Synchronní generátory jsou určeny k přeměně mechanické energie parní, plynové nebo hydraulické turbíny, která otáčí rotor generátoru, na elektrickou energii. U turbogenerátorů je primárním pohonem parní nebo plynová turbína, u hydrogenerátorů je to hydraulická turbína.

V Rusku se turbogenerátory vyrábějí:

– závod Elektrosila společnosti OJSC Power Machines (St. Petersburg),

– JSC „Privod“ (Lysva, oblast Perm),

– NPO „Elsib“ (Novosibirsk).

Výkon největší jednotky parní turbíny s rychlostí otáčení 3000 ot./min je 1200 MW, vyrábí Power Machines OJSC, typy generátorů pro tyto jednotky:

– TVV-1200-2, TVV-1200-4 (projektováno) – chlazení vodík-voda (chlazení statorového vinutí destilovanou vodou a chlazení statorové oceli, vinutí rotoru, konstrukčních prvků vodíkem);

– Т3В-1200-2А – plné vodní chlazení (chlazení statorových vinutí a železa, vinutí rotoru, konstrukčních prvků destilovanou vodou). Společnost také vyrábí hydroelektrárny s výkonem až 720 MW.

(T – turbogenerátor; BB – vodík-vodní chlazení; 3B – tři vody (vodní chlazení); pak přijde činný výkon, pak počet pólů (NE POČET PÁRŮ!))

Princip činnosti synchronního generátoru je znázorněn na obr. 3.1. Rotor má dva páry pólů (počet pólů: 2р=4). Na rotoru je budicí vinutí (OW), napájené přes sběrací kroužky a kartáče ze zdroje stejnosměrného proudu – budiče. Účelem OB je vytvořit primární magnetické pole ve stroji. Rotor s OB se nazývá induktor. Do rotace je poháněna zdrojem mechanické energie – turbínou.

Rotor s OB se otáčí frekvencí n. Stejnosměrný proud procházející OB vybudí magnetické pole rotoru. Magnetické pole rotoru (OB) se pohybuje vzhledem ke stacionárnímu vinutí statoru, umístěnému ve štěrbinách jádra statoru. Budicí tok Fв křižuje vodiče vinutí statoru a ve fázích tohoto vinutí se indukuje střídavé EMF s frekvencí f: = , kde n je frekvence otáčení rotoru, ot/min; p – počet pólových párů rotoru; f – frekvence proměnné EMF, Hz.

Protože se rychlost rotoru obvykle udává v „ot./min“, používá se následující výraz: = /60, s jedním párem pólů: = 60 ∙ 50 / 1 = 3000 ot./min; se dvěma páry pólů: = 60 ∙ 50 / 2 = 1500 ot./min.

Když je generátor připojen k elektrické síti, třífázový EMF statorového vinutí vytváří třífázový proud ve vinutí. Proudy statorového vinutí vytvářejí magnetické pole rotující rychlostí rotoru. Toto magnetické pole statoru se otáčí stejnou rychlostí jako rotor, tzn. Pole statoru a rotoru se otáčejí synchronně stejnou frekvencí a tvoří společné točivé pole. U synchronního generátoru se tedy obě pole: rotorová vinutí, vytvořená stejnosměrným budicím proudem a statorová vinutí, vytvořená střídavými proudy třífázového vinutí, ukáží jako vzájemně stacionární, synchronně se otáčející.

READ
Jak vybrat správnou páječku pro polypropylenové trubky?

Pole statoru ovlivňuje pole rotoru a nazývá se reakční pole kotvy. Elektrický generátor tedy může fungovat i jako motor, pokud je do vinutí statoru přiváděn třífázový proud ze sítě. V důsledku interakce magnetických polí statoru a rotoru, pole statoru nese rotor spolu s ním. Rotor se otáčí stejným směrem a stejnou rychlostí jako pole statoru.

Čím větší je počet pólových párů, tím nižší by měla být rychlost otáčení synchronního stroje.

Synchronní stroje se dělí na stroje s vyčnívajícími póly, které mají vyčnívající póly (obr. 3.1), a stroje bez vyčnívajících pólů, u kterých není OM soustředěna, ale rozložena přes štěrbiny v rotoru (obr. 3.2).

Rýže. 3.2. Rotor nevýrazného stroje.

Vodíkové generátory se vyznačují vyčnívajícími pólovými rotory s horizontálními a vertikálními hřídeli. Rychlost otáčení hydrogenerátoru závisí na rychlosti otáčení hydraulické turbíny, která závisí na tlaku vody. Proto mají hydrogenerátory větší počet pólových párů a jsou to pomaloběžné stroje. Například hydrogenerátory vodní elektrárny Bratsk mají 24 párů sloupů.

Turbogenerátory se vyznačují nevyčnívajícími pólovými rotory s jedním párem (3000 ot/min), méně často dvěma páry pólů (1500 ot/min) a horizontálním hřídelovým provedením. Nižší rychlost otáčení se používá pro turbogenerátory 1000 MW, 1200 MW. Tato okolnost se vysvětluje tím, že při nižších otáčkách hřídele turbíny lze v nízkotlakém válci použít delší lopatky, což umožňuje průchod většího objemu páry a tím i zvýšení výkonu turbíny. která je omezena mechanickou pevností lopatek posledních stupňů turbíny. Proto se v jaderných elektrárnách s výkonnými energetickými jednotkami používají turbogenerátory se dvěma páry pólů. Nyní je ale problém síly lopatek vyřešen a výkonové jednotky 1000 a 1200 MW se vyrábějí s turbogenerátory s jedním párem pólů.

Synchronní generátor je speciální zařízení, jehož prostřednictvím je možné přeměnit jakoukoli energii na elektrickou energii. Mezi taková zařízení patří mobilní stanice, tepelné nebo solární baterie a speciální zařízení. V závislosti na typu generátoru je určena možnost jeho použití, takže stojí za to podrobněji pochopit, co je zařízení.

historie

Na konci XNUMX. století firma Roberta Bosche poprvé vyvinula něco podobného jako generátor. Zařízení bylo schopné zapálit motor. Během testování se ukázalo, že stroj není vhodný pro běžné používání, ale vývojáři dokázali zařízení vylepšit.

READ
Jak se jmenuje gumička v pračce?

V roce 1890 společnost téměř úplně přešla na výrobu tohoto zařízení, protože se stalo velmi populární. V roce 1902 vytvořil Boschův žák zapalování pomocí vysokého napětí. Zařízení bylo schopno produkovat jiskru mezi dvěma elektrodami zapalovací svíčky, díky čemuž byl systém všestrannější.

Začátek 60. let XNUMX. století byl dobou rozšíření generátorů do celého světa. A pokud dříve byla zařízení žádaná pouze v automobilovém průmyslu, nyní jsou takové jednotky schopny dodávat elektřinu do celých domů.

Zařízení a účel

Konstrukce takových jednotek zahrnuje pouze dva hlavní prvky:

V tomto případě jsou na hřídeli rotoru upraveny další prvky. Mohou to být magnety nebo budicí vinutí. Magnety mají ozubený tvar, póly pro příjem a vysílání proudu jsou nasměrovány různými směry.

Hlavním úkolem generátoru je přeměnit jeden druh energie na elektrickou energii. S jeho pomocí je možné zajistit potřebné množství proudu závislým zařízením tak, aby je bylo možné používat.

Vlastnosti

Chcete-li posoudit výkon generátoru, musíte se podívat na jeho vlastnosti. V zásadě jsou stejné jako u stanice generující stejnosměrný proud. Hlavními parametry hodnocení je několik faktorů.

  • Volnoběh. Představuje závislost EMF na síle pohyblivých proudů odpovědných za buzení cívky tlumiče. S jeho pomocí je možné určit schopnost obvodů magnetizovat.
  • Vnější charakteristiky. Znamená paralelní spojení mezi napětím cívky a proudem zátěže. Hodnota závisí na typu zátěže aplikované na zařízení. Mezi důvody, které mohou způsobit změny, patří zvýšení nebo snížení EMF jednotky a také pokles napětí na vinutí instalované cívky, která je umístěna uvnitř zařízení.
  • Nastavení. Představuje vztah, který se vytváří mezi budicími proudy a proudem zátěže. Sledováním tohoto ukazatele je dosaženo zajištění provozuschopnosti a ochrany synchronních jednotek. Toho není těžké dosáhnout, pokud neustále upravujete EMF.

Dalším důležitým parametrem je výkon. Hodnotu lze určit pomocí indikátorů emf, napětí a úhlového odporu.

Princip

Není tak těžké pochopit princip fungování zařízení. Zahrnuje otáčení magnetického rámu, aby se vytvořilo elektrické pole. Jak se rám otáčí, objevují se magnetické čáry, které začínají protínat jeho obrys. Křižovatka přispívá ke vzniku elektrického proudu.

READ
Jak se jmenují skryté dveře?

Chcete-li určit, kde se tok elektrické energie pohybuje, musíte použít pravidlo gimlet. Stojí za zmínku, že v některých oblastech je současný pohyb opačný. Směry se neustále mění při dosažení dalšího pólu, který je umístěn na magnetu. Tento jev se nazývá střídavý proud a tento stav lze prokázat připojením rámu k samostatnému magnetickému kroužku.

Vztah mezi velikostí proudu v rámu a rychlostí otáčení rotoru systému je úměrný. Tím pádem, Čím více se rám otáčí, tím více elektřiny může generátor dodat. Tento indikátor je charakterizován frekvencí otáčení.

Podle zavedených norem by optimální rychlost ve většině zemí neměla překročit 50 Hz. To znamená, že rotor musí vykonat 50 vibrací za sekundu. Pro výpočet parametru je nutné souhlasit s tím, že jedno otočení rámu vede ke změně směru proudu.

Pokud se hřídel zvládne otočit 1x za sekundu, znamená to, že frekvence elektrického proudu je 1 Hz. Chcete-li tedy dosáhnout 50 Hz, budete muset zajistit správný počet otočení snímku za sekundu.

Během provozu se často zvyšuje počet pólů elektromagnetu. Mohou být zpožděny snížením rychlosti otáčení rotoru.

Závislost je v tomto případě nepřímo úměrná. Pro zajištění frekvence 50 Hz tedy budete muset snížit rychlost asi 2krát.

Kromě toho stojí za zmínku, že v některých zemích jsou zavedeny jiné normy rotace rotoru. Standardní indikátor frekvence je 60 Hz.

Dnes výrobci vyrábějí několik typů synchronních generátorů. Mezi existujícími klasifikacemi si několik zaslouží zvláštní pozornost. V první řadě stojí za zvážení rozdělení jednotek podle jejich konstrukčního řešení. Existují dva typy generátorů.

  • Bezkartáčový. Konstrukce elektrického generátoru zahrnuje použití statorových vinutí. Jsou umístěny tak, aby se jádra prvků shodovala se směrem buď magnetických pólů nebo jader, která jsou na cívce. Maximální počet zubů magnetu by neměl překročit 6 kusů.
  • Synchronní, vybavený induktorem. Pokud mluvíme o seřizovacích strojích pracujících při nízkém výkonu, pak se jako rotor používají stejnosměrné magnety. Jinak je rotorem indukční vinutí.

Následující klasifikace zahrnuje rozdělení mobilních stanic do samostatných typů.

  • Hydrogenerátory. Charakteristickým rysem zařízení je rotor s výraznými póly. Takové jednotky se používají k výrobě elektřiny tam, kde není potřeba zajišťovat velký počet otáček zařízení.
  • Turbogenerátory. Rozdíl je v absenci výrazných pólů. Zařízení je sestaveno z různých turbín a je schopno několikanásobně zvýšit počet otáček rotoru.
  • Synchronní kompenzátory. Používá se k dosažení jalového výkonu – důležitý ukazatel v průmyslových zařízeních. S jeho pomocí je možné zlepšit kvalitu dodávaného proudu a stabilizovat napěťové úrovně.
READ
Jak dlouho trvá, než zápach ze zavěšených podhledů zmizí?

Existuje několik běžných modelů takových zařízení.

  • Stepper. Používají se k zajištění provozuschopnosti pohonů instalovaných v mechanismech, které mají provozní cyklus start-stop.
  • Bez převodovky. Používá se hlavně v autonomních systémech.
  • Bezkontaktní. Jsou žádané jako hlavní nebo záložní mobilní stanice na lodích.
  • Hysteretický. Takové generátory se používají pro čítače času.
  • Induktor. Zajištění provozu elektroinstalace.

Dalším typem rozdělení jednotek je typ použitého rotoru. V této kategorii se generátory dělí na zařízení s rotorem s vyčnívajícími póly a rotorem bez vyčnívajících pólů.

První jsou zařízení, ve kterých jsou póly dobře viditelné. Vyznačují se nízkou rychlostí rotoru. Druhá kategorie má ve své konstrukci válcový rotor, který nemá žádné vyčnívající póly.

Aplikace

Synchronní generátory jsou zařízení určená k výrobě střídavého proudu. Taková zařízení můžete najít na různých stanicích:

  • atomový;
  • tepelný;
  • vodní elektrárny.

Jednotky jsou také aktivně využívány v dopravních systémech. Používají se v různých autech a lodních systémech. Synchronní generátor je schopen pracovat jak v autonomním režimu, odděleně od elektrické sítě, tak současně s ní. V tomto případě je možné připojit několik jednotek najednou.

Výhodou stanic vyrábějících střídavý proud je schopnost poskytnout vyhrazený prostor elektřinou. Pohodlné, pokud je objekt umístěn daleko od centrální sítě. Proto jsou jednotky žádané mezi majiteli farem v osadách vzdálených od města.

Jak si vybrat?

Při výběru generátoru je důležité najít vhodné a spolehlivé zařízení, které dokáže dodat elektřinu do přidělené oblasti. Nejprve se musíte rozhodnout o technických parametrech budoucího zařízení. Odborníci doporučují věnovat pozornost:

  • hmotnost elektrického generátoru;
  • rozměry zařízení;
  • moc
  • spotřeba paliva;
  • indikátor hluku;
  • trvání práce.

Dalším důležitým parametrem je možnost organizace automatického provozu. Abyste pochopili, kolik fází vyžaduje budoucí generátor, musíte se rozhodnout o typu a počtu elektrických spotřebičů, které k němu budou připojeny.

Například k jednofázovému elektrickému generátoru se mohou připojit pouze spotřebitelé s jednou fází. Třífázový výrazně rozšiřuje tento ukazatel.

Pořízení takové mobilní elektrárny však není vždy tím nejlepším řešením.

Před nákupem se navíc doporučuje vzít v úvahu zátěž, která bude na zařízení během provozu kladena. Každá fáze by měla nést zatížení maximálně 30 % z celkového počtu. Pokud je tedy výkon generátoru 6 kW, pak při použití zásuvek s napětím 220 V bude možné použít pouze 2 kW.

READ
Jak vybrat správný dveřní zavírač?

Nákup třífázového generátoru je požadován pouze tehdy, když je v domě mnoho třífázových spotřebitelů. Pokud je většina spotřebičů jednofázová, je lepší zakoupit příslušnou jednotku.

Vykořisťování

Před spuštěním elektrického generátoru je nutné jej nejprve seřídit. Nejprve upravte pracovní frekvenci zařízení. To lze provést dvěma způsoby:

  1. změnit konstrukci jednotky a předem předvídat, kolik pólů je potřeba pro provoz elektromagnetu;
  2. zajistit požadovanou rychlost hřídele bez jakýchkoli změn v konstrukci.

Pozoruhodným příkladem jsou nízkorychlostní turbíny. Zajišťují rotaci rotoru při 150 ot./min. Chcete-li upravit frekvenci, použijte první metodu zvýšením počtu pólů na 40 kusů.

Dalším parametrem, který je třeba upravit, je EMF. Existuje potřeba úpravy kvůli změnám v charakteristikách příchozích zátěží působících na mobilní stanici.

Navzdory skutečnosti, že indukované emf zařízení je spojeno s rotorem a jeho rotacemi, z důvodu bezpečnostních požadavků není možné konstrukci rozebrat za účelem změny parametru.

Velikost EMF lze změnit úpravou výsledného magnetického toku. Bude nutné ji zvýšit nebo snížit. Hodnota indikátoru je určena otáčkami vinutí, nebo spíše jejich počtem. Sílu magnetického toku můžete také ovlivnit proudem generovaným cívkou.

Úprava zahrnuje zahrnutí několika cívek do obvodu. Chcete-li to provést, musíte použít další reostaty nebo elektronické obvody. Druhá možnost vyžaduje úpravu parametru pomocí externích stabilizátorů. To zajišťuje spolehlivý servis.

Výhodou synchronní mobilní stanice je možnost synchronizace s jinými elektrickými stroji podobného typu. Zároveň je při zapojení možné porovnávat rychlosti otáčení a zajistit nulový fázový posun. V tomto ohledu jsou mobilní elektrárny žádané v průmyslové energetice, kde je velmi vhodné je využít jako záložní zdroj proudu pro zvýšení výrobní kapacity v případě velkého zatížení.

Níže jsou uvedeny synchronní a asynchronní generátory.