3 Принцип работы синхронного генератора

3.1 Что такое синхронный генератор и его виды

Синхронный генератор. Синхронный генератор предназначен для непосредственного преобразования механической энергии вращения привода (турбины) в электрическую энергию. Работа синхронного генератора основана на принципе электромагнитной индукции. Основные конструктивные элементы синхронного турбогенератора показаны на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Внешний вид и конструктивные элементы турбогенератора:1 – уплотнения на валу ротора; 2 – торцевой щит; 3 – кронштейн крепления; 4 – ротор; 5 – магнитопровод статора;6 – детали крепления магнитопровода к корпусу; 7 – корпус турбогенератора; 8 – охладитель турбогенератора; 9 – возбудитель; 10 – патрубок подвода воды к охладителю; 11 – охладитель возбудителя; 12 – маслопровод к подшипнику; 13 – стойка подшипника; 14 – термометр; 15 – трубки для циркуляции воды в охладителе; 16 – бондажные кольца обмотки статора; 17 – бондажное кольцо ротора; 18 – центробежный вентилятор; 19 – фланец для соединения вала ротора с турбиной

Внешний вид и конструктивные элементы гидрогенератора показаны на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Внешний вид и конструктивные элементы гидрогенератора:1 – регуляторный генератор; 2 – втулка подпятника; 3 – диск подпятника; 4 – болт регулировки; 5 – опора сегмента; 6 – охладитель масла; 7 – токопровод к обмотке ротора; 8 – статор; 9 – обмотка ротора; 10 – охладитель; 11 – спицы ротора; 12 – обмотка статора; 13 – обод ротора; 14 – полюсы ротора; 15 – тормоз; 16 – основание; 17 – нижняя крестовина; 18 – соединительный фланец; 19 – вал ротора; 20 – втулка ротора; 21 – контактные кольца; 22 – верхняя крестовина

Синхронный генератор переменного тока состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Обычно ротор выполняется в виде электромагнитов, обмотки которых называются обмотками возбуждения. Эти обмотки получают питание от источника постоянного тока через кольца и щетки, или индуцируются и выпрямляются в особых конструктивных элементах вращающейся части. В пазах статора, выполненного из шихтованной электротехнической стали (стальных, изолированных друг от друга листов), находятся проводники, соединенные между собой последовательно, образующие обмотку статора. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и вращающегося магнитного поля ротора определяет режим синхронной машины.

3.2 Принцип работы синхронного генератора

Вращающееся магнитное поле ротора создается вращением электромагнита (ротора) первичным двигателем (турбиной). Направление результирующего потока статора (случай с одной парой полюсов показан на рис. 3.12) определяет направление магнитных осей “N – север” и “S – юг”. Если поле ротора, вращаемого первичным двигателем, опережает поле статора, то угол между направлениями магнитных осей (полюсов N), называемый , будет положителен, а режим – генераторным. Если отрицателен, то режим – двигательный, т.е. происходит преобразование электромагнитной энергии в механическую энергию вращения, связанного с двигателем механизма. Если , то режим неустойчив (машина не потребляет и не вырабатывает активную составляющую электрической энергии).

Рис. 3.12. Пояснение принципа работы синхронной машины: направление магнитных осей (а), несовпадение (б) и совпадение (в) направлений магнитных осей полей статора и ротора