เครื่องซิงโครนัส — มอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องชดเชย

เครื่องซิงโครนัสเป็นเครื่องไฟฟ้ากระแสสลับที่โรเตอร์และสนามแม่เหล็กของกระแสสเตเตอร์หมุนพร้อมกัน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสสามเฟสเป็นเครื่องไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุด หน่วยกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำคือ 640 เมกะวัตต์และที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน - 8 - 1200 เมกะวัตต์ ในเครื่องซิงโครนัส ขดลวดเส้นหนึ่งเชื่อมต่อกับไฟ AC และอีกเส้นหนึ่งถูกกระตุ้นโดย DC ขดลวดกระแสสลับเรียกว่าขดลวดกระดอง
ขดลวดกระดองจะแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดของเครื่องซิงโครนัสเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกัน ดังนั้นจึงมักจะวางไว้บนสเตเตอร์ซึ่งเรียกว่ากระดอง ขดลวดกระตุ้นใช้พลังงาน 0.3 - 2% ของพลังงานที่แปลง ดังนั้นโดยปกติจะอยู่ที่โรเตอร์หมุนซึ่งเรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ และพลังงานกระตุ้นต่ำนั้นมาจากสลิปริงหรืออุปกรณ์กระตุ้นแบบไม่สัมผัส

สนามแม่เหล็กกระดองหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัส n1 = 60f1 / p, รอบต่อนาที โดยที่ p = 1,2,3 … 64 เป็นต้น คือจำนวนคู่ขั้ว
ด้วยความถี่เครือข่ายอุตสาหกรรม f1 = 50 Hz จำนวนความเร็วซิงโครนัสที่จำนวนเสาต่างกัน: 3000, 1500, 1,000 เป็นต้น) เนื่องจากสนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำนั้นอยู่กับที่เมื่อเทียบกับโรเตอร์ เพื่อให้สนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำและกระดองเกิดการทำงานร่วมกันอย่างต่อเนื่อง โรเตอร์จึงต้องหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัสเดียวกัน

การสร้างเครื่องซิงโครนัส
สเตเตอร์ของเครื่องซิงโครนัสที่มีขดลวดสามเฟสไม่แตกต่างกันในการก่อสร้าง สเตเตอร์เครื่องอะซิงโครนัสและโรเตอร์ที่มีขดลวดที่น่าตื่นเต้นมีสองประเภท ได้แก่ เสาเด่นและเสาโดยปริยาย ที่ความเร็วสูงและเสาจำนวนน้อย จะใช้โรเตอร์ที่มีขั้วโดยปริยายเนื่องจากมีโครงสร้างที่ทนทานกว่า และที่ความเร็วต่ำและมีเสาจำนวนมาก จะใช้โรเตอร์ที่มีเสาเด่นของโครงสร้างโมดูลาร์ ความแข็งแรงของโรเตอร์ดังกล่าวน้อยกว่า แต่ผลิตและซ่อมแซมได้ง่ายกว่า โรเตอร์ขั้วที่มองเห็นได้:

ใช้ในเครื่องซิงโครนัสที่มีเสาจำนวนมากและค่า n ต่ำที่สอดคล้องกัน โรงไฟฟ้าพลังน้ำ ความถี่ n จาก 60 ถึงหลายร้อยรอบต่อนาที เครื่องเติมไฮโดรเจนที่ทรงพลังที่สุดมีเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ 12 ม. และยาว 2.5 ม., p — 42 และ n = 143 รอบต่อนาที
โรเตอร์ทางอ้อม:

ขดลวด — เส้นผ่านศูนย์กลาง d = 1.2 — 1.3 ม. ในช่องโรเตอร์ ความยาวที่ใช้งานของโรเตอร์ไม่เกิน 6.5 ม. TPP, NPP (เครื่องกำเนิดกังหัน) S = 500,000 kVA ในเครื่องเดียว n = 3,000 หรือ 1,500 รอบต่อนาที (1 หรือ 2 ขั้วคู่)
นอกจากฟิลด์คอยล์แล้ว ยังมีแดมเปอร์หรือคอยล์หน่วงอยู่บนโรเตอร์ ซึ่งใช้สำหรับสตาร์ทในมอเตอร์ซิงโครนัส ขดลวดนี้ทำขึ้นคล้ายกับขดลวดลัดวงจรของกรงกระรอก มีเพียงส่วนที่เล็กกว่ามาก เนื่องจากปริมาตรหลักของโรเตอร์ถูกดึงขึ้นโดยฟิลด์คอยล์ในโรเตอร์ที่มีขั้วไม่เท่ากัน บทบาทของขดลวดแดมเปอร์จะเล่นโดยพื้นผิวของฟันแข็งของโรเตอร์และลิ่มนำไฟฟ้าในช่อง
กระแสตรงในขดลวดกระตุ้นของเครื่องซิงโครนัสสามารถจ่ายได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงพิเศษที่ติดตั้งบนเพลาของเครื่องและเรียกว่าเครื่องกระตุ้นหรือจากแหล่งจ่ายไฟหลักผ่านวงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์
ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:
วัตถุประสงค์และการจัดวางเครื่องซิงโครนัส

