Синхрон машинуудын шинж чанарууд
Синхрон машин нь орчин үеийн эрчим хүчний системд генератор (генератор) болон синхрон мотор болгон өргөн хэрэглэгддэг хувьсах гүйдлийн (AC) цахилгаан машины нэг төрөл юм. Үүнийг "синхрон" гэж нэрлэдэг, учир нь түүний роторын эргэлтийн хурд нь хувьсах гүйдлийн эх үүсвэрийн давтамжтай тогтмол (синхрон) хамааралтай байдаг. Энэ нь хэвийн ажиллагааны нөхцөлд синхрон машин нь сүлжээний давтамж болон машины туйлуудын тоогоор тодорхойлогддог тогтмол хурдаар ажилладаг гэсэн үг юм. Энэ шинж чанар нь синхрон машинуудыг хурдны тогтвортой байдал, чадлын коэффициентийг зохицуулах чадвар шаарддаг эрчим хүч үйлдвэрлэх болон үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд маш чухал болгодог.
Ажлын тодорхойлолт ба үндсэн зарчим
Ерөнхийдөө синхрон машин нь хоёр үндсэн хэсгээс бүрдэнэ: статор ба ротор. Статор нь хувьсах гүйдлийн хүчдэл үүсгэдэг эсвэл дамжуулдаг арматурын ороомог агуулсан хөдөлгөөнгүй хэсэг юм. Ротор нь соронзон орон үүсгэдэг эргэлдэгч хэсэг юм. Роторын соронзон орон нь ихэвчлэн өдөөх системээр дамжуулан шууд гүйдэл (DC)-ээр үүсдэг боловч зарим орчин үеийн загварт байнгын соронз ашиглаж болно.
Ашиглалтын зарчим нь роторын соронзон орон нь статор дахь эргэлдэгч соронзон оронтой харилцан үйлчлэлцэх дээр суурилдаг. Синхрон генераторт турбин (уур, ус, хий эсвэл дизель)-ээр эргэлддэг ротор нь статорын ороомгийг тасалдаг соронзон орон үүсгэж, хувьсах гүйдлийн хүчдэл үүсгэдэг. Синхрон моторт статорын эргэлдэгч соронзон орон нь роторыг "татаж", синхрон хурдаар эргэлдүүлдэг.
Синхрон хурд ба түүний давтамжтай хамаарал
Синхрон машины хамгийн өвөрмөц шинж чанар нь синхрон хурд (Ns) юм. Энэ хурд нь системийн давтамж (f) болон машины туйлуудын тооноос (P) хамаардаг бөгөөд дараах байдлаар томъёолно.
Ns = (120 × f) / P
Тиймээс 50 Гц давтамжтай системийн хувьд:
– 2 туйлт машин: Ns = 3000 эрг/мин
– 4 туйлт машин: Ns = 1500 эрг/мин
– 6 туйлт машин: Ns = 1000 эрг/мин
Давтамж тогтмол байгаа цагт энэхүү синхрон хурд харьцангуй тогтмол хэвээр байна. Гулсах шинж чанартай асинхрон моторуудаас ялгаатай нь синхрон мотор нь Ns дээр яг эргэлддэг. Энэ нь хурдны тогтвортой байдал шаарддаг хэрэглээнд чухал давуу тал юм.
Роторын бүтэц ба төрлүүд
Синхрон машины шинж чанарыг мөн түүний роторын загвараар тодорхойлдог. Роторын хоёр нийтлэг төрөл байдаг:
1. Тод туйлт ротор
Энэ нь физикийн хувьд "цухуйц" шонтой. Энэ нь бага хурдтай болон олон тооны шонтой ажиллахад тохиромжтой тул усан цахилгаан станц гэх мэт бага хурдтай генераторуудад түгээмэл хэрэглэгддэг.
2. Цилиндр хэлбэртэй ротор (цоохор биш эсвэл цилиндр хэлбэртэй ротор)
Түүний хэлбэр нь илүү жигд, цилиндр хэлбэртэй тул нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцуудын уурын турбинуудад байдаг шиг өндөр эргэлтийн хурдад тохиромжтой. Энэхүү ротор нь ихэвчлэн хоёр эсвэл дөрвөн туйлтай бөгөөд хурдан эргэлттэй холбоотой өндөр механик стрессийг тэсвэрлэх зориулалттай.
Өдөөлтийн систем ба түүний үр нөлөө
Синхрон машинууд нь роторын соронзон орон үүсгэхийн тулд өдөөлт шаарддаг (байнгын соронзон төрлөөс бусад). Энэхүү өдөөлт нь синхрон машинуудыг бусад олон хувьсах гүйдлийн машинуудаас ялгадаг гол шинж чанар юм. Өдөөлтийн гүйдлийг тохируулах нь дараахь боломжийг олгоно:
– Генератор дээрх терминалын хүчдэлийн тохиргоо
– Мотор дээрх чадлын коэффициентийн тохиргоо
– Эрчим хүчний систем дэх реактив чадлын урсгалын (VAR) хяналт
Синхрон генераторуудад өдөөлт нэмэгдэх нь терминалын хүчдэлийг нэмэгдүүлэх хандлагатай байдаг (ачаалал ба реактив эсэргүүцлийг харгалзан). Синхрон моторуудад өдөөлт нэмэгдэх нь моторыг тэргүүлэх чадлын коэффициентоор ажиллахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь реактив чадлын нөхөн төлбөрт ашигтай байдаг.
Хүчдэлийн шинж чанар ба хүчдэлийн зохицуулалт
Синхрон генераторуудад чухал шинж чанаруудын нэг нь хүчдэлийн зохицуулалт бөгөөд энэ нь өгөгдсөн хурд болон өдөөлтөд терминалын хүчдэлийн ачаалалгүй байдлаас ачаалалтай нөхцөл рүү шилжих өөрчлөлт юм. Хүчдэлийн зохицуулалтад дараахь зүйлс нөлөөлдөг.
