تتكون أي آلة متزامنة من جزأين رئيسيين: ثابت الجزء الثابتو بالتناوب الدوار(الشكل 4.1). يتم فصل الجزء الثابت والدوار عن طريق فجوة هوائية ، والتي عادة ما تكون أكبر بكثير بالنسبة للآلات المتزامنة الكبيرة مقارنة بالأجهزة غير المتزامنة التي لها نفس القوة.
أرز. 4.1 جهاز آلة متزامنة القطب البارز
حسب التصميم ، لا يختلف الجزء الثابت للآلة المتزامنة اختلافًا جوهريًا عن الجزء الثابت للآلة غير المتزامنة (انظر الفقرة 8.1). قلب الجزء الثابت 1 مصنوع من صفائح معزولة مختومة من الفولاذ الكهربائي. في فتحات الجزء الثابت ، يتم وضع ملف تيار متناوب موزع 2 (عادةً ما يكون ثلاثي الأطوار). الدوار 3 مع ملف الإثارة مثبت على العمود 4.
يتم إحضار نهايات هذا الملف إلى حلقات منزلقة 5. للتزويد التيار المباشرالفرش 6 تنزلق إلى ملف الإثارة على طول حلقات الانزلاق.مصدر التيار المباشر في الماكينة قيد الدراسة هو المثير 7 ، وهو مولد تيار مباشر ، يتم تركيب المحرك فيه على عمود مشترك مع دوار آلة متزامنة.
التيار المباشر ، الذي يمر عبر ملف الإثارة ، يخلق مجالًا دوارًا مغناطيسيًا - مجال إثارة.
تأتي دوارات المولدات المتزامنة مع صريحو ضمنيأعمدة.
يتكون الجزء المتحرك من قطب واضح (الشكل 4.2) من عمود 1 تُركب عليه نوى القطب مع ملفات قطب 2. تنتهي نوى القطب بقطع قطب 3 ، والتي تتم معالجتها عادةً بطريقة تجعل فجوة الهواء بين القطب قطعة والجزء الثابت غير مستوي. إنه أدنى مستوى أسفل منتصف القطب وأقصى حد عند حوافه (الشكل 4.3 ،). يتم ذلك بحيث يكون منحنى الحث المغناطيسي عند 0في فجوة الهواء ، والتي لها شكل شبه منحرف مع فجوة موحدة 1 ، أقرب ما يمكن إلى الجيب 2.
أرز. 4.2 الجزء المتحرك البارز الشكل. 4.3 توزيع الحث المغناطيسي
في فجوة الآلة المتزامنة
عادة ما تكون الآلات المتزامنة ذات الأعمدة الواضحة متعددة الأقطاب. عادة ما تكون مصممة للسرعات المنخفضة. وبالتالي ، فإن المهدرجة لمحطة الطاقة الكهرومائية Kuibyshev لديها 88 عمودًا
(2ع = 88) وتدور بتردد ن 1 =
68.3 دورة في الدقيقة
من الواضح دائمًا أن المولدات المهدرجة قطبية. منذ ذلك الحين بسرعات منخفضة ن 1(التي يطورها التوربينات المائية) يجب أن تنتج المولدات المائية الكهرباء بتردد صناعي قدره 50 هرتز ، ثم يجب أن يكون لديهم رقم ضخمأزواج القطب:
دوارات مولد الهيدروجين لها قطر كبير (لتلائم الأقطاب) وطول قصير.
مولدات التوربينات هي آلات متزامنة عالية السرعة. يفسر ذلك سرعة الدوران العالية للتوربينات البخارية ، والتي ستزداد كفاءتها مع زيادة سرعة الدوران. عادةً ما تكون المولدات التوربينية ثنائية القطب (2 ع = 2) ولها سرعة دورانية ن 1 = 3000 دورة في الدقيقة
في مثل هذه السرعة العالية ، يكون تصميم القطب البارز للدوار غير مناسب بسبب القوة الميكانيكية غير الكافية. لذلك ، تحتوي المولدات التوربينية على دوار ذو قطب ضمني - أسطوانة فولاذية مطروقة مع أخاديد طولية مطحونة لوضع الملف الميداني (الشكل 4.4 ، ب). الدوارات ذات القطب الضمني لها قطر صغير نسبيًا بطول كبير.
أرز. 4.4 الدائرة المغناطيسية للآلة المتزامنة
في الآلات المتزامنة ، يتم استخدام طريقتين للإثارة: الإثارة الكهرومغناطيسيةو الإثارة بالمغناطيس الدائم.
اعتمادًا على طريقة تزويد ملف الإثارة بالتيار المباشر ، هناك الإثارة المستقلة والإثارة الذاتية.
مع الإثارة المستقلة ، يتم استخدام المثير للحصول على تيار مباشر. في(انظر الشكل 4.1) ، الموجود على نفس عمود الآلة المتزامنة وهو مولد تيار مستمر ، لا تتجاوز طاقته طاقة الآلة المتزامنة.
مع الإثارة الذاتية ، يتم استخدام المقومات لتشغيل ملف الإثارة بالتيار المعدل المباشر المستلم من المولد.
في حالة الإثارة بواسطة مغناطيس دائم ، لا يحتوي الدوار على ملف إثارة ، وأقطابها عبارة عن مغناطيس دائم. هذا يجعل من الممكن الحصول على آلة بدون حلقات انزلاقية ، وبالتالي زيادة موثوقيتها وكفاءتها.
توجد على القطع القطبية للأعمدة الواضحة للدوار أخاديد توضع فيها قضبان المثبط (المهدئ) لفائف قصيرة الدائرة ، يتم إجراؤها وفقًا لنوع الملف الدوار قصير الدائرة آلات غير متزامنة(انظر الشكل 8.5 ، أ). يعمل هذا اللف على تهدئة الدوار (تقليل التذبذب) في المولدات ، وكذلك لبدء تشغيل المحركات المتزامنة.
يتم أحيانًا صنع الآلات المتزامنة ذات الطاقة الصغيرة بشكل مقلوب (مثل آلات التيار المستمر). في مثل هذه الآلات ، يتم وضع لف التيار المتردد في أخاديد الدوار ويؤدي إلى ثلاث حلقات انزلاقية ، ويتم وضع ملف الإثارة على أعمدة الجزء الثابت الواضحة. هذه الآلات ليست قوية ، لأنه مع مثل هذا التصميم كبير التيار المتناوب(الجهاز الرئيسي الحالي) في الجهد العالي، بينما في الآلات ذات التصميم التقليدي ، يمر تيار إثارة صغير عبر حلقات التلامس في الدوار بجهد يصل إلى
440 الخامس.
تتنوع المحركات المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة في التصميم.
جهاز كهربائي استخدام خاصالعمل في من محرك ميكانيكي، هو مولد متزامن. الجهاز وجد تطبيق في القطاع الخاص. يتم استخدامه لتوليد تيار كهربائي التردد الصناعي. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل الاختراع كمولد للتيار عمل متزامنشنت في الديزل و محطات توليد الطاقة بالبنزين.
مولد متزامن. جهاز
آلة كهربائيةيتكون من:
1. الجزء الثابت.
2. الدوار.
3. لفات المولد.
4. نظم التيار المضاعف.
5. تبديل لف الجزء الثابت.
6. مقوم اللحام الحالي.
7. الكابلات.
8. جهاز اللحام.
9. اللفات الدوار.
10. منظم (دائم).
يستخدم المولد المتزامن في الأوضاع التالية: مولد التيار 50 هرتز. ، اللحام مولد متزامن، جهاز ذو تردد متزايد. يجعل الاختراع من الممكن إنشاء وحدات كهربائية صغيرة الحجم للتطبيق الشامل. يقوم المولد المتزامن بتشغيل المعدات في الأماكن التي لا يوجد بها مصدر طاقة مركزي. يمكن استخدامه في المزارعبعيدا عن المناطق المأهولة بالسكان.
تم تصميم خصائص المولد المتزامن لإنشاء مولد كهربائي بقدرات استهلاكية جديدة. هذا يعني أنه عند تنفيذ هذا الاختراع ، يمكن تشغيل نفس الجهاز كمصدر طاقة بتردد 50 هرتز أو أكثر ، بالإضافة إلى مورد التيار المعدل لـ لحام القوس، يتمتع بخاصية خارجية رائعة منطقة العمل. في الوقت نفسه ، يتم توفير خصائص اللحام التي ليست أدنى من المجمع ذي اللفائف الثلاثة مولدات اللحامالتيار المباشر.
كيف يعمل المولد المتزامن؟
يعتمد مبدأ التشغيل على الحث الكهرومغناطيسي. يتم تحويلها إلى كهرباء. تعمل الآلة الكهربائية كمولد (في وضعها). في هذه الحالة ، تكون ترددات دوران المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار هي نفسها. يتم تطبيق الجهد على لفات الدوار ، ويتم تشكيل مجال مغناطيسي. يدور ، يخترق من خلال لف الجزء الثابت ويشكل EMF فيه.
يكون الجزء المتحرك من النوع ذي الطور والنوع ذي الدائرة القصيرة ، اعتمادًا على نوع الملف. يخلق لف الجزء الثابت الإضافي حقلاً مغناطيسيًا دوارًا. إنه يستحث مجالًا مغناطيسيًا على الجزء المتحرك ، مما يؤدي إلى وجود EMF. في وقت بدء تشغيل محطة الطاقة ، ينتج الدوار جهدًا ضعيفًا. مع زيادة السرعة ، يزداد EMF في ملف الإثارة. يخترق جهد اللف الدوار من خلال كتلة ضبط تلقائي. يتم التحكم في جهد الخرج عن طريق تغيير المجال المغناطيسي. يتم ضمان الاستقرار عن طريق تغيير المجال المغناطيسي للعضو الدوار عن طريق تنظيم التيار في لفه. تضمن طريقة الضبط هذه استقرار جهد خرج الجهاز.
مزايا وعيوب المولد المتزامن
الأول هو ثبات الجهد الخارج. الجانب السلبي هو إمكانية التحميل الزائد مع زيادة الحمل. يمكن للمنظم زيادة التيار في لف الدوار. يمكن أن تشمل عيوب المولد المتزامن أيضًا وجود جهاز فرشاة. بمرور الوقت ، سوف تحتاج إلى صيانة. في وقتنا هذا ، تم القضاء على هذا النقص.
يتم إنتاج المولدات الحديثة من النوع المتزامن بدون تجميع الفرشاة. معدات الجيل الجديد طويل الأمدالخدمة والموثوقية في العمل في ظروف الإنتاج الصعبة. توفر أجهزة الاستشعار والإلكترونيات المدمجة التشغيل في الوقت الفعلي. توفر أحدث الحلول التكنولوجية المولد المتزامن بكفاءة عالية. المنتجات المستخدمة في الصناعة ومعدات السفن.
عندما يدور المحرك في مجال مغناطيسي ، يتم إحداث قوة emf في موصلات لفها ، متغيرة في الحجم والاتجاه (الشكل 117). إذا كانت بداية ونهاية دورة واحدة من اللف ملحومًا بحلقتين نحاسيتين ، يتم تطبيق الفرشاة المتصلة بدائرة خارجية على الحلقات ، ثم عندما يدور الدور في مجال مغناطيسي ، كما هو موضح في الشكل 117 أ ، بالتناوب سوف يتدفق التيار الكهربائي في دائرة مغلقة (الشكل 117 ب). هذا هو أساس تشغيل المولد.
ومع ذلك ، إذا كانت بداية ونهاية الملف متصلة بحلقتين نحاسيتين ، معزولتين عن بعضهما البعض وتسمى لوحات التجميع ، ويتم تطبيق الفرشاة عليها ، فعندما يدور الملف في مجال مغناطيسي (الشكل 118 أ) ، سيظل إحداث emf بالتناوب في الملف. ومع ذلك ، سوف يتدفق تيار نابض في الدائرة الخارجية ، متغير الحجم ، لكنه ثابت في الاتجاه (الشكل 118 ب).
لإثبات ذلك ، دعونا ننتقل الآن إلى الشكل 119 أ. يظهر هنا مرساة ذات دور واحد. بداية الملف ( ن) ملحوم بلوحة التجميع ( لكن)، نهاية الملف ( ل) إلى اللوحة ( ب). يتم ضغط فرشتين ثابتتين على ألواح التجميع وتوصيلهما بدائرة خارجية. دعونا نفكر في ثلاثة مواضع مميزة للملف في الفراغ بين القطبين. في الموضع (الشكل 119 أ) ، يكون الملف في منطقة عمل القطب الشمالي. بالنظر إلى اتجاه دوران المحرك ، نحدد اتجاه emf في الملف وفقًا للقاعدة اليد اليمنى. يجب أن تؤخذ في الاعتبار
أن emf يتم إحداثه فقط في ذلك الجزء من الملف الموجود أعلى المحرك. يتم توجيه التيار في هذا الوضع من بداية الملف إلى نهايته. من خلال الفرشاة الصحيحة ، سيذهب التيار إلى الدائرة الخارجية. لذلك ، يمكن تسمية هذه الفرشاة بالإيجابية. بعد تجاوز الحمل ، يتدفق التيار إلى الفرشاة اليسرى للمولد ، والتي يمكن تسميتها سالبة.
في الموضع (ب) (الشكل 119 ب) ، يكون الملف على الخط المحايد. الخط المحايد أو المحايد الهندسي هو خط يمر عبر مركز المحرك وعمودي على محور القطبين. ينزلق الجزء النشط من الملف في هذا الموضع على طول الخطوط المغناطيسية دون عبورها. لذلك ، لا يتم استحثاث emf في الملف ، والتيار صفر. عادةً ما يكون عرض الفرشاة أكبر من سماكة الطبقة العازلة بين ألواح التجميع ، ويكون الملف ، الموجود على الخط المحايد ، قصير الدائرة في هذه اللحظة بواسطة الفرش.
في الموضع (ج) (الشكل 119 ج) ، يكون الملف في منطقة عمل القطب الجنوبي. عند تحديد اتجاه emf المستحث في الملف ، نجد أن التيار يتم توجيهه من نهاية الملف إلى بدايته. إذا كانت لوحة المجمع (أ) لا تزال على اتصال بالفرشاة اليسرى ، واللوحة (ب) بالفرشاة اليمنى ، فإن تغيير اتجاه التيار في الملف من شأنه أن يتسبب في حدوث تغيير في التيار في الدائرة الخارجية. لكن هذا لن يحدث الآن ، لأن التغيير في اتجاه التيار في الملف بعد مروره عبر الخط المحايد يتزامن مع اللحظة التي جاءت فيها اللوحة (أ) تحت الفرشاة اليمنى واللوحة (ب) أسفل الفرشاة اليسرى.