วิธีการทำงานของเทอร์โบซิงโครนัสและไฮโดรเจเนอเรเตอร์

เครื่องซิงโครนัสสามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือมอเตอร์ได้ เครื่องซิงโครนัสสามารถทำงานเป็นมอเตอร์ได้หากจ่ายกระแสไฟหลักสามเฟสให้กับขดลวดสเตเตอร์ ในกรณีนี้ อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ สนามสเตเตอร์จะนำพาโรเตอร์ไปด้วย ในกรณีนี้ โรเตอร์จะหมุนไปในทิศทางเดียวกันและด้วยความเร็วเท่ากับสนามสเตเตอร์

โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของการทำงานของเครื่องซิงโครนัสเป็นแบบที่พบมากที่สุดและพลังงานไฟฟ้าเกือบทั้งหมดสร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส มอเตอร์แบบซิงโครนัสใช้กับกำลังไฟมากกว่า 600 กิโลวัตต์และสูงถึง 1 กิโลวัตต์เป็นไมโครมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1,000 V ใช้ในหน่วยสำหรับระบบจ่ายไฟอัตโนมัติ

หน่วยที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้สามารถอยู่นิ่งและเคลื่อนที่ได้ หน่วยส่วนใหญ่จะใช้กับเครื่องยนต์ดีเซล แต่สามารถขับเคลื่อนโดยกังหันก๊าซ มอเตอร์ไฟฟ้า และเครื่องยนต์เบนซิน

มอเตอร์ซิงโครนัสแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเพียงขดลวดหน่วงการสตาร์ท ซึ่งควรให้คุณสมบัติการสตาร์ทที่ดีของมอเตอร์

โครงการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสหกขั้วภาพตัดขวางของขดลวดของเฟสเดียว (ขดลวดที่เชื่อมต่อสามชุด) จะแสดงขึ้น ขดลวดของอีกสองเฟสพอดีกับช่องว่างที่แสดงในรูป เฟสเชื่อมต่อกันเป็นรูปดาวหรือเดลต้า

โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: มอเตอร์ (กังหัน) หมุนโรเตอร์ ขดลวดที่จ่ายด้วยแรงดันคงที่? มีกระแสที่สร้างสนามแม่เหล็กถาวร สนามแม่เหล็กหมุนไปพร้อมกับโรเตอร์ ตัดผ่านขดลวดสเตเตอร์ และเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ที่มีขนาดและความถี่เท่ากันแต่เปลี่ยนไป 1200 (ระบบสามเฟสแบบสมมาตร)

โหมดมอเตอร์: ขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายสามเฟสและโรเตอร์ที่คดเคี้ยวไปยังแหล่งจ่ายกระแสตรง อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็กหมุนของเครื่องกับกระแสตรงของขดลวดกระตุ้น แรงบิด Mvr เกิดขึ้น ซึ่งจะขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุนด้วยความเร็วของสนามแม่เหล็ก

ลักษณะทางกลของมอเตอร์ซิงโครนัส - การพึ่งพา n (M) - เป็นส่วนแนวนอน

แถบฟิล์มเพื่อการศึกษา - "มอเตอร์ซิงโครนัส" ผลิตโดยโรงงานผลิตวัสดุเพื่อการศึกษาในปี พ.ศ. 2509
คุณสามารถดูได้ที่นี่: แถบฟิล์ม «มอเตอร์ซิงโครนัส»

การประยุกต์ใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัส การใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจำนวนมากที่มีภาระน้อยทำให้การทำงานของระบบและสถานีไฟฟ้าซับซ้อนขึ้น: ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าในระบบลดลง ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียเพิ่มเติมในอุปกรณ์และสายทั้งหมด ตลอดจนการใช้งานที่ไม่เพียงพอใน เงื่อนไขของพลังงานที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มอเตอร์ซิงโครนัสโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกลไกที่มีไดรฟ์ที่ทรงพลัง

