तुल्यकालिक जनरेटर: संचालन का सिद्धांत, निष्क्रिय विशेषताओं और उपकरण, समानांतर संचालन। रोटर कितनी तेजी से घूमता है?

2024 लेखक: Beatrice Philips | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-18 12:13

एक तुल्यकालिक जनरेटर एक विशेष उपकरण है जिसके माध्यम से किसी भी ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना संभव है। ऐसे उपकरण मोबाइल स्टेशन, थर्मल या सौर बैटरी और विशेष उपकरण हैं। जनरेटर के प्रकार के आधार पर, इसके उपयोग की संभावना निर्धारित की जाती है, इसलिए यह अधिक विस्तार से समझने योग्य है कि डिवाइस क्या है।

निर्माण का इतिहास

19वीं सदी के अंत में, रॉबर्ट बॉश की कंपनी ने सबसे पहले एक जनरेटर के समान कुछ विकसित किया। डिवाइस एक इंजन को प्रज्वलित करने में सक्षम था। परीक्षणों के दौरान, यह पता चला कि मशीन स्थायी उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन डेवलपर्स उपकरण में सुधार करने में सक्षम थे।

1890 में, कंपनी ने इस उपकरण के उत्पादन को लगभग पूरी तरह से बंद कर दिया, क्योंकि इसने बहुत लोकप्रियता हासिल की। 1902 में बॉश के एक छात्र ने उच्च वोल्टेज का उपयोग करके एक प्रज्वलन बनाया। डिवाइस मोमबत्ती के दो इलेक्ट्रोड के बीच एक चिंगारी पैदा करने में सक्षम था, जिसने सिस्टम को और अधिक बहुमुखी बना दिया।

XX सदी के 60 के दशक की शुरुआत दुनिया भर में जनरेटर के प्रसार का युग था। और अगर पहले केवल मोटर वाहन उद्योग में उपकरणों की मांग थी, तो अब ऐसी इकाइयाँ पूरे घरों को बिजली प्रदान करने में सक्षम हैं।

उपकरण और उद्देश्य

ऐसी इकाइयों के डिजाइन में केवल दो मुख्य तत्व शामिल हैं:

• रोटर;
• स्टेटर

इस मामले में, रोटर शाफ्ट पर अतिरिक्त तत्व प्रदान किए जाते हैं। ये मैग्नेट या फील्ड वाइंडिंग हो सकते हैं। मैग्नेट में दांतेदार आकार होता है, करंट प्राप्त करने और संचारित करने के लिए ध्रुव अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित होते हैं।

जनरेटर का मुख्य कार्य एक प्रकार की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना है। इसकी सहायता से आश्रित उपकरणों को आवश्यक मात्रा में करंट देना संभव है ताकि उनका उपयोग किया जा सके।

विशेषताएं

एक जनरेटर के प्रदर्शन का आकलन करने के लिए, आपको इसकी विशेषताओं को देखने की जरूरत है। सिद्धांत रूप में, वे एक ऐसे स्टेशन के समान हैं जो प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करता है। कई कारक मूल्यांकन के मुख्य पैरामीटर हैं।

• सुस्ती। यह डम्पर कॉइल के उत्तेजना के लिए जिम्मेदार चलती धाराओं की ताकत पर ईएमएफ की निर्भरता का प्रतिनिधित्व करता है। इसकी सहायता से जंजीरों की चुम्बकित करने की क्षमता का निर्धारण किया जा सकता है।
• बाहरी विशेषता। कॉइल वोल्टेज और लोड करंट के बीच समानांतर संबंध को दर्शाता है। मान डिवाइस पर लागू लोड के प्रकार पर निर्भर करता है। जिन कारणों से परिवर्तन हो सकते हैं, उनमें यूनिट के ईएमएफ में वृद्धि या कमी होती है, साथ ही डिवाइस के अंदर रखे गए स्थापित कॉइल के वाइंडिंग्स में वोल्टेज ड्रॉप भी होता है।
• समायोजन। उस संबंध का प्रतिनिधित्व करता है जो क्षेत्र धाराओं और भार धाराओं के बीच बनता है। इस सूचक की निगरानी के द्वारा तुल्यकालिक इकाइयों की संचालन क्षमता और सुरक्षा सुनिश्चित की जाती है। यदि आप लगातार ईएमएफ को समायोजित करते हैं तो यह हासिल करना आसान है।

एक अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर शक्ति है। मान ईएमएफ, वोल्टेज और कोणीय प्रतिरोध संकेतकों के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है।

परिचालन सिद्धांत

यह पता लगाना इतना मुश्किल नहीं है कि डिवाइस कैसे काम करता है। इसमें विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए एक चुंबकीय फ्रेम को घुमाना शामिल है। फ्रेम को घुमाने की प्रक्रिया में, चुंबकीय रेखाएं दिखाई देती हैं जो इसके समोच्च को पार करने लगती हैं। क्रॉसिंग विद्युत प्रवाह के निर्माण में योगदान देता है।

यह निर्धारित करने के लिए कि विद्युत ऊर्जा का प्रवाह कहाँ चल रहा है, जिम्बल नियम का उपयोग करना आवश्यक है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ क्षेत्रों में वर्तमान आंदोलन विपरीत है। जब आप चुंबक पर स्थित अगले ध्रुव पर पहुँचते हैं तो दिशाएँ लगातार बदलती रहती हैं। इस घटना को प्रत्यावर्ती धारा कहा जाता है, और फ्रेम का एक अलग चुंबकीय रिंग से कनेक्शन इस स्थिति को साबित कर सकता है।

फ्रेम में करंट के परिमाण और सिस्टम के रोटर के घूमने की गति के बीच का संबंध आनुपातिक है। इस प्रकार, जितना अधिक फ्रेम घूमता है, उतनी ही अधिक बिजली जनरेटर की आपूर्ति कर सकता है। यह सूचक घूर्णी गति की विशेषता है।

स्थापित मानकों के अनुसार, अधिकांश देशों में इष्टतम गति संकेतक 50 हर्ट्ज से अधिक नहीं होना चाहिए। इसका मतलब है कि रोटर को प्रति सेकंड 50 कंपन करना चाहिए। पैरामीटर की गणना करने के लिए, यह सहमत होना आवश्यक है कि फ्रेम के एक घुमाव से वर्तमान की दिशा में परिवर्तन होता है।

यदि शाफ्ट प्रति सेकंड 1 बार मुड़ने का प्रबंधन करता है, तो इसका मतलब है कि विद्युत प्रवाह की आवृत्ति 1 हर्ट्ज है। इस प्रकार, 50 हर्ट्ज प्राप्त करने के लिए, प्रति सेकंड फ्रेम रोटेशन की सही संख्या सुनिश्चित करना आवश्यक होगा।

ऑपरेशन के दौरान, इलेक्ट्रोमैग्नेट पोल की संख्या अक्सर बढ़ जाती है। रोटर के घूमने की गति को कम करके उन्हें विलंबित किया जा सकता है।

इस मामले में निर्भरता व्युत्क्रमानुपाती है। इस प्रकार, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति प्रदान करने के लिए, गति को लगभग 2 गुना कम करना आवश्यक होगा।

इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ देशों में अन्य रोटर रोटेशन दरें निर्धारित की जाती हैं। मानक आवृत्ति 60 हर्ट्ज है।

विचारों

आज निर्माता कई प्रकार के सिंक्रोनस जनरेटर का उत्पादन करते हैं। मौजूदा वर्गीकरणों में, कई विशेष ध्यान देने योग्य हैं। सबसे पहले, यह डिजाइन द्वारा इकाइयों के विभाजन पर विचार करने योग्य है। जनरेटर दो प्रकार के होते हैं।

ब्रश रहित। जनरेटर के डिजाइन का तात्पर्य स्टेटर वाइंडिंग के उपयोग से है। उन्हें रखा जाता है ताकि तत्व कोर चुंबकीय ध्रुवों या कॉइल पर प्रदान किए गए कोर की दिशा के साथ गठबंधन हो। चुंबक दांतों की अधिकतम संख्या 6 टुकड़ों से अधिक नहीं होनी चाहिए।

तुल्यकालिक, एक प्रारंभ करनेवाला से सुसज्जित। अगर हम कम पावर पर चलने वाली मशीनों को एडजस्ट करने की बात कर रहे हैं, तो डीसी मैग्नेट का उपयोग रोटर के रूप में किया जाता है। अन्यथा, रोटर प्रारंभ करनेवाला घुमावदार है।

