Mga kasabay na makina — mga motor, generator at compensator

Ang mga kasabay na makina ay mga alternating current na mga de-koryenteng makina kung saan ang rotor at ang magnetic field ng mga alon ng stator ay sabay-sabay na umiikot.
Ang mga three-phase synchronous generator ay ang pinakamakapangyarihang mga de-koryenteng makina. Ang unit power ng mga kasabay na generator sa hydroelectric power plants ay 640 MW, at sa thermal power plants - 8 — 1200 MW. Sa isang kasabay na makina, ang isa sa mga windings ay konektado sa isang AC mains at ang isa ay nasasabik ng DC. Ang alternating current winding ay tinatawag na armature winding.
Kino-convert ng armature winding ang lahat ng electromagnetic power ng synchronous machine sa electrical power at vice versa. Samakatuwid, ito ay karaniwang inilalagay sa isang stator, na tinatawag na isang armature. Ang excitation coil ay kumokonsumo ng 0.3 - 2% ng na-convert na kapangyarihan, samakatuwid ito ay karaniwang matatagpuan sa isang umiikot na rotor, na tinatawag na isang inductor, at ang mababang kapangyarihan ng paggulo ay ibinibigay ng mga slip ring o non-contact excitation device.

Ang armature magnetic field ay umiikot sa isang kasabay na bilis n1 = 60f1 / p, rpm, kung saan p = 1,2,3 … 64, atbp. ay ang bilang ng mga pares ng poste.
Sa pang-industriyang network frequency f1 = 50 Hz, isang bilang ng mga kasabay na bilis sa iba't ibang bilang ng mga pole: 3000, 1500, 1000, atbp.). Dahil ang magnetic field ng inductor ay nakatigil na may kaugnayan sa rotor, para sa tuluy-tuloy na pakikipag-ugnayan ng mga patlang ng inductor at ang armature, ang rotor ay dapat paikutin sa parehong kasabay na bilis.

Konstruksyon ng mga kasabay na makina
Ang stator ng isang kasabay na makina na may three-phase winding ay hindi naiiba sa konstruksiyon asynchronous na stator ng makina, at ang rotor na may kapana-panabik na coil ay may dalawang uri—prominenteng poste at implicit na poste. Sa mataas na bilis at isang maliit na bilang ng mga pole, ginagamit ang mga implicit-pole rotors dahil mayroon silang mas matibay na istraktura, at sa mababang bilis at isang malaking bilang ng mga pole, ginagamit ang mga salient-pole rotors ng modular construction. Ang lakas ng naturang mga rotors ay mas mababa, ngunit mas madali silang gumawa at ayusin. Maliwanag na Pole Rotor:

Ginagamit ang mga ito sa mga kasabay na makina na may malaking bilang ng mga poste at may katumbas na mababang n. Hydroelectric na mga halaman (hydrogenerators). dalas n mula 60 hanggang ilang daang rebolusyon kada minuto. Ang pinakamalakas na hydrogenerator ay may rotor diameter na 12 m na may haba na 2.5 m, p - 42 at n = 143 rpm.
Hindi direktang rotor:

Winding — diameter d = 1.2 — 1.3 m sa rotor channels, ang aktibong haba ng rotor ay hindi hihigit sa 6.5 m TPP, NPP (turbine generators). S = 500,000 kVA sa isang makina n = 3000 o 1500 rpm (1 o 2 pares ng poste).
Bilang karagdagan sa field coil, ang isang damper o damping coil ay matatagpuan sa rotor, na ginagamit para sa pagsisimula sa mga kasabay na motor. Ang coil na ito ay ginawang katulad ng isang squirrel cage short-circuit coil, lamang ng isang mas maliit na seksyon, dahil ang pangunahing volume ng rotor ay kinukuha ng field coil.Sa non-uniform-pole rotors, ang papel ng damper winding ay nilalaro ng mga ibabaw ng solid na ngipin ng rotor at ng conductive wedges sa mga channel.
Ang direktang kasalukuyang sa paikot-ikot na paggulo ng isang kasabay na makina ay maaaring ibigay mula sa isang espesyal na generator ng DC na naka-install sa baras ng makina at tinatawag na exciter, o mula sa mga mains sa pamamagitan ng isang semiconductor rectifier.
Tingnan din ang paksang ito:
Layunin at pag-aayos ng mga kasabay na makina