มอเตอร์แบบซิงโครนัสมีข้อได้เปรียบที่เหนือกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัส กล่าวคือ ต้องขอบคุณการกระตุ้นด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ทำให้สามารถทำงานด้วยค่า cosphi = 1 และไม่ใช้พลังงานรีแอกทีฟจากเครือข่าย และระหว่างการทำงาน เมื่อตื่นเต้นมากเกินไป มอเตอร์ยังให้พลังงานรีแอกทีฟแก่ เครือข่าย เป็นผลให้ตัวประกอบกำลังของเครือข่ายได้รับการปรับปรุงและแรงดันตกและการสูญเสียจะลดลงรวมถึงตัวประกอบกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานในโรงไฟฟ้า

แรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ซิงโครนัสเป็นสัดส่วนกับ U และสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส U2

ดังนั้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง ซิงโครนัสมอเตอร์จะรักษาความสามารถในการรับน้ำหนักที่สูงขึ้น นอกจากนี้การใช้ความเป็นไปได้ในการเพิ่มกระแสกระตุ้นของมอเตอร์ซิงโครนัสทำให้สามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือได้ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าตกฉุกเฉินในเครือข่ายและปรับปรุงสภาพการทำงานของระบบไฟฟ้าโดยรวมในกรณีเหล่านี้ เนื่องจากช่องว่างอากาศมีขนาดใหญ่ขึ้น การสูญเสียเพิ่มเติมในเหล็กและในโครงโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสจึงน้อยกว่าของมอเตอร์อะซิงโครนัส ดังนั้นประสิทธิภาพของมอเตอร์ซิงโครนัสจึงมักจะสูงกว่า

ในทางกลับกัน การสร้างมอเตอร์ซิงโครนัสนั้นซับซ้อนกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก และนอกจากนี้ ซิงโครนัสมอเตอร์ต้องมีตัวกระตุ้นหรืออุปกรณ์อื่นเพื่อจ่ายขดลวดไฟฟ้ากระแสตรง เป็นผลให้ในกรณีส่วนใหญ่มอเตอร์ซิงโครนัสมีราคาแพงกว่ามอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส

ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัส มีปัญหาอย่างมากในการสตาร์ทความยากลำบากเหล่านี้ได้ผ่านพ้นไปแล้ว

การสตาร์ทและการควบคุมความเร็วของซิงโครนัสมอเตอร์ก็ยากขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบของมอเตอร์ซิงโครนัสนั้นยอดเยี่ยมมากจนแนะนำให้ใช้กำลังสูงในทุกที่ที่เริ่มและหยุดบ่อยและไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมความเร็ว (เครื่องกำเนิดมอเตอร์ ปั๊มทรงพลัง พัดลม คอมเพรสเซอร์ โรงสี เครื่องบด และอื่นๆ) ).

ดูสิ่งนี้ด้วย:

โครงร่างทั่วไปสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์ซิงโครนัส

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของมอเตอร์ซิงโครนัส

ตัวชดเชยแบบซิงโครนัส

ตัวชดเชยแบบซิงโครนัสได้รับการออกแบบมาเพื่อชดเชยตัวประกอบกำลังของเครือข่าย และรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าปกติของเครือข่ายในพื้นที่ที่โหลดของผู้บริโภคกระจุกตัว โหมดการทำงานที่ตื่นเต้นมากเกินไปของตัวชดเชยแบบซิงโครนัสเป็นเรื่องปกติเมื่อจ่ายพลังงานปฏิกิริยาไปยังกริด

ในเรื่องนี้ ตัวชดเชยและตัวเก็บประจุธนาคารที่ให้บริการเพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน ติดตั้งที่สถานีย่อยของผู้บริโภค เรียกอีกอย่างว่าเครื่องกำเนิดพลังงานปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ในช่วงที่โหลดของผู้ใช้ลดลง (เช่น ตอนกลางคืน) มักจำเป็นต้องใช้ตัวชดเชยแบบซิงโครนัสและในโหมดการกระตุ้นต่ำ เมื่อใช้กระแสเหนี่ยวนำและพลังงานปฏิกิริยาจากเครือข่าย เนื่องจากในกรณีเหล่านี้ แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายมีแนวโน้มที่จะ เพิ่มขึ้นและเพื่อรักษาให้อยู่ในระดับปกติจำเป็นต้องโหลดเครือข่ายด้วยกระแสอุปนัยซึ่งทำให้แรงดันไฟฟ้าตกเพิ่มเติม

เพื่อจุดประสงค์นี้ ตัวชดเชยแบบซิงโครนัสแต่ละตัวจะติดตั้งตัวกระตุ้นหรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ ซึ่งจะควบคุมขนาดของกระแสกระตุ้นเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของตัวชดเชยคงที่