तुल्यकालिक जनरेटर के संचालन के तरीके, जनरेटर की परिचालन विशेषताएं

सिंक्रोनस जनरेटर की विशेषता वाली मुख्य मात्राएँ हैं: टर्मिनल वोल्टेज U, चार्जिंग I, स्पष्ट शक्ति P (kVa), प्रति मिनट n रोटर क्रांतियाँ, पावर फैक्टर cos φ।

तुल्यकालिक जनरेटर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं इस प्रकार हैं:

• निष्क्रिय विशेषता,

• बाहरी विशेषता,

• विनियमन विशेषता।

एक तुल्यकालिक जनरेटर की नो-लोड विशेषता

जनरेटर का इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्तेजना वर्तमान iv द्वारा बनाए गए चुंबकीय प्रवाह F के परिमाण के समानुपाती होता है और प्रति मिनट जनरेटर के क्रांतियों n रोटर की संख्या:

ई = सीएनएफ,

कहाँ पे एस - आनुपातिकता कारक।

हालांकि एक तुल्यकालिक जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण रोटर के क्रांतियों की संख्या पर निर्भर करता है, रोटर के रोटेशन की गति को बदलकर इसे समायोजित करना असंभव है, क्योंकि इलेक्ट्रोमोटिव बल की आवृत्ति की संख्या से संबंधित है जनरेटर के रोटर की क्रांतियाँ, जिन्हें स्थिर रखा जाना चाहिए।

इसलिए, एक तुल्यकालिक जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल के परिमाण को समायोजित करने का एकमात्र तरीका रहता है - यह मुख्य चुंबकीय प्रवाह एफ में बदलाव है। उत्तरार्द्ध आमतौर पर उत्तेजना वर्तमान iw को उत्तेजना सर्किट में पेश किए गए रिओस्टेट का उपयोग करके समायोजित करके प्राप्त किया जाता है। जनरेटर का। इस घटना में कि इस सिंक्रोनस जनरेटर के साथ एक ही शाफ्ट पर स्थित प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर से उत्तेजना कॉइल की आपूर्ति की जाती है, सिंक्रोनस जनरेटर के उत्तेजना वर्तमान को प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर के टर्मिनलों पर वोल्टेज को बदलकर समायोजित किया जाता है।

स्थिर नाममात्र रोटर गति (n = const) पर उत्तेजना वर्तमान iw पर सिंक्रोनस जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल ई की निर्भरता और शून्य (1 = 0) के बराबर भार को जनरेटर की निष्क्रियता विशेषता कहा जाता है।

चित्रा 1 जेनरेटर की नो-लोड विशेषता दिखाता है। यहां, वक्र की आरोही शाखा 1 को हटा दिया जाता है क्योंकि वर्तमान iv शून्य से ivm तक बढ़ जाता है, और वक्र की अवरोही शाखा 2 - जब iv ivm से iv = 0 में बदल जाती है।

चावल। 1. एक तुल्यकालिक जनरेटर की निष्क्रिय विशेषता

आरोही 1 और अवरोही 2 शाखाओं के बीच विचलन को अवशिष्ट चुंबकत्व द्वारा समझाया गया है। इन शाखाओं से घिरा क्षेत्र जितना बड़ा होता है, मैग्नेटाइजेशन रिवर्सल सिंक्रोनस जनरेटर के स्टील में ऊर्जा की हानि उतनी ही अधिक होती है।

अपने प्रारंभिक सीधे खंड में निष्क्रिय वक्र के उदय की स्थिरता तुल्यकालिक जनरेटर के चुंबकीय सर्किट की विशेषता है। जेनरेटर एयर गैप में amp-टर्न फ्लो रेट जितना कम होगा, अन्य परिस्थितियों में जनरेटर की आइडल विशेषता उतनी ही तेज होगी।

जनरेटर की बाहरी विशेषताएं

लोडेड सिंक्रोनस जनरेटर का टर्मिनल वोल्टेज जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल ई पर निर्भर करता है, इसके स्टेटर वाइंडिंग के सक्रिय प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप, अपव्यय स्व-प्रेरण इलेक्ट्रोमोटिव बल एस के कारण वोल्टेज ड्रॉप और वोल्टेज ड्रॉप के कारण आर्मेचर प्रतिक्रिया।

यह ज्ञात है कि अपव्यय इलेक्ट्रोमोटिव बल E, अपव्यय चुंबकीय प्रवाह Fc पर निर्भर करता है, जो जनरेटर रोटर के चुंबकीय ध्रुवों में प्रवेश नहीं करता है और इसलिए जनरेटर के चुंबकीयकरण की डिग्री को नहीं बदलता है। जनरेटर का विघटनकारी स्व-प्रेरण इलेक्ट्रोमोटिव बल ईएस अपेक्षाकृत छोटा है और इसलिए इसे व्यावहारिक रूप से उपेक्षित किया जा सकता है। तदनुसार, जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल का वह हिस्सा जो अपव्यय स्व-प्रेरण इलेक्ट्रोमोटिव बल ईएस के लिए क्षतिपूर्ति करता है, व्यावहारिक रूप से शून्य के बराबर माना जा सकता है .

