सिंक्रोनस मशीनों का उद्देश्य और व्यवस्था

सिंक्रोनस मशीन - एक वैकल्पिक चालू मशीन जिसमें स्टेटर वाइंडिंग में करंट की निरंतर आवृत्ति पर रोटर की गति स्थिर रहती है और मशीन के शाफ्ट पर भार के परिमाण पर निर्भर नहीं करती है।

तुल्यकालिक मशीनें वे मुख्य रूप से प्राइम मूवर्स की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, अर्थात् वर्तमान विद्युत ऊर्जा के जनरेटर के रूप में। हालाँकि, सिंक्रोनस मशीनों का उपयोग मोटर्स, रिएक्टिव पावर कम्पेसाटर और अन्य उपकरणों के मोड में भी किया जाता है।

औद्योगिक प्रतिष्ठानों में, तीन चरण वाली सिंक्रोनस मशीनों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। एकल-चरण तुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग कंप्रेशर्स, शक्तिशाली पंखे, विभिन्न स्वचालित उपकरणों में कम-शक्ति मोटर्स आदि के इलेक्ट्रिक ड्राइव में किया जाता है।

तुल्यकालिक मशीन डिवाइस

एक तीन-चरण तुल्यकालिक मशीन में एक स्थिर स्टेटर और एक अंतर्निहित या उत्तल पोल रोटर होता है जो इसके अंदर घूमता है, उनके बीच एक वायु अंतर होता है, जिसका रेडियल आकार मशीन की नाममात्र शक्ति, इसकी गति और भिन्न होता है। कई दसियों मिलीमीटर के अंश।

ऐसी मशीन का स्टेटर व्यावहारिक रूप से एक इंडक्शन मशीन के स्टेटर से डिज़ाइन में भिन्न नहीं होता है, इसमें तीन चरण की वाइंडिंग होती है, जिसके चरणों की शुरुआत C1, C2, C3 और सिरों - C4, C5, को नामित किया जाता है। C6 और समान पदनाम वाले टर्मिनलों पर लाए जाते हैं, जो आपको डेल्टा या स्टार के साथ स्टेटर वाइंडिंग के चरणों को जोड़ने की अनुमति देता है।

तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर के स्टेटर वाइंडिंग के चरण मुख्य रूप से एक स्टार में जुड़े होते हैं, क्योंकि यह तीन-चरण के चार-तार नेटवर्क को लाइन और चरण वोल्टेज की अनुमति देता है जो एक दूसरे से √3 गुना (छवि 1) से भिन्न होते हैं। ).

चावल। 1. चरणों के स्टार-कनेक्ट होने पर तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर के स्टेटर वाइंडिंग के टर्मिनलों के लिए तीन-चरण चार-चरण नेटवर्क को जोड़ने की योजना।

एक सिंक्रोनस मशीन का रोटर एक डायरेक्ट करंट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सिस्टम है जिसमें तीन-चरण स्टेटर वाइंडिंग के समान ध्रुवों की संख्या होती है। बल की चुंबकीय रेखाएं रोटर के संबंधित उत्तर और दक्षिण ध्रुवों के बीच वायु अंतराल और स्टेटर की आपूर्ति लाइन (चित्र 2, ए, बी) के माध्यम से बंद होती हैं।

रोटर वाइंडिंग या फील्ड वाइंडिंग को एक रेक्टिफायर या एक छोटे डीसी जनरेटर द्वारा खिलाया जाता है - एक एक्साइटर जिसका आउटपुट सिंक्रोनस मशीन के रेटेड आउटपुट का 0.5 से 10% होता है। एक्साइटर एक ही शाफ्ट पर एक सिंक्रोनस मशीन के साथ स्थित हो सकता है, जो एक लचीले ट्रांसमिशन द्वारा अपने शाफ्ट से संचालित होता है, या एक अलग मोटर द्वारा संचालित होता है।

एक सिंक्रोनस मशीन का निहित पोल रोटर कार्बन या मिश्र धातु इस्पात से बना एक ठोस या मिश्रित सिलेंडर होता है, जिसकी सतह पर अक्षीय दिशा में खांचे होते हैं। इन स्लॉट्स में इंसुलेटेड कॉपर या एल्युमिनियम वायर से बना कॉइल होता है।I1 की शुरुआत और इस वाइंडिंग के I2 का अंत मशीन शाफ्ट पर स्थित एक इंसुलेटर स्लीव पर लगे दो स्लिप रिंग से जुड़ा होता है और रोटर के साथ घूमता है।

निश्चित ब्रश को छल्ले के खिलाफ दबाया जाता है, जिससे तारों को निरंतर विद्युत ऊर्जा के स्रोत से जोड़ने के लिए I1 और I2 चिह्नित क्लैम्प तक ले जाया जाता है। बड़े, गैर-स्लॉटेड रोटर सिलेंडर दांत रोटर पोल बनाते हैं।

एक अंतर्निहित पोल रोटर में आमतौर पर वैकल्पिक ध्रुवीयता के दो या चार ध्रुव होते हैं, इसका उपयोग उच्च गति वाली सिंक्रोनस मशीनों में किया जाता है, विशेष रूप से टरबाइन जनरेटर में - तीन चरण के सिंक्रोनस जनरेटर सीधे स्टीम टर्बाइन से जुड़े होते हैं जो प्रति मिनट 3000 या 1500 क्रांतियों की गति के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। एसी फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज...

