Generator Sinkron: Prinsip Operasi, Karakteristik Dan Perangkat Pemalasan, Operasi Paralel. Seberapa Cepat Rotor Berputar?

2024 Pengarang: Beatrice Philips | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-18 12:15

Generator sinkron adalah perangkat khusus yang memungkinkan untuk mengubah energi apa pun menjadi energi listrik. Perangkat tersebut adalah stasiun bergerak, baterai termal atau surya, dan peralatan khusus. Tergantung pada jenis generator, kemungkinan penggunaannya ditentukan, jadi ada baiknya untuk memahami secara lebih rinci apa perangkat itu.

Sejarah penciptaan

Pada akhir abad ke-19, perusahaan Robert Bosch pertama kali mengembangkan sesuatu yang mirip dengan generator. Perangkat itu mampu menyalakan mesin. Selama pengujian, terungkap bahwa mesin tidak cocok untuk penggunaan permanen, tetapi pengembang mampu meningkatkan peralatan.

Pada tahun 1890, perusahaan hampir sepenuhnya beralih ke produksi peralatan ini, karena mendapatkan popularitas besar. Pada tahun 1902, seorang mahasiswa Bosch membuat pengapian menggunakan tegangan tinggi. Perangkat mampu menghasilkan percikan antara dua elektroda lilin, yang membuat sistem lebih fleksibel.

Awal tahun 60-an abad XX adalah era penyebaran generator di seluruh dunia . Dan jika sebelumnya perangkat hanya diminati di industri otomotif, sekarang unit seperti itu dapat memasok listrik ke seluruh rumah.

Perangkat dan tujuan

Desain unit tersebut hanya melibatkan dua elemen utama:

• rotor;
• stator.

Dalam hal ini, elemen tambahan disediakan pada poros rotor. Ini bisa berupa magnet atau gulungan medan. Magnet memiliki bentuk bergigi, kutub untuk menerima dan mentransmisikan arus diarahkan ke arah yang berbeda.

Tugas utama generator adalah mengubah satu jenis energi menjadi energi listrik . Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk menyediakan perangkat dependen dengan jumlah arus yang diperlukan sehingga dapat digunakan.

Karakteristik

Untuk menilai kinerja generator, Anda perlu melihat karakteristiknya. Pada prinsipnya, mereka sama dengan stasiun yang menghasilkan arus searah. Beberapa faktor menjadi parameter utama penilaian.

• Pemalasan . Ini mewakili ketergantungan EMF pada kekuatan arus bergerak yang bertanggung jawab atas eksitasi kumparan peredam. Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk menentukan kemampuan rantai untuk magnetisasi.
• Karakteristik eksternal . Menyiratkan hubungan paralel antara tegangan kumparan dan arus beban. Nilainya tergantung pada jenis beban yang diterapkan ke perangkat. Di antara alasan yang dapat menyebabkan perubahan, ada kenaikan atau penurunan EMF unit, serta penurunan tegangan pada belitan koil yang dipasang, yang ditempatkan di dalam perangkat.
• Pengaturan . Menunjukkan hubungan yang terbentuk antara arus medan dan arus beban. Memastikan pengoperasian dan perlindungan unit sinkron dicapai dengan memantau indikator ini. Ini mudah dicapai jika Anda terus-menerus menyesuaikan EMF.

Parameter penting lainnya adalah kekuatan. Nilai dapat ditentukan dengan menggunakan indikator EMF, tegangan dan resistansi sudut.

Prinsip operasi

Tidak begitu sulit untuk mengetahui cara kerja perangkat. Ini terdiri dari memutar bingkai magnet untuk menciptakan medan listrik. Dalam proses memutar bingkai, muncul garis-garis magnet yang mulai melintasi konturnya. Persimpangan berkontribusi pada pembentukan arus listrik.

Untuk menentukan kemana aliran energi listrik itu bergerak, maka perlu menggunakan aturan gimbal . Perlu dicatat bahwa di beberapa daerah gerakan saat ini berlawanan. Arahnya terus berubah ketika Anda mencapai kutub berikutnya, yang terletak di magnet. Fenomena ini disebut arus bolak-balik, dan koneksi bingkai ke cincin magnet terpisah dapat membuktikan kondisi ini.

Hubungan antara besar arus dalam rangka dan kecepatan putaran rotor sistem adalah proporsional. Jadi, semakin banyak bingkai berputar, semakin banyak listrik yang dapat disuplai oleh generator . Indikator ini ditandai dengan kecepatan rotasi.

Menurut standar yang ditetapkan, indikator kecepatan optimal di sebagian besar negara tidak boleh melebihi 50 Hz. Ini berarti bahwa rotor harus melakukan 50 getaran per detik. Untuk menghitung parameter, perlu disepakati bahwa satu putaran bingkai menyebabkan perubahan arah arus.

Jika poros berhasil berputar 1 kali per detik, ini berarti frekuensi arus listrik adalah 1 Hz . Jadi, untuk mencapai 50 Hz, perlu dipastikan jumlah rotasi frame per detik yang benar.

Selama operasi, jumlah kutub elektromagnet sering meningkat. Mereka dapat ditunda dengan mengurangi kecepatan di mana rotor berputar.

Ketergantungan dalam hal ini berbanding terbalik . Jadi, untuk memberikan frekuensi 50 Hz, perlu mengurangi kecepatan sekitar 2 kali.

Selain itu, perlu dicatat bahwa di beberapa negara tingkat rotasi rotor lainnya ditetapkan. Frekuensi standar adalah 60 Hz.

Tampilan

Saat ini produsen memproduksi beberapa jenis generator sinkron. Di antara klasifikasi yang ada, beberapa perlu mendapat perhatian khusus. Pertama-tama, ada baiknya mempertimbangkan pembagian unit berdasarkan desain. Generator terdiri dari dua jenis.

Tanpa sikat . Desain generator menyiratkan penggunaan belitan stator. Mereka ditempatkan sedemikian rupa sehingga inti elemen sejajar dengan arah kutub magnet atau inti yang disediakan pada koil. Jumlah maksimum gigi magnet tidak boleh lebih dari 6 buah.

Sinkron, dilengkapi dengan induktor . Jika kita berbicara tentang menyesuaikan mesin yang beroperasi pada daya rendah, maka magnet DC digunakan sebagai rotor. Jika tidak, rotor adalah belitan induktor.

Klasifikasi berikut menyiratkan pembagian stasiun bergerak ke dalam jenis yang terpisah

Hidrogenerator . Ciri khas perangkat ini adalah rotor dengan kutub yang jelas. Unit semacam itu digunakan untuk menghasilkan listrik di mana tidak perlu menyediakan banyak putaran perangkat.

Generator turbin . Perbedaannya adalah tidak adanya kutub yang diucapkan. Perangkat ini dirakit dari berbagai turbin, mampu meningkatkan jumlah putaran rotor beberapa kali.

Sambungan ekspansi sinkron . Ini digunakan untuk mencapai daya reaktif - indikator penting dalam fasilitas industri. Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk meningkatkan kualitas arus yang disuplai dan menstabilkan indikator tegangan.

Ada beberapa model umum perangkat tersebut

Stepper . Mereka digunakan untuk memastikan pengoperasian drive yang dipasang di mekanisme yang memiliki siklus start-stop.

Tanpa gigi . Sebagian besar digunakan dalam sistem yang berdiri sendiri.

Tanpa kontak . Mereka diminati sebagai stasiun bergerak utama atau cadangan di kapal.

Histerisis . Generator semacam itu digunakan untuk penghitung waktu.

Induktor . Memastikan pengoperasian instalasi listrik.

Jenis lain dari pembagian unit adalah jenis rotor yang digunakan. Dalam kategori ini, generator dibagi menjadi perangkat kutub menonjol dan kutub implisit.

Yang pertama adalah perangkat di mana kutub terlihat jelas. Mereka dibedakan oleh kecepatan rotor yang rendah. Kategori kedua memiliki rotor silinder dalam desainnya, yang tidak memiliki kutub yang menonjol.

Area aplikasi

Generator sinkron adalah perangkat yang dirancang untuk menghasilkan arus bolak-balik. Anda dapat bertemu perangkat tersebut di berbagai stasiun:

• atom;
• panas;
• pembangkit listrik tenaga air.

Dan juga unit secara aktif digunakan dalam sistem transportasi. Mereka digunakan di berbagai kendaraan dan sistem kapal. Generator sinkron mampu beroperasi baik secara mandiri, terpisah dari jaringan listrik, dan bersamaan dengannya. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk menghubungkan beberapa unit sekaligus.

Keuntungan dari stasiun pembangkit AC adalah kemampuan untuk menyediakan ruang yang dialokasikan dengan listrik. Nyaman jika objek terletak jauh dari jaringan pusat. Oleh karena itu, unit ini diminati di kalangan pemilik peternakan yang terletak jauh dari kota di pemukiman.

Bagaimana cara memilih?

Saat memilih generator, penting untuk menemukan perangkat yang cocok dan andal yang dapat memasok listrik ke area yang ditentukan. Pertama, Anda perlu memutuskan parameter teknis perangkat masa depan. Para ahli menyarankan untuk memperhatikan:

• massa generator;
• dimensi perangkat;
• kekuasaan;
• konsumsi bahan bakar;
• angka kebisingan;
• durasi kerja.

Dan juga parameter penting adalah kemampuan untuk mengatur pekerjaan otomatis. Untuk memahami berapa banyak fase yang dibutuhkan generator masa depan, perlu untuk menentukan jenis dan jumlah peralatan listrik yang akan terhubung dengannya.

Misalnya, hanya konsumen dengan satu fasa yang dapat dihubungkan ke generator listrik satu fasa. Tiga fase secara signifikan memperluas indikator ini.

Namun, pembelian pembangkit listrik seluler semacam itu tidak selalu merupakan keputusan terbaik.

Sebelum membeli, disarankan juga untuk mempertimbangkan beban yang akan diberikan pada perangkat selama pengoperasiannya . Setiap fase harus dimuat dengan maksimal 30% dari total. Jadi, jika daya generator adalah 6 kW, maka dalam hal menggunakan soket dengan tegangan 220 V, Anda hanya dapat menggunakan 2 kW.

Pembelian generator tiga fase hanya diminati ketika ada banyak konsumen tiga fase di rumah. Jika sebagian besar peralatan adalah fase tunggal, lebih baik membeli unit yang sesuai.

Eksploitasi

Sebelum menghidupkan genset, terlebih dahulu harus disetel. Pertama-tama, frekuensi perangkat disetel. Ini dapat dilakukan dengan dua cara:

1. ubah desain unit, setelah memperkirakan sebelumnya berapa banyak kutub yang diperlukan untuk pengoperasian elektromagnet;
2. memberikan kecepatan poros yang diperlukan tanpa perubahan desain.

Contoh mencolok adalah turbin kecepatan rendah. Mereka memberikan putaran rotor 150 rpm. Untuk mengatur frekuensi, gunakan cara pertama, menambah jumlah tiang menjadi 40 buah.

Parameter berikutnya yang akan dikonfigurasi adalah EMF. Menjadi perlu untuk menyesuaikan karena perubahan karakteristik beban masuk yang bekerja pada stasiun bergerak.

Terlepas dari kenyataan bahwa EMF dari induksi perangkat dikaitkan dengan rotor dan rotasinya, karena persyaratan keselamatan, tidak mungkin untuk membongkar struktur untuk mengubah parameter.

Nilai EMF dapat diubah dengan menyesuaikan fluks magnet yang dihasilkan . Itu perlu ditambah atau dikurangi. Putaran belitan, atau lebih tepatnya, jumlahnya, bertanggung jawab atas nilai indikator. Dan juga kekuatan fluks magnet dapat dipengaruhi oleh arus yang dihasilkan oleh kumparan.

Penyesuaian melibatkan masuknya beberapa kumparan dalam rantai. Untuk melakukan ini, Anda perlu menggunakan rheostat atau sirkuit elektronik tambahan. Opsi kedua memerlukan pengaturan parameter menggunakan stabilisator eksternal. Ini memastikan layanan yang andal.

Keuntungan dari stasiun bergerak sinkron adalah kemampuan untuk menyinkronkan dengan mesin listrik lain dari jenis yang sama . Pada saat yang sama, selama koneksi, dimungkinkan untuk mencocokkan kecepatan rotasi dan memastikan pergeseran fase nol. Dalam hal ini, pembangkit listrik bergerak sangat dibutuhkan dalam teknik tenaga industri, di mana sangat nyaman untuk menggunakannya sebagai sumber daya cadangan untuk meningkatkan kapasitas produksi jika terjadi beban berat.