आर्मेचर प्रतिक्रिया का सिंक्रोनस जनरेटर के संचालन के तरीके पर और विशेष रूप से, इसके टर्मिनलों पर वोल्टेज पर अधिक ध्यान देने योग्य प्रभाव पड़ता है। इस प्रभाव की डिग्री न केवल जनरेटर लोड के आकार पर बल्कि लोड की प्रकृति पर भी निर्भर करती है।

आइए हम पहले उस मामले के लिए एक तुल्यकालिक जनरेटर की आर्मेचर प्रतिक्रिया के प्रभाव पर विचार करें जहां जनरेटर लोड विशुद्ध रूप से सक्रिय है। इस प्रयोजन के लिए हम अंजीर में दिखाए गए कार्यशील तुल्यकालिक जनरेटर के सर्किट का हिस्सा लेते हैं। 2, ए। यहाँ दिखाया गया स्टेटर का एक हिस्सा है जिसमें आर्मेचर वाइंडिंग पर एक सक्रिय तार है और रोटर का एक हिस्सा इसके कई चुंबकीय ध्रुवों के साथ है।

चावल। 2. भार के तहत आर्मेचर प्रतिक्रिया का प्रभाव: ए - सक्रिय, बी - आगमनात्मक, सी - कैपेसिटिव प्रकृति

इस समय प्रश्न में, रोटर के साथ वामावर्त घूमने वाले विद्युत चुम्बकों में से एक का उत्तरी ध्रुव स्टेटर वाइंडिंग के सक्रिय तार के नीचे से गुजरता है।

इस तार में प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल ड्राइंग के तल के पीछे हमारी ओर निर्देशित होता है। और चूंकि जनरेटर लोड विशुद्ध रूप से सक्रिय है, आर्मेचर वाइंडिंग करंट Iz इलेक्ट्रोमोटिव बल के साथ चरण में है। इसलिए, स्टेटर वाइंडिंग के सक्रिय संवाहक में, ड्राइंग के विमान के कारण धारा हमारी ओर बहती है।

विद्युत चुम्बकों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ यहाँ ठोस रेखाओं में दिखाई जाती हैं, और आर्मेचर वाइंडिंग वायर करंट द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ यहाँ दिखाई जाती हैं। - बिंदीदार रेखा।

नीचे अंजीर में। 2, इलेक्ट्रोमैग्नेट के उत्तरी ध्रुव के ऊपर स्थित परिणामी चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण का एक वेक्टर आरेख दिखाता है। यहाँ हम देखते हैं कि इलेक्ट्रोमैग्नेट द्वारा बनाए गए चुंबकीय प्रेरण V मुख्य चुंबकीय क्षेत्र में एक रेडियल दिशा होती है, और आर्मेचर वाइंडिंग करंट के चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण VI को वेक्टर V के दाईं ओर और लंबवत निर्देशित किया जाता है।

परिणामी चुंबकीय प्रेरण कट को ऊपर और दाईं ओर निर्देशित किया जाता है। इसका अर्थ है कि चुंबकीय क्षेत्र के योग के परिणामस्वरूप अंतर्निहित चुंबकीय क्षेत्र का कुछ विरूपण हुआ है। उत्तरी ध्रुव के बाईं ओर यह कुछ कमजोर हो गया, और दाईं ओर यह थोड़ा बढ़ गया।

यह देखना आसान है कि परिणामी चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का रेडियल घटक, जिस पर जनरेटर के प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण अनिवार्य रूप से निर्भर करता है, नहीं बदला है। इसलिए, जनरेटर के विशुद्ध रूप से सक्रिय भार के तहत आर्मेचर प्रतिक्रिया जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल के परिमाण को प्रभावित नहीं करती है।इसका मतलब यह है कि अगर हम लीकेज सेल्फ-इंडक्शन इलेक्ट्रोमोटिव बल की उपेक्षा करते हैं तो पूरी तरह से सक्रिय लोड के साथ जनरेटर में वोल्टेज ड्रॉप जनरेटर के सक्रिय प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप के कारण होता है।

आइए अब मान लें कि एक तुल्यकालिक जनरेटर पर भार विशुद्ध रूप से आगमनात्मक है। इस मामले में, वर्तमान एज़ इलेक्ट्रोमोटिव बल ई से π / 2 के कोण से पिछड़ जाता है। इसका मतलब है कि कंडक्टर में अधिकतम इलेक्ट्रोमोटिव बल की तुलना में थोड़ी देर बाद अधिकतम करंट दिखाई देता है। इसलिए, जब आर्मेचर वाइंडिंग वायर में करंट अपने अधिकतम मान तक पहुँच जाता है, तो उत्तरी ध्रुव N अब इस तार के नीचे नहीं रहेगा, बल्कि रोटर के घूमने की दिशा में थोड़ा और आगे बढ़ेगा, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 2, बी।

इस स्थिति में, आर्मेचर वाइंडिंग के चुंबकीय प्रवाह की चुंबकीय रेखाएँ (बिंदीदार रेखाएँ) दो आसन्न विपरीत ध्रुवों N और S के माध्यम से बंद हो जाती हैं और चुंबकीय ध्रुवों द्वारा निर्मित जनरेटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय रेखाओं की ओर निर्देशित होती हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि मुख्य चुंबकीय पथ न केवल विकृत होता है, बल्कि थोड़ा कमजोर भी हो जाता है।

अंजीर में। 2.6 चुंबकीय प्रेरणों का वेक्टर आरेख दिखाता है: मुख्य चुंबकीय क्षेत्र बी, आर्मेचर प्रतिक्रिया वी के कारण चुंबकीय क्षेत्र और परिणामी चुंबकीय क्षेत्र Vres।

यहाँ हम देखते हैं कि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण का रेडियल घटक मान ΔV द्वारा मुख्य चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण B से छोटा हो गया है। इसलिए, प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल भी कम हो जाता है क्योंकि यह चुंबकीय प्रेरण के रेडियल घटक के कारण होता है।इसका मतलब यह है कि जेनरेटर टर्मिनल पर वोल्टेज, अन्य चीजें बराबर होने पर, पूरी तरह से सक्रिय जेनरेटर लोड पर वोल्टेज से कम होगी।

यदि जनरेटर में विशुद्ध रूप से कैपेसिटिव लोड होता है, तो इसमें करंट इलेक्ट्रोमोटिव बल के चरण को π / 2 के कोण से आगे बढ़ाता है... जनरेटर के आर्मेचर वाइंडिंग के तारों में करंट अब इलेक्ट्रोमोटिव की तुलना में अधिकतम पहले पहुंच जाता है बल ई। इसलिए, जब एंकर (छवि 2, सी) की घुमावदार तार में वर्तमान अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है, तो एन का उत्तरी ध्रुव अभी भी इस तार को समायोजित नहीं करेगा।

इस मामले में, आर्मेचर वाइंडिंग के चुंबकीय प्रवाह की चुंबकीय रेखाएं (बिंदीदार रेखाएं) दो आसन्न विपरीत ध्रुवों एन और एस के माध्यम से बंद हो जाती हैं और जनरेटर के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय रेखाओं के साथ पथ के साथ निर्देशित होती हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि जनरेटर का मुख्य चुंबकीय क्षेत्र न केवल विकृत होता है, बल्कि कुछ हद तक प्रवर्धित भी होता है।

अंजीर में। 2, c चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर आरेख को दर्शाता है: मुख्य चुंबकीय क्षेत्र V, आर्मेचर प्रतिक्रिया Vya के कारण चुंबकीय क्षेत्र और परिणामी चुंबकीय क्षेत्र Bres। हम देखते हैं कि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण का रेडियल घटक राशि ΔB द्वारा मुख्य चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण बी से अधिक हो गया है। इसलिए, जनरेटर का आगमनात्मक इलेक्ट्रोमोटिव बल भी बढ़ गया है, जिसका अर्थ है कि जनरेटर टर्मिनलों पर वोल्टेज, अन्य सभी स्थितियां समान होने पर, विशुद्ध रूप से आगमनात्मक जनरेटर लोड पर वोल्टेज से अधिक हो जाएगा।

विभिन्न प्रकृति के भार के लिए एक तुल्यकालिक जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल पर आर्मेचर प्रतिक्रिया के प्रभाव को स्थापित करने के बाद, हम जनरेटर की बाहरी विशेषताओं को स्पष्ट करने के लिए आगे बढ़ते हैं।एक तुल्यकालिक जनरेटर की बाहरी विशेषता लोड I पर निरंतर रोटर गति (n = const), निरंतर उत्तेजना वर्तमान (iv = const) और शक्ति कारक की स्थिरता (cos φ =) पर वोल्टेज यू की निर्भरता है। स्थिरांक)।

