Теоретические сведения о синхронных генераторах

Рис. в1

На внутренней цилиндрической поверхности сердечника статора 1, набранного из листов электротехнической стали, имеются пазы, в которых размещается обмотка якоря 2, поэтому часто в синхронных машинах (СМ) сердечник статора с обмоткой называют якорем. Обмотка якоря выполняется трехфазной с таким же числом полюсов, как и ротор 3. Ро­тор СМ имеет обмотку возбуждения 4, питаемую через два контактных кольца и щетки постоянным током от постороннего источника — независимое возбуждение, либо током, вы прямленным при помощи выпрямителя, от обмотки якоря — параллельное возбуждение. Назначение обмотки возбужде­ния — создать магнитный поток возбуждения . Часто ротор СМ с обмоткой возбуждения называют индуктором.

В зависимости от конструкции ротора различают явнополюсные и неявнополюсные СМ. Синхронные явнополюсные машины (см. рис. в1, а) имеют выступающие полюсы, на сердечники которых надеты катушки обмотки возбуждения. В полюсных наконечниках размещены, в специальных пазах, стержни из латуни или меди. С концов стержни замкнуты короткозамыкающими кольцами и образуют тем самым короткозамкнутую обмотку по типу «беличья клетка», выполняющую роль успокоительной (демпферной) обмотки. В синхронных двигателях эта обмотка выполняет еще и роль пусковой обмотки.

Неявнополюсные машины (см. рис. в1, б) имеют цилинд­рический ротор, выполняемый обычно из массивной стальной поковки, в которой фрезеруются пазы для укладки обмотки возбуждения. Примерно третья часть полюсного деления ос­тается свободной от пазов и образует так называемый боль­шой зубец, через который проходит главная часть потока воз­буждения.

При вращении возбужденного ротора, имеющего пар полюсов, с частотой каким-либо приводным двигате­лем поток возбуждения образует переменные потокосцепления с фазными обмотками якоря, в результате чего в них индук­тируется симметричная трехфазная система электродвижу­щих сил (э.д.с.) с частотой колебаний . Под дей­ствием этой э.д.с., при включении нагрузки, по обмотке якоря и нагрузке течет симметричный трехфазный ток - машина работает генера­тором. Ток, протекая по обмотке якоря, создает вращающееся магнитное поле - поле якоря, магнитные силовые линии которого () показаны на рис.1, а для случая, когда ток якоря совпадает по фазе с э.д.с. Это поле вращается в том же направлении, что и ротор с частотой , называемой синхронной. Отсюда, с уче­том предыдущего выражения, следует, что , т.е. поле якоря и ротор вращаются в одном направлении и с одинако­вой частотой, а относительно друг друга неподвижны. По­люсы поля якоря вступают во взаимное притяжение с полю­сами ротора противоположной полярности, в результате чего образуется электромагнитный момент, направленный в гене­раторе встречно вращающему моменту приводного двигателя. В генераторе ротор - ведущее звено, а поле якоря - ведомое и стремится затормозить вращение ротора.

Цель работы – овладение практическими навыками подключения синхронного генератора к сети и экспериментального определения угловых, V - образных характеристик синхронного генератора при его параллельной работе с сетью.