ΟΝΟΜ/ΝΥΜΟ: ΜΠΑΛΑΜΠΑΝΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΜ:6105 ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΗΤΡΙΑΣ

Transcript

1 ΟΝΟΜ/ΝΥΜΟ: ΜΠΑΛΑΜΠΑΝΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΜ:6105 ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΗΤΡΙΑΣ 1

2 Η γεννήτρια ή ηλεκτρογεννήτρια είναι μηχανή που βασίζεται στους νόμους της ηλεκτροφυσικής και ιδιαίτερα του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και Η γεννήτρια ή ηλεκτρογεννήτρια είναι μηχανή που βασίζεται πάνω στους νόμους της που αφορά την ενέργεια και την μετατροπή της από τη μια μορφή σε μια άλλη. Επομένως η γεννήτρια μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική, σύμφωνα με το φαινόμενο της φυσικής κατά το οποίο εάν ένα πηνίο περιστραφεί μέσα σ ένα μαγνητικό πεδίο, τότε στις άκρες του πηνίου παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η γεννήτρια αποτελείται από δύο μέρη: το ακίνητο μέρος της που ονομάζεται στάτορας στον οποίο υπάρχουν μαγνήτες και το κινητό μέρος της που ονομάζεται ρότορας στον οποίο υπάρχουν πηνία. Γυρίζοντας τον ρότορα μέσα στον στάτορα παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η περιστροφή του ρότορα γίνεται με ατμομηχανή,με υδροστρόβιλο κλπ. 2

3 Υπάρχουν δύο ειδόν γεννήτριες 1) οι σύγχρονες γεννήτριες που παράγουν εναλλασόμενο ρεύμα, με συχνότητα ανάλογη της ταχύτητας περιστροφής της μηχανής, ενώ η διέγερσή της τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. 2) Οι ασύγχρονες γεννήτριες που παράγουν εναλλασόμενο ρεύμα, του οποίου η συχνότητα είναι ανεξάρτητη της ταχύτητας περιστροφής και η διέγερσή τους τροφοδοτείται με εναλλασόμενο ρεύμα. Για την παραγωγή ρεύματος χρησιμοποιούνται οι σύγχρονες γεννήτριες, ενώ οι ασύγχρονες σπάνια. 3

4 Για την λειτουργία των σύγχρονων γεννητριών πρέπει η τροφοδοσία του τυλίγματος του δρομέα να γίνεται με συνεχές ρεύμα. Όταν περιστέφεται ο δρομέας λόγω κάποιας κινητήριας μηχανής, περιστέφεται μαζί του και το παραγόμενο μαγνητικό πεδίο επάγοντας τριφασική τάση στο τύλιγμα του στάτη. Η τροφοδοσία του δρομέα με συνεχές ρεύμα μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο τρόπους: 1) με εξωτερική πηγή συνεχούς ρεύματος, οπότε στο στρεφόμενο δρομέα προσαρμόζονται ψήκτρες και δαχτυλίδια. Καθένα από τα δύο άκρα του τυλίγματος του δρομέα αντιστοιχεί σ ένα δαχτυλίδι οπότε μέσω των ψυκτρών γίνεται η συνεχής τροφοδοσία του κυκλώματος. Τα μειονεκτήματα που υπάρχουν είναι η φθορά των ψυκτρών καθώς και η πτώση τάσης πάνω σ αυτές που μπορεί να δημιουργήσει απώλειες ισχύος. 2) Από πηγή συνεχούς ρεύματος τοποθετημένη στον άξονα της μηχανής. Το ρεύμα του δρομέα προέρχεται από μια διεγέρτρια μηχανή. Το κύκλωμα διέγερσης τροφοδοτείται από τον στάτη της κύριας γεννήτριας και το κύκλωμα οπλισμού της βρίσκεται πάνω στον άξονα του δρομέα. Η τριφασική έξοδος της διεγέρτριας ανορθώνεται από τριφασικό ανορθωτή και το συνεχές ρεύμα που προκύπτει διαρρέει το κύκλωμα της κύριας γεννήτριας. Οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου το οποίο δημιουργούν οι μαγνητικοί πόλοι διέρχονται από διάκενο που υπάρχει μεταξύ των πεδίλων, των πόλων και των του τυμπάνου. Τα πέδιλα των μαγνητικών πόλων κατασκευάζονται έτσι ούτως ώστε το μαγνητικό πεδίο να μην είναι ομοιόμορφο. Λόγω αυτής της μορφής υπάρχουν πολλές μαγνητικές γραμμές, ενώ στο διάκενο δίπλα στον άξονα έχουμε λιγότερη μαγνητική επαγωγή όπως και στην ουδέτερη ζώνη η μαγνητική επαγωγή είναι μηδενική. Από την μορφή λοιπόν που έχει η καμπύλη της μαγνητικής επαγωγής στο διάκενο, εξαρτάται η παραγόμενη από τον εναλλακτήρα ηλεκτρεργητική δύναμη. Γι αυτό θα πρέπει σε περίπτωση αποσυναρμολόγησης του εναλλακτήρα κατά την επανασυναρμολόγηση οι μαγνητικοί πόλοι να τοποθετηθούν ακριβώς στην ίδια θέση, σε άλλη περίπτωση θα αλλάξει η μορφή της καμπύλης με αποτέλεσμα αλλαγή και στο τύλιγμα. 4

5 5

6 Αν στο διάκενο του επαγωγικού τυμπάνου υπάρχει αγωγός και ο δρομέας περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα, ο αγωγός θα τέμνει τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου του διακένου και συνεπώς θα δημιουργηθεί ηλεκτρεργετική δύναμη εξεπαγωγής. Συμπαιρένουμε λοιπόν ότι η ηλεκτρεργετική δύναμη στις διάφορες θέσεις από τις οποίες διέρχεται ο αγωγός μεταβάλλεται όπως μεταβάλλεται και η μαγνητική επαγωγή, δηλαδή στον αγωγό δημιουργείται εναλλασόμενη ηλεκτρεργετική δύναμη. Αν όμως σε επαγωγικό τύμπανο υπάρχει και δεύτερος αγωγός κατά την περιστροφή του τυμπάνου θα δημιουργηθεί και σ αυτόν τον αγωγό ηλεκτρεργετική δύναμη ίση και αντίθετη με τον άλλον. Οι δύο αγωγοί μπορούν να συνδεθούν σε σειρά ώστε να αποτελέσουν μια σπείρα του τυλίγματος. Η ηλεκτεργετική δύναμη της σπείρας των δύο αγωγών είναι πάλι εναλλασόμενη της συχνότητας, διπλάσια όμως της ηλεκτρεργετικής δύναμης ενός αγωγού. 6

7 Η ηλεκτρεγερτική δύναμη την οποία παίρνουμε από μια ομάδα τυλίγματος δεν φτάνει γιατί ο αριθμός των αγωγών που έχουμε να τοποθετήσουμε στο διάκενο μιας οδόντωσης είναι περιορισμένος. Γι αυτό το λόγο στα πραγματικά τυλίγματα των αναλλακτήτων συνδέουμε σε σειρά περισσότερα από μια ομάδα. Το σύνολο σε σειρά συνδεδεμένων ομάδων ονομάζεται συγκρότημα ομάδων η οποία είναι και αυτή ηλεκτρεγερτική δύναμη εναλλασόμενη. Η τάση που παράγεται υπολογίζεται από την σχέση ΕΑ = ΚΦΩ (όπου Κ μια σταθερά που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της μηχανή, Αφού η τάση ΕΑ είναι ανάλογη της μαγνητικής ροής που εξαρτάται από το ρεύμα διέγερσης ΙF του δρομέα. Η τάση ΕΑ που επάγεται σε κάθε φάση ισούται με την τάση V στους ακροδέκτες μόνο στην περίπτωση που το αντίστοιχο κύκλωμα δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Η αντίδραση του οπλισμού οφείλεται στο ρεύμα που διαρρέει τους αγωγούς του στάτη, όταν είναι συνδεδεμένο κάποιο φορτίο στη γεννήτρια. Το ρεύμα αυτό δημιουργεί μαγνητικό πεδίο το οποίο επηρεάζει το αρχικό πεδίο στο εσωτερικό της μηχανής, μεταβάλλοντας τελικά την τάση στα άκρα της γεννήτριας. Σύμφωνα με το ισοδύναμο πείραμα μιας σύγχρονης γεννήτριας οι παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργία της είναι η σχέση ρεύματος-τάσης, η σύγχρονη αντίδραση και η αντίσταση του τυλίγματος οπλισμού. Για τους λόγους αυτούς ακολουθούμε τις εξής τεχνικές: Το πείραμα ανοιχτού κυκλώματος όπου προκύπτει η τιμή για συγκεκριμένο ρεύμα διέγερσης και το πείραμα βραχυκύκλωσης όπου προκύπτει η τιμή για συγκεκριμένο ρεύμα διέγερσης. 7

8 Με την αυτόνομη λειτουργία μιας σύγχρονης γεννήτριας εξετάζουμε τη συμπεριφορά μιας σύγχρονης γεννήτριας που τροφοδοτεί κάποιο φορτίο, διατηρώντας σταθερή την ταχύτητα όπως και τη μαγνητική ροή του πεδίου του δρομέα. Σε αντίθετη με την αυτόνομη λειτουργία, η πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι η παράλληλη σύνδεση περισσότερων της μιας σύγχρονης γεννήτριας. Μια τέτοια επιλογή συνοδεύεται από πολλά πλεονεκτήματα όπως η δυνατότητα τροφοδοσίας μεγάλων φορτίων, μεγαλύτερη αξιοπιστία του συστήματος, δυνατότητα απομάκρυνσης κάποιο0ας γεννήτριας από το δίκτυο χωρίς επιπτώσεις, λειτουργία ορισμένων γεννητριών όταν το φορτίο είναι μικρό κ.α. Πρέπει όμως να ακολουθούνται και οι παρακάτω προϋποθέσεις : Τα πλάτη των πολικών τάσεων στα άκρα των γεννητριών να είναι τα ίδια. Η διαδοχή των φάσεων να είναι ίδια, να μην υπάρχει διαφορά φάσης μεταξύ των αντίστοιχων φάσεων και η συχνότητα γεννητριών να είναι ίδια. 8

9 9

10 Βιβλιογραφία: pdf +διαδικτυακές σημειώσεις και εικόνες 10