Работа 3. Трехфазный синхронный генератор [1, с. 309…372]
Цель работы – изучение устройства и принципа действия трехфазного синхронного генератора, исследование характеристик генератора в режиме холостого хода и в нагрузочном режиме, в режиме работы параллельно с сетью.
I. Программа работы
1. Ознакомление с конструкцией и паспортными данными синхронного генератора.
2. Снятие характеристики холостого хода.
3. Снятие внешней и нагрузочной характеристик.
4. Снятие регулировочной характеристики.
II. Общие сведения и описание установки
Синхронная машина – это такая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля статора, т.е. синхронной частоте
,
где f1 – частота переменного тока; p – число пар полюсов.
При постоянной частоте переменного тока f1 частота вращения должна сохраняться постоянной независимо от нагрузки машины.
Синхронная машина состоит из двух частей: неподвижной –статора и вращающейся – ротора. Статор синхронной машины не отличается от статора асинхронного двигателя, он имеет магнитопровод в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали и трехфазную обмотку, располагаемую в пазах на внутренней поверхности магнитопровода. В обмотке статора при работе машины индуктируется трехфазная система ЭДС
В зависимости от конструкции различают два типа ротора: неявнополюсный (рис.3.1,а) и явнополюсный (рис. 3.1,б). Неявнополюсный ротор представляет собой массивный цилиндр – поковку из высококачественной стали, на поверхности которой вдоль оси фрезеруются пазы для размещения обмотки возбуждения ротора. Неявнополюсные роторы применяются в быстроходных машинах: турбогенераторах и двигателях турбокомпрессоров. Они обычно имеют одну или две пары полюсов и вращаются соответственно с частотой 3000 и 1500 об/мин.
Синхронную машину можно получить из асинхронной с фазным ротором. Обмотку возбуждения СМ из трехфазной обмотки ротора, соединенной в звезду, получают подключением напряжения возбуждения к двум любым фазным выводам ротора (например, F1 и F3 на рис.3.5).
Рис. 3.1
Явнополюсный ротор состоит из обода, или крестовины, к которой крепятся выступающие наружу явно выраженные полюса, изготовленные из листовой электротехнической стали. На полюсах располагаются обмотки возбуждения, выполненные в виде катушек. Явнополюсные роторы имеют тихоходные синхронные машины: гидрогенераторы, синхронные двигатели и компенсаторы.
Обмотка возбуждения ротора служит для создания основного магнитного потока машины. Обмотка питается постоянным током от сети переменного тока через специальное полупроводниковое выпрямительное устройство (тиристорный возбудитель). В лаборатории электрических машин СПГГИ применяются маломощные синхронные генераторы с электромашинными возбудителями, являющимися генераторами постоянного тока с параллельным возбуждением.
Синхронные машины небольшой мощности вместо электромагнитов имеют на роторе постоянные магниты без обмоток.
Обмотки статора отечественных синхронных машин обозначаются так же, как и у асинхронного двигателя С1–С4, С2–С5, С3–С6, а обмотки ротора (индуктора) И1 и И2. В лаборатории в качестве синхронной машины используется асинхронная машина с фазной роторной обмоткой в качестве обмотки возбуждения. Поэтому выводы обмотки статора и ротора обозначаются на схемах по европейскому стандарту U1, V1, W1и F1, F3 (рис.3.5).