Синхронная машина - это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Синхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью (компрессоров, насосов и т.д.). В последнее время, вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы. Статоры синхронной и асинхронной машин полностью одинаковы. Статор синхронного генератора состоит из чугунной станины - корпуса, внутри которого находится сердечник статора, собранный из отдельных листов электротехнической стали, изолированной между собой лаком или тонкой бумагой. В пазы сердечника укладывают обмотку статора из медного изолированного провода (рис. 164). Роторы синхронных генераторов бывают двух типов - явнополюсными и неявнополюсными (балванка). Явнополюсными выполняют роторы синхронных генераторов с небольшим числом оборотов (от 125 об/мин до 1500 об/мин), обычно соединяемых с тихоходными гидротурбинами, и генераторов небольшой и средней мощности. Роторы неявнополюсные применяют в генераторах с большим числом оборотов (3000 об/мин) и большой мощности, обычно соединяемых на одном валу с паровыми турбинами, называют эти генераторы турбогенераторами. Сердечники полюсов большей частью изготовляют из литой стали, а башмаки - иногда из отдельных листов электротехнической стали. Обмотку полюсов выполняют из медных изолированных проводов. Для получения синусоидально изменяющейся э.д.с. необходимо иметь синусоидальное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Это достигается неравномерностью воздушного зазора между наконечником полюса и сталью статора: по краям полюсов воздушный зазор больше, чем под серединой полюса (рис. 167). На вал генератора надевают два кольца, изолированных от него, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения ротора, их называют контактными кольцами. На контактные кольца устанавливают щетки, а к щеткам подводят постоянный ток от возбудителя. Чаще всего в качестве возбудителя применяют машину постоянного тока, которую называют машинным возбудителем, а в последнее время используют для возбуждения твердые или механические выпрямители. У большего количества синхронных машин возбудитель расположен на одном валу с генератором, а в последних конструкциях возбудитель располагают сверху статора синхронной машины. Синхронный генератор состоит из неподвижной - статора, в пазах которого помещается трехфазная обмотка переменного тока, и вращающейся части - ротора, который представляет собой электромагнит. Обмотки возбуждения ротора питаются через щетки и кольца постоянным током от возбудителя - машины постоянного тока или какого-нибудь выпрямителя. Если предположить, что магнитная индукция распределяется в воздушном зазоре синусоидально - , то ЭДС, индуктируемая в якорной обмотке генератора, будет иметь вид: Под действием этой ЭДС в цепи генератора, замкнутой на нагрузку Z, появится переменный ток . Частота переменной ЭДС рассматриваемого генератора определяется частотой вращения ротора: при одной паре полюсов поля возбуждения () одному обороту ротора соответствует один период переменного тока. В общем случае частота ЭДС синхронного генератора(Гц) прямо пропорциональна частоте вращения ротора [об/мин], т.е. Обмотка, в которой индуктируется ЭДС, расположена на неподвижной части генератора - на статоре. При этом обмотку возбуждения располагают на роторе. Такая конструктивная схема наиболее рациональна в синхронных машинах большой мощности, так как при расположении рабочей обмотки на роторе пришлось бы передавать в рабочую обмотку через контактные кольца значительные мощности при напряжении до 20 кВ. В этих условиях работа контактных колец и щеток стала бы весьма ненадежной, а потери энергии в щеточном контакте - значительны. При расположении рабочей обмотки на статоре выводы этой обмотки присоединяют непосредственно к электрической сети. Конечно, и в этом случае машина не избавляется от контактных колец и щеток, необходимых для соединения обмотки возбуждения с возбудителем. Но так как величина тока возбуждения в десятки раз меньше рабочего (переменного) тока, а напряжение не превышает 450 В, то щеточный контакт работает более надежно, а потери энергии в нем невелики. Исходя из перечисленных соображений синхронные машины, как правило, выполняют с рабочей обмоткой, располагаемой на статоре. Обмотка статора синхронных машин обычно представляет собой трехфазную обмотку, соединяемую в звезду или треугольник. На роторе расположена обмотка возбуждения, при подключении которой к источнику постоянного тока (возбудителю) возникает магнитное поле возбуждения. Посредством первичного двигателя ротор генератора приводят во вращение со скоростью . При этом магнитное поле ротора вращаясь индуктирует в трехфазной обмотке статора ЭДС ,,, которые, будучи одинаковыми по величине и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 120, образуют трехфазную симметричную систему ЭДС. Большинство синхронных генераторов проектируют на промышленную частоту 50 Гц. Для получения ЭДС такой частоты необходимо, чтобы частота вращения ротора была равна studfiles.net Свойства синхронного генератора определяются характеристиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регулировочными. Характеристика холостого хода синхронного генератора.Представляет собой график зависимости напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U1 = E0от тока возбуждения Iв0 при n1 = const. Схема включения синхронного генератора для снятия характеристики х.х. приведена на рис. 88, а. Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах Е*……………. 0,58 1,0 1,21 1,33 1,40 1,46 1,51 Iв*…………….. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Здесь E* = E0/U1ном – относительная ЭДС фазы обмотки статора; I = Iв0/Iв0ном – относительный ток возбуждения; Iв0ном – ток возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е0 = U1ном. Характеристика короткого замыкания.Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 89, а) и при вращении ротора с частотой вращения n1постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I1к = 1,25×I1ном). Так как в этом случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в несколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине характеристика к.з. представляет собой прямую линию (рис. 89, б). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая r1 » 0, можно считать, что при опыте к.з. нагрузка синхронного генератора (его собственные обмотки) является чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-размагничивающий характер. Рис. 88. Опыт холостого хода синхронного генератора Векторная диаграмма, построенная для генератора при опыте трехфазного к.з., представлена на рис. 89, в. Из диаграммы видно, что ЭДС Рис. 89. Опыт короткого замыкания синхронного генератора При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две составляющие: одна компенсирует падение напряжения Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характеристики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 90), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х.х. E* = E0/U1номи тока к.з. Iк* = I1к/I1ном. На оси ординат откладывают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относительное значение ЭДС рассеяния Рис. 90. Определение составляющих тока к.з. Один из важных параметров синхронной машины – отношение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуждения Iв0ном соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения Iв.к.ном,соответствующему номинальному току статора при опыте к.з. (рис. 89, б): ОКЗ = Iв0ном/ Iв.к.ном. (20.34) Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4 ¸ 0,7; для раторов ОКЗ = 1,0 ¸ 1,4. ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ. Внешняя характеристика.Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = ¦(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 91, а представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора. При активной нагрузке (cosφ1 = 1) уменьшение тока нагрузки I1сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cosφ1 < 1; инд.) увеличение U1при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря. Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cosφ1 < 1; емк.) уменьшение I1сопровождается уменьшением напряжения U1, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря. Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при Iв = const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряжения (%): При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому DU1номотрицательно. В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение U1при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежание повреждения изоляций обмотки DUном не должно превышать 50%. Рис. 91. Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики синхронного генератора Регулировочная характеристика.Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = ¦(I1) при U1 = U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const. На рис. 91, б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора. При активной нагрузке (cosφ1 = 1) увеличение тока нагрузки I1сопровождается уменьшением напряжения U1,поэтому для поддержания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1следует повышать ток возбуждения. Индуктивный характер нагрузки (cosφ1 <1; инд.) вызывает более резкое понижение напряжения U1(рис. 91, а), поэтому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном, следует повышать в большей степени. При емкостном же характере нагрузки (cosφ1 < 1; емк.) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения U1, поэтому для поддержания U1 = U1ном, ток возбуждения следует уменьшать. Контрольные вопросы 1. Из каких участков состоит магнитная цепь явно полюсной синхронной машины? 2. В чем состоит явление реакции якоря? 3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузках синхронного генератора? 4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генератора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлениям эти ЭДС эквивалентны? 5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии? 6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генератора? 7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна? 8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной? 9. Какие виды потерь имеют место в синхронной машине? Лекция № 16 Принцип действия синхронного генератора. Схема синхронного генератора
Синхронные машины
Устройство синхронной машины
Принцип действия синхронного генератора
Характеристики синхронного генератора
¦(Iв*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х.х. (рис. 88, б), которую используют при расчетах синхронных машин:
, индуцируемая в обмотке статора, полностью уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря 
и ЭДС рассеяния 
:
.
, а другая компенсирует размагничивающее влияние реакции якоря 
.
. Затем точку Всносят на характеристику х.х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'Dна ось абсцисс. Полученная точка Dразделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх– ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения , 
и 
– ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.