بمقارنة الموضعين الأول والثالث ، يمكن ملاحظة (الشكل 119 أ ، ج) أن تيار الملف في كلتا الحالتين يتدفق إلى الفرشاة اليمنى الموجبة ، ويمر عبر الدائرة الخارجية ويعود إلى الفرشاة اليسرى السالبة. في الدائرة الخارجية ، لا يتغير اتجاه التيار والتيار ينبض (الشكل 118 ب).
الغرض من جامع. يمكن تقليل تموج التيار عن طريق زيادة عدد لوحات التجميع (بدلاً من حلقتين نصفيتين) ، على التوالي زيادة عدد لفات المحرك ، والتي تنقسم إلى أجزاء منفصلة - أقسام.
سنضع أربعة ملفات عند المرساة ، ونزول بمقدار 90 0 بالنسبة لبعضنا البعض ، ونربطها ببعضها البعض في سلسلة (الشكل 120 أ). سنزيد أيضًا عدد لوحات التجميع إلى أربعة. يتم تحديد اتجاه emf المستحث في الملفات بواسطة قاعدة اليد اليمنى.
على التين. يوضح 120 ب منحنيات EMF للملفات 1 و 2. نظرًا لأن الملفات يتم إزاحتها في الفضاء بمقدار 90 0 ، فإن منحنيات emf يتم إزاحتها أيضًا في الطور بمقدار 90 0. منحنيات emf للملفات 3 و 4 لها نفس خصائص الملفين 1 و 2 ، مع اختلاف وحيد هو أن emf للملفات 1 و 3 ، من ناحية ، والملفات 2 و 4 ، من ناحية أخرى ، متساوية في الحجم ، ولكن في الاتجاه المعاكس. لذلك ، لتوضيح المشكلة ، نقتصر على النظر في منحنيات emf للملفات 1 و 2. نظرًا لأن الملفات متصلة ببعضها البعض في سلسلة ، فإن القيمة اللحظية لإجمالي emf e الذي تم إنشاؤه بواسطة ملفين تساوي مجموع القيم الآنية لـ emf لكل ملف. يوضح الشكل 121 أ إضافة القيم اللحظية لكلا الملفين. إجمالي منحنى emf أصغر
تموج من منحنيات EMF للملفات الفردية. إجمالي emf للملفات الموجودة أسفل القطب الآخر له نفس القيمة ، ولكنه عكس في اتجاه إجمالي emf للملفات العلوية. يتم توصيل كل من emfs بالتوازي فيما يتعلق بفرش المولد.
ثمانية ملفات موضوعة على المحرك ، عند إضافة emfs لحظية ، ستعطي ، كما هو مبين في الشكل 121 ب ، إجمالي emf e ، والذي ستكون تموجاته أقل من الحالة السابقة. وبالتالي ، من خلال وضع عدد كبير من الموصلات على المرساة ، وزيادة عدد لوحات التجميع وفقًا لذلك ، من الممكن الحصول على emf من المولد ، والتي ستصبح تموجاتها غير ذات أهمية بحيث يمكن اعتبار التيار ثابتًا عمليًا. لذلك ، على سبيل المثال ، حتى مع وجود 16 ملفًا في المرساة ، فإن تقلبات emf ستكون أقل من واحد بالمائة. في الآلات الحديثة ، يزيد عدد ملفات التثبيت عن مائة.
لذلك ، يعمل المجمع في مولدات التيار المستمر على تحويل emf المتغير المستحث في ملف المحرك إلى emf ثابت على فرش المولد.
عندما يدور الدوار ، يتقاطع التدفق المغناطيسي للأقطاب الجزء الثابت متعرجاويحدث EMF فيه وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي: E \ u003d 4.44 * f * w * kw * F ، حيث:
F هو تردد التيار المتردد ، هرتز ؛ w هو عدد الأدوار ؛ kw - عامل اللف Ф - التدفق المغناطيسي.
تردد EMF المستحث (الجهد ، التيار) للمولد المتزامن: f = p * n / 60 ، حيث:
P هو عدد أزواج الأقطاب ؛ n هي سرعة دوران الدوار ، rpm.
استبدال: E = 4.44 * (n * r / 60) * w * kw * F و ، بعد تحديد: 4.44 * (r / 60) * w * kw - يشير إلى تصميم الجهاز ويخلق معامل تصميم: C = 4.44 * (ص / 60) * w * kw.
ثم: E \ u003d SE * p * F.
وهكذا ، كما هو الحال مع أي مولد يعتمد على قانون الحث الكهرومغناطيسي ، فإن المجال الكهرومغناطيسي المستحث يتناسب مع التدفق المغناطيسي للآلة وسرعة دوران الدوار.
مبدأ التشغيل محرك متزامن.