चावल। 2. रोटर के साथ तीन-चरण वाली सिंक्रोनस मशीन का उपकरण: ए - हिडन पोल, बी - प्रमुख पोल, 1 - फ्रेम, 2 - स्टेटर मैग्नेटिक सर्किट, 3 - स्टेटर वायर, 4 - एयर गैप, 5 - रोटर पोल, 6 - पोल टिप, 7 - सीधे रोटर पर, 8 - उत्तेजना कॉइल की वाइंडिंग, 9 - शॉर्ट सर्किट, 10 - स्लिप रिंग, 11 - ब्रश, 12 - शाफ्ट।

चार या अधिक ध्रुवों के साथ एक तुल्यकालिक मशीन के खुले-ध्रुव रोटर में स्टील शीट का एक ठोस या पंक्तिबद्ध योक होता है, जिस पर समान निर्माण के स्टील पोस्ट जुड़े होते हैं, एक आयताकार क्रॉस-सेक्शन के साथ, स्पाइक्स (चित्र 2, बी) में समाप्त होता है। ). कॉइल एक दूसरे से जुड़े हुए ध्रुवों में स्थित होते हैं, जो एक रोमांचक कॉइल बनाते हैं।

इस तरह के रोटर का उपयोग कम गति वाली सिंक्रोनस मशीनों में किया जाता है, जो हाइड्रो-जनरेटर और डीजल जनरेटर हो सकते हैं - क्रमशः, तीन-चरण सिंक्रोनस जनरेटर सीधे हाइड्रोलिक टर्बाइन या आंतरिक दहन इंजन से जुड़े होते हैं, जिन्हें 1500, 1000, 750 की घूर्णी गति के लिए डिज़ाइन किया गया है। 50 हर्ट्ज की एक वैकल्पिक वर्तमान आवृत्ति पर कम आरपीएम।

कई सिंक्रोनस मशीनों में रोटर पर एक्साइटमेंट वाइंडिंग के अलावा, एक शॉर्ट-सर्कुलेटेड कॉपर या ब्रास डैम्पिंग वाइंडिंग होती है, जो एक नॉन-स्मूथ-पोल रोटर में एक इंडक्शन मशीन के रोटर पर समान वाइंडिंग से थोड़ा अलग होता है, और इसमें एक सैलिएंट-पोल रोटर यह एक अधूरे शॉर्ट-सर्कुलेटेड कॉइल के रूप में किया जाता है, जिनमें से बार केवल खांचे में एम्बेडेड होते हैं और इंटरपोल स्पेस में अनुपस्थित होते हैं। यह वाइंडिंग एक सिंक्रोनस मशीन के गैर-स्थिर मोड में रोटर दोलनों के अवमंदन में योगदान देता है, और सिंक्रोनस मोटर्स की अतुल्यकालिक शुरुआत भी प्रदान करता है।

5 kW तक की सिंक्रोनस मशीनें कभी-कभी स्टेटर फील्ड वाइंडिंग और थ्री-फेज रोटर वाइंडिंग के साथ रिवर्स डिज़ाइन में निर्मित होती हैं।

तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर की दक्षता

जेनरेटर मोड में तीन चरण की सिंक्रोनस मशीनों का संचालन ऊर्जा हानि के साथ होता है, जो कि प्रकृति में एसिंक्रोनस मशीनों में नुकसान के समान है। इस संबंध में, तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर की दक्षता दक्षता (दक्षता) के गुणांक के मूल्य की विशेषता है, जो सममित भार स्थितियों के तहत सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

जहाँ U और I - ऑपरेटिंग, नेटवर्क वोल्टेज और करंट, cosφ - रिसीवर्स का पावर फैक्टर, ΔP - सिंक्रोनस मशीन के दिए गए लोड के अनुरूप कुल नुकसान।

तुल्यकालिक जनरेटर की दक्षता (दक्षता) का मूल्य लोड के आकार और रिसीवर के पावर फैक्टर (चित्र 3) पर निर्भर करता है।

चावल। 3. रिसीवर के लोड और पावर फैक्टर पर तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर की दक्षता की निर्भरता का रेखांकन।

दक्षता का अधिकतम मूल्य नाममात्र के करीब लोड से मेल खाता है और मध्यम-शक्ति मशीनों के लिए 0.88-0.92 है, और उच्च-शक्ति जनरेटर के लिए यह 0.96-0.99 के मान तक पहुंचता है। बड़ी सिंक्रोनस मशीनों की उच्च दक्षता के बावजूद, बड़ी मात्रा में उत्पन्न गर्मी के कारण, हाइड्रोजन, आसुत जल या ट्रांसफार्मर तेल के साथ वाइंडिंग को ठंडा करना आवश्यक है, जो बेहतर गर्मी लंपटता में योगदान देता है, और आपको अधिक कॉम्पैक्ट और बनाने की अनुमति भी देता है। कुशल तीन चरण तुल्यकालिक मशीनें।