Принцип действия и устройство синхронных машин.

Системы возбуждения.

Синхронными называются машины переменного тока, у ко­торых частота вращения ротора равна частоте вращения поля якоря и определяется соотношением n = 60ƒ/p. Синхронные машины (СМ) используются как генераторы, двигатели и ком­пенсаторы. Синхронные генераторы вырабатывают почти всю электроэнергию, производимую и используемую на Земле. Синхронные двигатели используются, как правило, для элект­роприводов мощных механизмов с нерегулируемой частотой вращения.

СМ имеют такой же статор с трехфазной симметричной обмоткой, как и у асинхронных машин, который по сложив­шейся традиции называют также якорем. На роторе СМ распо­лагается обмотка возбуждения, которая питается от источника постоянного напряжения и создает поле ротора. В зависимо­сти от конструкции ротора различают явнополюсные (с явно выраженными полюсами на роторе) и неявнополюсные маши­ны (с неявно выраженными полюсами). Последний тип ма­шин называют быстроходными (n= 3000 мин^-1).

Однако наряду с обычными мощными трехфазными СМ выпускаются и широко используются в устройствах управле­ния и автоматики СМ небольшой мощности специального ис­полнения: индукторные генераторы, реактивные и гистерезисные СД, СД с постоянными магнитами, СД с электромагнитной редукцией частоты вращения, шаговые СД.

Разновидностью мощных трехфазных СМ являются асинхронизированные СМ, имеющие на роторе две обмотки, пита­емые токами частоты скольжения, весьма устойчивые в тяже­лых режимах работы.

Диапазон мощностей выпускаемых синхронных генераторов — от нескольких киловатт до нескольких сотен и тысяч мегаватт; напряжений — от 230 В до 36,75 кВ. Генераторы подразделяются на турбогенераторы, непосредственно при­соединяемые к быстроходным газовым и паровым турбинам: гидрогенераторы, присоединяемые к гидротурбинам, и гене­раторы общего назначения, приводимые во вращение, как правило, двигателями внутреннего сгорания.

Турбогенераторы имеют водородное непосредственное, водородное косвенное, жидкостное и воздушное охлаждение.

Синхронные генераторы общего назначения сравни­тельно малой мощности (5...125 кВт) серий ОС и ЕСС — трехфазные, 230/400 В, 50 Гц с частотами вращения 1000 и 1500 об/мин. Технические требования к этим генераторам определяются ГОСТ 22407-85.

Генераторы устанавливаются на передвижных и стацио­нарных установках. Генераторы снабжены устройствами для автоматического регулирования напряжения. Точность под­держания напряжения ±(2...5)%. Генераторы серии ГАБ вхо­дят, как правило, в комплект бензоэлектрических агрегатов. Частота вращения вала — 3000 об/мин.

Генераторы ГСФ предназначены для работы в стационар­ных или передвижных дизель-электрических установках. Ге­нераторы фланцевого исполнения, соединяются с дизелем посредством упругой пальчиковой муфты. Генераторы указан­ных серий имеют самовозбуждение.

Турбогенераторы — это мощные быстроходные машины, приводимые в движение газовыми или паровыми турбинами. Имеют воздушное, водяное, масляное либо водородное охлаж­дение. Общие сведения о них приведены в табл. 4.1, а изобра­жение одного из типов — на рис. 4.1.

Таблица 4.1

Общие характеристики турбогенераторов.

Рис. 4.1. Турбогенератор серии ТВС с косвенным водородным охлаждением

Гидрогенераторы — это тихоходные (многополюсные) мощные СМ горизонтального либо вертикального исполне­ния, приводимые в движение гидравлической турбиной, имеют воздушное, в том числе форсированное (Ф), либо водяное (В) охлаждение.

Рис. 4.2. Гидрогенератор в подвесном исполнении

Общие сведения о гидрогенераторах представлены в табл. 4.2, а изображение одного из типов — на рис. 4.2.

Таблица 4.2

Общие характеристики гидрогенераторов.

Синхронные двигатели выпускаются в диапазоне мощ­ностей от 132 до 30000 кВт с частотой вращения от 250 до 3000 об/мин на напряжение 6 и 10 кВ, 50 Гц. Двигатели, как и генераторы, снабжаются электромашинными либо вентиль­ными (тиристорными) системами возбуждения.

Общие характеристики мощных синхронных двигателей и область их использования приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Общие характеристики синхронных двигателей.