ПРИНЦИП ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЭДС.
обмотки (рис. 5.6), сдвинутые в пространстве друг относительно друга на угол 120°. Поэтому при вращении якоря в обмотках индуцируются ЭДС с одинаковыми амплитудами, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 120°. Такая система трех ЭДС
Если еA = Ет sin ωt, то еB = Ет sin (ωt — 120°), а
В реальном генераторе обмотки уложены в пазах статора, а вращается магнитное поле (рис. 5.7,а).
Начала обмоток статора генератора маркируются A, B, С, концы— X, Y, Z. При соединении обмоток генератора звездой (рис. 5.7,6) концы обмоток соединяют в узел, называемый нейтралью генератора N, к которому подключают нейтральный провод. К началам обмоток присоединяют линейные провода.
Напряжение между линейным и нейтральным проводами называется фазным напряжением.
В режиме холостого хода генератора фазное напряжение равно ЭДС. Пренебрегая падением напряжения в обмотках генератора, можно считать фазные напряжения равными ЭДС и при нагрузке генератора. Тогда UA=EA , UB = EB , Uc=Ec.
Напряжение между линейными проводами называется линейным напряжением.
Если бы Еа и Ев совпадали по фазе, то линейное напряжение было бы равно нулю. Так как. Eд и Ев сдвинуты по фазе на 120°,
то вычитание этих величин следует проводить по векторной диаграмме. Учитывая, что Еа = UA, EB = Uв, имеем
Построим векторную диаграмму напряжений (рис. 5.8). Сначала строим симметричную систему векторов фазных напряжений UA, UB, UC. Затем откладываем вектор линейного напряжения Uab как разность векторов UA и UB. Для этого к вектору UA прибавляем равный по значению и обратный по знаку вектор —UB.
Из векторной диаграммы видно, что: 1) при симметричной системе фазных напряжений система линейных напряжений также симметрична; 2) система линейных напряжений опережает фазные напряжения на 30°; 3) действующее значение линейного напряжения в √З раз больше действующего значения фазного напряжения. Последнее положение выводится из прямоугольного треугольника Опт (рис. 5.8):
При соединении обмоток генератора треугольником, (рис. 5.9) необходимо так подключить обмотки (направить ЭДС обмоток), чтобы при холостом ходе в контуре отсутствовал ток, т. е. чтобы сумма ЭДС обмоток была равна нулю.
Так как система ЭДС симметричная, то ЕА+ ЕВ + ЕС=0, и схема (рис. 5.9) соединения обмоток генератора в треугольник правильная: конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки Y соединяется с началом третьей обмотки С, конец третьей обмотки Z соединяется с началом первой обмотки А и к началам обмоток присоединяются линейные провода. Очевидно, что линейные напряжения генератора в треугольник равны ЭДС, т.е. равны фазным напряжениям генератора.
 |
Дата добавления: 2016-09-06 ; просмотров: 4630 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
ТРЕХФАЗНЫЕ СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Синхронные машины используют в качестве генераторов, двигателей и синхронных компенсаторов. Устанавливаемые на тепловых электростанциях генераторы приводят во вращение паровые турбины и называются турбогенераторами. Синхронные генераторы гидроэлектростанций вращаются с помощью гидротурбин и носят название гидрогенераторов. Кроме электростанций синхронные генераторы находят применение в установках, требующих автономного источника электроэнергии. Примером могут служить автомобильные электрические краны, на которых синхронные генераторы приводят во вращение двигатели внутреннего сгорания.
Синхронный компенсатор представляет собой машину, предназначенную для повышения коэффициента мощности cos
Трехфазные синхронные генераторы, двигатели и синхронные компенсаторы имеют в принципе одинаковое устройство. В § 1.3 приведены соотношения для трехфазного генератора.
УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Синхронная машина (рис. 10.1) состоит из неподвижного статора (якоря) 1 и подвижного ротора (индуктора) 3. Статор трехфазной синхронной машины устроен так же, как асинхронной. В пазы па-
Рис. 10.1. Конструктивная схема синхронной машины:
1 — якорь; 2 — обмотка якоря; 3 — индуктор; 4 — обмотка возбуждения; 5 — контактные кольца со щетками кета из листов электротехнической стали уложены катушки трехфазной обмотки 2, сдвинутые в пространстве на 120°, — АХ, BY, CZ. На рис. 10.1 показаны витки обмоток.
Ротор трехфазной синхронной машины представляет собой электромагнит, включающий сердечник 1 и обмотку возбуждения 2 (рис. 10.2). Роторы синхронных машин выполняют явнополюсными (рис. 10.2, а) или неявнополюсными (рис. 10.2, б). Явнополюсный ротор имеет выступающие полюсы, на которые надеты катушки обмотки возбуждения. Неявнополюсный ротор имеет распределенную обмотку возбуждения, которую укладывают в пазы цилиндра ротора. При подаче напряжения на обмотку возбуждения в ней протекает ток, создающий МДС и магнитный поток. Магнитное поле неявнополюсного ротора имеет два магнитных полюса N—S, а число пар полюсов р = 1. Магнитное поле явнополюсного ротора имеет четыре полюса, а число пар полюсов р = 2 (см. рис. 10.2).
Рис. 10.2. Поперечные разрезы роторов явнополюсной [а) и неявнополюсной (б) машин:
1 — сердечник; 2 — обмотка возбуждения
На рис. 10.3, а, показана электрическая схема статора и ротора. Обмотку ротора 2, которую называют обмоткой возбуждения, подключают через два контактных кольца 3 и щетки 4 к источнику постоянного напряжения UB(см. рис. 10.1).
Синхронные машины проектируют таким образом, чтобы число полюсов на статоре было равно числу полюсов на роторе. От числа полюсов зависит синхронная частота вращения ротора пх
где/| — частота токов статора; р — число пар полюсов.
Рис. 10.3. Электрическая схема синхронной машины (а) и ее условное обозначение (б):
1 — обмотка статора; 2 — обмотка ротора; 3 — контактные кольца; 4 — щетки
Неявнополюсные роторы применяют в синхронных машинах большой мощности, имеющих одну или две пары полюсов и частоту вращения п2 = 3000 или 1500 об/мин, явнополюсные — в машинах большой мощности с частотой 750, 500 об/мин.
Источниками постоянного напряжения для обмоток возбуждения служат специальные устройства, называемые возбудителями. Простейшим возбудителем является самовозбуждающий генератор постоянного тока, установленный на валу синхронного двигателя. Его мощность составляет не более 3% от мощности синхронного двигателя.
Однако генератор постоянного тока из-за коллекторно-щеточного аппарата требует постоянного ухода (регулировки) в процессе эксплуатации и недостаточно надежен. Кроме того, генератор требует установки на фундамент и тщательной балансировки ротора.
В последнее время в качестве источника постоянного напряжения применяют в основном вентильные (диодные и тиристорные) выпрямители, питающиеся от сети переменного тока. Они не имеют указанных недостатков.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Трехфазная обмотка якоря , обычно расположенная на статоре машины, состоит из отдельных катушек, боковые стороны которых закладываются в пазы, равномерно распределенные по окружности статора. [2]
Расчету параметров трехфазной обмотки якоря посвящена гл. Здесь нужно дополнительно рассмотреть главные индуктивности фаз якоря и главные взаимные индуктивности между ними; взаимные индуктивности между фазами якоря и приведенными роторными контурами, а также параметры приведенных роторных контуров. [3]
Такая условная замена действительной трехфазной обмотки якоря на фиктивные роторные продольную н поперечную обмотки составляет основу теории двух реакций. [4]
На статоре генератора размещена трехфазная обмотка якоря переменного тока , соединенная звездой или треугольником. Обмотка возбуждения также размещена на статоре между двумя пакетами ротора. [5]
В корпусе генератора неподвижно закреплена трехфазная обмотка якоря ; генератор имеет ротор с кольцеобразной обмоткой возбуждения. Регулирование генератора осуществляется путем воздействия на постоянный ток возбуждения; для этого используется реле-регулятор, состоящий из регулятора напряжения и ограничителя тока. [6]
При нагрузке синхронной машины в трехфазной обмотке якоря ( статора) возникают Т Эки и образуется вращающееся магнитное поле. Как было доказано в § 19 — 1, поле якоря вращается синхронно с полем возбуждения, и в машине создается одно общее, результирующее поле. [8]
Следует обратить внимание на то, что трехфазная обмотка якоря синхронных машин выполняется таким образом, что возбуждаемое ею вращающееся магнитное поле имеет всегда такое же число полюсов, как ротор. [10]
Схема включения синхронного генератора приведена на рис. 11.4. Трехфазная обмотка якоря генератора ОЯ подключается к приемникам электрической энергии, которые в зависимости от их номинального напряжения и напряжения генератора могут быть соединены как звездой, так и треугольником. Под сопротивлениями z, г и х на рис. 11.4 следует понимать эквивалентные сопротивления группы приемников, получающих питание от генератора. [11]
Простейшая схема включения синхронного генератора приведена на рис. 11.4. Трехфазная обмотка якоря генератора ОЯ подключается к потребителям электрической энергии, которые в зависимости от их номинального напряжения и напряжения генератора могут быть соединены как звездой, так и треугольником. Под сопротивлениями zm гп и ха на рис. 11.4 следует понимать эквивалентные сопротивления группы потребителей, получающих питание от генератора. [12]
Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока — до 150 А, до 350 А, которые обеспечиваются переключением трехфазной обмотки якоря генератора . Плавная регулировка тока внутри диапазонов осуществляется дистанционно при помощи регулировочного реостата, подключаемого к коробке управления. [13]
В синхронной машине ( рис. 6.4) сердечник статора собирают из изолированных листов электротехнической стали и на нем располагают трехфазную обмотку якоря . На роторе размещают обмотку возбуждения. [15]
Устройство и принцип работы синхронного генератора
Синхронный генератор (СГ) – энергетическое оборудование, предназначенное для преобразования механической энергии в электрическую. Имеет надежную конструкцию и достаточно простой принцип работы. СГ востребованы на предприятиях энергетической индустрии, в транспортных системах, нефтегазовой и других промышленных отраслях.
