ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В синхронных машинах число оборотов ротора равно числу оборотов магнитного поля статора и, следовательно, определяется частотой тока сети и числом пар полюсов, т. е
>Как и всякая электрическая машина, синхронная машина обратима, т. е. может работать как генератором, так и двигателем.
Синхронные генераторы широко применяются. Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами, первичными двигателями которых являются либо гидравлические, либо паровые турбины, либо двигатели внутреннего сгорания.
Синхронные двигатели используют в установках средней и большой мощности. Основным достоинством их является высокий коэффициент мощности. У этих двигателей соs j может быть равен единице, и, более того, они могут работать с потреблением опережающего тока из сети, представляя собой емкость для сети. Это свойство синхронных двигателей широко используется. Синхронный двигатель, потребляющий опережающий ток из сети, компенсирует реактивную мощность других приемников энергии, включенных в эту сеть, и повышает коэффициент мощности всего предприятия. Магнитное поле в машине создается постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения. Потребность в источнике постоянного тока для питания обмотки возбуждения является очень существенным недостатком синхронных машин.
Обычно обмотки возбуждения получают энергию от возбудителя, который представляет собой генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Возбудитель находится на одном валу с рабочей машиной, и мощность его составляет малую величину, порядка 1—5% мощности синхронной машины, возбуждаемой им. При небольшой мощности широко используются схемы питания обмо-
|
|
I ток возбуждения синхронных машин из сети переменного тока Через полупроводниковые выпрямители. При вращении ротора магнитные линии потока остаточного магнетизма пересекают проводники обмотки статора и индуктируют в них э. д. с. Вызванный этой э. д. с. ток посредством трансформатора и полупроводниковых вентилей преобразуется в постоянный и протекает через обмотку возбуждения. Вследствие этого происходит усиление магнитного поля генератора и его возбуждение до номинального напряжения.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
В генераторах обмотка состоит из большого числа проводов, которые, соединяясь между собой, образуют витки и катушки. Простейшим генератором может быть виток из провода / и 2, вращающийся в магнитном поле (рис. 125).
Магнитное поле возбуждается I током обмотки возбуждения, помещенной на полюсах статора N —S.
При вращении витка проводники 1 и 2 пересекают магнитные линии магнитного поля полюсов N — S, вследствие чего в витке будет индуктироваться э. д. с.
Концы витка соединены с кольцами 3, вращающимися вместе с витком. Если на кольцах поместить неподвижные щетки и соединить их с приемником электрической энергии, то по замкнутой цепи, состоящей из витка, колец, щеток и приемника энергии, потечет электрический ток под действием э. д. с, созданной в витке.
Полученная в таком простейшем генераторе э. д. с. будет непрерывно изменять-
ся в зависимости от положения витка в магнитном поле. В момент изображенный на рис. 125, проводники 1 и 2 находятся под серединами полюсов и при вращении витка пересекают в единицу времени наибольшее число магнитных линий магнитного поля. Следовательно, в данный момент индуктируемая в витке э. д. с. будет иметь наибольшее значение.
|
|
В дальнейшем при повороте витка изменится число магнитных линий магнитного поля, пересекаемых в единицу времени проводниками 1 и 2. В момент, соответствующий повороту витка на 90° в пространстве, проводники витка будут перемещаться в вертикальном направлении, совпадающем с направлением магнитных линий магнитного поля. Следовательно, проводники 1 и 2 не пересекают магнитных линий и э.д. с. в витке равна нулю.
При повороте витка на угол, больший 90°, изменится направление перемещения этих проводников в магнитном поле, а следовательно и направление э. д. с, индуктируемой в витке.
Если магнитное поле между полюсами N и S распределяется равномерно, то э. д. с. будет меняться во времени синусоидально. За один оборот витка в пространстве э.д.с, индуктируемая в нем, претерпевает один период изменения.
Если виток вращается при помощи какого-либо первичного двигателя с постоянным числом оборотов п в минуту, то в этом витке индуктируется переменная э. д. с. с частотой
