तुल्यकालिक मशीनें - मोटर, जनरेटर और कम्पेसाटर

तुल्यकालिक मशीनें वैकल्पिक विद्युत मशीनें हैं जिनमें रोटर और स्टेटर धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र समकालिक रूप से घूमते हैं।
तीन-चरण तुल्यकालिक जनरेटर सबसे शक्तिशाली विद्युत मशीनें हैं। पनबिजली संयंत्रों में तुल्यकालिक जनरेटर की इकाई शक्ति 640 मेगावाट है, और ताप विद्युत संयंत्रों में - 8-1200 मेगावाट। एक तुल्यकालिक मशीन में, एक वाइंडिंग एक एसी मेन से जुड़ा होता है और दूसरा डीसी द्वारा उत्तेजित होता है। प्रत्यावर्ती धारा वाइंडिंग को आर्मेचर वाइंडिंग कहा जाता है।
आर्मेचर वाइंडिंग सिंक्रोनस मशीन की सभी विद्युत चुम्बकीय शक्ति को विद्युत शक्ति में परिवर्तित करती है और इसके विपरीत। इसलिए, इसे आमतौर पर स्टेटर पर रखा जाता है, जिसे आर्मेचर कहा जाता है। उत्तेजना का तार परिवर्तित शक्ति का 0.3 - 2% खपत करता है, इसलिए यह आमतौर पर एक घूर्णन रोटर पर स्थित होता है, जिसे प्रारंभ करनेवाला कहा जाता है, और कम उत्तेजना शक्ति पर्ची के छल्ले या गैर-संपर्क उत्तेजना उपकरणों द्वारा आपूर्ति की जाती है।

आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्र एक तुल्यकालिक गति n1 = 60f1 / p, rpm पर घूमता है, जहाँ p = 1,2,3 … 64, आदि। पोल जोड़े की संख्या है।
औद्योगिक नेटवर्क आवृत्ति f1 = 50 हर्ट्ज के साथ, विभिन्न ध्रुवों पर कई तुल्यकालिक गति: 3000, 1500, 1000, आदि)। चूँकि प्रारंभ करनेवाला का चुंबकीय क्षेत्र रोटर के सापेक्ष स्थिर होता है, प्रारंभ करनेवाला और आर्मेचर के क्षेत्रों की निरंतर बातचीत के लिए, रोटर को समान तुल्यकालिक गति से घूमना चाहिए।

तुल्यकालिक मशीनों का निर्माण
तीन-चरण वाइंडिंग वाली सिंक्रोनस मशीन का स्टेटर निर्माण में भिन्न नहीं होता है अतुल्यकालिक मशीन स्टेटर, और एक रोमांचक कॉइल वाला रोटर दो प्रकार का होता है-प्रमुख पोल और निहित पोल। उच्च गति और कम संख्या में ध्रुवों पर, निहित-ध्रुव रोटार का उपयोग किया जाता है क्योंकि उनके पास अधिक टिकाऊ संरचना होती है, और कम गति और बड़ी संख्या में ध्रुवों पर, मॉड्यूलर निर्माण के मुख्य-ध्रुव रोटार का उपयोग किया जाता है। ऐसे रोटर्स की ताकत कम होती है, लेकिन इनका निर्माण और मरम्मत करना आसान होता है। स्पष्ट पोल रोटर:

उनका उपयोग सिंक्रोनस मशीनों में बड़ी संख्या में ध्रुवों और तदनुसार कम एन के साथ किया जाता है। जलविद्युत संयंत्र (हाइड्रोजनरेटर)। आवृत्ति n 60 से कई सौ क्रांतियों प्रति मिनट। सबसे शक्तिशाली हाइड्रोजनरेटर में 2.5 मीटर की लंबाई, पी - 42 और एन = 143 आरपीएम के साथ 12 मीटर का रोटर व्यास होता है।
अप्रत्यक्ष रोटर:

वाइंडिंग - व्यास d = 1.2 - रोटर चैनलों में 1.3 मीटर, रोटर की सक्रिय लंबाई 6.5 मीटर से अधिक नहीं है। TPP, NPP (टरबाइन जनरेटर)। एस = 500,000 केवीए एक मशीन में एन = 3000 या 1500 आरपीएम (1 या 2 पोल जोड़े)।
फील्ड कॉइल के अलावा, रोटर पर एक डम्पर या डंपिंग कॉइल स्थित होता है, जिसका उपयोग सिंक्रोनस मोटर्स में शुरू करने के लिए किया जाता है। यह कॉइल गिलहरी केज शॉर्ट-सर्किट कॉइल के समान बनाई गई है, केवल एक बहुत छोटे खंड की, क्योंकि रोटर की मुख्य मात्रा फील्ड कॉइल द्वारा ली जाती है।गैर-समान-ध्रुव रोटार में, रोटर के ठोस दांतों की सतहों और चैनलों में प्रवाहकीय वेजेज द्वारा स्पंज वाइंडिंग की भूमिका निभाई जाती है।
एक सिंक्रोनस मशीन की उत्तेजना वाइंडिंग में डायरेक्ट करंट की आपूर्ति मशीन के शाफ्ट पर स्थापित एक विशेष डीसी जनरेटर से की जा सकती है और इसे एक्साइटर कहा जाता है, या मुख्य से सेमीकंडक्टर रेक्टिफायर के माध्यम से।
इस विषय पर भी देखें:
सिंक्रोनस मशीनों का उद्देश्य और व्यवस्था

सिंक्रोनस टर्बो और हाइड्रोजनरेटर कैसे काम करते हैं

एक तुल्यकालिक मशीन जनरेटर या मोटर के रूप में काम कर सकती है। एक सिंक्रोनस मशीन एक मोटर के रूप में काम कर सकती है यदि स्टेटर वाइंडिंग को तीन-फेज मेन करंट की आपूर्ति की जाती है। इस मामले में, स्टेटर और रोटर चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत के परिणामस्वरूप, स्टेटर फील्ड रोटर को अपने साथ ले जाता है। इस मामले में, रोटर उसी दिशा में और उसी गति से घूमता है जैसे स्टेटर क्षेत्र।

सिंक्रोनस मशीनों के संचालन का जनरेटर मोड सबसे आम है, और लगभग सभी विद्युत ऊर्जा सिंक्रोनस जनरेटर द्वारा उत्पन्न होती है। सिंक्रोनस मोटर्स का उपयोग 600 kW से अधिक और 1 kW तक के माइक्रोमोटर्स के रूप में किया जाता है। स्वायत्त बिजली आपूर्ति प्रणालियों के लिए इकाइयों में 1000 वी तक के वोल्टेज के लिए सिंक्रोनस जनरेटर का उपयोग किया जाता है।

इन जनरेटर वाली इकाइयाँ स्थिर और मोबाइल हो सकती हैं। अधिकांश इकाइयों का उपयोग डीजल इंजनों के साथ किया जाता है, लेकिन उन्हें गैस टर्बाइन, इलेक्ट्रिक मोटर्स और गैसोलीन इंजन द्वारा संचालित किया जा सकता है।

एक सिंक्रोनस मोटर एक सिंक्रोनस जेनरेटर से केवल एक स्टार्टिंग डैम्पिंग कॉइल से भिन्न होता है, जो मोटर के अच्छे शुरुआती गुणों को सुनिश्चित करता है।

छह-ध्रुव तुल्यकालिक जनरेटर की योजना।एक चरण की वाइंडिंग्स (तीन श्रृंखला से जुड़ी वाइंडिंग) के क्रॉस-सेक्शन दिखाए गए हैं। अन्य दो चरणों की वाइंडिंग्स चित्र में दिखाए गए फ्री स्लॉट्स में फिट होती हैं। चरण स्टार या डेल्टा में जुड़े हुए हैं।

जेनरेटर मोड: मोटर (टरबाइन) रोटर को घुमाती है, जिसके कॉइल को निरंतर वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है? एक करंट है जो एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। चुंबकीय क्षेत्र रोटर के साथ घूमता है, स्टेटर वाइंडिंग को पार करता है और समान परिमाण और आवृत्ति के EMF को प्रेरित करता है लेकिन 1200 (सममित तीन-चरण प्रणाली) द्वारा स्थानांतरित किया जाता है।

मोटर मोड: स्टेटर वाइंडिंग तीन-चरण नेटवर्क से जुड़ा है, और रोटर वाइंडिंग एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत से जुड़ा है। उत्तेजना कॉइल के प्रत्यक्ष प्रवाह के साथ मशीन के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की बातचीत के परिणामस्वरूप, एक टोक़ एमवीआर होता है, जो रोटर को चुंबकीय क्षेत्र की गति से घुमाने के लिए प्रेरित करता है।

एक तुल्यकालिक मोटर की यांत्रिक विशेषता - निर्भरता n (M) - एक क्षैतिज खंड है।

एजुकेशनल फिल्मस्ट्रिप - 1966 में एजुकेशनल मैटेरियल्स फैक्ट्री द्वारा निर्मित "सिंक्रोनस मोटर्स"।
आप इसे यहां देख सकते हैं: फिल्मस्ट्रिप «सिंक्रोनस मोटर»

सिंक्रोनस मोटर्स का अनुप्रयोग एक महत्वपूर्ण अंडरलोड के साथ अतुल्यकालिक मोटर्स का बड़े पैमाने पर उपयोग बिजली प्रणालियों और स्टेशनों के संचालन को जटिल बनाता है: सिस्टम में पावर फैक्टर कम हो जाता है, जिससे सभी उपकरणों और लाइनों में अतिरिक्त नुकसान होता है, साथ ही साथ उनका अपर्याप्त उपयोग भी होता है। सक्रिय शक्ति की शर्तें। इसलिए, तुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग आवश्यक हो गया, विशेष रूप से शक्तिशाली ड्राइव वाले तंत्रों के लिए।