Paano gumagana ang magkasabay na turbos at hydrogenerator

Ang isang kasabay na makina ay maaaring gumana bilang isang generator o isang motor. Ang isang kasabay na makina ay maaaring gumana bilang isang motor kung ang three-phase mains current ay ibinibigay sa stator winding. Sa kasong ito, bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng stator at rotor magnetic field, ang stator field ay nagdadala ng rotor kasama nito. Sa kasong ito, ang rotor ay umiikot sa parehong direksyon at sa parehong bilis ng stator field.

Ang generator mode ng pagpapatakbo ng mga kasabay na makina ay ang pinakakaraniwan, at halos lahat ng elektrikal na enerhiya ay nabuo ng mga kasabay na generator. Ang mga kasabay na motor ay ginagamit na may kapangyarihan na higit sa 600 kW at hanggang 1 kW bilang mga micromotor. Ang mga kasabay na generator para sa mga boltahe hanggang sa 1000 V ay ginagamit sa mga yunit para sa mga autonomous power supply system.

Ang mga unit na may mga generator na ito ay maaaring nakatigil at mobile. Karamihan sa mga unit ay ginagamit sa mga makinang diesel, ngunit maaari silang paandarin ng mga gas turbine, mga de-koryenteng motor at mga makina ng gasolina.

Ang isang kasabay na motor ay naiiba mula sa isang kasabay na generator lamang sa pamamagitan ng isang panimulang pamamasa coil, na dapat tiyakin ang magandang panimulang katangian ng motor.

Scheme ng isang six-pole synchronous generator.Ang mga cross-section ng windings ng isang phase (tatlong series-connected windings) ay ipinapakita. Ang mga paikot-ikot ng iba pang dalawang yugto ay umaangkop sa mga libreng puwang na ipinapakita sa figure. Ang mga phase ay konektado sa star o delta.

Generator mode: ang motor (turbine) ay umiikot sa rotor, ang coil na kung saan ay ibinibigay ng pare-pareho ang boltahe? mayroong isang kasalukuyang lumilikha ng isang permanenteng magnetic field. Ang magnetic field ay umiikot sa rotor, tumatawid sa stator windings at nag-uudyok ng EMF ng parehong magnitude at frequency ngunit inilipat ng 1200 (symmetrical three-phase system).

Motor mode: ang stator winding ay konektado sa isang three-phase network, at ang rotor winding sa isang direktang kasalukuyang pinagmulan. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng umiikot na magnetic field ng makina na may direktang kasalukuyang ng excitation coil, nangyayari ang isang torque Mvr, na nagtutulak sa rotor upang paikutin sa bilis ng magnetic field.

Ang mekanikal na katangian ng isang kasabay na motor - dependence n (M) - ay isang pahalang na seksyon.

Educational Filmstrip - "Synchronous Motors" na ginawa ng Educational Materials Factory noong 1966.
Maaari mo itong panoorin dito: Filmstrip «Synchronous Motor»

Paglalapat ng mga kasabay na motor Ang malawakang paggamit ng mga asynchronous na motor na may makabuluhang underload ay nagpapalubha sa pagpapatakbo ng mga power system at istasyon: bumababa ang power factor sa system, na humahantong sa karagdagang pagkalugi sa lahat ng mga device at linya, pati na rin sa kanilang hindi sapat na paggamit sa mga tuntunin ng aktibong kapangyarihan. Samakatuwid, ang paggamit ng mga kasabay na motor ay naging kinakailangan, lalo na para sa mga mekanismo na may malakas na drive.

