Синхронные машины.

Вопросы

1. Устройство синхронных генераторов.

2. Принцип действия синхронных генераторов.:

Синхронными машинами могут быть генераторы и электродвигатели переменного тока. Синхронные электродвигатели на судах не применяют. В качестве источников переменного тока на судах используют однофазные и трёхфазные синхронные генераторы.

Устройство синхронных генераторов.

Неподвижная часть генератора – статор.

 

В пазах сердечника статора уложена однофазная обмотка у однофазных генераторов и трёхфазная обмотка – у трёхфазных генераторов. Оси фаз трёхфазной обмотки расположены под углом 120⁰ относительно друг друга. Фазы трёхфазного генератора могут быть соединены между собой звездой или треугольником.

Роторы генераторов могут быть с явновыраженными и неявновыраженными полюсами. Явнополюсный ротор имеют генераторы, частота вращения которых не больше 1500 об/мин. На роторе располагается обмотка возбуждения, которая присоединена к двум медным кольам, расположенным на валу. Через кольца и щётки обмотка возбуждения соединятся с небольшим генератором постоянного тока (возбудителем), находящемся на валу синхронного генератора. У большинства современных генераторов обмотка возбуждения получает питание от обмотки статора через трансформатор и выпрямитель. Такие генераторы называют генераторами с самовозбуждением.

Принцип действия синхронных генераторов.

Постоянный ток, протекающий по обмотке возбуждения, возбуждает постоянный магнитны поток. Ротор генератора вращается каким-либо двигателем (на судах смешенного плавания – это дизель). Вращающийся вместе с ротором магнитный поток пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в них ЭДС. Конструция генератора такова, что магнитная индукция в воздушном зазое между статорос и ротором распределяется по синусоидальному закону: в воздушном зазое, находящемся над серидиной полюса она имеет максимальное значение, а в зазоре, находящемся посредине между разноимёнными полюсами, воздушная индукция равна нулю. В результате синусоидального распределения магнитной индукции ЭДС, которая индуктируется в обмотке статора, то же будет синусоидальной.

В трёхфазных синхронных генераторах из-за того, что фазы обмотки статора расположены под углом 120⁰, будет индуктироваться трёхфазная система ЭДС.

Если обмотку статора соединить с потребителями электрической энергии, то под действие ЭДС, индуктированной в обмотке статора, потечёт ток, т.е. генератор будет отдавать электрическую энергию потребителям.

Судовые синхронные генераторы работают с постоянной скоростью вращения. при этом их напряжение зависит от следующих величин: тока нагрузки, коэффициента мощности (cosφ) и тока возбуждения.

Зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при постоянном значении скорости вращения ротора и тока возбуждения называется внешней характеристикой генератора. В отличии от генератора постоянного тока, имеющего одну внешнею характеристику, синхронный генератор имеет семейство таких характеристик, полученное для различных значений коэффициента мощности.

Как следует из графика внешней характеристики, увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению напряжения при активной и активно-индуктивной нагрузке. При одном и том же токе нагрузки напряжение генератора будет тем меньше, чем меньше его коэффициент мощности.

Лекция 14.