सिंक्रोनस मशीनचा उद्देश आणि व्यवस्था

सिंक्रोनस मशीन - एक पर्यायी वर्तमान मशीन ज्यामध्ये स्टेटर विंडिंग्समध्ये विद्युत् प्रवाहाच्या स्थिर वारंवारतेवर रोटरचा वेग स्थिर राहतो आणि मशीनच्या शाफ्टवरील लोडच्या विशालतेवर अवलंबून नाही.

सिंक्रोनस मशीन्स ते मुख्यतः प्राइम मूव्हर्सच्या यांत्रिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी वापरले जातात, म्हणजेच पर्यायी वर्तमान विद्युत उर्जेचे जनरेटर म्हणून. तथापि, मोटर्स, रिऍक्टिव्ह पॉवर कम्पेन्सेटर आणि इतर उपकरणांच्या मोडमध्ये सिंक्रोनस मशीनचा वापर केला जातो.

औद्योगिक प्रतिष्ठापनांमध्ये, थ्री-फेज सिंक्रोनस मशीन्स मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात. सिंगल-फेज सिंक्रोनस मोटर्स कंप्रेसरच्या इलेक्ट्रिक ड्राईव्हमध्ये, शक्तिशाली पंखे, विविध स्वयंचलित उपकरणांमध्ये कमी-शक्तीच्या मोटर्स इत्यादींमध्ये वापरल्या जातात.

सिंक्रोनस मशीन डिव्हाइस

थ्री-फेज सिंक्रोनस मशीनमध्ये एक स्थिर स्टेटर असतो आणि त्याच्या आत फिरणारा अंतर्निहित किंवा बहिर्वक्र ध्रुव रोटर असतो, त्यांच्यामध्ये एक हवेचे अंतर असते, ज्याचा रेडियल आकार मशीनच्या नाममात्र शक्तीद्वारे निर्धारित केला जातो, त्याची गती आणि ते बदलते. अपूर्णांक अनेक दहापट मिलीमीटर.

अशा मशीनचा स्टेटर व्यावहारिकदृष्ट्या इंडक्शन मशीनच्या स्टेटरपेक्षा डिझाइनमध्ये भिन्न नसतो, त्यात तीन-टप्प्याचे विंडिंग असते, ज्याच्या टप्प्यांची सुरूवात C1, C2, C3 आणि शेवट - C4, C5, C6 आणि समान पदनामांसह टर्मिनलवर आणले जातात, जे आपल्याला स्टेटर विंडिंगच्या टप्प्यांना डेल्टा किंवा तारेने जोडण्याची परवानगी देते.

थ्री-फेज सिंक्रोनस जनरेटरच्या स्टेटर विंडिंगचे टप्पे मुख्यतः तारेमध्ये जोडलेले असतात, कारण यामुळे तीन-फेज चार-वायर नेटवर्कला एकमेकांपासून √3 पट वेगळे असणारे लाइन आणि फेज व्होल्टेज मिळू शकतात (चित्र 1). ).

तांदूळ. 1. थ्री-फेज फोर-फेज नेटवर्कला तीन-फेज सिंक्रोनस जनरेटरच्या स्टॅटर विंडिंगच्या टर्मिनल्सशी जोडण्याची योजना जेव्हा फेज स्टार-कनेक्ट असतात.

सिंक्रोनस मशीनचा रोटर ही डायरेक्ट करंट इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिस्टीम आहे ज्यामध्ये थ्री-फेज स्टेटर विंडिंग प्रमाणेच ध्रुवांची संख्या असते. रोटरच्या संबंधित उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांमध्ये हवेच्या अंतराने आणि स्टेटरची पुरवठा रेषा (चित्र 2, a, b) यांच्यामध्ये बलाच्या चुंबकीय रेषा बंद असतात.

रोटर वाइंडिंग किंवा फील्ड विंडिंग हे रेक्टिफायर किंवा लहान DC जनरेटरद्वारे दिले जाते - एक उत्तेजक ज्याचे आउटपुट सिंक्रोनस मशीनच्या रेट केलेल्या आउटपुटच्या 0.5 ते 10% असते. एक्सायटर एकाच शाफ्टवर सिंक्रोनस मशीनसह स्थित असू शकते, त्याच्या शाफ्टमधून लवचिक ट्रांसमिशनद्वारे चालविले जाऊ शकते किंवा वेगळ्या मोटरद्वारे चालविले जाऊ शकते.

सिंक्रोनस मशीनचा अव्यक्त ध्रुव रोटर हा कार्बन किंवा मिश्र धातुच्या स्टीलचा बनलेला घन किंवा संमिश्र सिलेंडर आहे ज्याच्या पृष्ठभागावर अक्षीय दिशेने खोबणी केली जाते. या स्लॉट्समध्ये उष्णतारोधक तांबे किंवा अॅल्युमिनियम वायरपासून बनविलेले कॉइल असते.या वळणाच्या I1 ची सुरुवात आणि I2 चा शेवट मशीन शाफ्टवर स्थित आणि रोटरसह फिरत असलेल्या इन्सुलेटर स्लीव्हवर बसविलेल्या दोन स्लिप रिंगशी जोडलेले आहेत.

स्थिर ब्रशेस रिंग्सच्या विरूद्ध दाबले जातात, ज्यामधून स्थिर विद्युत उर्जेच्या स्त्रोताशी कनेक्शनसाठी तारा I1 आणि I2 चिन्हांकित क्लॅम्प्सकडे नेल्या जातात. मोठे, नॉन-स्लॉटेड रोटर सिलेंडरचे दात रोटरचे पोल बनवतात.

अंतर्निहित पोल रोटरमध्ये सामान्यत: दोन किंवा चार ध्रुवीय ध्रुवीय ध्रुव असतात, ते हाय स्पीड सिंक्रोनस मशीनमध्ये वापरले जाते, विशेषत: टर्बाइन जनरेटरमध्ये - तीन फेज सिंक्रोनस जनरेटर 3000 किंवा 1500 क्रांती प्रति मिनिट वेगाने तयार केलेल्या स्टीम टर्बाइनशी थेट जोडलेले असतात. AC वारंवारता 50 Hz...

तांदूळ. 2. रोटरसह थ्री-फेज सिंक्रोनस मशीनचे डिव्हाइस: a — छुपा पोल, b — प्रमुख पोल, 1 — फ्रेम, 2 — स्टेटर मॅग्नेटिक सर्किट, 3 — स्टेटर वायर्स, 4 — एअर गॅप, 5 — रोटर पोल, 6 — पोल टीप, 7 — सरळ रोटरवर, 8 — उत्तेजित कॉइलचे वळण, 9 — शॉर्ट सर्किट, 10 — स्लिप रिंग, 11 — ब्रशेस, 12 — शाफ्ट.

चार किंवा अधिक पोल असलेल्या सिंक्रोनस मशीनच्या ओपन-पोल रोटरमध्ये स्टीलच्या शीटचे घन किंवा रेषा असलेले योक असते, ज्यावर समान बांधकामाचे स्टील पोस्ट्स जोडलेले असतात, आयताकृती क्रॉस-सेक्शनसह, स्पाइक्समध्ये समाप्त होते (चित्र 2, बी. ). एकमेकांना जोडलेले कॉइल ध्रुवांमध्ये स्थित आहेत, एक रोमांचक कॉइल तयार करतात.

अशा रोटरचा वापर लो-स्पीड सिंक्रोनस मशीनमध्ये केला जातो, जे हायड्रो-जनरेटर आणि डिझेल जनरेटर असू शकतात - अनुक्रमे, तीन-फेज सिंक्रोनस जनरेटर थेट हायड्रोलिक टर्बाइन किंवा अंतर्गत ज्वलन इंजिनशी जोडलेले असतात, 1500, 1000, 7500 आणि 1000 च्या घूर्णन गतीसाठी डिझाइन केलेले. 50 Hz च्या पर्यायी वर्तमान वारंवारतेवर कमी आरपीएम.

बर्‍याच सिंक्रोनस मशिन्समध्ये रोटरवर उत्तेजित वळणाच्या व्यतिरिक्त, शॉर्ट-सर्किट केलेले तांबे किंवा पितळ डॅम्पिंग विंडिंग असते, जे गुळगुळीत-पोल रोटरमध्ये इंडक्शन मशीनच्या रोटरच्या समान वळणापेक्षा थोडे वेगळे असते आणि त्यात एक ठळक-पोल रोटर हे अपूर्ण शॉर्ट-सर्किट कॉइलच्या रूपात केले जाते, ज्याचे बार केवळ खोबणीमध्ये एम्बेड केलेले असतात आणि इंटरपोल स्पेसमध्ये अनुपस्थित असतात. हे विंडिंग सिंक्रोनस मशीनच्या नॉन-स्टेशनरी मोडमध्ये रोटर ऑसिलेशन्स ओलसर होण्यास हातभार लावते आणि सिंक्रोनस मोटर्सची एसिंक्रोनस स्टार्टिंग देखील प्रदान करते.

5 kW पर्यंत रेट केलेले सिंक्रोनस मशीन कधीकधी स्टेटर फील्ड वाइंडिंग आणि थ्री-फेज रोटर विंडिंगसह उलट डिझाइनमध्ये तयार केले जातात.

तीन-चरण सिंक्रोनस जनरेटरची कार्यक्षमता

जनरेटर मोडमध्ये थ्री-फेज सिंक्रोनस मशीनच्या ऑपरेशनमध्ये ऊर्जेचे नुकसान होते, जे, परंतु त्यांच्या स्वरुपात, एसिंक्रोनस मशीनमधील नुकसानासारखेच असते. या संदर्भात, थ्री-फेज सिंक्रोनस जनरेटरची कार्यक्षमता कार्यक्षमतेच्या गुणांक (कार्यक्षमता) च्या मूल्याद्वारे दर्शविली जाते, जी सममितीय लोड परिस्थितीत सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

जेथे U आणि I — ऑपरेटिंग, नेटवर्क व्होल्टेज आणि करंट, cosφ — रिसीव्हरचा पॉवर फॅक्टर, ΔP — सिंक्रोनस मशीनच्या दिलेल्या लोडशी संबंधित एकूण नुकसान.

सिंक्रोनस जनरेटरच्या कार्यक्षमतेचे मूल्य (कार्यक्षमता) लोडच्या आकारावर आणि रिसीव्हर्सच्या पॉवर फॅक्टरवर अवलंबून असते (चित्र 3).

तांदूळ. 3. लोड आणि रिसीव्हर्सच्या पॉवर फॅक्टरवर तीन-फेज सिंक्रोनस जनरेटरच्या कार्यक्षमतेच्या अवलंबनाचे आलेख.

कार्यक्षमतेचे कमाल मूल्य नाममात्र लोडशी संबंधित आहे आणि मध्यम-पॉवर मशीनसाठी 0.88-0.92 आहे आणि उच्च-शक्ती जनरेटरसाठी ते 0.96-0.99 च्या मूल्यापर्यंत पोहोचते. मोठ्या सिंक्रोनस मशीनची उच्च कार्यक्षमता असूनही, मोठ्या प्रमाणात उष्णता निर्माण झाल्यामुळे, हायड्रोजन, डिस्टिल्ड वॉटर किंवा ट्रान्सफॉर्मर ऑइलसह विंडिंग्स थंड करणे आवश्यक आहे, जे चांगले उष्णता अपव्यय करण्यास योगदान देते आणि आपल्याला अधिक कॉम्पॅक्ट आणि कॉम्पॅक्ट तयार करण्यास देखील अनुमती देते. कार्यक्षम थ्री-फेज सिंक्रोनस मशीन.