Принцип действия синхронной машины.
Синхронная машина состоит из двух основных частей:
· неподвижной - статора
· вращающейся – ротора
Синхронная машина имеет две основные обмотки.
Одна обмотка подключается к источнику постоянного тока. Протекающий по этой обмотке ток создает основное магнитное поле машины. Эта обмотка располагается на полюсах и называется обмоткой возбуждения.
Иногда у машин небольшой мощности обмотка возбуждения отсутствует, а магнитное поле создается постоянными магнитами.
Другая обмотка является обмоткой якоря. В ней индуктируется основная ЭДС машины. Она укладывается в пазы якоря и состоит из одной, двух или трех обмоток фаз. Наибольшее распространение в синхронных машинах нашли трехфазные обмотки якоря.
В синхронных машинах чаще всего находит применение конструкция, при которой, обмотка якоря располагается на статоре, а обмотка возбуждения - на роторе (рис.34.1). Синхронные машины небольшой мощности иногда имеют обращенное исполнение, когда обмотка якоря располагается на роторе, а обмотка возбуждения - на полюсах статора (рис. 34.2). В электромагнитном отношении обе конструкции равноценны.
Рис. 34.1. Конструктивный вариант синхронной машины, при котором обмотка якоря располагается на статоре, а обмотка возбуждения – на роторе.
Рис. 34.1. Конструктивный вариант синхронной машины, при котором обмотка якоря располагается на роторе, а обмотка возбуждения – на статоре.
Однако из практических соображений более предпочтительной является первая конструкция, так как в этом случае к скользящим контактам на роторе подводится мощность возбуждения, составляющая 0,3-3 % номинальной мощности машины.
Во втором варианте скользящие контакты следовало бы рассчитывать на полную мощность машины. Для мощных машин, имеющих относительно высокое напряжение и большие токи, обеспечить удовлетворительную работу таких контактов весьма затруднительно.
В дальнейшем будут рассматриваться синхронные машины, выполненные по первому (основному) конструктивному варианту.
Рассмотрим принцип действия синхронного генератора. Если через обмотку возбуждения протекает постоянный ток, то он создает постоянное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью. При вращении полюсов и, следовательно, магнитного поля относительно проводников обмотки якоря в них индуктируются переменные ЭДС, которые, суммируясь, определяют результирующие ЭДС фаз.
Если на якоре уложены три одинаковые обмотки, магнитные оси которых сдвинуты в пространстве на электрический угол, равный 120°, то в этих обмотках индуктируются ЭДС, образующие трехфазную систему.
Частота индуктируемых в обмотках ЭДС зависит от числа пар полюсов р и частоты вращения ротора п:
Для получения ЭДС необходимой частоты число пар полюсов и частота вращения должны находиться в определенной зависимости между собой.
Так, для получения стандартной частоты f1= 50 Гц при р=1нужно иметь частоту вращения n = 3000 об/мин, а при р = 24 n = 125 об/мин.
Если к трехфазной обмотке якоря синхронного генератора подсоединить нагрузку, то возникший ток создаст вращающееся магнитное поле якоря. Частота вращения этого поля относительно статора
Заменяя в этой формуле частоту ее значением из предыдущей формулы, получаем
n1 = n.
Равенство частот вращения ротора пи поля якоря n1 является характерной особенностью синхронной машины, обусловившей ее название.
При работе синхронной машины двигателем трехфазная обмотка якоря присоединяется к трехфазной сети. При этом образуется вращающееся магнитное поле с частотой вращения n1. Это поле, взаимодействуя с полем полюсов ротора, создает вращающий момент. Чтобы этот момент имел одно и то же направление, поля должны быть неподвижны относительно друг друга. Это имеет место, если ротор и, следовательно, его магнитное поле вращаются с частотой, равной n1. Поэтому в синхронном двигателе ротор как при холостом ходе, так и при нагрузке вращается с постоянной частотой, равной частоте вращения поля n1.
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 2324;