अतुल्यकालिक मोटर्स पर सिंक्रोनस मोटर्स का एक बड़ा फायदा है, जो कि डीसी उत्तेजना के लिए धन्यवाद, वे cosphi = 1 के साथ काम कर सकते हैं और नेटवर्क से प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग नहीं करते हैं, और ऑपरेशन के दौरान, अति-उत्तेजित होने पर, वे प्रतिक्रियात्मक शक्ति भी देते हैं। नेटवर्क। नतीजतन, नेटवर्क के पावर फैक्टर में सुधार होता है और वोल्टेज ड्रॉप और नुकसान कम हो जाते हैं, साथ ही बिजली संयंत्रों में चलने वाले जनरेटर के पावर फैक्टर भी कम हो जाते हैं।

एक सिंक्रोनस मोटर का अधिकतम टॉर्क U के समानुपाती होता है, और एक एसिंक्रोनस मोटर U2 के लिए।

इसलिए, जब वोल्टेज गिरता है, तो सिंक्रोनस मोटर उच्च भार क्षमता को बरकरार रखती है। इसके अलावा, सिंक्रोनस मोटर्स के उत्तेजना प्रवाह को बढ़ाने की संभावना का उपयोग नेटवर्क में आपातकालीन वोल्टेज की बूंदों के मामले में उनकी विश्वसनीयता को बढ़ाना और इन मामलों में समग्र रूप से बिजली व्यवस्था की परिचालन स्थितियों में सुधार करना संभव बनाता है। एयर गैप के बड़े आकार के कारण, सिंक्रोनस मोटर्स के स्टील और रोटर केज में अतिरिक्त नुकसान अतुल्यकालिक मोटर्स की तुलना में छोटा होता है, इसलिए सिंक्रोनस मोटर्स की दक्षता आमतौर पर अधिक होती है।

दूसरी ओर, सिंक्रोनस मोटर्स का निर्माण स्क्विरेल-केज इंडक्शन मोटर्स की तुलना में अधिक जटिल है, और इसके अलावा, डीसी कॉइल की आपूर्ति के लिए सिंक्रोनस मोटर्स में एक एक्साइटर या अन्य डिवाइस होना चाहिए। नतीजतन, सिंक्रोनस मोटर्स ज्यादातर मामलों में एसिंक्रोनस गिलहरी-पिंजरे मोटर्स की तुलना में अधिक महंगे हैं।

तुल्यकालिक मोटरों के संचालन के दौरान, उन्हें शुरू करने में काफी कठिनाइयाँ उत्पन्न हुईं।इन कठिनाइयों को पहले ही दूर कर लिया गया है।

तुल्यकालिक मोटर्स का प्रारंभ और गति नियंत्रण भी अधिक कठिन होता है। हालांकि, सिंक्रोनस मोटर्स का लाभ इतना अधिक है कि उच्च शक्तियों पर उनका उपयोग करने की सलाह दी जाती है जहां बार-बार शुरू होता है और रुकता है और गति नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है (मोटर जनरेटर, शक्तिशाली पंप, पंखे, कम्प्रेसर, मिल, क्रशर और आदि)। ).

यह सभी देखें:

तुल्यकालिक मोटर्स शुरू करने के लिए विशिष्ट योजनाएं

तुल्यकालिक मोटर्स के विद्युत यांत्रिक गुण

तुल्यकालिक कम्पेसाटर

सिंक्रोनस कम्पेसाटर को नेटवर्क के पावर फैक्टर की भरपाई करने और उन क्षेत्रों में नेटवर्क के सामान्य वोल्टेज स्तर को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां उपभोक्ता भार केंद्रित हैं। जब यह ग्रिड को प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति करता है तो सिंक्रोनस कम्पेसाटर के संचालन का अतिउत्साहित मोड सामान्य होता है।

इस संबंध में, कम्पेसाटर, साथ ही कैपेसिटर बैंक जो उपभोक्ता सबस्टेशनों पर स्थापित समान उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं, उन्हें प्रतिक्रियाशील विद्युत जनरेटर भी कहा जाता है। हालांकि, कम उपयोगकर्ता भार (उदाहरण के लिए, रात में) की अवधि में, अक्सर सिंक्रोनस कम्पेसाटर और अंडरएक्सिटेशन मोड में उपयोग करना आवश्यक होता है, जब वे नेटवर्क से आगमनात्मक वर्तमान और प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग करते हैं, क्योंकि इन मामलों में नेटवर्क वोल्टेज की प्रवृत्ति होती है वृद्धि, और इसे सामान्य स्तर पर बनाए रखने के लिए, नेटवर्क को आगमनात्मक धाराओं के साथ लोड करना आवश्यक है, जिससे इसमें अतिरिक्त वोल्टेज गिरता है।

इस उद्देश्य के लिए, प्रत्येक सिंक्रोनस कम्पेसाटर एक स्वचालित उत्तेजना या वोल्टेज रेगुलेटर से लैस होता है, जो एक्साइटेशन करंट के परिमाण को नियंत्रित करता है ताकि कम्पेसाटर के टर्मिनलों पर वोल्टेज स्थिर रहे।