เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส: หลักการทำงาน ลักษณะรอบเดินเบาและอุปกรณ์ การทำงานแบบขนาน โรเตอร์หมุนเร็วแค่ไหน?

2024 ผู้เขียน: Beatrice Philips | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-18 12:25

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเป็นอุปกรณ์พิเศษที่สามารถแปลงพลังงานเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ อุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ สถานีเคลื่อนที่ แบตเตอรี่ความร้อนหรือพลังงานแสงอาทิตย์ และอุปกรณ์พิเศษ ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเป็นไปได้ของการใช้งานจะถูกกำหนดดังนั้นจึงควรทำความเข้าใจในรายละเอียดเพิ่มเติมว่าอุปกรณ์คืออะไร

ประวัติความเป็นมาของการสร้าง

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 บริษัทของ Robert Bosch ได้พัฒนาสิ่งที่คล้ายกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นครั้งแรก อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถจุดไฟให้กับเครื่องยนต์ได้ ระหว่างการทดสอบพบว่าเครื่องไม่เหมาะกับการใช้งานถาวร แต่นักพัฒนาสามารถปรับปรุงอุปกรณ์ได้

ในปี พ.ศ. 2433 บริษัทได้เปลี่ยนการผลิตอุปกรณ์นี้เกือบทั้งหมด เนื่องจากได้รับความนิยมอย่างมาก ในปี ค.ศ. 1902 นักเรียนของ Bosch ได้ทำการจุดระเบิดโดยใช้ไฟฟ้าแรงสูง อุปกรณ์นี้สามารถสร้างประกายไฟระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองของเทียนได้ ซึ่งทำให้ระบบใช้งานได้หลากหลายมากขึ้น

จุดเริ่มต้นของยุค 60 ของศตวรรษที่ XX เป็นยุคของการแพร่กระจายของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วโลก และหากก่อนหน้านี้อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมยานยนต์เท่านั้น ตอนนี้หน่วยดังกล่าวสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับบ้านทั้งหลังได้

อุปกรณ์และวัตถุประสงค์

การออกแบบหน่วยดังกล่าวมีเพียงสององค์ประกอบหลัก:

• โรเตอร์;
• สเตเตอร์

ในกรณีนี้ มีองค์ประกอบเพิ่มเติมที่เพลาโรเตอร์ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแม่เหล็กหรือขดลวดสนาม แม่เหล็กมีรูปร่างเหมือนฟัน เสาสำหรับรับและส่งกระแสจะถูกชี้ไปในทิศทางที่ต่างกัน

งานหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการแปลงพลังงานประเภทหนึ่งเป็นพลังงานไฟฟ้า ด้วยความช่วยเหลือของมันเป็นไปได้ที่จะจัดหาอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องด้วยปริมาณกระแสที่ต้องการเพื่อให้สามารถใช้งานได้

ลักษณะเฉพาะ

ในการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คุณต้องดูลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยหลักการแล้วจะเหมือนกับสถานีที่สร้างกระแสตรง ปัจจัยหลายประการเป็นตัวแปรหลักของการประเมิน

• ไม่ทำงาน มันแสดงถึงการพึ่งพา EMF ต่อความแรงของกระแสเคลื่อนที่ที่รับผิดชอบการกระตุ้นของแดมเปอร์คอยล์ ด้วยความช่วยเหลือของมันจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดความสามารถของโซ่ในการดึงดูด
• ลักษณะภายนอก แสดงถึงความสัมพันธ์แบบขนานระหว่างแรงดันคอยล์และกระแสโหลด ค่าจะขึ้นอยู่กับประเภทของโหลดที่ใช้กับอุปกรณ์ ในบรรดาสาเหตุที่อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง EMF ของเครื่องเพิ่มขึ้นหรือลดลง เช่นเดียวกับแรงดันตกคร่อมขดลวดของขดลวดที่ติดตั้งซึ่งวางอยู่ภายในอุปกรณ์
• การปรับ แสดงถึงความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระแสสนามและกระแสโหลด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถทำงานและป้องกันยูนิตซิงโครนัสได้โดยการตรวจสอบตัวบ่งชี้นี้ ซึ่งทำได้ง่ายหากคุณปรับ EMF อย่างต่อเนื่อง

พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือกำลัง ค่าสามารถกำหนดได้โดยใช้ตัวบ่งชี้ EMF แรงดันไฟและความต้านทานเชิงมุม

หลักการทำงาน

ไม่ยากเลยที่จะเข้าใจว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างไร ประกอบด้วยการหมุนกรอบแม่เหล็กเพื่อสร้างสนามไฟฟ้า ในกระบวนการหมุนเฟรม เส้นแม่เหล็กจะปรากฏขึ้นที่เริ่มตัดกับรูปร่าง การข้ามก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า

ในการพิจารณาว่ากระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปที่ใด จำเป็นต้องใช้กฎกิมบอล ควรสังเกตว่าในบางพื้นที่การเคลื่อนไหวในปัจจุบันอยู่ตรงข้าม ทิศทางจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเมื่อคุณไปถึงขั้วถัดไป ซึ่งอยู่บนแม่เหล็ก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ากระแสสลับ และการเชื่อมต่อของเฟรมกับวงแหวนแม่เหล็กที่แยกจากกันสามารถพิสูจน์เงื่อนไขนี้ได้

ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของกระแสในเฟรมกับความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ของระบบนั้นเป็นสัดส่วน ดังนั้น, ยิ่งเฟรมหมุนมากเท่าไหร่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะยิ่งจ่ายไฟได้มากเท่านั้น ตัวบ่งชี้นี้โดดเด่นด้วยความเร็วในการหมุน

ตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ ตัวบ่งชี้ความเร็วที่เหมาะสมที่สุดในประเทศส่วนใหญ่ไม่ควรเกิน 50 Hz ซึ่งหมายความว่าโรเตอร์ต้องทำการสั่น 50 ครั้งต่อวินาที ในการคำนวณค่าพารามิเตอร์ จำเป็นต้องยอมรับว่าการหมุนเฟรมหนึ่งครั้งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของกระแส

หากแกนหมุนได้ 1 ครั้งต่อวินาที แสดงว่าความถี่ของกระแสไฟฟ้าคือ 1 Hz ดังนั้น เพื่อให้ได้ 50 Hz จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าจำนวนการหมุนเฟรมต่อวินาทีถูกต้อง

ระหว่างการทำงาน จำนวนขั้วแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะเพิ่มขึ้น พวกเขาสามารถล่าช้าได้โดยการลดความเร็วที่โรเตอร์หมุน

การพึ่งพาอาศัยกันในกรณีนี้เป็นสัดส่วนผกผัน ดังนั้นเพื่อให้มีความถี่ 50 Hz จึงจำเป็นต้องลดความเร็วลงประมาณ 2 เท่า

นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าในบางประเทศมีการตั้งค่าอัตราการหมุนของโรเตอร์อื่นๆ ความถี่มาตรฐานคือ 60 Hz

มุมมอง

วันนี้ผู้ผลิตผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสหลายประเภท ในบรรดาการจำแนกประเภทที่มีอยู่ หลายคนสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ ประการแรกควรพิจารณาการแบ่งหน่วยตามการออกแบบ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีสองประเภท

ไม่มีแปรง การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแสดงถึงการใช้ขดลวดสเตเตอร์ พวกมันถูกวางไว้เพื่อให้แกนขององค์ประกอบอยู่ในแนวเดียวกับทิศทางของขั้วแม่เหล็กหรือแกนที่มีให้บนขดลวด จำนวนฟันแม่เหล็กสูงสุดไม่ควรเกิน 6 ชิ้น

ซิงโครนัสพร้อมกับตัวเหนี่ยวนำ หากเรากำลังพูดถึงการปรับเครื่องจักรที่ทำงานด้วยพลังงานต่ำ แม่เหล็ก DC จะถูกใช้เป็นโรเตอร์ มิฉะนั้น โรเตอร์จะเป็นขดลวดเหนี่ยวนำ

