Раздел 8

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

8.1. Общие сведения

В синхронных машинах в установившихся режимах частота вращения ротора Щр равняется частоте вращения поля со_с. При сор = ш_с частота тока в роторе /₂ = 0. В обмотке возбуждения, обычно расположенной на роторе, протекает постоянный ток. Синхронные машины могут работать в режимах генератора, двигателя и синхронного компенсатора. Наиболее распространенный режим работы синхронных машин — генераторный. Почти вся электроэнергия на Земле на электростанциях вырабатывается синхронными генераторами — турбо- и гидрогенераторами [5, 10, 12].

Синхронные двигатели применяются в электроприводах, где требуется постоянная частота вращения. Преимущество синхронных двигателей перед асинхронными — возможность работы с опережающим cosq) или с cos(p = l, а также большая перегрузочная способность. Однако синхронные двигатели имеют плохие пусковые свойства, и для питания обмотки возбуждения требуется постоянный ток. Синхронные двигатели применяются в основном как мощные двигатели на мощности свыше 600 кВт и как микродвигатели на мощности до 1 кВт.

Синхронные машины находят применение также в качестве синхронных компенсаторов — генераторов реактивной мощности. При параллельной работе с сетью при перевозбуждении синхронная машина выдает в сеть реактивную мощность и является емкостью, а при недовозбуждении по отношению к сети синхронная машина является индуктивностью и потребляет из сети реактивную мощность.

* Технические данные машин специального назначения приведены в т. 2 Справочника.

Синхронные компенсаторы используются в энергосистемах как регулируемые емкости или индуктивности [12,15].

В конструктивном исполнении синхронные машины делятся на явно- и неявно-полюсные. Быстроходные машины выполняются с неявнополюсным ротором, а тихоходные — с явнополюсным. Конструктивные особенности отдельных типов синхронных машин рассматриваются в соответствующих разделах Справочника.

8.2. Турбогенераторы

8.2.1. Общая характеристика

Турбогенераторы предназначены для выработки электроэнергии в продолжительном номинальном режиме работы при непосредственном соединении с паровыми или газовыми турбинами. Турбогенераторы устанавливаются на тепловых и атомных электростанциях.

В зависимости от мощности турбогенераторы подразделяются на три основные группы: мощностью 2,5-32 МВт, 60-320 МВт и свыше 500 МВт. По частоте вращения различают турбогенераторы четырех-полюсные (на частоту вращения 1500 и 1800 об/мин) и двухполюсные (на частоту вращения 3000 и 3600 об/мин) соответственно на частоты сети 50 и 60 Гц.

По виду приводной турбины турбогенераторы классифицируются на генераторы, приводимые во вращение паровой турбиной, и генераторы с приводом от газовой турбины.

По системе охлаждения турбогенераторы подразделяются на машины с воздушным, с косвенным водородным, непосредственным водородным и жидкостным охлаждением.

По применяемой системе возбуждения турбогенераторы классифицируются на машины со статической системой самовозбуждения, независимой тиристорной системой возбуждения и бесщеточным возбуждением.