المولد المتزامن: مبدأ التشغيل ، خصائص الخمول والجهاز ، التشغيل المتوازي. ما السرعة التي يدور بها الدوار؟

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-18 12:03

المولد المتزامن هو جهاز خاص يمكن من خلاله تحويل أي طاقة إلى طاقة كهربائية. هذه الأجهزة هي محطات متنقلة ، وبطاريات حرارية أو شمسية ، ومعدات خاصة. اعتمادًا على نوع المولد ، يتم تحديد إمكانية استخدامه ، لذلك من المفيد أن نفهم بمزيد من التفصيل ماهية الجهاز.

تاريخ الخلق

في نهاية القرن التاسع عشر ، طورت شركة روبرت بوش لأول مرة شيئًا مشابهًا للمولد. كان الجهاز قادرًا على إشعال المحرك. خلال الاختبارات ، تم الكشف عن أن الجهاز غير مناسب للاستخدام الدائم ، لكن المطورين تمكنوا من تحسين الجهاز.

في عام 1890 ، تحولت الشركة بالكامل تقريبًا إلى إنتاج هذه المعدات ، حيث اكتسبت شعبية كبيرة. في عام 1902 ، ابتكر طالب من Bosch اشتعالًا باستخدام الجهد العالي. كان الجهاز قادرًا على إحداث شرارة بين قطبي الشمعة ، مما جعل النظام أكثر تنوعًا.

كانت بداية الستينيات من القرن العشرين حقبة انتشار المولدات حول العالم . وإذا كانت الأجهزة في وقت سابق مطلوبة فقط في صناعة السيارات ، فإن هذه الوحدات الآن قادرة على تزويد المنازل بأكملها بالكهرباء.

الجهاز والغرض

يتضمن تصميم هذه الوحدات عنصرين رئيسيين فقط:

• الدوار.
• الجزء الثابت.

في هذه الحالة ، يتم توفير عناصر إضافية على عمود الدوار. يمكن أن تكون هذه مغناطيسات أو لفات مجال. للمغناطيس شكل مسنن ، يتم توجيه أقطاب استقبال ونقل التيار في اتجاهات مختلفة.

تتمثل المهمة الرئيسية للمولد في تحويل نوع واحد من الطاقة إلى طاقة كهربائية .بمساعدتها ، من الممكن تزويد الأجهزة التابعة بالكمية المطلوبة من التيار بحيث يمكن استخدامها.

صفات

لتقييم أداء المولد ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على خصائصه. من حيث المبدأ ، فهي مماثلة للمحطة التي تولد تيارًا مباشرًا. عدة عوامل هي المعايير الرئيسية للتقييم.

• تسكع . إنه يمثل اعتماد EMF على قوة التيارات المتحركة المسؤولة عن إثارة ملف المثبط. بمساعدتها ، من الممكن تحديد قدرة السلاسل على التمغنط.
• السمة الخارجية . يشير إلى وجود علاقة متوازية بين جهد الملف وتحميل التيار. تعتمد القيمة على نوع الحمل المطبق على الجهاز. من بين الأسباب التي يمكن أن تسبب تغييرات ، هناك زيادة أو نقصان في EMF للوحدة ، وكذلك انخفاض الجهد عبر لفات الملف المثبت ، والذي يتم وضعه داخل الجهاز.
• تعديل . يمثل العلاقة التي تتشكل بين التيارات الميدانية وتيارات الحمل. يتم ضمان قابلية التشغيل وحماية الوحدات المتزامنة من خلال مراقبة هذا المؤشر. من السهل تحقيق ذلك إذا قمت بضبط EMF باستمرار.

معلمة أخرى مهمة هي القوة. يمكن تحديد القيمة عن طريق مؤشرات EMF والجهد والزاوية.

مبدأ التشغيل

ليس من الصعب معرفة كيفية عمل الجهاز. يتكون من تدوير إطار مغناطيسي لإنشاء مجال كهربائي. في عملية تدوير الإطار ، تظهر خطوط مغناطيسية تبدأ في عبور محيطها. يساهم المعبر في تكوين تيار كهربائي.

لتحديد المكان الذي تتحرك فيه تدفقات الطاقة الكهربائية ، من الضروري استخدام قاعدة gimbal .وتجدر الإشارة إلى أن الحركة الحالية معاكسة في بعض المناطق. تتغير الاتجاهات باستمرار عندما تصل إلى القطب التالي الموجود على المغناطيس. تسمى هذه الظاهرة التيار المتردد ، ويمكن أن يثبت اتصال الإطار بحلقة مغناطيسية منفصلة هذه الحالة.

العلاقة بين مقدار التيار في الإطار وسرعة دوران دوار النظام متناسبة. هكذا، كلما زاد دوران الإطار ، زادت الكهرباء التي يمكن للمولد توفيرها . يتميز هذا المؤشر بسرعة الدوران.

وفقًا للمعايير المعمول بها ، يجب ألا يتجاوز مؤشر السرعة الأمثل في معظم البلدان 50 هرتز. هذا يعني أن الدوار يجب أن يؤدي 50 اهتزازًا في الثانية. لحساب المعلمة ، من الضروري الموافقة على أن دورانًا واحدًا للإطار يؤدي إلى تغيير في اتجاه التيار.

إذا تمكن العمود من الدوران مرة واحدة في الثانية ، فهذا يعني أن تردد التيار الكهربائي هو 1 هرتز . وبالتالي ، لتحقيق 50 هرتز ، سيكون من الضروري ضمان العدد الصحيح لدورات الإطار في الثانية.

أثناء التشغيل ، غالبًا ما يزداد عدد أقطاب المغناطيس الكهربائي. يمكن تأخيرها عن طريق تقليل السرعة التي يدور بها الدوار.

الاعتماد في هذه الحالة يتناسب عكسيا .وبالتالي ، لتوفير تردد 50 هرتز ، سيكون من الضروري تقليل السرعة بحوالي مرتين.

بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه في بعض البلدان يتم تعيين معدلات دوران الدوار الأخرى. التردد القياسي 60 هرتز.

الآراء

ينتج المصنعون اليوم عدة أنواع من المولدات المتزامنة. من بين التصنيفات الحالية ، يستحق العديد اهتمامًا خاصًا. بادئ ذي بدء ، يجدر النظر في تقسيم الوحدات حسب التصميم. المولدات من نوعين.

فرش . يتضمن تصميم المولد استخدام لفات الجزء الثابت. يتم وضعها بحيث يتم محاذاة نوى العناصر مع اتجاه الأقطاب المغناطيسية أو النوى المتوفرة على الملف. يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لعدد أسنان المغناطيس 6 قطع.

متزامن ، مجهز بمحث . إذا كنا نتحدث عن ضبط الآلات التي تعمل بطاقة منخفضة ، فإن مغناطيس التيار المستمر يستخدم كدوار. خلاف ذلك ، فإن الدوار هو لف المحرِّض.

التصنيف التالي يعني تقسيم المحطات المتنقلة إلى أنواع منفصلة

المهدرجة . السمة المميزة للجهاز هي الدوار ذو الأقطاب الواضحة. تستخدم هذه الوحدات لتوليد الكهرباء حيث لا توجد حاجة لتوفير عدد كبير من لفات الجهاز.

مولدات التوربينات . الفرق هو عدم وجود أعمدة واضحة. يتم تجميع الجهاز من توربينات مختلفة ، وهو قادر على زيادة عدد دورات الدوار عدة مرات.

وصلات تمدد متزامنة . يتم استخدامه لتحقيق الطاقة التفاعلية - وهو مؤشر مهم في المنشآت الصناعية. بمساعدتها ، من الممكن تحسين جودة التيار الموفر وتثبيت مؤشرات الجهد.

هناك العديد من النماذج الشائعة لهذه الأجهزة

السائر . يتم استخدامها لضمان قابلية تشغيل محركات الأقراص المثبتة في الآليات التي لها دورة بدء - توقف.

جيرلس . تستخدم في الغالب في أنظمة قائمة بذاتها.

تلامس . هم مطلوبون كمحطات متنقلة رئيسية أو احتياطية على متن السفن.

التباطؤ . تستخدم هذه المولدات لعدادات الوقت.

اداة الحث . التأكد من عمل التركيبات الكهربائية.

نوع آخر من تقسيم الوحدة هو نوع الدوار المستخدم. في هذه الفئة ، يتم تقسيم المولدات إلى أجهزة قطب بارز وقطب ضمني.

الأولى هي الأجهزة التي تكون الأقطاب فيها مرئية بوضوح. تتميز بسرعة دوران منخفضة. الفئة الثانية لها دوار أسطواني في تصميمه ، والذي لا يحتوي على أعمدة بارزة.

منطقة التطبيق

المولدات المتزامنة هي أجهزة مصممة لإنتاج التيار المتردد. يمكنك تلبية هذه الأجهزة في محطات مختلفة:

• الذري؛
• الحرارية.
• محطات الطاقة الكهرومائية.

وكذلك الوحدات المستخدمة بنشاط في أنظمة النقل. يتم استخدامها في مختلف المركبات وأنظمة السفن. المولد المتزامن قادر على العمل بشكل مستقل ، منفصل عن الشبكة الكهربائية ، وفي نفس الوقت معها. في هذه الحالة ، يمكن توصيل عدة وحدات في وقت واحد.

ميزة محطات توليد التيار المتردد هي القدرة على توفير المساحة المخصصة بالكهرباء. مناسب إذا كان الكائن بعيدًا عن الشبكة المركزية. لذلك ، فإن الوحدات مطلوبة بين أصحاب المزارع البعيدة عن المدينة في المستوطنات.

كيفية اختيار؟

عند اختيار المولد ، من المهم العثور على جهاز مناسب وموثوق يمكنه توفير الكهرباء للمنطقة المخصصة. تحتاج أولاً إلى تحديد المعلمات التقنية للجهاز المستقبلي. ينصح الخبراء بالاهتمام بما يلي:

• كتلة المولد
• أبعاد الجهاز
• قوة؛
• استهلاك الوقود؛
• رقم الضوضاء
• مدة العمل.

وأيضًا معلمة مهمة هي القدرة على تنظيم العمل التلقائي. لفهم عدد المراحل التي يحتاجها المولد المستقبلي ، من الضروري تحديد نوع وعدد الأجهزة الكهربائية التي سيتم توصيلها به.

على سبيل المثال ، يمكن توصيل المستهلكين ذوي الطور الواحد فقط بمولد كهربائي أحادي الطور. ثلاث مراحل يوسع هذا المؤشر بشكل كبير.

ومع ذلك ، فإن شراء محطة طاقة متنقلة ليس دائمًا هو القرار الأفضل.

قبل الشراء ، يوصى أيضًا بمراعاة الحمل الذي سيتم إجراؤه على الجهاز أثناء تشغيله .يجب تحميل كل مرحلة بحد أقصى 30٪ من الإجمالي. وبالتالي ، إذا كانت قوة المولد 6 كيلو واط ، ففي حالة استخدام مآخذ بجهد 220 فولت ، سيكون من الممكن استخدام 2 كيلو واط فقط.

شراء مولد ثلاثي الطور مطلوب فقط عندما يكون هناك العديد من المستهلكين من ثلاث مراحل في المنزل. إذا كانت معظم الأجهزة أحادية الطور ، فمن الأفضل شراء وحدة مناسبة.

استغلال

قبل بدء تشغيل المولد ، يجب ضبطه أولاً. بادئ ذي بدء ، يتم ضبط تردد الجهاز. ويمكن أن يتم ذلك بطريقتين:

1. تغيير تصميم الوحدة ، بعد التنبؤ مسبقًا بعدد الأعمدة اللازمة لتشغيل المغناطيس الكهربائي ؛
2. توفير سرعة العمود المطلوبة دون أي تغييرات في التصميم.

وخير مثال على ذلك التوربينات منخفضة السرعة. أنها توفر دوران الدوار 150 دورة في الدقيقة. لضبط التردد ، استخدم الطريقة الأولى ، بزيادة عدد الأعمدة إلى 40 قطعة.

المعلمة التالية المراد تكوينها هي EMF. يصبح من الضروري الضبط بسبب التغيرات في خصائص الأحمال الواردة التي تعمل على المحطة المتنقلة.

على الرغم من حقيقة أن EMF لتحريض الجهاز يرتبط بالدوار ودوراته ، نظرًا لمتطلبات السلامة ، فمن المستحيل تفكيك الهيكل لتغيير المعلمة.

يمكن تغيير قيمة EMF عن طريق ضبط التدفق المغناطيسي المتولد .سوف تحتاج إلى زيادتها أو إنقاصها. اللف المنعطفات ، أو بالأحرى عددهم ، هي المسؤولة عن قيمة المؤشر. وأيضًا يمكن أن تتأثر قوة التدفق المغناطيسي بالتيار المتولد عن الملف.

يتضمن التعديل إدراج عدة ملفات في سلسلة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى استخدام مقاومات متغيرة إضافية أو دوائر إلكترونية. يتطلب الخيار الثاني ضبط المعلمة باستخدام مثبتات خارجية.هذا يضمن خدمة موثوقة.

تتمثل ميزة المحطة المتنقلة المتزامنة في قدرتها على المزامنة مع آلات كهربائية أخرى من نفس النوع .في الوقت نفسه ، أثناء الاتصال ، من الممكن مطابقة سرعات الدوران وضمان تحول طور صفري. في هذا الصدد ، هناك طلب على محطات الطاقة المتنقلة في مجال هندسة الطاقة الصناعية ، حيث يكون من الملائم جدًا استخدامها كمصدر طاقة احتياطي لزيادة الطاقة الإنتاجية في حالة الأحمال الثقيلة.