วัตถุประสงค์และการจัดวางเครื่องซิงโครนัส

เครื่องซิงโครนัส - เครื่องกระแสสลับที่ความเร็วของโรเตอร์ที่ความถี่คงที่ของกระแสในขดลวดสเตเตอร์ยังคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของโหลดบนเพลาของเครื่อง

เครื่องซิงโครนัส ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อแปลงพลังงานกลของตัวเคลื่อนที่หลักเป็นพลังงานไฟฟ้า นั่นคือ เป็นเครื่องกำเนิดพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ อย่างไรก็ตาม เครื่องซิงโครนัสยังใช้ในโหมดของมอเตอร์ ตัวชดเชยพลังงานปฏิกิริยา และอุปกรณ์อื่นๆ

ในการติดตั้งทางอุตสาหกรรม เครื่องจักรซิงโครนัสสามเฟสใช้กันอย่างแพร่หลาย มอเตอร์ซิงโครนัสเฟสเดียวใช้ในไดรฟ์ไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์ พัดลมทรงพลัง มอเตอร์กำลังต่ำในอุปกรณ์อัตโนมัติต่างๆ เป็นต้น

อุปกรณ์เครื่องซิงโครนัส

เครื่องซิงโครนัสสามเฟสประกอบด้วยสเตเตอร์ที่อยู่กับที่และโรเตอร์ขั้วโดยปริยายหรือนูนที่หมุนอยู่ภายในระหว่างนั้นมีช่องว่างอากาศขนาดรัศมีซึ่งกำหนดโดยกำลังไฟของเครื่องความเร็วและแตกต่างจาก เศษส่วนหลายสิบมิลลิเมตร

สเตเตอร์ของเครื่องดังกล่าวแทบไม่แตกต่างจากการออกแบบสเตเตอร์ของเครื่องเหนี่ยวนำ แต่ก็มีขดลวดสามเฟสจุดเริ่มต้นของเฟสที่กำหนด C1, C2, C3 และปลาย - C4, C5, C6 และนำไปยังเทอร์มินัลที่มีชื่อคล้ายกันซึ่งช่วยให้คุณเชื่อมต่อเฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวด้วยเดลต้าหรือดาว

เฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสามเฟสนั้นส่วนใหญ่เชื่อมต่อกันเป็นรูปดาว เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้เครือข่ายสามเฟสสี่สายมีแรงดันไฟฟ้าของสายและเฟสที่แตกต่างกัน √3 เท่า (รูปที่ 1 ).

ข้าว. 1. โครงการเชื่อมต่อเครือข่ายสามเฟสสี่เฟสเข้ากับขั้วของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสสามเฟสเมื่อเฟสเชื่อมต่อกับดาว

โรเตอร์ของเครื่องซิงโครนัสเป็นระบบแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสตรงที่ขดลวดมีจำนวนขั้วเท่ากันกับขดลวดสเตเตอร์สามเฟส เส้นแรงแม่เหล็กถูกปิดระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของโรเตอร์ผ่านช่องว่างอากาศและสายจ่ายของสเตเตอร์ (รูปที่ 2, a, b)

ขดลวดโรเตอร์หรือขดลวดสนามป้อนโดยวงจรเรียงกระแสหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขนาดเล็ก ซึ่งเป็นตัวกระตุ้นที่มีเอาต์พุต 0.5 ถึง 10% ของเอาต์พุตที่กำหนดของเครื่องซิงโครนัส ตัวกระตุ้นสามารถอยู่บนเพลาเดียวกันกับเครื่องซิงโครนัส ขับเคลื่อนจากเพลาด้วยเกียร์แบบยืดหยุ่น หรือขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แยกต่างหาก

โพลโรเตอร์โดยนัยของเครื่องซิงโครนัสคือทรงกระบอกแบบตันหรือแบบคอมโพสิตที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือโลหะผสมที่มีร่องกลึงบนพื้นผิวในแนวแกน ช่องเหล่านี้มีขดลวดที่ทำจากลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมหุ้มฉนวนจุดเริ่มต้นของ I1 และจุดสิ้นสุดของ I2 ของขดลวดนี้เชื่อมต่อกับวงแหวนสลิปสองวงที่ติดตั้งบนปลอกฉนวนที่อยู่บนเพลาของเครื่องจักรและหมุนด้วยโรเตอร์

แปรงแบบอยู่กับที่จะถูกกดเข้ากับวงแหวน ซึ่งสายไฟจะนำไปสู่แคลมป์ที่มีเครื่องหมาย I1 และ I2 เพื่อเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าคงที่ ฟันของกระบอกโรเตอร์ขนาดใหญ่ที่ไม่มีรูเสียบประกอบกันเป็นขั้วของโรเตอร์

โรเตอร์ขั้วโดยนัยมักจะมีขั้วสลับสองหรือสี่ขั้วใช้ในเครื่องซิงโครนัสความเร็วสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องกำเนิดกังหัน - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสสามเฟสเชื่อมต่อโดยตรงกับกังหันไอน้ำที่ออกแบบมาสำหรับความเร็ว 3,000 หรือ 1,500 รอบต่อนาทีที่ ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ 50 Hz...

ข้าว. 2. อุปกรณ์ของเครื่องซิงโครนัสสามเฟสพร้อมโรเตอร์: a - เสาที่ซ่อนอยู่, b - เสาเด่น, 1 - เฟรม, 2 - วงจรแม่เหล็กสเตเตอร์, 3 - สายสเตเตอร์, 4 - ช่องว่างอากาศ, 5 - เสาโรเตอร์, 6 — ปลายเสา, 7 — ตรงโรเตอร์, 8 — ขดลวดกระตุ้น, 9 — ไฟฟ้าลัดวงจร, 10 — แหวนสลิป, 11 — แปรง, 12 — เพลา

โรเตอร์แบบเปิดของเครื่องซิงโครนัสที่มีสี่เสาขึ้นไปมีแผ่นเหล็กแข็งหรือเรียงเป็นแถวซึ่งติดอยู่กับเสาเหล็กที่มีโครงสร้างคล้ายกันโดยมีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งสิ้นสุดด้วยหนามแหลม (รูปที่ 2, b ). ขดลวดที่เชื่อมต่อกันอยู่ในเสา ก่อตัวเป็นขดลวดที่น่าตื่นเต้น

โรเตอร์ดังกล่าวใช้ในเครื่องซิงโครนัสความเร็วต่ำซึ่งสามารถเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสสามเฟสที่เชื่อมต่อโดยตรงกับกังหันไฮดรอลิกหรือเครื่องยนต์สันดาปภายในได้รับการออกแบบสำหรับความเร็วในการหมุน 1,500, 1,000, 750 และ รอบต่อนาทีต่ำกว่าที่ความถี่กระแสสลับ 50 Hz

เครื่องซิงโครนัสหลายเครื่องมีอยู่บนโรเตอร์ นอกเหนือจากขดลวดกระตุ้นแล้ว ขดลวดหมาดทองแดงหรือทองเหลืองที่ลัดวงจร ซึ่งในโรเตอร์ขั้วไม่เรียบนั้นแตกต่างจากขดลวดที่คล้ายกันบนโรเตอร์ของเครื่องเหนี่ยวนำเล็กน้อย และใน โรเตอร์แบบขั้วเด่นจะดำเนินการในรูปแบบของขดลวดลัดวงจรที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งแท่งของแท่งดังกล่าวจะฝังอยู่ในร่องเท่านั้น และไม่อยู่ในช่องว่างระหว่างขั้ว ขดลวดนี้มีส่วนช่วยในการหน่วงการสั่นของโรเตอร์ในโหมดไม่อยู่กับที่ของเครื่องซิงโครนัส และยังช่วยให้สตาร์ทมอเตอร์ซิงโครนัสแบบอะซิงโครนัสได้อีกด้วย

เครื่องซิงโครนัสที่มีพิกัดสูงสุด 5 กิโลวัตต์บางครั้งผลิตขึ้นในรูปแบบย้อนกลับพร้อมขดลวดสนามสเตเตอร์และขดลวดโรเตอร์สามเฟส

ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสสามเฟส

การทำงานของเครื่องซิงโครนัสสามเฟสในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะมาพร้อมกับการสูญเสียพลังงาน ซึ่งแต่โดยธรรมชาติแล้วจะคล้ายกับการสูญเสียในเครื่องอะซิงโครนัส ในเรื่องนี้ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสามเฟสนั้นมีค่าสัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) ซึ่งกำหนดโดยสูตรภายใต้เงื่อนไขโหลดสมมาตร:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

โดยที่ U และ I - การทำงาน, แรงดันเครือข่ายและกระแส, cosφ - ตัวประกอบกำลังของเครื่องรับ, ΔP - การสูญเสียทั้งหมดที่สอดคล้องกับโหลดที่กำหนดของเครื่องซิงโครนัส

ค่าประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสขึ้นอยู่กับขนาดของโหลดและตัวประกอบกำลังของเครื่องรับ (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. กราฟของการพึ่งพาประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดซิงโครนัสสามเฟสกับโหลดและตัวประกอบกำลังของเครื่องรับ

ค่าประสิทธิภาพสูงสุดสอดคล้องกับภาระที่ใกล้เคียงกับค่าที่กำหนดและมีค่าเท่ากับ 0.88-0.92 สำหรับเครื่องจักรขนาดกลางและสำหรับเครื่องกำเนิดพลังงานสูงจะมีค่าถึง 0.96-0.99 แม้ว่าเครื่องจักรซิงโครนัสขนาดใหญ่จะมีประสิทธิภาพสูง แต่เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นจำนวนมาก จึงจำเป็นต้องทำให้ขดลวดเย็นลงด้วยไฮโดรเจน น้ำกลั่น หรือน้ำมันหม้อแปลง ซึ่งช่วยให้การกระจายความร้อนดีขึ้น และยังช่วยให้คุณสร้างขนาดกะทัดรัดและ เครื่องซิงโครนัสสามเฟสที่มีประสิทธิภาพ