Лекция 3. Основы энергетики

Производство электроэнергии

Рисунок 3.1. Виды энергетических установок

4.1. Принцип действия синхронного генератора

Общее устройство, а затем принцип действия

На всех электростанциях для выработки электроэнергии установлены синхронные генераторы. В корпус генератора укладывают железо статора из листов трансформаторной стали. В пазы железа статора укладывают трехфазную обмотку, фазы которой сдвинуты по расточке статора в пространстве на 120 градусов. В расточку статора вводят ротор — электромагнит — индуктор, который на ТЭС имеет два полюса или одну пару полюсов — северный и южный. Ротор-индуктор вращается турбиной и по правилу правой руки наводит в обмотках статора ЭДС. Если ротор вращается по часовой стрелке, то неподвижные проводники обмотки статора, в которых наводится ЭДС движутся относительно магнитного поля ротора против часовой стрелки. Если силовые линии поля ротора входят в ладонь, большой палец показывает направление движения проводника в магнитном поле, то четыре пальца указывают направление ЭДС. На рисунке наибольшая ЭДС наводится в витках фазы А, где наибольшая густота магнитных силовых линий

4.1. Принцип действия синхронного генератора

На всех электростанциях для выработки электроэнергии установлены синхронные генераторы. В корпус генератора укладывают железо статора из листов трансформаторной стали. В пазы железа статора укладывают трехфазную обмотку, фазы которой сдвинуты по расточке статора в пространстве на 120 градусов. В расточку статора вводят ротор — электромагнит — индуктор, который на ТЭС имеет два полюса или одну пару полюсов — северный и южный. Ротор-индуктор вращается турбиной и по правилу правой руки наводит в обмотках статора ЭДС. Если ротор вращается по часовой стрелке, то неподвижные проводники обмотки статора, в которых наводится ЭДС движутся относительно магнитного поля ротора против часовой стрелки. Если силовые линии поля ротора входят в ладонь, большой палец показывает направление движения проводника в магнитном поле, то четыре пальца указывают направление ЭДС. На рисунке наибольшая ЭДС наводится в витках фазы А. При повороте ротора на 120⁰ в расточке статора максимальная ЭДС будет в витках обмотки фазы В, а еще через 120⁰ — в витках обмотки фазы С. Один поворот ротора на 360⁰ = 2π радиан осуществляется за 0,02 с. Другими словами период равен Т = 0,02 с, а частота — величина обратная периоду f =1/T. Конструкция ротора и обмоток статора выполнены так, что наводимая в витках обмотки статора ЭДС изменяется по синусоидальному закону. Мгновенные значения ЭДС изменяются в зависимости от угла поворота ротора α = ω t. Угол поворота ротора — это путь, равный произведению угловой скорости на время. Угловую скорость ω удобно выражать в радианах. Поворот ротора на 360⁰ происходит со скоростью ω = 2π/Т = 2πf . Поворот ротора на произвольный угол α происходит за время t α = ωt, тогда значение ЭДС в произвольный момент времени

.

Для получения частоты 50 Гц ротор необходимо вращать с частотой 3000 об/мин., тогда

; Гц,

где р — число пар полюсов.

У гидрогенераторов, например, р = 10, тогда для получения частоты