Да секатегория:

Мобилни електроцентрали

Предназначение и устройство на синхронни генератори

Синхронният генератор се състои от две основни части: неподвижен статор (котва) с поставена в него намотка и подвижен (въртящ се) ротор (индуктор) с възбуждаща намотка. Целта на възбуждащата намотка е да създаде първично магнитно поле в генератора за индукция в намотката на статора електродвижеща сила(e.d. e) ... Ако роторът на синхронен генератор се завърти с определена скорост V и се възбуди от източник на постоянен ток, тогава възбуждащият поток ще пресече проводниците на намотката на статора и променливите e ще бъдат индуцирани в фазите на намотката. д.с. Когато към тази намотка е свързан товар, в него ще се появи въртящо се магнитно поле. Статорното поле на генератора ще се върти в посоката на въртене на роторното поле и със същата скорост като роторното поле, което води до общо въртящо се магнитно поле.

Скорост на въртене магнитно полесинхронен генератор зависи от броя на двойките полюси. При дадена честота, колкото по-голям е броят на двойките полюси, толкова по-малка е скоростта на въртене на магнитното поле, т.е. скоростта на въртене на магнитното поле е обратно пропорционална на броя на двойките полюси. Така например при дадена честота f = 50 Hz скоростта на въртене на магнитното поле е 3000 rpm за броя на двойките полюси p = 1, 1500 rpm за p = 2V 1000 rpm за p = 3 и т.н. .

Статорът на генератора (фиг. 1, а) се състои от сърцевина, направена от тънки листовеелектротехническа стомана. За да се ограничат вихровите токове, стоманените листове са изолирани с 0,08-0,1 мм дебел лаков филм и здраво пресовани в опаковка, наречена активна стоманена опаковка. Във всеки лист стомана са щамповани фигурни изрези, поради което в опаковката, сглобена от такива листове, се образуват канали, в които се вписва намотката. Жлебовете за увеличаване на електрическата якост на намотката и защитата й от механични повреди са изолирани с листове електрически картон с лакирана тъкан или миканит. Активният стоманен пакет е фиксиран в чугунената или стоманена рамка на генератора.

Ориз. 1. Устройството и веригата на възбуждане на синхронен генератор: a - статор, b - ротор с изпъкнал полюс (без полюсна намотка), c - ротор с неизпъкнал полюс; 1 - статор (котва), 2 - ротор (индуктор), 3 - контактни пръстени, 4 - полюс, 5 - полюс на индукторна бобина, 6 - възбудител, 7 - регулатор на шунт, 8 - четки

Роторът на синхронен генератор може да бъде конструктивно направен с изпъкнал и неизпъкнал полюс.

Роторът с изпъкнал полюс (фиг. 1, b) има изпъкнали или, както се казва, ясно изразени полюси. Такива ротори се използват в нискоскоростни генератори със скорост на въртене не повече от 1000 об / мин. Сърцевините на полюсите на тези ротори обикновено се набират от листове от електротехническа стомана с дебелина 1-2 mm, които са здраво закрепени в пакет с връзки. Върху вала на ротора полюсите се закрепват с болтове или с помощта на Т-образна опашка на полюса, която се фиксира в специални канали, фрезовани в стоманеното тяло на ротора.

Възбуждащата намотка е изолирана Меден проводниксъответния раздел. В роторите на синхронните генератори, предназначени за работа в електрически инсталации, където дизеловите двигатели се използват като първични двигатели, е предвидена така наречената успокояваща намотка. Успокояващата или, както се нарича още, демпферна намотка се използва за успокояване на свободните трептения, възникващи при внезапни промени в режима на работа на синхронните генератори (внезапно изключване на натоварването, спад на напрежението, промяна на тока на възбуждане и др.), особено при случаи, когато няколко генератора работят паралелно в обща мрежа.

Неявният полюс е ротор, който има формата на цилиндър без изпъкнали полюси. Такива ротори обикновено се правят с два или четири полюса.

Роторите с изпъкнали полюси за високоскоростни машини не се използват поради сложността на производството на закрепващи стълбове, които могат да издържат на големи центробежни сили.

Роторът с имплицитни полюси (фиг. 1, в) се състои от вал и стоманена изковка с фрезовани в нея канали, в които е положена намотката на възбуждане. В противен случай роторът с неявни полюси е структурно направен по същия начин като този с изпъкнал полюс.

Конструкцията на проводниците на намотката на ротора се избира в зависимост от вида на ротора: за намотки на ротори с изпъкнали полюси се използват правоъгълни или кръгли. изолирани проводници, както и голи медни ленти, огънати по ръба и изолирани с ленти от миканит; Намотките на роторите с невидими полюси са направени от изолирани намотки от плоска твърдо валцована мед, поставени в изолирани жлебове на роторите.

Краищата на намотката на ротора (индуктора) се извеждат навън и се свързват с контактни пръстени на вала на ротора. Към индуктора се подава постоянен ток от външен източник. Като източник на възбудителен ток за синхронни генератори с мощност до 20 kW се използват полупроводникови токоизправители, а за по-мощни генератори специални машини за постоянен ток (възбудители) обикновено се поставят на общ вал с ротора на генератора или механично свързани с генератора чрез съединителни половини. Възбудителят е генератор на постоянен ток, чиято мощност по правило е 1-3% от номиналната мощност на захранвания от него генератор. Номиналното напрежение на възбудителите е малко и за синхронни генератори със средна мощност не надвишава 150 V. D.Cза възбуждане на синхронни генератори може да се получи с помощта на живачни, полупроводникови или механични токоизправители. За възбуждане на синхронни генератори с мощност до 20 kW най-често се използват селенови или германиеви изправители.

Токът на възбуждане преминава от източника към индуктора по следния път: източник на постоянен ток - неподвижни четки на контактни пръстени, контактни пръстени на ротора - намотки на полюсите на индуктора. Този път е показан схематично на фиг. 1, а. Синхронният генератор има свойството обратимост, т.е. може да работи и като електродвигател, ако статорната му намотка е свързана към трифазна мрежа променлив ток.

Да сеКатегория: - Мобилни електроцентрали

9.1. Устройството и принципът на работа на синхронен генератор

Синхронни се наричат електрически автомобили, чиято скорост на въртене е свързана чрез постоянно съотношение с честотата на мрежата за променлив ток, в която е включена тази машина . Синхронните машини служат като генератори на променлив ток в електроцентрали и синхронни двигателисе използват в случаите, когато е необходим двигател, работещ с постоянна скорост. Синхронните машини са обратими, т.е. могат да работят както като генератори, така и като двигатели. Синхронната машина преминава от режим на генератор в режим на двигател в зависимост от това дали върху нея действа въртяща или спирачна механична сила. В първия случай той получава механична мощност на вала и я предава на мрежата електрическа енергия, а във втория случай получава електрическа енергия от мрежата и отдава механична енергия на вала.

Синхронната машина има две основни части: ротор и статор, като статорът не се различава от статора на асинхронната машина. Роторът на синхронната машина е система от въртящи се електромагнити, които се захранват от постоянен ток, подаван към ротора чрез контактни пръстени и четки от външен източник. В намотките на статора под действието на въртящо се магнитно поле се индуцира ЕМП, който се подава към външната верига на генератора. Основният магнитен поток на синхронен генератор, създаден от въртящ се ротор, се възбужда от външен източник - възбудител, който обикновено е DC генератор с ниска мощност, който е монтиран на общ вал със синхронен генератор. Правият ток от възбудителя се подава към ротора чрез четки и контактни пръстени, монтирани на вала на ротора. Броят на двойките полюси на ротора се определя от скоростта на неговото въртене. В многополюсна синхронна машина роторът има p

двойки полюси, а токовете в намотката на статора също образуват p двойки полюси на въртящо се магнитно поле (както в асинхронна машина). Роторът трябва да се върти с честотата на въртене на полето, следователно неговата скорост е равна на:

n=60f/p (9,1)

При f = 50Hz и p = 1 n = 3000 rpm.

С тази честота се въртят съвременните турбогенератори, състоящи се от парна турбина и синхронен генератор с висока мощност с ротор, който има една двойка полюси.

При хидрогенераторите основният двигател е хидравлична турбина, чиято скорост е от 50 до 750 оборота в минута. В този случай се използват синхронни генератори с изпъкнал полюсен ротор с 4 до 60 двойки полюси.

Скоростта на въртене на дизел-генераторите, свързани с основния двигател - дизел, е в диапазона от 500 до 1500 об./мин.

При синхронните генератори с ниска мощност обикновено се използва самовъзбуждане: намотката на възбуждане се захранва от ректифицирания ток на същия генератор (фиг. 9.2).

Веригата на възбуждане се формира от токови трансформатори CT, включени в веригата за натоварване на генератора, полупроводников токоизправител, сглобен съгласно схемата на трифазен мост, и намотката на възбуждане OB с регулиращ реостат R.

Самовъзбуждането на генератора става по следния начин. В момента на стартиране на генератора, поради остатъчната индукция в магнитната система, се появяват слаби ЕМП и токове в работеща намоткагенератор. Това води до появата на ЕМП в вторични намотки CT трансформатори и малък ток във веригата на възбуждане, което подобрява индукцията на магнитното поле на машината. генератор емфсе увеличава, докато магнитната система на машината бъде напълно възбудена.

Средната стойност на ЕМП, индуцирана във всяка фаза на намотката на статора:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n е скоростта на ротора;

Φ е максималният магнитен поток, възбуждан в синхронната машина;

c е постоянен коефициент, отчитащ характеристики на дизайнатази машина.

Напрежение на клемите на генератора:

U = д - аз z, където

I - ток в намотката на статора (ток на натоварване);

Z е импедансът на намотката (една фаза).

За фина настройка на амплитудата на ЕМП, големината на магнитния поток се регулира чрез промяна на тока в намотката на възбуждане. Синусоидността на ЕМП се осигурява чрез придаване на определена форма на полюсните накрайници на ротора в машини с изпъкнал полюс. В машините с неявни полюси желаното разпределение на магнитната индукция се постига чрез специално разположение на възбудителните намотки върху повърхността на ротора.

1. Статор. Статорът на синхронен генератор, подобно на други машини за променлив ток, се състои от сърцевина, изработена от листове от електрическа стомана, в жлебовете на които е положена намотка с променлив ток, и рамка - чугунен или заварен корпус от листова стомана.

Намотката на статора е поставена в жлебовете, щамповани върху вътрешната повърхност на сърцевината. Изолацията на намотката се извършва с особено внимание, тъй като машината обикновено трябва да работи високи напрежения. Като изолация се използва миканит и миканитова лента.

На фиг. 240 предвид външния вид на статора на синхронен генератор.

2. Ротор. Роторите на синхронните машини са разделени на два типа по дизайн:

A) изрично полюс (т.е. с ясно изразени полюси) и

Б) имплицитно полярен (т.е. с имплицитно изразени полюси).

На фиг. 241 показва диаграми на устройството на синхронни генератори с изпъкнали и неизпъкнали полюсни ротори.

Един или друг дизайн на ротора е продиктуван от съображения за механична якост. В съвременните генератори, въртящи се от високоскоростни двигатели (парна турбина), периферната скорост на ротора може да достигне 100-160 m/s (в някои случаи 170 m/s). Следователно високоскоростните генератори имат ротор с невидими полюси. Скоростта на въртене на високоскоростните генератори е 3000 об / мин и 1500 об / мин.

Роторът с изпъкнал полюс е стоманена изковка.

Към ръба на ротора са закрепени полюси, върху които са поставени възбудителни намотки, свързани последователно една с друга. Краищата на възбуждащата намотка са свързани към две

пръстени, монтирани на вала на ротора. Четки са насложени върху пръстените, към които е прикрепен източникът. постоянно напрежение. На фиг. 242 показва външния вид на ротор с изпъкнал полюс. Обикновено генератор на постоянен ток, разположен на същия вал с ротора и наречен възбудител, дава постоянен ток за възбуждане на ротора. Мощността на възбудителя е 0,25-1% от номиналната мощност на синхронния генератор. Номинално напрежение на възбудителите 60-350 V.

На фиг. 243 показва веригата на възбуждане на синхронна машина.

Предлагат се и синхронни генератори със самовъзбуждане. Постоянен ток за възбуждане на ротора се получава с помощта на селенови токоизправители, свързани към намотката на статора на генератора. В първия момент слабото поле на остатъчния магнетизъм на въртящия се ротор индуцира незначителна променлива e в намотката на статора. д.с. Селенови токоизправители, свързани към AC напрежение, дават постоянен ток, който засилва полето на ротора и напрежението на генератора се увеличава.

Невидимият полюсен ротор е изработен от цяла стоманена изковка, подложена на сложна термична и механична обработка. Като пример, нека дадем данните на ротора на турбогенератор, произведен от завода Електросила, с мощност 100 хиляди kW при n = 3000 об / мин. Диаметър на ротора D = 0,99 м, дължина l=6,35 м. Околна скорост на ротора 155 м/сек. Обработената роторна изковка тежи 46,5 тона.

