12. Работа асинхронной машины в генераторном режиме.

Если ротор асинхронной машины, включенной в сеть с напряжением U1, вращать посредством первичного двигателя в направлении вращающегося поля статора, но со скоростью n2>n1, то движение ротора относительно поля статора изменится (по сравнению с двигательным режимом этой машины), так как ротор будет обгонять поле статора.

При этом скольжение станет отрицательным, а направление э.д.с. Е1, наведенной в обмотке статора, а следовательно, и направление тока I1 изменятся на противоположное. В результате электромагнитный момент на роторе также изменит направление и из вращающего (в двигательном режиме) превратится в противодействующий (по отношению к вращающему моменту первичного двигателя). В этих условиях асинхронная машина из двигательного перейдет в генераторный режим, преобразуя механическую энергию первичного двигателя в электрическую. При генераторном режиме асинхронной машины скольжение может изменяться в диапазоне − ∞ < s < 0, при этом частота э.д.с. асинхронного генератора остается неизменной, так как она определяется скоростью вращения поля статора, т.е. остается такой же, что и частота тока в сети, на которую включен асинхронный генератор.

Ввиду того, что в генераторном режиме асинхронной машины условия создания вращающегося поля статора такие же, что и в двигательном режиме (и в том и в другом режимах обмотка статора включена в сеть с напряжением U1), и потребляет из сети намагничивающий ток I0, то асинхронная машина в генераторном режиме обладает особыми свойствами: она потребляет реактивную энергию из сети, необходимую для создания вращающегося поля статора, но отдает в сеть активную энергию, получаемую в результате преобразования механической энергии первичного двигателя.

В отличие от синхронных асинхронные генераторы не подвержены опасностям выпадения из синхронизма. Однако асинхронные генераторы не получили широкого распространения, что объясняется рядом их недостатков по сравнению с синхронными генераторами. Одним из существенных недостатков асинхронных генераторов является значительная реактивная мощность, потребляемая ими из сети. Величина этой мощности пропорциональна намагничивающему току I0 и может достигать 25-45% от номинальной мощности машины.

Асинхронный генератор может работать и в автономных условиях, т.е. без включения в общую сеть. Но в этом случае для получения реактивной мощности, необходимой для намагничивания генератора, используется батарея конденсаторов, включенных параллельно нагрузке на выводы генератора. Изменением емкости конденсаторов можно изменять величину намагничивающего тока, а следовательно, и величину напряжения генераторов. Из-за чрезмерной громоздкости и высокой стоимости конденсаторных батарей асинхронные генераторы с самовозбуждением не получили распространения. Асинхронные генераторы применяются лишь на электростанциях вспомогательного значения малой мощности, например в ветросиловых установках.

12. Устройство и принцип действия синхронного генератора.

Н а статоре СГ расположена многофазная обмотка. Обмотка ротора питается от источника постоянного тока – обмотки возбуждения, т.к. она создает в машине магнитный поток возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником пост тока путем контактных колец и щеток. При вращении ротора с частотой n₂, поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в ее фазах пропорциональную ЭДС, изменяющуюся с частотой f1=pn₂/60. Если обмотка статора подключена к нагрузке, то проходящий по этой обмотке многофазный ток Iа создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n₁=60f₁/p. Из приведенного выражения следует, что n₁=n₂, т.е. ротор вращается с той же частотой, что и поле статора.

В СГ применяют 2 различные конструкции ротора: ЯВНОПОЛЮСНАЯ (1) и НЕЯВНОПОЛЮСНАЯ (2).

2-х и 4-х полюсные СГ, работающие с n₂=1500 или 3000 об/мин. Изготавл. как правило с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора невозможно по условию обеспечения механической прочности крепления полюсов и обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения в таких СГ размещена в пазах сердечника и укрепляется немагнитными клиньями. Для получения приближенного синусоидального распределения магнитной индукции обмотк. возб укладывается в пазы, занимающие 2/3 полюсного деления.

Явнополюсный ротор обычно исполняется в машинах с 4 полюсами и более. Обмотка возбуждения в этом случае выполняется в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещаются на сердечниках полюсов и закрепл. с помощью полюсных наконечников. Этим наконечникам обычно придают такой профиль, чтобы воздушный зазор между полюсным наконечником и статором был минимальным под серединой полюса и максимальным у его краев, благодаря чему кривая распределения индукции в воздушном зазоре почти синусоидальна.