Магнитное поле в синхронной машине создается постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения. Потребность в источнике постоянного тока для питания обмотки возбуждения - очень существенный недостаток синхронных машин.
Схема синхронного генератора.
Обычно обмотки возбуждения получают энергию от генератора постоянного тока параллельного возбуждения (возбудителя), находящегося на одном валу с основной машиной.
Его мощность составляет 1-5% мощности синхронной машины. При небольшой мощности широко используются схемы питания обмоток возбуждения синхронных машин из сети переменного тока через выпрямители.
Принцип действия синхронного генератора основан на использовании закона электромагнитной индукции. На рис. 1 показана простейшая трехфазная обмотка, состоящая из трех катушек, сдвинутых на 120° и помещенная на роторе (якоре).
Рисунок 1. Принцип действия синхронного генератора.
Катушки соединяют между собой в звезду или треугольник и подключают к трем контактным кольцам, на которых помещают неподвижные щетки. В катушках при вращении якоря индуктируются переменные во времени ЭДС, равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 2/3.
Современные синхронные генераторы изготавливают на линейное напряжение до 16000 В (иногда и выше), изоляция контактных колец и щеток которых представляет собой большую сложность. Основной недостаток такой конструкции - наличие скользящего контакта в цепи основной мощности машины. Для его исключения обмотку якоря, т. е. индуктируемую часть, помещают на статоре, а полюсную систему с обмоткой возбуждения - на роторе машины.
Обмотка возбуждения получает питание через контактные кольца. В этом случае скользящий контакт находится в цепи малой мощности и напряжение в цепи обмотки возбуждения относительно невелико (не более 500 В).
Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины.
В зависимости от устройства ротора, различают две конструкции синхронных машин:
Рисунок 2. Схема устройства ротора с явновыраженными (а) и неявновыраженными (б) полюсами.
В машинах с относительно малой частотой вращения роторы выполняют с явновыраженными полюсами. На роторе (рис. 2 а) равномерно помещают явновыраженные полюсы, состоящие из полюсного сердечника 1, на котором расположена катушка обмотки возбуждения 3, удерживаемая полюсным наконечником 2. Такое устройство ротора облегчает выполнение обмотки возбуждения, но при большой частоте вращения не может быть использовано, так как не обеспечивает нужной механической прочности.
Поэтому при большой частоте вращения роторы выполняют с неявновыраженными полюсами (рис. 2 б). Такой ротор изготавливают в виде цилиндра, на части поверхности которого имеются пазы. В пазах укладывают проводники обмотки возбуждения, затем пазы заклинивают и лобовые соединения обмотки возбуждения стягивают стальными бандажами.
В зависимости от рода первичного двигателя, которым приводится во вращение синхронный генератор, последний называют гидрогенератором (первичный двигатель - гидравлическая турбина), турбогенератором (первичный двигатель - паровая турбина) и дизель-генератором (первичный двигатель - дизель).
Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным и вращающимся якорем.
Гидрогенераторы - обычно тихоходные явнополюсные машины с большим числом полюсов, выполняемые с вертикальным расположением вала. Турбогенераторы - быстроходные неявнополюсные машины, выполняемые в настоящее время с двумя полюсами. Ротор современного турбогенератора делают из цельной стальной поковки. На части поверхности ротора выфрезованы пазы для размещения обмотки возбуждения. Дизель-генераторы - явнополюсные машины с горизонтальным расположением вала.
Синхронные машины небольшой мощности (до 15 кВА) и невысокого напряжения (до 380/220 В) изготавливают с неподвижной полюсной системой и вращающимся якорем (подобно машинам постоянного тока). Синхронный двигатель не имеет принципиальных конструктивных отличий от синхронного генератора. На статоре двигателя помещают трехфазную обмотку, при включении которой в сеть трехфазного переменного тока создается вращающееся магнитное поле. На роторе двигателя размещают обмотку возбуждения, включаемую в сеть источника постоянного тока.
Ток возбуждения создает магнитный поток полюсов. Вращающееся магнитное поле токов обмотки статора увлекает за собой полюсы ротора. При этом ротор может вращаться только с синхронной частотой, т. е. с частотой, равной частоте вращения поля статора. Таким образом, частота синхронного двигателя строго постоянна, если неизменна частота тока питающей сети.
