchrone generator.