В аксиална посока по обиколката на ротора се фрезоват жлебове, където се поставя възбудителната намотка. Намотката в жлебовете е фиксирана с метални (стоманени или бронзови) клинове. Челните части на намотката са фиксирани с метални пръстени на кожуха.

На фиг. 244 показва общ изглед на имплицитно полюсен ротор на турбогенератор в завършен вид.

При проектиране на електрически машини и трансформатори голямо вниманиедизайнерите обръщат внимание на вентилацията на машините. За синхронните генератори се използва въздушно и водородно охлаждане.

Въздушното охлаждане се извършва с помощта на вентилатори, монтирани на вал от двете страни на ротора (за генератори с мощност от 1,5 до 50 хил. kW) или разположени под машината в фундаментен отвор (за генератори с мощност 100 хил. kW) .

Масите студен въздух, влизащи за вентилация, преминават през филтри, за да се избегне замърсяване на машината с прах.При затворена вентилационна система машината се охлажда от същия обем въздух. Въздухът, преминал през машината, се нагрява и постъпва във въздухоохладителите, след което отново се нагнетява в машината и т.н. За охлаждане служи и системата от вентилационни канали, разположени в отделни части на машината. Повечето ефективен начинохлаждащата машина е с водородно охлаждане. Водородът, който има 7,4 пъти по-голяма топлопроводимост от въздуха, е по-добър в премахването на топлината от горещите части на машината. Загубите от триене с въздушно охлаждане са около 50°/o от

сбор от всички загуби в автомобила. Водородът има специфично тегло 14,5 пъти по-малко от въздуха. Поради това триенето срещу водород рязко намалява. Водородът допринася и за запазването на изолационните и лаковите покрития на машината. Външен видСинхронен генератор с изпъкнал полюс с възбудител е показан на фиг. 245 и синхронен генератор с неизпъкнал полюс с мощност 50 хиляди kW - на фиг. 246.

Хидрогенераторите се задвижват от хидравлични турбини. Тези турбини най-често имат вертикален вал с малък брой обороти. Нискоскоростният синхронен генератор има голям брой полюси и в резултат на това големи размери.

Така например хидрогенератор от типа с мощност 50 хиляди kW, произведен от завода Elektrosila на името на. С. М. Киров, има общо тегло 1142 g, диаметър на статора 14 m, обща височина 8,9 m, броят на полюсите е 96.

На фиг. 247 показва диаграма на синхронен генератор с възбудител, захранващ мощност и осветителни товари. На фиг. 248 дан електрическа схемавръзки на синхронния генератор с товара.

Намотките на статора на синхронните генератори са направени по същия начин като намотките на статора на асинхронните двигатели.

Всичките шест края на трифазните намотки на генератора обикновено се показват на неговия щит. Чрез свързване на трите края на намотките към една обща нулева точка и привеждане на трите начала на намотките във външна мрежа, получаваме звездна връзка на намотките (фиг. 249, а). Свързване на края на първата намотка с началото на втората, края на втората с началото на третата, края на третата с началото на първата намотка и извършване на три крана от точките на свързване към външната мрежа , получаваме връзката на намотките в триъгълник (фиг. 249, b).

Ако в горното асинхронни машинироторът имаше скорост на въртене, различна от честотата на въртене на магнитното поле на статора, то при синхронно тези честоти са равни една на друга.
Синхронните машини могат да работят както като генератори, така и като двигатели.
В зависимост от вида на задвижването, синхронните генератори също са получили своите имена.
Турбогенератор, например, е генератор, задвижван от парна турбина, хидрогенераторът върти водно колело, а дизеловият генератор е механично свързан с двигател с вътрешно горене.
Синхронните двигатели се използват широко за задвижване на мощни компресори, помпи, вентилатори.
Синхронните микродвигатели се използват за задвижване на лентовите задвижващи механизми на записващи устройства, магнетофони и др.

6.1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП НА РАБОТА НА СИНХРОНЕН ГЕНЕРАТОР

Статорът на синхронната машина не се различава по конструкция от статора на асинхронния двигател. В прорезите на статора се поставят трифазни, двуфазни или монофазни намотки.
Забележима разлика е роторът, който по същество е постоянен магнит или електромагнит.
Това налага специални изисквания към геометричната форма на ротора. Всеки магнит има полюси, чийто брой може да бъде два или повече.
На фиг. 6.1.1 показва два дизайна на генератори, с нискоскоростен и високоскоростен ротор.

Високоскоростните са, като правило, турбогенератори. Броят на двойките магнитни полюси, които имат, е равен на единица. За да може такъв генератор да произвежда електрически ток със стандартна честота f = 50 Hz, той трябва да се върти с честота

Във водноелектрическите централи въртенето на ротора зависи от движението на водния поток. Но дори и при бавно въртене, такъв генератор трябва да произвежда електричествостандартна честота f = 50 Hz.
Следователно за всяка водноелектрическа централа е проектиран собствен генератор за определен брой магнитни полюси на ротора.
Като пример, нека дадем параметрите на синхронен генератор, работещ във водноелектрическата централа Днепър.
Водният поток върти ротора на генератора с честота n = 33,3 rpm. Като се има предвид честотата f = 50 Hz, ние определяме броя на двойките полюси на ротора:

Принципът на работа на синхронния генератор се основава на явлението електромагнитна индукция. Ротор с магнитни полюси създава въртящо се магнитно поле, което, пресичайки намотката на статора, индуцира в него ЕМП. Когато е свързан към генератор за натоварване, генераторът ще осигури променливотоково захранване.

6.2. ЕМП НА СИНХРОНЕН ГЕНЕРАТОР

Както е показано по-горе, величината на ЕМП, индуцирана в намотката на статора, е количествено свързана с броя на завъртанията на намотката и скоростта на промяна на магнитния поток:

Обръщайки се към ефективните стойности, изразът на EMF може да бъде написан като:

където n е скоростта на ротора на генератора,
Ф - магнитен поток,
c е постоянен фактор.
Когато товарът е свързан, напрежението на клемите на генератора се променя в различна степен. Така че увеличаването на активния товар няма забележим ефект върху напрежението. В същото време, индуктивен капацитивен товарвлияят на изходното напрежение на генератора. В първия случай увеличаването на натоварването демагнетизира генератора и намалява напрежението, във втория случай той е предубеден и напрежението се повишава. Това явление се нарича реакция на котва.
За да се осигури стабилност на изходното напрежение на генератора, е необходимо да се регулира магнитният поток. Когато е отслабена, колата трябва магнетизирам, с увеличение - демагнетизирам. Това става чрез регулиране на тока, подаван към намотката на възбуждане на ротора на генератора.

6.3. СИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ

6.3.1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ

Дизайнът на синхронния двигател е същият като този на синхронния генератор.
Когато се прилага ток към трифазна намоткастатор, в него възниква въртящо се магнитно поле. Честотата му на въртене се определя по формулата:

където f е честотата на мрежовия ток,
p е броят на двойките полюси на статора.
Роторът, който често е електромагнит, ще следва стриктно въртящото се магнитно поле, т.е. неговата скорост на въртене n 2 \u003d n 1.
Разгледайте принципа на работа на синхронен двигател на следния условен модел (фиг. 6.3.1.). Нека магнитното поле на статора се моделира чрез система от въртящи се магнитни полюси N - S.

Роторът на двигателя също е система от електромагнити S - N, които са "свързани" към полюсите на статора. Ако няма натоварване на двигателя, тогава осите на полюсите на статора ще съвпаднат с осите на полюсите на ротора ( = 0).
Ако към ротора е свързан механичен товар, тогава осите на полюсите на статора и ротора могат да се разминават под определен ъгъл.
Въпреки това, "магнитното свързване" на ротора със статора ще продължи и скоростта на ротора ще бъде равна на синхронната честота на статора (n 2 = n 1). При високи стойности роторът може да излезе от "съединителя" и двигателят да спре.
Основното предимство на синхронния двигател пред асинхронния е осигуряването на синхронна скорост на ротора със значителни колебания на натоварването.