Основное достоинство синхронных двигателей - возможность их работы с потреблением опережающего тока, т. е. двигатель может представлять собой емкостную нагрузку для сети. Такой двигатель повышает cos всего предприятия, компенсируя реактивную мощность других приемников энергии.
http://fazaa.ru/youtu.be/Qjqv4W6jee0
Синхронные двигатели имеют меньшую, чем у асинхронных, чувствительность к изменению напряжения питающей сети, вращающий момент у синхронных двигателей пропорционален напряжению сети в первой степени, тогда как у асинхронных — квадрату напряжения.
Поделитесь полезной статьей:
Topfazaa.ru
Cтраница 1
Включение синхронного двигателя в трехфазную сеть аналогично включению синхронного генератора. Синхронный двигатель при включении в сеть не может прийти во вращение, ротор его будет вибрировать. Действительно, при частоте переменного тока сети 50 Гц двухполюсное магнитное поле статора будет делать 50 оборотов в секунду. При этом каждый полюс ротора получит 50 толчков в секунду по часовой стрелке и 50 - в обратном направлении, так как. [1]
Включением синхронного двигателя регистрирующих приборов определяют работу лентопротяжного механизма и качество записи показаний. При необходимости перо приборов типа РЛ прочищают специальной стальной проволокой диаметром 0 15 мм, а капилляр пера приборов типа ПВ продувают, соединив трубкой пузырек-пульверизатор с бачком для чернил. Чернила подкачивают до их появления на конце капилляра. У приборов 2РЛ и ЗРЛ проверяют ход стрелок в пределах всей шкалы, наблюдая, чтобы не было зацепления между стрелками. [2]
Схема включения синхронного двигателя показана на рис. 11.8. Последовательность пуска двигателя будет рассмотрена в § 11.11, а пока предположим, что обмотка якоря подключена к трехфазному источнику переменного напряжения, обмотка возбуждения - к источнику постоянного напряжения, пуск двигателя уже произведен и его ротор имеет частоту вращения п, равную частоте вращения пс магнитного поля якоря. [3]
Схема включения синхронного двигателя приведена на рис. III. Этот двигатель имеет такой же по исполнению, как и у асинхронного двигателя, статор. Ротор выполняется с двумя обмотками: пусковой обмоткой ОП типа обмотки короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя и обмоткой возбуждения 0В постоянного тока. Обмотка ОП служит для асинхронного пуска синхронного двигателя, обмотка 0В - для возбуждения двигателя в нормальном режиме работы. Таким образом, процессу пуска и рабочему режиму соответствуют свои механические характеристики. [4]
Схема включения синхронного двигателя показана на рис. 11.8. Последовательность пуска двигателя будет рассмотрена в § 11.11, а пока предположим, что обмотка якоря подключена к трехфазному источнику переменного напряжения, обмотка возбуждения - к источнику постоянного напряжения, пуск двигателя уже произведен и его ротор имеет частоту вращения п, равную частоте вращения п0 магнитного поля якоря. [5]
Схема включения синхронного двигателя представлена на рис. 3.10, а. [6]
Схема включения синхронного двигателя представлена i рис. 3.7, а. [7]
Схема включения синхронного двигателя в сеть приведена на фиг. [8]
Схема включения синхронного двигателя представлена на рис. 3.9, а. [9]
Простейшая схема включения синхронного двигателя показана на рис. 11.9. Последовательность пуска двигателя будет рассмотрена в § 11.10, а пока предположим, что обмотка якоря подключена к трехфазному источнику переменного тока, обмотка возбуждения - к источнику постоянного тока, пуск двигателя уже произведен и его ротор вращается со скоростью п, равной скорости п0 вращающегося магнитного поля якоря. [11]
Для ограничения пускового тока включение синхронного двигателя может производиться также через реактор или автотрансформатор, как отмечалось выше. [12]
Для ограничения пускового тока включение синхронного двигателя может производиться также через реактор или автотрансформатор. [14]
Вывод груза из полости датчика должен вызывать отключение сигнала на ДП, включение синхронного двигателя и начало вращения фрикционной муфты, о чем судят по перемещению риски полумуфты 9 относительно делений на шкале. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Схема синхронной машины показана на рисунке. Синхронная машина отличается от асинхронной тем, что ток в обмотке ротора появляется не при вращении ее в магнитном поле статора, а подводится к ней от постороннего источника постоянного тока. Статор синхронной машины выполнен так же, как и асинхронной, и на нем обычно расположена трехфазная обмотка. Обмотка ротора образует магнитную систему с тем же числом полюсов 2р, что и у статора. Она создает магнитный поток возбуждения и называется обмоткой возбуждения. Вращающаяся обмотка ротора соединяется с внешней
цепью источника постоянного тока с помощью контактных колец и щеток. При вращении ротора с частотой n2 его магнитное поле возбуждения наводит в статоре ЭДС Е1( частота которой
f1=pn2/60
При подсоединении обмотки статора к нагрузке протекающий по ней ток будет создавать магнитный поток, частота вращения которого
n1=60f1/p
Из сравнения этих выражений видно, что n1 = n2, т. е. магнитные поля статора и ротора вращаются с одинаковой частотой, поэтому такие машины называются синхронными.
