Принцип действия синхронного генератора
Рассмотрим упрощенную модельь синхронного генератора (рис. 6.1). Неподвижная часть машины, называемая статором, представляет собой полый шихтованный цилиндр 1 (сердечник статора) с двумя продольными пазами на внутренней поверхности. В этих пазах расположены стороны витка 2, являющегося обмоткой статора. Во внутренней полости сердечника статора расположена вращающаяся часть машины, называемая ротор, представляющий собой постоянный магнит 4 с полюсами N и S, закрепленный на валу 3.
Рис. 6.1. Упрощенная модель синхронного генератора
Вал ротора посредством ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не показан). В реальном автомобильном синхронном генераторе в качестве приводного двигателя используется двигатель внутреннего сгорания. Под действием вращающего момента приводного двигателя ротор генератора вращается с частотой n против часовой стрелки. При этом в обмотке статора в соответствии с явлением электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой показано на рисунке стрелками. Так как обмотка статора замкнута на нагрузку Zнг, то в цепи этой обмотки появится ток i.
В процессе вращения ротора магнитное поле постоянного магнита также вращается с частотой n, а поэтому каждый из проводников обмотки статора попеременно оказывается то в зоне северного N магнитного полюса, то в зоне южного S магнитного полюса. При этом каждая смена полюсов сопровождается изменением направления ЭДС в обмотке статора. Таким образом, в обмотке статора синхронного генератора наводится переменная ЭДС, а ток i в этой обмотке и в нагрузке Zнг также переменный.
Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе
е = 2Blv = 2BlπDn/60,
где В - магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл; l - активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, м; v = πDn/60 - скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с; D - внутренний диаметр сердечника статора, м, n – частота вращения ротора, м/мин.
Из формулы видно, что при неизменной частоте вращения ротора форма ЭДС обмотки статора определяется исключительно законом распределения магнитной индукции В в зазоре. Если бы график магнитной индукции в зазоре представлял собой синусоиду В = Bmaxsinα, то ЭДС генератора была бы синусоидальной.
Частота ЭДС синхронного генератора f (Гц) прямо пропорциональна частоте вращения ротора n (об/мин), которую принято называть синхронной частотой вращения:
f = pn/60,
где p - число пар полюсов; в рассматриваемом генераторе два полюса, т.е. р = 1.
Для получения промышленной частоты ЭДС (50 Гц) ротор такого генератора необходимо вращать с частотой n = 3000 об/мин, тогда
f = 1 · 3000/60 = 50 Гц.
В настоящее время получение, передача и распределение электроэнергии в большинстве случаев производится посредством трехфазной системы. Трехфазная система состоит из трех источников электроэнергии и трех цепей нагрузки, соединенных общими проводами линии передачи.
При такой симметрии устройства генератора максимальные значения этих э. д. с. одинаковы. Конструкция генератора должна обеспечивать их синусоидальность. Уравнения мгновенных значений э. д. с. будут:
Ec1-c3 = Emsin ωt;
Ec1-c2 = Emsin (ωt - 2π/3);
Ec2-c3 = Emsin (ωt - 4π/3).
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1540;