सिंक्रोनस जनरेटरच्या ऑपरेशनच्या पद्धती, जनरेटरची ऑपरेटिंग वैशिष्ट्ये

सिंक्रोनस जनरेटरचे वैशिष्ट्य दर्शविणारे मुख्य प्रमाण आहेत: टर्मिनल व्होल्टेज U, चार्जिंग I, स्पष्ट पॉवर P (kVa), रोटर क्रांती प्रति मिनिट n, पॉवर फॅक्टर cos φ.

सिंक्रोनस जनरेटरची सर्वात महत्वाची वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत:

• निष्क्रिय वैशिष्ट्य,

• बाह्य वैशिष्ट्य,

• नियमन वैशिष्ट्य.

सिंक्रोनस जनरेटरचे नो-लोड वैशिष्ट्य

जनरेटरचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स हे उत्तेजित प्रवाह iv आणि जनरेटरच्या रोटरच्या प्रति मिनिट क्रांत्यांच्या संख्येने तयार केलेल्या चुंबकीय प्रवाह Ф च्या परिमाणाच्या प्रमाणात असते:

E = cnF,

जेथे s — आनुपातिकता घटक.

जरी सिंक्रोनस जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचे परिमाण रोटरच्या क्रांतीच्या संख्येवर अवलंबून असले तरी, रोटरच्या रोटेशनचा वेग बदलून ते समायोजित करणे अशक्य आहे, कारण इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सची वारंवारता ही संख्याशी संबंधित आहे. जनरेटरच्या रोटरची क्रांती, जी स्थिर ठेवली पाहिजे.

त्यामुळे, सिंक्रोनस जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचे परिमाण समायोजित करण्याचा एकमेव मार्ग उरतो — हा मुख्य चुंबकीय प्रवाह F मध्ये बदल आहे. नंतरचे सामान्यतः उत्तेजना सर्किटमध्ये सादर केलेल्या रियोस्टॅटचा वापर करून उत्तेजना प्रवाह iw समायोजित करून साध्य केले जाते. जनरेटर च्या. या सिंक्रोनस जनरेटरसह त्याच शाफ्टवर असलेल्या डायरेक्ट करंट जनरेटरमधून एक्सिटेशन कॉइलचा पुरवठा केला गेल्यास, डायरेक्ट करंट जनरेटरच्या टर्मिनल्सवर व्होल्टेज बदलून सिंक्रोनस जनरेटरचा उत्तेजना प्रवाह समायोजित केला जातो.

स्थिर नाममात्र रोटर गती (n = const) आणि शून्य (1 = 0) च्या समान भार असलेल्या उत्तेजित करंट iw वर सिंक्रोनस जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E चे अवलंबन जनरेटरचे निष्क्रिय वैशिष्ट्य म्हणतात.

आकृती 1 जनरेटरचे नो-लोड वैशिष्ट्य दर्शवते. येथे, वक्राची चढत्या शाखा 1 काढून टाकली जाते कारण वर्तमान iv शून्य ते ivm पर्यंत वाढते आणि वक्राची उतरती शाखा 2 — जेव्हा iv ivm वरून iv = 0 मध्ये बदलते.

तांदूळ. 1. सिंक्रोनस जनरेटरचे निष्क्रिय वैशिष्ट्य

चढत्या 1 आणि उतरत्या 2 शाखांमधील विचलन अवशिष्ट चुंबकत्वाद्वारे स्पष्ट केले आहे. या शाखांनी बांधलेले क्षेत्रफळ जितके मोठे असेल तितकेच चुंबकीकरण रिव्हर्सल सिंक्रोनस जनरेटरच्या स्टीलमध्ये उर्जा कमी होते.

त्याच्या सुरुवातीच्या सरळ विभागात निष्क्रिय वक्र वाढण्याची तीव्रता सिंक्रोनस जनरेटरच्या चुंबकीय सर्किटचे वैशिष्ट्य दर्शवते. जनरेटरच्या हवेतील अंतरांमधील एम्प-टर्न फ्लो रेट जितका कमी असेल तितकाच जनरेटर निष्क्रिय वैशिष्ट्यपूर्ण असेल, इतर परिस्थितींमध्ये.

जनरेटरची बाह्य वैशिष्ट्ये

लोडेड सिंक्रोनस जनरेटरचे टर्मिनल व्होल्टेज जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E, त्याच्या स्टेटर विंडिंगच्या सक्रिय प्रतिकारातील व्होल्टेज ड्रॉप, डिसिपेशन सेल्फ-इंडक्शन इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स Es मुळे व्होल्टेज ड्रॉप आणि व्होल्टेज ड्रॉपवर अवलंबून असते. आर्मेचर प्रतिक्रिया.

हे ज्ञात आहे की विघटनशील इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स Es विघटनशील चुंबकीय प्रवाह Fc वर अवलंबून असते, जे जनरेटर रोटरच्या चुंबकीय ध्रुवांमध्ये प्रवेश करत नाही आणि त्यामुळे जनरेटरच्या चुंबकीकरणाची डिग्री बदलत नाही. जनरेटरचे विघटनशील सेल्फ-इंडक्शन इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स Es तुलनेने लहान आहे आणि त्यामुळे व्यावहारिकदृष्ट्या दुर्लक्षित केले जाऊ शकते. त्यानुसार, जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचा तो भाग जो विघटनशील सेल्फ-इंडक्शन इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स ईएसची भरपाई करतो तो व्यावहारिकदृष्ट्या शून्याच्या समान मानला जाऊ शकतो. .

आर्मेचर प्रतिसादाचा सिंक्रोनस जनरेटरच्या ऑपरेशनच्या मोडवर आणि विशेषतः त्याच्या टर्मिनल्सवरील व्होल्टेजवर अधिक लक्षणीय प्रभाव पडतो. या प्रभावाची डिग्री केवळ जनरेटर लोडच्या आकारावरच नाही तर लोडच्या स्वरूपावर देखील अवलंबून असते.

जनरेटर लोड पूर्णपणे सक्रिय असलेल्या केससाठी सिंक्रोनस जनरेटरच्या आर्मेचर प्रतिक्रियेच्या प्रभावाचा प्रथम विचार करूया. या उद्देशासाठी आम्ही अंजीरमध्ये दर्शविलेल्या कार्यरत सिंक्रोनस जनरेटरच्या सर्किटचा भाग घेतो. 2, अ. आर्मेचर विंडिंगवर एक सक्रिय वायर असलेला स्टेटरचा एक भाग आणि त्याच्या अनेक चुंबकीय ध्रुवांसह रोटरचा एक भाग येथे दर्शविला आहे.

तांदूळ. 2. भारांखाली आर्मेचर प्रतिक्रियेचा प्रभाव: a — सक्रिय, b — प्रेरक, c — कॅपेसिटिव्ह निसर्ग

या क्षणी, रोटरसह घड्याळाच्या उलट दिशेने फिरणाऱ्या इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सपैकी एकाचा उत्तर ध्रुव स्टेटर विंडिंगच्या सक्रिय वायरच्या खाली जातो.

या वायरमध्ये प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स ड्रॉइंगच्या प्लेनच्या मागे आपल्या दिशेने निर्देशित केले जाते. आणि जनरेटर लोड पूर्णपणे सक्रिय असल्याने, आर्मेचर विंडिंग करंट Iz इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्ससह टप्प्यात आहे. म्हणून, स्टेटर विंडिंगच्या सक्रिय कंडक्टरमध्ये, ड्रॉईंगच्या विमानामुळे प्रवाह आपल्या दिशेने वाहतो.

इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सद्वारे तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा येथे घन रेषांमध्ये दर्शविल्या आहेत आणि आर्मेचर वळण वायर प्रवाहाने तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा येथे दर्शविल्या आहेत. - एक ठिपकेदार ओळ.

अंजीर मध्ये खाली. 2, a इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या उत्तर ध्रुवाच्या वर स्थित परिणामी चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरणाचा वेक्टर आकृती दर्शवितो. येथे आपण पाहतो की इलेक्ट्रोमॅग्नेटने तयार केलेल्या मुख्य चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय इंडक्शन V ची रेडियल दिशा असते आणि आर्मेचर विंडिंग करंटच्या चुंबकीय क्षेत्राचे चुंबकीय इंडक्शन VI उजवीकडे निर्देशित केले जाते आणि व्हेक्टर V वर लंब असते.

परिणामी चुंबकीय प्रेरण कट वर आणि उजवीकडे निर्देशित केला जातो. याचा अर्थ असा की चुंबकीय क्षेत्र जोडल्यामुळे अंतर्निहित चुंबकीय क्षेत्राची काही विकृती झाली आहे. उत्तर ध्रुवाच्या डावीकडे ते काहीसे कमकुवत झाले आणि उजवीकडे ते थोडेसे वाढले.

हे पाहणे सोपे आहे की परिणामी चुंबकीय प्रेरण वेक्टरचा रेडियल घटक, ज्यावर जनरेटरच्या प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचे परिमाण मूलत: अवलंबून असते, बदललेले नाही. म्हणून, जनरेटरच्या पूर्णपणे सक्रिय लोड अंतर्गत आर्मेचर प्रतिक्रिया जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सच्या विशालतेवर परिणाम करत नाही.याचा अर्थ असा की गळतीच्या सेल्फ-इंडक्शन इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सकडे दुर्लक्ष केल्यास जनरेटरवर पूर्णपणे सक्रिय लोडसह व्होल्टेज ड्रॉप केवळ जनरेटरच्या सक्रिय प्रतिकारामधील व्होल्टेज ड्रॉपमुळे होते.

