Synchronní generátor: zařízení, typy a aplikace

Synchronní generátor je speciální zařízení, jehož prostřednictvím je možné přeměnit jakoukoli energii na elektrickou energii. Takovými zařízeními jsou mobilní stanice, tepelné nebo solární baterie a speciální zařízení. V závislosti na typu generátoru je určena možnost jeho použití, takže stojí za to podrobněji pochopit, co je zařízení.

Na konci 19. století firma Roberta Bosche poprvé vyvinula něco podobného generátoru. Zařízení bylo schopné zapálit motor. Během testů se ukázalo, že stroj není vhodný pro trvalé používání, ale vývojáři dokázali aparát vylepšit.

V roce 1890 firma téměř úplně přešla na výrobu tohoto zařízení, protože si získalo velkou oblibu. V roce 1902 vytvořil student Bosch zapalování pomocí vysokého napětí. Zařízení dokázalo produkovat jiskru mezi dvěma elektrodami svíčky, díky čemuž byl systém všestrannější.

Začátek 60. let XX století byl érou rozšíření generátorů po celém světě. A pokud dříve byla zařízení žádaná pouze v automobilovém průmyslu, nyní jsou takové jednotky schopny zásobovat elektřinou celé domy.

Konstrukce takových jednotek zahrnuje pouze dva hlavní prvky:

• rotor;
• stator.

Hlavním úkolem generátoru je přeměnit jeden druh energie na elektrickou energii. S jeho pomocí je možné zajistit potřebné množství proudu závislým zařízením tak, aby je bylo možné používat.

Chcete-li posoudit výkon generátoru, musíte se podívat na jeho vlastnosti. V principu jsou stejné jako u stanice, která vyrábí stejnosměrný proud. Hlavními parametry hodnocení je několik faktorů.

• Volnoběh. Je to závislost EMF na síle pohyblivých proudů odpovědných za buzení cívky tlumiče. S jeho pomocí je možné určit schopnost řetězců magnetizovat.
• Vnější charakteristika. Znamená paralelní vztah mezi napětím cívky a proudem zátěže. Hodnota závisí na typu zátěže aplikované na zařízení. Mezi důvody, které mohou způsobit změny, je zvýšení nebo snížení EMF jednotky a také pokles napětí na vinutí instalované cívky, která je umístěna uvnitř zařízení.
• Nastavení. Představuje vztah, který se tvoří mezi budicími proudy a zátěžovými proudy. Sledováním tohoto ukazatele je dosaženo zajištění provozuschopnosti a ochrany synchronních jednotek. Toho lze snadno dosáhnout, pokud neustále upravujete EMF.

Není tak těžké zjistit, jak zařízení funguje. Spočívá v otáčení magnetického rámu za účelem vytvoření elektrického pole. V procesu otáčení rámu se objevují magnetické čáry, které začínají protínat jeho obrys.Křížení přispívá ke vzniku elektrického proudu.

Pro určení, kde se pohybují toky elektrické energie, je nutné použít kardanové pravidlo. Je třeba poznamenat, že v některých oblastech je současný pohyb opačný. Směry se neustále mění, když dosáhnete dalšího pólu, který je umístěn na magnetu. Tento jev se nazývá střídavý proud a připojení rámu k samostatnému magnetickému prstenci může tento stav prokázat.

Vztah mezi velikostí proudu v rámu a rychlostí otáčení rotoru systému je úměrný. Tím pádem, čím více se rám otáčí, tím více elektřiny může generátor dodat. Tento indikátor je charakterizován rychlostí otáčení.

Podle zavedených norem by ukazatel optimální rychlosti ve většině zemí neměl překročit 50 Hz. To znamená, že rotor musí vykonat 50 vibrací za sekundu. Pro výpočet parametru je nutné souhlasit s tím, že jedno otočení rámu vede ke změně směru proudu.

Pokud se hřídel zvládne otočit 1x za sekundu, znamená to, že frekvence elektrického proudu je 1 Hz. Pro dosažení 50 Hz tedy bude nutné zajistit správný počet otočení snímku za sekundu.

Závislost je v tomto případě nepřímo úměrná. Pro zajištění frekvence 50 Hz bude tedy nutné snížit rychlost asi 2krát.

Kromě toho je třeba poznamenat, že v některých zemích jsou nastaveny jiné rychlosti otáčení rotoru. Standardní frekvence je 60 Hz.

Dnes výrobci vyrábějí několik typů synchronních generátorů. Mezi existujícími klasifikacemi si několik zaslouží zvláštní pozornost. V první řadě stojí za zvážení rozdělení jednotek podle designu. Generátory jsou dvou typů.

• Bezkartáčový. Konstrukce generátoru předpokládá použití statorových vinutí. Jsou umístěny tak, že jádra prvků jsou vyrovnána se směrem buď magnetických pólů nebo jader, která jsou na cívce. Maximální počet zubů magnetu by neměl překročit 6 kusů.

• Synchronní, vybavený induktorem. Pokud mluvíme o seřizovacích strojích pracujících s nízkým výkonem, pak se jako rotor používají stejnosměrné magnety. Jinak je rotorem indukční vinutí.

Z následující klasifikace vyplývá rozdělení mobilních stanic do samostatných typů.

• Hydrogenerátory. Charakteristickým rysem zařízení je rotor s výraznými póly. Takové jednotky se používají k výrobě elektřiny tam, kde není potřeba zajišťovat velký počet otáček zařízení.

• Turbínové generátory. Rozdíl je v absenci výrazných pólů. Zařízení je sestaveno z různých turbín, je schopno několikrát zvýšit počet otáček rotoru.

• Synchronní dilatační spáry. Používá se k dosažení jalového výkonu - důležitého ukazatele v průmyslových zařízeních. S jeho pomocí je možné zlepšit kvalitu dodávaného proudu a stabilizovat indikátory napětí.

Existuje několik běžných modelů takových zařízení.

• Stepper. Používají se k zajištění provozuschopnosti pohonů instalovaných v mechanismech, které mají cyklus start-stop.

• Bez převodovky. Většinou se používá v samostatných systémech.

• Bezkontaktní. Jsou žádané jako hlavní nebo záložní mobilní stanice na lodích.

• Hystereze. Takové generátory se používají pro čítače času.

• Induktor. Zajištění provozu elektroinstalace.

První jsou zařízení, ve kterých jsou póly dobře viditelné. Vyznačují se nízkou rychlostí rotoru. Druhá kategorie má ve svém provedení válcový rotor, který nemá vyčnívající póly.

Synchronní generátory jsou zařízení určená k výrobě střídavého proudu. S takovými zařízeními se můžete setkat na různých stanicích:

• atomový;
• tepelný;
• vodní elektrárny.

A také jednotky jsou aktivně využívány v dopravních systémech. Používají se v různých vozidlech a lodních systémech. Synchronní generátor je schopen pracovat jak autonomně, odděleně od elektrické sítě, tak současně s ní. V tomto případě je možné připojit několik jednotek najednou.

Výhodou AC generátorových stanic je schopnost zajistit přidělený prostor elektřinou. Pohodlné, pokud je objekt umístěn daleko od centrální sítě. Proto jsou jednotky žádané mezi majiteli farem umístěných v osadách vzdálených od města.

Při výběru generátoru je důležité najít vhodné a spolehlivé zařízení, které dokáže dodat elektřinu do přidělené oblasti. Nejprve se musíte rozhodnout o technických parametrech budoucího zařízení. Odborníci doporučují věnovat pozornost:

• hmotnost generátoru;
• rozměry zařízení;
• Napájení;
• spotřeba paliva;
• šumové číslo;
• trvání práce.

A také důležitým parametrem je schopnost organizovat automatickou práci. Abychom pochopili, kolik fází potřebuje budoucí generátor, je nutné určit typ a počet elektrických spotřebičů, které k němu budou připojeny.

Koupě takové mobilní elektrárny však není vždy tím nejlepším rozhodnutím.

Před nákupem se navíc doporučuje vzít v úvahu zátěž, která bude na zařízení při jeho provozu působit. Každá fáze by měla být zatížena maximálně 30 % z celku. Pokud je tedy výkon generátoru 6 kW, pak v případě použití zásuvek s napětím 220 V bude možné použít pouze 2 kW.

Nákup třífázového generátoru je požadován pouze tehdy, když je v domě mnoho třífázových spotřebitelů. Pokud je většina spotřebičů jednofázová, je lepší zakoupit odpovídající jednotku.

Před spuštěním generátoru je nutné jej nejprve seřídit. V první řadě upraví frekvenci zařízení. To lze provést dvěma způsoby:

1. změnit konstrukci jednotky, předem předvídat, kolik pólů je nutných pro provoz elektromagnetu;
2. zajistit požadované otáčky hřídele bez jakýchkoliv konstrukčních změn.

Pozoruhodným příkladem jsou nízkorychlostní turbíny. Poskytují rotaci rotoru 150 ot./min. Chcete-li upravit frekvenci, použijte první metodu zvýšením počtu pólů na 40 kusů.

Navzdory skutečnosti, že EMF indukce zařízení je spojeno s rotorem a jeho rotacemi, z důvodu bezpečnostních požadavků není možné konstrukci rozebrat za účelem změny parametru.

Hodnotu EMF lze změnit úpravou generovaného magnetického toku. Bude nutné ji zvýšit nebo snížit. Závity vinutí, nebo spíše jejich počet, jsou zodpovědné za hodnotu indikátoru. A také výkon magnetického toku může být ovlivněn proudem generovaným cívkou.

Úprava zahrnuje zahrnutí několika cívek do řetězce.Chcete-li to provést, musíte použít další reostaty nebo elektronické obvody. Druhá možnost vyžaduje nastavení parametru pomocí externích stabilizátorů. To zajišťuje spolehlivý servis.

Výhodou synchronní mobilní stanice je možnost synchronizace s jinými elektrickými stroji podobného typu. Zároveň je při zapojení možné sladit rychlosti otáčení a zajistit nulový fázový posun. Mobilní elektrárny jsou v tomto ohledu žádané v průmyslové energetice, kde je velmi vhodné je využít jako záložní zdroj energie pro zvýšení výrobní kapacity v případě velkého zatížení.

Pro synchronní a asynchronní generátor viz níže.