синхронні машини
Синхронна машина - це електрична машина змінного струму, частота обертання ротора якої дорівнює або кратна частоті обертання обертового в зазорі магнітного поля, створюваного струмом якірної обмотки. Принцип дії синхронних машин заснований на явищі електромагнітної індукції при взаємодії магнітних полів.
Загальний пристрій синхронних машин
Основними частинами синхронної машини є якір і індуктор (обмотка збудження).
Якір являє собою одну або кілька обмоток змінного струму. У двигунах струми, що подаються в якір, створюють обертове магнітне поле (так зване поле реакції якоря), яке зчіплюється з полем індуктора і таким чином відбувається перетворення енергії. В генераторах поле реакції якоря створюється змінними струмами, індукованими в обмотці якоря від індуктора.
Індуктор складається з полюсів - електромагнітів постійного струму або постійних магнітів. Індуктори синхронних машин мають дві різні конструкції: явнополюсную або неявнополюсного. Явнополюсная відрізняється тим, що полюса яскраво виражені і мають конструкцію, схожу з полюсами машини постійного струму. При неявнополюсного конструкції обмотка збудження укладається в пази сердечника індуктора, вельми схоже на обмотку роторів асинхронних машин з фазним ротором, з тією лише різницею, що між полюсами залишається місце, не заповнений провідниками (так званий великий зуб). Неявнополюсного конструкції застосовуються в швидкохідних машинах, щоб зменшити механічне навантаження на полюса.
синхронний двигун
Принцип дії синхронного двигуна заснований на взаємодії обертового змінного магнітного поля якоря і постійних магнітних полів полюсів індуктора. Зазвичай якір розташований на статорі, а індуктор - на роторі. У потужних двигунах в якості полюсів використовуються електромагніти (струм на ротор подається через ковзний контакт), в малопотужних - постійні магніти. Є так-же звернена конструкція двигунів, де якір розташований на роторі, а індуктор - на статорі (в застарілих двигунах, а так само в сучасних кріогенних синхронних машинах, в яких в обмотках збудження використовуються надпровідники)
Двигун вимагає розгону до номінальної швидкості обертання або частотного пуску, перш ніж може працювати самостійно. При такій швидкості обертове магнітне поле якоря зчіплюється з магнітними полями полюсів індуктора (якщо індуктор розташований на статорі, то виходить, що обертається магнітне поле обертається якоря (ротора) нерухомо щодо постійного поля індуктора (статора), якщо індуктор на роторі, то магнітне поле обертаються полюсів індуктора (ротора) нерухомо щодо обертового магнітного поля якоря (статора)) - це називається "увійшов в синхронізм". Для розгону до номінальної швидкості зазвичай використовується додатковий двигун (найчастіше асинхронний). Так-же використовується частотний пуск, коли частоту струму якоря постепено збільшують від дуже малих до номінальних величин.
Частота обертання (об / хв) синхронного двигуна безпосередньо пов'язана з частотою струму мережі живлення співвідношенням,
де - число пар полюсів машини.
Синхронні двигуни мають ємнісний навантаженням, тому їх вигідно використовувати для компенсації індуктивного навантаження (підвищення коефіцієнта потужності). Синхронні двигуни застосовують там, де немає необхідності частого пуску / зупинки і регулювання швидкості обертання (наприклад в системах вентиляції).
синхронний генератор
Зазвичай в синхронних генераторах якорем є статор, а індуктором - ротор. В індуктор через щітки подають постійний струм, обертають ротор, тим самим створюючи обертове магнітне поле, під дією якого в якорі індукується змінний струм, який віддається в мережу.
Частота струму, що виробляється (Гц) безпосередньо пов'язана з частотою обертання ротора (об / хв) співвідношенням:
де - число пар полюсів машини.
Різновиди синхронних машин:
Гідрогенератор - явно полюсний синхронний генератор, призначений для вироблення електричної енергії в роботі від гідравлічної турбіни (при низьких швидкостях обертання).Компенсатор - синхронна електрична машина (в більшості випадків неявнополюсного), призначена для вироблення реактивної потужності (вдає із себе синхронний двигун на холостому ходу, генерування реактивної потужності регулюється струмом збудження обмотки індуктора).
Асинхронізовані синхронні машини
Асинхронізовані синхронні машини - різні синхронні машини, що мають кілька обмоток збудження і за рахунок цього допускають несинхронні режими роботи (тобто такі, коли електромагнітне поле в повітряному зазорі і ротор обертаються з різними швидкостями). Це унікальна вітчизняна розробка, ідеї якої йдуть до шістдесятих років ХХ століття. Їх основна перевага - це висока стійкість (тобто вони не випадають з синхронізму при перехідних процесах і складних режимах роботи) і можливість стійкої нормальної роботи в режимі глибокого споживання реактивної потужності, що не реалізується в звичайних синхронних машинах, оскільки вони мають випадання з синхронізму, а в разі якщо стійкість і може бути досягнута (що реалізується, наприклад, застосуванням складних, швидкодіючих систем сильного регулювання), то такий режим є анормальним зважаючи перегріву обмоток (в першу квитанцію ю чергу в торцевій зоні сердечника статора).
Сайт створено в системі uCoz