Трифазні синхронні машини, страница 2

На рис. 15.1 і 15.2 ротор є явно полюсним і має 2р=4 полю­сів. Механічна основа ротора - вал 13. В активній частині він утворює масивне ярмо 14, на якому кріпляться масивні або шихтовані сталеві полюси 15, що мають прямокутний переріз і закінчуються наконечниками. На полюсах закріплюються багатовиткові котушки 16 з мідного ізольованого проводу. Ці котушки з'єднані одна з одною послідовно і створюють обмотку збудження. Щітки 17, закріплені на статорі, і контактні кільця 18, встановлені на валу, створюють ковзні електричні кон­такти. Через них обмотка збудження П-Е2 живиться постійним струмом І₃ від якого-небудь зовнішнього джерела, що схематично показано на рис. 15.3.

Обмотка збудження створює в СМ основний магнітний потік. У СМ можливе і безщіткове збудження (в машинах малої потуж­ності полюса ротора є постійними магнітами, в крупних машинах обмотка збудження живиться від спеціальної системи збудження, встановленої на роторі). Структура силових ліній цього потоку, наприклад, для двохполюсного варіанта аналогічна представле­ному на рис. 12.6, б, для чотириполюсного - на рис. 12.7.

У багатьох синхронних машин на роторі, крім обмотки збуд­ження, є ще мідна або латунна заспокійлива (демпферна) обмотка, що сприяє загасанню коливань ротора при неусталених режимах синхронної машини, а також забезпечує асинхронний пуск синхрон­них двигунів. Конкретно, в наконечниках полюсів ротора розташо­вані стрижні 19 цієї обмотки (див. рис. 15.1 і 15.2), які в торцях замкнені на перемички 20 (отримується своєрідна короткозамкнена обмотка, подібна тій, що вже розглядалася в асинхронних двигунах).

Рис. 15.4

На валу ротора ще встановлюється вентилятор 21, який забез­печує охолодження машини потоком  повітря.

Явно полюсні ротори застосовують у порівняно тихохідних СМ, якими можуть бути гідрогенератори і дизель-генератори, розраховані на частоту обертання 1500, 1000, 750 і нижче обертів за хвилину при частоті змінного струму 50 Гц.

У швидкохідних СМ - турбогенерато­рах при високих значеннях частоти обер­тання n=1500 об/хв (2р=4) і n - 3000 об/хв (2р=2) застосовуються неявно полюсні ротори.

Неявнополюсний ротор подано на рис. 15.4 і в даному випадку він відповідає двохполюсній СМ (див. рис. 12.17 і 12.18). Це циліндр 1 з вуглецевої або легованої сталі з пазами 2, які профрезеровані на його поверхні. У ці пази укладені і надійно закріплені кли­нами провідники обмотки збудження, яка живиться за тією ж схемою, що і явнополюс-ний ротор. Вал 3 неявнополюсного ротора може бути основою осердя 1 або бути части­ною єдиної його конструкції.

Рис. 15.5

Приклад умовного позначення СМ як трифазного синхронного генератора з чотирма виводами обмотки статора і неявно полюсним ротором подано на рис. 15.5.

3. Робота трифазної синхронної машини в режимі генератора

Щоб вироблялася електроенергія змінного струму з частотою І, ротор СМ, що має р пар полюсів, необхідно обертати первинним двигуном з кутовою швидкістю

або з частотою обертання в об/хв.

Другою обов'язковою умовою роботи СМ є наявність основного магнітного потоку, який пронизує обмотку статора. Цей потік Ф₀ створюється обмоткою збудження ротора, яку необхідно живити постійним струмом І₃.

Обертання ротора приводить до перетинання провідників три­фазної обмотки статора магнітними силовими лініями, в резуль­таті чого в фазах цієї обмотки наводиться трифазна симетрична система ЕРС:

де Е_т - амплітуда ЕРС; ω = 2πа - кутова частота.

Діюче значення фазної ЕРС, як і в асинхронній машині (14.29)