Специальные синхронные машины
Однофазные синхронные генераторы с электромагнитнымвозбуждением
Якорная обмотка этих машин выполняетсяоднофазной,ее проводни размещаются примерно на 2/3 каждогополюсногоделения. Такую однофазнуюобмотку можнопредставить образованнойиз двух фаз обычнойтрехфазной обмотки, соединеннойв звезду. Анализ процессов в однофазнойсинхронноймашине можетбыть проведен использованиемтеории несимметричныхрежимов трехфазной машины. ПульсирующаяМДС раскладывается на две одинаковыепо амплитуде вращающиеся МДС, одна из которых перемещается с угловойскоростью Ω (синхроннос ротором), вторая со скорость (– Ω) в противоположнуюсторону.
1 — обмотка якоря; 2 — обмотка возбуждения;3 — стержень демпфернойобмотки; 4 — короткозамыкающее кольцо демпфернойобмотки.
Полезный синхронный электромагнитный момент образуется только от взаимодействия синхронного поля с током якоря, обратносинхронноеполеприноситтольковред. Дляэффективного ослабления обратно синхронного поля на роторе однофазных синхронных машин всегда устанавливается продольно-поперечная демпферная обмотка со значительно большими сечениями стержней и короткозамыкающих колец, чем в трехфазных синхронных машинах, обладающая достаточно малыми активным сопротивлением и индуктивным сопротивлением рассеяния. Уменьшение активного сопротивления приводит к снижению потерь в демпферной обмотке и ее температуры, а также улучшениюКПДмашины.
Однофазныесинхронныегенераторы из-за присущих им недостатков (болеенизкому КПД, высокой стоимости и худшим вибрационнымхарактеристикам) используются только в качестве автономных источниководнофазногопеременноготока. Обычно их мощность не превосходитнескольких десятков киловатт, хотя для электроснабженияжелезныхдорог переменноготока построены однофазныегидрогенераторы мощностьюдо 50 МВт.
Реактивныесинхронныедвигатели
Реактивнымдвигателемназывают синхронныйдвигатель с явнополюснымротором без обмотки возбужденияи постоянных магнитов,у которого магнитныйпоток создается реактивным током, проходящим по обмотке статора. В многофазных (трехили двухфазных)реактивных двигателях статор выполняетсятак же,как в обычныхсинхронныхмашинах.
Вращающий момент в таком двигателе возникает из-за различия магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям. При этом явно выраженные полюсы ротора стремятся ориентироваться относительно поля так, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. Вследствие этого появляются fт, образующие вращающий момент, и ротор вращается в том же направлении и с той же частотой вращенияn1 чтоиполестатора.
Обмотка статора в двигателях общего применения распределенная, трехили двухфазная с конденсатором в одной из фаз; она создает вращающееся магнитное поле. Ротор двигателя может иметьразличныеконструктивныеисполнения. Нарис. а приведено наиболее простое устройство ротора; его собирают из стальных листов аналогично роторам асинхронных двигателей; листы имеют впадины, обеспечивающие различные индуктивные сопротивления по осям d и q. Для пуска в ход двигателя на роторе предусмотрена короткозамкнутая обмотка типа «беличья клетка». Однако двигатели с роторами этой конструкции имеют низкие технико-экономические показатели. Более высокие показатели получены при использовании конструкций ротора (б, в), в которых пазыиливырубкивлистахзаливаюталюминием.
Роторы реактивных двигателей: 1- пакет ротора; 2 —обмотка типа «беличьяклетка»; 3- вырезы, залитые алюминиевымсплавом
При этом применение ротора с секционированным магнитопроводом (рис. в) позволяет значительно улучшить пусковые и рабочиесвойствадвигателя.
КПД трехфазных реактивных двигателей с секционированным магнитопроводом приближаются к соответствующим показателям асинхронных двигателей. Это открывает возможность их применения в необходимых случаях при мощности до нескольких киловатт. Однофазные реактивные двигатели малой мощности находят широкое применение в схемах автоматического управления Для получения вращающегося магнитного поля при пускеиработеэтихдвигателейиспользуютсятежеспособы, чтоив однофазных асинхронных двигателях. Ротор однофазного реактивного двигателя может иметь такие же конструктивные исполнения, как в многофазном реактивном двигателе. При этом применение ротора с секционированным магнитопроводом (рис. б) позволяет значительно улучшить пусковые и рабочие свойства двигателя
Электромагнитныймоментреактивного синхронногодвигателя можноопределить по общейформуледля синхронноймашины, при работе с током возбуждения,равным нулю.
В микромашинах при Рном<0,5 кВт активное сопротивление Ra имеет такой же порядок, как и реактивные сопротивления, вследствие чего потери мощности в нем оказывают влияние на электромагнитный момент, а следовательно, и угловую характеристику.