Générateur Synchrone : Principe De Fonctionnement, Caractéristiques Et Dispositif Au Ralenti, Fonctionnement En Parallèle. A Quelle Vitesse Tourne Le Rotor ?

2024 Auteur: Beatrice Philips | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-18 12:11

Un générateur synchrone est un appareil spécial grâce auquel il est possible de convertir n'importe quelle énergie en énergie électrique. Ces appareils sont des stations mobiles, des batteries thermiques ou solaires et des équipements spéciaux. Selon le type de générateur, la possibilité de son utilisation est déterminée, il vaut donc la peine de comprendre plus en détail ce qu'est l'appareil.

Histoire de la création

À la fin du XIXe siècle, l'entreprise de Robert Bosch a d'abord développé quelque chose de similaire à un générateur. L'appareil était capable d'allumer un moteur. Au cours des tests, il a été révélé que la machine n'était pas adaptée à une utilisation permanente, mais les développeurs ont pu améliorer l'appareil.

En 1890, l'entreprise s'est presque entièrement tournée vers la production de cet équipement, car il a acquis une grande popularité. En 1902, un élève de Bosch créa un allumage à haute tension. L'appareil était capable de produire une étincelle entre les deux électrodes de la bougie, ce qui rendait le système plus polyvalent.

Le début des années 60 du XXe siècle a été l'ère de la propagation des générateurs dans le monde . Et si auparavant, les appareils n'étaient demandés que dans l'industrie automobile, ces appareils sont désormais capables de fournir de l'électricité à des maisons entières.

Appareil et objectif

La conception de telles unités ne comporte que deux éléments principaux:

• rotor;
• stator.

Dans ce cas, des éléments supplémentaires sont prévus sur l'arbre du rotor. Ceux-ci peuvent être des aimants ou des enroulements de champ. Les aimants ont une forme dentée, les pôles de réception et de transmission du courant sont dirigés dans des directions différentes.

La tâche principale du générateur est de convertir un type d'énergie en énergie électrique . Avec son aide, il est possible de fournir aux appareils dépendants la quantité de courant requise pour qu'ils puissent être utilisés.

Les caractéristiques

Pour évaluer les performances d'un générateur, vous devez examiner ses caractéristiques. En principe, ce sont les mêmes que pour une station qui génère du courant continu. Plusieurs facteurs sont les principaux paramètres de l'évaluation.

• Au ralenti . Il représente la dépendance de l'EMF sur la force des courants mobiles responsables de l'excitation de la bobine d'amortissement. Avec son aide, il est possible de déterminer la capacité des chaînes à magnétiser.
• Caractéristique externe . Implique une relation parallèle entre la tension de la bobine et le courant de charge. La valeur dépend du type de charge appliquée à l'appareil. Parmi les raisons pouvant provoquer des changements, il y a une augmentation ou une diminution de la FEM de l'unité, ainsi qu'une chute de tension dans les enroulements de la bobine installée, qui est placée à l'intérieur de l'appareil.
• Ajustement . Représente la relation qui se forme entre les courants de champ et les courants de charge. La garantie de l'opérabilité et de la protection des unités synchrones passe par le suivi de cet indicateur. Ceci est facile à réaliser si vous ajustez constamment l'EMF.

Un autre paramètre important est la puissance. La valeur peut être déterminée au moyen d'indicateurs de CEM, de tension et de résistance angulaire.

Principe de fonctionnement

Il n'est pas si difficile de comprendre comment fonctionne l'appareil. Elle consiste à faire tourner un cadre magnétique afin de créer un champ électrique. Au cours du processus de rotation du cadre, des lignes magnétiques apparaissent qui commencent à traverser son contour. Le croisement contribue à la formation d'un courant électrique.

Pour déterminer où se déplacent les flux d'énergie électrique, il est nécessaire d'utiliser la règle du cardan . Il est à noter que dans certains domaines, le mouvement actuel est inverse. Les directions changent constamment lorsque vous atteignez le pôle suivant, qui est situé sur l'aimant. Ce phénomène est appelé courant alternatif, et la connexion du cadre à un anneau magnétique séparé peut prouver cette condition.

