Области применения синхронных машин.

В зависимости от первичного двигателя, которым приводится во вращение генератор переменного тока, применяют названия:

1. турбогенератор (если первичный двигатель является паровой турбиной),

2. гидрогенератор (если первичным двигателем является гидравлическая турбина)

3. дизельгенератор (если двигателем является дизель).

Рис. №3 Общий вид турбогенератора:

1. турбогенератор;

2. паровая турбина;

3. возбудитель.

Турбогенераторы, являющиеся быстроходными машинами, (3000 об/мин) снабжаются обычно двух- или четырехполюсным ротором с неяв­но выраженными полюсами в отличие от гидрогенераторов и дизельгенераторов (1500 об/мин), имеющих всегда ротор с выступающими полюса­ми. Турбогенератор вместе с паровой турбиной называется тур­боагрегатом.

Современные турбогенераторы, изготовляемые мощностью до 100 000-150 000 кВт (вес поковки ротора – 46,5 т), снабжаются автоматической контрольно-ре­гулирующей аппаратурой и водородным охлаждением. Водородное охлаждение является наиболее эффективным, т.к. водород, обладающий в 7,4 раза большей теплопроводностью, чем воздух лучше отводит тепло от нагретых частей машины. Водород способствует также сохранению изоляции и лаковых покрытий машины.

Гидрогенераторы, представляющие собой тихоходные машины, часто выполняются с большим числом полюсов и с вертикальном валом (рис.4).

В этих машинах применяется воздушное охлаждение при помощи вентиляторов, укреплённых на валу с обеих сторон ротора (для генераторов мощностью от 1,5 до 50 тыс. кВт) или расположенных под машиной в отверстии фундамента (для более мощных генераторов).

Массы холодного воздуха, поступающие для вентиляции, во избежание загрязнения машины пылью проходят через фильтры. При замкнутой системе вентиляции машина охлаждается одним и тем же объёмом воздуха. Воздух пройдя через машину, нагревается и поступает в воздухоохладители, затем снова нагнетается в машину и т.д. Для целей охлаждения служит также система вентиляционных каналов, устроенных в отдельных частях машины.

На рисунке 5 дана наглядная схема синхронного генератора с возбудителем, питающим силовую и осветительную нагрузки, а на рис. 6 электрическая схема.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

Синхронные машины, как и другие типы электрических машин, обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Конструкция синхронного двигателя мало отличается от кон­струкции синхронного генератора. На статоре синхронного двигателя расположена трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Ротор синхронного двигателя, обычно явнополюсный, имеет обмотку возбуждения, которая получает постоянный ток от специаль­ного генератора постоянного тока — возбудителя.

Если обмотку статора синхронного двигателя включить в сеть трехфазного тока, то внутри статора возникнет вращающееся магнитное поле. Скорость вращения поля определяется формулой:

n_о=

где: р — число пар полюсов поля; f₁-частота тока сети.

При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения ротора возникнет магнитное поле полюсов ротора. Но, несмотря на наличие вращающегося магнитного поля, ротор будет оставаться неподвижным. Это объясняется следующим.

Допустим, что скорость вращающегося магнитного поля (син­хронная скорость) n₀ = 3000 об/мин или 50 об/сек. С такой высокой скоростью вращающееся магнитное поле будет вращаться вокруг неподвижного ротора. Силы взаимодействия между полюсами вра­щающегося поля и полюсами ротора будут направлены поочередно то в одну, то в другую сторону. Поэтому ротор, обладающий определенной массой, а следовательно, и инерцией, не может тронуться с места и развить необходимую скорость. Отсутствие начального пускового момента является большим недостатком синхронных двигателей, который долгое время препятствовал широкому распространению этих двигателей.

Сложность пуска синхронных двигателей состоит в том, что нужно предварительно осуществить разгон ротора до синхронной или почти синхронной скорости. Только в этом случае начнут взаимодействовать полюсы вращающегося магнитного поля и полюсы ротора, в результате чего ротор войдет в синхронизм и будет вращаться с той же ско­ростью, что и поле, т. е. синхронно.