Электрические машины. Электрические машины постоянного тока. Основные области применения машин постоянного тока. Электрические машины переменного тока. Асинхронные машины, страница 5

Синхронная машина состоит из двух основных частей: полюсной системы, или индуктора, и якоря. Полюсная система может быть явнополюсной, когда на полюса надевают обмотки возбуждения, и неявнополюсной, когда обмотку возбуждения укладывают в пазах, выфрезерованных в монолитном стальном цилиндре. Обмотка возбуждения питается постоянным током от отдельного генератора, называемого возбудителем и находящемся обычно на одном валу с синхронной машиной. Возможно также возбуждение от выпрямительной установки, а в малых машинах – от  постоянных магнитов. Обмотка якоря является трехфазной и практически ничем не отличается от обмотки статора асинхронной  машины.   Обычно якорь бывает неподвижным (статор), а полюсная система вращается (ротор). К обмотке вращающегося ротора энергия подводится через щетки и контактные кольца. На рисунке 12.11 представлена конструктивная схема такой синхронной машины, где обозначено: 1 — статор; 2 — обмотка статора; 3 — явнополюсный ротор; 4 — обмотка ротора; 5 — вал; Ф — магнитный поток. Возможен вариант, когда якорь вращается, а полюсная система неподвижна.

Рисунок 12.11

 

При вращении полюсной системы механическим двигателем (паровая или гидравлическая турбина, дизель) в обмотке якоря индуктируется трехфазная система ЭДС, поскольку оси обмоток якоря смещены в пространстве на угол 120° относительно друг друга. При частоте вращения ротора nрот частота индуктированных ЭДС определяется соотношением f=pnрот. Когда включена нагрузка такого генератора, то трехфазная система токов образует вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется согласно выражению:

.

Равенство  отражает сущность синхронной машины: ротор вращается синхронно с полем.

В режиме двигателя работа машины заключается в следующем: токи источника образуют в обмотке якоря (статора) вращающееся магнитное поле, а полюсная система (ротор) следует за этим полем с той же скоростью. Можно представить себе такую механическую аналогию: полюсы ротора связаны с вращающимися полюсами упругими нитями (линиями магнитного натяжения), которые с возрастанием нагрузки могут в определенных границах растягиваться, но не могут оборваться. Обрыв этих линий означает выпадение машины из синхронизма — это аварийный режим.

Синхронные двигатели не могут приходить во вращение, если не принять специальных мер. Дело в том, что при включении двигателя в сеть, полюсы вращающегося поля с большой скоростью пробегают мимо неподвижных полюсов ротора. Таким образом, относительно каждого полюсы ротора образуют знакопеременные поля и в силу инерции механических масс,  ротор не тронется с места.

Обычным в настоящее время является так называемый асинхронный пуск синхронных двигателей. В пазах полюсных наконечников ротора размещают стержни, замкнутые накоротко на торцах: у каждого полюса образуется, таким образом часть «беличьей клетки». Полюсная система разгоняется как короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, и когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения поля, происходит «втягивание ротора в синхронизм». С этого момента двигатель работает как синхронный, «беличья клетка» не перемещается относительно поля и, следовательно, теперь никакой роли не играет.

Красивые женщины редко бывают одни, но часто бывают одиноки.