книги из ГПНТБ / Семенов Б.З. Учебник механика военно-воздушных сил электросиловые устройства средств связи и радиотехнического обеспечения полётов

ловые линии электромагнита пересекают проводники обмоток статора и индуктируют в них э. д. с. Индукти­ руемые в каждой обмотке статора э. д. с. сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120°.

На рис. III.5 буквами А, В, С обозначены начала об­

трехфазного переменного тока имеет большие экономи­ ческие и эксплуатационные преимущества перед систе­ мой однофазного тока.

В войсковых электроагрегатах трехфазные генера­ торы применяются для получения малых, средних и больших мощностей (2, 4, 10, 30, 50 и более киловатт). Технические характеристики трехфазных генераторов приведены в табл. 2 и 3.

4. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Для возбуждения синхронного генератора необходим постоянный ток. В зависимости от способа возбуждения войсковые синхронные генераторы переменного тока подразделяются:

—на генераторы с машинными возбудителями;

—на генераторы с встроенными возбудителями;

—на генераторы с возбуждением с помощью твер­ дых выпрямителей.

93

Генераторы с машинным возбудителем

На дизельных электрических агрегатах мощностью 10 кет и более устанавливаются синхронные генераторы с машинными возбудителями. Эти генераторы имеют вращающуюся полюсную систему и неподвижную обмот­ ку, уложенную на статоре. В качестве возбудителя слу­ жит генератор постоянного тока. Корпус возбудителя пристраивается к подшипниковому щиту генератора пе­ ременного тока, а ротор возбудителя находится на об­ щем валу с генератором.

Примером такой конструкции генераторов являются генераторы серии ДГС, входящие в состав электроагре­ гатов АД-10-Т/230, АД-30-Т/230, АД-50-Т/230.

Электрическая схема синхронного генератора с от­ дельным возбудителем изображена на рис. Ш.6.

Рис. Ш.6. Электрическая схема трехфазного генератора с отдельным возбудителем

При малых мощностях генератора применение от­ дельного возбудителя является нецелесообразным, так как это заметно увеличивает габариты, вес и стоимость установки. Поэтому у синхронных генераторов малой мощности применяются другие способы возбуждения. К таким способам возбуждения относятся возбуждение от встроенного возбудителя и возбуждение от селено­ вых выпрямителей.

94

Синхронные генераторы со встроенным возбуждением

Генераторы со встроенным возбудителем не имеют отдельного машинного возбудителя и представляют со­ бой самовозбуждающиеся синхронные генераторы (эти генераторы выпускаются в серии СГС). Они входят в со­ став электроагрегатов типа АЛД-10 и АЛД-20.

В генераторах со встроенным возбуждением конст­ руктивно совмещены две электрические машины: син­ хронный генератор переменного тока и генератор постоянного тока. Электрическая схема такого генера­ тора изображена на рис. III.7.

Рис. 111.7. Электрическая схема трехфазного гене­ ратора со встроенным возбудителем

В пазы ротора генератора с встроенным возбудите­ лем укладываются рабочие (силовые) обмотки перемен­ ного тока (РО) и дополнительная обмотка (Д О )— по­ стоянного тока.

Рабочие обмотки соединяются с кольцами, дополни­ тельная— с коллектором. Для удобства обслуживания кольца и коллектор помещаются на одной стороне ро­ тора. Число колец соответствует схеме соединения рабо­ чей обмотки. Однофазные генераторы этого типа имеют два кольца, трехфазные могут иметь три, четыре или шесть колец.

95

Обмотка возбуждения ОВ помещается на неподвиж­ ных полюсах (общих для обоих генераторов) и подклю­ чается к щеткам коллектора.

При вращении ротора машины происходит процесс самовозбуждения возбудителя за счет остаточного маг­ нетизма. Так как обмотка переменного тока синхронного генератора находится в одних пазах с обмоткой возбуди­ теля и пронизывается одним и тем же магнитным пото­ ком, то одновременно с установлением постоянного на­ пряжения на коллекторе возбудителя устанавливается переменное напряжение на кольцах ротора генератора.

Благодаря общей магнитной системе и общему рото­ ру (якорю) вес и стоимость генератора со встроенным возбудителем меньше, чем у генератора с отдельным возбудителем.

Недостатком генераторов со встроенным возбудите­ лем является влияние нагрузки в цепи переменного тока на работу возбудителя, так как генератор и воз­ будитель имеют общую магнитную цепь. Это приводит к относительно большим колебаниям напряжения генера­ тора при изменении нагрузки.

Синхронные генераторы с самовозбуждением с помощью твердых (селеновых) выпрямителей

Этот вид возбуждения широко применяется в генера­ торах малой и средней мощности унифицированных бен­ зиновых электроагрегатов серии АБ, а также дизельных (АД-5-Т/230). Простейшая схема генератора изображе­ на на рис. III.8.

Синхронные генераторы с самовозбуждением через выпрямители имеют неподвижные рабочие обмотки, уло­ женные в пазах статора, вследствие чего исключается необходимость использования скользящих контактов в цепи рабочей обмотки.

Напряжение переменного тока подводится к выпря­ мителю, а выпрямленное напряжение постоянного тока через два контактных кольца — к обмотке возбуждения, уложенной на полюсах ротора генератора.

Самовозбуждение генератора происходит за счет остаточного магнетизма в полюсах ротора. Для самовоз­ буждения генератора через выпрямители необходимо, чтобы остаточный магнетизм бы; достаточной величины, для чего применяют специальщ е меры: устанавливают

96

магнитные прокладки под полюсы, часть стальных ли­ стов полюсов выполняют из специальных сталей, обла­ дающих большой намагничивающей силой, в процессе самовозбуждения замыкают внешнюю цепь генератора и устанавливают дополнительные полюсы из постоян­ ных магнитов.

0 0 К сети

Рис. И 1.8. Электрическая схема трехфазного генератора с самовозбудителем от селеновых выпрямителей

тора: при нагрузке генератора напряжение на его за­ жимах будет резко снижаться вследствие уменьшения тока возбуждения, зависящего от напряжения генерато­ ра. Поэтому генераторы с выпрямителями снабжаются специальными устройствами, вызывающими увеличение тока возбуждения при увеличении нагрузки во внеш­ ней цепи. Такие устройства получили название компа­

ундирующих.

В системах возбуждения синхронных генераторов по­ лучили распространение устройства с компаундирующим трансформатором и компаундирующими активными со­ противлениями.

Схема возбуждения с компаундирующим трехобмо1 точным трансформатором изображена на рис. III.9. Ком­ паундирующий трансформатор КТ имеет в каждой фазе две первичные обмотки W\ и W2 и одну вторичную об­

мотку Wз, помещенные на общем стержне. Обмотка Wi подключена параллельно, а обмотка W2 — последователь­ но с нагрузкой. Вторичная обмотка W3 подключена к выпрямителю, питающему обмотку возбуждения ОВ ге­ нератора.

к сети

Рис. II 1.9. Электрическая схема трехфазного гене­ ратора с системой возбуждения с компаундирующим трансформатором и селеновыми выпрями­ телями

При увеличении тока нагрузки генератора увеличи­ вается падение напряжения в нем, однако одновремен­ но с этим увеличивается магнитный поток в сердечнике трансформатора и его вторичная электродвижущая си­ ла на обмотке W3, что приводит к увеличению тока -возбуждения и, следовательно, к увеличению электро­ движущей силы генератора, что компенсирует падение

напряжения на нем.

Для начального самовозбуждения генератора при пуске в схеме имеется кнопка К, с помощью которой

98

можно замыкать на небольшое сопротивление Rn две фазы генератора. При кратковременном замыкании

будет проходить значительный ток. Этот ток достаточен для создания во вторичной обмотке трансформатора э. д. с., обеспечивающей самовозбуждение генератора.

Г е н е р а т о р

Рис. III.10. Электрическая схема однофазного синхронного генератора с системой возбуждения с компаундирующим сопротивлением

В бензиновых унифицированных агрегатах серии АБ небольшой мощности (до 10 кет) нашли широкое при­ менение генераторы однофазного и трехфазных токов, имеющие систему возбуждения с компаундирующими активными сопротивлениями (генераторы серии ГАБ).

Схема однофазного генератора с компаундирующим

с компаундирующим активным сопротивлением в пазы ста*гора укладывают две обмотки: основную силовую об­ мотку ОС и дополнительную ОД, служащую для пита­ ния цепи возбуждения. Обмотки укладываются таким образом, что между ними образуется сдвиг в простран­ стве на 90°. Обмотка возбуждения ОВ подключена к до­ полнительной через селеновый выпрямитель, собранный по однофазной мостовой схеме. В цепи дополнительной

и основной обмотки включено компаундирующее сопро­

тивление RK.

Обмотка возбуждения помещена на двух полюсах ротора, между которыми для лучшего самовозбуждения расположены еще два полюса постоянных магнитов.

§ 2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Для питания некоторых радиотехнических устройств применяются агрегаты питания с электрическими гене­ раторами переменного тока повышенной частоты.

Преимущества применения повышенной частоты пе­ ременного тока заключаются в том, что при этом умень­ шаются габариты и вес как самого генератора, так и питаемых от него устройств (трансформаторов, выпря­ мителей и т. п.).

Наибольшее распространение в войсковых установ­ ках питания средств связи и РТО получили частоты 400

и 425 гц.

Генераторы повышенной частоты могут выполняться как обычного типа, т. е. с небольшими конструктивными изменениями по сравнению с генераторами нормальной частоты 50 гц, так и специальных типов.

У синхронных генераторов обычного типа частота ге­

либо увеличивать скорость вращения п, либо число пар полюсов р. Однако увеличение числа оборотов ведет к возрастанию центробежных сил, действующих на ротор, и ограничивается прочностью ротора.

Кроме того, возникают затруднения с приводом та­

100

шое число оборотов. По этим причинам высокооборот­ ные генераторы повышенной частоты и нормальной кон­ струкции в электроагрегатах применяются сравнительно редко.

Второй путь увеличения частоты —это увеличение числа пар полюсов генератора. Примером генератора повышенной частоты с увеличенным числом пар полюсов может служить генератор ГАБ - 8 - Т/230/Ч - 400

электроагрегата АБ-8-

Т/230/Ч-400. Силовая обмотка у этого гене­ ратора заложена в ста­ торе.

Ротор генератора

(рис. III. 11) имеет

шестнадцать явно выраженных полюсов и состоит из пакета (сердечника) индуктора с катушками возбуж­

это-затруднение, иногда используется конструкция гене­ ратора с так называемыми когтеобразными или клюво­ образными полюсами (рис. III.12).

В таких генераторах обмотка возбуждения делается общей для всех полюсов. Вне зависимости от числа по­ люсов обмотка возбуждения состоит из одной катушки, охватывающей цилиндрический сердечник ротора, на

101

торцах которого насажены торцевые кольца с когтеоб­ разными полюсами. Многополюсная магнитная система образуется путем разделения торцевых колец ротора на несколько одноименных полюсов. Магнитный поток, соз­ даваемый обмоткой возбуждения, замыкается от полюса

Рис. 111.13. Постоянно-полюсный генератор индукторного

типа

одного наименования к полюсу другого наименования через пакет стали статора, в пазах которого размещает­ ся однофазная или трехфазная рабочая обмотка.

Основной недостаток генераторов с когтеобразными полюсами — это большая величина потока рассеивания.

Третий вид генератора повышенной частоты —это ге­ нератор пульсационного типа (иначе они называются генераторами индукторного типа).

Индукторные генераторы разделяются на постоянно­ полюсные и переменно-полюсные.

Постоянно-полюсный генератор индукторного типа изображен на рис. III. 13.

Статор имеет зубчатую форму и набирается из сталь­ ных листов, в которых вырезаны пазы, и имеет два паке­ та / и 1', запрессованных в цилиндрический корпус 2.

102