Принцип действия и устройство синхронных машин. Системы возбуждения

Принцип действия и устройство синхронной машины

Электрическая машина состоит из статора 1 и ротора 2, между которыми находится воздушный зазор (рис.1.4.1)

Статор синхронной машины имеет сердечник, набранный из листов электротехнической стали. На статоре располагается трехфазная обмотка 3.

Обмотка ротора 4 называется обмоткой возбуждения, она питается от источника постоянного тока и создает в машине магнитный поток возбуждения Ф.

Рисунок 1.4.1

Схема синхронной машины изображена на рисунке 1.4.2

1 – якорь (статор);

2 – индуктор (ротор), т.к. на нем обмотка возбуждения;

3 – обмотка якоря;

4 – обмотка возбуждения;

5 – контактные кольца;

6 – щетки.

Рисунок 1.4.2

Ротор вращается с некоторой частотой n₂, поток вождения пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в ее фазах переменную ЭДС, изменяющуюся с частотой:

.

Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то протекающий по этой обмотке ток создаст вращающееся магнитное поле. Частота вращения поля:

.

Следовательно, n₁ = n₂, т.е. ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому машину называют синхронной.

Результирующий магнитный поток создается совместным действием МДС обмотки возбуждения и обмотки статора. Результирующее магнитное поле вращается в пространстве с той же частотой, что и ротор.

Синхронные машины выполняют с неподвижным или вращающимся якорем.

С неподвижным якорем выполняются синхронные машины большой мощности для удобства отвода электроэнергии со статора (или подвода)(рис.1.4.3)

Рисунок 1.4.3

Синхронную машину с вращающимся якорем называют обращенной (рис.1.4.4)

Рисунок 1.4.4

Синхронные машины небольшой мощности могут выполняться как той, так и другой конструкции.

Возбуждение синхронной машины

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают системы независимого возбуждения и самовозбуждения.

Независимое возбуждение – возбуждение, где в качестве источника питания обмотки возбуждения служит генератор постоянного тока (возбудитель), установленный на валу ротора синхронной машины или отдельный вспомогательный генератор, приводимый во вращение синхронным или асинхронным двигателем (рис.1.4.6)

Рисунок 1.4.6

Самовозбуждение – это когда обмотка возбуждения питается от обмотки якоря через управляемый или неуправляемый выпрямитель. Мощность, необходимая для возбуждения невелика и составляет примерно 0,3…3 % от мощности синхронной машины (рис.1.4.7)

В мощных синхронных генераторах иногда кроме возбудителя применяют подвозбудитель – небольшой генератор постоянного тока, который возбуждает основной возбудитель (синхронный генератор совместно с полупроводниковым выпрями телем).

Рисунок 1.4.7

Существует бесщеточная система возбуждения (рис.1.4.8)

Рисунок 1.4.8

Возбудитель – синхронный генератор, у которого обмотка якоря расположена на роторе, а выпрямитель – на валу. Обмотка возбуждения возбудителя питается от ПВ (подвозбудителя) через регулятор напряжения, следовательно, нет скользящих контактов и повышается надежность системы возбуждения.

ОЯВ – обмотка якоря возбудителя;

ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя.

Дата добавления: 2014-01-13