Бесконтактные синхронные генераторы

В обычных синхронных генераторах обмотка возбуждения (ро­тора) с помощью контактных колец и щеток включается на постоянное напряжение. Это имеет ряд недостатков: требуется дополнительный автономный источник постоянного тока; щеточный узел нуждается в специальном уходе, уменьшается эффективность машины. Используют бесконтактные синхронные генераторы в основном двух типов. У синхронного генератора с постоянными магнитами нет обмотки возбуждения на роторе. Постоянные магниты на роторе исключают необходимость обмотки возбуждения, а также контактных колец, щеток и источника постоянного напряжения. КПД таких генераторов довольно высокий, так как отсутствуют потери в обмотке возбуждения. Существенный недостаток этого генератора – отсутствие прямого метода регулирования ЭДС, так как обычно ЭДС регулируется током возбуждения. В синхронных генераторах с постоянными магнитами применяется косвенный метод регулирования ЭДС. В сердечник статора укладывается дополнительная обмотка подмагничивания, которая питается постоянным током. Чем больше ток подмагничивания, тем меньше магнитная проницаемость сердечника, больше магнитное сопротивление, меньше поток и ЭДС генератора.

В синхронных генераторах с вращающимся выпрямите­лем обмотка возбуждения питается от дополнительного генератора, смонтированного на одном валу с основным. Этот дополнительный ге­нератор собирается по обратной схеме, т. е. статорная обмотка является обмоткой возбуждения. В роторной обмотке индуцируется ЭДС. На валу смонтирован выпрямитель, преобразующий переменную ЭДС в посто­янное напряжение для питания обмотки возбуждения генератора.

Синхронные двигатели

Основным преимуществом синхронного двигателя перед двигателями других типов является абсолютно жесткая механичес­кая характеристика (рис. 3.16), т. е. ротор вращается со скоростью вращающегося магнитного поля, возбуждаемого статором. Скорость вращения поля не зависит от момента сопротивления. Если сопротивление больше максимального, ротор останавливается.

Полюсы статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью. Но между осями этих полюсов есть некоторое угловое смещение. Это смещение зависит от момента сопротивления. Зависимость электромагнитного момента от угла между осями полюсов статора и ротора называется угловой характеристикой двигателя (рис. 3.17).

Рис. 3.16

Момент имеет положительные значения в пределах , но устойчивый режим работы может быть только на участке . Обычно

Синхронные двигатели использу­ют там, где требуются стабильная скорость вращения, экономичность.

Рис. 3.17 Рис. 3.18

U – образной характери­стикой синхронного двигателя на­зывается зависимость тока якоря от тока возбуждения при постоянном тормозящем моменте. Как и у генератора, минимальный ток обеспечи­вается при коэффициенте мощнос­ти (рис. 3.18). При ток ограничивается областью неустойчивой работы дви­гателя , а при — магнитным насыщением сердечника.