Mesin segerak — motor, penjana dan pemampas

Mesin segerak ialah mesin elektrik arus ulang alik di mana pemutar dan medan magnet arus pemegun berputar secara serentak.
Penjana segerak tiga fasa adalah mesin elektrik yang paling berkuasa. Kuasa unit penjana segerak di loji kuasa hidroelektrik ialah 640 MW, dan pada loji kuasa terma — 8 — 1200 MW. Dalam mesin segerak, salah satu belitan disambungkan kepada sesalur AC dan satu lagi teruja oleh DC. Belitan arus ulang alik dipanggil belitan angker.
Penggulungan angker menukarkan semua kuasa elektromagnet mesin segerak kepada kuasa elektrik dan sebaliknya. Oleh itu, ia biasanya diletakkan pada stator, yang dipanggil angker. Gegelung pengujaan menggunakan 0.3 - 2% daripada kuasa yang ditukar, oleh itu ia biasanya terletak pada pemutar berputar, yang dipanggil induktor, dan kuasa pengujaan yang rendah dibekalkan oleh gelang gelincir atau peranti pengujaan bukan sentuhan.

Medan magnet angker berputar pada kelajuan segerak n1 = 60f1 / p, rpm, di mana p = 1,2,3 … 64, dsb. ialah bilangan pasangan kutub.
Dengan frekuensi rangkaian industri f1 = 50 Hz, beberapa kelajuan segerak pada bilangan kutub yang berbeza: 3000, 1500, 1000, dsb.). Oleh kerana medan magnet induktor adalah pegun berbanding pemutar, untuk interaksi berterusan medan induktor dan angker, pemutar mesti berputar pada kelajuan segerak yang sama.

Pembinaan mesin segerak
Stator mesin segerak dengan penggulungan tiga fasa tidak berbeza dalam pembinaan pemegun mesin tak segerak, dan pemutar dengan gegelung yang mengujakan terdiri daripada dua jenis—kutub menonjol dan kutub tersirat. Pada kelajuan tinggi dan bilangan kutub yang kecil, pemutar kutub tersirat digunakan kerana ia mempunyai struktur yang lebih tahan lama, dan pada kelajuan rendah dan sebilangan besar kutub, pemutar kutub ketara pembinaan modular digunakan. Kekuatan rotor tersebut adalah kurang, tetapi ia lebih mudah untuk dihasilkan dan dibaiki. Pemutar Kutub Jelas:

Ia digunakan dalam mesin segerak dengan bilangan kutub yang banyak dan n yang rendah. Loji hidroelektrik (hydrogenerators). kekerapan n dari 60 hingga beberapa ratus pusingan seminit. Hidrogenerator yang paling berkuasa mempunyai diameter rotor 12 m dengan panjang 2.5 m, p — 42 dan n = 143 rpm.
Rotor tidak langsung:

Penggulungan — diameter d = 1.2 — 1.3 m dalam saluran pemutar, panjang aktif pemutar tidak lebih daripada 6.5 m TPP, NPP (penjana turbin). S = 500,000 kVA dalam satu mesin n = 3000 atau 1500 rpm (1 atau 2 pasang kutub).
Sebagai tambahan kepada gegelung medan, gegelung peredam atau redaman terletak pada pemutar, yang digunakan untuk memulakan dalam motor segerak. Gegelung ini dibuat serupa dengan gegelung litar pintas sangkar tupai, hanya bahagian yang lebih kecil, kerana isipadu utama pemutar diambil oleh gegelung medan.Dalam rotor kutub tidak seragam, peranan belitan peredam dimainkan oleh permukaan gigi pepejal pemutar dan baji konduktif dalam saluran.
Arus terus dalam belitan pengujaan mesin segerak boleh dibekalkan daripada penjana DC khas yang dipasang pada aci mesin dan dipanggil penguja, atau dari sesalur kuasa melalui penerus semikonduktor.
Lihat juga mengenai topik ini:
Tujuan dan susunan mesin segerak

Cara turbo segerak dan hidrogenerator berfungsi

Mesin segerak boleh berfungsi sebagai penjana atau motor. Mesin segerak boleh beroperasi sebagai motor jika arus sesalur tiga fasa dibekalkan kepada belitan stator. Dalam kes ini, akibat daripada interaksi medan magnet pemegun dan pemutar, medan pemegun membawa pemutar dengannya. Dalam kes ini, pemutar berputar dalam arah yang sama dan pada kelajuan yang sama dengan medan stator.

Mod penjana operasi mesin segerak adalah yang paling biasa, dan hampir semua tenaga elektrik dijana oleh penjana segerak. Motor segerak digunakan dengan kuasa melebihi 600 kW dan sehingga 1 kW sebagai mikromotor. Penjana segerak untuk voltan sehingga 1000 V digunakan dalam unit untuk sistem bekalan kuasa autonomi.

Unit dengan penjana ini boleh menjadi pegun dan mudah alih. Kebanyakan unit digunakan dengan enjin diesel, tetapi ia boleh dikuasakan oleh turbin gas, motor elektrik dan enjin petrol.

Motor segerak berbeza daripada penjana segerak hanya dengan gegelung redaman permulaan, yang sepatutnya memastikan sifat permulaan motor yang baik.

Skim penjana segerak enam kutub.Keratan rentas belitan satu fasa (tiga belitan bersambung siri) ditunjukkan. Penggulungan dua fasa yang lain sesuai dengan slot percuma yang ditunjukkan dalam rajah. Fasa disambungkan dalam bintang atau delta.

Mod penjana: motor (turbin) memutar pemutar, gegelung yang dibekalkan dengan voltan malar? terdapat arus yang mewujudkan medan magnet kekal. Medan magnet berputar dengan pemutar, melintasi belitan stator dan mendorong EMF dengan magnitud dan frekuensi yang sama tetapi beralih sebanyak 1200 (sistem tiga fasa simetri).

Mod motor: belitan stator disambungkan ke rangkaian tiga fasa, dan belitan rotor ke sumber arus terus. Hasil daripada interaksi medan magnet berputar mesin dengan arus terus gegelung pengujaan, tork Mvr berlaku, yang memacu pemutar berputar pada kelajuan medan magnet.

Ciri mekanikal motor segerak — pergantungan n (M) — ialah bahagian mendatar.

Jalur Filem Pendidikan - "Motor Sinkron" yang dihasilkan oleh Kilang Bahan Pendidikan pada tahun 1966.
Anda boleh menontonnya di sini: Jalur Filem «Synchronous Motor»

Penggunaan motor segerak Penggunaan besar-besaran motor tak segerak dengan beban terkurang yang ketara merumitkan operasi sistem kuasa dan stesen: faktor kuasa dalam sistem berkurangan, yang membawa kepada kerugian tambahan dalam semua peranti dan talian, serta penggunaannya yang tidak mencukupi dalam syarat kuasa aktif. Oleh itu, penggunaan motor segerak menjadi perlu, terutamanya untuk mekanisme dengan pemacu berkuasa.

Motor segerak mempunyai kelebihan besar berbanding motor tak segerak, iaitu, terima kasih kepada pengujaan DC, mereka boleh bekerja dengan cosphi = 1 dan tidak menggunakan kuasa reaktif daripada rangkaian, dan semasa operasi, apabila terlalu teruja, mereka juga memberikan kuasa reaktif kepada rangkaian. Akibatnya, faktor kuasa rangkaian bertambah baik dan penurunan voltan serta kerugian di dalamnya dikurangkan, serta faktor kuasa penjana yang beroperasi di loji kuasa.

Tork maksimum motor segerak adalah berkadar dengan U, dan untuk motor tak segerak U2.

Oleh itu, apabila voltan jatuh, motor segerak mengekalkan kapasiti beban yang lebih tinggi. Di samping itu, penggunaan kemungkinan meningkatkan arus pengujaan motor segerak memungkinkan untuk meningkatkan kebolehpercayaan mereka sekiranya berlaku penurunan voltan kecemasan dalam rangkaian dan untuk memperbaiki dalam kes ini keadaan operasi sistem kuasa secara keseluruhan. Oleh kerana saiz jurang udara yang lebih besar, kerugian tambahan dalam keluli dan dalam sangkar pemutar motor segerak adalah lebih kecil daripada motor tak segerak, oleh itu kecekapan motor segerak biasanya lebih tinggi.

Sebaliknya, pembinaan motor segerak adalah lebih rumit daripada motor aruhan sangkar tupai, dan sebagai tambahan, motor segerak mesti mempunyai penguja atau peranti lain untuk membekalkan gegelung DC. Akibatnya, motor segerak dalam kebanyakan kes lebih mahal daripada motor sangkar tupai tak segerak.

Semasa operasi motor segerak, banyak kesukaran timbul untuk memulakannya.Kesukaran ini telah pun diatasi.

Memulakan dan mengawal kelajuan motor segerak juga lebih sukar. Walau bagaimanapun, kelebihan motor segerak adalah sangat besar sehingga pada kuasa tinggi adalah dinasihatkan untuk menggunakannya di mana-mana sahaja bermula dan berhenti dan kawalan kelajuan tidak diperlukan (penjana motor, pam berkuasa, kipas, pemampat, kilang, penghancur dan lain-lain). ).

Lihat juga:

Skim biasa untuk memulakan motor segerak

Sifat elektromekanik motor segerak

Pemampas segerak

Pemampas segerak direka bentuk untuk mengimbangi faktor kuasa rangkaian dan mengekalkan tahap voltan normal rangkaian di kawasan di mana beban pengguna tertumpu. Mod operasi pemampas segerak yang terlalu teruja adalah normal apabila ia membekalkan kuasa reaktif kepada grid.

Dalam hal ini, pemampas, serta bank kapasitor yang berfungsi dengan tujuan yang sama, dipasang di pencawang pengguna, juga dipanggil penjana kuasa reaktif. Walau bagaimanapun, dalam tempoh beban pengguna yang dikurangkan (contohnya, pada waktu malam), selalunya perlu menggunakan pemampas segerak dan dalam mod kurang pengujaan, apabila mereka menggunakan arus induktif dan kuasa reaktif daripada rangkaian, kerana dalam kes ini voltan rangkaian cenderung untuk meningkat, dan untuk mengekalkannya pada tahap normal, adalah perlu untuk memuatkan rangkaian dengan arus induktif, yang menyebabkan penurunan voltan tambahan di dalamnya.

Untuk tujuan ini, setiap pemampas segerak dilengkapi dengan pengujaan automatik atau pengatur voltan, yang mengawal magnitud arus pengujaan supaya voltan pada terminal pemampas kekal malar.