БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»

КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ» для специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» Раздел 3. CИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Составитель: к.т.н. доцент Олешкевич М.М. 2016

3.Синхронные машины Лекция 3.1. Устройство и принцип действия. Возбуждение.

Режимы работы: режим синхронного генератора, режим синхронного двигателя и режим синхронного компенсатора. Основное применение: синхронные генераторы электрических станций, крупные синхронные двигатели промышленных потребителей и синхронные компенсаторы крупных подстанций энергосистемы.

Явнополюсные и неявнополюсные конструкции синхронных машин. Неявнополюсный синхронный генератор – турбогенератор (неявнополюсный ротор) .

Явнополюсный синхронный генератор (гидрогенератор, дизель-генератор) и

Турбогенераторы и гидрогенераторы.

Генераторы гидроаккумулирующих электростанций.

Рис. 3.1. Конструкция турбогенератора и неявнополюсного ротора: 1- корпус, 2-шихтованный магнитопровод статора, 3-трехфазная силовая обмотка статора (якоря), 4-неявнополюсный кованый ротор турбогенератора с обмоткой возбуждения постоянного тока 10 (обмотанная часть ротора, зубцы и пазы ротора, большой зубец ротора), 5-вал ротора, 6-подшипники, установленные в подшипниковых щитах 7, 8- контактные кольца ротора, 9-электрические щетки, другие элементы: возбудитель, бандажные кольца ротора, крепление обмотки статора, коробка выводов, лапы или фланец для крепления машины, успокоительная обмотка (стержни, короткозамыкающие кольца), система охлаждения

Рис. 3.2. Конструкция явнополюсного ротора (шихтованный полюсный сердечник с полюсным наконечником и Т-образным хвостовиком), обмотка возбуждения, успокоительная обмотка, стяжные шпильки, обод ротора

Рабочий процесс в синхронном генераторе при возбуждении вращающегося ротора постоянным током возбуждения: .

МДС обмотки возбуждения на 1 полюс

МДС трехфазной обмотки якоря (вращающаяся МДС реакции якоря)

Частота вращения ротора (индуктора) и частота вращения поля

ЭДС обмотки якоря от вращающегося магнитного поля ,

где: -число витков ОВ на полюс, - число витков на пару полюсов.

Рис. 3.3.Конструктивная схема гидроагрегата с реактивной гидротурбиной и синхронным гидрогенератором: 1 –гидротурбина, 2 – нижняя крестовина гидрогенератора с нижним направляющим подшипником, 3 – корпус гидрогенератора, 4 - статор гидрогенератора с трехфазной обмоткой якоря, 5 – ротор (индуктор) гидрогенератора с с обмоткой возбуждения постоянного тока и контактными кольцами, 6 - верхняя крестовина гидрогенератора с верхним направляющим подшипником, 7 – корпус подпятника турбогенератора с масляной ванной и системой охлаждения масла, 8 – опорная пята, укрепленная на валу, 9 – подпятник, 10 – направляющий аппарат гидротурбины и рабочий поток воды.

Рис. 3.4.Заполнение паза статора и ротора

Охлаждение: при мощности до 30 МВА применяется замкнутая система косвенного воздушного охлаждения,

до 150 МВА - замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 0,05 атм,

до 300 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм,

до 500 МВА- замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора водой или водородом,

более 500МВА - замкнутая система косвенного водородного охлаждения с избыточным давлением 3-5 атм с непосредственным внутренним охлаждением проводников статора и ротора водой или водородом.

Рис. 3.5. Охлаждение синхронных машин

Сравнтельные размеры турбо- и гидрогенераторов:

Турбогенератор 500 МВт: , , ,

Гидрогенератор Красноярской ГЭС 500 МВт: , , ,