अंजीर में। 3 विभिन्न प्रकृति के भार के लिए एक तुल्यकालिक जनरेटर की बाहरी विशेषताएँ दी गई हैं। वक्र 1 सक्रिय भार के तहत बाहरी विशेषता को व्यक्त करता है (cos φ = 1.0)। इस मामले में, जेनरेटर टर्मिनल वोल्टेज गिरता है जब लोड निष्क्रिय से रेटेड में 10 - 20% नो-लोड जेनरेटर वोल्टेज के भीतर बदलता है।

वक्र 2 बाहरी विशेषता को एक प्रतिरोधक-आगमनात्मक भार (cos φ = 0, आठ) के साथ व्यक्त करता है। इस मामले में, आर्मेचर रिएक्शन के डीमैग्नेटाइजिंग प्रभाव के कारण जनरेटर टर्मिनलों पर वोल्टेज तेजी से गिरता है। जब जनरेटर लोड नो-लोड से रेटेड में बदलता है, तो वोल्टेज 20-30% नो-लोड वोल्टेज के भीतर गिर जाता है।

कर्व 3 एक सक्रिय-कैपेसिटिव लोड (cos φ = 0.8) पर सिंक्रोनस जनरेटर की बाहरी विशेषता को व्यक्त करता है। इस मामले में, जनरेटर टर्मिनल वोल्टेज आर्मेचर प्रतिक्रिया की चुंबकीय क्रिया के कारण कुछ हद तक बढ़ जाता है।

चावल। 3. विभिन्न भारों के लिए अल्टरनेटर की बाहरी विशेषताएँ: 1 - सक्रिय, 2 - आगमनात्मक, 3 कैपेसिटिव

एक तुल्यकालिक जनरेटर की नियंत्रण विशेषता

एक तुल्यकालिक जनरेटर की नियंत्रण विशेषता जनरेटर के टर्मिनलों (U = const) पर वोल्टेज के निरंतर प्रभावी मूल्य के साथ लोड I पर जनरेटर में फ़ील्ड करंट की निर्भरता को व्यक्त करती है, रोटर के क्रांतियों की एक निरंतर संख्या जनरेटर प्रति मिनट (n = const) और शक्ति के कारक की स्थिरता (cos φ = const)।

अंजीर में।4 एक तुल्यकालिक जनरेटर की तीन नियंत्रण विशेषताएँ दी गई हैं। वक्र 1 सक्रिय लोड मामले को संदर्भित करता है (क्योंकि φ = 1)।

चावल। 4. विभिन्न भारों के लिए अल्टरनेटर नियंत्रण विशेषताएँ: 1 - सक्रिय, 2 - आगमनात्मक, 3 - कैपेसिटिव

यहाँ हम देखते हैं कि जैसे-जैसे जनरेटर पर लोड I बढ़ता है, उत्तेजना धारा बढ़ती जाती है। यह समझ में आता है, क्योंकि लोड I में वृद्धि के साथ, जनरेटर की आर्मेचर वाइंडिंग के सक्रिय प्रतिरोध में वोल्टेज की गिरावट बढ़ जाती है, और उत्तेजना वर्तमान iv को बढ़ाकर जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल ई को बढ़ाना आवश्यक है। वोल्टेज स्थिर यू रखें।

वक्र 2 cos φ = 0.8 पर एक सक्रिय-प्रेरक भार के मामले को संदर्भित करता है... आर्मेचर प्रतिक्रिया के डीमैग्नेटाइजेशन के कारण वक्र 1 की तुलना में यह वक्र अधिक तेजी से ऊपर उठता है, जो इलेक्ट्रोमोटिव बल E के परिमाण को कम करता है और इसलिए जनरेटर के टर्मिनलों पर वोल्टेज यू।

वक्र 3 cos φ = 0.8 पर एक सक्रिय-कैपेसिटिव लोड के मामले को संदर्भित करता है। यह वक्र दर्शाता है कि जैसे-जैसे जनरेटर पर भार बढ़ता है, जेनरेटर में इसके टर्मिनलों पर एक स्थिर वोल्टेज बनाए रखने के लिए कम उत्तेजन धारा i की आवश्यकता होती है। यह समझ में आता है, क्योंकि इस मामले में आर्मेचर प्रतिक्रिया मुख्य चुंबकीय प्रवाह को बढ़ाती है और इसलिए जनरेटर के इलेक्ट्रोमोटिव बल और इसके टर्मिनलों पर वोल्टेज में वृद्धि में योगदान करती है।