- •Синхронные машины
- •15.1. Общие сведения
- •15.2 Устройство синхронной машины
- •15.3. Режимы работы синхронной машины
- •15.4. Получение синусоидальной эдс в синхронном генераторе
- •15.5. Уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора
- •15.6. Схема замещения и упрощенная векторная диаграмма фазы синхронного генератора
- •15.7. Номинальная мощность и кпд синхронного генератора
- •15.8. Работа синхронного генератора в электрической системе большой мощности
- •15.9. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного генератора
- •15.10. U-образная характеристика синхронного генератора
- •15.11. Регулирование активной и реактивной мощности синхронного генератора
- •15.12. Включение синхронного генератора на параллельную работу с системой
- •15.13. Уравнение электрического состояния, схема замещения и векторная диаграмма фазы синхронного двигателя
- •15.14. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного двигателя
- •15.15. U-образная характеристика синхронного двигателя
- •15.16. Регулирование активной и реактивной мощностей синхронного двигателя
- •15.17. Пуск синхронного двигателя
- •15.18. Синхронные двигатели малой мощности
- •Электропривод
- •16.1 Общие сведения
- •16.2. Уравнение движения электропривода
- •16.3. Основные режимы работы электроприводов
- •16.4. Выбор мощности двигателя электропривода
- •16.5. Выбор вида и типа двигателя
- •16.6. Тиристорное управление электроприводом
- •Аппаратура управления и защиты
- •17.1. Общие сведения
- •17.2. Тепловая защита электроустановок
- •17.3. Автоматические воздушные выключатели
- •17.4. Выключатели высокого напряжения
- •17.5. Реле и релейная защита
- •17.6. Контакторы, магнитные пускатели и контроллеры
- •17.7. Понятие о системах электроснабжения
Синхронные машины
15.1. Общие сведения
Синхронные электрические машины характерны тем, что у них ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках статора, подобного статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит или реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля и полюсов ротора обеспечивает постоянную угловую скорость последнего независимо от момента на валу. Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной угловой скоростью. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии, их использование становится необходимым. Единичная мощность синхронного двигателя в приводах большой мощности достигает нескольких десятков мегаватт.
Основной областью применения синхронных машин является использование их в качестве промышленных генераторов для выработки электрической энергии на электростанциях.
Единичная мощность современных электрогенераторов достигает 1500MB-А.
15.2 Устройство синхронной машины
Основными частями синхронной машины являются статор и ротор, причем статор не отличается от статора асинхронной машины (см. рис. 14.1). Сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укреплен внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена обмотка переменного тока, в большинстве случаев трехфазная.
Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит — явнополюсный (рис. 15.1, где 1— полюсы, 2— полюсные катушки, 3 — сердечник ротора, 4 — контактные кольца) или неявнополюсный (рис. 15.2, где 1 —сердечник ротора, 2 — пазы с обмоткой, 3 — контактные кольца). Ток в обмотку ротора поступает через контактные кольца и щетки от внешнего источника постоянного тока — возбудителя.
У многополюсной синхронной машины ротор имеет р пар полюсов, а токи в обмотке статора образуют тоже р пар полюсов вращающегося магнитного поля (как у асинхронной машины). Ротор должен вращаться с частотой вращения поля, следовательно, его синхронная частота вращения равна:
При стандартной промышленной частоте 50 Гц максимальная частота вращения, соответствующая двухполюсной (р = 1) машине, будет 3000 об/мин. Это частота вращения современноготурбоагрегата, состоящего из первичного двигателя — паровой турбины и неявнополюсного синхронного генератора (турбогенератора).
У гидроагрегата гидравлическая турбина вращается относительно медленно. Это вынуждает изготовлять гидрогенераторы многополюсными с явными полюсами и в большинстве случаев — вертикальным валом. Частота вращения этих генераторов — от 60 до нескольких сотен оборотов в минуту, чему соответствует несколько десятков пар полюсов. Вследствие относительно малых частот вращения генераторы к гидравлическим турбинам имеют значительно большую массу на единицу мощности — свыше 8 кг/ (кВ • А), чем генераторы к паровым турбинам — менее 2,5 кг/ (кВ • А).