సింక్రోనస్ మెషీన్లు — మోటార్లు, జనరేటర్లు మరియు కాంపెన్సేటర్లు

సిన్క్రోనస్ మెషీన్లు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ఎలక్ట్రికల్ మెషీన్లు, ఇందులో రోటర్ మరియు స్టేటర్ కరెంట్స్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకకాలంలో తిరుగుతాయి.
మూడు-దశ సింక్రోనస్ జనరేటర్లు అత్యంత శక్తివంతమైన విద్యుత్ యంత్రాలు. జలవిద్యుత్ ప్లాంట్లలో సింక్రోనస్ జనరేటర్ల యూనిట్ శక్తి 640 MW, మరియు థర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లలో - 8 - 1200 MW. సింక్రోనస్ మెషీన్‌లో, వైండింగ్‌లలో ఒకటి AC మెయిన్స్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది మరియు మరొకటి DC ద్వారా ఉత్తేజితమవుతుంది. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ వైండింగ్‌ను ఆర్మేచర్ వైండింగ్ అంటారు.
ఆర్మేచర్ వైండింగ్ సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క మొత్తం విద్యుదయస్కాంత శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా. అందువల్ల, ఇది సాధారణంగా స్టేటర్‌పై ఉంచబడుతుంది, దీనిని ఆర్మేచర్ అని పిలుస్తారు. ఉత్తేజిత కాయిల్ మార్చబడిన శక్తిలో 0.3 - 2% వినియోగిస్తుంది, కాబట్టి ఇది సాధారణంగా తిరిగే రోటర్‌పై ఉంటుంది, దీనిని ఇండక్టర్ అని పిలుస్తారు మరియు తక్కువ ఉత్తేజిత శక్తి స్లిప్ రింగ్‌లు లేదా నాన్-కాంటాక్ట్ ఎక్సైటేషన్ పరికరాల ద్వారా సరఫరా చేయబడుతుంది.

ఆర్మేచర్ అయస్కాంత క్షేత్రం సమకాలిక వేగం n1 = 60f1 / p, rpm, ఇక్కడ p = 1,2,3 … 64, మొదలైనవి వద్ద తిరుగుతుంది. పోల్ జతల సంఖ్య.
ఇండస్ట్రియల్ నెట్‌వర్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ f1 = 50 Hzతో, వివిధ ధ్రువాల వద్ద అనేక సమకాలిక వేగం: 3000, 1500, 1000, మొదలైనవి). ఇండక్టర్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం రోటర్‌కు సంబంధించి స్థిరంగా ఉన్నందున, ఇండక్టర్ మరియు ఆర్మేచర్ యొక్క క్షేత్రాల నిరంతర పరస్పర చర్య కోసం, రోటర్ అదే సమకాలిక వేగంతో తిప్పాలి.

సింక్రోనస్ యంత్రాల నిర్మాణం
మూడు-దశల మూసివేతతో సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క స్టేటర్ నిర్మాణంలో తేడా లేదు అసమకాలిక యంత్రం స్టేటర్, మరియు ఉత్తేజకరమైన కాయిల్‌తో రోటర్ రెండు రకాలు-ప్రముఖ పోల్ మరియు ఇంప్లిసిట్ పోల్. అధిక వేగంతో మరియు తక్కువ సంఖ్యలో స్తంభాల వద్ద, అవ్యక్త-పోల్ రోటర్లు ఉపయోగించబడతాయి ఎందుకంటే అవి మరింత మన్నికైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు తక్కువ వేగంతో మరియు పెద్ద సంఖ్యలో పోల్స్ వద్ద, మాడ్యులర్ నిర్మాణం యొక్క ముఖ్యమైన-పోల్ రోటర్లు ఉపయోగించబడతాయి. అటువంటి రోటర్ల బలం తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ అవి తయారు చేయడం మరియు మరమ్మత్తు చేయడం సులభం. స్పష్టమైన పోల్ రోటర్:

అవి పెద్ద సంఖ్యలో పోల్స్ మరియు తదనుగుణంగా తక్కువ nతో సమకాలిక యంత్రాలలో ఉపయోగించబడతాయి. జలవిద్యుత్ మొక్కలు (హైడ్రోజెనరేటర్లు). ఫ్రీక్వెన్సీ n నిమిషానికి 60 నుండి అనేక వందల విప్లవాలు. అత్యంత శక్తివంతమైన హైడ్రోజెనరేటర్లు 2.5 m, p - 42 మరియు n = 143 rpm పొడవుతో 12 మీటర్ల రోటర్ వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి.
పరోక్ష రోటర్:

వైండింగ్ - వ్యాసం d = 1.2 - రోటర్ ఛానెల్‌లలో 1.3 మీ, రోటర్ యొక్క క్రియాశీల పొడవు 6.5 m కంటే ఎక్కువ కాదు TPP, NPP (టర్బైన్ జనరేటర్లు). ఒక యంత్రంలో S = 500,000 kVA n = 3000 లేదా 1500 rpm (1 లేదా 2 పోల్ జతలు).
ఫీల్డ్ కాయిల్‌తో పాటు, రోటర్‌పై డంపర్ లేదా డంపింగ్ కాయిల్ ఉంది, ఇది సింక్రోనస్ మోటార్‌లలో ప్రారంభించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ కాయిల్ స్క్విరెల్ కేజ్ షార్ట్-సర్క్యూట్ కాయిల్ లాగా తయారు చేయబడింది, ఇది చాలా చిన్న విభాగం మాత్రమే, ఎందుకంటే రోటర్ యొక్క ప్రధాన వాల్యూమ్ ఫీల్డ్ కాయిల్ ద్వారా తీసుకోబడుతుంది.నాన్-యూనిఫాం-పోల్ రోటర్లలో, డంపర్ వైండింగ్ పాత్ర రోటర్ యొక్క ఘన దంతాల ఉపరితలాలు మరియు ఛానెల్‌లలోని వాహక చీలికల ద్వారా ఆడబడుతుంది.
సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క ఉత్తేజిత వైండింగ్‌లో డైరెక్ట్ కరెంట్ యంత్రం యొక్క షాఫ్ట్‌లో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన ప్రత్యేక DC జనరేటర్ నుండి సరఫరా చేయబడుతుంది మరియు ఎక్సైటర్ అని పిలుస్తారు లేదా సెమీకండక్టర్ రెక్టిఫైయర్ ద్వారా మెయిన్స్ నుండి అందించబడుతుంది.
ఈ అంశంపై కూడా చూడండి:
సమకాలీకరణ యంత్రాల ప్రయోజనం మరియు అమరిక

సింక్రోనస్ టర్బోలు మరియు హైడ్రోజెనరేటర్లు ఎలా పని చేస్తాయి

ఒక సింక్రోనస్ యంత్రం జనరేటర్ లేదా మోటారుగా పని చేస్తుంది. స్టేటర్ వైండింగ్‌కు మూడు-దశల మెయిన్స్ కరెంట్ సరఫరా చేయబడితే, సింక్రోనస్ మెషీన్ మోటారుగా పని చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, స్టేటర్ మరియు రోటర్ అయస్కాంత క్షేత్రాల పరస్పర చర్య ఫలితంగా, స్టేటర్ ఫీల్డ్ దానితో రోటర్ను తీసుకువెళుతుంది. ఈ సందర్భంలో, రోటర్ అదే దిశలో మరియు స్టేటర్ ఫీల్డ్ వలె అదే వేగంతో తిరుగుతుంది.

సింక్రోనస్ యంత్రాల యొక్క జనరేటర్ ఆపరేషన్ విధానం అత్యంత సాధారణమైనది మరియు దాదాపు అన్ని విద్యుత్ శక్తి సమకాలీకరణ జనరేటర్ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.సింక్రోనస్ మోటార్లు 600 kW కంటే ఎక్కువ మరియు 1 kW వరకు మైక్రోమోటర్లుగా ఉపయోగించబడతాయి. 1000 V వరకు వోల్టేజీల కోసం సింక్రోనస్ జనరేటర్లు స్వయంప్రతిపత్త విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థల కోసం యూనిట్లలో ఉపయోగించబడతాయి.

ఈ జనరేటర్లతో కూడిన యూనిట్లు స్థిరంగా మరియు మొబైల్గా ఉంటాయి. చాలా యూనిట్లు డీజిల్ ఇంజిన్‌లతో ఉపయోగించబడతాయి, అయితే అవి గ్యాస్ టర్బైన్‌లు, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మరియు గ్యాసోలిన్ ఇంజిన్‌ల ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి.

సింక్రోనస్ మోటారు సింక్రోనస్ జెనరేటర్ నుండి ప్రారంభ డంపింగ్ కాయిల్ ద్వారా మాత్రమే భిన్నంగా ఉంటుంది, ఇది మోటారు యొక్క మంచి ప్రారంభ లక్షణాలను నిర్ధారిస్తుంది.

ఆరు-పోల్ సింక్రోనస్ జనరేటర్ యొక్క పథకం.ఒక దశ (మూడు సిరీస్-కనెక్ట్ వైన్డింగ్స్) యొక్క వైండింగ్ల క్రాస్-సెక్షన్లు చూపబడ్డాయి. ఇతర రెండు దశల వైండింగ్‌లు చిత్రంలో చూపిన ఉచిత స్లాట్‌లకు సరిపోతాయి. దశలు నక్షత్రం లేదా డెల్టాలో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి.

జనరేటర్ మోడ్: మోటారు (టర్బైన్) రోటర్‌ను తిప్పుతుంది, దీని కాయిల్ స్థిరమైన వోల్టేజ్‌తో సరఫరా చేయబడుతుంది? శాశ్వత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించే కరెంట్ ఉంది. అయస్కాంత క్షేత్రం రోటర్‌తో తిరుగుతుంది, స్టేటర్ వైండింగ్‌లను దాటుతుంది మరియు అదే పరిమాణం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క EMFని ప్రేరేపిస్తుంది, అయితే 1200 (సిమెట్రికల్ త్రీ-ఫేజ్ సిస్టమ్) ద్వారా మార్చబడుతుంది.

మోటార్ మోడ్: స్టేటర్ వైండింగ్ మూడు-దశల నెట్‌వర్క్‌కు మరియు రోటర్ వైండింగ్ డైరెక్ట్ కరెంట్ సోర్స్‌కి అనుసంధానించబడి ఉంది. ప్రేరేపిత కాయిల్ యొక్క ప్రత్యక్ష ప్రవాహంతో యంత్రం యొక్క తిరిగే అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరస్పర చర్య ఫలితంగా, ఒక టార్క్ Mvr ఏర్పడుతుంది, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క వేగంతో రోటర్‌ను తిప్పడానికి నడిపిస్తుంది.

సింక్రోనస్ మోటారు యొక్క యాంత్రిక లక్షణం - ఆధారపడటం n (M) - ఒక సమాంతర విభాగం.

ఎడ్యుకేషనల్ ఫిల్మ్‌స్ట్రిప్ - "సింక్రోనస్ మోటార్స్" 1966లో ఎడ్యుకేషనల్ మెటీరియల్స్ ఫ్యాక్టరీచే నిర్మించబడింది.
మీరు దీన్ని ఇక్కడ చూడవచ్చు: ఫిల్మ్‌స్ట్రిప్ «సింక్రోనస్ మోటార్»

సింక్రోనస్ మోటర్ల అప్లికేషన్ గణనీయమైన అండర్‌లోడ్‌తో అసమకాలిక మోటార్‌ల యొక్క భారీ వినియోగం పవర్ సిస్టమ్‌లు మరియు స్టేషన్‌ల ఆపరేషన్‌ను క్లిష్టతరం చేస్తుంది: సిస్టమ్‌లోని పవర్ ఫ్యాక్టర్ తగ్గుతుంది, ఇది అన్ని పరికరాలు మరియు లైన్‌లలో అదనపు నష్టాలకు దారితీస్తుంది, అలాగే వాటి తగినంత ఉపయోగంలో ఉండదు. క్రియాశీల శక్తి యొక్క నిబంధనలు. అందువల్ల, సింక్రోనస్ మోటార్లు ఉపయోగించడం అవసరం అయ్యింది, ముఖ్యంగా శక్తివంతమైన డ్రైవ్‌లతో కూడిన యంత్రాంగాలకు.

సింక్రోనస్ మోటార్లు అసమకాలిక మోటార్లు కంటే పెద్ద ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, అంటే, DC ఉత్తేజితానికి ధన్యవాదాలు, అవి cosfi = 1 తో పని చేయగలవు మరియు నెట్‌వర్క్ నుండి రియాక్టివ్ శక్తిని వినియోగించవు మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో, అతిగా ఉత్తేజితం అయినప్పుడు, అవి రియాక్టివ్ శక్తిని కూడా ఇస్తాయి నెట్వర్క్. ఫలితంగా, నెట్వర్క్ యొక్క శక్తి కారకం మెరుగుపడింది మరియు దానిలో వోల్టేజ్ డ్రాప్ మరియు నష్టాలు తగ్గుతాయి, అలాగే పవర్ ప్లాంట్లలో పనిచేసే జనరేటర్ల పవర్ ఫ్యాక్టర్.

సింక్రోనస్ మోటారు యొక్క గరిష్ట టార్క్ Uకి మరియు అసమకాలిక మోటార్ U2కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

అందువల్ల, వోల్టేజ్ పడిపోయినప్పుడు, సింక్రోనస్ మోటారు అధిక లోడ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, సిన్క్రోనస్ మోటార్స్ యొక్క ఉత్తేజిత ప్రవాహాన్ని పెంచే అవకాశం యొక్క ఉపయోగం నెట్‌వర్క్‌లో అత్యవసర వోల్టేజ్ చుక్కల విషయంలో వారి విశ్వసనీయతను పెంచడానికి మరియు ఈ సందర్భాలలో మొత్తం పవర్ సిస్టమ్ యొక్క ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను మెరుగుపరచడానికి సాధ్యపడుతుంది. గాలి గ్యాప్ యొక్క పెద్ద పరిమాణం కారణంగా, ఉక్కులో మరియు సింక్రోనస్ మోటార్స్ యొక్క రోటర్ కేజ్‌లో అదనపు నష్టాలు అసమకాలిక మోటార్లు కంటే తక్కువగా ఉంటాయి, కాబట్టి సింక్రోనస్ మోటార్ల సామర్థ్యం సాధారణంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

మరోవైపు, స్క్విరెల్-కేజ్ ఇండక్షన్ మోటార్‌ల కంటే సింక్రోనస్ మోటార్‌ల నిర్మాణం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు అదనంగా, DC కాయిల్‌ను సరఫరా చేయడానికి సింక్రోనస్ మోటార్‌లు తప్పనిసరిగా ఎక్సైటర్ లేదా ఇతర పరికరాన్ని కలిగి ఉండాలి. ఫలితంగా, సింక్రోనస్ మోటార్లు చాలా సందర్భాలలో అసమకాలిక స్క్విరెల్-కేజ్ మోటార్లు కంటే ఖరీదైనవి.

సింక్రోనస్ మోటార్లు ఆపరేషన్ సమయంలో, వాటిని ప్రారంభించడంలో గణనీయమైన ఇబ్బందులు తలెత్తాయి.ఈ ఇబ్బందులు ఇప్పటికే అధిగమించబడ్డాయి.

సింక్రోనస్ మోటార్లు ప్రారంభించడం మరియు వేగ నియంత్రణ కూడా చాలా కష్టం. ఏదేమైనప్పటికీ, సింక్రోనస్ మోటార్లు యొక్క ప్రయోజనం చాలా గొప్పది, అధిక శక్తుల వద్ద తరచుగా ప్రారంభాలు మరియు స్టాప్‌లు మరియు వేగ నియంత్రణ అవసరం లేని చోట వాటిని ఉపయోగించడం మంచిది (మోటార్ జనరేటర్లు, శక్తివంతమైన పంపులు, ఫ్యాన్‌లు, కంప్రెషర్‌లు, మిల్లులు, క్రషర్లు మరియు మొదలైనవి). )

ఇది కూడ చూడు:

సింక్రోనస్ మోటార్లు ప్రారంభించడానికి సాధారణ పథకాలు

సింక్రోనస్ మోటార్స్ యొక్క ఎలక్ట్రోమెకానికల్ లక్షణాలు

సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు

సిన్క్రోనస్ కాంపెన్సేటర్లు నెట్‌వర్క్ యొక్క పవర్ ఫ్యాక్టర్‌ను భర్తీ చేయడానికి మరియు వినియోగదారు లోడ్లు కేంద్రీకృతమై ఉన్న ప్రాంతాల్లో నెట్‌వర్క్ యొక్క సాధారణ వోల్టేజ్ స్థాయిని నిర్వహించడానికి రూపొందించబడ్డాయి. గ్రిడ్‌కు రియాక్టివ్ పవర్‌ను సరఫరా చేసినప్పుడు సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ యొక్క ఓవర్‌ఎక్సైటెడ్ మోడ్ ఆపరేషన్ సాధారణం.

ఈ విషయంలో, కాంపెన్సేటర్లు, అలాగే వినియోగదారుల సబ్‌స్టేషన్లలో వ్యవస్థాపించబడిన అదే ప్రయోజనాలను అందించే కెపాసిటర్ బ్యాంకులను రియాక్టివ్ పవర్ జనరేటర్లు అని కూడా పిలుస్తారు. అయినప్పటికీ, తగ్గిన వినియోగదారు లోడ్‌ల కాలంలో (ఉదాహరణకు, రాత్రి సమయంలో), నెట్‌వర్క్ నుండి ప్రేరక కరెంట్ మరియు రియాక్టివ్ పవర్‌ను వినియోగిస్తున్నప్పుడు, సమకాలీకరణ పరిహారం మరియు అండర్ ఎక్సిటేషన్ మోడ్‌లో ఉపయోగించడం తరచుగా అవసరం, ఎందుకంటే ఈ సందర్భాలలో నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ ఉంటుంది. పెంచండి, మరియు దానిని సాధారణ స్థాయిలో నిర్వహించడానికి, నెట్‌వర్క్‌ను ప్రేరక ప్రవాహాలతో లోడ్ చేయడం అవసరం, ఇది దానిలో అదనపు వోల్టేజ్ చుక్కలను కలిగిస్తుంది.

ఈ ప్రయోజనం కోసం, ప్రతి సింక్రోనస్ కాంపెన్సేటర్ ఆటోమేటిక్ ఎక్సైటేషన్ లేదా వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌తో అమర్చబడి ఉంటుంది, ఇది ప్రేరేపిత కరెంట్ యొక్క పరిమాణాన్ని నియంత్రిస్తుంది, తద్వారా కాంపెన్సేటర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ స్థిరంగా ఉంటుంది.