Контрольные вопросы

1.Объясните, почему у большинства СМ «якорь» неподвижен, а обмотка возбуждения вращается.

2.Назовите основные элементы конструкции и объясните принцип дейст­ вия СМ.

3.Каковы конструктивные особенности явнополюсных и неявнополюсных СМ? Какова область их применения?

4.Какие системы охлаждения применяются в турбо- и гидрогенераторах?

5.В чем отличие конструкции вертикальных гидрогенераторов подвесного

изонтичного типа?.

6.Приведите технические данные гидрогенераторов Братской, Краснояр­ ской и Саяно-Шушенской ГЭС.

7.Как изменяется магнитное поле возбуждения явнополюсной и неявно­ полюсной СМ при холостом ходе?

8.Как рассчитать магнитную цепь СМ при холостом ходе?

9.Какой характер имеет реакция «якоря» при чисто активной нагрузке синхронного генератора?

10.Какой характер имеет реакция «якоря» при чисто индуктивной нагруз­ ке синхронного генератора?

11.Какой характер имеет реакция «якоря» при чисто емкостной нагрузке синхронного генератора?

12.Какой характер имеет реакция «якоря» при смешанной индуктивной и смешанной емкостной нагрузке синхронного генератора?

13.Объясните метод двух реакций. В чем суть метода расчета магнитного поля реакции «якоря» явнополюсной СМ?

14.Запишите уравнение напряжения и покажите векторную диаграмму СГ при активно-индуктивной нагрузке без учета насыщения для неявнополюсного генератора.

15.Запишите уравнение напряжения и покажите векторную диаграмму СГ при активно-емкостной нагрузке без учета насыщения для неявнополюсного генератора.

16.Объясните, как построить основную диаграмму ЭДС для явнополюс­ ных СГ (диаграмма Блонделя)?

17.Чем обусловлены индуктивные сопротивления реакции «якоря» по продольной и поперечной осям?

18.Как определяются синхронные индуктивные сопротивления по про­ дольной и поперечной осям?

19.Как определить изменение напряжения при сбросе нагрузки с помощью практической диаграммы ЭДС?

20.Соблюдение каких условий требуется при включении СГ на параллель­ ную работу по способу точной синхронизации?

21.Как проверяется соблюдение этих условий при помощи лампового син­ хроноскопа, по каким схемам включаются лампы?

22.В чем состоит сущность метода самосинхронизации?

23. Каковы особенности параллельной работы СГ при переменном момен­ те, развиваемом первичным двигателем, и постоянном токе возбуждения? Ка­ ким образом изменяется при этом электромагнитная мощность? Как изменяется ток «якоря»?

24. Что представляют собой U-образные кривые СГ? Объясните их харак­

тер.

25.Опишите системы возбуждения синхронных генераторов.

26.Раскройте понятия «форсировка возбуждения», «гашение магнитного полявСГ».

27.Объясните устройство и принцип действия СД. Каковы преимущества

инедостатки СД?

28.Что представляют собой рабочие и U-образные характеристики СД, как объяснить их характер?

29.Что такое синхронный компенсатор? В каких случаях он применяется? Каковы особенности его работы?

6.МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

6.1.Устройство, назначение и области применения машин

постоянного тока

Машина постоянного тока (рис. 6.1) представляет собой электрическую машину с механическим преобразователем частоты в цепи якоря и поэтому имеет обращенное исполнение. Обмотка возбуждения 3 располагается на ста­ торе, а обмотка якоря 5 - на роторе. Преобразователь частоты выполняется в виде коллектора 7, пластины которого электрически связаны с обмоткой якоря. Система неподвижных щеток 6 обеспечивает связь вращающейся обмотки яко­ ря с внешней сетью.

Статор обычно выполняется в виде массивной станины 1, на которой укре­ пляются полосы 2 с обмоткой возбуждения. Сердечники полюсов собираются из дисков конструкционной стали толщиной 1-2 мм.

Магнитопровод якоря 4 набирается из лакированных листов электротехни­ ческой стали толщиной 0,5 мм. В пазы магнитопровода укладываются изолиро­ ванные секции двухслойной обмотки якоря. Выводы секции припаиваются к коллекторным пластинам, закрепленным к валу. Коллекторные пластины, чис­ ло которых равно числу секций, изготавливаются из меди и изолируются друг от друга и от вала с помощью миканитовых прокладок. На внешней поверхно­ сти коллектора устанавливаются угольные щетки, закрепленные в щеткодержа­ телях неподвижно относительно статора. Число щеток равно числу полюсов.

Положение щеток относительно полюсов может меняться, но, как правило, они устанавливаются на геометрической нейтрали - линии,перпендикулярной оси магнитного поля полюса (рис. 6.9). В этом случае процессы преобразования энергии в машинах постоянного тока аналогичны процессам преобразования в синхронных машинах при чисто активной нагрузке. Машины постоянного тока применяются как в качестве двигателей, так и в качестве генераторов.

ми. Основным их элементом является секция, которая состоит из одного или нескольких витков и присоединяется своими концами к коллекторным пласти­ нам. Между собой секции соединяются последовательно, образуя замкнутую обмотку.

В зависимости от внешнего очертания схемы соединения секций обмотки якоря подразделяются на петлевые и волновые (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Секции обмотки якоря

Для удобного расположения лобовых частей секции выполняются в двух плоскостях так, что одна их сторона располагается в верхней части паза, а дру­ гая - в нижней, аналогично размещению секций обмоток машин переменного тока. Такие обмотки называются двухслойными.

При построении схемы обмотки якоря используют ее плоское изображе­ ние, когда якорь разделен по осевой линии и развернут (рис. 6.3).

Стороны секции, расположенной в верхней части паза, обозначают сплош­ ной линией, а в нижней - пунктирной. Будем предполагать, что такой якорь движется относительно неподвижных полюсов справа налево, а полюсы нахо­ дятся перед плоскостью чертежа. При этом ЭДС в проводниках будет направ­ лена вниз под северным полюсом и вверх - под южным. Индуцируемая ЭДС секции максимальна, если ширина секции у\ равна полюсному делению т:

У1=т, так как в этом случае секция сцеплена с полным потоком полюса. Шаг секции

yi обычно выражается в зубцовых или пазовых делениях:

при этому! - целое число.

Рассмотрим схему петлевой обмотки со следующими данными: число по­

Петлевая обмотка образуется путем последовательного соединения сек­ ций, расположенных в соседних пазах (рис. 6.4).

N

ь->

\х /

Номера секционных сторон и связанных с ними коллекторных пластин со­ ответствуютномерам пазов, в верхней части которых они расположены. При последовательном соединении всех секций якоря образуется короткозамкнутая обмотка. Поскольку направления ЭДС под северным и южным полюсами про­ тивоположны, то сумма ЭДС в обмотке равна нулю.

При симметричных секциях щетки должны быть расположены под сере­ динами полюсов. Полярность щетки определяется знаком ЭДС секций, связан­ ных с этой щеткой. Щетки одной полярности замыкаются между собой, поэто­ му по отношению к внешней сети обмотка якоря распадается на 2а = 2р парал­

лельных ветвей, которые образуют секции, находящиеся под одним полюсом. Расположение параллельных ветвей в пространстве относительно полюсов

не меняется при фиксированном положении щеток. При вращении якоря каж­ дая секция переходит из одной параллельной ветви в другую. Во время такого

перехода секция замыкается щеткой накоротко, и при нагрузке в ней происхо­ дит изменение направления тока на противоположное. Это явление называется коммутацией.

Свойства волновых обмоток рассмотрим на примере обмотки со следую­ щими данными: 2р = 4; Z = 17; Т = ^ = 4 -i- \у\ =4, Расстояние между соседними

секциями волновой обмотки у (рис. 6 .2 ,6) выбирают таким образом, чтобы при

полном обходе якоря обмотка не замыкалась сама на себя, а начинался новый

Для наглядности схему волновой обмотки удобно представить в виде элек­ трической цепи (рис. 6.6), в которой все секции, находящиеся под северными полюсами, образуют одну параллельную ветвь, а все секции, расположенные под южными полюсами, - другую. Таким образом, число параллельных ветвей волновой обмотки 2а = 2 и не зависит от числа полюсов. Поэтому можно было бы ограничиться наложением на коллектор только двух щеток, например Л2 и В2 . Но обычно устанавливают полное число щеток, равное числу полюсов. Это

делается, главным образом, для того, чтобы обеспечить симметрию параллель­ ных ветвей. При полном комплекте щеток каждая параллельная ветвь содержит по 6 секций. При установке только двух щеток АгиВ2секция 9 будет входить в

верхнюю параллельную ветвь, увеличивая число ее секций до 7, что вызовет несимметрию ЭДС параллельных ветвей, под действием которой внутри корот­ козамкнутой обмотки потечет уравнительный ток. Кроме того, при одной щетке А2секции 1 и 10 соединяются последовательно, а при полном комплекте щеток