Spôsoby budenia synchrónneho stroja klasickej konštrukcie. Budiace systémy pre synchrónne motory. Princíp činnosti synchrónnych strojov

11. Charakteristika nezávislého budiaceho generátora.

12. Samobudenie generátora paralelného budenia.

13. Charakteristika generátora zmiešaného budenia.

14. Straty a účinnosť jednosmerného motora.

16. Charakteristika sekvenčného budiaceho motora.

15. Charakteristika motora s paralelným budením.

17. Charakteristika motora so zmiešaným budením.

18.Nastavenie otáčok jednosmerných motorov.

19. Štartovanie jednosmerných motorov: priame pripojenie, z pomocného meniča a pomocou štartovacieho reostatu.

20. Brzdenie jednosmerných motorov.

Synchrónne AC stroje.

22. Vznik rotujúceho magnetického poľa v dvojfázovej a trojfázovej sústave.

23. Mds vinutia synchrónnych strojov na striedavý prúd.

24. Princípy vyhotovenia a schémy vinutí striedavých strojov.

25. Vymenovanie synchrónneho generátora a motora.

1. Elektromotory na jednosmerný prúd s kotvou na permanentných magnetoch;

26. Spôsoby budenia synchrónnych strojov.

27. Výhody a nevýhody synchrónneho motora.

2. Asynchrónny štart motora.

28. Odozva kotvy synchrónneho generátora pri aktívnom, indukčnom, kapacitnom a zmiešanom zaťažení.

29. Magnetické toky a emf synchrónneho generátora.

1. Magnetizačná sila budiaceho vinutia f / vytvára tok magnetického poľa Fu, ktorý indukuje hlavné emf generátora e0 vo vinutí statora.

30. Voľnobeh synchrónneho generátora.

31. Paralelná prevádzka synchrónneho generátora so sieťou.

1. presné;

2. Hrubý;

3. Samosynchronizácia.

32. Elektromagnetický výkon synchrónneho stroja.

33. Regulácia činného a jalového výkonu synchrónneho generátora.

34 Náhly skrat synchrónneho generátora.

1. Mechanické a tepelné poškodenie elektrického zariadenia.

2. Asynchrónny štart motora.

1. Začnite s pomocným motorom.

2. Asynchrónny štart motora.

1. Začnite s pomocným motorom.

2. Asynchrónny štart motora.

1. Magnetizačná sila budiaceho vinutia f / vytvára tok magnetického poľa Fu, ktorý indukuje hlavné emf motora e0 vo vinutí statora.

Asynchrónne stroje na striedavý prúd.

37. Návrh asynchrónneho motora.

2,8 / 1,8 A - pomer maximálneho prúdu k nominálnemu

1360 R / min - menovité otáčky, ot./min

Ip54 - stupeň ochrany.

38. Práca asynchrónneho stroja s rotujúcim rotorom.

2O, ak sa pri pôsobení vypustenej hmotnosti rotor roztočí na rýchlosť vyššiu ako je synchrónna rýchlosť, potom sa stroj prepne do režimu generátora

3 Opozičný režim, obr. 106.

39. Asynchrónny stroj s pevným rotorom.

40. Prechod zo skutočného indukčného motora na ekvivalentný obvod.

41. Analýza ekvivalentného obvodu v tvare t indukčného motora.

42. Analýza ekvivalentného obvodu v tvare L indukčného motora.

43. Straty asynchrónneho motora a účinnosť asynchrónneho motora.

44. Vektorová schéma asynchrónneho motora.

47. Elektromagnetický výkon a krútiaci moment indukčného motora.

48. Mechanické charakteristiky so zmenami napätia a odporu rotora.

1. Keď sa zmení napätie dodávané do motora, zmení sa krútiaci moment, pretože K. Je úmerný druhej mocnine napätia.

49. Parazitné momenty asynchrónneho motora.

50. Výkonové charakteristiky asynchrónneho motora.

51. Experimentálne získanie výkonových charakteristík indukčného motora.

52. Analytická metóda na výpočet výkonu indukčného motora.

53. Výpočtová a grafická metóda na určenie výkonu indukčného motora.

54. Štartovanie trojfázového asynchrónneho motora.

1Vektory s dvojitou klietkou pre veveričky.

2 nízkoprofilové motory.

55. Regulácia otáčok asynchrónneho motora: zmenou p, f, s.

1. Regulácia frekvencie.

2. Zmena v počte pólových párov.

3. Zmena napájacieho napätia

4. Zmena aktívneho odporu obvodu rotora.

57.Jednofázové asynchrónne motory.

56. Práca asynchrónneho motora s nekvalitnou elektrickou energiou.

58. Použitie trojfázového asynchrónneho motora v jednofázovom režime.

Transformátory.

60. Kľudový režim transformátora a princíp jeho činnosti.

61. Prevádzka transformátora pri zaťažení.

62. Uvedenie počtu závitov vinutí a vektorového diagramu transformátora.

63. Náhrada schémy transformátora.

2.28. Ekvivalentný obvod transformátora.

64. Stanovenie parametrov náhradného obvodu transformátora.

65. Skúsenosti s chodom transformátora naprázdno.

66. Skúsenosti so skratom transformátora.

67. Straty a účinnosť transformátora, energetický diagram.

68. Zmena sekundárneho napätia transformátora od stupňa a charakteru jeho zaťaženia.

69. Regulácia sekundárneho napätia transformátora.

1) Stabilizácia sekundárneho napätia s miernou (o 5 - 10%) zmenou primárneho napätia, ku ktorej zvyčajne dochádza v dôsledku poklesu napätia vo vedení;

2) Regulácia sekundárneho napätia (vzhľadom na zvláštnosti technologického procesu) v širokom rozsahu s konštantným (alebo mierne sa meniacim) primárnym napätím.

Označenia začiatkov a koncov vinutí transformátora

71. Skupiny spojení vinutia.

72. Paralelná prevádzka transformátorov.

3. Výkony paralelne pracujúcich transformátorov by sa nemali navzájom výrazne líšiť. Rozdiel vo výkone nie je povolený viac ako 3-krát.

5. Fázové vinutia transformátorov zapojených pre paralelnú prevádzku sa musia zhodovať, tj rovnako označené svorky fázových vinutí musia byť pripojené k jednej a nie k rôznym zberniciam.

73. Práca trojfázových transformátorov s obvodmi vinutia y / Yn, d / Yn, y / Zn s nesymetrickým zaťažením.

74.Špeciálne transformátory.

75. Prechodový proces pri skrate transformátora.

Podľa spôsobu budenia sú synchrónne stroje rozdelené do dvoch typov:

Nezávislý druh vzrušenia.

Sebabudenie.

Pri nezávislom budení obvod predpokladá prítomnosť budiča, ktorý napája: vinutie hlavného budiča, reostat na nastavenie, ovládacie zariadenia, regulátory napätia atď. Okrem tohto spôsobu je možné budenie vykonávať aj z generátora plniaceho pomocnú funkciu, ktorý je poháňaný synchrónnym alebo asynchrónnym motorom.

Na samovzbudenie , vinutie je napájané cez polovodičový alebo iónový usmerňovač.

Pre turbo a hydrogenerátory sa používajú tyristorové budiace zariadenia. Budiaci prúd sa reguluje v automatickom režime, pomocou regulátora budenia, pre stroje s nízkym výkonom je charakteristické použitie nastavovacích reostatov, sú zahrnuté v obvode budiaceho vinutia.

27. Výhody a nevýhody synchrónneho motora.

Synchrónny motor má oproti asynchrónnemu niekoľko výhod:

1. Vysoký účinník cosF = 0,9.

2. Možnosť použitia synchrónnych motorov v továrňach na zvýšenie celkového účinníka.

3. Vysoká účinnosť je vyššia ako u asynchrónneho motora o (0,5-3%), čo sa dosahuje znížením strát v medi a veľkým CosF.

4. Má veľkú pevnosť vďaka zväčšenej vzduchovej medzere.

Krútiaci moment synchrónneho motora je priamo úmerný napätiu v prvom stupni. To znamená, že synchrónny motor bude menej citlivý na zmeny hodnoty sieťového napätia.

Nevýhody synchrónneho motora:

1. Zložitosť štartovacieho zariadenia a vysoké náklady.

2. Synchrónne motory sa používajú na pohon strojov a mechanizmov, ktoré nepotrebujú meniť otáčky, ako aj na mechanizmy, v ktorých otáčky zostávajú konštantné pri zmene zaťaženia: (čerpadlá, kompresory, ventilátory.)

Synchrónny štart motora.

Kvôli nedostatku štartovacieho momentu v synchrónnom motore sa na jeho spustenie používajú nasledujúce metódy:

2. Asynchrónny štart motora.

1. Začnite s pomocným motorom.

Rozbeh synchrónneho motora pomocou pomocného motora je možné realizovať len bez mechanického zaťaženia jeho hriadeľa, t.j. prakticky nečinný. V tomto prípade sa motor počas doby rozbehu dočasne premení na synchrónny generátor, ktorého rotor poháňa malý pomocný motor. Stator tohto generátora je pripojený paralelne k sieti, pričom sú dodržané všetky potrebné podmienky pre toto pripojenie. Po pripojení statora k sieti sa motor pomocného pohonu mechanicky odpojí. Tento spôsob štartovania je zložitý a má aj pomocný motor.

2. Asynchrónny štart motora.

Najbežnejším spôsobom spúšťania synchrónnych motorov je asynchrónny štart, pri ktorom sa synchrónny motor počas rozbehu zmení na asynchrónny. Na umožnenie vytvorenia asynchrónneho rozbehového momentu je v štrbinách pólových nástavcov motora s vyčnievajúcimi pólmi umiestnené rozbehové skratované vinutie. Toto vinutie pozostáva z mosadzných tyčí vložených do drážok očiek a na oboch koncoch skratovaných medenými krúžkami.

Pri spustení motora je vinutie statora pripojené k sieti striedavého prúdu. Budiace vinutie (3) pre dobu nábehu je uzavreté na určitý odpor Rg, obr. 45, kľúč K je v polohe 2, odpor Rg = (8-10) Rv. V počiatočnom momente rozbehu pri S = 1, v dôsledku veľkého počtu závitov budiaceho vinutia, rotačné magnetické pole statora indukuje EMF Ev v budiacom vinutí, ktoré môže dosiahnuť veľmi veľkú hodnotu, a ak budiace vinutie nie je zapnuté pri rozbehu na odpor Rg, dôjde k poruche izolácie.

Ryža. 45 Obr. 46.

Proces spúšťania synchrónneho motora prebieha v dvoch etapách. Keď je vinutie statora (1) pripojené k sieti, v motore sa vytvorí točivé pole, ktoré vyvolá EMF v skratovanom vinutí rotora (2). Pod vplyvom ktorých bude prúd pretekať v tyčiach. V dôsledku interakcie rotujúceho magnetického poľa s prúdom sa v skratovanom vinutí vytvára krútiaci moment, ako v indukčnom motore. Vplyvom tohto momentu sa rotor zrýchli do sklzu blízkeho nule (S = 0,05), obr. 46. ​​Týmto sa končí prvá fáza.

Aby sa rotor motora stiahol do synchronizácie, je potrebné v ňom vytvoriť magnetické pole pripojením jednosmerného prúdu na budiace vinutie (3) (prepnutím kľúča K do polohy 1). Keďže rotor je pretaktovaný na rýchlosť blízku

na synchrónne, potom je relatívna rýchlosť poľa statora a rotora malá. Tyče sa hladko nájdu. A po sérii sklzov sa opačné póly pritiahnu a rotor sa stiahne do synchronicity. Potom sa rotor bude otáčať synchrónnou rýchlosťou a jeho frekvencia otáčania bude konštantná, obr. 46. ​​Týmto sa končí druhá fáza spustenia.

Na udržanie napätia v núdzových režimoch sa používajú zariadenia na vynútenie budenia. Zariadenia poskytujú rýchly nárast budiaceho napätia na maximálne možné, zvyčajne nazývané stropná hodnota. , s výraznými poklesmi napätia, spôsobenými najmä skratmi v elektrizačnej sústave. Pomer tohto napätia alebo prúdu rotora k menovitému napätiu alebo prúdu sa nazýva faktor vynútenia . Zariadenie na zvýšenie excitácie (UVV) je zvyčajne zahrnuté v ARV alebo sa vykonáva samostatne. Na obr. 8.33 je schematický diagram relé UVB, pozostávajúceho z podpäťového relé PH pripojeného k transformátoru napätia VT a medziľahlého relé RP. Nastavenie napätia podpäťového relé je zvyčajne (0,8-0,85) U.

Násilné zariadenie funguje nasledovne. Pri poklese napätia na nastavenie relé PH sa toto spustí a pôsobí na cievku medzireléového relé RP, ktoré svojimi kontaktmi posúva reostat P v obvode budiaceho vinutia budiča. V tomto prípade vzrastie budiaci prúd budiča na maximálnu možnú hodnotu a následne budiace napätie na vinutí rotora synchrónneho stroja pomerne rýchlo rastie na exponenciálnu hodnotu.

kde - amplitúda zmeny budiaceho napätia;

Časová konštanta budiaceho systému.

Ak je UFV súčasťou ARV, potom keď je spustené relé PH, ARV vyšle signál do sčítacieho zosilňovača, ktorý bez ohľadu na veľkosť a znaky signálov na výstupoch iných riadiacich kanálov rýchlo zvýši budiace napätie na hodnotu stropu je zaistené (obr. 8.34, a).

Keďže na vinutie rotora synchrónneho stroja je privedené maximálne budiace napätie, prúd v jeho vinutí, a teda aj vynútená EMF synchrónneho stroja, sa zvyšuje pri najvyššej rýchlosti (obr. 8.34, Obr. b).

Zvýšenie EMF synchrónneho stroja pri pôsobení UVB vedie k zodpovedajúcemu zvýšeniu amplitúdy výkonovej charakteristiky, zvýšeniu amplitúdy výkonovej charakteristiky v núdzovom režime

To vám umožňuje zmenšiť oblasť zrýchlenia o určitú mieru a zväčšiť oblasť brzdenia, čo vedie k zvýšeniu dynamickej stability. V tomto prípade miera vplyvu budiaceho vynútenia na dynamickú stabilitu závisí od rýchlosti a veľkosti zmeny budiaceho napätia, ktoré sú dané pôsobením budiacich sústav a maximálnou možnou hodnotou budiaceho napätia. Ako bolo uvedené vyššie, časová konštanta budiaceho systému elektrického stroja je 0,3-0,5 s, pre tyristorový systém = 0,02-0,04 s. Malo by sa však pamätať na to, že na zabezpečenie vysokej miery nárastu EMF musia mať všetky budiace systémy nevyhnutne vysoký budiaci strop, pretože pre rýchly nárast prúdu v rotore nestačí len vysoká miera napätia. je potrebná zmena, ale aj jej hodnota. Dôvodom je skutočnosť, že budiaci prúd synchrónneho stroja v dôsledku prítomnosti indukčnosti vinutia rotora rastie oveľa pomalšie, než je preto v núdzových režimoch žiaduce zvýšiť budiace napätie na hodnotu 4-5 násobok menovitej hodnoty (vysoký budiaci strop). Na obr. 8.36 je znázornená krivka zmeny budiaceho napätia na vinutí rotora synchrónneho stroja pre rôzne typy budiacich sústav.

Rýchlosť budiaceho systému a stropné budiace napätie pri pôsobení UVB teda určujú hodnotu prúdu v rotore a následne aj stupeň zmeny synchrónneho a prechodného EMF v núdzovom režime. Veľkosť ich zmeny určuje vplyv vynúteného budenia na výkonové charakteristiky a v konečnom dôsledku aj na dynamickú stabilitu systému. Takže použitie tyristorového budiaceho systému s časovou konštantou = 0,04 s a kph = 4

NS.\

Ryža. 8.35. Výkonové charakteristiky v núdzových a ponúdzových režimoch jVs j v neprítomnosti (/) a činnosti (2) vynútenie budenia.

Ryža. 8.36. Zmena budiaceho napätia pre rôzne budiace systémy: 1 - tyristor; 2 - elektrický stroj

namiesto systému elektrického stroja s parametrami = 0,5 s, kph = 4 vedie k zvýšeniu dynamickej stability o 15-20%.

Dlhoročné skúsenosti s prevádzkou UVB žiarenia ukázali, že sú jedným z najúčinnejších prostriedkov na zvýšenie dynamickej stability. Vplyv vynútenia v mnohých núdzových režimoch zároveň neumožňuje využiť všetky možnosti budiacich systémov s ARV na zlepšenie dynamickej stability a zlepšenie kvality prechodového elektromechanického procesu v elektrických systémoch.

Bežný synchrónny stroj pozostáva z pevnej časti - statora, v drážkach ktorého je umiestnené trojfázové vinutie, a rotačnej časti - rotora s elektromagnetmi, do vinutia ktorého je pomocou zberacích krúžkov privádzaný jednosmerný prúd. a na ne nanesené štetce (obr. 1). Stator synchrónneho stroja sa nelíši od statora indukčného stroja. Jeho rotor je vyrobený buď s vyčnievajúcimi pólmi (s vyčnievajúcimi pólmi, obr. 1), alebo s implicitným pólom (valcový rotor, obr. 2).

Ryža. 1 Explicitný pólový synchrónny stroj (2 p = 8). Ryža. 2 Implicitný pólový synchrónny stroj (2 p = 2).

V závislosti od typu hnacieho stroja, ktorý poháňa synchrónny generátor do otáčania, sa používajú tieto názvy: parný turbínový generátor alebo skrátene turbínový generátor (primátor - parná turbína), hydroturbínový generátor alebo skrátený hydrogenerátor (hybný stroj - hydraulická turbína) a dieselagregát (hlavný ťahač - diesel). Turbínové generátory sú vysokorýchlostné implicitne pólové stroje, ktoré sa v súčasnosti vykonávajú spravidla s dvoma pólmi. Turbínogenerátor spolu s parnou turbínou, s ktorou je mechanicky spojený, sa nazýva turbogenerátor.

Hydrogenerátory sú zvyčajne nízkorýchlostné stroje s vyvýšenými pólmi s veľkým počtom pólov a vertikálnym hriadeľom

Dieselové generátory sú vo väčšine prípadov stroje s horizontálnym hriadeľom. Synchrónne stroje s nízkym výkonom sa niekedy vyrábajú so stacionárnymi elektromagnetmi umiestnenými na statore a vinutím striedavého prúdu vloženým do drážok rotora, vyrobeným z plechu z elektroocele; v tomto prípade je striedavé vinutie pripojené k vonkajšiemu obvodu cez zberacie krúžky a kefy.

Tá časť synchrónneho stroja, v ktorej vinutí je napr. atď. sa nazývajú kotva. Elektromagnety (póly) spolu s jarmom, ktoré ich uzatvára, tvoria pólový systém; nazýva sa to induktor. V synchrónnych strojoch bežnej konštrukcie slúži stator ako kotva, rotor ako pólový systém. Hlavnými výhodami konštrukcie s otočnými pólmi je, že je možné vykonať spoľahlivejšiu izoláciu vinutia pevnej kotvy, je ľahšie ho pripojiť k sieti AC bez posuvných kontaktov.

Zariadenie posuvných kontaktov na napájanie jednosmerného prúdu vo vinutí elektromagnetov, nazývané vinutie poľa, nie je ťažké, pretože výkon dodávaný do tohto vinutia predstavuje malý zlomok [(0, 3 - 2)%] menovitého výkonu stroj. Okrem toho je potrebné poznamenať, že v moderných výkonných turbínových generátoroch pracujúcich pri rýchlosti 3000 ot./min dosahuje obvodová frekvencia rotora 180 - 185 m / s; pri takejto frekvencii by nebolo možné vyrobiť otočnú kotvu zostavenú z tenkých plechov dostatočne mechanicky pevnú.

Rotor moderného turbínového generátora je vyrobený z kvalitného výkovku z masívnej ocele. Cievky vinutia poľa sú uložené v drážkach vyfrézovaných na vonkajšom povrchu rotora a upevnené v drážkach silnými kovovými klinmi. Predné časti poľného vinutia sú pokryté prstencovými pásmi z extra pevnej ocele. Synchrónny stroj zvyčajne prijíma prúd na napájanie budiaceho vinutia z malého generátora jednosmerného prúdu umiestneného na spoločnom hriadeli s ním alebo s ním mechanicky spojeného. Takýto generátor sa nazýva budič. Pri výkonnom turbogenerátore je hriadeľ budiča spojený s hriadeľom turbogenerátora pomocou polopružnej spojky.

V synchrónnych generátoroch sa používajú dva hlavné spôsoby budenia: nezávislé (obr. A.) a samobudenie (obr. B.)

Pri nezávislom budení je budiace vinutie napájané jednosmerným generátorom s nezávislým budiacim vinutím umiestneným na hriadeli rotora synchrónneho generátora a otáčajúcim sa s ním (vysoký výkon). Pri samobudení je budiace vinutie napájané samotným synchrónnym generátorom cez usmerňovač (nízky a stredný výkon).

Pomocou hlavného stroja sa rotor-induktor otáča. Magnetické pole je na rotore a otáča sa s ním, takže rýchlosť rotora sa rovná rýchlosti otáčania magnetického poľa – odtiaľ názov synchrónny stroj.

Keď sa rotor otáča, magnetický tok pólov pretína vinutie statora a indukuje v ňom EMF podľa zákona elektromagnetickej indukcie: E = 4,44 * f * w * kw * Ф, kde: f je frekvencia striedavého prúdu, Hz; w je počet závitov; kw - súčiniteľ vinutia; Ф - magnetický tok. Frekvencia indukovaného EMF (napätie, prúd) synchrónneho generátora: f = p * n / 60, kde: p je počet pólových párov; n je rýchlosť rotora, ot./min.

Nahradenie v: E = 4,44 * (n * p / 60) * w * kw * F a po zistení, že: 4,44 * (p / 60) * w * kw - odkazuje na konštrukciu stroja a vytvára konštrukčný faktor : C = 4,44 * (p / 60) * w * kw. Potom: E = CE * n * F. Tak, ako každý generátor založený na zákone elektromagnetickej indukcie, indukované EMF je úmerné magnetickému toku stroja a rýchlosti rotora.

Synchrónne stroje sa používajú aj ako elektromotor, najmä vo vysokovýkonných inštaláciách (nad 50 kW)

Na prevádzku synchrónneho stroja v režime motora je vinutie statora pripojené k trojfázovej sieti a vinutie rotora k zdroju jednosmerného prúdu. V dôsledku interakcie rotujúceho magnetického poľa stroja s konštantným prúdom budiaceho vinutia vzniká krútiaci moment M, ktorý ho prenáša spolu s rýchlosťou magnetického poľa.

Na pripojenie generátora k sieti je potrebné: ​​rovnaká postupnosť fáz v sieti a generátore; rovnosť sieťového napätia a EMF generátora; rovnosť frekvencií EMF generátora a sieťového napätia; zapnite generátor v momente, keď EMF generátora v každej fáze smeruje opačne k sieťovému napätiu. Nedodržanie týchto podmienok vedie k tomu, že v okamihu zapnutia generátora do siete vznikajú prúdy, ktoré sa môžu ukázať ako veľké a poškodiť generátor.

Schéma konštrukcie stroja. Synchrónne stroje sa vyrábajú s pevnou alebo otočnou kotvou. Vysokovýkonné stroje pre pohodlie odoberania elektrickej energie zo statora alebo jeho napájania sa vykonávajú s pevnou kotvou (obr. 1.2, a)

Pretože budiaci výkon je malý v porovnaní s výkon odobratý z kotvy (0,3-3%), prívod jednosmerného prúdu do budiaceho vinutia pomocou dvoch krúžkov nespôsobuje žiadne zvláštne ťažkosti. Synchrónne stroje s nízkym výkonom sa vykonávajú s pevnou aj otočnou kotvou.

Ryža. 1.2 - Schéma konštrukcie synchrónneho stroja

s pevnou a otočnou kotvou:

1 - kotva, 2 - vinutie kotvy, 3 - póly induktora,

4 - budiace vinutie, 5 - krúžky a kefy

Synchrónny, stroj s otočnou kotvou a pevnou tlmivkou (obr. 1.2, b) sa volajú obrátené.

Ryža. 1.3 - Synchrónne výbežky rotorov(a) a implicitne(6) stroje:

1 - jadro rotora, 2 - budiace vinutie

Dizajn rotora

Dizajn rotora. V stroji s pevnou kotvou sa používajú dve konštrukcie rotora: vyčnievajúci pól - s výraznými pólmi (obr. 1.3, a) a implicitný pól - s implicitne vyjadrenými pólmi (obr. 1.3, b). Rotor s výraznými pólmi sa bežne používa v strojoch so štyrmi alebo viacerými pólmi. Budiace vinutie je v tomto prípade vo forme pravouhlých valcových cievok, ktoré sú umiestnené na pólových jadrách a vystužené pólovými nástavcami. Rotor, pólové jadrá a pólové nástavce sú vyrobené z ocele. Dvoj- a štvorpólové stroje s vysokým výkonom, pracujúce pri rýchlosti rotora 1500 a 3000 ot./min., sa spravidla vyrábajú s implicitným pólovým rotorom. Použitie rotora s vystupujúcimi pólmi v nich nie je možné vzhľadom na podmienky zabezpečenia potrebnej mechanickej pevnosti upevnenia pólov a vinutia poľa. Budiace vinutie v takomto stroji je umiestnené v štrbinách jadra rotora, vyrobené z masívneho oceľového výkovku a vystužené nemagnetickými klinmi. Navíjacie predné časti, ktoré sú vystavené značným odstredivým silám, sú upevnené masívnymi oceľovými pásmi. Aby sa dosiahlo rozloženie magnetickej indukcie blízke sínusoide, je budiace vinutie uložené v štrbinách, ktoré zaberajú 2/3 každej pólovej časti.

Ryža. 1.4 - Návrh stroja s výraznými pólmi:

1 - puzdro, 2 - jadro statora, 3 - vinutie statora, 4 - rotor,

5 - ventilátor, 6 - závery vinutia statora, 7 - zberacie krúžky,

8 - kefy, 9 - patogén

Na obr. 1-4 znázorňuje štruktúru synchrónneho stroja s vyjadrenými pólmi. Jadro statora je zostavené z izolovaných plechov z elektroocele a je na ňom umiestnené trojfázové vinutie kotvy. Budiace vinutie je umiestnené na rotore.

Pólové nástavce v strojoch s vyvýšenými pólmi sú zvyčajne tvarované tak, že vzduchová medzera medzi pólovým nástavcom a statorom je minimálna pod stredom pólu a maximálna na jeho okrajoch, takže krivka distribúcie indukcie vo vzduchovej medzere sa blíži k sínusoide.

V synchrónnych motoroch s rotorom s vyčnievajúcimi pólmi sú tyče umiestnené v pólových nástavcoch štartovacie vinutie(obr. 1-5), vyrobené z materiálu so zvýšeným odporom (mosadz atď.). Rovnaké vinutie (typu "klietka vo veveričke") pozostávajúce z medených tyčí sa používa v synchrónnych generátoroch; volajú ju sedatívum alebo vinutie tlmiča, pretože poskytuje rýchle tlmenie kmitov rotora vznikajúcich pri prechodových režimoch prevádzky synchrónneho stroja. Ak je synchrónny stroj vyrobený s masívnymi pólmi, potom v týchto póloch vznikajú vírivé prúdy počas spúšťania a prechodových režimov, ktorých pôsobenie je ekvivalentné pôsobeniu prúdu v skratovaných vinutiach. Tlmenie kmitov rotora pri prechodových procesoch je v tomto prípade zabezpečené vírivými prúdmi, ktoré sú uzavreté v masívnom rotore.

Budenie synchrónneho stroja

Budenie synchrónneho stroja. Podľa spôsobu napájania budiaceho vinutia sa rozlišujú systémy nezávislého budenia a samobudenia. Pri nezávislom budení slúži ako zdroj pre napájanie budiaceho vinutia generátor jednosmerného prúdu (budič) inštalovaný na hriadeli rotora synchrónneho stroja (obr. 1.6, Obr. a), alebo samostatný pomocný generátor poháňaný synchrónnym alebo asynchrónnym motorom.

Pri samobudení je budiace vinutie napájané z vinutia kotvy cez riadený alebo neriadený usmerňovač - polovodičový alebo iónový (obr. 1.6, Obr. b). Výkon potrebný na budenie je malý a predstavuje 0,3-3% výkonu synchrónneho stroja.

Vo výkonných generátoroch sa niekedy okrem patogénu používa aj budič - malý DC generátor, ktorý slúži na vybudenie hlavného patogénu. V tomto prípade môže byť ako hlavný budič použitý synchrónny generátor spolu s polovodičovým usmerňovačom. V súčasnosti sa stále viac využíva napájanie budiaceho vinutia cez polovodičový usmerňovač namontovaný na diódach alebo tyristoroch v motoroch a generátoroch malého a stredného výkonu, ako aj vo výkonných turbo- a hydrogenerátoroch (tyristorový budiaci systém). Regulácia budiaceho prúdu ja in sa vykonáva automaticky špeciálnymi regulátormi budenia, hoci v strojoch s nízkym výkonom sa regulácia používa aj manuálne pomocou reostatu zahrnutého v obvode vinutia budenia.

V poslednom čase sa vo výkonných synchrónnych generátoroch začína používať tzv. bezkomutátorový budiaci systém (obr. 8-6, Obr. v). Pri tomto systéme sa ako budič používa synchrónny generátor, v ktorom je vinutie kotvy umiestnené na rotore a usmerňovač je namontovaný priamo na hriadeli.

Ryža. 1.5 - Umiestnenie štartovacieho vinutia v synchrónnych motoroch:

1-rotorové póly, 2-skratovacie krúžky, 3 - klietkové tyče,

4 - pólové oká

Budiace vinutie budiča je napájané z budiča cez regulátor napätia. Pri tomto spôsobe budenia nie sú v napájacom obvode budiaceho vinutia generátora žiadne posuvné kontakty, čo výrazne zvyšuje spoľahlivosť budiaceho systému. Ak je potrebné vynútiť budenie generátora, zvýši sa napätie budiča a zvýši sa výstupné napätie usmerňovača.

Synchrónne stroje sa nazývajú zariadenia na rýchlosť rotora, v ktorých sa vždy rovná alebo je násobkom rovnakého indikátora magnetického poľa vo vzduchovej medzere, ktorá vzniká v dôsledku prúdu prechádzajúceho vinutím kotvy. Prevádzka tohto typu stroja je založená na princípe elektromagnetickej indukcie.

Budenie synchrónnych strojov

Budenie synchrónnych strojov sa môže vykonávať elektromagnetickým pôsobením alebo permanentným magnetom. V prípade elektromagnetického budenia sa používa špeciálny generátor jednosmerného prúdu, ktorý napája vinutie, v súvislosti s jeho hlavnou funkciou sa toto zariadenie nazýva budič. Stojí za zmienku, že budiaci systém je tiež rozdelený na dva typy podľa spôsobu pôsobenia - priamy a nepriamy. Priame budenie znamená, že hriadeľ synchrónneho stroja je mechanicky spojený priamo s rotorom budiča. Nepriama metóda predpokladá, že na prinútenie otáčania rotora sa používa iný motor, napríklad asynchrónny elektrický stroj.

Je to priama metóda budenia, ktorá je dnes najpoužívanejšia. V tých prípadoch, keď sa predpokladá prevádzka budiacej sústavy s výkonnými synchrónnymi elektrickými strojmi, sa však používajú nezávislé budiace generátory, do ktorých vinutia sa privádza prúd z iného zdroja jednosmerného prúdu, nazývaného budič. Napriek všetkej ťažkopádnosti vám tento systém umožňuje dosiahnuť väčšiu stabilitu v prevádzke, ako aj jemnejšie doladenie charakteristík.

Synchrónne strojové zariadenie

Synchrónny elektrický stroj má dve hlavné súčasti: induktor (rotor) a kotvu (stator). Najoptimálnejšia a preto dnes bežná je schéma, keď je kotva umiestnená na statore, zatiaľ čo tlmivka je umiestnená na rotore. Predpokladom fungovania mechanizmu je prítomnosť vzduchovej medzery medzi týmito dvoma časťami. Kotva je v tomto prípade pevnou súčasťou zariadenia (statora). Môže pozostávať buď z jedného alebo niekoľkých vinutí, v závislosti od požadovaného výkonu magnetického poľa, ktoré musí vytvoriť. Jadro statora je zvyčajne zostavené z jednotlivých tenkých plechov elektrotechnickej ocele.

Induktor v synchrónnych elektrických strojoch je elektromagnet, pričom konce jeho vinutia sú privedené priamo na zberné krúžky na hriadeli. Počas prevádzky je induktor budený jednosmerným prúdom, vďaka čomu rotor vytvára elektromagnetické pole, ktoré interaguje s magnetickým poľom kotvy. V dôsledku konštantného prúdu poháňajúceho induktor je teda vo vnútri synchrónneho stroja dosiahnutá konštantná rýchlosť otáčania magnetického poľa.

Princíp činnosti synchrónnych strojov

Princíp činnosti synchrónneho stroja je založený na interakcii dvoch typov magnetických polí. Jedno z týchto polí je tvorené kotvou, zatiaľ čo druhé vzniká okolo jednosmerne budeného elektromagnetu - induktora. Ihneď po dosiahnutí prevádzkového výkonu je magnetické pole vytvorené statorom a rotujúce vo vzduchovej medzere prepojené s magnetickými poľami na póloch induktora. Aby teda synchrónny stroj dosiahol svoju prevádzkovú rýchlosť, potrebuje určitý čas na zrýchlenie. Po zrýchlení stroja na požadovanú frekvenciu je induktor napájaný z jednosmerného zdroja.