การจำแนกประเภทต่อไปนี้แสดงถึงการแบ่งสถานีเคลื่อนที่ออกเป็นประเภทที่แยกจากกัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ . คุณสมบัติที่โดดเด่นของอุปกรณ์คือโรเตอร์ที่มีเสาเด่นชัด หน่วยดังกล่าวใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยไม่จำเป็นต้องหมุนอุปกรณ์เป็นจำนวนมาก

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน ความแตกต่างคือการไม่มีขั้วที่เด่นชัด อุปกรณ์ประกอบขึ้นจากกังหันต่างๆ สามารถเพิ่มจำนวนรอบการหมุนของโรเตอร์ได้หลายครั้ง

ข้อต่อขยายแบบซิงโครนัส ใช้เพื่อให้ได้พลังงานปฏิกิริยาซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในโรงงานอุตสาหกรรม ด้วยความช่วยเหลือของมัน เป็นไปได้ที่จะปรับปรุงคุณภาพของกระแสไฟที่ให้มาและทำให้ตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้ามีเสถียรภาพ

อุปกรณ์ดังกล่าวมีรุ่นทั่วไปหลายรุ่น

สเต็ปเปอร์ ใช้เพื่อรับรองความสามารถในการทำงานของไดรฟ์ที่ติดตั้งในกลไกที่มีรอบการสตาร์ท-หยุด

ไม่มีเกียร์ ส่วนใหญ่ใช้ในระบบสแตนด์อะโลน

ไร้สัมผัส เป็นที่ต้องการของสถานีเคลื่อนที่หลักหรือสำรองบนเรือ

ฮิสเทรีซิส เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวใช้สำหรับเครื่องนับเวลา

ตัวเหนี่ยวนำ ตรวจสอบการทำงานของการติดตั้งระบบไฟฟ้า

การแบ่งหน่วยอีกประเภทหนึ่งคือประเภทของโรเตอร์ที่ใช้ ในหมวดหมู่นี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแบ่งออกเป็นอุปกรณ์เด่นและขั้วโดยนัย

อย่างแรกคืออุปกรณ์ที่มองเห็นเสาได้ชัดเจน มีความโดดเด่นด้วยความเร็วโรเตอร์ต่ำ ประเภทที่สองมีโรเตอร์ทรงกระบอกในการออกแบบซึ่งไม่มีเสายื่นออกมา

พื้นที่สมัคร

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตกระแสสลับ คุณสามารถพบกับอุปกรณ์ดังกล่าวได้ที่สถานีต่างๆ:

• อะตอม;
• ความร้อน;
• โรงไฟฟ้าพลังน้ำ

และหน่วยนี้ยังใช้งานอย่างแข็งขันในระบบขนส่ง ใช้ในยานพาหนะและระบบเรือต่างๆ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสามารถทำงานได้ทั้งแบบอัตโนมัติ แยกจากเครือข่ายไฟฟ้า และพร้อมกันด้วย ในกรณีนี้ สามารถเชื่อมต่อหลายยูนิตพร้อมกันได้

ข้อดีของสถานีผลิตไฟฟ้ากระแสสลับคือความสามารถในการจัดหาพื้นที่ที่จัดสรรด้วยไฟฟ้า สะดวกหากวัตถุอยู่ห่างจากเครือข่ายกลาง ดังนั้นหน่วยจึงเป็นที่ต้องการของเจ้าของฟาร์มที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากตัวเมืองในการตั้งถิ่นฐาน

วิธีการเลือก?

