Если асинхронные машины используются в основном в качестве двигателей, то синхронные машины используются чаще в качестве генераторов. На всех ГЭС, ТЭЦ, АЭС, на дорожных и строительных машинах в качестве источников электрической энергии используются синхронные генераторы. Синхронные двигатели выпускаются малой мощности (до нескольких десятков ватт) и большой мощности (сотни и тысячи киловатт). Микродвигатели используются в системах управления и контроля, где требуется постоянная скорость, двигатели большой мощности используются в качестве электропривода мощных рабочих машин с редким пуском, так как у них сложный и не всегда удачный процесс пуска. Синхронные машины имеют несколько лучшие энергетические характеристики, чем асинхронные и, что особо важно, у них можно регулировать коэффициент мощности – при перевозбуждении они не потребляют, как асинхронные двигатели, а вырабатывают реактивную энергию.
Статор синхронной машины по конструкции почти не отличается от статора асинх-ронной машины: так же имеет три фазные обмотки 1 (на рис.2), магнитные оси кото-рых располагаются под углом 120°, и которые соединяются в звезду или треугольник и подключаются к трёхфазной электрической сети. Ротор – электромагнит постоян-ного тока. Обмотка ротора (возбуждения) 2 через два контактных кольца 3, вращаю-щихся вместе с валом, и неподвижные щётки 4 подключается к источнику постоян-ного тока. Ротор синхронной машины выполняется явнополюсным (рис.3а) при частоте вращения до 1000 об/мин (гидрогенераторы), и неявнополюсным (рис.3б) при частоте вращения выше 1500 об/мин (турбогенераторы).
|
|
|
На рис.2 приведена схема
синхронного генератора. Ротор с обмоткой возбуждения 2 получает
вращение от приводного двигателя (гидротурбины, паровой турбины, двигателя
внутреннего сгорания). По обмотке возбуждения 2 протекает через щётки 4
и контактные кольца 3 постоянный ток, создающий неподвижное
относительно ротора магнитное поле, которое при враще-нии ротора пересекает
обмотки статора 1 и индуцирует в них трёхфазную ЭДС. Обмотка статора
выключателем SA подключается
к трехфазной сети (Zнагр).
|
У синхронного двигателя при подключении трехфазной
Рис.2 обмотки к трехфазному источнику переменного
напряжения создаётся вращающееся магнитное
поле с
частотой n0(1) =60f/p,об/мин.
Постоянное магнитное поле ротора сцепляется с вращающимся полем статора и ротор вращается со скоростью поля статора.
Следовательно, у синхронного двигателя частота вращения ротора n(2) =n0(1) и не изменяется при изменении нагрузки. Механическая характеристика синхронного двигателя приведена на рис.1
Рис.3.
2. Машины постоянного тока (МПТ)
Устройство: Неподвижная часть – статор (индуктор) с магнитными полюсами (главными, создающими основное неподвижное магнитное поле, и дополнитель-ными, снижающими отрицательное воздействие реакции якоря). На полюсах расположены обмотки возбуждения постоянного тока.
Вращающаяся часть – ротор (якорь) с обмоткой, по которой протекает переменный ток, и коллектором, служащим выпрямителем переменного тока, протекающего по обмоткам якоря в постоянный во внешней цепи – у генератора, и распределителем тока – у двигателя. К коллектору прижимаются неподвижные графитовые щётки, осуществляющие электрический контакт между вращающейся обмоткой якоря (через коллектор) и неподвижными зажимами внешней электрической цепи. Щеточно-коллекторный узел является самой ненадёжной частью МПТ.
Магнитная цепь – разветвлённая симметричная. Магнитная индукция наибольшая под полюсами (на продольной магнитной оси) и в витках, пересекающих продольную ось, индуцируется максимальная ЭДС. Посредине между полюсами (на геометрической нейтрали) магнитная индукция равна нулю и в витках, проходящих через геометрическую нейтраль, ЭДС не индуцируется. Поэтому щётки устанавливают на геометрической нейтрали, чтобы в витке, который при вращении якоря замыкается щеткой, не возникала ЭДС, и не происходило искрения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.