Принцип работы и устройство синхронного генератора переменного тока. С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора

Перед запуском генераторной пары ее необходимо сначала отрегулировать. Первым шагом является настройка частоты устройства. Это можно сделать двумя способами

Содержание

Принцип работы и устройство синхронного генератора

Современные генераторы характеризуются строгой зависимостью между частотой f переменного индуктора HED в обмотке статора и скоростью n ротора, которая называется синхронной скоростью.

где p — число пар полюсов в обмотках статора и ротора. Поскольку скорость вращения обычно выражается в оборотах в минуту, а частота ЭМС — в герцах (1 /сек), для оборотов в минуту уравнение принимает вид

На рисунке показана функциональная схема современного генератора. Статор 1 имеет три фазные обмотки, которые принципиально не отличаются от таких же обмоток в асинхронных машинах. Ротор имеет электромагнит с обмоткой возбуждения 2. На этот электромагнит подается постоянный ток через скользящие контакты, обычно создаваемые с помощью двух контактных колец и двух неподвижных щеток в роторе. В некоторых случаях в роторах современных генераторов вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты, что устраняет необходимость в контактах на валу, но значительно снижает возможность стабилизации выходного напряжения.

Приводной двигатель (ПД), будь то турбина, двигатель внутреннего сгорания или другой источник механической энергии, приводит в движение ротор генератора с синхронной скоростью. Магнитное поле магнита ротора также вращается с синхронной скоростью, индуцируя переменные ЭЭД EA, EB и EC в трехфазных обмотках статора. Они имеют равные значения и 1/3 цикла (120°) между ними, образуя симметричную 3-фазную систему ADR.

Когда нагрузка подключается к клеммам C1, C2 и C3 обмотки статора, токи IA, IB и IC возникают в фазе обмотки статора и генерируют вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Поэтому в современных генераторах переменного тока магнитные поля статора и ротора вращаются синхронно. Учитывается мгновенное значение АДР катушек статора современных генераторов

где B — магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора; Tl-l — эффективная длина пазовой стороны катушки статора, т.е. длина сердечника статора; m-w — числовое значение. Скорость -v=πDn — линейная скорость полюсов ротора относительно статора. м/с-D — внутренний диаметр сердечника статора, м.

Вид АДР показывает, что при постоянной скорости вращения ротора n форма графика переменных АДР обмотки ротора (статора) определяется только магнитной индукцией B в зазоре между полюсами статора и статора. Ротор. Если график магнитной индукции в зазоре имеет синусоидальную форму B=Bmax sinusoidal, то ВЭД генератора также имеет синусоидальную форму. Современные машины всегда должны рассеивать индукцию в зазоре как можно ближе к синусоидальной волне.

Таким образом, если воздушный зазор δ постоянен, то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (рисунок 1). Если же концы полюсов ротора «перекошены» так, что зазор на концах полюсных выводов равен δmax (как показано на рис. 1.2), то диаграмма распределения магнитной индукции в воздушном зазоре будет приближаться к синусоидальному закону (график 2) и, следовательно, диаграмма ЭЭД, индуцируемой в обмотке генератора, будет приближаться к синусоидальному закону. Частота напряжения возбуждения синхронного генератора f (Гц) пропорциональна скорости синхронного ротора n (об/с).

Описание прибора

Конструкция синхронного генератора:

Ротор или катушка (подвижная, вращающаяся), в которую входит обмотка возбуждения.
Якорь или статор (стационарный), в который встроена обмотка.
Обмотка устройства.
Переключатель катушки статора.
Выпрямитель.
Многочисленные провода.
Структура электрического состава.
溶接機。
Катушка ротора.
Регулируемый поставщик питания постоянного тока.

Синхронный генератор работает как генератор и двигатель. Он может переключаться с программы генератора на программу двигателя — это зависит от действия вращательной или тормозной силы устройства. В программе генератора она включает механическую и исходящую электрическую энергию. В программе двигателя электрическая мощность является входной, а механическая — выходной.

Устройство включено в цепь переменного тока с различными типами нелинейных резисторов. Синхронные двигатели являются генераторами переменного тока на электростанциях, а синхронные двигатели используются, когда требуется двигатель, работающий с постоянной частотой вращения.

Разновидности синхронных генераторов переменного тока

Основная классификация генераторов переменного тока включает следующие типы устройств:

Высокочастотные генераторы предназначены для преобразования механической энергии в электричество высокой частоты. Устройство работает путем изменения магнитного потока за счет воздействия вращающегося ротора на статичный статор. Высокая частота достигается за счет увеличения числа полюсов и ускорения вращения статора. Он используется в качестве источника электроэнергии для радиотелеграфных станций на расстоянии до 3 км. Для коротких расстояний они не подходят, так как требуется увеличение частоты. Агрегаты делятся на генераторы, вырабатывающие энергию непосредственно для машины, и агрегаты, в которых ток увеличивается с помощью статических умножителей.
Гидравлический турбогенератор, как ясно из его названия, работает за счет движения гидравлической турбины. Ротор в этих агрегатах расположен на одной оси с турбинным колесом. Максимальная мощность этих установок достигает 100 000 кВт, что является впечатляющей цифрой для электростанций, особенно для автономных электростанций. Они значительно больше, чем аналогичные устройства. Диаметр одного ротора может достигать пятнадцати метров. На выходную мощность турбины существенно влияют скорость, с которой она вращается, типичный момент колебаний ротора и длина линии электропередачи (ЛЭП). Обмотка установлена непосредственно на статоре, охватывающем видимый полярный ротор, который закреплен на валу.
Паровые турбогенераторы работают на паровых турбинах. Наиболее распространенными являются биполярные и квадрупольные установки. Ротор имеет внушительную форму цилиндра с прямоугольными канавками. Обмотки переменного тока расположены в специальных гнездах внутри статора. Медленно движущиеся машины имеют роторы в форме колес или звезд. Когда система выключена, охлаждающие компоненты расположены непосредственно под теплообменником. Паровые турбогенераторы имеют гораздо меньшие размеры, чем более ранние типы.

Наиболее распространенными были современные трехфазные генераторы, мощность которых варьировалась от минимальной до нескольких мегаватт. Классические теплообменники были основаны на том, что бегунок имел кольцо и щетки в непосредственном контакте со статором. В большинстве случаев этот механизм был небезопасен, щетки быстро изнашивались, а коллекторы якоря требовали постоянного обслуживания. Поэтому были разработаны современные бесщеточные генераторы, которые устраняют все эти недостатки.

Работа современных трехфазных бесщеточных генераторов основана на использовании независимой системы возбуждения и автоматического регулятора напряжения (AVR). AVR помогает избежать отклонений и скачков напряжения, поддерживая выходное напряжение генератора на постоянном уровне. В случае внезапного значительного перенапряжения AVR поглощает нагрузку и выходит из строя первым, защищая остальную часть системы генератора. AVR поставляются отдельно в качестве запасных частей и могут быть заменены так же легко, как замена батареи в любом устройстве.

Альтернаторы могут быть с одним или двумя подшипниками.

Если генератор неисправен, а двигатель находится в хорошем состоянии, генератор можно заказать отдельно. При заказе, пожалуйста, проверьте название двигателя и присоединительные размеры теплообменника. Основной оценкой здесь является страна-производитель двигателя — отечественный или импортный, отечественные двигатели (ЯМЗ, ТМЗ или ММЗ) являются наиболее совершенным типом для соединения и присоединения генератора к двигателю (непосредственно через муфту или кольцевую швартовку) ). Импортный двигатель подключен к теплообменнику с помощью одной системы SAE.

Однако у этого подхода есть один недостаток. В таких системах трехфазные двигатели не работают, а если подключены, то очень быстро нагреваются и выходят из строя.

Ротор синхронной машины

Обгоны синхронных двигателей предназначены для улучшения демпфирующих и пусковых характеристик современных приборов, работающих от генератора или двигателя. Современные конструкции бегунов для машин включают

Магниты ротора сегментированы и отделены друг от друга немагнитными вставками. Стопорные кольца, расположенные на концах ротора, изготавливаются из материалов с низким электрическим сопротивлением, чаще всего из меди.

Конструкция устройства

Ротор — это движущаяся часть генератора или электродвигателя. Если рассматривать, из чего состоит бегунок двигателя постоянного тока, то его основными элементами являются.

Ядро. Состоит из нескольких металлических пластин, каждая из которых прорезана специальным диэлектриком. Сердцевина — черепичная труба. Благодаря такой конструкции ротор нагревается гораздо меньше, так как электроны не ускоряются, а потери снижаются, что повышает производительность. Это также уменьшает количество токов Фуко, наблюдаемых в курсоре. Они гарантированно будут видны при работе двигателя из-за повторяющегося сердечника
Намотка. Бронзовые провода расположены вокруг сердечника. Весь кабель покрыт лаковой изоляцией во избежание короткого замыкания. Он также пропитан эпоксидной смолой для улучшения нанесения и защиты обмоток от вибраций двигателя.
Коллекционеры. Обмотки могут быть соединены с коллектором вала. Специальный блок с контактами. Контакты изготовлены из меди и графитовых щеток.
Вал. Это стальной стержень. На конце вала имеется специальное место для крепления оппозитных подшипников. Также могут быть резьба, пазы или канавки для крепления других компонентов двигателя.
Крыльчатка вентилятора. Устанавливается на вал и выполняет функцию холодильника при работающем двигателе.

С какой скоростью вращается ротор синхронной машины

Скорость вращения ротора на современных машинах обычно не превышает 3000 об/мин в минуту. Как правило, это машины с неатакующим полюсом, в которых обмотка поля устанавливается в профильный паз.

Что касается расположения курсора, то современные двигатели бывают двух типов.

За создание основного магнитного поля отвечают современные бегунки двигателя с непрямыми или прозрачными полюсами. О различиях между этими типами роторов вы можете прочитать в соответствующих статьях.