Фото и видео

Новости (архив)


Контакты

contact@forca.ru

Содержание материала

Глава IV
СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
На всех электрических станциях — тепловых и гидравлических, больших и малых, промышленных и сельскохозяйственных — работают синхронные генераторы переменного типа. Кроме генераторов, применяют синхронные машины как двигатели в крупных установках и синхронные компенсаторы (генераторы реактивной энергии).
Синхронные машины возбуждаются постоянным током, иногда при малых мощностях от постоянных магнитов и очень малые машины изготовляются совсем без возбуждения на роторе.
Диапазоны мощностей синхронных машин очень широки: от нескольких ватт в микродвигателях до многих сотен тысяч киловатт в синхронных генераторах тепловых и гидравлических станциях.

Конструкция синхронных генераторов

В синхронном генераторе различают три части· статор, ротор и возбудитель. Статор устроен как и статор асинхронного двигателя: станина (корпус), сердечник и трехфазная обмотка в пазах сердечника.
Ротор собран из вала, сердечников полюсов и обмотки возбуждения (рис. 44). В небольших генераторах сердечники полюсов крепят к валу «ласточкиным хвостом» или болтами. В крупных машинах на валу монтируют роторное колесо, к которому прикрепляют сердечники полюсов. Сердечники набирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1—1,5 мм. На них укрепляют катушки обмотки возбуждения, их наматывают из провода круглого сечения в генераторах небольшой мощности и из провода прямоугольного сечения в генераторах большой мощности. Все катушки обмотки возбуждения соединяют последовательно.
В некоторых генераторах в наконечниках полюсных сердечников выштампованы пазы, куда укладывают (забивают) латунные стержни успокоительной (демпферной) обмотки. Эти стержни по торцам каждого полюса замыкают металлическими дугами. На валу генератора два контактных кольца, изолированные один от другого и вала, к которым своими концами присоединена обмотка возбуждения. Постоянный ток через кольца щетками подается в обмотку возбуждения (индуктор).
В синхронные машины ставят роторы явнополюсной (рис. 44) и неявнополюсной (рис. 45). Явнополюсные синхронные генераторы изготовляют на скоростях меньше 1500 об/мин. Крупные явнополюсные генераторы приводят в движение гидротурбинами.
Эти машины — гидрогенераторы — многополюсные, малой скорости вращения ротора. У них большой диаметральный и сравнительно небольшой осевой размеры. Гидротурбины обычно ставят вертикально.
ротор синхронного генератора
Рис. 45. Неявнополюсный ротор синхронного генератора.
Явнополюсный ротор синхронного генератора
Рис. 44. Явнополюсный ротор синхронного генератора.

Ротор неявнополюсного генератора — цилиндрическая поковка («бочка»), изготовленная из механически прочной стали. Для укладки обмотки возбуждения на наружной поверхности ротора профрезерованы пазы прямоугольной формы, они занимают 2/3 окружности, образуя центральные (большие) зубцы по одному на каждый полюс. На рисунке 45 показан четырех полюсный ротор, на котором ясно виден большой зубец, охватываемый катушкой с наименьшим расстоянием между активными скоростями.
Неявнополюсные синхронные генераторы выполняют на 3000 об/мин, реже на 1500 об/мин. В таких быстроходных машинах, чтобы предохранить ротор от разрыва центробежными силами, диаметр внутренней расточки не превышает 1 м. Зато осевой размер этих машин очень велик, он измеряется метрами.
Неявнополюсные генераторы работают от паровых турбин, поэтому их называют турбогенераторами.
Возбудитель синхронного генератора — генератор постоянного тока параллельного или смешанного возбуждения. Он вращается от вала синхронного генератора, смонтирован на одном валу с генератором или на корпусе его и связан с валом генератора клиноременной передачей.

Рис. 47. Электрическая схема синхронного генератора:
1 — обмотка якоря; 2 — обмотка возбудителя; 3 — якорь возбудителя; 4 — обмотка возбуждения возбудителя; 5 — регулировочный реостат; 6 — контактные кольца.

Рис. 46. Общий вид и устройство синхронного генератора
малой мощности:1 — вал; 2 — возбудитель; 3 — контактные кольца; 4 — обмотка статора; 5 — полюс ротора с обмотками; 6 — станина (корпус);
7 — вентилятор; 8 — подшипниковый щит.

Возбудитель питает постоянным током обмотку возбуждения генератора. Постоянный ток в роторную обмотку подается щетками и контактными кольцами. Напряжение возбуждения сравнительно небольшое в малых синхронных генераторах несколько десятков вольт, в крупных — несколько сотен вольт Величина напряжения возбуждения синхронного генератора не связана с величиной напряжения переменного тока статора. По стандарту синхронные генераторы выполняют на напряжения: 400; 690; 3150; 10 500; 21 000.

На рисунке 46 показан синхронный генератор мощностью в несколько десятков киловатт. В зависимости от места обмотки переменного тока (обмотки якоря) и обмотки возбуждения (индуктора) различают два вида исполнения синхронных генераторов: нормального и обращенного. В генераторах нормального исполнения якорная обмотка на статоре, а обмотка возбуждения на роторе (рис. 47).

В машинах малой мощности возбудитель соизмерим с самим синхронным генератором. Для  уменьшения размеров генератора и его стоимости используют обращенную форму исполнения. В таких генераторах ротор аналогичен ротору фазного асинхронного двигателя, в пазах которого расположена якорная обмотка переменного тока, три конца которой присоединены к контактным кольцам. В тех же пазах ротора якорная обмотка постоянного тока, соединенная с коллектором. На статоре машины полюса возбуждения с обмоткой, постоянный ток для которой поступает из якорной обмотки постоянного тока через коллектор и щетки. В генераторах обращенного исполнения магнитный поток индуктора индуктирует э д. с. в якорных обмотках переменного и постоянного токов.

Рис. 48. Электрическая схема синхронного генератора обращенного исполнения:
1 — обмотка якоря переменного тока;
2 — обмотка якоря постоянного тока;
3 — обмотка индуктора; 4 — регулировочный реостат; 5 — контактные кольца.

Для больших мощностей генераторы обращенного исполнения (рис. 48) не изготовляют, что объясняется трудностью крепления и изолирования вращающейся якорной обмотки и ненадежностью работы щеточного контакта при больших токах и напряжениях.