Ang mga synchronous na motor ay may malaking kalamangan sa mga asynchronous na motor, na, salamat sa DC excitation, maaari silang gumana sa cosphi = 1 at hindi kumonsumo ng reaktibong kapangyarihan mula sa network, at sa panahon ng operasyon, kapag sobrang nasasabik, nagbibigay pa sila ng reaktibong kapangyarihan sa network. Bilang resulta, ang power factor ng network ay napabuti at ang pagbaba ng boltahe at pagkalugi sa loob nito ay nabawasan, pati na rin ang power factor ng mga generator na tumatakbo sa mga power plant.

Ang maximum na torque ng isang kasabay na motor ay proporsyonal sa U, at para sa isang asynchronous na motor na U2.

Samakatuwid, kapag bumaba ang boltahe, ang kasabay na motor ay nagpapanatili ng mas mataas na kapasidad ng pagkarga. Bilang karagdagan, ang paggamit ng posibilidad ng pagtaas ng kasalukuyang paggulo ng mga kasabay na motor ay ginagawang posible upang madagdagan ang kanilang pagiging maaasahan sa kaso ng mga emergency na pagbagsak ng boltahe sa network at upang mapabuti sa mga kasong ito ang mga kondisyon ng operating ng sistema ng kuryente sa kabuuan. Dahil sa mas malaking sukat ng air gap, ang mga karagdagang pagkalugi sa bakal at sa rotor cage ng mga kasabay na motor ay mas maliit kaysa sa mga asynchronous na motor, samakatuwid ang kahusayan ng mga kasabay na motor ay kadalasang mas mataas.

Sa kabilang banda, ang pagtatayo ng mga kasabay na motor ay mas kumplikado kaysa sa squirrel-cage induction motors, at bilang karagdagan, ang mga kasabay na motor ay dapat magkaroon ng exciter o iba pang aparato upang magbigay ng DC coil. Bilang resulta, ang mga kasabay na motor ay sa karamihan ng mga kaso ay mas mahal kaysa sa mga asynchronous na squirrel-cage na motor.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng mga kasabay na motor, maraming mga paghihirap ang lumitaw sa pagsisimula ng mga ito.Ang mga paghihirap na ito ay nalampasan na.

Ang pagsisimula at kontrol ng bilis ng mga kasabay na motor ay mas mahirap din. Gayunpaman, ang bentahe ng mga kasabay na motor ay napakahusay na sa mataas na kapangyarihan ay ipinapayong gamitin ang mga ito saanman madalas na pagsisimula at paghinto at hindi kinakailangan ang kontrol ng bilis (mga generator ng motor, makapangyarihang mga bomba, tagahanga, compressor, mill, crusher at iba pa). ).

Tingnan din:

Mga karaniwang scheme para sa pagsisimula ng mga kasabay na motor

Mga electromechanical na katangian ng mga kasabay na motor

Mga kasabay na compensator

Ang mga synchronous compensator ay idinisenyo upang mabayaran ang power factor ng network at mapanatili ang normal na antas ng boltahe ng network sa mga lugar kung saan ang mga consumer load ay puro. Ang overexcited na mode ng pagpapatakbo ng synchronous compensator ay normal kapag nagbibigay ito ng reactive power sa grid.

Kaugnay nito, ang mga compensator, pati na rin ang mga capacitor bank na nagsisilbi sa parehong mga layunin, na naka-install sa mga substation ng consumer, ay tinatawag ding reactive power generators. Gayunpaman, sa mga panahon ng pinababang pag-load ng gumagamit (halimbawa, sa gabi), madalas na kinakailangan na gumamit ng mga kasabay na compensator at sa underexcitation mode, kapag kumonsumo sila ng inductive current at reactive power mula sa network, dahil sa mga kasong ito ang boltahe ng network ay may posibilidad na pagtaas, at upang mapanatili ito sa isang normal na antas, kinakailangan na i-load ang network na may mga inductive na alon, na nagiging sanhi ng karagdagang pagbaba ng boltahe dito.

Para sa layuning ito, ang bawat kasabay na compensator ay nilagyan ng isang awtomatikong paggulo o boltahe regulator, na kinokontrol ang magnitude ng kasalukuyang paggulo upang ang boltahe sa mga terminal ng compensator ay nananatiling pare-pareho.