Tujuan dan susunan mesin segerak

Mesin segerak - mesin arus ulang alik di mana kelajuan pemutar pada frekuensi malar arus dalam belitan stator kekal malar dan tidak bergantung pada magnitud beban pada aci mesin.

Mesin segerak Ia digunakan terutamanya untuk menukar tenaga mekanikal penggerak utama kepada tenaga elektrik, iaitu, sebagai penjana tenaga elektrik arus ulang-alik. Walau bagaimanapun, mesin segerak juga digunakan dalam mod motor, pemampas kuasa reaktif dan peranti lain.

Dalam pemasangan industri, mesin segerak tiga fasa digunakan secara meluas. Motor segerak fasa tunggal digunakan dalam pemacu elektrik pemampat, kipas berkuasa, motor berkuasa rendah dalam pelbagai peranti automatik, dsb.

Peranti mesin segerak

Mesin segerak tiga fasa terdiri daripada pemegun pegun dan pemutar kutub tersirat atau cembung berputar di dalamnya, di antara mereka terdapat jurang udara, saiz jejari yang ditentukan oleh kuasa nominal mesin, kelajuannya dan berbeza dari pecahan kepada beberapa puluh milimeter.

Stator mesin sedemikian praktikalnya tidak berbeza dalam reka bentuk dari stator mesin aruhan, ia mempunyai penggulungan tiga fasa, permulaan fasa yang ditetapkan C1, C2, C3 dan hujungnya - C4, C5, C6 dan dibawa ke terminal dengan sebutan yang sama, yang membolehkan anda menyambungkan fasa penggulungan stator dengan delta atau bintang.

Fasa belitan stator bagi penjana segerak tiga fasa disambungkan terutamanya dalam bintang, kerana ini membolehkan rangkaian empat wayar tiga fasa mempunyai voltan talian dan fasa yang berbeza antara satu sama lain sebanyak √3 kali (Rajah 1). ).

nasi. 1. Skim untuk menyambungkan rangkaian empat fasa tiga fasa ke terminal belitan stator bagi penjana segerak tiga fasa apabila fasa disambungkan dengan bintang.

Rotor mesin segerak ialah sistem elektromagnet arus terus dengan belitan yang mempunyai bilangan kutub yang sama dengan belitan stator tiga fasa. Garisan daya magnet ditutup di antara kutub utara dan selatan pemutar masing-masing melalui celah udara dan talian bekalan stator (Rajah 2, a, b).

Penggulungan rotor atau belitan medan disuap oleh penerus atau penjana DC kecil—penguja yang keluarannya adalah 0.5 hingga 10% daripada keluaran terkadar mesin segerak. Penguja boleh terletak pada aci yang sama dengan mesin segerak, dipacu dari acinya oleh transmisi fleksibel, atau didorong oleh motor yang berasingan.

Rotor kutub tersirat bagi mesin segerak ialah silinder pepejal atau komposit yang diperbuat daripada keluli karbon atau aloi dengan alur yang digiling merentasi permukaannya dalam arah paksi. Slot ini mengandungi gegelung yang diperbuat daripada wayar tembaga atau aluminium bertebat.Permulaan I1 dan penghujung I2 belitan ini disambungkan kepada dua gelang gelincir yang dipasang pada lengan penebat yang terletak pada aci mesin dan berputar dengan pemutar.

Berus tetap ditekan pada gelang, dari mana wayar dibawa ke pengapit bertanda I1 dan I2 untuk sambungan ke sumber tenaga elektrik yang berterusan. Gigi silinder pemutar yang besar dan tidak berlubang membentuk kutub pemutar.

Rotor kutub tersirat biasanya mempunyai dua atau empat kutub kekutuban berselang-seli, ia digunakan dalam mesin segerak berkelajuan tinggi, khususnya dalam penjana turbin - penjana segerak tiga fasa disambungkan terus ke turbin stim yang direka untuk kelajuan 3000 atau 1500 pusingan seminit pada Kekerapan AC 50 Hz...

nasi. 2. Peranti mesin segerak tiga fasa dengan pemutar: a — kutub tersembunyi, b — kutub menonjol, 1 — rangka, 2 — litar magnet pemegun, 3 — wayar pemegun, 4 — jurang udara, 5 — kutub pemutar, 6 — hujung tiang, 7 — lurus pada rotor, 8 — belitan gegelung pengujaan, 9 — litar pintas, 10 — gelang gelincir, 11 — berus, 12 — aci.

Rotor kutub terbuka mesin segerak dengan empat atau lebih tiang mempunyai kuk pepejal atau bergaris kepingan keluli, yang dipasang tiang keluli pembinaan serupa, dengan keratan rentas segi empat tepat, berakhir dengan paku (Rajah 2, b ). Gegelung yang disambungkan antara satu sama lain terletak di dalam kutub, membentuk gegelung yang menarik.

Rotor sedemikian digunakan dalam mesin segerak berkelajuan rendah, yang boleh menjadi penjana hidro dan penjana diesel - masing-masing, penjana segerak tiga fasa yang disambungkan terus ke turbin hidraulik atau enjin pembakaran dalaman, direka untuk kelajuan putaran 1500, 1000, 750 dan rpm rendah pada frekuensi arus ulang-alik 50 Hz.

Banyak mesin segerak mempunyai pada rotor, sebagai tambahan kepada penggulungan pengujaan, kuprum litar pintas atau belitan redaman loyang, yang dalam pemutar tidak kutub licin berbeza sedikit daripada belitan serupa pada pemutar mesin aruhan, dan dalam pemutar kutub menonjol ia dilakukan dalam bentuk gegelung litar pintas yang tidak lengkap, bar yang tertanam hanya dalam alur dan tiada dalam ruang antara kutub. Penggulungan ini menyumbang kepada redaman ayunan rotor dalam mod tidak pegun mesin segerak, dan juga menyediakan permulaan tak segerak bagi motor segerak.

Mesin segerak berkadar sehingga 5 kW kadangkala dihasilkan dalam reka bentuk terbalik dengan belitan medan stator dan belitan rotor tiga fasa.

Kecekapan penjana segerak tiga fasa

Operasi mesin segerak tiga fasa dalam mod penjana disertai dengan kehilangan tenaga, yang, tetapi dalam sifatnya, adalah serupa dengan kerugian dalam mesin tak segerak. Dalam hal ini, kecekapan penjana segerak tiga fasa dicirikan oleh nilai pekali kecekapan (kecekapan), yang di bawah keadaan beban simetri ditentukan oleh formula:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

di mana U dan I — operasi, voltan dan arus rangkaian, cosφ — faktor kuasa penerima, ΔP — jumlah kerugian sepadan dengan beban yang diberikan mesin segerak.

Nilai kecekapan (kecekapan) penjana segerak bergantung pada saiz beban dan faktor kuasa penerima (Rajah 3).

nasi. 3. Graf pergantungan kecekapan penjana segerak tiga fasa pada beban dan faktor kuasa penerima.

Nilai maksimum kecekapan sepadan dengan beban yang hampir dengan nominal dan 0.88-0.92 untuk mesin kuasa sederhana, dan untuk penjana kuasa tinggi ia mencapai nilai 0.96-0.99. Walaupun kecekapan tinggi mesin segerak yang besar, disebabkan oleh jumlah haba yang besar yang dihasilkan, adalah perlu untuk menyejukkan belitan dengan hidrogen, air suling atau minyak pengubah, yang menyumbang kepada pelesapan haba yang lebih baik, dan juga membolehkan anda mencipta lebih padat dan mesin segerak tiga fasa yang cekap.