आता आपण असे गृहीत धरू की समकालिक जनरेटरवरील भार पूर्णपणे प्रेरक आहे. या प्रकरणात, वर्तमान Az इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E च्या मागे π / 2 च्या कोनाने मागे पडतो... याचा अर्थ कमाल विद्युत प्रवाह कमाल इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सपेक्षा थोड्या वेळाने कंडक्टरमध्ये दिसून येतो. म्हणून, जेव्हा आर्मेचर विंडिंग वायरमधील विद्युतप्रवाह त्याच्या कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचतो, तेव्हा उत्तर ध्रुव N या वायरच्या खाली राहणार नाही, परंतु अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, रोटरच्या फिरण्याच्या दिशेने थोडे पुढे जाईल. 2, बी.

या प्रकरणात, आर्मेचर विंडिंगच्या चुंबकीय प्रवाहाच्या चुंबकीय रेषा (डॉटेड रेषा) दोन समीप विरुद्ध ध्रुव N आणि S द्वारे बंद केल्या जातात आणि चुंबकीय ध्रुवांद्वारे तयार केलेल्या जनरेटरच्या मुख्य चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय रेषांकडे निर्देशित केल्या जातात. यामुळे मुख्य चुंबकीय मार्ग केवळ विकृत होत नाही तर थोडा कमकुवत देखील होतो.

अंजीर मध्ये. 2.6 चुंबकीय इंडक्शन्सचा वेक्टर आकृती दर्शवितो: मुख्य चुंबकीय क्षेत्र B, आर्मेचर प्रतिक्रिया Vi मुळे चुंबकीय क्षेत्र आणि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र Vres.

येथे आपण पाहतो की परिणामी चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरणाचा रेडियल घटक मुख्य चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरण B पेक्षा ΔV मूल्याने लहान झाला आहे. म्हणून, प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स देखील कमी होतो कारण ते चुंबकीय प्रेरणाच्या रेडियल घटकामुळे होते.याचा अर्थ जनरेटर टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज, इतर गोष्टी समान असल्याने, पूर्णपणे सक्रिय जनरेटर लोडवरील व्होल्टेजपेक्षा कमी असेल.

जर जनरेटरमध्ये पूर्णपणे कॅपेसिटिव्ह भार असेल, तर त्यातील विद्युत् प्रवाह इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सच्या टप्प्याला π/2 च्या कोनात नेतो... जनरेटरच्या आर्मेचर विंडिंगच्या तारांमधील विद्युतप्रवाह आता इलेक्ट्रोमोटिव्हपेक्षा जास्तीत जास्त आधी पोहोचतो. बल E. म्हणून, जेव्हा अँकरच्या वळणाच्या वायरमधील विद्युतप्रवाह (चित्र 2, c) त्याच्या कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचतो, तेव्हा N चा उत्तर ध्रुव अजूनही या वायरला सामावून घेणार नाही.

या प्रकरणात, आर्मेचर विंडिंगच्या चुंबकीय प्रवाहाच्या चुंबकीय रेषा (बिंदू असलेल्या रेषा) दोन समीप विरुद्ध ध्रुव N आणि S द्वारे बंद केल्या जातात आणि जनरेटरच्या मुख्य चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय रेषांसह मार्गावर निर्देशित केल्या जातात. यामुळे जनरेटरचे मुख्य चुंबकीय क्षेत्र केवळ विकृत होत नाही तर काही प्रमाणात वाढले आहे.

अंजीर मध्ये. 2, c चुंबकीय प्रेरणाचा वेक्टर आकृती दर्शवितो: मुख्य चुंबकीय क्षेत्र V, आर्मेचर प्रतिक्रिया Vya मुळे होणारे चुंबकीय क्षेत्र आणि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र Bres. आपण पाहतो की परिणामी चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरणाचा रेडियल घटक मुख्य चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरण B पेक्षा ΔB या प्रमाणात मोठा झाला आहे. म्हणून, जनरेटरची प्रेरक इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती देखील वाढली आहे, याचा अर्थ जनरेटर टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज, इतर सर्व परिस्थिती समान असल्याने, पूर्णपणे प्रेरक जनरेटर लोडवर व्होल्टेजपेक्षा जास्त होईल.

वेगवेगळ्या निसर्गाच्या भारांसाठी सिंक्रोनस जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सवर आर्मेचर प्रतिक्रियेचा प्रभाव स्थापित केल्यावर, आम्ही जनरेटरची बाह्य वैशिष्ट्ये स्पष्ट करण्यासाठी पुढे जाऊ.सिंक्रोनस जनरेटरचे बाह्य वैशिष्ट्य म्हणजे स्थिर रोटर गती (n = const), स्थिर उत्तेजित प्रवाह (iv = const) आणि पॉवर फॅक्टरची स्थिरता (cos φ =) लोड I वर त्याच्या टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज U चे अवलंबित्व. const).

अंजीर मध्ये. 3 भिन्न स्वरूपाच्या लोडसाठी सिंक्रोनस जनरेटरची बाह्य वैशिष्ट्ये दिली आहेत. वक्र 1 सक्रिय लोड अंतर्गत बाह्य वैशिष्ट्य व्यक्त करते (cos φ = 1.0). या प्रकरणात, जेव्हा लोड निष्क्रिय ते 10 - 20% नो-लोड जनरेटर व्होल्टेजमध्ये बदलते तेव्हा जनरेटर टर्मिनल व्होल्टेज कमी होते.

वक्र 2 रेझिस्टिव्ह-इंडक्टिव्ह लोडसह बाह्य वैशिष्ट्य व्यक्त करतो (cos φ = 0, आठ). या प्रकरणात, आर्मेचर प्रतिक्रियेच्या डिमॅग्नेटाइझिंग प्रभावामुळे जनरेटर टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज वेगाने कमी होते. जेव्हा जनरेटर लोड नो-लोड वरून रेटमध्ये बदलतो, तेव्हा व्होल्टेज 20 - 30% नो-लोड व्होल्टेजच्या आत खाली येते.

वक्र 3 सक्रिय-कॅपेसिटिव्ह लोडवर (cos φ = 0.8) समकालिक जनरेटरचे बाह्य वैशिष्ट्य व्यक्त करते. या प्रकरणात, आर्मेचर प्रतिक्रियाच्या चुंबकीय कृतीमुळे जनरेटर टर्मिनल व्होल्टेज काहीसे वाढते.

तांदूळ. 3. विविध भारांसाठी अल्टरनेटरची बाह्य वैशिष्ट्ये: 1 — सक्रिय, 2 — प्रेरक, 3 कॅपेसिटिव्ह

सिंक्रोनस जनरेटरचे नियंत्रण वैशिष्ट्य

सिंक्रोनस जनरेटरचे नियंत्रण वैशिष्ट्य जनरेटरच्या टर्मिनल्सवरील व्होल्टेजच्या स्थिर प्रभावी मूल्यासह लोड I वर जनरेटरमधील फील्ड करंट i चे अवलंबित्व व्यक्त करते (U = const), रोटरच्या क्रांतीची स्थिर संख्या. जनरेटर प्रति मिनिट (n = const) आणि शक्तीच्या घटकाची स्थिरता (cos φ = const).

अंजीर मध्ये.4 समकालिक जनरेटरची तीन नियंत्रण वैशिष्ट्ये दिली आहेत. वक्र 1 सक्रिय लोड केसचा संदर्भ देते (कारण φ = 1).

तांदूळ. 4. विविध भारांसाठी अल्टरनेटर नियंत्रण वैशिष्ट्ये: 1 — सक्रिय, 2 — प्रेरक, 3 — कॅपेसिटिव्ह

येथे आपण पाहतो की जनरेटरवरील भार I जसजसा वाढतो तसतसे उत्तेजित प्रवाह वाढतो. हे समजण्याजोगे आहे, कारण लोड I मध्ये वाढ झाल्यामुळे, जनरेटरच्या आर्मेचर विंडिंगच्या सक्रिय प्रतिकारातील व्होल्टेज ड्रॉप वाढतो आणि उत्तेजित प्रवाह वाढवून जनरेटरचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E वाढवणे आवश्यक आहे iv. व्होल्टेज स्थिर ठेवा U.

वक्र 2 हा cos φ = 0.8 वर सक्रिय-प्रेरणात्मक भाराचा संदर्भ देतो... आर्मेचर अभिक्रियाच्या डिमॅग्नेटायझेशनमुळे हा वक्र वक्र 1 पेक्षा अधिक तीव्रतेने वाढतो, ज्यामुळे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E चे परिमाण कमी होते आणि त्यामुळे जनरेटरच्या टर्मिनल्सवर U व्होल्टेज.

वक्र 3 cos φ = 0.8 वर सक्रिय-कॅपेसिटिव्ह लोडच्या केसचा संदर्भ देते. हा वक्र दर्शवितो की जनरेटरवरील भार जसजसा वाढत जातो, तसतसे जनरेटरमध्ये त्याच्या टर्मिनल्सवर स्थिर व्होल्टेज राखण्यासाठी कमी उत्तेजित करंट i आवश्यक आहे. हे समजण्यासारखे आहे, कारण या प्रकरणात आर्मेचर प्रतिक्रिया मुख्य चुंबकीय प्रवाह वाढवते आणि म्हणूनच जनरेटरच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्समध्ये आणि त्याच्या टर्मिनल्सवरील व्होल्टेजमध्ये वाढ करण्यास योगदान देते.