Senkron jeneratör: cihaz, türleri ve uygulamaları

Senkron jeneratör, herhangi bir enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmenin mümkün olduğu özel bir cihazdır. Bu tür cihazlar mobil istasyonlar, termal veya güneş pilleri ve özel ekipmanlardır. Jeneratörün tipine bağlı olarak, kullanım olasılığı belirlenir, bu nedenle cihazın ne olduğunu daha ayrıntılı olarak anlamaya değer.

19. yüzyılın sonunda, Robert Bosch'un şirketi ilk olarak jeneratöre benzer bir şey geliştirdi. Cihaz bir motoru ateşleyebiliyordu. Testler sırasında, makinenin kalıcı kullanıma uygun olmadığı ortaya çıktı, ancak geliştiriciler aparatı iyileştirebildiler.

1890'da şirket, büyük bir popülerlik kazandığı için neredeyse tamamen bu ekipmanın üretimine geçti. 1902'de bir Bosch öğrencisi, yüksek voltaj kullanarak bir ateşleme yarattı. Cihaz, mumun iki elektrotu arasında bir kıvılcım üreterek sistemi daha çok yönlü hale getirdi.

XX yüzyılın 60'lı yıllarının başlangıcı, jeneratörlerin dünyaya yayılma dönemiydi. Ve daha önce cihazlar sadece otomotiv endüstrisinde talep edildiyse, şimdi bu tür birimler tüm evlere elektrik sağlayabiliyor.

Bu tür birimlerin tasarımı sadece iki ana unsuru içerir:

• rotor;
• stator.

Jeneratörün ana görevi, bir tür enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektir. Yardımı ile bağımlı cihazların kullanılabilmesi için gerekli miktarda akımı sağlamak mümkündür.

Bir jeneratörün performansını değerlendirmek için özelliklerine bakmanız gerekir. Prensip olarak, doğru akım üreten bir istasyonla aynıdırlar. Birkaç faktör, değerlendirmenin ana parametreleridir.

• rölantide. Damper bobininin uyarılmasından sorumlu olan hareketli akımların gücüne EMF'nin bağımlılığıdır. Yardımı ile zincirlerin mıknatıslanma kabiliyetini belirlemek mümkündür.
• Dış karakteristik. Bobin voltajı ile yük akımı arasında paralel bir ilişki olduğunu ifade eder. Değer, cihaza uygulanan yükün türüne bağlıdır. Değişikliklere neden olabilecek nedenler arasında, cihazın EMF'sinde bir artış veya azalma olduğu gibi, cihazın içine yerleştirilen takılı bobinin sargılarında voltaj düşmesi de vardır.
• Ayar. Alan akımları ile yük akımları arasında oluşan ilişkiyi temsil eder. Bu gösterge izlenerek senkron ünitelerin işlerliği ve korunması sağlanır. EMF'yi sürekli olarak ayarlarsanız bunu başarmak kolaydır.

Cihazın nasıl çalıştığını anlamak o kadar da zor değil. Bir elektrik alanı oluşturmak için manyetik bir çerçeveyi döndürmekten oluşur. Çerçeveyi döndürme sürecinde, konturunu geçmeye başlayan manyetik çizgiler ortaya çıkar.Geçiş, bir elektrik akımı oluşumuna katkıda bulunur.

Elektrik enerjisi akışlarının nereye hareket ettiğini belirlemek için gimbal kuralını kullanmak gerekir. Unutulmamalıdır ki bazı bölgelerde mevcut hareket tam tersidir. Mıknatıs üzerinde bulunan bir sonraki direğe ulaştığınızda yönler sürekli değişiyor. Bu fenomene alternatif akım denir ve çerçevenin ayrı bir manyetik halkaya bağlanması bu durumu kanıtlayabilir.

Çerçevedeki akımın büyüklüğü ile sistemin rotorunun dönme hızı arasındaki ilişki orantılıdır. Böylece, çerçeve ne kadar çok dönerse, jeneratör o kadar fazla elektrik sağlayabilir. Bu gösterge dönme hızı ile karakterize edilir.

Belirlenen standartlara göre, çoğu ülkede optimum hız göstergesi 50 Hz'i geçmemelidir. Bu, rotorun saniyede 50 titreşim gerçekleştirmesi gerektiği anlamına gelir. Parametreyi hesaplamak için, çerçevenin bir dönüşünün akımın yönünde bir değişikliğe yol açtığını kabul etmek gerekir.

Mil saniyede 1 kez dönmeyi başarırsa, bu, elektrik akımının frekansının 1 Hz olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, 50 Hz'ye ulaşmak için saniyede doğru sayıda çerçeve dönüşü sağlamak gerekecektir.

Bu durumda bağımlılık ters orantılıdır. Bu nedenle, 50 Hz'lik bir frekans sağlamak için hızı yaklaşık 2 kat azaltmak gerekecektir.

Ek olarak, bazı ülkelerde başka rotor dönüş hızlarının da belirlendiğine dikkat edilmelidir. Standart frekans 60 Hz'dir.

Bugün üreticiler birkaç tip senkron jeneratör üretmektedir. Mevcut sınıflandırmalar arasında, bazıları özel ilgiyi hak ediyor. Her şeyden önce, birimlerin tasarıma göre bölünmesini düşünmeye değer. Jeneratörler iki tiptir.

• Fırçasız. Jeneratörün tasarımı, stator sargılarının kullanımını ima eder. Eleman çekirdekleri, manyetik kutupların veya bobin üzerinde sağlanan çekirdeklerin yönü ile hizalanacak şekilde yerleştirilirler. Maksimum mıknatıs diş sayısı 6 adeti geçmemelidir.

• Bir indüktör ile donatılmış senkron. Düşük güçte çalışan makineleri ayarlamaktan bahsediyorsak, rotor olarak DC mıknatıslar kullanılır. Aksi takdirde, rotor indüktör sargısıdır.

Aşağıdaki sınıflandırma, mobil istasyonların ayrı türlere bölünmesini ifade eder.

• Hidrojeneratörler. Cihazın ayırt edici bir özelliği, belirgin kutuplara sahip bir rotordur. Bu tür birimler, cihazın çok sayıda devrini sağlamaya gerek olmayan yerlerde elektrik üretmek için kullanılır.

• Türbin jeneratörleri. Fark, belirgin kutupların olmamasıdır. Cihaz çeşitli türbinlerden monte edilmiştir, rotor devir sayısını birkaç kez artırma yeteneğine sahiptir.

• Senkron genleşme derzleri. Endüstriyel tesislerde önemli bir gösterge olan reaktif güce ulaşmak için kullanılır. Yardımı ile sağlanan akımın kalitesini iyileştirmek ve voltaj göstergelerini stabilize etmek mümkündür.

Bu tür cihazların birkaç yaygın modeli vardır.

• Stepper. Başlatma-durdurma döngüsüne sahip mekanizmalarda kurulu sürücülerin çalışabilirliğini sağlamak için kullanılırlar.

• Dişlisiz. Çoğunlukla bağımsız sistemlerde kullanılır.

• Temassız. Gemilerde ana veya yedek mobil istasyonlar olarak talep görüyorlar.

• Histerezis. Bu tür jeneratörler zaman sayaçları için kullanılır.

• Bobin. Elektrik tesisatlarının çalışmasını sağlamak.

Birincisi, kutupların açıkça görülebildiği cihazlardır. Düşük rotor hızı ile ayırt edilirler. İkinci kategori, tasarımında çıkıntılı direklere sahip olmayan silindirik bir rotora sahiptir.

Senkron jeneratörler, alternatif akım üretimi için tasarlanmış cihazlardır. Bu tür cihazlarla çeşitli istasyonlarda karşılaşabilirsiniz:

• atomik;
• termal;
• hidroelektrik santraller.

Ayrıca birimler ulaşım sistemlerinde aktif olarak kullanılmaktadır. Çeşitli araçlarda ve gemi sistemlerinde kullanılırlar. Senkron jeneratör, hem otonom olarak, hem de elektrik şebekesinden ayrı olarak ve onunla aynı anda çalışabilir. Bu durumda, aynı anda birkaç üniteyi bağlamak mümkündür.

AC enerji santrallerinin avantajı, tahsis edilen alanı elektrikle sağlama yeteneğidir. Nesne merkezi ağdan uzaktaysa kullanışlıdır. Bu nedenle, birimler şehirden uzak yerleşim yerlerinde bulunan çiftlik sahipleri arasında talep görmektedir.

Jeneratör seçerken, tahsis edilen alana elektrik sağlayabilecek uygun ve güvenilir bir cihaz bulmak önemlidir. İlk önce gelecekteki cihazın teknik parametrelerine karar vermeniz gerekir. Uzmanlar şunlara dikkat etmenizi tavsiye ediyor:

• jeneratörün kütlesi;
• cihazın boyutları;
• güç;
• Yakıt tüketimi;
• gürültü figürü;
• çalışma süresi.

Ayrıca önemli bir parametre, otomatik çalışmayı organize etme yeteneğidir. Gelecekteki bir jeneratörün kaç faza ihtiyacı olduğunu anlamak için, ona bağlanacak elektrikli cihazların türünü ve sayısını belirlemek gerekir.

Ancak, böyle bir mobil enerji santralinin satın alınması her zaman en iyi karar değildir.

Satın almadan önce, çalışması sırasında cihaza uygulanacak yükün de dikkate alınması önerilir. Her faz toplamın maksimum %30'u ile yüklenmelidir. Böylece, jeneratörün gücü 6 kW ise, 220 V voltajlı prizlerin kullanılması durumunda sadece 2 kW kullanmak mümkün olacaktır.

Üç fazlı bir jeneratörün satın alınması, yalnızca evde çok sayıda üç fazlı tüketici olduğunda talep görmektedir. Çoğu cihaz tek fazlıysa, uygun bir ünite satın almak daha iyidir.

Jeneratörü çalıştırmadan önce, önce ayarlanması gerekir. Her şeyden önce, cihazın frekansını ayarlarlar. Bu iki şekilde yapılabilir:

1. elektromıknatısın çalışması için kaç kutbun gerekli olduğunu öngörerek ünitenin tasarımını değiştirin;
2. herhangi bir tasarım değişikliği olmadan gerekli şaft hızını sağlar.

Çarpıcı bir örnek, düşük hızlı türbinlerdir. 150 rpm'lik bir rotor dönüşü sağlarlar. Frekansı ayarlamak için, kutup sayısını 40 parçaya çıkaran ilk yöntemi kullanın.

Cihazın endüksiyonunun EMF'sinin rotor ve dönüşleri ile ilişkili olmasına rağmen, güvenlik gereksinimleri nedeniyle, parametreyi değiştirmek için yapıyı sökmek mümkün değildir.

EMF değeri, üretilen manyetik akı ayarlanarak değiştirilebilir. Arttırılması veya azaltılması gerekecek. Sargı dönüşleri veya daha doğrusu sayıları göstergenin değerinden sorumludur. Ayrıca manyetik akının gücü, bobin tarafından üretilen akımdan etkilenebilir.

Ayar, bir zincire birkaç bobinin dahil edilmesini içerir.Bunu yapmak için ek reostatlar veya elektronik devreler kullanmanız gerekir. İkinci seçenek, parametrenin harici stabilizatörler kullanılarak ayarlanmasını gerektirir. Bu, güvenilir hizmet sağlar.

Senkronize bir mobil istasyonun avantajı, benzer tipteki diğer elektrikli makinelerle senkronize olma yeteneğidir. Aynı zamanda bağlantı sırasında dönüş hızlarını eşleştirmek ve sıfır faz kayması sağlamak mümkündür. Bu bağlamda, mobil enerji santralleri, ağır yükler durumunda üretim kapasitesini artırmak için yedek güç kaynağı olarak kullanmanın çok uygun olduğu endüstriyel enerji mühendisliğinde talep görmektedir.

Senkron ve asenkron jeneratör için aşağıya bakın.