La relation entre l'amplitude du courant dans le châssis et la vitesse de rotation du rotor du système est proportionnelle. Ainsi, plus le cadre tourne, plus le générateur peut fournir d'électricité . Cet indicateur est caractérisé par la vitesse de rotation.

Selon les normes établies, l'indicateur de vitesse optimale dans la plupart des pays ne doit pas dépasser 50 Hz. Cela signifie que le rotor doit effectuer 50 vibrations par seconde. Pour calculer le paramètre, il faut convenir qu'une rotation du cadre entraîne un changement de sens du courant.

Si l'arbre parvient à tourner 1 fois par seconde, cela signifie que la fréquence du courant électrique est de 1 Hz . Ainsi, pour atteindre 50 Hz, il faudra s'assurer du bon nombre de rotations d'image par seconde.

Pendant le fonctionnement, le nombre de pôles de l'électro-aimant augmente souvent. Ils peuvent être retardés en réduisant la vitesse de rotation du rotor.

La dépendance dans ce cas est inversement proportionnelle . Ainsi, pour fournir une fréquence de 50 Hz, il faudra réduire la vitesse d'environ 2 fois.

En outre, il convient de noter que dans certains pays, d'autres vitesses de rotation du rotor sont définies. La fréquence standard est de 60 Hz.

Vues

Aujourd'hui, les fabricants produisent plusieurs types de générateurs synchrones. Parmi les classifications existantes, plusieurs méritent une attention particulière. Tout d'abord, il convient de considérer la division des unités par conception. Les générateurs sont de deux types.

Sans brosse . La conception du générateur implique l'utilisation d'enroulements de stator. Ils sont placés de sorte que les noyaux des éléments soient alignés avec la direction des pôles magnétiques ou des noyaux fournis sur la bobine. Le nombre maximum de dents magnétiques ne doit pas dépasser 6 pièces.

Synchrone, équipé d'un inducteur . Si nous parlons de machines de réglage fonctionnant à faible puissance, les aimants à courant continu sont utilisés comme rotor. Sinon, le rotor est l'enroulement de l'inducteur.

La classification suivante implique la division des stations mobiles en types distincts

Hydrogénérateurs . Une caractéristique distinctive de l'appareil est un rotor avec des pôles prononcés. De telles unités sont utilisées pour produire de l'électricité là où il n'est pas nécessaire de fournir un grand nombre de tours de l'appareil.

Générateurs à turbine . La différence est l'absence de pôles prononcés. Le dispositif est assemblé à partir de diverses turbines, il est capable d'augmenter plusieurs fois le nombre de tours du rotor.

Joints de dilatation synchrones . Il est utilisé pour atteindre la puissance réactive - un indicateur important dans les installations industrielles. Avec son aide, il est possible d'améliorer la qualité du courant fourni et de stabiliser les indicateurs de tension.

Il existe plusieurs modèles courants de tels appareils

Pas à pas . Ils sont utilisés pour assurer l'opérabilité des entraînements installés dans des mécanismes qui ont un cycle marche-arrêt.

Sans engrenage . Principalement utilisé dans les systèmes autonomes.

Sans contact . Ils sont demandés comme stations mobiles principales ou de secours sur les navires.

Hystérèse . De tels générateurs sont utilisés pour les compteurs de temps.

Inducteur . Assurer le fonctionnement des installations électriques.

Un autre type de division unitaire est le type de rotor utilisé. Dans cette catégorie, les générateurs sont divisés en dispositifs à pôles saillants et à pôles implicites.

Les premiers sont des appareils dans lesquels les pôles sont clairement visibles. Ils se distinguent par une faible vitesse du rotor. La deuxième catégorie a un rotor cylindrique dans sa conception, qui n'a pas de pôles saillants.

Champ d'application

Les générateurs synchrones sont des dispositifs conçus pour la production de courant alternatif. Vous pouvez rencontrer de tels appareils à différentes stations:

• atomique;
• thermique;
• centrales hydroélectriques.

De plus, les unités sont activement utilisées dans les systèmes de transport. Ils sont utilisés dans divers véhicules et systèmes de navires. Le générateur synchrone est capable de fonctionner à la fois de manière autonome, séparément du réseau électrique, et simultanément avec celui-ci. Dans ce cas, il est possible de connecter plusieurs unités à la fois.

L'avantage des centrales à courant alternatif est la capacité de fournir de l'électricité à l'espace alloué. Pratique si l'objet est situé loin du réseau central. Par conséquent, les unités sont recherchées parmi les propriétaires de fermes situées loin de la ville dans les colonies.

Comment choisir?

Lors du choix d'un générateur, il est important de trouver un appareil approprié et fiable qui puisse fournir de l'électricité à la zone allouée. Vous devez d'abord décider des paramètres techniques du futur appareil. Les experts conseillent de prêter attention à:

• la masse du générateur;
• dimensions de l'appareil;
• Puissance;
• consommation de carburant;
• chiffre de bruit;
• durée du travail.

Et aussi un paramètre important est la capacité d'organiser le travail automatique. Pour comprendre de combien de phases un futur générateur a besoin, il est nécessaire de déterminer le type et le nombre d'appareils électriques qui y seront connectés.

Par exemple, seuls les consommateurs monophasés peuvent être connectés à un générateur électrique monophasé. Le triphasé élargit considérablement cet indicateur.

Cependant, l'achat d'une telle centrale électrique mobile n'est pas toujours la meilleure décision.

Avant d'acheter, il est en outre recommandé de prendre en compte la charge qui s'exercera sur l'appareil lors de son fonctionnement . Chaque phase doit être chargée avec un maximum de 30% du total. Ainsi, si la puissance du générateur est de 6 kW, alors dans le cas d'utilisation de prises d'une tension de 220 V, il ne sera possible d'utiliser que 2 kW.

L'achat d'un générateur triphasé n'est demandé que lorsqu'il y a de nombreux consommateurs triphasés dans la maison. Si la plupart des appareils sont monophasés, il est préférable d'acheter une unité appropriée.

Exploitation

Avant de démarrer le générateur, il doit d'abord être réglé. Tout d'abord, la fréquence de l'appareil est réglée. Ceci peut être fait de deux façons:

1. modifier la conception de l'unité, après avoir prévu à l'avance le nombre de pôles nécessaires au fonctionnement de l'électro-aimant;
2. fournir la vitesse d'arbre requise sans aucune modification de conception.

Un exemple frappant est celui des turbines à basse vitesse. Ils assurent une rotation du rotor de 150 tr/min. Pour régler la fréquence, utilisez la première méthode, en augmentant le nombre de pôles à 40 pièces.

Le paramètre suivant à configurer est EMF. Il devient nécessaire d'ajuster en raison des changements dans les caractéristiques des charges entrantes agissant sur la station mobile.

Malgré le fait que la FEM de l'induction du dispositif soit associée au rotor et à ses rotations, pour des raisons de sécurité, il est impossible de démonter la structure pour modifier le paramètre.

La valeur EMF peut être modifiée en ajustant le flux magnétique généré . Il devra être augmenté ou diminué. Les tours d'enroulement, ou plutôt leur nombre, sont responsables de la valeur de l'indicateur. Et aussi la puissance du flux magnétique peut être influencée par le courant généré par la bobine.

Le réglage implique l'inclusion de plusieurs bobines dans une chaîne. Pour ce faire, vous devez utiliser des rhéostats ou des circuits électroniques supplémentaires. La deuxième option nécessite de régler le paramètre à l'aide de stabilisateurs externes. Cela garantit un service fiable.

L'avantage d'une station mobile synchrone est la possibilité de se synchroniser avec d'autres machines électriques de type similaire . En même temps, lors de la connexion, il est possible d'adapter les vitesses de rotation et d'assurer un déphasage nul. À cet égard, les centrales électriques mobiles sont recherchées dans l'ingénierie électrique industrielle, où il est très pratique de les utiliser comme source d'alimentation de secours pour augmenter la capacité de production en cas de fortes charges.