निम्नलिखित वर्गीकरण का तात्पर्य मोबाइल स्टेशनों के अलग-अलग प्रकारों में विभाजन से है।

हाइड्रोजेनरेटर। डिवाइस की एक विशिष्ट विशेषता स्पष्ट ध्रुवों वाला रोटर है। ऐसी इकाइयों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जहां डिवाइस के बड़ी संख्या में घुमाव प्रदान करने की आवश्यकता नहीं होती है।

टरबाइन जनरेटर। अंतर स्पष्ट ध्रुवों की अनुपस्थिति है। डिवाइस को विभिन्न टर्बाइनों से इकट्ठा किया गया है, यह कई बार रोटर क्रांतियों की संख्या बढ़ाने में सक्षम है।

तुल्यकालिक विस्तार जोड़ों। इसका उपयोग प्रतिक्रियाशील शक्ति प्राप्त करने के लिए किया जाता है - औद्योगिक सुविधाओं में एक महत्वपूर्ण संकेतक। इसकी मदद से, आपूर्ति की गई धारा की गुणवत्ता में सुधार करना और वोल्टेज संकेतकों को स्थिर करना संभव है।

ऐसे उपकरणों के कई सामान्य मॉडल हैं।

स्टेपर। उनका उपयोग उन तंत्रों में स्थापित ड्राइव की संचालन क्षमता सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है जिनमें स्टार्ट-स्टॉप चक्र होता है।

गियरलेस। ज्यादातर स्टैंड-अलोन सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

संपर्क रहित। वे जहाजों पर मुख्य या बैकअप मोबाइल स्टेशनों के रूप में मांग में हैं।

हिस्टैरिसीस। ऐसे जनरेटर का उपयोग टाइम काउंटर के लिए किया जाता है।

प्रारंभ करनेवाला। विद्युत प्रतिष्ठानों का संचालन सुनिश्चित करें।

एक अन्य प्रकार का इकाई विभाजन प्रयुक्त रोटर का प्रकार है। इस श्रेणी में, जनरेटर को मुख्य-पोल और अंतर्निहित-पोल उपकरणों में विभाजित किया गया है।

पहले ऐसे उपकरण हैं जिनमें ध्रुव स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। वे कम रोटर गति से प्रतिष्ठित हैं। दूसरी श्रेणी में इसके डिजाइन में एक बेलनाकार रोटर है, जिसमें उभरे हुए खंभे नहीं हैं।

आवेदन क्षेत्र

सिंक्रोनस जेनरेटर ऐसे उपकरण हैं जिन्हें प्रत्यावर्ती धारा के उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया है। आप विभिन्न स्टेशनों पर ऐसे उपकरणों से मिल सकते हैं:

• परमाणु;
• थर्मल;
• जलविद्युत ऊर्जा संयंत्र।

और परिवहन प्रणालियों में भी इकाइयों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग विभिन्न वाहनों और जहाज प्रणालियों में किया जाता है। सिंक्रोनस जनरेटर स्वायत्त रूप से, विद्युत नेटवर्क से अलग और इसके साथ-साथ दोनों को संचालित करने में सक्षम है। इस मामले में, कई इकाइयों को एक साथ जोड़ना संभव है।

एसी जनरेटिंग स्टेशनों का लाभ बिजली के साथ आवंटित स्थान प्रदान करने की क्षमता है। सुविधाजनक अगर वस्तु केंद्रीय नेटवर्क से दूर स्थित है। इसलिए, बस्तियों में शहर से दूर स्थित खेतों के मालिकों के बीच इकाइयों की मांग है।

कैसे चुने?

जनरेटर चुनते समय, एक उपयुक्त और विश्वसनीय उपकरण ढूंढना महत्वपूर्ण है जो आवंटित क्षेत्र को बिजली प्रदान कर सके। पहले आपको भविष्य के डिवाइस के तकनीकी मापदंडों पर निर्णय लेने की आवश्यकता है। विशेषज्ञ इस पर ध्यान देने की सलाह देते हैं:

• जनरेटर का द्रव्यमान;
• डिवाइस के आयाम;
• शक्ति;
• ईंधन की खपत;
• शोर का आंकड़ा;
• काम की अवधि।

