సమకాలీకరణ యంత్రాల ప్రయోజనం మరియు అమరిక

సింక్రోనస్ మెషిన్ - ఒక ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ మెషీన్, దీనిలో స్టేటర్ వైండింగ్‌లలో కరెంట్ యొక్క స్థిరమైన ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద రోటర్ యొక్క వేగం స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు యంత్రం యొక్క షాఫ్ట్‌పై లోడ్ పరిమాణంపై ఆధారపడదు.

సింక్రోనస్ యంత్రాలు ప్రైమ్ మూవర్స్ యొక్క యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి అవి ప్రధానంగా ఉపయోగించబడతాయి, అనగా ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ శక్తి యొక్క జనరేటర్లుగా. అయినప్పటికీ, సింక్రోనస్ యంత్రాలు మోటార్లు, రియాక్టివ్ పవర్ కాంపెన్సేటర్లు మరియు ఇతర పరికరాల రీతుల్లో కూడా ఉపయోగించబడతాయి.

పారిశ్రామిక సంస్థాపనలలో, మూడు-దశల సింక్రోనస్ యంత్రాలు చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. సింగిల్-ఫేజ్ సింక్రోనస్ మోటార్లు కంప్రెషర్‌ల ఎలక్ట్రిక్ డ్రైవ్‌లు, శక్తివంతమైన అభిమానులు, వివిధ ఆటోమేటిక్ పరికరాలలో తక్కువ-పవర్ మోటార్లు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించబడతాయి.

సింక్రోనస్ యంత్ర పరికరం

మూడు-దశల సమకాలీకరణ యంత్రం స్థిరమైన స్టేటర్ మరియు దాని లోపల తిరిగే అవ్యక్త లేదా కుంభాకార పోల్ రోటర్‌ను కలిగి ఉంటుంది, వాటి మధ్య గాలి అంతరం ఉంది, దీని రేడియల్ పరిమాణం యంత్రం యొక్క నామమాత్ర శక్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, దాని వేగం మరియు మారుతూ ఉంటుంది అనేక పదుల మిల్లీమీటర్ల వరకు భిన్నాలు.

అటువంటి యంత్రం యొక్క స్టేటర్ ఆచరణాత్మకంగా ఇండక్షన్ మెషీన్ యొక్క స్టేటర్ నుండి డిజైన్‌లో భిన్నంగా లేదు, దీనికి మూడు-దశల వైండింగ్ ఉంది, వీటిలో దశల ప్రారంభం C1, C2, C3 మరియు చివరలను నియమించబడింది - C4, C5, C6 మరియు సారూప్య హోదాలతో టెర్మినల్‌లకు తీసుకురాబడతాయి, ఇది డెల్టా లేదా స్టార్‌తో స్టేటర్ వైండింగ్ యొక్క దశలను కనెక్ట్ చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

మూడు-దశల సింక్రోనస్ జనరేటర్ యొక్క స్టేటర్ వైండింగ్ యొక్క దశలు ప్రధానంగా నక్షత్రంలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, ఎందుకంటే ఇది మూడు-దశల నాలుగు-వైర్ నెట్‌వర్క్‌ను √3 సార్లు ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉండే లైన్ మరియు ఫేజ్ వోల్టేజ్‌లను కలిగి ఉండటానికి అనుమతిస్తుంది (Fig. 1 )

అన్నం. 1. దశలు స్టార్-కనెక్ట్ అయినప్పుడు మూడు-దశల సిన్క్రోనస్ జెనరేటర్ యొక్క స్టేటర్ వైండింగ్ యొక్క టెర్మినల్స్కు మూడు-దశల నాలుగు-దశల నెట్వర్క్ను కనెక్ట్ చేయడానికి పథకం.

సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క రోటర్ అనేది డైరెక్ట్ కరెంట్ విద్యుదయస్కాంత వ్యవస్థ, ఇది మూడు-దశల స్టేటర్ వైండింగ్ వలె అదే సంఖ్యలో ధ్రువాలను కలిగి ఉంటుంది. శక్తి యొక్క అయస్కాంత రేఖలు రోటర్ యొక్క సంబంధిత ఉత్తర మరియు దక్షిణ ధ్రువాల మధ్య గాలి గ్యాప్ మరియు స్టేటర్ యొక్క సరఫరా లైన్ (Fig. 2, a, b) ద్వారా మూసివేయబడతాయి.

రోటర్ వైండింగ్ లేదా ఫీల్డ్ వైండింగ్ అనేది రెక్టిఫైయర్ లేదా ఒక చిన్న DC జనరేటర్ ద్వారా అందించబడుతుంది-సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క రేట్ అవుట్‌పుట్‌లో 0.5 నుండి 10% అవుట్‌పుట్ ఉండే ఎక్సైటర్. ఎక్సైటర్‌ను సింక్రోనస్ మెషీన్‌తో ఒకే షాఫ్ట్‌లో ఉంచవచ్చు, దాని షాఫ్ట్ నుండి ఫ్లెక్సిబుల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ద్వారా నడపబడుతుంది లేదా ప్రత్యేక మోటారు ద్వారా నడపబడుతుంది.

సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క అవ్యక్త పోల్ రోటర్ అనేది కార్బన్ లేదా అల్లాయ్ స్టీల్‌తో తయారు చేయబడిన ఘన లేదా మిశ్రమ సిలిండర్, దాని ఉపరితలం అంతటా అక్షసంబంధ దిశలో మిల్లింగ్ చేయబడింది. ఈ స్లాట్‌లలో ఇన్సులేటెడ్ కాపర్ లేదా అల్యూమినియం వైర్‌తో చేసిన కాయిల్ ఉంటుంది.ఈ వైండింగ్ యొక్క I1 ప్రారంభం మరియు I2 ముగింపు మెషిన్ షాఫ్ట్‌పై ఉన్న ఇన్సులేటర్ స్లీవ్‌పై అమర్చబడిన రెండు స్లిప్ రింగ్‌లకు అనుసంధానించబడి రోటర్‌తో తిరుగుతుంది.

స్థిరమైన బ్రష్‌లు రింగులకు వ్యతిరేకంగా ఒత్తిడి చేయబడతాయి, దీని నుండి వైర్లు స్థిరమైన విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలానికి కనెక్షన్ కోసం I1 మరియు I2 అని గుర్తించబడిన బిగింపులకు దారితీస్తాయి. పెద్ద, స్లాట్ లేని రోటర్ సిలిండర్ పళ్ళు రోటర్ స్తంభాలను ఏర్పరుస్తాయి.

ఒక అవ్యక్త పోల్ రోటర్ సాధారణంగా రెండు లేదా నాలుగు స్తంభాల ప్రత్యామ్నాయ ధ్రువణతను కలిగి ఉంటుంది, ఇది హై స్పీడ్ సింక్రోనస్ మెషీన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రత్యేకించి టర్బైన్ జనరేటర్లలో - మూడు దశల సింక్రోనస్ జనరేటర్లు నేరుగా నిమిషానికి 3000 లేదా 1500 విప్లవాల వేగంతో రూపొందించబడిన ఆవిరి టర్బైన్‌లకు అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. AC ఫ్రీక్వెన్సీ 50 Hz...

అన్నం. 2. రోటర్‌తో మూడు-దశల సమకాలీకరణ యంత్రం యొక్క పరికరం: a - దాచిన పోల్, బి - ప్రముఖ పోల్, 1 - ఫ్రేమ్, 2 - స్టేటర్ మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్, 3 - స్టేటర్ వైర్లు, 4 - ఎయిర్ గ్యాప్, 5 - రోటర్ పోల్, 6 - పోల్ చిట్కా, 7 - రోటర్పై నేరుగా, 8 - ఉత్తేజిత కాయిల్ యొక్క మూసివేత, 9 - షార్ట్ సర్క్యూట్, 10 - స్లిప్ రింగులు, 11 - బ్రష్లు, 12 - షాఫ్ట్.

నాలుగు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ స్తంభాలతో కూడిన సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క ఓపెన్-పోల్ రోటర్ ఉక్కు షీట్‌ల యొక్క ఘనమైన లేదా కప్పబడిన యోక్‌ను కలిగి ఉంటుంది, దానిపై ఒకే విధమైన నిర్మాణం యొక్క ఉక్కు పోస్ట్‌లు జతచేయబడతాయి, దీర్ఘచతురస్రాకార క్రాస్-సెక్షన్, స్పైక్‌లతో ముగుస్తుంది (Fig. 2, b ) ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ చేయబడిన కాయిల్స్ స్తంభాలలో ఉన్నాయి, ఇది ఉత్తేజకరమైన కాయిల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

ఇటువంటి రోటర్ తక్కువ-స్పీడ్ సింక్రోనస్ మెషీన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది హైడ్రో-జనరేటర్లు మరియు డీజిల్ జనరేటర్లు కావచ్చు - వరుసగా, మూడు-దశల సింక్రోనస్ జనరేటర్లు నేరుగా హైడ్రాలిక్ టర్బైన్లు లేదా అంతర్గత దహన ఇంజిన్లకు అనుసంధానించబడి, 1500, 1000, 750 మరియు భ్రమణ వేగం కోసం రూపొందించబడ్డాయి. 50 Hz యొక్క ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద తక్కువ rpm.

అనేక సింక్రోనస్ యంత్రాలు రోటర్‌పై ఉత్తేజిత వైండింగ్‌తో పాటు, షార్ట్-సర్క్యూటెడ్ కాపర్ లేదా బ్రాస్ డంపింగ్ వైండింగ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇది నాన్-స్మూత్-పోల్ రోటర్‌లో ఇండక్షన్ మెషీన్ యొక్క రోటర్‌పై సారూప్య వైండింగ్ నుండి కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటుంది. ఒక ముఖ్యమైన-పోల్ రోటర్ ఇది అసంపూర్ణమైన షార్ట్-సర్క్యూటెడ్ కాయిల్ రూపంలో ప్రదర్శించబడుతుంది, వీటిలో బార్లు పొడవైన కమ్మీలలో మాత్రమే పొందుపరచబడి ఇంటర్‌పోల్ ప్రదేశంలో ఉండవు. ఈ వైండింగ్ సిన్క్రోనస్ మెషీన్ యొక్క నాన్-స్టేషనరీ మోడ్‌లలో రోటర్ డోలనాలను తగ్గించడానికి దోహదం చేస్తుంది మరియు సింక్రోనస్ మోటార్‌ల అసమకాలిక ప్రారంభాన్ని కూడా అందిస్తుంది.

5 kW వరకు రేట్ చేయబడిన సింక్రోనస్ మెషీన్లు కొన్నిసార్లు రివర్స్ డిజైన్‌లో స్టేటర్ ఫీల్డ్ వైండింగ్ మరియు మూడు-దశల రోటర్ వైండింగ్‌తో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.

మూడు-దశల సింక్రోనస్ జనరేటర్ యొక్క సామర్థ్యం

జనరేటర్ మోడ్‌లో మూడు-దశల సమకాలీకరణ యంత్రాల ఆపరేషన్ శక్తి నష్టాలతో కూడి ఉంటుంది, అయితే వాటి స్వభావంలో, అసమకాలిక యంత్రాలలో నష్టాలను పోలి ఉంటుంది. ఈ విషయంలో, మూడు-దశల సింక్రోనస్ జనరేటర్ యొక్క సామర్థ్యం సమర్థత యొక్క గుణకం (సమర్థత) యొక్క విలువ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది సుష్ట లోడ్ పరిస్థితులలో సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

ఇక్కడ U మరియు I - ఆపరేటింగ్, నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్, cosφ - రిసీవర్ల పవర్ ఫ్యాక్టర్, ΔP - సింక్రోనస్ మెషీన్ యొక్క ఇచ్చిన లోడ్‌కు అనుగుణంగా మొత్తం నష్టాలు.

సమకాలీకరణ జనరేటర్ల సామర్థ్యం (సమర్థత) విలువ లోడ్ పరిమాణం మరియు రిసీవర్ల శక్తి కారకం (Fig. 3) మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.

అన్నం. 3. లోడ్ మరియు రిసీవర్ల శక్తి కారకంపై మూడు-దశల సింక్రోనస్ జెనరేటర్ యొక్క సామర్థ్యం యొక్క ఆధారపడటం యొక్క గ్రాఫ్లు.

సామర్థ్యం యొక్క గరిష్ట విలువ నామమాత్రానికి దగ్గరగా ఉన్న లోడ్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు మీడియం-పవర్ మెషీన్‌లకు 0.88-0.92, మరియు అధిక-శక్తి జనరేటర్లకు ఇది 0.96-0.99 విలువకు చేరుకుంటుంది. పెద్ద సింక్రోనస్ యంత్రాల యొక్క అధిక సామర్థ్యం ఉన్నప్పటికీ, పెద్ద మొత్తంలో వేడి ఉత్పత్తి చేయబడినందున, హైడ్రోజన్, స్వేదనజలం లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఆయిల్‌తో వైండింగ్‌లను చల్లబరచడం అవసరం, ఇది మెరుగైన ఉష్ణ వెదజల్లడానికి దోహదం చేస్తుంది మరియు మరింత కాంపాక్ట్ మరియు సృష్టించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. సమర్థవంతమైన మూడు-దశల సమకాలీకరణ యంత్రాలు.