(20.35)
Похожие статьи:
poznayka.org
Принцип действия синхронного генератора — Мегаобучалка
При вращении ротора магнитный поток полюсов пересекает статорную обмотку и наводит в ней ЭДС по закону электромагнитной индукции: E = 4,44*f*w*kw*Ф, где:
F – частота переменного тока, Гц; w – количество витков; kw – обмоточный коэффициент; Ф – магнитный поток.
Частота индуктированной ЭДС (напряжения, тока) синхронного генератора: f = p*n/60, где:
Р – число пар полюсов; п – скорость вращения ротора, об/мин.
Заменив: E = 4,44*(п*р/60)*w*kw*Ф и, определив: 4,44*(р/60)*w*kw – относится к конструкции машины и создаёт конструктивный коэффициент: C = 4.44*(р/60)*w*kw.
Тогда: Е = СЕ*п*Ф.
Таким образом, как и у любого генератора, основанного на законе электромагнитной индукции, индуктированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и скорости вращения ротора.
Принцип действия синхронного двигателя.
Принцип действия синхронного двигателя основывается на взаимном влиянии магнитных полей якоря и полюсов индуктора. При обращенной конструкции агрегата расположение якоря и индуктора выполнено наоборот, то есть, первый расположен на роторе, а другой – на статоре. Такой вариант используют криогенные синхронные машины, у которых в состав обмоток возбуждения входят материалы со свойствами сверхпроводимости.
При запуске двигателя его разгоняют до частоты близкой к той, с которой в зазоре вращается магнитное поле. Только после этого он переходит в синхронный режим. В данной ситуации происходит пересечение магнитных полей якоря и индуктора. Этот момент получил название входа в синхронизацию.
Способы возбуждения синхронных машин.
Для питания обмотки возбуждения предусмотрено наличие возбудителя, в его качестве выступает генератор постоянного тока, якорь которого сопряжен с валом машины, посредством использования механического устройства.
По способу возбуждения синхронные машины подразделяются на два типа:
Возбуждение независимого вида.
Самовозбуждения.
При независимом возбуждении схема подразумевает наличие подвозбудителя, который питает: обмотку главного возбудителя, реостат для регулировки, устройства управления, регуляторы напряжения и т. д. Кроме этого способа, возбуждение может осуществляться от генератора, выполняющего вспомогательную функцию, он приводится в работу от двигателя синхронного или асинхронного типа.
Для самовозбуждения, питание обмотки происходит через выпрямитель, работающий на полупроводниках или ионного типа.
Для турбо- и гидрогенераторов используют тиристорные устройства возбуждения. Ток возбуждения регулируется в автоматическом режиме, при помощи регулятора возбуждения, для машин малой мощности характерно использование регулировочных реостатов, они включены в цепь обмотки возбуждения.
Преимущества и недостатки синхронного двигателя.
Синхронный двигатель имеет ряд преимуществ перед асинхронным:
1. Высокий коэффициент мощности cosФ=0,9.
Возможность использования синхронных двигателей на предприятиях для увеличения общего коэффициента мощности.
3. Высокий КПД он больше чем у асинхронного двигателя на (0,5-3%) это дастигается за счёт уменьшения потерь в меди и большого CosФ.
Обладает большой прочностью обусловленной увеличенным воздушным зазором.
Вращающий момент синхронного двигателя прямо пропорционален напряжению в первой степени. Т.е синхронный двигатель будет менее чувствителен к изменению величины напряжения сети.
Недостатки синхронного двигателя:
Сложность пусковой аппаратуры и большую стоимость.
Синхронные двигатели применяют для приведения в движение машин и механизмов, не нуждающихся в изменении частоты вращения, а так же для механизмов у которых с изменением нагрузки частота вращения остаётся постоянной: (насосы, компрессоры, вентиляторы.)
Пуск синхронного двигателя.
В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют следующие способы:
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Асинхронный пуск двигателя.
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.
Асинхронный пуск двигателя.
Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.
При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.
Рис. 45 Рис. 46.
Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.
Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой
к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.
28. Реакция якоря синхронного генератора при активной, индуктивной, ёмкостной и смешанной нагрузках.
Активная нагрузка (y1 = 0). На рис. 20.5, а представлены статор и ротор двухполюсного генератора. На статоре показана часть фазной обмотки. Ротор явнополюсный, вращается против движения часовой стрелки. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует максимуму ЭДС Е0 в фазной обмотке. Так как ток при активной нагрузке совпадает по фазе с ЭДС, то указанное положение ротора соответствует также и максимуму тока. Изобразив линии магнитной индукции поля возбуждения (ротора) и линии магнитной индукции поля обмотки статора, видим, что МДС статора F1 направлена перпендикулярно МДС возбуждения Fв0. Этот вывод также подтверждается векторной диаграммой, построенной для этого же случая. Порядок построения этой диаграммы следующий: в соответствии с пространственным положением ротора генератоpa проводим вектор МДС возбуждения Fв0; под углом 90° к этому вектору в сторону отставания проводим вектор ЭДС Е0, наведенной магнитным полем возбуждения в обмотке статора; при подключении чисто активной нагрузки ток в обмотке статора I1 совпадает по фазе с ЭДС Е0, а поэтому вектор МДС F1, создаваемый этим током, сдвинут в пространстве относительно вектора Fв0 на 90°.
Рис. 20.5. Реакция якоря синхронного генератора при активной (а),
megaobuchalka.ru
Параллельная работа синхронных генераторов
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Передвижные электростанции
Параллельная работа синхронных генераторовПараллельным называется такое присоединение генераторов, при котором их обмотки подключены к общим шинам одноименными зажимами.
Параллельно работающие генераторы должны отдавать в сеть ток одинаковой частоты, и поэтому генераторы с одинаковым числом пар полюсов должны вращаться со строго одинаковой скоростью. При параллельной работе нескольких генераторов с разным числом пар полюсов скорости их вращения должны быть обратно пропорциональны числам пар полюсов, а частота тока, вырабатываемого генераторами, — одинаковой.
Включение синхронных генераторов на параллельную работу чаще всего бывает вызвано необходимостью создания мощных источников питания для обеспечения надежного и бесперебойного снабжения потребителей электрической энергией. Вместе с тем параллельная работа нескольких генераторов на общую сеть позволяет полнее использовать их мощность, а также создает возможность вывода в ремонт любого из работающих генераторов.
Рис. 1. Кривые зависимости тока возбуждения от нагрузки синхронного генератора
Схема подключения синхронного генератора к электрической сети на параллельную работу с другими генераторами показана на рис. 2.
Рассмотрим кратко условия и процесс подключения синхронного генератора к сети на параллельную работу.
Включая генератор для параллельной работы с другими генераторами, необходимо принять меры, исключающие возможность возникновения больших толчков тока и ударных электромагнитных сил, способных вызвать повреждение генератора или нарушение работы электрической сети, в которую включается генератор.
Рис. 2. Схема подключения синхронного генератора к сети на параллельную работу: а — векторная диаграмма напряжений, б — схема включения ламп синхроноскопа «на погасание», в — схема включения ламп синхроноскопа «на вращение света», г — кривые напряжений сети и генератора при синхронизации
Для возможности параллельной работы необходимо равенство напряжений включаемого генератора UT и сети Uc или уже работающего генератора UT.р; напряжения UT и Uc должны быть в фазе. Равенство напряжений генератора и сети достигается регулированием скорости вращения включаемого генератора путем воздействия на регулятор скорости первичного двигателя или изменения величины тока возбуждения генератора.
Частота включаемого генератора должна быть равна частоте сети. Чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково.
Кроме того, необходимо, чтобы проверяемые вольтметровым переключателем ВП напряжения генератора и сети, взятые между любыми двумя проводами, были равны по величине и противоположны по фазе. Противоположность фаз напряжений генератора и сети между всеми тремя парами проводов возможна только при одинаковом порядке чередования фаз сети и генератора.
При точном соблюдении указанных условий векторы напряжений (рис. 2, а) генератора и сети совпадут, разности напряжений будут равны нулю и не будет толчков тойа при включении генератора в сеть.
Несоблюдение условий синхронизации может привести к возникновению между генератором и сетью крайне нежелательных и, при известных условиях, опасных для обмоток генератора уравнительных токов.
Для синхронизации генераторов применяют специальные приборы-синхроноскопы, наиболее простыми из которых являются ламповые. Лампы синхроноскопа могут быть подключены по схеме «на погасание» или на «вращение света».
