3.2. Устройство см.

Рассмотрим конструкцию СМ в прямой электромагнитной схеме. В этом случае статор играет роль якоря, т.е. представляет собой аналог статора асинхронной машины.

Статор представляет собой цилиндр, набранный из отдельных пластин электротехнической стали с размещенной в пазах распределенной магнит фазной (чаще всего 3-х фазной) обмоткой. Пазы имеют специальную форму. Это вместе с распределенной характеристикой фазных обмоток позволяет приблизить форму распределения индукции магнитного поля якоря вдоль расточки статора (в его воздушном зазоре) к синусоидальному характеру. Концы фазных обмоток выведены на щиток, где соединяются по схеме «треугольник» или «звезда».

Ротор (индуктор) синхронной машины может иметь 2 конструктивных решения. Он изготавливается как неявнополюсный, так и явнополюсный.

Неявнополюсный ротор используется в быстроходных машинах с одной либо с двумя парами полюсов при n₀=60f/p=3000 (1500)мин^-1 (f=50 Гц).

В случае СМ, работающей в режиме генератора – это турбо или парогенераторы с большой частотой вращения.

Ротор представляет собой массивную цилиндрическую паковку, т.е. не набирается из отдельных пластинок, электротехнической стали из ферро магнитного материала, в пазы которой укладывается обмотка возбуждения. Эта обмотка через систему колец, расположенных на валу ротора, и щеток, жестко закрепленных в щеткодержателях, находящихся на статоре, электрически соединена с внешним источником постоянного тока. Источником постоянного тока выступает электрическая машина постоянного тока (электрический машинный возбудитель). Теперь чаще используют электронный преобразователь (выпрямители), что улучшает показатели системы возбуждения:

1. увеличивает быстродействие системы возбуждения

2. увеличивает кратность токов возбуждения.

В случае машин большой единичной мощности ротор изготавливают значительной длины, но сравнительно малого диаметра, что определяется значительными механическими силами, действующими на быстровращающийся ротор.

Ротор с явно выраженными полюсами используют в тихоходных машинах (в частности генераторы, устанавливаемые на равнинных реках с малой высотой падения воды).

Явнополюсный ротор представляет собой крестовину, на которой размещено требуемое число пар полюсов (больше 2-х) в виде полюсных башмаков, на которые крепятся обмотка возбуждения, и полюсных наконечников.

Число пар полюсов ротора с явно выраженными полюсами: р=60f₁/n₀.

Большое число пар полюсов ротора увеличивает его размеры. Действительно, диагональ ротора тихоходного двигателя достигает 8-10м.

3.3. Работа синхронного генератора (сг) в режиме холостого хода, характеристика холостого хода.

В режиме холостого хода обмотка якоря (статора) не обтекается током (I_Я=0). Поэтому электромагнитное поле машины представляет собой поле наводимое обмоткой ротора, обтекаемое током I_В.

Ротор, вращаясь под воздействием М_В≠0, приложенное к его валу, переносит собой магнитное поле (со скоростью n₀=60f/p, при р=50Гц), которое пересекая обмотку якоря индуцирует в фазах обмотки ЭДС, действующее значение которой E₀=4,44W₁f₁ФК_ОБМ1.

Величина ЭДС E₀ зависит от тока I_В. Характеристика этой зависимости повторяет кривую намагничивания В(Н) ферромагнитного сердечника.

В последствии изучения явлений в синхронных машинах будем считать, что конструкция СМ и режимы ее работы выбраны так, что машина работает на линейной механической характеристике E₀(I_в), т.е. магнитопровод не насыщается. Известно, что магнитная цепь электрических машин и аппаратов не насыщена, если В≤1,5÷1,7 Тл.

Согласно ГОСТу на качество электрической энергии кривая U₁(t) должна практически представлять собой синусоиду. Это обеспечивается благодаря гармоническому характеру распределения кривой В вдоль расточки статора.