يعتمد مبدأ تشغيل المحرك المتزامن على التأثير المتبادل للمجالات المغناطيسية للحافظة وأقطاب المحرِّض. مع التصميم المقلوب للوحدة ، يكون موقع المحرك والمحث هو عكس ذلك ، أي أن الأول يقع على الدوار ، والآخر على الجزء الثابت. يتم استخدام هذا الخيار بواسطة الآلات المتزامنة المبردة ، حيث يشتمل تكوين ملفات الإثارة على مواد ذات خصائص الموصلية الفائقة.
عند بدء تشغيل المحرك ، يتم تسريعه إلى تردد قريب من التردد الذي يدور به المجال المغناطيسي في الفجوة. فقط بعد ذلك ينتقل إلى الوضع المتزامن. في هذه الحالة ، تتقاطع المجالات المغناطيسية للحافظة والمحث. هذه اللحظة تسمى الدخول إلى التزامن.
طرق إثارة الآلات المتزامنة.
لتشغيل ملف الإثارة ، يتم توفير محفز ، وهو مولد تيار مستمر ، يتم توصيل عضو الإنتاج بعمود الآلة ، من خلال استخدام جهاز ميكانيكي.
حسب طريقة الإثارة ، تنقسم الآلات المتزامنة إلى نوعين:
إثارة من نوع مستقل.
الإثارة الذاتية.
مع الإثارة المستقلة ، تشير الدائرة إلى وجود مثير فرعي يغذي:لف المحرض الرئيسي ، المتغير للضبط ، أجهزة التحكم ، منظمات الجهد ، إلخ. بالإضافة إلى هذه الطريقة ، يمكن إجراء الإثارة من المولد الذي يؤدي وظيفة مساعدة ، ويتم تشغيله بواسطة محرك من النوع المتزامن أو غير المتزامن.
لإثارة الذات، يتم تشغيل اللف من خلال مقوم يعمل على أشباه الموصلات أو النوع الأيوني.
بالنسبة للمولدات التوربينية والمائية ، يتم استخدام أجهزة إثارة الثايرستور. يتم تنظيم تيار الإثارة تلقائيًا ، باستخدام منظم الإثارة ، للآلات منخفضة الطاقة ، واستخدام ضبط المتغيرات المتغيرة أمرًا معتادًا ، ويتم تضمينها في دائرة لف الإثارة.
مزايا وعيوب محرك متزامن.
يتميز المحرك المتزامن بالعديد من المزايا مقارنة بالمحرك غير المتزامن:
1. معامل القدرة العالية cosФ = 0.9.
إمكانية استخدام محركات متزامنة في المؤسسات لزيادة معامل القدرة الكلي.
3. كفاءة عالية ، هو أكثر من المحرك التعريفيبنسبة (0.5-3٪) يتم تحقيق ذلك من خلال تقليل الفاقد في النحاس وكوزو الكبير.
يمتلك المتانة الكبيرة الناتجة عن الفجوة الهوائية المتزايدة.
يتناسب عزم المحرك المتزامن طرديًا مع الجهد الكهربي للقوة الأولى. أي أن المحرك المتزامن سيكون أقل حساسية للتغيرات في حجم جهد التيار الكهربائي.
عيوب محرك متزامن:
تعقيد معدات البدء والتكلفة العالية.
تُستخدم المحركات المتزامنة لتشغيل الآلات والآليات التي لا تحتاج إلى تغيير السرعة ، وكذلك للآليات التي تظل فيها السرعة ثابتة مع تغيير الحمل: (مضخات ، ضواغط ، مراوح.)
بدء تشغيل محرك متزامن.
في ضوء الغياب ابتداء من عزم الدورانفي محرك متزامن ، يتم استخدام الطرق التالية لبدء تشغيله:
بدء تشغيل المحرك غير المتزامن.
ابدأ بمحرك مساعد.
لا يمكن بدء تشغيل محرك متزامن بمساعدة محرك مساعد إلا بدون حمل ميكانيكي على عمودها ، أي خاملا عمليا. في هذه الحالة ، لفترة بدء التشغيل ، يتحول المحرك مؤقتًا إلى مولد متزامن ، يتم تشغيل الجزء المتحرك منه بواسطة محرك مساعد صغير. يتم توصيل الجزء الثابت لهذا المولد بالتوازي مع الشبكة وفقًا للجميع الشروط اللازمةهذا الاتصال. بعد توصيل الجزء الثابت بالشبكة ، يتم إيقاف تشغيل محرك القيادة الإضافي ميكانيكيًا. طريقة البدء هذه معقدة ولها محرك إضافي بالإضافة إلى ذلك.
بدء تشغيل المحرك غير المتزامن.
الطريقة الأكثر شيوعًا لبدء تشغيل المحركات المتزامنة هي بداية غير متزامنة، حيث يتحول المحرك المتزامن إلى محرك غير متزامن في وقت البدء. لتمكين تشكيل عزم بدء غير متزامن ، يتم وضع ملف بدء قصير الدائرة في أخاديد القطع القطبية لمحرك ذي عمود بارز. يتكون هذا الملف من قضبان نحاسية يتم إدخالها في أخاديد الأطراف ومقصورة الدائرة عند كلا الطرفين بحلقات نحاسية.
عند بدء تشغيل المحرك ، يتم توصيل لف الجزء الثابت بشبكة التيار المتردد. ملف الإثارة (3) لفترة البدء مغلق لبعض المقاومة Rg ، شكل. 45 ، المفتاح K في الموضع 2 ، المقاومة Rg = (8-10) Rv. في اللحظة الأولى للبدء عند S = 1 ، نظرًا للعدد الكبير من دورات لف المجال ، فإن المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت سوف يحفز EMF Ev في لف الحقل ، والذي يمكن أن يصل تمامًا ذو اهمية قصوىوإذا لم يتم تشغيل ملف الإثارة عند بدء التشغيل للمقاومة Rg ، فسيحدث انهيار العزل.
أرز. 45 تين. 46.
تتم عملية بدء تشغيل محرك متزامن على مرحلتين. عندما يتم توصيل لف الجزء الثابت (1) بالشبكة ، يتم تكوين حقل دوار في المحرك ، والذي سيحفز EMF في لف الدوار قصير الدائرة (2). تحت الإجراء الذي سوف يتدفق في قضبان الحالية. نتيجة لتفاعل مجال مغناطيسي دوار مع تيار ، يتم إنشاء عزم دوران في لف قصير الدائرة ، كما هو الحال في محرك غير متزامن. بسبب هذه اللحظة ، يتسارع الجزء المتحرك للانزلاق بالقرب من الصفر (S = 0.05) ، الشكل. 46. هذا ينهي المرحلة الأولى.
لكي يتم سحب المحرك الدوار إلى التزامن ، من الضروري إنشاء مجال مغناطيسي فيه عن طريق تشغيل ملف الإثارة DC (3) (عن طريق تبديل المفتاح K إلى الموضع 1). حيث يتم تسريع الدوار إلى سرعة قريبة من
إلى متزامن ، فإن السرعة النسبية لحقول الجزء الثابت والدوار صغيرة. سوف تجد القطبين بعضهما البعض بسلاسة. وبعد سلسلة من الانزلاقات ، سيتم جذب القطبين المعاكسين ، وسيتم سحب الجزء المتحرك إلى التزامن. بعد ذلك ، سوف يدور الدوار بسرعة متزامنة ، وستكون سرعة دورانه ثابتة ، الشكل. 46. هذا ينهي المرحلة الثانية من الاطلاق.
28. تفاعل المحرك للمولد المتزامن مع الأحمال النشطة ، الاستقرائية ، السعوية والمختلطة.
على التين. 20.5 ، ويتم تقديم الجزء الثابت والدوار لمولد ثنائي القطب. يُظهر الجزء الثابت جزءًا من لف المرحلة. الجزء المتحرك هو قطب بارز ، يدور عكس اتجاه عقارب الساعة. في الوقت المحدد ، يشغل الدوار الوضع الرأسي، والذي يتوافق مع الحد الأقصى من EMF E0 في لف المرحلة. نظرًا لأن التيار تحت الحمل النشط في طور مع EMF ، فإن الموضع المشار إليه للدوار يتوافق أيضًا مع الحد الأقصى الحالي. بعد تصوير خطوط الحث المغناطيسي لحقل الإثارة (الدوار) وخطوط الحث المغناطيسي لحقل لف الجزء الثابت ، نرى أن الجزء الثابت MMF F1 موجه بشكل عمودي على الإثارة MMF Fv0. تم تأكيد هذا الاستنتاج أيضا مخطط متجهشيدت لنفس القضية. يكون إجراء إنشاء هذا الرسم كما يلي: وفقًا للموضع المكاني لدوار المولد ، نرسم متجه MMF المثير Fv0 ؛ بزاوية 90 درجة لهذا المتجه في اتجاه التأخر ، نرسم متجه EMF E0 ، المستحث حقل مغناطيسيالإثارة في لف الجزء الثابت. عندما يتم توصيل حمولة نشطة بحتة ، يكون التيار في الملف الثابت I1 في الطور مع EMF E0 ، وبالتالي يتم إزاحة متجه MMF F1 الناتج عن هذا التيار في الفضاء بالنسبة إلى متجه Fv0 بمقدار 90 درجة.أرز. 20.5. رد فعل المحرك للمولد المتزامن مع النشط (أ) ،
الجهاز ومبدأ التشغيل تستخدم الآلات المتزامنة بشكل أساسي كمولدات كهربائية ، ويتم تركيبها في محطات الطاقة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
يتكون المولد المتزامن من الجزء الثابت 2 (الشكل 196 ، أ) ، حيث يتم وضع ثلاث لفات (A - X ، BY ، C - Z) ، ودوار دوار 1 مع أعمدة يوجد عليها ملف الإثارة OB . يقوم الدوران الثابت الذي يدخل إلى ملف الإثارة بمغناطيس الدوار ، ويقوم المحرك الرئيسي بتدويره بتردد n. وفي هذه الحالة ، يتم عبور لفات الجزء الثابت بواسطة مجال مغناطيسي ويتم إحداث المتغيرات e فيها. d.s. ، تحولت في الطور بزاوية 120. مصدر تيار الإثارة المباشر 1 فولت هو المثير هو مولد صغير للتيار المستمر ، تبلغ طاقته 2-3٪ من طاقة مولد الطور الخطي. يتم توصيل المحرك لمولد التيار المستمر بعمود المولد المتزامن ويتم تشغيله بواسطة محرك رئيسي مشترك.