और एक महत्वपूर्ण पैरामीटर स्वचालित कार्य को व्यवस्थित करने की क्षमता भी है। यह समझने के लिए कि भविष्य के जनरेटर को कितने चरणों की आवश्यकता है, इससे जुड़े विद्युत उपकरणों के प्रकार और संख्या को निर्धारित करना आवश्यक है।

उदाहरण के लिए, केवल एक चरण वाले उपभोक्ताओं को एकल-चरण विद्युत जनरेटर से जोड़ा जा सकता है। तीन-चरण इस सूचक का काफी विस्तार करता है।

हालांकि, ऐसे मोबाइल पावर प्लांट की खरीद हमेशा सबसे अच्छा निर्णय नहीं होता है।

खरीदने से पहले, इसके संचालन के दौरान डिवाइस पर लगाए जाने वाले भार को ध्यान में रखने की अतिरिक्त सिफारिश की जाती है। प्रत्येक चरण को कुल के अधिकतम 30% के साथ लोड किया जाना चाहिए। इस प्रकार, यदि जनरेटर की शक्ति 6 किलोवाट है, तो 220 वी के वोल्टेज के साथ सॉकेट का उपयोग करने के मामले में, केवल 2 किलोवाट का उपयोग करना संभव होगा।

थ्री फेज जनरेटर की खरीद तभी डिमांड में है जब घर में थ्री फेज के कई उपभोक्ता हों। यदि अधिकांश उपकरण एकल-चरण हैं, तो उपयुक्त इकाई खरीदना बेहतर है।

शोषण

जनरेटर शुरू करने से पहले, इसे पहले समायोजित किया जाना चाहिए। सबसे पहले, डिवाइस की आवृत्ति को ट्यून किया जाता है। इसे दो तरीकों से किया जा सकता है:

1. विद्युत चुम्बक के संचालन के लिए कितने ध्रुवों की आवश्यकता है, पहले से पूर्वाभास करते हुए, इकाई के डिजाइन को बदलें;
2. बिना किसी डिज़ाइन परिवर्तन के आवश्यक शाफ्ट गति प्रदान करें।

एक आकर्षक उदाहरण कम गति वाले टर्बाइन हैं। वे 150 आरपीएम का रोटर रोटेशन प्रदान करते हैं। आवृत्ति को समायोजित करने के लिए, पहली विधि का उपयोग करें, डंडे की संख्या को 40 टुकड़ों तक बढ़ाएं।

कॉन्फ़िगर किया जाने वाला अगला पैरामीटर EMF है। मोबाइल स्टेशन पर आने वाले लोड की विशेषताओं में बदलाव के कारण समायोजन करना आवश्यक हो जाता है।

इस तथ्य के बावजूद कि डिवाइस के प्रेरण का ईएमएफ रोटर और उसके घुमाव से जुड़ा हुआ है, सुरक्षा आवश्यकताओं के कारण, पैरामीटर को बदलने के लिए संरचना को अलग करना असंभव है।

उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह को समायोजित करके EMF मान को बदला जा सकता है। इसे बढ़ाना या घटाना होगा। घुमावदार मोड़, या बल्कि, उनकी संख्या, संकेतक के मूल्य के लिए जिम्मेदार हैं। और चुंबकीय प्रवाह की शक्ति भी कुंडल द्वारा उत्पन्न धारा से प्रभावित हो सकती है।

समायोजन में एक श्रृंखला में कई कॉइल शामिल करना शामिल है। ऐसा करने के लिए, आपको अतिरिक्त रिओस्टेट या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग करने की आवश्यकता है। दूसरे विकल्प के लिए बाहरी स्टेबलाइजर्स का उपयोग करके पैरामीटर सेट करने की आवश्यकता होती है।यह विश्वसनीय सेवा सुनिश्चित करता है।

एक तुल्यकालिक मोबाइल स्टेशन का लाभ एक समान प्रकार की अन्य विद्युत मशीनों के साथ सिंक्रनाइज़ करने की क्षमता है। उसी समय, कनेक्शन के दौरान, रोटेशन की गति से मिलान करना और शून्य चरण बदलाव सुनिश्चित करना संभव है। इस संबंध में, औद्योगिक बिजली इंजीनियरिंग में मोबाइल बिजली संयंत्रों की मांग है, जहां भारी भार के मामले में उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए बैकअप पावर स्रोत के रूप में उनका उपयोग करना बहुत सुविधाजनक है।