Конструкція синхронних генераторів

Будь-яка синхронна машина складається з двох головних частин: нерухомого статора і обертового ротора (рис.5.1). Статор і ротор розділені повітряним проміжком, який у великих синхронних машинах, як правило, значно більший, ніж у асинхронних машинах, однакових за потужністю.

За конструкцією статор синхронної машини принципово не відрізняється від статора асинхронної машини. Сердечник статора 1 набирають з штампованих ізольованих листів електротехнічної сталі. В пазах статора розташовують обмотку змінного струму 2 (як правило, трифазну). На валу 4 закріплюють ротор 3 з обмоткою збудження. Кінці цієї обмотки підводять до контактних кілець 5. Для подачі постійного струму в обмотку збудження по контактним кільцям ковзають щітки 6. Джерелом постійного струму в розглянутій машині служить збуджувач 7, що являє собою генератор постійного струму, якір якого закріплений на загальному валу з ротором синхронної машини.

image002

Рис. 5.1. Пристрій явнополюсної синхронної машини

Постійний струм, проходячи по обмотці збудження, створює магнітне поле ротора-поле збудження.

Ротори синхронних генераторів бувають з явно вираженими і неявно вираженими полюсами.

Явнополюсний ротор (рис.5.2) складається з валу 1, на якому закріплені сердечники полюсів з полюсними котушками 2. Сердечники полюсів закінчуються полюсними наконечниками 3, які зазвичай обробляють таким чином, щоб повітряний проміжок між полюсним наконечником і статором отримувався нерівномірним. Він мінімальний під серединою полюса і максимальний біля його країв (рис.5.3, d2>d1). Робиться це для того, щоб криву магнітної індукції В0 в повітряному проміжку, що має форму трапеції при рівномірному проміжку 1, максимально наблизити до синусоїди 2.

Синхронні машини з явно вираженими полюсами, як правило, багатополюсні. Вони, зазвичай, розраховуються на невеликі частоти обертання.

Гідрогенератори завжди явнополюсні. Так як при малих частотах обертання n1 (які розвиває турбіна) гідрогенератори повинні видавати електроенергію промислової частоти 50 Гц, то вони повинні мати велике число пар полюсів:

р = 60×50/n1

Ротори генераторів мають великий діаметр (для розташування полюсів) і малу довжину.

Турбогенератори являються швидкохідними синхронними машинами. Пояснюється це високою частотою обертання парових турбін, ККД яких збільшується з підвищенням частоти обертання. Як правило, турбогенератори виготовляються двохполюсними (2р=2) і мають частоту обертання n1=3000 об/хв.

При такій великій частоті обертання явнополюсна конструкція ротора непридатна через недостатню механічну міцність. Тому турбогенератори мають неявнополюсний ротор — кований стальний циліндр з профрезованими повздовжніми пазами для укладки обмотки збудження (див. рис.5.7, б). Неявнополюсні ротори мають порівняно невеликий діаметр при значній довжині.

image004

Рис. 5.2. Явнополюсний ротор Рис. 5.3. Розподіл магнітної

індукції в проміжку синхронної машини

В синхронних машинах використовуються два способи збудження: електромагнітне збудження і збудження постійними магнітами.

В залежності від способу живлення обмотки збудження постійним струмом розрізняють незалежне збудження і самозбудження.

При незалежному збудженні для отримання постійного струму використовують збуджувач З (див. рис.5.1), який розташовується на одному валу з синхронною машиною і являє собою генератор постійного струму, потужність якого не перевищує 2¸5% від потужності синхронної машини.

При самозбудженні для живлення обмотки збудження постійним випрямленим струмом, що отримується від генератора, використовуються випрямлячі.

У випадку збудження постійними магнітами ротор не має обмотки збудження, а його полюси являють собою постійний магніт. Це дає можливість отримати машину без контактних кілець, а тому, підвищити її надійність і ККД.

На полюсних наконечниках явно виражених полюсів ротора є пази, в яких укладають стержні демпферної короткозамкненої обмотки. Ця обмотка служить для заспокоєння ротора в генераторах, а також для пуску в синхронних двигунах.

Синхронні машини невеликої потужності іноді виготовляють оберненими (за типом машин постійного струму). У таких машин обмотка змінного струму розташовується в пазах ротора і виводиться до трьох контактних кілець, а обмотка збудження розташовується на явно виражених полюсах статора. Потужними ці машини не виготовляються, так як при такій конструкції через контактні кільця приходиться пропускати великий змінний струм (головний струм машини) при високій напрузі, тоді як в машинах звичайного виконання через контактні кільця ротора приходить невеликий за величиною струм збудження при напрузі до 440 В.

Синхронні двигуни малих потужностей досить різноманітні за конструкцією.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье