સિંક્રનસ મશીનોનો હેતુ અને વ્યવસ્થા

સિંક્રનસ મશીન - એક વૈકલ્પિક વર્તમાન મશીન જેમાં સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં વર્તમાનની સતત આવર્તન પર રોટરની ગતિ સ્થિર રહે છે અને તે મશીનના શાફ્ટ પરના ભારની તીવ્રતા પર આધારિત નથી.

સિંક્રનસ મશીનો તેઓ મુખ્યત્વે પ્રાઇમ મૂવર્સની યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા માટે વપરાય છે, એટલે કે, વૈકલ્પિક વર્તમાન વિદ્યુત ઊર્જાના જનરેટર તરીકે. જો કે, સિંક્રનસ મશીનોનો ઉપયોગ મોટર્સ, રિએક્ટિવ પાવર કમ્પેન્સેટર્સ અને અન્ય ઉપકરણોના મોડમાં પણ થાય છે.

ઔદ્યોગિક સ્થાપનોમાં, થ્રી-ફેઝ સિંક્રનસ મશીનોનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે. સિંગલ-ફેઝ સિંક્રનસ મોટર્સનો ઉપયોગ કોમ્પ્રેસરની ઇલેક્ટ્રિક ડ્રાઇવ્સ, શક્તિશાળી ચાહકો, વિવિધ સ્વચાલિત ઉપકરણોમાં ઓછી-પાવર મોટર્સ વગેરેમાં થાય છે.

સિંક્રનસ મશીન ઉપકરણ

ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ મશીનમાં સ્થિર સ્ટેટર અને તેની અંદર ફરતા ગર્ભિત અથવા બહિર્મુખ ધ્રુવ રોટરનો સમાવેશ થાય છે, તેમની વચ્ચે હવાનું અંતર હોય છે, જેનું રેડિયલ કદ મશીનની નજીવી શક્તિ, તેની ગતિ અને તેનાથી બદલાય છે. અપૂર્ણાંક ઘણા દસ મિલીમીટર સુધી.

આવા મશીનનું સ્ટેટર વ્યવહારીક રીતે ઇન્ડક્શન મશીનના સ્ટેટરથી ડિઝાઇનમાં અલગ હોતું નથી, તેમાં ત્રણ-તબક્કાનું વિન્ડિંગ હોય છે, જેનાં તબક્કાઓની શરૂઆત C1, C2, C3 અને અંત - C4, C5, C6 અને સમાન હોદ્દાઓ સાથે ટર્મિનલ્સ પર લાવવામાં આવે છે, જે તમને સ્ટેટર વિન્ડિંગના તબક્કાઓને ડેલ્ટા અથવા સ્ટાર સાથે કનેક્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટરના સ્ટેટર વિન્ડિંગના તબક્કાઓ મુખ્યત્વે તારામાં જોડાયેલા હોય છે, કારણ કે આ ત્રણ-તબક્કાના ચાર-વાયર નેટવર્કને રેખા અને તબક્કાના વોલ્ટેજની મંજૂરી આપે છે જે એકબીજાથી √3 ગણાથી અલગ હોય છે (ફિગ. 1 ).

ચોખા. 1. જ્યારે તબક્કાઓ સ્ટાર-કનેક્ટ હોય ત્યારે ત્રણ-તબક્કાના ચાર-તબક્કાના નેટવર્કને ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટરના સ્ટેટર વિન્ડિંગના ટર્મિનલ્સ સાથે કનેક્ટ કરવાની યોજના.

સિંક્રનસ મશીનનું રોટર એ સીધી વર્તમાન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિસ્ટમ છે જેમાં વિન્ડિંગ ત્રણ-તબક્કાના સ્ટેટર વિન્ડિંગ જેટલા જ ધ્રુવો ધરાવે છે. એર ગેપ અને સ્ટેટરની સપ્લાય લાઇન (ફિગ. 2, a, b) દ્વારા રોટરના સંબંધિત ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો વચ્ચે બળની ચુંબકીય રેખાઓ બંધ છે.

રોટર વિન્ડિંગ અથવા ફીલ્ડ વિન્ડિંગને રેક્ટિફાયર અથવા નાના DC જનરેટર દ્વારા ખવડાવવામાં આવે છે - એક ઉત્તેજક જેનું આઉટપુટ સિંક્રનસ મશીનના રેટેડ આઉટપુટના 0.5 થી 10% છે. ઉત્તેજક સિંક્રનસ મશીન સાથે સમાન શાફ્ટ પર સ્થિત હોઈ શકે છે, તેના શાફ્ટમાંથી લવચીક ટ્રાન્સમિશન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે અથવા અલગ મોટર દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે.

સિંક્રનસ મશીનનું ગર્ભિત ધ્રુવ રોટર એ કાર્બન અથવા એલોય સ્ટીલથી બનેલું નક્કર અથવા સંયુક્ત સિલિન્ડર છે જે તેની સપાટી પર અક્ષીય દિશામાં પીસેલા ગ્રુવ્સ સાથે છે. આ સ્લોટ્સમાં ઇન્સ્યુલેટેડ કોપર અથવા એલ્યુમિનિયમ વાયરથી બનેલી કોઇલ હોય છે.આ વિન્ડિંગના I1 ની શરૂઆત અને I2 નો અંત મશીન શાફ્ટ પર સ્થિત ઇન્સ્યુલેટર સ્લીવ પર માઉન્ટ થયેલ અને રોટર સાથે ફરતી બે સ્લિપ રિંગ્સ સાથે જોડાયેલ છે.

નિશ્ચિત પીંછીઓને રિંગ્સની સામે દબાવવામાં આવે છે, જેમાંથી વાયરને સતત વિદ્યુત ઊર્જાના સ્ત્રોત સાથે જોડાણ માટે I1 અને I2 ચિહ્નિત ક્લેમ્પ્સ તરફ દોરી જાય છે. મોટા, બિન-સ્લોટેડ રોટર સિલિન્ડર દાંત રોટર ધ્રુવો બનાવે છે.

ગર્ભિત ધ્રુવ રોટરમાં સામાન્ય રીતે વૈકલ્પિક ધ્રુવીયતાના બે અથવા ચાર ધ્રુવો હોય છે, તેનો ઉપયોગ હાઇ સ્પીડ સિંક્રનસ મશીનોમાં થાય છે, ખાસ કરીને ટર્બાઇન જનરેટરમાં - ત્રણ તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટર સ્ટીમ ટર્બાઇન સાથે સીધા જોડાયેલા હોય છે જે 3000 અથવા 1500 રિવોલ્યુશન પ્રતિ મિનિટની ઝડપ માટે રચાયેલ છે. એસી ફ્રીક્વન્સી 50 હર્ટ્ઝ...

ચોખા. 2. રોટર સાથે ત્રણ તબક્કાના સિંક્રનસ મશીનનું ઉપકરણ: a — છુપાયેલ ધ્રુવ, b — અગ્રણી ધ્રુવ, 1 — ફ્રેમ, 2 — સ્ટેટર મેગ્નેટિક સર્કિટ, 3 — સ્ટેટર વાયર, 4 — એર ગેપ, 5 — રોટર પોલ, 6 — ધ્રુવની ટોચ, 7 — સીધી રોટર પર, 8 — ઉત્તેજના કોઇલનું વિન્ડિંગ, 9 — શોર્ટ સર્કિટ, 10 — સ્લિપ રિંગ્સ, 11 — બ્રશ, 12 — શાફ્ટ.

ચાર કે તેથી વધુ ધ્રુવો સાથેના સિંક્રનસ મશીનના ઓપન-પોલ રોટરમાં સ્ટીલ શીટનું નક્કર અથવા રેખાંકિત યોક હોય છે, જેના પર સમાન બાંધકામની સ્ટીલ પોસ્ટ્સ જોડાયેલ હોય છે, લંબચોરસ ક્રોસ-સેક્શન સાથે, સ્પાઇક્સમાં સમાપ્ત થાય છે (ફિગ. 2, b ). એકબીજા સાથે જોડાયેલ કોઇલ ધ્રુવોમાં સ્થિત છે, એક ઉત્તેજક કોઇલ બનાવે છે.

આવા રોટરનો ઉપયોગ લો-સ્પીડ સિંક્રનસ મશીનોમાં થાય છે, જે હાઇડ્રો-જનરેટર અને ડીઝલ જનરેટર હોઈ શકે છે - અનુક્રમે, ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટર સીધા હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇન અથવા આંતરિક કમ્બશન એન્જિન સાથે જોડાયેલા છે, જે 1500, 750, 1000 અને 1000ની રોટેશનલ સ્પીડ માટે રચાયેલ છે. 50 Hz ની વૈકલ્પિક વર્તમાન આવર્તન પર નીચું rpm.

ઘણા સિંક્રનસ મશીનોમાં રોટર પર ઉત્તેજના વિન્ડિંગ ઉપરાંત, શોર્ટ-સર્ક્યુટેડ કોપર અથવા બ્રાસ ડેમ્પિંગ વિન્ડિંગ હોય છે, જે નોન-સ્મૂથ-પોલ રોટરમાં ઇન્ડક્શન મશીનના રોટર પરના સમાન વિન્ડિંગથી થોડું અલગ હોય છે, અને મુખ્ય-ધ્રુવ રોટર તે અપૂર્ણ શોર્ટ-સર્કિટેડ કોઇલના રૂપમાં કરવામાં આવે છે, જેનાં બાર ફક્ત ગ્રુવ્સમાં જડેલા હોય છે અને ઇન્ટરપોલ સ્પેસમાં ગેરહાજર હોય છે. આ વિન્ડિંગ સિંક્રનસ મશીનના બિન-સ્થિર મોડ્સમાં રોટર ઓસિલેશનને ભીના કરવામાં ફાળો આપે છે, અને સિંક્રનસ મોટર્સની અસુમેળ શરૂઆત પણ પ્રદાન કરે છે.

5 kW સુધી રેટ કરેલ સિંક્રનસ મશીનો કેટલીકવાર સ્ટેટર ફીલ્ડ વિન્ડિંગ અને થ્રી-ફેઝ રોટર વિન્ડિંગ સાથે રિવર્સ ડિઝાઇનમાં બનાવવામાં આવે છે.

ત્રણ તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટરની કાર્યક્ષમતા

જનરેટર મોડમાં થ્રી-ફેઝ સિંક્રનસ મશીનોનું સંચાલન ઊર્જાના નુકસાન સાથે છે, જે, પરંતુ તેમની પ્રકૃતિમાં, અસુમેળ મશીનોમાં નુકસાન સમાન છે. આ સંદર્ભમાં, ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટરની કાર્યક્ષમતા કાર્યક્ષમતા (કાર્યક્ષમતા) ના ગુણાંકના મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે સપ્રમાણ લોડ શરતો હેઠળ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

જ્યાં U અને I — ઓપરેટિંગ, નેટવર્ક વોલ્ટેજ અને વર્તમાન, cosφ — રીસીવરોનું પાવર ફેક્ટર, ΔP — સિંક્રનસ મશીનના આપેલ લોડને અનુરૂપ કુલ નુકસાન.

સિંક્રનસ જનરેટર્સની કાર્યક્ષમતા (કાર્યક્ષમતા) નું મૂલ્ય લોડના કદ અને રીસીવરોના પાવર ફેક્ટર (ફિગ. 3) પર આધારિત છે.

ચોખા. 3. લોડ અને રીસીવરોના પાવર ફેક્ટર પર ત્રણ-તબક્કાના સિંક્રનસ જનરેટરની કાર્યક્ષમતાની અવલંબનનો ગ્રાફ.

કાર્યક્ષમતાનું મહત્તમ મૂલ્ય નજીવા એકની નજીકના લોડને અનુરૂપ છે અને મધ્યમ-પાવર મશીનો માટે તે 0.88-0.92 છે, અને ઉચ્ચ-પાવર જનરેટર માટે તે 0.96-0.99 ના મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે. મોટા સિંક્રનસ મશીનોની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા હોવા છતાં, મોટી માત્રામાં ગરમી ઉત્પન્ન થવાને કારણે, હાઇડ્રોજન, નિસ્યંદિત પાણી અથવા ટ્રાન્સફોર્મર તેલ સાથે વિન્ડિંગ્સને ઠંડુ કરવું જરૂરી છે, જે વધુ સારી ગરમીના વિસર્જનમાં ફાળો આપે છે, અને તમને વધુ કોમ્પેક્ટ અને કોમ્પેક્ટ બનાવવા માટે પરવાનગી આપે છે. કાર્યક્ષમ ત્રણ તબક્કાના સિંક્રનસ મશીનો.