Билет 33 Типы синхронных машин, способы возбуждения

Конструктивная схема машины. Синхронные машины выпол­няют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой мощности для удобства отвода электрической энергии со статора или подвода ее выполняют с неподвижным якорем (рис. 6.2, а).Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3—2%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. Синхронные машины не­большой мощности выполняют как с неподвижным, так и с вра­щающимся якорем. В обращенной синхронной машине с вращающимся якорем и неподвижным индуктором (рис. 6.2, б) нагрузка подключается к обмотке якоря посредством трех колец.

В трехфазной обмотке статора ЭДС , которые, будучи одинаковыми по величине и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120 эл. град), образуют трехфазную симметричную систему ЭДС. Большинство синхронных генераторов проектируют на промышленную частоту 50 Гц. Для получения ЭДС такой частоты необходимо, чтобы частота вращения ротора была равна п2 = 50*60/р = 3000/р.Возбуждение синхронных машин .В синхронных машинах применяют два способа возбуждения: электромагнитное и возбуждение постоянными магнитами.Электродвигатели.Производство.При электромагнитном возбуждении основной магнитный поток создается посредством обмотки возбуждения. В синхронных генераторах с электромагнитным возбуждением распространение получила электромашинная система возбуждения синхронных машин, при которой источником постоянного тока для питания обмотки возбуждения синхронной машины является генератор постоянного тока, называемый возбудителем.В зависимости от источника механической энергии для привода возбудителя электромашинную систему возбуждения разделяют на прямую, когда ротор возбудителя механически сопряжен с валом синхронной машины, и косвенную, когда для вращения ротора возбудителя используют специальный двигатель, например, асинхронный. Преобладающее применение получила прямая электромашинная система возбуждения. При этом в мощных синхронных генераторах в качестве возбудителя .В используют генератор независимого возбуждения, обмотка возбуждения которого получает питание от другого генератора постоянного тока, называемого подвозбудителем. Такая система возбуждения обеспечивает синхронному генератору более устойчивую работу и лучшие регулировочные свойства. За последние годы все более широкое распространение получают системы самовозбуждения, в которых энергия, необходимая для возбуждения, отбирается от рабочей (статорной) обмотки синхронной машины, преобразуется посредством полупроводниковых или механических выпрямителей и подается в цепь возбуждения синхронной машины.

Билет 34 Реакция якоря в синхронном генераторе при активной, емкостной и смешанной нагрузке

Основной магнитный поток машины — это поток возбуждения, создаваемый обмоткой ротора. При отсутствии нагрузки этот поток является единственным потоком машины.При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора (якоря) проходит ток I, который создает свой магнитный поток. Этот поток оказывает значительное влияние на магнитное поле машины в целом, изменяя его по величине или искажая его распреде­ление. Такое действие магнитного потока статора (якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря.Рассмотрим три характерных случая:1. К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпа­дает по фазе с э. д. с, индуктированной в обмотке статора.Рассмотрим момент, когда обе стороны катушки однофазной обмотки оказались над серединами полюсов (рис. 277, а)[10].В этот момент э. д. с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу «буравчика». Из чертежа видно, что поле статора размагничивает

набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря

3. Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой Ппи этом ток отстает от э. д. с. на 90° (рис. 277, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления[11].Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси и, следовательно, ослабляет магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.3. Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э. д. с. на 90° (рис. 277, в).Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси и, следовательно, усили­вает магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.В действительности нагрузка носит смешанный характер. Поэтому магнитный поток реакции якоря будет иметь как поперечную, так и продольную составляющие.Таким образом, реакция якоря синхронного генератора зависит от характера нагрузки, т. е. от сдвига фаз между индуктированной в статоре э. д. с. и его током.Влияние реакции якоря на работу синхрон­ного генератора зависит от величины нагрузоч­ного тока /, протекающего по обмотке статора. С ростом индуктивной нагрузки усиливается размагничивающее действие реакции якоря, а с ростом емкостной нагрузки усиливается намаг­ничивающее действие реакции якоря.