Результирующий магнитный поток создается совместным действием обмоток возбуждения и статора и вращается с той же частотой, что и ротор.
Обмотка якоря в синхронной машине — обмотка, в которой индуцируется ЭДС и к которой присоединяется нагрузка.
Индуктор в синхронной машине — часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения.
В схеме на рисунке статор является якорем, а ротор -индуктором, но может быть и обращенная схема, в которой статор — индуктор и ротор — якорь.
Синхронная машина может работать генератором или двигателем.
В машине с неподвижным якорем применяются две разновидности ротора: явнополюсный ротор имеет явно выраженные полюсы, неявнополюсный ротор не имеет явно выраженных полюсов.
Постоянный ток в обмотку возбуждения синхронной машины может подаваться от специального генератора постоянного тока, установленного на валу машины и называемого возбудителем, или от сети через полупроводниковый выпрямитель.
Наибольшее распространение получил генераторный режим работы синхронных машин, и почти вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами.
Синхронные двигатели применяются при мощности более 600 кВт и до 1 кВт как микродвигатели.
Синхронные генераторы на напряжение до 1000 В применяются в агрегатах для автономных систем электроснабжения. Данные некоторых таких генераторов приведены в табл. 2.42. Агрегаты с этими генераторами могут быть стационарными и передвижными. Большинство агрегатов применяются с дизель-ными двигателями, но приводом их могут быть газовые турбины, электродвигатели и бензиновые двигатели
Схема машины постоянного тока показана на рисунке Обмотка якоря 2 расположена на роторе и представляет собой замкнутую многофазную обмотку, подключенную к коллектору, состоящему из коллекторных пластин 3, изолированных друг от друга, и щеток А и В. Коллектор связывает обмотку якоря с внешней цепью нагрузки при работе машины генератором или с сетью питания при работе двигателем. Обмотка возбуждения располагается на полюсах статора и присоединяется к независимому источнику постоянного тока или к якорю. Магнитный поток возбуждения Фйэтой обмотки неподвижен в пространстве.
Схема машины постоянного тока:
1 — обмотка возбуждения, 2 — обмотка якоря, 3 — пластины коллектора, А, В — щетки, Фв — магнитный поток возбуждения.
При вращении обмотки якоря в неподвижном магнитном поле в ней индуцируется ЭДС с частотой
f2=pn/60
Коллектор осуществляет согласование частоты f2 с частотой сети постоянного тока f, = 0, т. е. преобразует переменную ЭДС, индуцированную в обмотке якоря, в постоянную ЭДС между щетками А и В коллектора, и во внешней цепи протекает постоянный ток.
При холостом ходе машины магнитный поток создается только обмоткой возбуждения. При работе машины под нагрузкой обмотка якоря создает свой магнитный поток.
Реакция якоря машины постоянного тока — воздействие магнитного поля якоря на магнитное поле машины. В результате реакции якоря магнитное поле машины искажается, что ведет к искрению под щетками. Кроме того, под действием реакции якоря магнитный поток машины при насыщенной магнитной цепи уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС по сравнению с ее значением при холостом ходе.
Для исключения этого явления делают некоторые изменения в конструкции машины, но действенной мерой является применение компенсационной обмотки, которая располагается в пазах главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря таким образом, чтобы ее намагничивающая сила была направлена встречно с намагничивающей силой якоря и компенсировала ее действие. Компенсационная обмотка применяется в машинах средней и большой мощности
Свойства генераторов зависят от способа питания их обмоток возбуждения, и в зависимости от этого они подразделяются на группы:
1 — генераторы с независимым возбуждением, обмотка возбуждения которых получает питание от независимого источника.
Схема генератора независимого возбуждения:
Е — ЭДС генератора, U — напряжение на зажимах генератора, Iа, Iв, Ic — токи в цепях якоря, возбуждения и нагрузки, Rнагр— сопротивление нагрузки, rрв — сопротивление регулирующего реостата в цепи возбуждения.
2 — генераторы с параллельным возбуждением, обмотка возбуждения которых присоединяется параллельно обмотке якоря
Схема генератора с параллельным возбуждением
3 — генераторы с последовательным возбуждением, обмотка возбуждения которых включается последовательно с обмоткой якоря
Схема генератора с последовательным возбуждением
4 — генераторы со смешанным возбуждением, у которых применяются обмотки параллельная и последовательная
Схема генератора со смешанным возбуждением
Свойства двигателей, как и генераторов, различаются в зависимости от способа включения обмотки возбуждения. Применяются двигатели с последовательным возбуждением —, с параллельным возбуждением, со смешанным возбуждением.
Новым поколением двигателей постоянного тока являются двигатели серии 4П. Они различаются:
1 — по регулировочным свойствам — с нормальным регулированием частоты вращения — до 1 : 5, и с широким регулированием — до 1: 1000;
2 — по типу конструкции: закрытые со степенью защиты 1Р44; защищенные со степенью защиты 1Р23;
3 — по условиям эксплуатации:
Схема двигателя с последовательным возбуждением:
rn — сопротивление регулирующего реостата в цепи последовательного возбуждения.
rв — сопротивление регулирующего реостата в цепи возбуждения, Ib1,Ib2 — токи в параллельной и последовательной цепях возбуждения
Для большинства двигателей номинальное напряжение — 110 и 220 В, диапазон частот вращения — 750...4000 об/мин.
Разновидности двигателей серии 4П показаны в таблице
|
Исполнение |
Тип |
Высота оси вращения, мм |
Номинальный вращающий момент, Н • м |
Диапазон Рн,кВт |
Способ охлаждения |
Степень защиты |
|
Закрытые обдуваемые с нормальным регулированием |
4ПО |
80 |
2,3 3,5 4,7 |
0,18...1,1 |
1С0141 |
1Р44 |
|
100 |
5,6 7,1 9,5 |
0,37. ..3 |
||||
|
112 |
14 19 |
1,5.. .5,5 |
||||
|
132 |
25 35 |
|
||||
|
160 |
47 |
|
||||
|
Закрытые с естественным охлаждением |
4ПБ |
80 |
1,2 1,6 2,4 |
0,14.. .0,75 |
1С0041 |
|
|
100 |
3,5 4,7 5,6 |
0,25.. .1,8 |
||||
|
112 |
7,1 9,5 |
0,5...2,2 |
||||
|
132 |
14 19 |
|
||||
|
160 |
25 35 |
|
||||
|
Широкорегулируемые с принудительной вентиляцией |
4ПФ |
112 |
53 71 |
2.. .4 |
1С05 1С06 |
1Р23 |
|
132 |
95 118 140 |
4.25...15 |
||||
|
160 |
190 236 280 |
11,15 |
||||
|
180 |
355 475 |
17, 20, 45 |
||||
|
200 |
560 710 |
55...110 |
||||
|
225 |
850 1000 |
50... 160 |
||||
|
250 |
1250 1500 |
90. ..250 |
1С06 |
|||
|
280 |
1700 2120 |
|
Применяются также двигатели серий 2П и П.
Примером микромашин могут служить универсальные коллекторные двигатели, которые широко применяются в устройствах автоматики и в бытовых машинах. Питание двигателей может осуществляться как от источников переменного однофазного тока, так и от источников постоянного тока.
По принципу устройства двигатель сходен с двигателем последова-тельного возбуждения. Отличие заключается в конструкции магнитной системы и в том, что катушки его обмотки возбуждения состоят из двух секций с промежуточными выводами — рис. 2.33. Секционирование обмотки делается потому, что при работе на переменном токе из-за падения напряжения в индуктивном сопротивлении обмоток частота вращения двигателя оказывается меньше, чем на постоянном токе. Для выравнивания скоростей при работе на постоянном токе включаются все витки обмотки возбуждения, а при работе на переменном токе только часть их.
Схема универсального коллекторного микродвигателя: В1, В1 — обмотки возбуждения
| Следующая >Применение электродвигателей |
xn----8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai
