КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Принцип действия и конструкция синхронных машин
СМ имеет две обмотки. Одна обмотка подключается к источнику постоянного тока и создает основное магнитное поле машины. Эта обмотка называется о б м о т к о й в о з б у ж д е н и я. Иногда у машин небольшой мощности обмотка возбуждения отсутствует, а магнитное поле создается постоянными магнитами. Другая обмотка является о б м о т к о й я к о р я и состоит из одной, двух или трех фаз. Наибольшее распространение в синхронных машинах имеют трехфазные обмотки якоря. В обмотке якоря индуцируется основная ЭДС машины. В СМ наибольшее распространение получила конструкция, когда обмотка якоря располагается на статоре, а обмотка возбуждения – на роторе (рис. 19).
Рис. 19. Конструктивные варианты СМ
Иногда в СМ небольшой мощности применяется обращенное исполнение, когда обмотка якоря располагается на роторе, а обмотка возбуждения – на полюсах статора (рис. 19). В электромагнитном отношении обе конструкции равноценны. Однако из практических соображений более предпочтительной является первая конструкция, так как в этом случае к скользящему контакту на роторе подводится мощность возбуждения, составляющая лишь 0,3—3 % номинальной мощности машины. Во втором варианте скользящий контакт следовало бы рассчитывать на полную мощность машины. Для крупных машин, имеющих относительно высокое напряжение и большие токи, обеспечить удовлетворительную работу такого контакта было бы весьма затруднительно. В дальнейшем будут рассматриваться СМ, выполненные по первому (основному) конструктивному варианту. С е р д е ч н и к с т а т о р а представляет собой полый цилиндр, набранный из отдельных пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм. На внутренней поверхности этого цилиндра располагаются пазы для укладки обмотки якоря. При внешнем диаметре менее 1 м сердечник собирают из цельных кольцевых пластин, а при большем диаметре каждое кольцо составляют из отдельных пластин, называемых сегментами (рис. 20).
Рис. 20. Сегмент статора крупной СМ
Сердечник размещают в станине (корпусе) статора. В пазы статора укладывают двухслойные петлевые обмотки, а в более крупных машинах – одновитковые стержневые волновые обмотки. Пазы, как правило, имеют прямоугольное сечение, а толщина и структура их изоляции зависят от индуцируемой ЭДС. При большом сечении проводников фазы для уменьшения добавочных потерь от вихревых токов их разбивают на ряд элементарных проводников, которые по длине обмотки транспонируют между собой. По выполнению ротора СМ подразделяют на я в н о п о л ю с н ы е и н е я в н о п о л ю с н ы е. Явнополюсный ротор СМ имеет выступающие полюсы, сердечник которых в крупных машинах набирают из пластин конструкционной стали толщиной 1-2 мм, в мелких машинах – из электротехнической стали толщиной 0,5-1 мм. В машинах небольшой мощности полюсы приворачиваются болтами к валу (рис. 21 (а)), а у тихоходных машин – к ободу ротора (рис. 21 (б)). В крупных и относительно быстроходных машинах полюсы крепят к ободу ротора с помощью хвостов, имеющих Т-образную форму или форму ласточкина хвоста. Такое крепление хотя технологически сложнее, но является более прочным, чем крепление болтами.
Рис. 21. Крепление полюсов к валу (а) и к ободу (б) ротора
Обмотку возбуждения, которую размещают на полюсах, для лучшего охлаждения выполняют в крупных машинах из неизолированной шинной меди большого сечения, намотанной на ребро. Между соседними витками укладывают изоляционные прокладки, пропитанные в смоле, после чего катушку запекают и устанавливают на полюсе с предварительно нанесенной по его периметру корпусной изоляцией. В машинах небольшой мощности катушки обмотки возбуждения выполняют из изолированных проводников прямоугольного или круглого сечения. На полюсах ротора часто укладывают д е м п ф е р н у ю о б м о т к у (рис. 22). Ее размещают в пазах полюсных наконечников. Медные стержни этой обмотки, уложенные в пазы, по торцам замыкают пластинами или кольцами, образуя короткозамкнутые клетки. Демпферные обмотки подразделяют на п р о д о л ь н ы е и п р о д о л ь н о - п о п е р е ч н ы е. Продольная обмотка получается, если пластины замыкают с торцов стержни только одного полюса (рис. 22(а)). В продольно-поперечной обмотке соединяются по торцам стержни всех полюсов (рис. 22(б)). В первом случае демпферная обмотка образует контуры, ось которых совпадает только с продольной осью машины (с осью полюсов), а во втором – как с продольной, так и с поперечной осями.
(а) (б)
Рис. 22. Демпферная обмотка продольная (а) и продольно-поперечная (б)
Демпферная обмотка выполняет ряд функций. В генераторах она ослабляет поле обратной последовательности при несимметричной нагрузке и снижает амплитуду колебаний ротора, возникающих в некоторых случаях при параллельной работе генератора. В двигателях она является пусковой обмоткой, а также снижает амплитуду колебаний ротора при пульсации нагрузочного момента. Явнополюсные роторы применяют в крупных машинах с относительно низкой частотой вращения и, следовательно, большим числом полюсов. Явнополюсные СМ с горизонтальным валом широко используются в качестве двигателей и генераторов. Явнополюсные машины с высокой частотой вращения выполняются только на небольшие мощности. Существует специальный класс синхронных явнополюсных генераторов с вертикальным валом, предназначенных для соединения с гидравлическими турбинами. Такие генераторы называются т у р б о г е н е р а т о р а м и. Неявнополюсные роторы применяют в крупных синхронных машинах, имеющих высокую частоту вращения (3000, 1500 об/мин). Изготовление крупных машин с такими частотами вращения при явнополюсной конструкции невозможно по условиям механической прочности ротора, крепления полюсов и обмотки возбуждения. С неявнополюсным ротором выполняются главным образом крупные синхронные генераторы (СГ), предназначенные для непосредственного соединения с паровыми турбинами. Такие машины называются т у р б о г е н е р а т о р а м и. При работе СМ в р е ж и м е г е н е р а т о р а [2] через обмотку возбуждения протекает постоянный ток, а полюсы создадут постоянное магнитное поле чередующейся полярности. При вращении полюсов, а следовательно, и поля относительно проводников обмотки якоря в них будет индуцироваться переменная ЭДС, причем ЭДС отдельных проводников фазы суммируются. Если на якоре уложены три одинаковые обмотки, сдвинутые в пространстве на электрический угол, равный 120°, то в этих обмотках будет индуцироваться трехфазная система фазных ЭДС. Частота этой ЭДС зависит от числа пар полюсов и частоты вращения ротора : , Гц. (12) Для получения ЭДС необходимой частоты число пар полюсов и частота вращения должны находиться в определенной зависимости между собой. Если к трехфазной обмотке якоря СГ подсоединить нагрузку, то возникший ток создаст вращающееся магнитное поле якоря. Частота вращения этого поля равна: ,об/мин.(13) Заменяя в (13) частоту ее значением из (12), получаем: , об/мин. (14) Характерной особенностью СМ, обусловившей ее название, является равенство частот вращения ротора и поля якоря. При работе СМ д в и г а т е л е м трехфазная обмотка статора присоединяется к трехфазной сети, при этом образуется вращающееся магнитное поле с частотой вращения . Это поле, взаимодействуя с полем полюсов ротора, создает вращающий момент. Чтобы при взаимодействии полей момент имел одно и то же направление, они должны быть неподвижными относительно друг друга. Это будет в том случае, если ротор, а следовательно, и его магнитное поле будут вращаться с частотой вращения . Поэтому в синхронном двигателе ротор как при холостом ходе, так и при нагрузке вращается с постоянной частотой вращения, равной частоте вращения поля.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 344; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |