7.7. Потери и к.П.Д. Синхронных машин

Разделение потерь в СМ по существу аналогично асинхронным машинам с учетом, однако, того, что в обмотке возбуждения протекает постоянный ток. К основным потерям относятся потери в меди обмотки статора , потери в меди обмотки возбуждения , потери в стали , механические (в том числе вентиляционные) потери .

Как и для других типов электрических машин, основные потери в СМ подразделяют на постоянные, независимые от нагрузки (это потери и ), и переменные, зависящие от нагрузки (и ).

Добавочные потери обусловлены действием магнитных потоков рассеяния статора, высших гармонических МДС статора и ротора и зубцовых гармоник полей статора и ротора. Потоки рассеяния статора создают дополнительные потери в конструктивных элементах машины, высшие гармоники МДС – на поверхностях статора и ротора, а зубцовые гармоники, возникающие вследствие поперечных и продольных колебаний магнитной индукции в зубцах, вызывают дополнительные поверхностные и пульсационные потери в стали.

К.П.Д. синхронного генератора определяют по формуле

, (7.46)

где ,

­–номинальная мощность СГ.

Значение КПД судовых СГ составляет в среднем 85…93%.

7.8. Схемы возбуждения синхронных генераторов

7.8.1. Принцип построения систем возбуждения сг

В самом общем виде схемы возбуждения СГ, как и у генераторов постоянного тока, строятся по принципу независимого возбуждения и с самовозбуждением.

Простейшим независимым возбуждением СГ является возбуждение постоянными магнитами, размещенными на роторе (обмотка возбуждения и контактные кольца в этом случае отсутствуют). Однако при этом практически исключается регулирование возбуждения СГ, поэтому возбуждение постоянными магнитами применяется для СГ, не требующих регулирования напряжения. Подобные СГ широко применяются в настоящее время в автономной ветроэнергетике.

У СГ с независимым возбуждением источником постоянного тока часто служит возбудитель. На рисунке 7.22(а) показана схема, в которой для питания обмотки возбуждения используется генератор постоянного тока - возбудитель Е, приводимый во вращение от того же движителя, что и генератор.

Питание от возбудителя подается к обмотке возбуждения генератора через контактные кольца на роторе. При возбуждении СГ по такой схеме ток возбуждения СГ изменяется за счет изменения тока возбуждения возбудителя. В отдельных случаях в качестве источника постоянного тока может использоваться аккумуляторная батарея; в этом случае изменение тока возбуждения СГ осуществляется изменением величины регулировочного сопротивления в цепи его обмотки возбуждения.

Главный недостаток такого способа возбуждения заключается в том, что в процессе эксплуатации щетки и коллектор изнашиваются, требуя постоянного ухода, образующаяся при этом угольная пыль загрязняет оборудование, снижает сопротивление изоляции и надежность агрегата.

Если в качестве источника для питания обмотки возбуждения используется сам генератор, то говорят о системе самовозбуждения. Принципиальная схема СГ с самовозбуждением (ССГ) показана на рисунке 7.22,б. Обмотка возбуждения генератора LG получает питание от выпрямителя V, который подключается через устройство Т к с

Рисунок 7.22 - Схемы возбуждения синхронного генератора:

а – от возбудителя;

б – с самовозбуждением

таторной обмотке генератора. Устройство Т, управляемое регулятором AVR, обеспечивает получение необходимого напряжения для питания обмотки LG и поддерживает неизменным напряжение генератора при изменении тока нагрузки.