સિંક્રનસ ટર્બો અને હાઇડ્રોજનરેટર કેવી રીતે ગોઠવાય છે?

હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ્સમાં, જનરેટર વોટર ટર્બાઇન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે જે 68 થી 250 આરપીએમની ઝડપે ફરે છે. થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સમાં, સ્ટીમ ટર્બાઇન અને ટર્બાઇન જનરેટર ધરાવતા ટર્બાઇન એકમો દ્વારા વિદ્યુત ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. વરાળ ઉર્જાનો વધુ સારો ઉપયોગ કરવા માટે, 3000 આરપીએમની પરિભ્રમણ ગતિ સાથે ટર્બાઇનને હાઇ-સ્પીડ ટર્બાઇન તરીકે બનાવવામાં આવે છે. મોટા ઔદ્યોગિક સાહસોમાં થર્મલ પ્લાન્ટ્સ પણ ઉપલબ્ધ છે.

ઓલ્ટરનેટર્સ ડિઝાઇનમાં સરળ છે અને ડીસી જનરેટર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ પાવર સાથે બનાવી શકાય છે.

મોટા ભાગના સિંક્રનસ મશીનો સરખામણીમાં ઊંધી ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરે છે ડીસી મશીનો, એટલે કે ઉત્તેજના સિસ્ટમ રોટર પર સ્થિત છે અને સ્ટેટર પર આર્મેચર વિન્ડિંગ છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે ઓપરેટિંગ કોઇલમાં કરંટ સપ્લાય કરવા કરતાં સ્લાઇડિંગ સંપર્કો દ્વારા ઉત્તેજના કોઇલમાં પ્રમાણમાં ઓછો પ્રવાહ પૂરો પાડવો સરળ છે. સિંક્રનસ મશીનની ચુંબકીય સિસ્ટમ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 1.

સિંક્રનસ મશીનના ઉત્તેજના ધ્રુવો રોટર પર સ્થિત છે.ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના ધ્રુવ કોરો સીધી વર્તમાન મશીનોની જેમ જ બનાવવામાં આવે છે. સ્થિર ભાગ પર, સ્ટેટર, એક કોર 2 છે, જે ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલની ઇન્સ્યુલેટેડ શીટ્સથી બનેલો છે, જેની ચેનલોમાં વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે કાર્યકારી કોઇલ હોય છે - સામાન્ય રીતે ત્રણ-તબક્કા.

ચોખા. 1. સિંક્રનસ મશીનની મેગ્નેટિક સિસ્ટમ

જ્યારે રોટર ફરે છે, ત્યારે આર્મેચર વિન્ડિંગમાં વૈકલ્પિક ઇએમએફ પ્રેરિત થાય છે, જેની આવર્તન રોટરની ગતિના સીધી પ્રમાણમાં હોય છે. કાર્યકારી કોઇલમાંથી વહેતો વૈકલ્પિક પ્રવાહ તેનું પોતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. રોટર અને કાર્યકારી કોઇલનું ક્ષેત્ર સમાન આવર્તન પર ફરે છે — સુમેળપૂર્વક… મોટર મોડમાં, ફરતું કાર્યક્ષેત્ર તેની સાથે ઉત્તેજના પ્રણાલીના ચુંબક વહન કરે છે, અને જનરેટર મોડમાં, ઊલટું.

વધુ વિગતો માટે અહીં જુઓ: સિંક્રનસ મશીનોનો હેતુ અને વ્યવસ્થા

સૌથી શક્તિશાળી મશીનો ડિઝાઇન કરવાનું વિચારો - ટર્બો અને હાઇડ્રોજનરેટર... ટર્બાઇન જનરેટર સ્ટીમ ટર્બાઇન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, જે ઊંચી ઝડપે સૌથી વધુ આર્થિક હોય છે. તેથી, ટર્બાઇન જનરેટર્સ ઉત્તેજના પ્રણાલીના ધ્રુવોની ન્યૂનતમ સંખ્યા સાથે બનાવવામાં આવે છે - બે, જે 50 હર્ટ્ઝની ઔદ્યોગિક આવર્તન પર 3000 આરપીએમની મહત્તમ પરિભ્રમણ ગતિને અનુરૂપ છે.