6.3.2. СИСТЕМА ЗА ПУСКАНЕ НА СИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ

Както показахме по-горе, синхронното въртене на ротора се осигурява от "магнитно свързване" на полюсите на ротора с въртящото се магнитно поле на статора.
В първия момент на стартиране на двигателя въртящото се магнитно поле на статора възниква почти мигновено. Роторът, който има значителна инерционна маса, не може веднага да влезе в синхронно въртене. Трябва да се "овърклокне" до субсинхронна скорост от някакво допълнително устройство.
Дълго време ролята на ускоряващ двигател се играе от обикновен асинхронен двигател, механично свързан със синхронен двигател.
Роторът на синхронен двигател се задвижва до субсинхронна скорост. Освен това самият двигател се въвежда в синхрон.
Обикновено мощност стартов двигателе 5-15% от мощността на синхронен двигател. Това позволява стартирането на синхронния двигател само на празен ход или с малко натоварване на вала.
Използването на пусков двигател с достатъчна мощност за стартиране на синхронен двигател под товар прави такава инсталация тромава и скъпа.
Напоследък т.нар асинхронна стартова системасинхронни двигатели. За целта в полюсните накрайници се забиват пръти, наподобяващи накъсо съединена намотка на асинхронен двигател (фиг. 6.3.2.1).

По време на началния период на стартиране синхронният двигател работи като асинхронен двигател, а след това като синхронен двигател. От съображения за безопасност възбудителната намотка е съединена накъсо в началния период на пускане, а в крайния е свързана към източник на постоянен ток.

6.4. РЕАКТИВЕН СИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ

В лабораторната практика, в бита и в маломощните механизми, т.нар реактивни синхронни двигатели.
Те се различават от конвенционалните класически машини само по дизайна на ротора. Роторът тук не е магнит или електромагнит, въпреки че по форма прилича на полюсна система.
Принципът на работа на синхронния реактивен двигател е различен от разгледания по-горе. Тук работата на двигателя се основава на свободната ориентация на ротора по такъв начин, че да осигури статорния магнитен поток с най-добра магнитна проводимост (фиг. 6.4.1).

Наистина, ако в даден момент максималният магнитен поток е във фаза A - X, тогава роторът ще заеме позиция по протежение на потока FA. След 1/3 от периода максималният поток ще бъде във фаза B - U. Тогава роторът ще се завърти по протежение на PV потока. След още 1/3 от периода роторът ще бъде ориентиран по протежение на потока. FS. Така непрекъснато и синхронно роторът ще се върти с въртящото се магнитно поле на статора.
В училищната практика понякога, при липса на специални синхронни двигатели, има нужда от синхронно предаване.
Този проблем може да бъде решен с обичайния асинхронен двигател, ако придадем на ротора следната геометрична форма (фиг. 6.4.2).

6.5. СТЪПКОВ ДВИГАТЕЛ

Този тип двигател е машина с постоянен ток, въпреки че принципът му на работа е подобен на този на синхронния реактивен двигател.
Както се вижда от фиг. 6.5.1, статорът на двигателя има шест чифта изпъкнали полюси.

Всяка две намотки, разположени на противоположните полюси на статора, образуват управляваща намотка, която е свързана към DC мрежата. Роторът е биполярен.
Ако свържете полюсни намотки 1 - 1 "към източник на постоянен ток, тогава роторът ще бъде разположен по протежение на тези полюси. Ако използвате намотки на полюси 2 - 2", и изключите намотките на полюси 1 - 1 ", роторът ще се завърти и ще заеме позиция по полюсите 2 - 2". Същото въртене на ротора ще се получи, ако към мрежата са свързани намотките на полюсите 3 - 3. Така, на стъпки, роторът ще "следва" своята управляваща намотка.
Предимството на стъпковите двигатели е, че те нямат абсолютно никакво "самоходно движение". Те се въртят и са строго фиксирани на стъпки, пропорционални на броя на полюсите на статора. Това качество го прави незаменим във високо прецизни механизми (за задвижване на часовници, механизми за подаване на ядрено гориво в реактори, в машини с ЦПУ и др.).
Стъпковите двигатели се управляват с помощта на различни електронни устройства (тригери на Schmidt и др.).

6.6. СЪБРАН AC МОТОР

Безчетковите асинхронни и синхронни двигатели, с много положителни качества, имат значителни недостатъци. Те не позволяват достатъчно плавно и икономично управление на въртенето.
Тази празнина е частично запълнена от AC колекторни двигатели.
Колекторните двигатели биват монофазни и трифазни.
Роторът на еднофазен колекторен двигател е направен под формата на цилиндър с фазови намотки, статорът е изпъкнал полюс.
Тъй като намотката на полюсите на статора, свързани към мрежата за променлив ток, създава пулсиращо магнитно поле, всички елементи на магнитната верига на машината се набират от отделни листове електрическа стомана.
Въртящият момент в еднофазен колекторен двигател се създава от взаимодействието на токовете в намотката на ротора с магнитния поток на полюсите. На фиг. 6.6.1 - показва схемата на свързване на колекторния двигател към мрежата.

Колекторните двигатели могат да работят както от променливотокова, така и от постоянна мрежа. Това обстоятелство им даде името на универсални колекторни двигатели. Колекторните двигатели се използват широко за задвижване на шевни машини, прахосмукачки и др.

Синхронни се наричат ​​електрически машини, чиято скорост на въртене е свързана с постоянно съотношение с честотата на мрежата за променлив ток, в която е включена тази машина. . Синхронните машини служат като генератори на променлив ток в електроцентралите, а синхронните двигатели се използват в случаите, когато е необходим двигател, работещ с постоянна скорост. Синхронните машини са обратими, т.е. могат да работят както като генератори, така и като двигатели. Синхронната машина преминава от режим на генератор в режим на двигател в зависимост от това дали върху нея действа въртяща или спирачна механична сила. В първия случай той получава механична енергия върху вала и връща електрическа енергия към мрежата, а във втория случай получава електрическа енергия от мрежата и връща механична енергия към вала.

Синхронната машина има две основни части: ротор и статор, като статорът не се различава от статора на асинхронната машина. Роторът на синхронната машина е система от въртящи се електромагнити, които се захранват от постоянен ток, подаван към ротора чрез контактни пръстени и четки от външен източник. В намотките на статора под действието на въртящо се магнитно поле се индуцира ЕМП, който се подава към външната верига на генератора. Основният магнитен поток на синхронен генератор, създаден от въртящ се ротор, се възбужда от външен източник - възбудител, който обикновено е DC генератор с ниска мощност, който е монтиран на общ вал със синхронен генератор. Правият ток от възбудителя се подава към ротора чрез четки и контактни пръстени, монтирани на вала на ротора. Броят на двойките полюси на ротора се определя от скоростта на неговото въртене. В многополюсна синхронна машина роторът има p двойки полюси, а токовете в намотката на статора също образуват p двойки полюси на въртящо се магнитно поле (както в асинхронна машина). Роторът трябва да се върти с честотата на въртене на полето, следователно неговата скорост е равна на:

n=60f/p (9,1)

При f = 50Hz и p = 1 n = 3000 rpm.

С тази честота се въртят съвременните турбогенератори, състоящи се от парна турбина и синхронен генератор с висока мощност с ротор, който има една двойка полюси.

При хидрогенераторите основният двигател е хидравлична турбина, чиято скорост е от 50 до 750 оборота в минута. В този случай се използват синхронни генератори с изпъкнал полюсен ротор с 4 до 60 двойки полюси.

Скоростта на въртене на дизел-генераторите, свързани с основния двигател - дизел, е в диапазона от 500 до 1500 об./мин.

При синхронните генератори с ниска мощност обикновено се използва самовъзбуждане: намотката на възбуждане се захранва от ректифицирания ток на същия генератор (фиг. 9.2).

Веригата на възбуждане се формира от токови трансформатори CT, включени в веригата за натоварване на генератора, полупроводников токоизправител, сглобен съгласно схемата на трифазен мост, и намотката на възбуждане OB с регулиращ реостат R.

Самовъзбуждането на генератора става по следния начин. В момента на стартиране на генератора, поради остатъчната индукция в магнитната система, в работната намотка на генератора се появяват слаби ЕМП и токове. Това води до появата на EMF във вторичните намотки на CT трансформатори и малък ток във веригата на възбуждане, което засилва индукцията на магнитното поле на машината. ЕДС на генератора се увеличава, докато магнитната система на машината бъде напълно възбудена.

Средната стойност на ЕМП, индуцирана във всяка фаза на намотката на статора:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n е скоростта на ротора;

Φ е максималният магнитен поток, възбуждан в синхронната машина;

c е постоянен коефициент, който отчита конструктивните характеристики на тази машина.

Напрежение на клемите на генератора:

U = д - аз z, където

I - ток в намотката на статора (ток на натоварване);

Z е импедансът на намотката (една фаза).

За фина настройка на амплитудата на ЕМП, големината на магнитния поток се регулира чрез промяна на тока в намотката на възбуждане. Синусоидността на ЕМП се осигурява чрез придаване на определена форма на полюсните накрайници на ротора в машини с изпъкнал полюс. В машините с неявни полюси желаното разпределение на магнитната индукция се постига чрез специално разположение на възбудителните намотки върху повърхността на ротора.