Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип работы однофазных контактных и бесконтактных сельсинов.

2. Приведите схему включения и опишите работу однофазных сельсинов в ин­дикаторном режиме.

3. Приведите схему включения и опишите работу однофазных сельсинов в трансформаторном режиме.

Тема 9. Синхронные генераторы.

СГ так же, как и Г=Т, бывают с независимым возбуждением и с самовозбуждением. В зависимости от назначения подразделяются на:

а) СГ промышленной частоты (50 Гц);

б) СГ повышенной частоты;

в) синхронные тахогенераторы (СТг)

Внешняя характеристика СГ – это зависимость U_г = f(I_г) при n = const, I_в = const, cos = const ( - угол между U_г и I_г, зависит от характера нагрузки генератора). Она описывается более сложными соотношениями, чем у Г=Т. Это связано с тем, что у СГ частота выходной ЭДС является функцией скорости вращения ротора. Следовательно, реактивная составляющая комплексного сопротивления нагрузки z_н и индуктивное сопротивление самой обмотки при изменении скорости вращения изменяются. Поэтому зависимость U_г = f(n) нелинейна. Поэтому СГ не используются в качестве тахогенераторов в автоматических системах.

Генераторы повышенной частоты - это СГ, вырабатывающие напряжение с частотой свыше 50 Гц. Использование повышенной частоты позволяет уменьшить габариты и массу электрических машин, использовать высокоскоростные асинхронные двигатели в электроприводах.

Рис. 63-4. Устройство синхронной машины с когтеобразными полюсами.

1 - диск с системой северных полюсов индуктора; 2 - ярмо индуктора; 3 - диск с системой южных полюсов индуктора; 4 - обмотка возбуждения; 5 - магнитопровод якоря; 6 - обмотка якоря.

Частота напряжения на выходе СГ f = pn , где р – число пар полюсов. Увеличение n ограничено механической прочностью ротора, увеличение р ведет к увеличению габаритов, поскольку при этом возрастает объем, требуемый для размещения обмоток. Поэтому в качестве таких Г помимо СМ обычной конструкции применяют и другие конструкции.

а) Генератор с когтеобразными полюсами. Устройство такого СГ показано на рисунке .При возбуждении индуктора (обмотки ротора) линии образующегося магнитного поля сцепляются с обмоткой статора и наводят в ней ЭДС. Благодаря большому числу когтеобразных полюсов, размещенных на роторе (р велико), частота ЭДС статора также велика. Достоинства такого СГ - простая конструкция ОВ; недостатком является значительное поле рассеяния.

Существует и разновидность конструкции такого СГ – с неподвижной ОВ, т.е. на роторе такой машины отсутствуют контактные кольца.

б) Индукторные генераторы. В индукторной СМ ОВ и обмотка якоря (ОЯ) расположены на статоре, т.е. неподвижны. Ротор представляет собой цилиндрический магнитопровод с равномерно распределенными по его окружности зубцами и пазами (без каких либо обмоток). Электромеханическое преобразование энергии в такой машине происходит благодаря изменению взаимной индуктивности М_вя между ОЯ и ОВ, которое происходит при перемещении зубцов магнитопровода ротора относительно зубцов магнитопровода статора. Действительно, ЭДС обмотки якоря e_я = - dΨ_я/dt. Поскольку потокосцепление якоря Ψ_я = М_вяi_в, то

e_я = - d(М_вяi)_в/dt = - i_в (dМ_вя/dt).

Рис. 63-7. Индукторная синхронная машина

в разноимённополюсном исполнении.

Частота изменения М_вя во времени пропорциональна числу зубцов ротора z: f = zn, такова же и частота ЭДС e_я.

Существуют две конструктивные разновидности таких машин: разноименнополюсные (ротор при вращении перемагничивается, см. рисунок ), и одноименнополюсные, в которых ротор не перемагничивается.

Достоинство таких СГ – простота конструкции (нет обмотки на роторе) и, следовательно, высокая надежность. К сожалению, габариты и масса их велики, поскольку поток возбуждения изменяется от Ф_макс до Ф_мин, а не от –Ф_м до + Ф_м).