Синхронні машини

Безколекторні двохобмотувальні електричні машини, в якій одна обмотка запитана від електричної мережі змінного струму з незмінним значенням частоти, а інша підключена до джерела збудження постійного струму, з однаковими швидкостями обертання ротора машини і її магнітного поля. Головна область застосування - перетворення механічної енергії в електроенергію.

Типи синхронних машин

Існує кілька різновидів подібних машин, це:

1. Гідрогенератор - його ротор відрізняється наявністю явновиращенних полюсів і використовується при виробництві електричної енергії, працює на низьких оборотах.
2. Турбогенератор - відрізняється неявнополюсного конструкцією генератора, працює за допомогою турбін різного типу, швидкість відрізняється великою кількістю оборотів вала в хвилину, може досягати до 6000 об / хв.
3. Компенсатор - він виробляє реактивну потужність, не несе навантаження, використовується в цілях підвищення якості електричної енергії за рахунок поліпшеного коефіцієнта потужності, служить для стабілізації напруги.
4. Асинхронізованому машина подвійного живлення - в ній виробляється підключення роторною та обмотки обмоток від джерела струмів з різною частотою, відбувається створення несинхронного режиму роботи. Відрізняється стійким режимом роботи, служить перетворювачем фазних струмів, застосовується для вирішення вузькоспеціалізованих завдань.
5. Двополюсний імпульсний генератор - робота полягає в використанні режиму короткого замикання, діє короткочасно протягом часток секунди, виконує завдання для випробування апаратури високої напруги.
6. Синхронні двигуни - підрозділяються на ряд моделей, призначених для виконання різних цілей, це: крокові моделі, безредукторні, індукторні, гістерезисна, а також з використанням безконтактної технології двигуни.

Загальний принцип дії

За відповідності основному виконання, статор вважається якорем машини і має багатофазну обмотку, найчастіше, розраховану на три фази. Він виступає в якості індуктора, обмотка ротора (збудження) служить для створення потоку магнітної індукції збудження, її харчування здійснюється при використанні контактних кілець, через щітковий механізм, від джерела (якоря збудника). Конструктивне виконання машини, перш за все, залежить від необхідної частоти обертання, головним чином це позначається на конструктивних особливостях ротора, він буває двох основних видів, це явнополюсний і неявнополюсного типи.

Конструктивні особливості явнополюсного ротора

У першому випадку, ротор має два або більше явно виражених полюса. Стрижні (котушки), кріпляться в пазах за допомогою використання клинів з немагнітного ізоляційного матеріалу.

Стрижні виконують функцію обмоток збудження. Сердечник виготовляється з електротехнічної сталі. У полюсних наконечниках розташовуються стрижні обмотки, призначеної для пуску, вони виконуються з латуні, для якої характерний високий питомий опір.

Аналогічна обмотка, «біляча клітина», яка має в своїй конструкції котушки з міді, використовується для влаштування генераторів, вона виконує демпфуючу роль і виступає успокоителем, тому що сприяє зниженню нестійкості ротора, що з`являється під час перехідного режиму.

Припинення коливань відбувається після виникнення вихрових струмів, що з`являються при замиканнях в роторі з полюсами значної ваги.

Неявнополюсного ротор застосовується для конструкцій синхронних агрегатів великої потужності. Вони відрізняються високими швидкісними характеристиками. Число обертів вала може досягати межі близько 3000 об / хв.

Цей параметр обумовлює неможливість використання явнополюсного ротора в високошвидкісних машинах в зв`язку з труднощами кріплення полюсів і обмоток збудження при невеликій кількості пар полюсів.

Магнитопровод ротора виготовлений, як єдине ціле з валом машини і виконується з єдиною поковки. Набір його виробляється з міцної легованої сталі, в пазах здійснюється формування обмотки з мідних зі срібною присадкою провідників, це робиться для підвищеної термічної стійкості.

Порушення синхронної машини

Для живлення обмотки збудження передбачено наявність збудника, в його якості виступає генератор постійного струму, якір якого пов`язаний з валом машини, за допомогою використання механічного пристрою.

За способом збудження синхронні машини підрозділяються на два типи:

1. Порушення незалежного виду.
2. Самозбудження.

При незалежному збудженні схема має на увазі наявність підзбудника, який живить: обмотку головного збудника, реостат для регулювання, пристрої управління, регулятори напруги і т. Д. Крім цього способу, збудження може здійснюватися від генератора, що виконує допоміжну функцію, він приводиться в роботу від двигуна синхронного або асинхронного типу.

Для самозбудження, харчування обмотки відбувається через випрямляч, що працює на напівпровідниках або іонного типу.

Для турбо- і гідрогенераторів використовують тиристорні пристрої збудження. Струм збудження регулюється в автоматичному режимі за допомогою регулятора збудження. для синхронних машин малої потужності характерне використання регулювальних реостатів, вони включені в ланцюг обмотки збудження.

Принцип роботи

Обертається з певною частотою, створюваний ротором, потік збудження, перетинає витки обмотки статора, він робить індукування в фазах зі змінною ЕРС, змінною з частотою, яка визначається за формулою:

f1 = pn2 / 60.

При приєднанні статора до навантаження, струм в обмотці створює магнітне поле, що обертається зі швидкістю однаковою зі швидкістю обертання ротора. Магніторушійна сила обмоток збудження і обмотки статора, і результуючі обертового магнітного поля, створюють результуючий магнітний потік.

Синхронні машини високої потужності - конструктивні особливості

З огляду на використання значної величини потужності, синхронна установка піддається значному механічному впливу, а також електромагнітної навантаженні, внаслідок чого відбувається істотне нагрівання різних частин машин, для чого необхідно виконати інтенсивне охолодження машини. Щоб зберегти певні габаритні розміри, для отримання необхідного значення потужності, виконують машини з різними особливостями, диктують підрозділ машин на кілька типів, це: турбогенератори, гідрогенератори, дизель-генератори, синхронні компенсатори, синхронні двигуни.

турбогенератори

Конструкція машини виконана з горизонтальною віссю і працює за рахунок використання турбіни, ротор обов`язково неявнополюсного виконання. Швидкість обертання валу відрізняється максимально можливим числом оборотів обертання і становить 3000 об / хв.

За рахунок того, що в машині всього два полюси, її конструктивна частина відрізняється зменшеними габаритами і вагою. При використанні такого агрегату на АЕС, застосовують машини з кількістю оборотів вала 1500 об / хв, з 4 полюсами, діаметр ротора менше довжини його активної частини. Система, яка використовується для охолодження, застосовує поверхневий і непрямий примусовий обдув, іноді застосовують непрямий водневе або водяне і масляне охолоджування.

Гідрогенератори

Функціонування гідрогенератора здійснюється при використанні гідравлічної турбіни, що володіє невисокою кількістю оборотів вала від 50 до 500 об / хв. Ротор явнополюсного виконання відрізняється наявністю великої кількості пар полюсів. Його діаметр для деяких типів гідрогенераторів може доходити до 16 м., Тоді як довжина складає всього 1,75 м. Його потужність досягає 640 МВ * А.

Вал може розташовуватися вертикально. Гідрогенератор і турбіна об`єднані одним валом ротора, також на ньому може бути встановлений збудник, підзбудника і синхронний генератор, який здійснює харчування електричних двигунів, призначених для регулювання турбіни. Головне зусилля в машині доводиться на опорний підшипник, він здатний витримати вагу роторів всього обладнання, динамічні зусилля і тиск води, прикладена до турбінним лопатей. Система охолодження в пристроях цього типу виконується за допомогою омивання капсули, в яку укладені об`єднані одним валом елементи синхронного агрегату.

синхронний компенсатор

Машина генерує реактивну потужність і працює в руховому режимі холостого ходу, що використовує активну мережеву навантаження. Конструкція явнополюсного виконання зазвичай присутній до восьми пар полюсів. Ротор виготовлений полегшеним, так як на валу відсутня будь-яка навантаження. Часто використовується герметизована конструкція машини, без виведення назовні вала компенсатора, система охолодження працює за рахунок використання водню, закачаного при великому тиску, всередину.

Дизель генератор

Машина має в своїй конструкції явнополюсний ротор і має на увазі горизонтальну установку валу. Особливість - використання одного опорного підшипника, в якості другої опори використовується підшипник вала генератора. На єдиному з ними валу встановлений збудник.

Пишіть коментарі, доповнення до статті, може я щось пропустив. Ви можете подивитися на карту сайту, буду радий, якщо ви знайдете на моєму сайті ще що-небудь корисне. Всього найкращого.