เมื่อเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องหาอุปกรณ์ที่เหมาะสมและเชื่อถือได้ซึ่งสามารถจ่ายไฟฟ้าไปยังพื้นที่ที่กำหนดได้ ก่อนอื่นคุณต้องตัดสินใจเกี่ยวกับพารามิเตอร์ทางเทคนิคของอุปกรณ์ในอนาคต ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ใส่ใจกับ:

• มวลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• ขนาดของอุปกรณ์
• พลัง;
• การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง;
• รูปเสียง;
• ระยะเวลาการทำงาน

และพารามิเตอร์ที่สำคัญก็คือความสามารถในการจัดระเบียบงานอัตโนมัติ เพื่อให้เข้าใจว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในอนาคตต้องการกี่เฟส จำเป็นต้องกำหนดประเภทและจำนวนเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จะเชื่อมต่อ

ตัวอย่างเช่น เฉพาะผู้บริโภคที่มีเฟสเดียวเท่านั้นที่สามารถเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเฟสเดียว สามเฟสขยายตัวบ่งชี้นี้อย่างมาก

อย่างไรก็ตาม การซื้อโรงไฟฟ้าเคลื่อนที่ดังกล่าวไม่ใช่การตัดสินใจที่ดีที่สุดเสมอไป

ก่อนซื้อ ขอแนะนำให้คำนึงถึงโหลดที่จะกระทำบนอุปกรณ์ระหว่างการใช้งานด้วย แต่ละเฟสควรโหลดได้สูงสุด 30% ของทั้งหมด ดังนั้นหากกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่ากับ 6 กิโลวัตต์ ในกรณีของการใช้เต้ารับไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V จะสามารถใช้งานได้เพียง 2 กิโลวัตต์เท่านั้น

การซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสเป็นที่ต้องการเมื่อมีผู้บริโภคสามเฟสจำนวนมากในบ้านเท่านั้น หากเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นแบบเฟสเดียว ควรซื้อเครื่องที่เหมาะสม

การเอารัดเอาเปรียบ

ก่อนสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องปรับก่อน ประการแรก ความถี่ของอุปกรณ์จะถูกปรับ สามารถทำได้สองวิธี:

1. เปลี่ยนการออกแบบของหน่วยโดยคาดการณ์ล่วงหน้าว่าจำเป็นต้องใช้เสากี่ขั้วสำหรับการทำงานของแม่เหล็กไฟฟ้า
2. ให้ความเร็วเพลาที่ต้องการโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบใดๆ

ตัวอย่างที่โดดเด่นคือกังหันความเร็วต่ำ ให้การหมุนของโรเตอร์ 150 รอบต่อนาที ปรับความถี่ใช้วิธีแรกเพิ่มจำนวนเสาเป็น 40 ท่อน

พารามิเตอร์ถัดไปที่จะกำหนดค่าคือ EMF จำเป็นต้องปรับเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของการโหลดที่เข้ามาที่กระทำบนสถานีเคลื่อนที่

แม้ว่าที่จริงแล้ว EMF ของการเหนี่ยวนำของอุปกรณ์จะสัมพันธ์กับโรเตอร์และการหมุนของมัน เนื่องจากข้อกำหนดด้านความปลอดภัย จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะถอดประกอบโครงสร้างเพื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์

ค่า EMF สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้น จะต้องเพิ่มขึ้นหรือลดลง การหมุนที่คดเคี้ยวหรือค่อนข้างจะเป็นตัวเลขที่รับผิดชอบต่อค่าของตัวบ่งชี้ และพลังของฟลักซ์แม่เหล็กยังสามารถได้รับอิทธิพลจากกระแสที่สร้างโดยขดลวด

การปรับเกี่ยวข้องกับการรวมขดลวดหลายตัวในห่วงโซ่ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องใช้ลิโน่หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม ตัวเลือกที่สองต้องตั้งค่าพารามิเตอร์โดยใช้ตัวปรับความเสถียรภายนอกสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการบริการที่เชื่อถือได้

ข้อดีของสถานีเคลื่อนที่แบบซิงโครนัสคือความสามารถในการซิงโครไนซ์กับเครื่องจักรไฟฟ้าอื่นๆ ที่มีลักษณะคล้ายกัน ในขณะเดียวกัน ระหว่างการเชื่อมต่อ ก็สามารถจับคู่ความเร็วในการหมุนและให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนเฟสเป็นศูนย์ ในเรื่องนี้ โรงไฟฟ้าเคลื่อนที่เป็นที่ต้องการของวิศวกรรมไฟฟ้าอุตสาหกรรม ซึ่งสะดวกมากที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตในกรณีที่มีภาระหนัก