أثناء تشغيل المحرك الأساسي (الشكل 196 ، ب) ، يدور عمود الدوران 1 والدوران 2. تيار الإثارة 1 في يمر من القطب الموجب للمثير عبر الفرشاة Sch1 والحلقة 3 ، ملف الإثارة للملف المولد المتزامن 6 ، الحلقة 4 ، الفرشاة Sch2 إلى القطب السالب للمثير.
تستخدم بعض المولدات المتزامنة الإثارة الذاتية لتوليد تدفق مغناطيسي. في مثل هذه المولدات ، يتم توصيل دائرة الإثارة بملفات الجزء الثابت 7 من خلال مقوم خاص. عندما يدور الدوار 5 ، ينشأ تيار متناوب صغير في لفات الجزء الثابت 7 بسبب الحث المتبقي. يتم تصحيح هذا التيار ، ودخوله إلى ملف الإثارة ، يعزز التدفق المغناطيسي للعضو الدوار ، وبالتالي ، e. د. مولد كهرباء. يمكن تشغيل الدوار بواسطة بخار أو توربين مائي أو محرك احتراق داخلي. وفقًا لهذا ، يُطلق على المولد المتزامن اسم مولد توربو أو مولد هيدروليكي أو مولد ديزل.
يتناسب التردد 1 للتيار المتولد بشكل مباشر مع سرعة دوران المحرك الأساسي n وعدد أزواج أقطاب الجزء المتحرك: 1 = - rp / 60. لذلك ، فإن المولدات منخفضة السرعة التي تعمل جنبًا إلى جنب مع التوربينات المائية بها عدد كبير من الأعمدة الواضحة. تعمل مولدات العمود الضمني جنبًا إلى جنب مع التوربينات البخارية وهي سريعة.
يتم إحداثها في كل لف من الجزء الثابت. د.
E \ u003d 4.44 / dF · K ،
حيث نعم هو عدد لفات اللف ؛
Ф - التدفق المغناطيسي للدوار ؛
K هو معامل لف ثابت.
إي د. ويتم تنظيم جهد المولد بواسطة مقاومة متغيرة في دائرة لف الإثارة لمولد التيار المستمر. في حالة زيادة تيار الإثارة لهذا المولد ، سيزداد جهده وتيار الإثارة 1 في المولد المتزامن ، ونتيجة لذلك سيزداد التدفق المغناطيسي Ф للدوار و e المستحث. د. تصل كفاءة المولدات المتزامنة عالية الطاقة إلى 96-97٪.
تستخدم المولدات المتزامنة ل الطاقة الاحتياطيةأجهزة أتمتة السكك الحديدية والميكانيكا عن بعد. يدخلون
أرز. 197- مولد متزامن ثلاثي الأطوار (مولد ديزل):
1 - إسكان الجزء الثابت ؛ 2 - قلب الجزء الثابت ؛ 3 - أخاديد قلب الجزء الثابت ؛ 4 - لف الجزء الثابت على ثلاث مراحل ؛ 5 - عمود دوار ؛ 6 --- لفهاللفات المثيرة 7 - مولد التيار المستمر في مجموعة مولدات الديزل (DGA) (الشكل 197) ، والتي تستخدم في حالة حدوث عطل في المحولات الفرعية لمحول الإمداد. عند توصيل لفات الجزء الثابت بنجم خط الجهدهذه المولدات 380 فولت ، الطاقة - 12 ، 24 أو 48 كيلو فولت أ.
تم تجهيز مولدات الديزل بمعدات نظام الإثارة الذاتية و التنظيم التلقائيالجهد (الشكل 198). يتم توصيل اللفات الأولية للمحول 77 في سلسلة مع الحمل ، ويتم توصيل اللفات الأولية للمحول T2 بالتوازي مع الحمل. ترتبط اللفات الثانوية لهذه المحولات بالتوازي وتغذي المعدل B ، الذي يتصل به الملف المثير OB للمولد المتزامن. يعتمد التيار الثانوي 1 جم من المحولات التسلسلية على تيار الحمل 1 ، ويعتمد التيار الثانوي 1 والمحول الموازي على جهد الحمل و. التيار عند دخل المعدل 1 ^ ، يساوي المجموع الهندسي للتيارات و 1 "، أي 1 - 1 جم +
لا يعتمد تيار الإثارة 1 فولت على التيار 1 والجهد والحمل فحسب ، بل يعتمد أيضًا على زاوية التحول<р между ними.
لذلك ، يسمى هذا المخطط مخطط مركب الطور.
نسب المحولات 77 ،
يتم اختيار T2 والحث L للملفات المضمنة بحيث يتم اختيار أي تيار 1
أرز. 198. مخطط مولد متزامن مع تنظيم أوتوماتيكي للجهد
والزاوية φ ، ظل جهد المولد U ثابتًا ، مع زيادة الحمل الاستقرائي النشط أو النشط ، تزداد التيارات I t و 1__ 1 „و e. د. نتيجة لذلك ، يتم تعويض تأثير انخفاض الجهد المتزايد على لفات الجزء الثابت تلقائيًا. يحدث الإثارة الذاتية للمولدات المتزامنة بنفس الطريقة كما في مولدات التيار المستمر ، بسبب المغناطيسية المتبقية. ومع ذلك ، بسبب زيادة مقاومة المعدل عند الفولتية المنخفضة ه. د. من المغناطيسية المتبقية غير كافية للإثارة الذاتية. لذلك ، يتم اتخاذ عدد من الإجراءات لتحسين عملية الإثارة الذاتية. للقيام بذلك ، يتم توصيل دائرة طنين تتكون من مكثفات بالتوازي مع المعدل B على جانب التيار المتردد. يتم اختيار سعة المكثفات C بحيث تكون أثناء بدء التشغيل ، عندما تكون سرعة الجزء الدوار n< п„, наступил резонанс напряжений, при котором напряжение на конденсаторах и на входе выпрямителя повысилось. Благодаря этому снижается сопротивление выпрямителя, происходит самовозбуждение. При установившейся частоте вращения ротора п - п н условие резонанса нарушается и конденсаторы практически не влияют на работу схемы.
الخصائص. تشمل الخصائص الرئيسية للمولد المتزامن خصائص الضبط والخارجية والتباطؤ. يتم أخذ الخصائص باستخدام المخطط الموضح في الشكل. 199.
توضح خاصية الخمول (الشكل 200 ، أ) اعتماد e. د. لفات الجزء الثابت E من تيار الإثارة 1 فولت بسرعة ثابتة n وإيقاف الحمل ، أي E - 1 (/ „) عند n - const ؛ 1 = ثابت ؛ أنا - 0.
يتم تنظيم تيار الإثارة للمولد المتزامن بواسطة ريوستات R (انظر الشكل 199) ، والذي يتم توصيله في سلسلة مع ملف الإثارة الخاص بـ OB. لقياس التيار والجهد والتردد عند خرج المولد ، يتم تضمين مقياس التيار (PA1 - RAZ) ، ومقياس الفولتميتر الكهروضوئي ، ومقياس التردد هرتز. تشبه خاصية الخمول للمولد المتزامن منحنى مغنطة قلب الدوار.
توضح الخصائص الخارجية (الشكل 200 ، ب) اعتماد جهد المولد U على تيار الحمل 1 في تيار الإثارة الثابت وسرعة الدوران وعامل الطاقة ، أي U - f (I) عند 1 ج \ u003d const ؛ n \ u003d const و cos \ u003d - const.
أرز. 199. رسم تخطيطي للمولد المتزامن
إذا قمت بزيادة الحمل مع غلبة الحث على المولد ، فإن جهده ينخفض بشكل حاد (منحنى 1) ، ويرجع ذلك إلى زيادة انخفاض الجهد عبر لفات الجزء الثابت وتفاعل الجزء الثابت. تفاعل الجزء الثابت هو تفاعل التدفق المغناطيسي للجزء الثابت الدوار مع التدفق المغناطيسي للعضو المتحرك ، والذي يدور بنفس السرعة (بشكل متزامن). مع زيادة الحمل ، يزداد التدفق المغناطيسي لملفات الجزء الثابت ، موجهًا عكس التدفق المغناطيسي للعضو الدوار. نتيجة لإزالة المغناطيسية من الدوار ، ه. د. والجهد الكهربائي للمولد. إذا تم توصيل حمل نشط فقط بالمولد ، فسيتم تحويل التدفق المغناطيسي للجزء الثابت بالنسبة إلى الدوار بزاوية 90 درجة. يتم تقليل تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل الجزء الثابت إلى حد ما ويتغير جهد المولد على طول المنحنى 2. تحت حمل مع غلبة السعة ، يتم توجيه التدفق المغناطيسي للجزء الثابت في نفس اتجاه التدفق المغناطيسي للعضو الدوار. لذلك ، يتغير جهد المولد على طول المنحنى 3.
تظهر خصائص الضبط (الشكل 200 ، ج) مع الحمل الاستقرائي النشط 1 ، والحمل النشط 2 ، والحمل السعوي النشط 3 اعتماد تيار الإثارة للمولد 1 على تيار الحمل 1 عند الجهد الثابت والسرعة وعامل القدرة ، أي 1 in - f (/) عند U const؛ ن - ثوابت ؛ كوس
