пятнадцатая. Синхронные машины

Общие сведения

Частота вращения ротора синхронных электрических машин равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого токами в обмотках фаз статора, подобного статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит постоянного тока или реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля статора и полюсов ротора обеспечивает постоянную частоту вращения последнего независимо от момента на валу. Это свойство синхронных машин позволяет применять их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной частотой вращения.

Синхронные двигатели не распространены так широко, как асинхронные, но, например в металлургии для главных приводов непрерывной прокатки они необходимы. Единичная мощность синхронного двигателя в приводах большой мощности достигает нескольких десятков мегаватт.

В основном синхронные машины применяются в качестве генераторов для выработки электрической энергии на электростанциях. Единичная мощность современных электрогенераторов достигает 1500 МВ-А.

Устройство трехфазной синхронной машины

Основными частями трехфазной синхронной машины являются статор и ротор, причем статор не отличается от статора трехфазной асинхронной машины (см. рис. 14.1). Сердечник статора собран из изолированных друг от друга слоем лака листов электротехнической стали и укреплен внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена трехфазная обмотка.

Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит постоянного тока явнополюсный (рис. 15.1, где 1 — полюсы; 2— полюсные катушки; 3 — сердечник ротора; 4 — контактные кольца) или неявнопо-

Рис. 15.2

Рис. 15.1

лютый (рис. 15.2, где 1 — сердечник ротора; 2 — пазы с обмоткой; 3 — контактные кольца). Обмотка ротора через контактные кольца и щетки подключается к внешнему источнику постоянного тока — возбудителю — генератору постоянного тока малой мощности, ротор которого вращается на одном валу с ротором синхронной машины, или выпрямителю.

Для получения синусоидальной ЭДС в проводах обмоток фаз статора необходимо, чтобы магнитная индукция в воздушном зазоре, создаваемая магнитным полем тока ротора, распределялась синусоидально вдоль окружности ротора. В явнополюсной машине это достигается увеличением ширины воздушного зазора от середины полюса к его краям. В машинах с неявными полюсами используется соответствующее распределение обмотки возбуждения вдоль окружности ротора.

Ротор многополюсной синхронной машины имеет р пар полюсов, а токи в обмотках фаз статора образуют р пар полюсов вращающегося магнитного поля (см. рис. 14.10). При этом частота вращения поля по (14.8) равна частоте вращения ротора:

При промышленной частоте синусоидальных токов в обмотках фаз статора /= 50 Гц максимальная частота вращения ротора, соответствующая двухполюсной = 1) машине, равна 3000 об/мин. С такой частотой вращается ротор современного турбоагрегата, состоящего из первичного двигателя — паровой турбины и неявнополюсного синхронного генератора (турбогенератора).

Гидравлическая турбина гидроагрегата вращается медленно. Поэтому гидрогенераторы изготавливаются многополюсными, с явными полюсами и в большинстве случаев — с вертикальным валом. Частота вращения роторов гидрогенераторов — от десятков до нескольких сотен оборотов в минуту, чему соответствует несколько десятков пар полюсов. Гидрогенераторы имеют значительно большую массу на единицу мощности — свыше 8 кг/(кВ • А), чем турбогенераторы — менее 2,5 кг/(кВ-А).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >