동기 기계 — 모터, 발전기 및 보상기
동기 기계는 회전자와 고정자 전류의 자기장이 동시에 회전하는 교류 전기 기계입니다.
3상 동기 발전기는 가장 강력한 전기 기계입니다. 수력 발전소의 동기식 발전기 단위 전력은 640MW이고 화력 발전소는 8 - 1200MW입니다. 동기 기계에서 권선 중 하나는 AC 주전원에 연결되고 다른 권선은 DC에 의해 여기됩니다. 교류 권선을 전기자 권선이라고합니다.
전기자 권선은 동기식 기계의 모든 전자기력을 전력으로 또는 그 반대로 변환합니다. 따라서 보통 전기자(armature)라고 하는 고정자(stator)에 위치한다. 여자 코일은 변환된 전력의 0.3~2%를 소비하므로 일반적으로 인덕터라고 하는 회전자에 위치하며 낮은 여자 전력은 슬립 링이나 비접촉 여자 장치에 의해 공급됩니다.
전기자 자기장은 동기 속도 n1 = 60f1 / p, rpm, 여기서 p = 1,2,3 … 64 등으로 회전합니다. 극 쌍의 수입니다.
산업용 네트워크 주파수 f1 = 50Hz인 경우 서로 다른 극 수(3000, 1500, 1000 등)에서 동기식 속도의 수). 인덕터의 자기장은 회 전자에 대해 고정되어 있기 때문에 인덕터와 전기자 필드의 지속적인 상호 작용을 위해 회 전자는 동일한 동기 속도로 회전해야 합니다.
동기 기계의 건설
3상 권선을 사용하는 동기식 기계의 고정자는 구성이 다르지 않습니다. 비동기 기계 고정자, 여자 코일이 있는 회전자는 돌출 극과 암시 극의 두 가지 유형이 있습니다. 고속 및 극수가 적은 경우에는 내구력이 강한 구조이므로 Implicit-pole 회전자를 사용하고, 저속 및 극수가 많은 경우에는 모듈러 구조의 돌출극 회전자를 사용한다. 이러한 로터의 강도는 낮지만 제조 및 수리가 더 쉽습니다. 겉보기 극 회전자:
극 수가 많고 이에 따라 n이 낮은 동기식 기계에 사용됩니다. 수력 발전소(수소 발생기). 주파수 n은 분당 60에서 수백 회전입니다. 가장 강력한 수소 발생기의 로터 직경은 12m, 길이는 2.5m, p — 42 및 n = 143rpm입니다.
간접 로터:
권선 - 로터 채널의 직경 d = 1.2 - 1.3m, 로터의 활성 길이는 6.5m 이하 TPP, NPP(터빈 발전기). S = 기계 한 대에서 500,000kVA n = 3000 또는 1500rpm(1극 또는 2극 쌍).
계자 코일 외에도 댐퍼 또는 댐핑 코일이 회전자에 있으며 동기 모터에서 시동하는 데 사용됩니다. 이 코일은 농형 단락 코일과 유사하게 만들어지며 로터의 주요 부피가 계자 코일에 의해 차지되기 때문에 단면이 훨씬 더 작습니다.비균일 극 로터에서 댐퍼 권선의 역할은 로터의 솔리드 톱니 표면과 채널의 전도성 쐐기에서 수행됩니다.
동기식 기계의 여자 권선의 직류는 기계의 샤프트에 설치되고 여자 기라고하는 특수 DC 발전기 또는 반도체 정류기를 통해 주전원에서 공급할 수 있습니다. 
이 주제에 대해서도 다음을 참조하십시오.
동기 기계의 목적과 배치
동기 기계는 발전기 또는 모터로 작동할 수 있습니다. 고정자 권선에 3상 전원 전류가 공급되면 동기식 기계가 모터로 작동할 수 있습니다. 이 경우 고정자와 회전자 자기장의 상호 작용으로 인해 고정자 필드가 회전자를 운반합니다. 이 경우 로터는 고정자 필드와 동일한 방향 및 동일한 속도로 회전합니다.
동기식 기계의 발전기 작동 모드가 가장 일반적이며 거의 모든 전기 에너지는 동기식 발전기에서 생성됩니다.동기식 모터는 마이크로 모터로 600kW 이상 및 최대 1kW의 전력으로 사용됩니다. 최대 1000V 전압용 동기식 발전기는 자율 전원 공급 시스템용 장치에 사용됩니다.
이러한 발전기가 있는 장치는 고정 및 이동이 가능합니다. 대부분의 장치는 디젤 엔진과 함께 사용되지만 가스 터빈, 전기 모터 및 가솔린 엔진으로 구동될 수 있습니다.
동기식 모터는 모터의 우수한 시동 특성을 보장해야 하는 시동 댐핑 코일에 의해서만 동기식 발전기와 다릅니다.
