ТЕМА 19
Синхронні трифазні генератори використовують на електростанціях для одержання електричної енергії.
Трифазний синхронний генератор складається з нерухомої частини статора, рухомої частини ротора і двох підшипникових щитів. Статор має станину, осердя, виготовлене з листів електротехнічної сталі, в пазах якого розміщена трифазна обмотка. Ротор складається з вала, полюсних осердь, обмотки збудження, кінці якої припаяні до двох контактних кілець. Об контактні кільця труться графітні щітки, за допомогою яких до обмотки збудження підводиться постійний струм.
Постійний струм, протікаючи по обмотці збудження, намагнічує полюси ротора. При обертанні ротора його магнітне поле буде перетинати трифазну обмотку й індукувати в ній трифазну зміну е. р. с.
Е. р. с., яка індукується в трифазній обмотці Е, прямо пропорційна частоті обертання ротора n і магнітному потоку ротора Ф.
Подивись відео
|
|
|
У синхронних генераторах з машинним збудженням постійний струм для обмотки збудження виробляється генератором постійного струму, вал якого з'єднаний з валом генератора.
У генераторах із самозбудженням частина трифазного змінного струму, який виробляється генератором, випрямляється і подається на обмотку збудження.
Як видно з характеристики холостого ходу генератора, із збільшенням струму збудження е. р. с. генератора зростає. Змінюючи струм збудження, регулюють напругу генераторів.
Із зовнішньої характеристики синхронного генератора видно, що із збільшенням навантаження активного R і індуктивного Хl навантаження напруга на генераторі зменшується, а при збільшенні ємнісного навантаження Хс— зростає. Причина цьому — реакція якоря, яка виникає в генераторі, коли він працює під навантаженням.
Подивись відео
На електростанціях, як правило, не один, а кілька генераторів, які ввімкнені паралельно. Щоб увімкнути генератори на паралельну роботу, необхідно виконати такі умови:
частоти струмів генераторів повинні бути однаковими (змінюють частоту, змінюючи частоту обертання ротора генератора);
напруги генераторів повинні бути однаковими (змінюють напругу генератора, змінюючи струм в обмотці збудження);
повинне бути правильне чергування фаз (щоб виконати цю умову, користуються фазопокажчиками);
у момент вмикання генераторів на паралельну роботу напруги повинні бути у протифазі (цієї умови досягають за допомогою синхроноскопа, який зображений на рисунку). Рубильник вмикають у той момент, коли лампочки гаснуть.
Трифазний синхронний двигун за будовою нічим не відрізняється від будови трифазного синхронного генератора.
Якщо по трифазній обмотці статора пропустити трифазний струм, то утвориться обернене магнітне поле. По обмотці збудження ротора пропускають постійний струм і ротор намагнічується. Взаємодія обертового магнітного поля з магнітним полем ротора примусить ротор обертатися у той бік, що й обертове магнітне поле, і з такою ж частотою.
Синхронні двигуни мають такі властивості:
частота обертання ротора не залежить від навантаження;
високий cosφ ;
використовуються як компенсатори для підвищення COSφ (для цього двигун працює без навантаження і на обмотку збудження дають великий струм);
відсутній пусковий момент.
Для пуску синхронних двигунів використовують асинхронний пуск синхронного двигуна. Для цього на роторі, крім обмотки збудження, встановлюють короткозамкнену обмотку. В момент пуску на обмотку збудження не подають постійний струм і двигун працює, як асинхронний. Після пуску двигуна подають постійний струм на обмотку збудження і він починає працювати як синхронний.
Крім трифазних синхронних двигунів, застосовують синхронні двигуни малої потужності. До них належать синхронні двигуни з постійними магнітами і реактивні синхронні двигуни.
Синхронний двигун з постійними магнітами складається із статора, ротора та двох підшипникових щитів. Статор має станину, осердя, дві обмотки, в одну з яких увімкнено конденсатор. Ротор являє собою постійний магніт і короткозамкнену обмотку. При протіканні однофазного струму по обмотках статора утворюється обертове магнітне поле, яке, взаємодіючи з магнітним полем ротора, примусить його обертатися.
Реактивний синхронний двигун відрізняється від попереднього тільки ротором.
Ротор — це стальний циліндр з осьовими вирізами. Завдяки їм магнітне поле статора, протікаючи по шляху найменшого опору, примусить обертатися ротор з такою ж швидкістю, з якою обертається магнітне поле статора.