Sünkroongeneraator: seade, tüübid ja rakendus

Sünkroongeneraator on spetsiaalne seade, mille abil on võimalik mistahes energia muundada elektrienergiaks. Selliste seadmete rollis on mobiilsed jaamad, soojus- või päikesepaneelid, eriseadmed. Olenevalt generaatori tüübist määratakse selle kasutamise võimalus, seega tasub täpsemalt aru saada, mis seadmega on tegu.

19. sajandi lõpus töötas Robert Boschi ettevõte esmakordselt välja midagi generaatori sarnast. Seade oli võimeline mootori süütama. Testimisprotsessi käigus selgus, et masin ei sobi püsivaks kasutamiseks, kuid arendajad said seadet täiustada.

1890. aastal läks ettevõte peaaegu täielikult üle nende seadmete tootmisele, kuna see saavutas suure populaarsuse. 1902. aastal lõi Boschi õpilane kõrgepinge abil süüte. Seade suutis tekitada küünla kahe elektroodi vahele sädeme, mis muutis süsteemi mitmekülgsemaks.

XX sajandi 60ndate algusest sai generaatorite leviku ajastus kogu maailmas. Ja kui varem olid seadmed nõudlikud ainult autotööstuses, siis nüüd suudavad sellised üksused varustada elektriga terveid maju.

Selliste üksuste disain hõlmab ainult kahte põhielementi:

• rootor;
• staator.

Generaatori põhiülesanne on üht tüüpi energia muundamine elektrienergiaks. Selle abiga on võimalik varustada sõltuvatele seadmetele vajalikul hulgal voolu, et neid saaks kasutada.

Generaatori jõudluse hindamiseks peate vaatama selle omadusi. Põhimõtteliselt on need samad, mis alalisvoolu genereeriva jaama omad. Peamised hindamisparameetrid on mitmed tegurid.

• Tühikäik. See näitab EMF-i sõltuvust liikuvate voolude tugevusest, mis vastutavad siibri mähise ergutamise eest. Selle abil on võimalik määrata ahelate magnetiseeritavuse võimet.
• Väline omadus. See eeldab paralleelset ühendust pooli pinge ja koormusvoolu vahel. Väärtus sõltub seadmele rakendatud koormuse tüübist. Põhjuste hulgas, mis võivad põhjustada muutusi, on seadme EMF-i suurenemine või vähenemine, samuti pingelangus seadmesse paigutatud mähise mähistes.
• Kohandamine. Esindab suhet, mis tekib ergutusvoolude ja koormusvoolu vahel. Sünkroonseadmete jõudluse ja kaitse tagamine saavutatakse selle indikaatori jälgimisega.Seda on lihtne saavutada, kui reguleerite EMF-i pidevalt.

Seadme tööpõhimõttest pole nii raske aru saada. See seisneb magnetraami pööramises elektrivälja tekitamiseks. Raami pöörlemise ajal ilmuvad magnetjooned, mis hakkavad ületama selle kontuuri. Ristumine aitab kaasa elektrivoolu tekkele.

Selleks, et määrata, kus elektrienergia vood liiguvad, peate kasutama kerereeglit. Tuleb märkida, et mõnes piirkonnas on voolu vool vastupidine. Järgmise pooluse jõudmisel, mis asub magnetil, muutuvad suunad pidevalt. Seda nähtust nimetatakse vahelduvvooluks ja seda tingimust saab tõestada, ühendades raami eraldi magnetrõngaga.

Kaadri voolutugevuse ja süsteemi rootori pöörlemiskiiruse vaheline seos on võrdeline. Sellel viisil, mida rohkem raam pöörleb, seda rohkem elektrit generaator suudab toita. Seda indikaatorit iseloomustab pöörlemissagedus.

Kehtestatud standardite kohaselt ei tohiks optimaalne kiirus enamikus riikides ületada 50 Hz. See tähendab, et rootor peab sooritama 50 võnkumist sekundis. Parameetri arvutamiseks on vaja kokku leppida, et raami üks pööre toob kaasa voolu suuna muutumise.

Kui võllil on aega pöörata 1 kord sekundis, tähendab see, et elektrivoolu sagedus on 1 Hz. Seega on sageduse 50 Hz saavutamiseks vaja ette näha õige arv kaadri pöörlemisi sekundis.

Sõltuvus on sel juhul pöördvõrdeline. Seega on 50 Hz sageduse tagamiseks vaja kiirust umbes 2 korda vähendada.

Lisaks väärib märkimist, et mõnes riigis on rootori pöörlemise jaoks kehtestatud muud standardid. Standardsageduse indikaator on 60 Hz.

Tänapäeval toodavad tootjad mitut tüüpi sünkroongeneraatoreid. Olemasolevate klassifikatsioonide hulgas väärivad mitmed erilist tähelepanu. Kõigepealt tasub kaaluda üksuste jaotust konstruktiivse seadme järgi. Generaatoreid on kahte tüüpi.

• Harjadeta. Generaatori konstruktsioon hõlmab staatori mähiste kasutamist. Need on paigutatud nii, et elementide südamikud langevad kokku kas magnetpooluste või mähisel olevate südamike suunaga. Magnethammaste maksimaalne arv ei tohiks ületada 6 tükki.

• Sünkroonne, varustatud induktiivpooliga. Kui me räägime väikese võimsusega töötavatest reguleerimismasinatest, siis rootorina kasutatakse alalisvoolumagneteid. Vastasel juhul on rootor induktiivpooli mähis.

Järgmine klassifikatsioon eeldab mobiilsidejaamade jagamist eraldi tüüpideks.

• Hüdrogeneraatorid. Seadme eripäraks on selgelt väljendunud poolustega rootor. Selliseid seadmeid kasutatakse elektrienergia tootmiseks, kui pole vaja seadme suurt pööret teha.

• Turbogeneraatorid. Erinevus seisneb väljendunud pooluste puudumises.Seade on kokku pandud erinevatest turbiinidest, see on võimeline suurendama rootori pöörete arvu mitu korda.

• Sünkroonsed kompensaatorid. Seda kasutatakse reaktiivvõimsuse saavutamiseks - oluline näitaja tööstusrajatistes. Selle abiga on võimalik parandada tarnitava voolu kvaliteeti ja stabiliseerida pingenäitajaid.

Selliste seadmete jaoks on mitu levinud mudelit.

• Stepper. Neid kasutatakse käivitus-seiskamistsükliga mehhanismidesse paigaldatud ajamite töökindluse tagamiseks.

• Käiguta. Kasutatakse peamiselt autonoomsetes süsteemides.

• Kontaktivaba. Nõutud laevade peamise või varumobiiljaamana.

• Hüsterees. Selliseid generaatoreid kasutatakse ajaloendurite jaoks.

• Induktiivpool. Tagada elektripaigaldiste töö.

Esimesed on seadmed, milles poolused on selgelt nähtavad. Neid iseloomustab rootori väike pöörlemiskiirus. Teise kategooria konstruktsioonis on silindriline rootor, millel ei ole väljaulatuvaid poste.

Sünkroongeneraatorid on seadmed, mis on ette nähtud vahelduvvoolu tootmiseks. Selliseid seadmeid saate kohtuda erinevates jaamades:

• aatomi;
• soojus;
• hüdroelektrijaamad.

Samuti kasutatakse transpordisüsteemides aktiivselt agregaate. Neid kasutatakse erinevates sõidukites, laevasüsteemides. Sünkroongeneraator on võimeline töötama nii eraldiseisvas režiimis, eraldi elektrivõrgust kui ka sellega samaaegselt.Sel juhul on võimalik ühendada mitu seadet korraga.

Vahelduvvoolu tootvate jaamade eeliseks on võimalus varustada eraldatud ruumi elektriga. See on mugav, kui objekt asub keskvõrgust kaugel. Seetõttu on üksused nõutud linnast kaugemal asuvate talude omanike seas.

Generaatori valikul on oluline leida sobiv ja töökindel seade, mis suudaks eraldatud alale elektrienergiaga varustada. Kõigepealt peate otsustama tulevase seadme tehnilised parameetrid. Eksperdid soovitavad pöörata tähelepanu:

• generaatori kaal;
• seadme mõõtmed;
• võimsus;
• kütusekulu;
• müra indikaator;
• töö kestus.

Ja ka oluline parameeter on automaatse töö korraldamise võimalus. Et mõista, mitu faasi tulevane generaator vajab, peate otsustama sellega ühendatavate elektriseadmete tüübi ja arvu üle.

Sellise mobiilse elektrijaama ostmine pole aga alati parim lahendus.

Enne ostmist on lisaks soovitatav arvestada koormusega, mis seadmele selle töötamise ajal mõjub. Iga faas peaks olema koormatud maksimaalselt 30% kogumahust. Seega, kui generaatori võimsus on 6 kW, siis 220 V pingega pistikupesade kasutamisel saab kasutada ainult 2 kW.

Kolmefaasilise generaatori ostmine on nõudlik ainult siis, kui majas on palju kolmefaasilisi tarbijaid.Kui enamik seadmeid on ühefaasilised, on parem osta sobiv seade.

Enne generaatori käivitamist peate esmalt selle reguleerima. Kõigepealt määrake seadme sagedus. Seda saate teha kahel viisil.

1. muuta seadme konstruktsiooni, olles eelnevalt ette näinud, mitu poolust on elektromagneti tööks vaja;
2. tagama vajaliku võlli pöörlemiskiiruse ilma konstruktsiooni muutmata.

Ilmekas näide on madala kiirusega turbiinid. Need tagavad rootori pöörlemise kiirusega 150 pööret minutis. Sageduse reguleerimiseks kasutatakse esimest meetodit, suurendades postide arvu 40 tükini.

Hoolimata asjaolust, et seadme induktsioon-emf on seotud rootori ja selle pööretega, on ohutusnõuete tõttu võimatu konstruktsiooni parameetri muutmiseks lahti võtta.

EMF-i väärtust saate muuta, reguleerides tekkivat magnetvoogu. Seda tuleb suurendada või vähendada. Mähise pöörded või õigemini nende arv vastutavad indikaatori väärtuse eest. Ja ka on võimalik mõjutada magnetvoo võimsust läbi voolu, mis moodustab mähise.

Reguleerimine hõlmab mitme mähise kaasamist ahelasse. Selleks peate kasutama täiendavaid reostaate või elektroonilisi lülitusi. Teine võimalus nõuab parameetri seadistamist väliste stabilisaatorite tõttu. See tagab usaldusväärse teeninduse.

Sünkroonse mobiiljaama eeliseks on võimalus sünkroniseerida teiste sama tüüpi masinatega. Samas on ühenduse ajal võimalik võrrelda pöörlemiskiirusi ja tagada nullfaasi nihe. Sellega seoses on mobiilsed elektrijaamad nõutud tööstuslikus energeetikas, kus neid on väga mugav kasutada varuvooluallikana, et suurendada tootmisvõimsust suurte koormuste korral.

Sünkroonse ja asünkroonse generaatori kohta vt allpool.