Синхронизируя генератор с сетью по схемам, показанным на рис. 2, бив, включают параллельно одной из ламп нулевой вольтметр, конструкция которого характерна тем, что начальные деления его шкалы более удалены друг от друга («растянуты»), чем остальные, чтобы даже при малой разности напряжений отклонения стрелки прибора были значительными. Генератор подключают к сети тогда, когда стрелка вольтметра стоит на нуле шкалы прибора *. Если до начала синхронизации лампы схемы будут загораться и гаснуть, это укажет на неодинаковую последовательность чередования фаз генератора и сети. В таком случае, чтобы при синхронизации генераторов добиться правильной работы схемы, следует поменять местами любые два провода, идущие к рубильнику от сети или от генератора.
При рассмотрении способов и схем синхронизации целесообразно кратко ознакомиться с процессом наступления момента синхронизации. Для такого ознакомления удобнее всего воспользоваться приведенным на рис. 2, г. графиком напряжений сети и генератора. В процессе синхронизации из-за некоторого несовпадения частот эти напряжения периодически оказываются близкими то к положению совпадения фаз, то к положению противоположности фаз. Фазы совпадают, когда напряжения действуют согласно, и противоположны, когда напряжения действуют встречно. Это приводит к тому, что все лампы схемы, приведенной на рис. 2, б, периодически то ярко светятся, то гаснут, а одна из ламп схемы, показанной на рис. 2, в, гаснет в то время, как остальные две лампы этой схемы светятся ярко. Таким образом, с помощью ламп, включенных по схеме, приведенной на рис. 2, б или в, определяют с необходимой точностью момент совпадения частот генератора и сети по фазе, равенство частот и порядок чередования фаз.
Читать далее: Устройство карбюраторных двигателей
Категория: - Передвижные электростанции
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
Глава 1 синхронные машины………………………………….……4
САМАРСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
имени академика
С. П. КОРОЛЕВА
Авиационные
генераторы
( часть 2 )
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
по дисциплине
«Электрооборудование
летательных аппаратов
и силовых установок»
САМАРА
2004 г.
Шабалов П.Г., Галкин Е.Ф. Авиационные генераторы: Учебное пособие/Самара: СГАУ, 2004г. 92с.
В данном учебном пособии представлена система электроснабжения базового самолета МиГ-29, рассмотрена ее общая характеристика, роль и место авиационных генераторов в системах электроснабжения летательных аппаратов. Основное внимание уделено рассмотрению вопросов теории авиационных генераторов, основных законов электротехники, объясняющих принцип действия авиационных генераторов, рассмотрены основные характеристики и процессы физических явлений, возникающие при работе авиационных генераторов. В учебном пособии также изложены конструкция основные технические данные и правила эксплуатации авиационных генераторов самолета МиГ-29.
Рассмотрено на заседании цикла №2, от _______________ 2004г., и предназначено для студентов ВУЗов, обучающихся по военно-учетным специальностям ВВС.
Самарский государственный аэрокосмический университет имени
академика С.П.Королева, 2004г.
О Г Л А В Л Е Н И Е
В В Е Д Е Н И Е………………………………………………………………….5
Магнитодвижущая сила и магнитное поле трехфазного
синхронного генератора при холостом ходе и нагрузке.
Реакция якоря………………………………………………………………4
Особенности реакции якоря однофазных
синхронных генераторов…………………………………………………..4
Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного
генератора при симметричной нагрузке………………………………….4
ГЛАВА 2 ПРИВОД АВИАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Гидравлический привод генератора переменного тока……………….
Гидролопаточный привод постоянной скорости ПГЛ………………
Интегральный привод-генератор ГП-21………………………………
Привод постоянной скорости ГП-21-03……………………………
Назначение…………………………………………………………
Основные технические данные……………………………………
Кинематическая схема………………………………………………
Стабилизация частоты вращения вала генератора ГТЗОНЖЧ12…………………………………………………………
Техническая эксплуатация………………………………………….
Генератор ГТ30НЖ412…………………………………………………
Назначение…………………………………………………………...
Устройство…………………………………………………………...
Электрическая схема………………………………………………..
Техническая эксплуатация………………………………………….