ટર્બોજનરેટર એન્જિનિયરિંગની મુખ્ય સમસ્યા એ વિદ્યુત, ચુંબકીય, મિકેનિકલ અને થર્મલ લોડ્સના મર્યાદા મૂલ્યો સાથે વિશ્વસનીય મશીનની રચના છે. આ જરૂરિયાતો મશીનની સમગ્ર ડિઝાઇન પર છાપ છોડી દે છે (ફિગ. 2).

ચોખા. 2. ટર્બાઇન જનરેટરનું સામાન્ય દૃશ્ય: 1 — સ્લિપ રિંગ્સ અને બ્રશ ઉપકરણ, 2 — બેરિંગ, 3 — રોટર, 4 — રોટર સ્ટ્રીપ, 5 — સ્ટેટર વિન્ડિંગ, 6 — સ્ટેટર, 7 — સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ, 8 — પંખો.

ટર્બાઇન જનરેટરનું રોટર ઘન ફોર્જિંગના રૂપમાં 1.25 મીટર સુધીના વ્યાસ સાથે, 7 મીટર (કાર્યકારી ભાગ) સુધીની લંબાઈ સાથે બનાવવામાં આવે છે. ફોર્જિંગની કુલ લંબાઈ, શાફ્ટને ધ્યાનમાં લેતા, 12 - 15 મીટર છે. કાર્યકારી ભાગ પર ચેનલો મિલ્ડ કરવામાં આવે છે, જેમાં ઉત્તેજના કોઇલ મૂકવામાં આવે છે. આમ, સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત ધ્રુવો વિના નળાકાર બાયપોલર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ મેળવવામાં આવે છે.

ટર્બાઇન જનરેટરના ઉત્પાદનમાં, નવીનતમ સામગ્રી અને ડિઝાઇન ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને, ઠંડક એજન્ટ - હાઇડ્રોજન અથવા પ્રવાહીના જેટ દ્વારા સક્રિય ભાગોને સીધા ઠંડક. ઉચ્ચ શક્તિ મેળવવા માટે, લંબાઈ વધારવી જરૂરી છે. મશીન, જે તેને ખૂબ જ વિશિષ્ટ દેખાવ આપે છે.

હાઇડ્રો જનરેટર (ફિગ. 3) ટર્બાઇન જનરેટરથી બાંધકામમાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે. હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનની કામગીરીની કાર્યક્ષમતા પાણીના પ્રવાહની ઝડપ પર આધાર રાખે છે, એટલે કે. પ્રયત્ન સપાટ નદીઓ પર ઉચ્ચ દબાણ બનાવવું અશક્ય છે, તેથી ટર્બાઇનની રોટેશનલ સ્પીડ ઘણી ઓછી છે - દસથી સેંકડો ક્રાંતિ પ્રતિ મિનિટ સુધી.

50 હર્ટ્ઝની ઔદ્યોગિક આવર્તન મેળવવા માટે, આવા ઓછી-સ્પીડ મશીનો મોટી સંખ્યામાં ધ્રુવો સાથે બનાવવી આવશ્યક છે. મોટી સંખ્યામાં ધ્રુવોને સમાવવા માટે, હાઇડ્રોજનરેટરના રોટરનો વ્યાસ વધારવો જરૂરી છે, કેટલીકવાર 10-11 મીટર સુધી.

ચોખા. 3. છત્રી હાઇડ્રોજન જનરેટરનો રેખાંશ વિભાગ: 1 — રોટર હબ, 2 — રોટર રિમ, 3 — રોટર પોલ, 4 — સ્ટેટર કોર, 5 — સ્ટેટર વિન્ડિંગ, 6 — ક્રોસ બીમ, 7 — બ્રેક, 8 — થ્રસ્ટ બેરિંગ, 9 - રોટર સ્લીવ.

શક્તિશાળી ટર્બો અને હાઇડ્રો જનરેટર બનાવવું એ એન્જિનિયરિંગ પડકાર છે.યાંત્રિક, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, થર્મલ અને વેન્ટિલેશન ગણતરીઓના સંખ્યાબંધ મુદ્દાઓને હલ કરવા અને ઉત્પાદનમાં રચનાની ઉત્પાદનક્ષમતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે તે જરૂરી છે. માત્ર શક્તિશાળી ડિઝાઇન અને પ્રોડક્શન ટીમો અને કંપનીઓ જ આ કાર્યોને હેન્ડલ કરી શકે છે.

વિવિધ પ્રકારની રચનાઓ ખૂબ જ રસપ્રદ છે. સિંક્રનસ માઇક્રોમશીન્સ, જેમાં કાયમી ચુંબક અને પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રણાલીઓનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, એટલે કે. સિસ્ટમો જેમાં કાર્યકારી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્તેજના ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે નહીં, પરંતુ રોટરના ફેરોમેગ્નેટિક મુખ્ય ધ્રુવો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેમાં વિન્ડિંગ નથી.

તેમ છતાં મુખ્ય તકનીકી ક્ષેત્ર જ્યાં સિંક્રનસ મશીનો આજે કોઈ હરીફ નથી તે ઊર્જા છે. પાવર પ્લાન્ટમાંના તમામ જનરેટર, સૌથી શક્તિશાળીથી લઈને મોબાઈલ સુધી, સિંક્રનસ મશીનો પર આધારિત છે.

ના માટે સિંક્રનસ મોટર્સ, તો તેમનું નબળું સ્થાન સ્ટાર્ટઅપ સમસ્યા છે. પોતે જ, સિંક્રનસ મોટર સામાન્ય રીતે વેગ આપી શકતી નથી. આ કરવા માટે, તે એક અસુમેળ મશીનના સિદ્ધાંત પર કામ કરતી વિશિષ્ટ પ્રારંભિક કોઇલથી સજ્જ છે, જે ડિઝાઇન અને પ્રારંભિક પ્રક્રિયાને જ જટિલ બનાવે છે. તેથી સિંક્રનસ મોટર્સ સામાન્ય રીતે મધ્યમથી ઉચ્ચ પાવર રેટિંગમાં ઉપલબ્ધ હોય છે.

નીચેની આકૃતિ ટર્બાઇન જનરેટરનું બાંધકામ બતાવે છે.

જનરેટરનું રોટર 1 સ્ટીલ ફોર્જિંગથી બનેલું છે, જેમાં ઉત્તેજના કોઇલ માટે ગ્રુવ્સ મિલ્ડ કરવામાં આવે છે, જે ખાસ ડીસી મશીન 10 દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, જેને એક્સાઇટર કહેવાય છે. રોટર વિન્ડિંગને વર્તમાન હાઉસિંગ 9 દ્વારા બંધ કરાયેલ સ્લિપ રિંગ્સ દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવે છે, રોટર વિન્ડિંગના વાયર તેમની સાથે જોડાયેલા છે.

ફરતી વખતે, રોટર એક વિશાળ કેન્દ્રત્યાગી બળ ઉત્પન્ન કરે છે.રોટરના ગ્રુવ્સમાં, વિન્ડિંગ મેટલ વેજ દ્વારા રાખવામાં આવે છે, અને સ્ટીલને જાળવી રાખતી રિંગ્સ 7 આગળના ભાગો સામે દબાવવામાં આવે છે.

સ્ટેટરને સ્પેશિયલ ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલની સ્ટેમ્પ્ડ શીટ્સ 2 માંથી એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે, જેને શીટ સ્ટીલમાંથી વેલ્ડેડ ફ્રેમ 3 માં મજબૂત બનાવવામાં આવે છે. દરેક સ્ટેટર પર્ણમાં કેટલાક ભાગો હોય છે, જેને સેગમેન્ટ્સ કહેવાય છે, જે 4 બોલ્ટ્સ સાથે નિશ્ચિત હોય છે.

સ્ટેટરની ચેનલોમાં, કોઇલ 6 નાખવામાં આવે છે, જેના વાયરમાં જ્યારે રોટર ફરે છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળો પ્રેરિત થાય છે. શ્રેણી સાથે જોડાયેલા વિન્ડિંગ વાયરના ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ વધે છે અને ટર્મિનલ 12 પર કેટલાય હજાર વોલ્ટનો વોલ્ટેજ જનરેટ થાય છે. જ્યારે વિન્ડિંગ વાયર વચ્ચે પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે મોટા દળો બનાવવામાં આવે છે. તેથી, સ્ટેટર વિન્ડિંગના આગળના ભાગો રિંગ્સ 5 દ્વારા જોડાયેલા છે.

રોટર બેરિંગમાં ફરે છે 8. બેરિંગ અને બેઝ પ્લેટની વચ્ચે સર્કિટ-બ્રેકિંગ ઇન્સ્યુલેશન નાખવામાં આવે છે, જેના દ્વારા બેરિંગ કરંટ બંધ કરી શકાય છે. બીજા બેરિંગને સ્ટીમ ટર્બાઇન સાથે મળીને બનાવવામાં આવે છે.

જનરેટરને ઠંડુ કરવા માટે, સ્ટેટરને અલગ પેકેજોમાં વહેંચવામાં આવે છે, જેની વચ્ચે વેન્ટિલેશન નળીઓ સ્થિત છે. હવા રોટર પર માઉન્ટ થયેલ ચાહકો 11 દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે.

શક્તિશાળી જનરેટરને ઠંડુ કરવા માટે, તેમના દ્વારા વિશાળ માત્રામાં હવાને દબાણ કરવું જરૂરી છે, પ્રતિ સેકન્ડ દસ ક્યુબિક મીટર સુધી પહોંચવું.

જો સ્ટેશનના પરિસરમાંથી ઠંડકવાળી હવા લેવામાં આવે છે, તો તેમાં ખૂબ જ નજીવી માત્રામાં ધૂળ (ઘન મીટર દીઠ થોડા મિલિગ્રામ) ની હાજરી સાથે, જનરેટર ટૂંકા સમયમાં ધૂળથી દૂષિત થઈ જશે. તેથી, ટર્બાઇન જનરેટર બંધ વેન્ટિલેશન સિસ્ટમ સાથે બાંધવામાં આવે છે.

હવા, જે જનરેટરની વેન્ટિલેશન ચેનલોમાંથી પસાર થતી વખતે ગરમ થાય છે, તે ટર્બાઇન જનરેટરના કેસીંગ હેઠળ સ્થિત વિશિષ્ટ એર કૂલરમાં પ્રવેશ કરે છે.

ત્યાં, ગરમ હવા એર કૂલરની ફિન કરેલી નળીઓ વચ્ચેથી પસાર થાય છે, જેના દ્વારા પાણી વહે છે અને ઠંડુ થાય છે. ત્યારબાદ હવાને ચાહકોમાં પરત કરવામાં આવે છે, જે તેને વેન્ટિલેશન નળીઓ દ્વારા આગળ ધપાવે છે. આ રીતે, જનરેટર એક જ હવાથી સતત ઠંડુ થાય છે અને ધૂળ જનરેટરની અંદર પ્રવેશી શકતી નથી.

ટર્બાઇન જનરેટરના રોટરના પરિઘ સાથેની ઝડપ 150 m/s કરતાં વધી જાય છે. આ ઝડપે, હવામાં રોટરના ઘર્ષણ પર મોટી માત્રામાં ઊર્જા ખર્ચવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 50,000 kWVt ની શક્તિવાળા ટર્બાઇન જનરેટરમાં, હવાના ઘર્ષણને કારણે ઉર્જાનું નુકસાન તમામ નુકસાનના સરવાળાના 53% છે.

આ નુકસાનને ઘટાડવા માટે, શક્તિશાળી ટર્બાઇન જનરેટરની આંતરિક જગ્યા હવાથી નહીં, પરંતુ હાઇડ્રોજનથી ભરેલી છે. હાઇડ્રોજન હવા કરતાં 14 ગણું હળવું છે, એટલે કે, તેની સમાન ઓછી ઘનતા છે, જેના કારણે રોટર ઘર્ષણનું નુકસાન નોંધપાત્ર રીતે ઓછું થાય છે.

હવામાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના મિશ્રણથી બનેલા ઓક્સિહાઇડ્રોજનના વિસ્ફોટને રોકવા માટે, જનરેટરની અંદર વાતાવરણીય દબાણ કરતા વધારે હોય છે. તેથી, વાતાવરણીય ઓક્સિજન જનરેટરમાં પ્રવેશી શકતું નથી.

સ્ટીમ ટર્બાઇન જનરેટરનું 3D મોડલ:

1965 માં શાળા પુરવઠાની ફેક્ટરી દ્વારા બનાવવામાં આવેલ શૈક્ષણિક ટેપ:
સિંક્રનસ જનરેટર્સ