Лекция 3.1. Устройство и принцип действия. Возбуждение

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Режимы работы: режим синхронного генератора, режим синхронного двигателя и режим синхронного компенсатора. Основное применение: синхронные генераторы электрических станций, крупные синхронные двигатели промышленных потребителей и синхронные компенсаторы крупных подстанций энергосистемы.

Рис. 3.1. Конструкция турбогенератора и неявнополюсного ротора

1- корпус, 2-магнитопровод статора, 3-трехфазная силовая обмотка статора (якоря), 4-неявнополюсный ротор турбогенератора с обмоткой возбуждения постоянного тока 10, 5-вал ротора, подшипники, установленные в подшипниковых щитах 7, 8- контактные кольца ротора, 9-электрические щетки

Рис. 3.2.

Рабочий процесс в синхронном генераторе при возбуждении вращающегося ротора постоянным током возбуждения .

МДС обмотки возбуждения

МДС трехфазной обмотки якоря (вращающаяся МДС)

Частота вращения ротора (индуктора) и частота вращения поля

ЭДС обмотки якоря от вращающегося магнитного поля ,

где: -число витков ОВ на полюс, -число витков на пару полюсов.

Неявнополюсный синхронный генератор – турбогенератор (неявнополюсный ротор)

Рис. 3.3.Конструктивная схема гидроагрегата с реактивной гидротурбиной и синхронным гидрогенератором: 1 –гидротурбина, 2 – нижняя крестовина гидрогенератора с нижним направляющим подшипником, 3 – корпус гидрогенератора, 4 - статор гидрогенератора с трехфазной обмоткой якоря, 5 – ротор (индуктор) гидрогенератора с с обмоткой возбуждения постоянного тока и контактными кольцами, 6 - верхняя крестовина гидрогенератора с верхним направляющим подшипником, 7 – корпус подпятника турбогенератора с масляной ванной и системой охлаждения масла, 8 – опорная пята, укрепленная на валу, 9 – подпятник, 10 – направляющий аппарат гидротурбины и рабочий поток воды.

Рис. 3.4.Заполнение паза статора и ротора

Охлаждение: до 30 МВА- замкнутая система косвенного воздушного охлаждения,

до 150 МВА - замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 0,05 ати,

до 300 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм,

до 500 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора водой или водородом,

более 500МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора и ротора водой или водородом,

Явнополюсный синхронный генератор (гидрогенератор, дизель-генератор) и

Турбогенератор мощностью 500 МВт: , , ,

Гидрогенератор мощностью 500 МВт: , , ,

Нагрев и охлаждение синхронных машин:

Рис. 3.5.

Возбуждение.

Функции системы возбуждения: питание обмотки возбуждения постоянным током, регулирование тока возбуждения, автоматическая форсировка возбуждения, автоматическое гашение поля.

Схема возбуждения с возбудителем постоянного тока

Рис. 3.6.Схема возбуждения синхронного генератора

с возбудителем постоянного тока

Рис.3.7. Схема бесконтактного возбуждения синхронного генератора с вращающимся выпрямителем

Рис. 3.8. Схема возбуждения синхронного генератора от независимого

источника постоянного тока - тиристорного возбудителя

Рис.3.9. Схема самовозбуждения синхронного генератора

Рис.3.10. Схема возбуждения синхронного генератора с компаундированием со стабилизацией напряжения, с обратными связями по току и напряжению генератора