– Синхрон реактив эсэргүүцэл (Xs)
– Статор ороомгийн эсэргүүцэл (Ra)
– Ачааллын чадлын коэффициент (хоцролт/тэргүүлэх)
– Их ачааллын гүйдэл
Индуктив ачаалал (хоцрогдсон чадлын коэффициент) нь реактив эсэргүүцэл дээрх хүчдэлийн уналтаас болж терминалын хүчдэлийг бууруулах хандлагатай байдаг. Үүний эсрэгээр багтаамжийн (тэргүүлэх) ачаалал нь терминалын хүчдэлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Чадлын шинж чанар ба ачааллын өнцөг
Синхрон машинууд нь дамжуулсан чадал болон роторын талбар ба статорын талбарын хоорондох өнцөг болох чадлын өнцөг δ-ийн хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог. Энгийнээр хэлбэл дамжуулсан цахилгаан соронзон чадал нь sin(δ)-тэй пропорциональ байна. Ачаалал нэмэгдэхийн хэрээр δ өнцөг тодорхой хязгаарт хүрнэ. Хэрэв δ хэт том байвал машин синхрончлолоо алдаж (татах) болно.
Ийм учраас эрчим хүчний системд, ялангуяа сүлжээнд тасалдал гарсан үед өнцгийн тогтвортой байдал нь гол асуудал болдог. Синхрон генераторууд нь системтэй синхрончлолыг хадгалах ёстой, эс тэгвээс тоног төхөөрөмжийг хамгаалахын тулд эвдрэх магадлалтай.
Синхрон моторын чадлын хүчин зүйлийн шинж чанарууд
Синхрон моторын өвөрмөц давуу тал нь өдөөх гүйдлийг өөрчлөх замаар чадлын коэффициентийг зохицуулах чадвар юм. Гурван нөхцөл чухал:
1. Доош чиглэсэн: өдөөлтийн гүйдэл бага, мотор реактив чадлыг шингээдэг (хоцрогдлын чадлын коэффициент).
2. Хэвийн үед догдолдог: хүчний коэффициент 1-д ойртдог (нэгж).
3. Хэт их өдөөгдсөн: өдөөлтийн гүйдэл өндөр, мотор нь реактив хүч (тэргүүлэх чадлын хүчин зүйл) өгдөг.
Энэ нь "нөхөн олговрын" үүрэг гүйцэтгэж чаддаг тул хэт өдөөгдсөн синхрон моторыг заримдаа синхрон конденсатор болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь чадлын коэффициентийг сайжруулж, системийн хүчдэлийг тогтворжуулах төхөөрөмж юм.
Эхлэх арга (Анхны гогцооны газардуулга)
Синхрон моторын нэг практик шинж чанар нь хувьсах гүйдлийн шууд тэжээлээр хангагдсан үед өөрөө асаж чадахгүй байдаг явдал юм, учир нь тодорхой нөхцөлд түүний анхны эргүүлэх хүч тэг байна. Тиймээс эхлүүлэх арга шаардлагатай, жишээлбэл:
– Туслах мотор (одой морины мотор) ашиглах
– Амортизаторын ороомог (амортизаторын ороомог) ашиглан эхлээд индукцийн мотор шиг ажиллаж, дараа нь N-д ойртох үед синхроноор “түгжигдэнэ”.
– Электрон хөтлөгч/инвертер ашиглах (орчин үеийн хэрэглээнд)
Эхлүүлэх арга нь системийн нарийн төвөгтэй байдал, өртөг, үйл ажиллагааны найдвартай байдалд нөлөөлдөг.
Үр ашиг ба хэрэглээ
Синхрон моторууд нь ерөнхийдөө өндөр үр ашигтай байдаг, ялангуяа өндөр хүчин чадалтай үед. Синхрон генераторууд нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх гол тулгуур бөгөөд нарийн хүчдэлийн хяналттайгаар их хэмжээний цахилгаан үйлдвэрлэх чадвартай. Аж үйлдвэрт синхрон моторыг дараахь зүйлд ашигладаг.
- Том компрессор
– Өндөр хүчин чадалтай насос болон үлээгч
– Цементийн үйлдвэрүүд болон уул уурхай
– Тогтмол хурд болон чадлын коэффициентийн нөхөн төлбөр шаарддаг програмууд
Дүгнэлт
Синхрон машины шинж чанаруудад давтамжийн дагуу тогтмол хурд, тогтмол гүйдлийн өдөөлтийн шаардлага, чадлын коэффициентийг зохицуулах чадвар, синхрончлолын тогтвортой байдал зэрэг орно. Синхрон генераторт өдөөлтийн зохицуулалт нь хүчдэлийн зохицуулалт болон реактив чадлын урсгалтай нягт холбоотой байдаг. Синхрон моторт тэргүүлэх чадлын коэффициентоор ажиллах чадвар нь үүнийг зөвхөн механик ачааллын хөтлөгч төдийгүй чадлын чанарыг сайжруулах хэрэгсэл болгодог. Өндөр үр ашигтай, цахилгаан үйлдвэрлэл болон үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг синхрон машинууд нь цахилгаан эрчим хүчний технологийн хөгжилд гол бүрэлдэхүүн хэсэг хэвээр байна.
Хэрэв та хүсвэл би концепцийн диаграмм/зургийн хэсэг, синхрон хурдны тооцооллын жишээг нэмж оруулах эсвэл нийтлэлийн илүү техникийн хувилбарыг (эквивалент хэлхээний тэгшитгэл ба синхрон моторын V муруйтай хамт) хийж болно.
