Тема 3.2 Машины переменного тока
Устройство, назначение узлов синхронного генератора
Конструкция синхронного генератора
Упрощенная модель синхронного генератора
1 – неподвижная часть машины-СТАТОР- представляет собой полый шихтованный цилиндр с продольными пазами на внутренней поверхности. В пазах расположена обмотка статора
2 – обмотка статора
РОТОР – подвижная часть машины, состоящая из вала ротора и постоянного магнита.
3 – вал ротора
4 - постоянный магнит с полюсами N и S
Вал ротора ременной передачей связан с приводным двигателем. В качестве приводного двигателя может использоваться двигатель внутреннего сгорания или турбина.
Ротор генератора вращается с частотой n1.Создается переменное магнитное поле, т.к. полюсы меняются местами. Магнитные силовые линии пересекают витки обмотки статора, наводят в них ЭДС. Обмотка статора замкнута на нагрузку Z. В замкнутой цепи появится ток. Каждая смена полюсов сопровождается изменением направления ЭДС в обмотке статора. Таким образом, в обмотке статора синхронного генератора наводится ЭДС, ток обмотке и в нагрузке тоже будет переменным.
Частота ЭДС синхронного генератора определяется по формуле
f = 
p- число пар полюсов (на данном рисунке р =1);
n1 – скорость вращения ротора, об/мин.
Для получения промышленной частоты f = 50Гц ротор такого генератора необходимо вращать с частотой n1 = 3000 об/мин.
Постоянные магниты на роторе используются в синхронных генераторах малой мощности. В генераторах большой мощности для получения поля возбуждения применяют обмотку возбуждения. Эта обмотка располагается на роторе, подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты.
Электромагнитная схема трехфазного синхронного генератора
С1,С2,С3, - обмотки статора (фазы), соединены по схеме треугольник
1- статор
2- обмотка возбуждения
N-S – сердечник ротора
При вращении ротора в обмотках статора наводятся ЭДС. С подключением нагрузки в обмотках статора появляются токи IA, IB, IC.
В рассмотренных генераторах поле статора и ротор вращаются с одинаковой скоростью, т.е. синхронно, отсюда и название – синхронные генераторы.
Реакция якоря синхронной машины
В процессе работы нагруженного синхронного генератора в нем одновременно действуют две магнитодвижущие силы (МДС): МДС обмотки статора и МДС обмотки возбуждения. МДС статора (ее называют МДС якоря) воздействует на МДС возбуждения, усиливая или ослабляя поле возбуждения или искажая его форму.
Воздействие МДС обмотки статора на МДС обмотки возбуждения называют реакцией якоря.
Реакция якоря влияет на рабочие свойства синхронной машины.
При активной нагрузке фаз искажается результирующее магнитное поле машины, магнитный поток ослабляется, система несколько размагничивается. ЭДС машины уменьшается.
При индуктивной нагрузке фаз магнитное поле не искажается. Реакция якоря оказывает продольно-размагничивающее действие. Поле машины несколько уменьшается.
При емкостной нагрузке фаз происходит усиление магнитного поля возбуждения. Реакция якоря оказывает продольно-намагничивающее действие. Магнитное поле машины не искажается.