16. Машины переменного тока. Синхронные машины. Принцип действия и элементы конструкции. Режим холостого хода.

Машины переменного тока – электрическая машина, применяемая для получения переменного тока (генератор) или для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель) либо в электрическую энергию другого напряжения или частоты (преобразователь) П.

Синхронными называют П., в которых основное магнитное поле создается постоянным током (или постоянным магнитом), а частота вращения ротора и частота переменного тока находятся в строго определенной зависимости: , где n — частота вращения ротора в об/мин, f — частота переменного тока в гц, р — число пар полюсов магнитной системы.

Трехфазная или в общем случае m-фазная обмотка статора синхронной машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор, и называется также обмоткой якоря. Сердечник статора вместе с обмоткой называется также якорем. На рис. условно показаны только выводные концы А, В, С обмотки статора.

Р отор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, питаемую через два контактных кольца и щетки постоянным током от постороннего источника. В качестве источника чаще всего служит генератор постоянного тока относительно небольшой мощности, который называется возбудителем и устанавливается обычно на одном валу с синхронной машиной. Назначение обмотки возбуждения — создание в машине первичного магнитного поля.

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии.

Принцип устройства явнополюеной (а) и неявнопо-люсной (б) синхронной машины

1 — статор (якорь), 2 — ротор (индуктор), 3 — обмотка возбуждения

Индуктор состоит из полюсов — постоянных магнитов. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка - кольцо), в маломощных — постоянные магниты.

П од холостым ходом автономного синхронного генератора понимается такой режим его работы, при котором ротор вращается приводным двигателем, а обмотка якоря разомкнута. В этом случае магнитное поле машины создается только током возбуждения. Это поле можно разложить на две составляющие: основное поле, магнитные линии которого проходят через воздушный зазор и сцепляются с обмоткой якоря, и поле рассеяния полюсов, магнитные линии которого сцепляются только с обмоткой возбуждения.

Опытная характеристика холостого хода показана на рис. штриховой линией.

При токе возбуждения Iв =0 ЭДС от остаточного магнетизма Eост = (2÷3) %U1ном. При расчетах обычно используют характеристику холостого хода, которую получают, смещая опытную характеристику вправо на расстояние АО (сплошная линия).