Генератор с тихоходным и быстроходным ротором



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Генератор с тихоходным и быстроходным ротором



Синхронными называются электрические маши­ны, частота вращения которых связана постоянным соотношением с частотой сети переменного тока, в которую эта машина включена. Синхронные маши­ны служат генераторами переменного тока на элект­рических станциях, а синхронные двигатели приме­няются в тех случаях, когда нужен двигатель, работа­ющий с постоянной частотой вращения. Для получения переменного тока нужно, чтобы виток был сцеплен с переменным магнитным пото­ком. Для этого мы вращаем виток в постоянном магнитном поле, но результат будет таким же если виток оставить неподвижным, а вращать постоянный магнит или электромагнит.

Статор синхронной машины по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя. В пазах статора размещается трехфазная, двухфазная или однофазная обмотки. Чтобы получить достаточно большой магнитный поток (не увеличивая размеров машины), витки рас­полагают на неподвижном, собранном из тонких листов стальном сердечнике, через который магнитный поток может легко проходить. Воздушный зазор между вращающимся электромагни­том (ротор) и статором делают очень малым.

Одному полному обороту ротора соответствует один период переменного тока. Для того чтобы получать пере­менный ток, имеющий частоту 50 Гц, необходимо за одну секунду повернуть ротор на 50 оборотов. В минуту (60 с) такой ротор будет делать 3000 оборотов. Так вращается большинство турбогенераторов, т. е. генераторов перемен­ного тока, приводимых во вращение паровыми турбинами.

Ротор принципиально представляет собой постоянный магнит или электромагнит. Это налагает особые требования на геометрическую форму ротора, так как любой магнит имеет полюса, число которых может быть два и более.

На рис. 13.1 а, б приведены две конструкции генераторов, с тихоходным и быстроходным ротором.

                                                 а                                       б

 

Рис. 13. 1. Конструкция синхронных генераторов: а – явнополюсной быстроходный; в – неявнополюсной тихоходный; 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – статор; АУСХВZ – обмотки статора

 

На гидроэлектростанциях вращение ротора зависит от движения водяного потока. Но и при медленном вращении такой генератор должен вырабатывать электрический ток стандартной частоты f = 50 Гц. Поэтому для каждой гидроэлектростанции конструируется свой генератор, на определенное число магнитных полюсов на роторе.

В маломощ­ных синхронных генераторах обычно используется самовозбуждение: обмотка возбуждения питается вып­рямленным током того же генератора (рис. 13.2). Цепь возбуждения образуют трансформаторы тока ТТ, вклю­ченные в цепь нагрузки генератора, полупроводнико­вый выпрямитель ПВ, собранный по схеме трехфазного моста, и обмотка возбуждения генератора ОВ с регу­лировочным реостатом R .

Рис. 13. 2. Схема для самовозбуждения генератора

 

Самовозбуждение генератора происходит следу­ющим образом. В момент пуска генератора благода­ря остаточной индукции в магнитной системе появ­ляются слабые ЭДС и токи в рабочей обмотке генера­тора. Это приводит к появлению ЭДС во вторичных обмотках трансформаторов ТТ и небольшого тока в цепи возбуждения, усиливающего индукцию магнит­ного поля машины. ЭДС генератора возрастает до тех пор, пока магнитная система машины полностью не возбудится.

 

ЭДС синхронного генератора

Как было показано выше, величина наводимой в обмотке статора ЭДС количественно связана с числом витков обмотки w и скоростью изменения магнитного потока Ф:

                                             13. 1

 

Переходя к действующим значениям, выражение ЭДС можно записать в виде

                                              13. 2

где n – частота вращения ротора генератора, Ф – магнитный поток, c – постоянный коэффициент. При подключении нагрузки напряжение на зажимах генератора в разной степени меняется. Вли­яние магнитного поля статора на магнитное поле, со­здаваемое вращающимися полюсами ротора, называ­ется реакцией якоря. В случае активной нагрузки (для получения та­кого режима нагрузка должна быть активно-емкост­ной, при этом емкость скомпенсирует индуктивность обмотки генератора) ток совпадает по фазе с ЭДС, и максимум тока наступает в тот момент, когда оси полюсов будут находиться против обмоток фаз (рис.13.3, а). Это так называемая поперечная реакция яко­ря: потоки статора Фс и ротора Фр взаимно перпенди­кулярны. В результате сложения этих потоков общий магнитный поток генератора несколько увеличива­ется и смещается в пространстве и, следовательно, ЭДС генератора возрастает.

В случае чисто индуктивной нагрузки ток отста­ет от ЭДС по фазе на π/2, в момент максимального значения тока в. обмотке А – Х  ротор повернут на 90 по часовой стрелке (рис. 13.3, б). Магнитные потоки Фс и Фр направлены навстречу друг другу и общий магнитный поток генератора равен их разности. В этом случае реакция якоря уменьшает суммарный магнитный поток машины и, следовательно, умень­шает ее ЭДС.

Рис. 13. 3

 

При емкостной нагрузке генератора ток нагруз­ки опережает по фазе ЭДС на η/2, и, следовательно, ротор генератора еще не дошел на 90° до вертикаль­ного положения, а ток в обмотке А – Х уже имеет мак­симальное значение (рис. 13.3, в). Потоки Фс и Фр на­правлены в одну сторону, и общий магнитный поток генератора равен их сумме, что приводит к увеличе­нию ЭДС.

При смешанной активно-индуктивной (рис. 13.4, а) или активно-емкостной (рис. 13.4, б) нагрузке ток и ЭДС сдвинуты по фазе на некоторый угол.

    а                                               б

Рис. 13. 4

 

Поток обмотки статора Ф может быть разложен на две взаимно перпендикулярные составляющие: по­перечную (активную) – Фс1 и продольную (реактив­ную) – Фс2. В результате реакции якоря суммар­ный магнитный поток смещается от вертикали и изменяет свое значение в зависимости от характера нагрузки.

 



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.214.224.207 (0.013 с.)