Generatore sincrono Dispositivo generatore e principio di funzionamento

Un generatore sincrono è una macchina a corrente alternata (meccanismo) che converte un certo tipo di energia in energia elettrica. Tali dispositivi includono macchine elettrostatiche, celle galvaniche, celle solari, termopile, ecc. L'uso di ciascun tipo di dispositivi elencati è determinato dalle loro caratteristiche tecniche.

ambito di applicazione

Le unità sincrone sono utilizzate come fonti di energia elettrica di corrente alternata: sono utilizzate su potenti centrali termiche, idroelettriche e nucleari, su stazioni elettriche mobili, sistemi di trasporto (automobili, aeroplani, locomotive diesel). Un'unità sincrona è in grado di funzionare autonomamente - un generatore che alimenta qualsiasi carico collegato ad esso, o in parallelo con la rete - altri generatori sono collegati ad esso.

Un'unità sincrona può includere dispositivi in ​​quei luoghi in cui non è presente l'alimentazione centrale delle reti elettriche. Questi dispositivi possono essere utilizzati in aziende situate lontano dagli insediamenti umani.

Descrizione del dispositivo

Il dispositivo del generatore sincrono dovuto alla presenza di elementi come:

• Il rotore, o induttore (in movimento, in rotazione), che include l'avvolgimento di eccitazione.
• Ancora, o statore (immobile), che include l'avvolgimento.
• Unità di avvolgimento
• Interruttore bobina statore.
• Il raddrizzatore.
• Diversi cavi.
• La struttura della composizione elettrica.
• Saldatrice.
• Bobina del rotore.
• Regolabile fornitore di corrente costante.

Il generatore sincrono funziona come generatori e motori. Può passare dal generatore al programma del motore - dipende dall'azione della forza rotante o frenante del dispositivo. Nel grafico del generatore include uno meccanico e viene generata energia elettrica. Nella grafica del motore include l'elettricità e viene energia meccanica.

Il dispositivo è incluso nel circuito CA di un diverso tipo di resistenza non lineare. Le unità sincrone sono alternatori nelle centrali elettriche e i motori sincroni vengono utilizzati quando è necessario un motore, che funziona con una frequenza di rotazione costante.

Il principio di funzionamento dell'unità

Il funzionamento del generatore sincrono viene eseguito secondo il principio induzione elettromagnetica. Durante il movimento al minimo, la bobina dell'ancora (statore) è aperta, quindi il campo magnetico dell'unità è formato da un avvolgimento del rotore. Quando il rotore ruota dal motore cablato, ha una frequenza costante, il campo magnetico del rotore si muove attraverso i conduttori degli avvolgimenti di fase dello statore ed esegue l'induzione di correnti alternate ripetitive - la forza elettromotrice (EMF). EMF è sinusoidale, non sinusoidale o pulsante.

L'avvolgimento di eccitazione ha lo scopo di creare un campo magnetico iniziale nel generatore per indurre una forza motrice elettrica nella bobina dell'indotto. Se l'armatura del generatore sincrono viene messa in movimento ruotando a una determinata velocità, viene eccitata dalla sorgente correnti costanti quindi il flusso di eccitazione passa attraverso i conduttori delle bobine dello statore e nelle fasi delle bobine le variabili sono indotte dall'EMF.

Dispositivo trifase

Generatore sincrono trifase - un dispositivo con una struttura trifase di corrente alternata, che ha un'enorme distribuzione pratica. L'elettromagnete rotante è in grado di formare un flusso magnetico (alternato), che si muove attraverso le tre fasi dell'avvolgimento dello statore esistente. E il risultato di ciò è che in fasi vi è un EMF variabile dello stesso tipo di frequenza, lo sfasamento viene eseguito con un angolo pari a un terzo del periodo di rotazione dei campi magnetici.

Il generatore sincrono trifase è equipaggiato in modo che sul suo albero l'armatura sia un elettromagnete ed è alimentata dal generatore. Quando l'albero ruota, ad esempio, da una turbina, il generatore fornisce corrente elettrica, mentre l'avvolgimento del rotore viene fornito con la corrente fornita. Da questo, l'ancora diventa un magnete elettrico e, facendo giri con lo stesso albero, eroga un campo elettromagnetico rotante.

Grazie ai generatori trifase idroelettrici e turbine trifase, la maggior parte dell'energia elettrica viene generata. Le unità sincrone vengono anche utilizzate come motori elettrici in tali dispositivi la cui potenza supera i 50 kW. Durante il funzionamento dell'unità sincrona nella grafica del motore, il rotore stesso è collegato a una fonte di correnti dirette, mentre lo statore è collegato a un cavo trifase.

Strutture di eccitazione

Qualsiasi turbo, idroelettrico, generatori diesel, compensatori sincroni, motori prodotti al momento, equipaggiati con le più recenti strutture di semiconduttori, come l'eccitazione dei generatori sincroni. In queste strutture, viene utilizzato il metodo di rettifica di correnti alternate trifase di agenti patogeni di frequenza elevata o industriale o della tensione di un'unità eccitata.

Il dispositivo generatore è tale che la struttura di eccitazione può fornire tali parametri dell'unità come:

• Il primo stadio di eccitazione, cioè l'iniziale.
• Lavoro inattivo.
• Connessione alla rete tramite sincronizzazione accurata o auto-sincronizzazione.
• Lavorare nella struttura energetica con carichi o sovraccarichi esistenti.
• Eccitazione di strumenti sincroni può essere forzato da criteri come tensione e corrente, avendo una determinata molteplicità.
• Freno elettrico.

Progettazione del generatore

Al momento, ci sono molti tipi di dispositivi di induzione, ma il dispositivo generatore è progettato in modo che contengano le stesse parti:

• Elettromagnete magnete permanente che produce un campo magnetico.
• Avvolgimento con emf variabile indotta.

Per ottenere il più grande flusso magnetico, tutti i generatori utilizzano una speciale struttura magnetica, che consiste in due nuclei di acciaio.

Gli avvolgimenti che creano il campo magnetico sono installati nelle fessure di uno dei nuclei e gli avvolgimenti indotti da EMF nelle fessure dell'altro. Uno dei nuclei, il nucleo interno, interagisce con il suo avvolgimento e ruota attorno a una barra orizzontale o verticale. Tale asta è chiamata rotore. Un nucleo immobile con un avvolgimento è chiamato un'ancora (statore).

Caratteristiche dello strumento

Per valutare la funzione dei generatori sincroni, vengono utilizzate le stesse caratteristiche di quelle utilizzate nei generatori DC. Solo alcune condizioni sono diverse e completate.

Le principali caratteristiche del generatore sincrono sono:

• Il minimo è la dipendenza dell'EMF del dispositivo dalle correnti di eccitazione, è anche un indicatore della magnetizzazione dei circuiti magnetici della macchina.
• La caratteristica esterna è la dipendenza della tensione del dispositivo sulle correnti di carico. La tensione dell'unità varia in modi diversi a seconda dell'aumento di carico per le sue varie forme. Le ragioni di tali cambiamenti sono le seguenti:

1. La caduta del valore di tensione sulla resistenza induttiva e attiva degli avvolgimenti del dispositivo. Aumenta all'aumentare del carico del dispositivo, cioè della sua corrente.
2. Cambia unità EMF. Si verifica in base alla risposta dello statore. Con carichi attivi, una diminuzione della tensione sarà causata da una caduta di tensione in tutti gli avvolgimenti, poiché la reazione dello statore comporta un aumento della fem del generatore. Con tipi di carico attivo-capacitivo, l'effetto di magnetizzazione causa un aumento del valore di tensione corrente rispetto al valore nominale.

• Le caratteristiche di regolazione di un generatore sincrono è la dipendenza delle correnti di eccitazione sulle correnti di carico. Durante il funzionamento di unità sincrone è necessario mantenere una tensione costante ai loro terminali, indipendentemente dalla natura e dall'ampiezza dei carichi. Questo è facile da ottenere se si regola l'EMF del generatore. Ciò può essere fatto cambiando automaticamente le correnti di eccitazione a seconda delle variazioni dei carichi, cioè con un carico capacitivo attivo, è necessario ridurre la corrente di eccitazione per mantenere una tensione costante e, con una tensione attiva-induttiva e attiva, aumentarla.

La potenza del generatore sincrono è determinata dai seguenti valori:

• La tensione corrispondente nella rete.
• La sua fem.
• Angolo di misura.

Dispositivo AC

Un alternatore sincrono è una macchina elettrica che converte l'energia rotatoria meccanica in energia elettrica di correnti alternate. Generatori potenti di tali correnti installano:

• turbogeneratore di idrogeneratori - nelle centrali elettriche;
• Dispositivi CA di potenza relativamente bassa - in sistemi di alimentazione autonomi (centrale elettrica a turbina a gas, centrale elettrica diesel) e in convertitori di frequenza (motore-generatore).

Attualmente vengono prodotti molti tipi di tali dispositivi, ma tutti hanno una disposizione comune degli elementi principali:

• ancora (statore) - fisso;
• girando attorno all'asse del rotore.

Nei generatori industriali di grandi dimensioni, l'elettromagnete ruota. Allo stesso tempo, gli avvolgimenti con la fem indotta posati nelle fessure dello statore rimangono immobili.

In dispositivi come un generatore sincrono a bassa potenza, un campo magnetico viene creato da un magnete permanente rotante.

Tipi di unità sincrone

Esistono i seguenti tipi di generatori sincroni:

1. Hydro - in esso il rotore ha una differenza dovuta alla presenza di pali pronunciati, viene utilizzato nella produzione di energia elettrica, svolge lavori a bassa velocità.
2. Turbo - ha differenze nella struttura polare implicita del generatore, è costituito da diversi tipi di turbine, la velocità è piuttosto elevata, raggiungendo circa 6000 giri al minuto.
3. Compensatore sincrono - questa unità fornisce potenza reattiva, viene utilizzata per migliorare la qualità dell'elettricità per stabilizzare la tensione.
4. Alimentatore asincrono a doppio alimentatore: un dispositivo generatore di questo tipo consiste nel connettere gli avvolgimenti del rotore e dello statore da un fornitore di correnti con frequenze diverse. Viene creata una pianificazione del lavoro asincrona. Differisce anche in un programma di lavoro stabile e in quanto trasforma diverse correnti di fasi e viene utilizzato per risolvere problemi con una specializzazione ristretta.
5. Unità tamburo bipolare: funziona nella grafica corto circuito agisce brevemente in millisecondi. Anche sperimentando dispositivi ad alta tensione.

Varietà di aggregati

Il generatore sincrono (motore) è diviso in diversi modelli, progettati per vari scopi:

• Stepper (impulso) - vengono utilizzati per azionare i meccanismi con un ciclo start-stop o dispositivi di movimento continuo con un segnale di controllo degli impulsi (contatori, dispositivi a nastro, azionamenti di macchine CNC, ecc.).
• Gearless - per l'uso in sistemi autonomi.
• Senza contatto - usato per funzionare come una centrale elettrica sulle navi della flotta di mare e fluviali.
• Isteresi - utilizzato per misuratori del tempo, in azionamenti elettrici inerziali, in sistemi di controllo automatici;
• Motori a induzione - per la fornitura di impianti elettrici.

Separazione per tipo di rotore

Per il tipo di dispositivo rotore, il dispositivo generatore è diviso in:

• Palo chiaro - con altoparlanti o con pali pronunciati. Questi rotori sono utilizzati in generatori con un andamento silenzioso, in cui la velocità di rotazione non supera i 1000 giri al minuto.
• Un polo implicito è un rotore con forme cilindriche senza pali sporgenti. Queste ancore sono bipolari e quadripolari.

Nel primo caso, il rotore è costituito da una croce, sulla quale sono fissati i nuclei dei poli o gli avvolgimenti di eccitazione. In secondo luogo, unità ad alta velocità con una velocità di 1500 o 3000. Il rotore è realizzato sotto forma di un cilindro di acciaio di qualità piuttosto elevata con scanalature, in cui è installato un avvolgimento di eccitazione costituito da singoli avvolgimenti di diverse larghezze.