6 극 동기 발전기의 계획.한 위상의 권선 단면(3개의 직렬 연결된 권선)이 표시됩니다. 다른 두 위상의 권선은 그림에 표시된 빈 슬롯에 맞습니다. 위상은 스타 또는 델타로 연결됩니다.
발전기 모드: 모터(터빈)가 로터를 회전시키고 코일에 정전압이 공급됩니까? 영구 자기장을 생성하는 전류가 있습니다. 자기장은 회전자와 함께 회전하고 고정자 권선을 교차하며 동일한 크기와 주파수의 EMF를 유도하지만 1200만큼 이동합니다(대칭 3상 시스템).
모터 모드: 고정자 권선은 3상 네트워크에 연결되고 회 전자 권선은 직류 소스에 연결됩니다. 기계의 회전 자기장과 여자 코일의 직류의 상호 작용의 결과로 회전자가 자기장의 속도로 회전하도록 구동하는 토크 Mvr이 발생합니다.
동기 모터의 기계적 특성 — 의존성 n(M) —은 수평 단면입니다.
교육용 필름 스트립 - 1966년 교육 자료 공장에서 생산된 "동기식 모터".
여기에서 볼 수 있습니다: 필름 스트립 «동기식 모터»
동기식 모터의 적용 부하가 상당한 비동기식 모터를 대량으로 사용하면 전력 시스템 및 스테이션의 작동이 복잡해집니다. 시스템의 역률이 감소하여 모든 장치 및 라인에서 추가 손실이 발생하고 불충분하게 사용됩니다. 유효 전력의 조건. 따라서 특히 강력한 드라이브가 있는 메커니즘의 경우 동기식 모터의 사용이 필요하게 되었습니다.
동기식 모터는 비동기식 모터에 비해 큰 이점이 있습니다. 즉, DC 여기 덕분에 cosphi = 1로 작동할 수 있고 네트워크에서 무효 전력을 소비하지 않으며 작동 중에 과도하게 흥분되면 무효 전력을 회로망. 결과적으로 네트워크의 역률이 개선되고 전압 강하 및 손실이 감소하며 발전소에서 작동하는 발전기의 역률도 감소합니다.
동기 모터의 최대 토크는 U에 비례하고 비동기 모터의 경우 U2에 비례합니다.
따라서 전압이 떨어지면 동기 모터는 더 높은 부하 용량을 유지합니다. 또한 동기 모터의 여자 전류 증가 가능성을 사용하면 네트워크의 비상 전압 강하 시 신뢰성을 높이고 이러한 경우 전체 전력 시스템의 작동 조건을 개선할 수 있습니다. 에어 갭의 크기가 크기 때문에 동기 모터의 강철 및 로터 케이지의 추가 손실은 비동기 모터보다 작기 때문에 일반적으로 동기 모터의 효율이 더 높습니다.
한편, 동기전동기는 농형유도전동기에 비해 구조가 복잡하고, 또한 동기전동기는 직류코일을 공급하기 위한 여자기 등의 장치가 있어야 한다. 결과적으로 동기식 모터는 대부분의 경우 비동기식 농형 모터보다 더 비쌉니다.
동기식 모터를 작동하는 동안 모터를 시작하는 데 상당한 어려움이 있었습니다.이러한 어려움은 이미 극복되었습니다.
동기식 모터의 시동 및 속도 제어도 더 어렵습니다. 그러나 동기식 모터의 장점은 너무 커서 빈번한 시작 및 정지 및 속도 제어가 필요하지 않은 곳(모터 발전기, 강력한 펌프, 팬, 압축기, 분쇄기, 분쇄기 등)에서 사용하는 것이 좋습니다. ).
또한보십시오:
동기 보상기
동기식 보상기는 네트워크의 역률을 보상하고 소비자 부하가 집중되는 지역에서 네트워크의 정상적인 전압 수준을 유지하도록 설계되었습니다. 동기 보상기의 과여자 작동 모드는 그리드에 무효 전력을 공급할 때 정상입니다.
이와 관련하여 소비자 변전소에 설치된 동일한 목적을 수행하는 보상기 및 커패시터 뱅크를 무효 전력 발생기라고도합니다. 그러나 사용자 부하가 감소된 기간(예: 야간)에는 네트워크에서 유도 전류와 무효 전력을 소비할 때 동기 보상기와 저여자 모드를 사용해야 하는 경우가 많습니다. 증가하고 정상적인 수준으로 유지하려면 유도 전류로 네트워크를로드해야 추가 전압 강하가 발생합니다.
이를 위해 각 동기식 보상기에는 보상기 단자의 전압이 일정하게 유지되도록 여기 전류의 크기를 조절하는 자동 여자 또는 전압 조정기가 장착되어 있습니다.