10 Устройство и принцип работы трехфазного синхронного генератора
Синхронными называются электрические машины, частота вращения которых связана постоянным соотношением с частотой сети переменного тока, в которую эта машина включена. Синхронные машины служат генераторами переменного тока на электрических станциях, а синхронные двигатели применяются в тех случаях, когда нужен двигатель, работающий с постоянной частотой вращения. Синхронные машины обратимы, т.е., могут работать и как генераторы и как двигатели. Синхронная машина переходит от режима генератора к режиму двигателя в зависимости от того, действует на неё вращающая или тормозящая механическая сила. В первом случае она получает на валу механическую, а отдаёт в сеть электрическую энергию, а во втором случае она получает из сети электрическую, а отдаёт на валу механическую.
Синхронный генератор имеет две основные части -ротор и статор, причем статор не отличается от статора асинхронной машины. Ротор синхронной машины представляет собой систему вращающихся электромагнитов, которые питаются постоянным током, поступающим в ротор через контактные кольца и щетки от внешнего источника. Роторы бывают явнополюсные (рис. 3.20,а) и неявнополюсные (рис. 3.20,б).
Синхронная скорость ротора:
В маломощных синхронных генераторах обычно используется самовозбуждение: обмотка возбуждения питается выпрямленным током того же генератора (рис. 3.21)
11 Как осуществляется самовозбуждение трехфазного синхронного генератора?
Самовозбуждение генератора происходит следующим образом. В момент пуска генератора, благодаря остаточной индукции в магнитной системе, появляются слабые ЭДС и токи в рабочей обмотке генератора. Это приводит к появлению ЭДС во вторичных обмотках трансформаторов ТТ и небольшого тока в цепи возбуждения, усиливающего индукцию магнитного поля машины. ЭДС генератора возрастает до тех пор, пока магнитная система машины полностью не возбудится.
Среднее значение ЭДС, наводимое в каждой фазе обмотки статора
n – скорость вращения ротора;
Φ – максимальный магнитный поток, возбуждаемый в синхронной машине;
c – постоянный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности данной машины.
Напряжение на зажимах генератора
I – ток в обмотке статора (ток нагрузки);
Z – полное сопротивление обмотки (одной фазы).
12 Что такое реакция якоря и как зависит напряжение на зажимах синхронного генератора от нагрузки?
Взаимодействие магнитного потока якоря с магнитным потоком индуктора называют реакцией якоря. Реакция якоря зависит от характера нагрузки (активная, реактивная). Рассматривают три вида нагрузки: активную, индуктивную и емкостную.
----К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпадает по фазе с э. д. с, индуктированной в обмотке статора. Рассмотрим момент, когда обе стороны катушки однофазной обмотки оказались над серединами полюсов. В этот момент э. д. с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу «буравчика». Этот случай носит название поперечной реакции якоря
----- Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой При этом ток отстает от э. д. с. на 90°. Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующихпроводников на расстояние, равное половине полюсного деления. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.
---Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э. д. с. на 90°. Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.