А втоматика элементтері мен құрылғылары

6. Синхронды машиналар

6.1. Синхронды генератор құрылысы және жұмыс жасау принципі

Айнымалы токтың синхронды машинасы деп ротордың n айналу жиілігі статордың магнит өрісінің айналу жиілігіне тең болуын айтады.

Синхронды машиналар қоздыру тәсіліне қарай электромагнитті (электромагниттері көмегімен) және магнитэлектрлі (тұрақты магниттер көмегімен) болып бөлінеді. Синхронды машина генераторлық та, қозғалтқыштық та режимдерде жұмыс жасай алады.

Ротордың құрылысына қарай синхронды машина анық емес полюсті(6.1,а сур.) немесе анық полюсті (6.1, б) болады.

Синхронды машина көп қолданысты айнымалы токтың генераторы арқасында алды. Электрлік станцияларда біріншілік қозғалтқыш ретінде бу турбинасы мен гидравликалық турбинадан келтірілген гидрогенераторлар қолданылатын турбогенераторлар қолданылады.

Турбогенератор–журдек, анық емес полюсті машина (6.1, а), олар ТЭЦ да бойымен орналасқан. Аз диаметрі болса да, үлкен ұзындығы бар.

Гидрогенераторлар–жай жүретін, анық полюсті машиналар (6.1, б), олар ГЭС тігінен орнатылған. Кішкентай биіктігіне қарамастан үлкен диаметрлі болып келеді.

Синхронды машинаның құрылысы (6.1, а) асинхронды машинаныкі сияқты электротехникалық болат беттерінен алынатын статордан 1 құралған. Үш фазалы орам 2 статор саңылауларында орналасқан. Статордың ішінде құрылысы бойынша анық емес полюсті (6.1, а) немесе анық полюсті (6.1, б) ротор 3 орналасқан. Ротор орамасын 4 қоздыру орамы деп атайды, өйткені бұл орам машинада магнит өрісін қоздырады және бұл орам тұрақты ток көзінен қоректенеді. Ротор әрдайым қозғалыста болғандықтан, түйіскен сақиналар 5 мен щетка 6 арқылы ротордың қоздыру орамы сыртқы тұрақты ток көзіне қосылады.

Синхронды генератордың жұмыс жасау принципі. Егер де синхронды генератордың роторын құрылған айналу жиілігі бар қозғалтқыш Д (6.2) және тұрақты ток көзінен В қоздыру орамына кернеу беріп,соның арқасында айналысқа түсірсек, онда магнит өрісінің қоздырылуы статордың орамымен қиылысып, оның фазаларында жиілікпен өзгеретін ЭҚК айналысын индукциялайды.

Егер генератор статорының орамын жүктемеге қоссақ, онда осы ораммен өтетін үш фазалы ток айналу жиілігі бар айналмалы магнит өрісін тудырады.

Осылайша, ротор статордың магнит өрісі жиілігі сияқты айналады, яғни . Осыған байланысты бұл машинаны синхронды деп атайды. Біріншілік қозғалтқыштың айналу жиілігін тұрақты қалыпта ұстау үшін арнайы реттеуіштер қарастырылған.

Синхронды машинада ЭҚК индукцияланатын және жүктемелік ток өтетін орамды, якорь орамы деп атаймыз. Ол машинаның бір жартысы болып келеді, онда қоздыру орамы, индуктор орналасқан.

Электромагнитті қоздыруы бар машиналар үшін қоздыру орамының тұрақты тогын қоздырғыштардан келтіреді, олар снхронды машинамен бір білікте тұрған тұрақты ток машинасымен көрсетілген.

6.1. Сурет. Үш фазалы синхронды машинаның құрылысы:

а – анық емес полюсті ротор; б – анық полюсті ротор

Жоғары коэроцитивті қорытпалардың өндірісте тұрақты магнитте қолдануды үйрену синхронды машинаның магнитэлектрлік қоздыруын табыспен қолдануға мүмкіндік береді. Мұндай машинаның қарапайым құрылысы оның жоғары сенімділігіне әкеледі және машина ПӘК жоғарылығы қоздыруға шығыны жоқтың арқасында болды. Жоғары жиілікте және аз қуатта магнитэлектрлік қоздырғыштарды қолдану синхронды машинаның өлшемдерін, массасын және бағасын азайтуға мүмкіндік береді. Мұндай синхронды машиналар автономды түрде жоғары жиілігі аз және орташа қуатты генератор ретінде жұмыс жасайды.

Магнитэлектрлік қоздыруы бар синхронды қозғалтқыштар жіберу қасиетінің нашарлығына байланысты жеткіліксіз қолданылады. Синхронды машинадағы электромагнитті процесс электромагнитті жолмен қоздырылған қарапайым синхронды машинадағыдай болып келеді. Ерекшелігі тек қана якорь реакциясында болып келеді.

Егер қарапайым синхронды машинада жуктемені алып тастағанда магниттік өріс толығымен қалпына келеді, ал магнитэлектрлік машинада якорь реакциясы арнайы шарттарда тұрақты магниттерді магнитсіздендіруге әкеліп соқтырады.