Синхронные генераторы электромагнитного возбуждения.

Сделан с божьей помощью для прекрасной девушки:)

Синхронные машины. Принцип работы. Явнополюсные и неявнополюсные машины.

Синхронные машины это такие машины переменного тока, в которых частота движения ротора равно частоте тока в статоре. А, следовательно, определяется частотой питающей сети. Для производства электричество чаще всего используют синхронные генераторы. А синхронные двигатели отличаются тем, что у них скорость вращения постоянна и не зависит от нагрузки.

Все синхронные машины в принципе имеют одинаковую конструкцию. Они состоят из неподвижной части, которую называют статором. Он представляет собой корпус внутри, которого закреплён сердечник. Сердечник имеет цилиндрическую форму и набирается из тонких пластин для уменьшения потерь на вихревые токи и гистерезис. В сердечнике с внутренней стороны имеются пазы, в которые уложена обмотка статора. Сердечник вместе с обмоткой называется якорем.

Внутри статора находится ротор, представляющий собой цилиндрической формы сердечник из сплошной стали который находится на валу. На сердечнике ротора намотана обмотка возбуждения, которая запитывается постоянным током потому нет необходимости делать сердечник ротора из шихтованной стали. Так как магнитный поток ротора постоянный.

Ток к ротору подводится через скользящие контакты в виде колец находящихся на валу, к которым прижаты графитовые щетки. Кольца изолированы друг от друга и от вала. А к ним подключены концы обмотки возбуждения. Сердечник ротора с обмоткой возбуждения называются индуктором.

Обмотка возбуждения размещается на роторе, так как ток возбуждения имеет малую величину по сравнению с током якоря. Иногда синхронные машины выполняют и наоборот. Это когда индуктор находится на статоре, а якорь на роторе. Ток возбуждения подводится к статору, а якорный ток, например для двигателя подводится к ротору.

Все синхронные машины можно разделить на два вида. Первый из них это синхронные машины, у которых ротор выполнен с неявно выряженными полюсами. Неявно выраженные полюса это когда обмотка ротора равномерно уложена в пазы сердечника. Не имея при этом явно выраженных полюсов. Это, как правило, высоко оборотистые машины. Так как на высокой скорости вращения ротор с явно выраженными полюсами будет испытывать высокие динамические нагрузки.

Синхронные машины с явно выряженными полюсами применяют на низких частотах вращения. Это, как правило, гидрогенераторы. Поскольку ротор вращается под напором столба воды, а создать на реке большой перепад воды достаточно сложно.

На роторе явно полюсной машины отчетливо выделяются магнитные полюса, на которые укладывается обмотка возбуждения.

Рассмотрим принцип действия синхронной машины на примере генератора переменного тока. К индуктору генератора подводится постоянный ток от внешнего источника тока. Этот ток создает основной магнитный поток, который пронизывает обмотки якоря. Обмотки якоря имеют одинаковое число витков и уложены друг относительно друга со смещением в 120 градусов.

При вращении ротора в обмотках статора наводится эдс вследствие электромагнитной индукции. Чтобы ток в обмотках якоря изменялся по синусоидальному закону, в явно полюсных машинах применяют полюсные наконечники особой формы. То есть воздушный зазор между полюсным наконечником и якорем не однородный, а изменяется с движением от середины к краю. Таким образом, магнитное поле в зазоре будет изменяться по закону близкому к синусоидальному.

В неявнополюсных машинах для получения формы тока близкой к синусоидальной используют неоднородное распределение обмотки возбуждения в пазах индуктора.

Когда синхронная машина работает в режиме электродвигателя, трех фазное напряжение подается на якорь. При этом обмотка индуктора замыкается накоротко, что обеспечивает асинхронный режим пуска синхронной машины. После разгона на индуктор подается постоянный ток, и машина входит в синхронизм.

Источник

Отличие от асинхронного мотора

Главное отличие синхронной машины заключается в том, что скорость вращения якоря такая же, как и аналогичная характеристика магнитного потока. И если в асинхронных моторах используется короткозамкнутый ротор, то в синхронных имеется на нем проволочная обмотка, к которой подводится переменное напряжение. В некоторых конструкциях используются постоянные магниты. Но это делает двигатель дороже.

Если увеличивать нагрузку, подключаемую к ротору, частота вращения его не изменится. Это одна из ключевых особенностей такого типа машин. Обязательное условие – у движущегося магнитного поля должно быть столько же пар полюсов, сколько у электромагнита на роторе. Именно это гарантирует постоянную угловую скорость вращения этого элемента двигателя. И она не будет зависеть от момента, приложенного к нему.

Danfoss

. . , , Danfoss . :

  • . , , .
  • . , .
  • .
  • , .
  • . , , .
  • . , .
  • .

Danfoss , .

Явнополюсный синхронный двигатель

Явнополюсные синхронные двигатели мощностью до нескольких сот киловатт, а иногда и больше, рассчитываются на прямой пуск от полного напряжения сети с учетом, что их пусковые токи при этом превышают номинальные в четыре-пять раз. [1]

Явнополюсные синхронные двигатели мощностью до 1000 кВт, как правило, допускают несинхронное включение. Для двигателей выше 1000 кВт допустимость несинхронного включения определяется [51] током или моментом при несинхронном включении. [2]

Явнополюсные синхронные двигатели выполняются в СССР на мощности от 40 до 7500 кет включительно на все стандартные напряжения и для скоростей вращения от 1000 до 125 об / мин. Однако в последнем случае двигатель должен иметь большую намагничивающую силу ротора, и его якорь должен быть рассчитан на больший ток. [3]

Явнополюсные синхронные двигатели и компенсаторы имеют в общем такую же конструкцию, как и Явнополюсные генераторы. На роторе двигателей и компенсаторов ( рис. 1 — 15), кроме обмотки возбуждения, устанавливается также пусковая обмотка, отличающаяся от успокоительных обмоток генераторов только тем, что стержни выполняются из сплавов с повышенным удельным сопротивлением. [4]

Явнополюсные синхронные двигатели выполняются в СССР на мощности от 40 до 7500 кет включительно на все стандартные напряжения и для скоростей вращения от 1000 до 125 об / мин. Однако в последнем случае двигатель должен иметь большую намагничивающую силу ротора, и его якорь должен быть рассчитан на больший ток. [5]

Реактивными называются явнополюсные синхронные двигатели без обмотки возбуждения на роторе. [7]

Более широкое распространение имеют явнополюсные синхронные двигатели с диапазоном частот вращения от 1500 до 100 об / мин мощностью от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч киловатт. [8]

Анализ выражения (13.1) электромагнитного момента явнополюсного синхронного двигателя показывает, что при отсутствии магнитного потока возбуждения полюсов ротора ( Е0 0) первое слагаемое, представляющее основной электромагнитный момент, равно нулю. [9]

Рассмотрим работу и векторную диаграмму напряжений обыкновенного явнополюсного синхронного двигателя в режиме недовозбуждения. [10]

На рис. 19 — 9 представлены фотографии ротора и статора явнополюсного синхронного двигателя . [11]

На рис. 27 6 слева от оси ординат представлена кривая результирующей электромагнитной мощности явнополюсного синхронного двигателя по уравнению (27.2) при углах б 0 ( кривая /), которая располагается ниже оси абсцисс. [13]

В несимметричных машинах процесс пуска зависит от положения ротора относительно статора. При пуске явнополюсных синхронных двигателей переходной процесс определяется положением ротора и моментом включения. Хотя явнополюсная синхронная машина в установившемся режиме — симметричная машина, при пуске в асинхронном режиме это машина несимметричная. [14]

В несимметричных машинах процесс пуска зависит от положения ротора относительно статора. При пуске явнополюсных синхронных двигателей переходный процесс определяется положением ротора и моментом включения. Хотя явнополюсная синхронная машина в установившемся режиме — симметричная машина, при пуске в асинхронном режиме это машина несимметричная. [15]

Источник

Особенности, устройство и принцип работы синхронного двигателя простым языком

Электродвигатели прочно закрепились в качестве важнейших составляющих большинства приборов, ежедневно используемых человеком. Одним из видов электрических машин для вращения рабочего органа является синхронный электродвигатель. Особенности устройства и принцип работы синхронного двигателя, мы рассмотрим далее.

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

  • n — скорость вращения, об/мин;
  • f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
  • p — количество пар полюсов.

Устройство

Конструктивно любой синхронный агрегат представляет собой статор и ротор, объединенные в одном корпусе. Статорная обмотка наматывается в пазы неподвижного магнитопровода, собранного из ферромагнитного материала. Конструкция ротора может включать в себя обмотку, смонтированную на железном каркасе, или постоянный магнит, установленный на валу. Задача и одного, и второго – создать магнитный поток, взаимодействующий с электромагнитным полем статора.

Неявнополюсные синхронные генераторы.

Неявнополюсныесинхронные генераторы электро­магнитноговозбуждения применяются при большихокружных скоростях вращения индуктора.В них обес­печивается относительновысокая механическая проч­ностькрепления вращающейся обмотки возбуждения.

Посравнению с явнополюсными машинаминор­мальной конструкции отметимнекоторые недостатки неявнополюсныхмашин: более сложная конструкция; худшееиспользование объема ротора приразмещении в пазах обмотки возбуждения;увеличение мощности возбуждения;ухудшение условий охлаждения ротора;трудности применения неявнополюсногоротора при большом числе полюсов;трудности размещения демп­фернойобмотки и др.

Режимы работы

На практике, каждая электрическая машина может применяться в различных режимах работы:

  • Режим двигателя – агрегат функционирует по принципу преобразования электрической энергии в механическую. Напряжение подается на выводы якоря и преобразуется во вращательное усилие на роторе.
  • Генераторный режим – в этом случае вал двигателя вращается за счет турбины или другого объекта, а с выводов якоря снимается сгенерированное напряжение.
  • Синхронный компенсатор – электродвигатель включается в распределительную сеть на холостом ходу. При этом повышается коэффициент мощности системы за счет потребления реактивной мощности.

P.S. Больше других деталей о синхронном двигателе , а также о том чем он отличается от асинхронного двигателя смотрите в видео:

Источник

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...