Элементы конструкции синхронных генераторов
В состав СГ входят:
- Обмотка возбуждения (ОВ) статора. Для ее питания применяется источник постоянного электротока, его функции реализует электронный регулятор напряжения. Этот элемент применяется в СГ с самовозбуждением. Первичное возбуждение происходит благодаря остаточному магнетизму магнитопровода генератора. Переменный ток, который понижающий трансформатор и выпрямитель преобразуют в постоянный, поставляет обмотка статора.
- Обмотка ротора. Обмотка, в которой инициируется электродвижущая сила, называется обмоткой возбуждения якоря.
- Схема вращающихся диодов («диодный мост») – обеспечивает выпрямление переменного напряжения, которое генерирует обмотка якоря возбудителя.
- Статор – неподвижный узел. В его составе имеется корпус, внутри которого предусмотрен сердечник или пакет, состоящий из листов электротехнической стали особой конфигурации. Качество генерируемой электроэнергии во многом зависит от того, какие листы используются в пакете – цельные или сборные, от их качества и материала, из которого изготовлена обмотка. В дорогих моделях обмотка изготавливается из медного эмаль-провода, в более дешевых ее функции выполняет алюминиевый провод.
- Ротор – вращающаяся часть генератора. Может быть явнополюсным и неявнополюсным. Роторы первого типа используются в СГ, совмещенных с низкочастотными ДВС, частота вращения которых составляет до 3000 об/мин. В высокомощных и высокочастотных агрегатах применяют неявнополюсные роторы. Их часто монтируют на валу совместно с паровыми турбинами. СГ с таким конструктивным исполнением называют турбогенераторами.
Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируют в специальные пазы, предусмотренные в конструкциях ротора и якоря. По виду выходного напряжения СГ разделяют на однофазные и трехфазные.
Синхронный генератор может функционировать в режиме генератора или мотора. Во втором варианте на входе СГ присутствует электроэнергия, а на выходе – механическая энергия. Функции электродвигателя синхронные генераторы выполняют в установках мощностью более 50 кВт. При использовании СГ в роли электродвигателя обмотка статора подсоединяется к электросети, а ротора – к источнику постоянного тока.
Вычисление скорости вращения
Количество оборотов ротора зависит от частоты тока. Такая зависимость выражена формулой:
n = 60хf/p, в которой
- n – количество оборотов, об/мин;
- f – частота электросети, равная 50 Гц;
- p – число полюсных пар.
Принцип действия синхронного генератора
Агрегат в режиме электрогенератора работает следующим образом:
- При прохождении через ОВ постоянного тока появляется магнитное поле с чередованием полюсов.
- Магнитное поле вращается относительно обмотки якоря. При этом происходит возбуждение переменных ЭДС, которые при суммировании образуют ЭДС фаз.
- Трехфазную схему образуют три одинаковые обмотки, которые размещаются на якоре под углом друг к другу, равным 120°.
Области применения
СГ в комплексе с бензиновым или дизельным ДВС востребованы в местах, в которых централизованного энергоснабжения нет или его мощности недостаточно, например:
- на строительных площадках;
- в местах ведения разведочных и добывающих работ;
- на морских судах.
Если необходимо генерировать электропитание для высокомощных пользователей, несколько агрегатов включают на параллельное функционирование. Такой способ соединения позволяет выводить из работы отдельные СГ без остановки функционирования всей сети.