सिंक्रोनस मशीन - मोटर्स, जनरेटर आणि नुकसान भरपाई देणारे

सिंक्रोनस यंत्रे ही विद्युतीय विद्युतीय यंत्रे आहेत ज्यामध्ये रोटर आणि स्टेटर प्रवाहांचे चुंबकीय क्षेत्र समकालिकपणे फिरतात.
थ्री-फेज सिंक्रोनस जनरेटर ही सर्वात शक्तिशाली इलेक्ट्रिकल मशीन आहेत. हायड्रोइलेक्ट्रिक पॉवर प्लांट्समध्ये सिंक्रोनस जनरेटरची युनिट पॉवर 640 मेगावॅट आहे आणि थर्मल पॉवर प्लांट्समध्ये - 8 - 1200 मेगावॅट. सिंक्रोनस मशीनमध्ये, विंडिंगपैकी एक AC मेनशी जोडलेला असतो आणि दुसरा DC द्वारे उत्साहित असतो. पर्यायी विद्युत प्रवाहाला आर्मेचर विंडिंग म्हणतात.
आर्मेचर विंडिंग सिंक्रोनस मशीनच्या सर्व इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक पॉवरला इलेक्ट्रिकल पॉवरमध्ये रुपांतरित करते आणि त्याउलट. म्हणून, ते सामान्यतः स्टेटरवर ठेवले जाते, ज्याला आर्मेचर म्हणतात. उत्तेजना कॉइल रूपांतरित शक्तीच्या 0.3 - 2% वापरते, म्हणून ते सामान्यतः फिरत्या रोटरवर स्थित असते, ज्याला इंडक्टर म्हणतात आणि कमी उत्तेजनाची शक्ती स्लिप रिंग्स किंवा गैर-संपर्क उत्तेजना उपकरणांद्वारे पुरवली जाते.

आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र समकालिक गतीने फिरते n1 = 60f1 / p, rpm, जेथे p = 1,2,3 … 64, इ. ध्रुव जोड्यांची संख्या आहे.
इंडस्ट्रियल नेटवर्क फ्रिक्वेंसी f1 = 50 Hz सह, ध्रुवांच्या वेगवेगळ्या संख्येवर सिंक्रोनस गतीची संख्या: 3000, 1500, 1000, इ.). इंडक्टरचे चुंबकीय क्षेत्र रोटरच्या सापेक्ष स्थिर असल्याने, इंडक्टर आणि आर्मेचरच्या फील्डच्या सतत परस्परसंवादासाठी, रोटर समान समकालिक गतीने फिरणे आवश्यक आहे.

सिंक्रोनस मशीनचे बांधकाम
थ्री-फेज विंडिंगसह सिंक्रोनस मशीनचे स्टेटर बांधकामात वेगळे नसते असिंक्रोनस मशीन स्टेटर, आणि एक रोमांचक कॉइल असलेले रोटर दोन प्रकारचे असतात- प्रमुख ध्रुव आणि अंतर्निहित ध्रुव. उच्च वेगाने आणि कमी संख्येने ध्रुवांवर, अंतर्निहित-पोल रोटर्स वापरले जातात कारण त्यांची रचना अधिक टिकाऊ असते आणि कमी वेगाने आणि मोठ्या संख्येने ध्रुवांवर, मॉड्यूलर बांधकामाचे मुख्य-ध्रुव रोटर्स वापरले जातात. अशा रोटर्सची ताकद कमी आहे, परंतु त्यांची निर्मिती आणि दुरुस्ती करणे सोपे आहे. स्पष्ट ध्रुव रोटर:

ते सिंक्रोनस मशीनमध्ये मोठ्या संख्येने ध्रुवांसह वापरले जातात आणि त्या अनुषंगाने कमी एन. जलविद्युत वनस्पती (हायड्रोजनरेटर). वारंवारता n 60 ते अनेक शंभर क्रांती प्रति मिनिट. सर्वात शक्तिशाली हायड्रोजनरेटरचा रोटर व्यास 12 मीटर आहे ज्याची लांबी 2.5 मीटर आहे, p — 42 आणि n = 143 rpm.
अप्रत्यक्ष रोटर:

वळण — व्यास d = 1.2 — रोटर चॅनेलमध्ये 1.3 मीटर, रोटरची सक्रिय लांबी 6.5 मीटरपेक्षा जास्त नाही. TPP, NPP (टर्बाइन जनरेटर). एका मशीनमध्ये S = 500,000 kVA n = 3000 किंवा 1500 rpm (1 किंवा 2 पोल जोड्या).
फील्ड कॉइल व्यतिरिक्त, रोटरवर एक डँपर किंवा डॅम्पिंग कॉइल असते, ज्याचा वापर सिंक्रोनस मोटर्समध्ये सुरू करण्यासाठी केला जातो. ही कॉइल स्क्विरल केज शॉर्ट-सर्किट कॉइल सारखीच बनविली जाते, फक्त खूप लहान भागाची, कारण रोटरची मुख्य मात्रा फील्ड कॉइलद्वारे घेतली जाते.नॉन-युनिफॉर्म-पोल रोटर्समध्ये, डँपर विंडिंगची भूमिका रोटरच्या घन दातांच्या पृष्ठभागाद्वारे आणि वाहिन्यांमधील प्रवाहकीय वेजेसद्वारे खेळली जाते.
सिंक्रोनस मशीनच्या एक्सिटेशन विंडिंगमध्ये डायरेक्ट करंट मशीनच्या शाफ्टवर स्थापित केलेल्या विशेष डीसी जनरेटरमधून पुरवला जाऊ शकतो आणि त्याला एक्सायटर म्हणतात, किंवा सेमीकंडक्टर रेक्टिफायरद्वारे मेनमधून.
या विषयावर देखील पहा:
सिंक्रोनस मशीनचा उद्देश आणि व्यवस्था

सिंक्रोनस टर्बो आणि हायड्रोजनरेटर कसे कार्य करतात

सिंक्रोनस मशीन जनरेटर किंवा मोटर म्हणून काम करू शकते. स्टेटर विंडिंगला थ्री-फेज मेन करंट पुरवल्यास सिंक्रोनस मशीन मोटर म्हणून काम करू शकते. या प्रकरणात, स्टेटर आणि रोटरच्या चुंबकीय क्षेत्रांच्या परस्परसंवादाच्या परिणामी, स्टेटर फील्ड त्याच्यासह रोटर घेऊन जाते. या प्रकरणात, रोटर त्याच दिशेने आणि स्टेटर फील्डच्या समान वेगाने फिरते.

सिंक्रोनस मशीन्सच्या ऑपरेशनचा जनरेटर मोड सर्वात सामान्य आहे आणि जवळजवळ सर्व विद्युत ऊर्जा सिंक्रोनस जनरेटरद्वारे तयार केली जाते. सिंक्रोनस मोटर्स 600 kW पेक्षा जास्त आणि 1 kW पर्यंत मायक्रोमोटर म्हणून वापरली जातात. 1000 V पर्यंतच्या व्होल्टेजसाठी सिंक्रोनस जनरेटर स्वायत्त वीज पुरवठा प्रणालीसाठी युनिट्समध्ये वापरले जातात.

या जनरेटरसह युनिट्स स्थिर आणि मोबाइल असू शकतात. बहुतेक युनिट्स डिझेल इंजिनसह वापरली जातात, परंतु ते गॅस टर्बाइन, इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि गॅसोलीन इंजिनद्वारे समर्थित केले जाऊ शकतात.

सिंक्रोनस मोटार सिंक्रोनस जनरेटरपेक्षा फक्त स्टार्टिंग डॅम्पिंग कॉइलद्वारे वेगळी असते, ज्याने मोटरचे चांगले प्रारंभिक गुणधर्म सुनिश्चित केले पाहिजेत.

सहा-ध्रुव सिंक्रोनस जनरेटरची योजना.एका टप्प्याच्या विंडिंगचे क्रॉस-सेक्शन (तीन मालिका-कनेक्ट केलेले विंडिंग) दर्शविले आहेत. इतर दोन टप्प्यांचे विंडिंग आकृतीमध्ये दर्शविलेल्या मुक्त स्लॉटमध्ये बसतात. टप्पे तारा किंवा डेल्टामध्ये जोडलेले आहेत.

जनरेटर मोड: मोटर (टर्बाइन) रोटर फिरवते, ज्याची कॉइल स्थिर व्होल्टेजसह पुरवली जाते? एक विद्युतप्रवाह आहे जो कायम चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. चुंबकीय क्षेत्र रोटरसह फिरते, स्टेटर विंडिंग्स ओलांडते आणि समान परिमाण आणि वारंवारतेचा EMF प्रेरित करते परंतु 1200 (सममितीय तीन-चरण प्रणाली) ने स्थलांतरित होते.

मोटर मोड: स्टेटर वाइंडिंग थ्री-फेज नेटवर्कशी कनेक्ट केलेले आहे आणि रोटर वळण थेट करंट स्त्रोताशी जोडलेले आहे. उत्तेजना कॉइलच्या थेट प्रवाहासह मशीनच्या फिरत्या चुंबकीय क्षेत्राच्या परस्परसंवादाच्या परिणामी, एक टॉर्क एमव्हीआर उद्भवतो, जो रोटरला चुंबकीय क्षेत्राच्या वेगाने फिरवतो.

सिंक्रोनस मोटरचे यांत्रिक वैशिष्ट्य — अवलंबन n (M) — हा एक क्षैतिज विभाग आहे.

शैक्षणिक फिल्मस्ट्रिप - 1966 मध्ये शैक्षणिक साहित्य कारखान्याने निर्मित "सिंक्रोनस मोटर्स".
तुम्ही ते येथे पाहू शकता: फिल्मस्ट्रिप «सिंक्रोनस मोटर»

सिंक्रोनस मोटर्सचा वापर लक्षणीय अंडरलोडसह असिंक्रोनस मोटर्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर पॉवर सिस्टम आणि स्टेशनच्या ऑपरेशनमध्ये गुंतागुंत निर्माण करतो: सिस्टममधील पॉवर फॅक्टर कमी होतो, ज्यामुळे सर्व डिव्हाइसेस आणि लाइन्समध्ये अतिरिक्त नुकसान होते, तसेच त्यांचा अपुरा वापर होतो. सक्रिय शक्ती अटी. म्हणूनच, सिंक्रोनस मोटर्सचा वापर आवश्यक बनला, विशेषत: शक्तिशाली ड्राइव्हसह यंत्रणांसाठी.

सिंक्रोनस मोटर्सचा एसिंक्रोनस मोटर्सपेक्षा मोठा फायदा आहे, तो म्हणजे, डीसी उत्तेजनामुळे, ते कॉस्फी = 1 सह कार्य करू शकतात आणि नेटवर्कमधून प्रतिक्रियाशील उर्जा वापरत नाहीत आणि ऑपरेशन दरम्यान, जेव्हा अतिउत्साही होतात तेव्हा ते प्रतिक्रियाशील शक्ती देखील देतात. नेटवर्क परिणामी, नेटवर्कचा पॉवर फॅक्टर सुधारला जातो आणि त्यातील व्होल्टेज ड्रॉप आणि तोटा कमी होतो, तसेच पॉवर प्लांट्समध्ये कार्यरत जनरेटरचा पॉवर फॅक्टर देखील कमी होतो.

सिंक्रोनस मोटरचा कमाल टॉर्क U च्या प्रमाणात आहे आणि असिंक्रोनस मोटर U2 साठी.

म्हणून, जेव्हा व्होल्टेज कमी होते, तेव्हा सिंक्रोनस मोटर उच्च भार क्षमता राखून ठेवते. याव्यतिरिक्त, सिंक्रोनस मोटर्सचा उत्तेजना प्रवाह वाढवण्याच्या शक्यतेचा वापर केल्याने नेटवर्कमध्ये आपत्कालीन व्होल्टेज ड्रॉप झाल्यास त्यांची विश्वासार्हता वाढवणे शक्य होते आणि या प्रकरणांमध्ये संपूर्णपणे पॉवर सिस्टमची ऑपरेटिंग परिस्थिती सुधारणे शक्य होते. एअर गॅपच्या मोठ्या आकारामुळे, सिंक्रोनस मोटर्सच्या स्टील आणि रोटरच्या पिंजर्यात अतिरिक्त नुकसान असिंक्रोनस मोटर्सच्या तुलनेत कमी असते, म्हणून सिंक्रोनस मोटर्सची कार्यक्षमता सामान्यतः जास्त असते.

दुसरीकडे, सिंक्रोनस मोटर्सचे बांधकाम गिलहरी-पिंजरा इंडक्शन मोटर्सपेक्षा अधिक क्लिष्ट आहे आणि त्याव्यतिरिक्त, सिंक्रोनस मोटर्समध्ये डीसी कॉइल पुरवण्यासाठी एक्सायटर किंवा इतर डिव्हाइस असणे आवश्यक आहे. परिणामी, सिंक्रोनस मोटर्स बहुतेक प्रकरणांमध्ये एसिंक्रोनस गिलहरी-पिंजरा मोटर्सपेक्षा अधिक महाग असतात.

सिंक्रोनस मोटर्सच्या ऑपरेशन दरम्यान, त्यांना सुरू करण्यात मोठ्या अडचणी उद्भवल्या.या अडचणी आधीच दूर झाल्या आहेत.

सिंक्रोनस मोटर्सचे प्रारंभ आणि गती नियंत्रण देखील अधिक कठीण आहे. तथापि, सिंक्रोनस मोटर्सचा फायदा इतका मोठा आहे की उच्च शक्तींमध्ये ते जेथे वारंवार सुरू होतात आणि थांबतात तेथे त्यांचा वापर करणे उचित आहे आणि वेग नियंत्रण आवश्यक नाही (मोटर जनरेटर, शक्तिशाली पंप, पंखे, कॉम्प्रेसर, मिल्स, क्रशर आणि इ.). ).

हे देखील पहा:

सिंक्रोनस मोटर्स सुरू करण्यासाठी ठराविक योजना

सिंक्रोनस मोटर्सचे इलेक्ट्रोमेकॅनिकल गुणधर्म

सिंक्रोनस कम्पेन्सेटर

सिंक्रोनस कम्पेन्सेटर्स नेटवर्कच्या पॉवर फॅक्टरची भरपाई करण्यासाठी आणि ग्राहक भार केंद्रित असलेल्या भागात नेटवर्कची सामान्य व्होल्टेज पातळी राखण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. सिंक्रोनस कम्पेन्सेटरच्या ऑपरेशनचा अतिउत्साही मोड सामान्य असतो जेव्हा तो ग्रिडला प्रतिक्रियाशील शक्ती पुरवतो.

या संदर्भात, नुकसान भरपाई देणारे, तसेच कॅपेसिटर बँक जे समान हेतूने सेवा देतात, ग्राहक सबस्टेशनवर स्थापित केले जातात, त्यांना प्रतिक्रियाशील उर्जा जनरेटर देखील म्हणतात. तथापि, वापरकर्ता लोड कमी होण्याच्या कालावधीत (उदाहरणार्थ, रात्री), जेव्हा ते नेटवर्कमधून प्रेरक प्रवाह आणि प्रतिक्रियाशील उर्जा वापरतात तेव्हा सिंक्रोनस कम्पेन्सेटर आणि अंडरएक्सिटेशन मोडमध्ये वापरणे आवश्यक असते, कारण या प्रकरणांमध्ये नेटवर्क व्होल्टेज कमी होते. वाढवा, आणि ते सामान्य स्तरावर राखण्यासाठी, प्रेरक प्रवाहांसह नेटवर्क लोड करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे त्यात अतिरिक्त व्होल्टेज ड्रॉप होते.

या उद्देशासाठी, प्रत्येक सिंक्रोनस कम्पेन्सेटर स्वयंचलित उत्तेजना किंवा व्होल्टेज रेग्युलेटरसह सुसज्ज आहे, जो उत्तेजित करंटच्या परिमाणाचे नियमन करतो जेणेकरून कम्पेसाटरच्या टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज स्थिर राहते.