Лекція 12. Синхронні генератори

План

· Устрій і принцип дії синхронних генераторів.

□ Основні частини синхронної машини.

□ Отримання синусоїдальної ЕРС.

· Багатополюсні генератори.

· Робочий процес синхронного генератора

□ Холостий хід.

□ Реакція якоря.

□ Зовнішня і регулювальна характеристики.

· Синхронний двигун

□ Принцип роботи синхронного двигуна.

Устрій і принцип дії синхронних генераторів.

Основні частини синхронної машини.

Синхронні генератори перетворюють механічну енергію первинних двигунів в електричну енергію трифазного струму.

Основними частинами будь-якого генератора є:

1) система збудження, що створює основний магнітний потік машини;

2) якір, в обмотці якого індукується ЕРС.

Генератори трифазного струму, як правило, виконуються з рухомою системою збудження (ротор) і нерухомим якорем (статор).

Для створення основного магнітного потоку в синхронних машинах застосовують електромагніти, що живляться від допоміжного джерела постійного струму. Обмотку електромагнітів прийнято називати обмоткою збудження. Якір (статор) має форму порожнистого циліндра, в пазах якого з внутрішньої сторони розміщені провідники трифазної обмотки, – по суті не відрізняється від статора асинхронної машини.

Отримання синусоїдальної ЕРС.

Для отримання синусоїдальної ЕРС в обмотці якоря необхідно, щоб розподіл магнітних ліній (тобто магнітної індукції В)в повітряному зазорі між статором (1) і ротором (2) було також синусоїдальним.

Цього можна досягнути двома шляхами:

1) застосуванням електромагнітів з полюсами належної форми;

2) відповідним розміщенням обмотки збудження в пазах ротора.

У першому випадку ротор виконується з явно вираженими (виступаючими) полюсами. Полюсні наконечники мають таку форму, при якій повітряний зазор збільшується, а магнітна індукція (щільність магнітних ліній) зменшується від середини полюса до його країв.

У другому випадку ротор являє собою масивний сталевий циліндр, в пазах якого розміщена обмотка збудження. Окремі котушки цієї обмотки сполучені між собою так, як показано на мал. (суцільні лінії показують з'єднання котушок з переднього торця ротора, а пунктирні лінії із заднього торця). Магнітні потоки котушок мають спільну вісь (N – S). Розміри котушок неоднакові. Завдяки цьому максимум магнітної індукції В _m співпадає з віссю полюсів NS і по мірі віддалення від цієї осі щільність магнітного потоку убуває. Розподіл магнітної індукції в повітряному зазорі при цьому виходить близьким до синусоїдального.