Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 16

Магнитное поле, индуцирующее трехфазную систему ЭДС в трехфазной обмотке синхронного генератора, получают с помощью  индуктора - системы электромагнитов или  постоянных магнитов. Полюса индуктора, как правило, закрепляют на роторе, и только для синхронных машин малой мощности трехфазную обмотку размещают на роторе, а индуктор  -  на статоре. Индуктор с постоянными магнитами  используют для синхронных машин тоже, как правило, малой мощности.   Обычно обмотки индуктора получают питание от специального  самовозбуждающегося генератора постоянного тока - возбудителя, установленного на одном валу с синхронным генератором. У турбогенераторов, ток возбуждения получают от  специального трансформатора или вспомогательного генератора переменного тока через полупроводниковые выпрямители..

У генераторов мощностью 500 МВт  и более возбудитель получает питание от подвозбудителя - генератора с постоянными магнитами. (5)

Например , турбогенератор 500 МВт имеет возбудитель мощностью 2,2 МВт и подвозбудитель 200 кВт

Система возбуждения синхронной машины, как правило, охватывается   системой автоматического регулирования обеспечивающей начальное возбуждение и поддержание на заданном уровне напряжения генератора

Вопросы для самоконтроля.

1. Как различаются роторы турбогенераторов и гидрогенераторов? (1)
2.  Какова область применения синхронных двигателей? (2)
3. Как устроен неявнополюсный ротор синхронного генератора? (3)
4. Какова конструкция явнополюсного ротора? (4)
5. Каковы функции возбудителя и подвозбудителя СГ? (5)

§2 Принцип действия синхронного генератора

П1 Понятие о реакции якоря синхронной машины

Вращающее магнитное поле, созданное индуктором  ротора синхронного генератора, представляет собой бегущую вдоль зазора волну магнитной индукции. Для простоты картины  рассмотрим двухполюсную машину и будем считать  ее магнитную цепь ненасыщенной, а нагрузку фаз симметричной.

Форма волны, близкая к синусоидальной , достигается в явнополюсных машинах  профилированием полюса, то есть за счет  разной толщины зазора между статором и ротором. (1)

Рис.14 Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре явнополюсной СМ

Под центром полюса зазор минимальный, в пространстве между полюсами - максимальный. В неявнополюсных машинах  форма волны в виде ступенчатой трапеции , приближающаяся к синусоидальной,  получается благодаря распределению витков  роторной обмотки.(2)

Чтобы использовать возможности векторных диаграмм, будем считать бегущую  волну синусоидальной.  С  каждой фазой статорной обмотки такая волна образует потокосцепления Ф₂ изменяющиеся во времени по синусоидальному закону_, и сдвинутые друг относительно друга на угол 120 градусов. В каждой фазе статора изменяющемуся потокосцеплению Ф₂ сопоставляется синхронная с ним  магнитодвижущая сила F₂  Магнитодвижущие силы F₂ всех трех фаз образуют на комплексной плоскости (Рисунок 15) симметричную звезду - трехфазную систему МДС ротора

Электродвижущая сила Е₁₀ индуцируемая в рассматриваемой  фазе статорной обмотки под влиянием изменения потокосцепления Ф₂ будет отставать  от него по времени на угол 90 градусов.

Рис. 15 Временная диаграмма МДС СГ

Ток I₁ протекающий в данной фазе статорной обмотке под действием ЭДС Е₁₀ будет смещен относительно ее на угол , определяемый характером нагрузки синхронного генератора. При  индуктивном характере нагрузки ток будет отставать от ЭДС. Намагничивающая сила фазной обмотки F₁  - синусоидально изменяющаяся величина, синхронная с током I_1.  Векторы  намагничивающие силы  трех фазных обмоток статора образуют симметричную трехфазную систему МДС токов статора. Трехфазная система МДС токов статора отстает от трехфазной системы МДС ротора на угол  (3)

_.  Сумма синусоидально  изменяющихся магнитодвижущих сил   F₁ и F₂ образуют результирующую магнитодвижущую силу  обмотки рассматриваемой  фазы F_б. (4) Результирующие МДС всех трех  фаз образуют трехфазную систему МДС -   симметричную звезду на комплексной плоскости. Эта звезда , чтобы не усложнять картину на рисунке не показана, а представлена лишь одним вектором F_бА.