УСТРОЙСТВО СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

В соответствии с принципом обратимости электрических машин всякая электрическая машина, в том числе и синхронная, может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т.е. электрическая машина может преобразовывать механическую энергию в электрическую или электрическую в механическую.

Синхронная машина состоит из двух основных частей: подвижной (ротора) и неподвижной (статора).

Статор синхронной машины идентичен статору асинхронного двигателя (см. § 6.1).

Ротор имеет монолитный (сплошной) стальной сердечник и обмотку. Концы роторной обмотки, которая называется обмоткой возбуждения, подводятся к контактным кольцам, установленным на оси ротора, и через щетки соединяются с источниками постоянного тока. На рисунке 6.17.1 схематично показаны два типа роторов: явнополюсный и неявнополюсный.

Рис. 6.17.1

Явнополюсный ротор имеет четко выраженные полюсы и сосредоточенную обмотку возбуждения (рис. 6.17.1,а), а неявнополюсный ротор — круглый сердечник и обмотку, распределенную по всей его поверхности (рис. 6.17.1,6). Такая конструкция ротора обеспечивает ему механическую прочность при больших линейных скоростях на окружности ротора.

Полюсным наконечникам явнополюсного ротора придается форма, которая обеспечивает синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре машины между ротором и статором (рис. 6.17.2).

Рис. 6.17.2

Это достигается путем изменения величины воздушного промежутка (магнитного сопротивления). В центре полюса воздушный зазор наименьший, а к краям возрастает. Поэтому в центре полюса магнитная индукция максимальна, а к краям полюса ее значение убывает.

Синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре машины с неявнополюсным ротором создается путем равномерного распределения обмотки по всей поверхности ротора. На рисунке 6.17.3,я показано сечение ротора, на поверхности которого расположены 16 проводников. Как видно из рисунка, намагничивающая сила на разных участках ротора различна. Наибольшая магнитная индукция, а следовательно, и плотность силовых линий будут в центральной зоне сердечника, совпадающей с осью магнитных полюсов (между проводниками 4, 5, 12, 13), так как эта зона охватывается всеми витками роторной обмотки. Чем дальше зона удалена от центра, например зона между проводниками 6, 7, 10, 11, тем меньшим числом витков она охватывается и тем меньше в ней магнитная индукция и плотность линий магнитного поля. В точках, расположенных на пересечении горизонтального диаметра с поверхностью ротора, значение магнитной индукции равно нулю (на рисунке линии магнитной индукции внутри сердечника не показаны, а зоны имеют разную штриховку).

д

Рис. 6.17.3д

Значение магнитной индукции на поверхности ротора изменяется скачком при переходе через каждый проводник обмотки ротора при движении по часовой стрелке от точки, где магнитная индукция равна нулю. Это и отражено на графике магнитной индукции (рис. 6.17.3,6).

Рис. 6.17.35

Однако при достаточной плотности обмотки ступенчатый характер изменения магнитной индукции сглаживается и можно считать, что магнитная индукция распределяется по синусоидальному закону B = Bnsina.

Питание обмоток возбуждения осуществляют от источников постоянного тока. Обычно таким источником является генератор постоянного тока, установленный на одном валу с ротором синхронной машины, а в машинах небольшой мощности используют принцип самовозбуждения: часть переменного тока, генерируемого в статоре, выпрямляется и через скользящие контакты поступает на обмотку ротора.

Для получения большой намагничивающей силы полюсов при сравнительно небольшом токе обмотки роторов делают с большим числом витков.

Вал ротора вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитках (крышках), которые крепятся на торцах корпуса.

В синхронных генераторах, приводимых во вращение тихоходными турбинами, ротор имеет много пар полюсов для обеспечения заданной частоты — 50 Гц (рис. 6.17.4).

Рис. 6.17.4

Тогда один период ЭДС будет соответствовать повороту ротора на двойное полюсное деление (2р), т.е. на угол, внутри которого располагается одна пара полюсов.

Синхронные машины малой мощности (до 4,5 кВт) выполняют часто по обратной конструктивной схеме: трехфазная (якорная) обмотка располагается на роторе (подобно роторной обмотке асинхронного двигателя с контактными кольцами), а обмотка возбуждения — на статоре (как у машин постоянного тока).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >