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.
|
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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.