---------------------------------------------------------------------------------------
Введение
Основными недостатками низковольтных магистральных систем постоянного тока являются:
1) большое количество щеточно-коллекторных узлов электрических машин;
2) большой вес сети и аппаратуры;
3) большая величина коммутируемого тока;
4) большая величина энергии постоянного тока, преобразуемой в энергию переменного тока повышенной частоты с помощью вращающихся машинных преобразователей, имеющих низкий к.п.д. и большой вес на единицу мощности;
5) малый ресурс работы;
6) сравнительно малая предельная мощность авиационных генераторов постоянного тока (порядка 25 кВт) по соображениям коммутации.
Значительное повышение грузоподъемности, радиуса действия, скорости, высотности и ресурса самолетов в последние годы сделали настолько ощутимыми недостатки существующих систем электроснабжения низкого напряжения, что перед авиационными электротехниками встала задача разработки новых систем энергоснабжения. Одной из таких систем, в значительной мере лишенной указанных выше недостатков, присущих мощным низковольтным системам постоянного тока, является система переменного тока повышенной частоты– 400Гц и повышенного напряжения — 208/120 В. Частота тока, равная 400 Гц, на основании многочисленных расчетов и исследований считается достаточно рациональной, так как обеспечивает возможность создания генераторов и двигателей переменного тока с малым весом на единицу мощности и одновременно является приемлемой, хотя и не оптимальной, для радиотехнических установок. Напряжение, равное 208/120 В и получаемое при соединении трехфазных обмоток генераторов в звезду с нулевым проводом (в качестве последнего может быть использован корпус самолета), обеспечивает существенную экономию веса сети и в то же время не представляет большой опасности для обслуживающего персонала. При оборудовании самолетов магистральными системами переменного тока в качестве источников питания используются синхронные генераторы. Для обеспечения постоянной частоты они должны иметь постоянную скорость вращения. В случае привода генераторов от авиадвигателей, имеющих переменную скорость вращения, необходимы дополнительные, промежуточные установки между А.Д. и генераторами для преобразования скорости вращения. Сложность создания таких установок надолго задержала внедрение систем переменного тока в качестве магистральных. В настоящее время эта задача решена на базе использования гидравлических и воздушных приводных установок. На легких самолетах, где переменный ток является вспомогательным видом энергии и преобладают потребители, менее чувствительные к частоте тока, а также на самолетах с турбовинтовыми двигателями, имеющими практически постоянную скорость вращения на крейсерском режиме, обычно используют непосредственное сочленение синхронного генератора с авиадвигателем. В этом случае ряд потребителей при отклонении частоты за допустимые пределы от сети отключается.
studfiles.net
СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
Синхронный генератор — это машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока, где частота генерируемого тока пропорциональна скорости вращения ротора машины.
Синхронные генераторы делятся на генераторы повышенной и высокой частоты, гидротурбинные, паротурбинные генераторы.
1. Генератор высокой частоты способен преобразовывать механическую энергию вращения в энергию переменного электрического тока высокой частоты. Его действие основано на изменении магнитного потока, которое достигается вращением ротора относительно неподвижного статора. Генератор высокой частоты применяется для питания антенн длинноволновых радиотелеграфных станций на расстоянии до 3000 м. Попытки применять их для более коротких волн развития не получилось, так как требовалось увеличение частоты.
Высокую частоту в данных генераторах удается получить за счет увеличения числа полюсов и скорости вращения ротора. По способу действия генераторы высокой частоты делятся на индуктирующие ток в самой машине; генераторы, частота тока которых повышается с помощью статических умножителей; генераторы, частота машины которых увеличивается путем использования переменного тока, наведенного обратным полем статора в обмотке ротора; генераторы, в которых создание переменного тока происходит благодаря изменению индуктивности или емкости самой машины.
2. Гидротурбинный генератор — это генератор переменного или постоянного тока, который приводится в движение гидравлической турбиной. Гидротурбинный генератор — это синхронный генератор, ротор которого располагается на одном валу вместе с колесом турбины. Мощность такого генератора достигает 100 ООО кВт при скорости вращения до 1500 об/мин и напряжении до 16 ООО В. Синхронные гидротурбинные генераторы по своим размерам и весу больше всех других электрических машин. Только диаметр ротора достигает 15 м. Большое влияние на мощность турбины оказывает скорость ее вращения, маховый момент ротора и длина линии электропередачи. Чаще всего у синхронного гидротурбинного генератора вертикальная ось вращения, когда в подвесном подпятнике происходит осевое давление воды на рабочее колесо турбины. При этом подпятник располагается выше ротора генератора. В зонтичном синхронном генераторе подпятник располагается под ротором генератора и один из трех направляющих подшипников находится в турбине.
Обмотка переменного тока располагается на статоре, который охватывает закрепленный на валу явно полюсный ротор. Напор циркулирующего воздуха создается вентиляторами, расположенными на роторе, и самими полюсами ротора. Воздух передает свое тепло протекающей по трубкам воздухоохладителя воде. Для предотвращения поломки подпятника применяются воздушные или масляные колодочные тормоза, которые способны уменьшить время остановки до нескольких минут.
3. Паротурбинный генератор — это синхронный генератор переменного или постоянного тока, приводимый в движение паровой турбиной. Данные генераторы чаще всего бывают четырехполюсные и двухполюсные со скоростью вращения от 1500 до 3000 об/мин. Ротор синхронного паротурбинного генератора представляет собой массивный стальной цилиндр с прямоугольными пазами, в которых находится обмотка возбуждения. Центробежная сила обмотки воспринимается клиньями и большими бандажами кованой стали, охватывающими торцовые части обмотки. Корпус статора стальной неразъемный. В отличие от гидротурбинного синхронный паротурбинный генератор имеет диаметр до 1 м, но длину ротора до 6,5 м. Для работы паротурбинных генераторов малых мощностей применяется протяжная система вентиляции, где необходимый напор воздуха создается центробежными роторными вентиляторами.
При замкнутой системе вентиляции воздухоохладители располагаются под самим генератором. Возбудитель паротурбинного генератора соединяется с ротором посредством гибкой муфты и способен питать обмотку возбуждения через контактные кольца.
Данный генератор состоит из неподвижного якоря-статора и вращающегося индуктора-ротора. На внутренней поверхности статора в его пазах располагается обмотка переменного тока. Статор генератора выполнен из тонкой электротехнической стали, которая изолирована лаковой пленкой или бумагой. Все эти стальные листы укрепляются в станине машины. Ротор находится внутри статора и представляет собой стальной цилиндр, в пазах которого размещается обмотка возбуждения постоянного тока.
В тихоходных машинах ротор имеет форму колеса или звезды. В синхронных генераторах малой мощности иногда применяют конструкции с расположенной обмоткой переменного тока на роторе и обмоткой возбуждения на статоре. Синхронный генератор переменного тока используется обычно в качестве источника переменного тока постоянной частоты, что возможно при неизменной скорости вращения ротора. При симметричной трехфазной нагрузке синхронного генератора переменного тока по обмоткам статора протекает ток также трехфазно и симметрично. Данный ток способен создавать свое магнитное поле, ось которого вращается со скоростью, равной скорости вращения ротора. Поэтому данный генератор и получил название «синхронный генератор», так как подчеркивает синхронность вращения ротора и магнитного поля статора. Характер взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с полем электромагнитов ротора зависит от сдвига фаз между токами нагрузки и ЭДС генератора. При этом механическая мощность преобразуется в электрическую.
В современных электрических установках синхронные генераторы зачастую работают параллельно на общую нагрузку, что возможно при строго синхронной скорости вращения генераторов. Это вполне осуществимо благодаря свойству синхронной машины автоматически поддерживать синхронизм. При параллельной работе синхронных генераторов при изменении режима одного из них начинается ответная реакция стремящегося восстановить нарушенный режим уравнительного тока. При уменьшении или увеличении тока возбуждения ток статора из-за возникновения реактивной составляющей возрастает. При нарушении синхронизма торможение одной машины и ускорение другой уменьшается. Возвращение ротора к синхронному вращению сопровождается затухающими колебаниями его угловой скорости вращения около ее значения. Иногда эти колебания нарушают спокойную работу машины, что называется качание. При правильном выборе махового момента генератора качание можно устранить с помощью медных стержней в полюсных наконечниках ротора. Опасные процессы могут возникнуть и при коротком замыкании, когда ток в обмотке статора возрастает в 15 раз, это приводит к возникновению индуктированного тока в обмотке возбуждения или может привести к механическим повреждениям синхронного генератора. Синхронные генераторы переменного тока находят применение в современных электрических установках.
enciklopediya-tehniki.ru
Поделиться с друзьями: