Til Kategori:

Mobile kraftverk

Formål og enhet for synkrongeneratorer

En synkron generator består av to hoveddeler: en fast stator (armatur) med en vikling plassert i den og en bevegelig (roterende) rotor (induktor) med en eksitasjonsvikling. Hensikten med eksitasjonsviklingen er å skape et primært magnetfelt i generatoren for induksjon i statorviklingen elektromotorisk kraft(e.d. e) ... Hvis rotoren til en synkrongenerator bringes i rotasjon med en viss hastighet V og eksiteres fra en likestrømkilde, vil eksitasjonsstrømmen krysse lederne til statorviklingen og variablene e vil bli indusert i fasene til viklingen. d.s. Når en last er koblet til denne viklingen, vil et roterende magnetfelt vises i den. Dette generatorens statorfelt vil rotere i rotorfeltets rotasjonsretning og med samme hastighet som rotorfeltet, noe som resulterer i et totalt roterende magnetfelt.

Roterende hastighet magnetfelt synkron generator avhenger av antall polpar. Ved en gitt frekvens, jo større antall polpar, jo lavere er rotasjonshastigheten til magnetfeltet, dvs. rotasjonshastigheten til magnetfeltet er omvendt proporsjonal med antall polpar. Så, for eksempel, ved en gitt frekvens f = 50 Hz, er rotasjonshastigheten til magnetfeltet 3000 rpm for antall polpar p = 1, 1500 rpm for p = 2V 1000 rpm for p = 3, etc. .

Generatorstatoren (fig. 1, a) består av en kjerne laget av tynne ark elektrisk stål. For å begrense virvelstrømmer, er stålplatene isolert med en 0,08-0,1 mm tykk lakkfilm og presset fast inn i en pakke, kalt en aktiv stålpakke. Figurede utskjæringer er stemplet i hvert stålplate, på grunn av hvilke spor er dannet i pakken satt sammen av slike ark, som viklingen passer inn i. Sporene for å øke den elektriske styrken til viklingen og beskytte den mot mekanisk skade er isolert med ark av elektrisk papp med lakkert klut eller micanitt. Den aktive stålpakken er festet i støpejerns- eller stålrammen til generatoren.

Ris. 1. Enheten og eksitasjonskretsen til en synkron generator: a - stator, b - fremtredende polrotor (uten polvikling), c - ikke-fremspringende polrotor; 1 - stator (anker), 2 - rotor (induktor), 3 - kontaktringer, 4 - pol, 5 - pol induktorspole, 6 - magnetisering, 7 - shuntregulator, 8 - børster

Rotoren til en synkron generator kan være strukturelt laget fremtredende og ikke-fremspringende pol.

Den fremtredende polrotoren (fig. 1, b) har utstikkende eller, som de sier, uttalte poler. Slike rotorer brukes i lavhastighetsgeneratorer med en rotasjonshastighet på ikke mer enn 1000 rpm. Kjernene til stolpene til disse rotorene rekrutteres vanligvis fra plater av elektrisk stål 1-2 mm tykke, som er godt festet i en pakke med strekkstenger. På rotorakselen festes stengene med bolter eller ved hjelp av en T-skaft på stolpen, som festes i spesielle spor frest i rotorens stålkropp.

Eksitasjonsviklingen er viklet isolert kobbertråd tilsvarende seksjon. I rotorene til synkrongeneratorer beregnet for drift i elektriske installasjoner der dieselmotorer brukes som primærmotorer, er det gitt en såkalt beroligende vikling. Den beroligende eller, som den også kalles, spjeldviklingen brukes til å dempe frie svingninger som oppstår ved plutselige endringer i driftsmodusen til synkrongeneratorer (plutselig belastningsreduksjon, spenningsfall, endring i magnetiseringsstrøm, etc.), spesielt i tilfeller hvor flere generatorer opererer parallelt på et felles nett.

En implisitt pol er en rotor som har form som en sylinder uten utstikkende poler. Slike rotorer er vanligvis laget med to eller fire poler.

Fremtredende polrotorer for høyhastighetsmaskiner brukes ikke på grunn av kompleksiteten ved å produsere festestenger som tåler store sentrifugalkrefter.

Rotoren med implisitt pol (fig. 1, c) består av en aksel og en stålsmiing med spor frest i, hvori eksitasjonsviklingen er lagt. Ellers er rotoren med implisitt pol strukturelt laget på samme måte som den fremtredende pol.

Utformingen av lederne til rotorviklingen velges avhengig av typen rotor: for viklinger av fremtredende polrotorer brukes rektangulære eller runde. isolerte ledninger, samt nakne kobberstrimler, bøyd på kant og isolert med strimler av micanitt; Viklingene til ikke-fremspringende polrotorer er laget av isolerte spoler av flatt hardvalset kobber plassert i isolerte spor på rotorene.

Endene av rotorviklingen (induktoren) tas ut og kobles til sleperingene på rotorakselen. En likestrøm tilføres induktoren fra en ekstern kilde. Halvlederlikerettere brukes som eksitasjonsstrømkilde for synkrongeneratorer med en effekt på opptil 20 kW, og for kraftigere generatorer plasseres vanligvis spesielle likestrømsmaskiner (excitere) på en felles aksel med generatorrotoren eller mekanisk koblet til generatoren ved hjelp av koblingshalvdeler. Exciteren er en likestrømsgenerator, hvis kraft som regel er 1-3% av den nominelle effekten til generatoren som mates av den. Den nominelle spenningen til exciters er liten og for synkrone generatorer med middels effekt overstiger ikke 150 V. D.C for eksitering av synkrone generatorer kan oppnås ved bruk av kvikksølv, halvledere eller mekaniske likerettere. For å begeistre synkrone generatorer med en effekt på opptil 20 kW, brukes oftest selen- eller germaniumlikerettere.

Eksitasjonsstrømmen går fra kilden til induktoren langs følgende bane: en likestrømkilde - faste børster på sleperingene, sleperingene til rotoren - viklingene til induktorens poler. Denne banen er vist skjematisk i fig. 1, a. En synkrongenerator har egenskapen reversibilitet, dvs. kan også fungere som en elektrisk motor hvis statorviklingen er koblet til et trefasenettverk vekselstrøm.

Til Kategori: - Mobile kraftstasjoner

9.1. Enheten og prinsippet for drift av en synkron generator

Synkron kalles elektriske biler, hvis rotasjonshastighet er forbundet med et konstant forhold med frekvensen til vekselstrømnettverket som denne maskinen er tilkoblet . Synkronmaskiner fungerer som vekselstrømgeneratorer i kraftstasjoner, og synkrone motorer brukes i tilfeller der det er behov for en motor som kjører med konstant hastighet. Synkronmaskiner er reversible, det vil si at de kan fungere både som generatorer og som motorer. En synkronmaskin bytter fra en generatormodus til en motormodus, avhengig av om en roterende eller bremsende mekanisk kraft virker på den. I det første tilfellet mottar den mekanisk kraft på akselen, og gir den til nettverket elektrisk energi, og i det andre tilfellet mottar den elektrisk energi fra nettverket, og gir mekanisk energi til akselen.

En synkronmaskin har to hoveddeler: en rotor og en stator, og statoren skiller seg ikke fra statoren til en asynkron maskin. Rotoren til en synkronmaskin er et system av roterende elektromagneter som drives av likestrøm som tilføres rotoren gjennom sleperinger og børster fra en ekstern kilde. I statorviklingene, under påvirkning av et roterende magnetfelt, induseres en EMF, som mates til den eksterne kretsen til generatoren. Den viktigste magnetiske fluksen til en synkron generator, skapt av en roterende rotor, begeistres av en ekstern kilde - en exciter, som vanligvis er en laveffekt DC-generator, som er installert på en felles aksel med en synkron generator. Likestrøm fra magnetiseringen føres til rotoren gjennom børster og sleperinger montert på rotorakselen. Antallet polpar av rotoren bestemmes av rotasjonshastigheten. I en flerpolet synkronmaskin har rotoren p

polpar, og strømmene i statorviklingen danner også p polpar av et roterende magnetfelt (som i en asynkron maskin). Rotoren må rotere med rotasjonsfrekvensen til feltet, derfor er hastigheten lik:

n=60f/p (9,1)

Ved f = 50Hz og p = 1 n = 3000 rpm.

Moderne turbogeneratorer roterer med denne frekvensen, bestående av en dampturbin og en høyeffekts synkrongenerator med en rotor som har ett par poler.

I hydrogeneratorer er hovedmotoren en hydraulisk turbin, hvis hastighet er fra 50 til 750 omdreininger per minutt. I dette tilfellet brukes synkrongeneratorer med en fremtredende polrotor med fra 4 til 60 par poler.

Rotasjonshastigheten til dieselgeneratorer koblet til primærmotoren - diesel, er i området fra 500 til 1500 rpm.

I synkrone generatorer med lav effekt brukes vanligvis selveksitasjon: eksitasjonsviklingen mates av den likerettede strømmen til samme generator (fig. 9.2).

Eksitasjonskretsen er dannet av CT-strømtransformatorer inkludert i generatorbelastningskretsen, en halvleder likeretter satt sammen i henhold til trefasebroskjemaet, og eksitasjonsviklingen OB med en justerende reostat R.

Selveksitering av generatoren skjer som følger. Ved start av generatoren, på grunn av gjenværende induksjon i det magnetiske systemet, vises svak EMF og strømmer i fungerende vikling generator. Dette fører til utseendet av EMF i sekundære viklinger CT-transformatorer og en liten strøm i eksitasjonskretsen, som forbedrer induksjonen av magnetfeltet til maskinen. generator emføker til maskinens magnetiske system er helt opphisset.

Gjennomsnittsverdien av EMF indusert i hver fase av statorviklingen:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n er rotorhastigheten;

Φ er den maksimale magnetiske fluksen som eksiteres i synkronmaskinen;

c er en konstant koeffisient tatt i betraktning designfunksjoner denne maskinen.

Generatorterminalspenning:

U = E - Jeg z, hvor

I - strøm i statorviklingen (laststrøm);

Z er impedansen til viklingen (en fase).

For å finjustere amplituden til EMF, reguleres størrelsen på den magnetiske fluksen ved å endre strømmen i eksitasjonsviklingen. Sinusoidaliteten til EMF tilveiebringes ved å gi en viss form til rotorens polstykker i fremtredende polmaskiner. I implisitt-polmaskiner oppnås den ønskede fordelingen av magnetisk induksjon ved spesiell plassering av eksitasjonsviklingene på overflaten av rotoren.

1. Stator. Statoren til en synkron generator, som andre AC-maskiner, består av en kjerne laget av plater av elektrisk stål, i sporene som en vekselstrømsvikling er lagt, og en ramme - et støpejern eller sveiset foringsrør fra stålplate.

Statorviklingen er plassert i sporene som er stemplet på den indre overflaten av kjernen. Isoleringen av viklingen utføres med spesiell forsiktighet, siden maskinen vanligvis må jobbe med høye spenninger. Som isolasjon brukes mikanitt og micanitttape.

I fig. 240 gitt utseendet til statoren til en synkrongenerator.

2. Rotor. Rotorene til synkrone maskiner er delt inn i to typer etter design:

A) eksplisitt pol (dvs. med uttalte poler) og

B) implisitt polar (dvs. med implisitt uttrykte poler).

I fig. 241 viser diagrammer av enheten til synkrongeneratorer med fremtredende og ikke-fremspringende polrotorer.

En eller annen utforming av rotoren er diktert av hensyn til mekanisk styrke. I moderne generatorer som roterer fra høyhastighetsmotorer (dampturbin), kan omkretshastigheten til rotoren nå 100-160 m/s (i noen tilfeller 170 m/s). Derfor har høyhastighetsgeneratorer en ikke-fremspringende polrotor. Rotasjonshastigheten til høyhastighetsgeneratorer er 3000 rpm og 1500 rpm.

Den fremtredende stangrotoren er en stålsmiing.

Stolper er festet til rotorfelgen, på hvilke eksitasjonsspoler er satt på, koblet i serie med hverandre. Endene av eksitasjonsviklingen er koblet til to

ringer montert på rotorakselen. Børster er lagt over ringene, som kilden er festet til. konstant spenning. I fig. 242 viser utseendet til en fremtredende polrotor. Vanligvis gir en likestrømsgenerator, som sitter på samme aksel med rotoren og kalles exciteren, en likestrøm for å eksitere rotoren. Eksitereffekten er 0,25-1 % av den nominelle effekten til synkrongeneratoren. Nominell spenning for magnetisering 60-350 V.

I fig. 243 viser eksitasjonskretsen til en synkronmaskin.

Selveksiterte synkrongeneratorer er også tilgjengelige. En likestrøm for å eksitere rotoren oppnås ved å bruke selenlikerettere koblet til generatorens statorvikling. I det første øyeblikket induserer det svake feltet for restmagnetisme til den roterende rotoren en ubetydelig variabel e i statorviklingen. d.s. Selen likerettere koblet til AC spenning, gi en likestrøm, som styrker rotorfeltet, og generatorspenningen øker.

Den ikke-fremspringende stangrotoren er laget av en hel stålsmiing, utsatt for kompleks termisk og mekanisk prosessering. Som et eksempel, la oss gi dataene til rotoren til en turbogenerator produsert av Elektrosila-anlegget med en kapasitet på 100 tusen kW ved n = 3000 rpm. Rotordiameter D = 0,99 m, lengde l=6,35 m. Omkretshastighet til rotoren 155 m/sek. Den maskinerte rotorsmiingen veier 46,5 tonn.

I aksial retning langs rotorens omkrets freses spor, hvor eksitasjonsviklingen er plassert. Viklingen i sporene er festet med metall (stål eller bronse) kiler. De fremre delene av viklingen er festet med dekselmetallringer.

I fig. 244 viser et generelt riss av den implisitt polrotoren til en turbogenerator i ferdig form.

Ved design av elektriske maskiner og transformatorer stor oppmerksomhet designere ta hensyn til ventilasjon av maskiner. For synkrongeneratorer brukes luft- og hydrogenkjøling.

Luftkjøling utføres ved hjelp av vifter montert på en aksel på begge sider av rotoren (for generatorer med en kapasitet på 1,5 til 50 tusen kW) eller plassert under maskinen i et fundamenthull (for generatorer med en kapasitet på 100 tusen kW) .

Massene av kald luft som kommer inn for ventilasjon passerer gjennom filtre for å unngå forurensning av maskinen med støv.Med et lukket ventilasjonssystem kjøles maskinen med samme luftmengde. Luften, som har passert gjennom maskinen, varmes opp og kommer inn i luftkjølerne, og blir deretter igjen tvunget inn i maskinen osv. Systemet med ventilasjonskanaler anordnet i separate deler av maskinen tjener også til kjøleformål. Mest effektiv måte kjølemaskin er hydrogenkjøling. Hydrogen, som har 7,4 ganger større varmeledningsevne enn luft, er bedre til å fjerne varme fra varme deler av maskinen. Luftkjølte friksjonstap er ca. 50°/o fra

summen av alle tap i bilen. Hydrogen har en egenvekt 14,5 ganger mindre enn luft. Derfor avtar friksjonen mot hydrogen kraftig. Hydrogen bidrar også til å bevare maskinens isolasjon og lakkbelegg. Utseende fremtredende pol synkron generator med magnetisering er vist i fig. 245, og en ikke-fremspringende pol-synkrongenerator med en effekt på 50 tusen kW - i fig. 246.

Hydrogeneratorer drives av hydrauliske turbiner. Disse turbinene har oftest en vertikal aksel med lavt omdreiningstal. Lavhastighets synkrongeneratoren har et stort antall poler og som et resultat store dimensjoner.

Så for eksempel en hydrogenerator av typen med en kapasitet på 50 tusen kW, produsert av Elektrosila-anlegget oppkalt etter. S. M. Kirov, har en totalvekt på 1142 g, en statordiameter på 14 m, en total høyde på 8,9 m, antall stolper er 96.

I fig. 247 viser et diagram av en synkrongenerator med en magnetisering som leverer strøm og lysbelastninger. I fig. 248 dan kretsskjema tilkoblinger av synkrongeneratoren med lasten.

Statorviklingene til synkrone generatorer er laget på samme måte som statorviklingene til induksjonsmotorer.

Alle seks endene av trefaseviklingene til generatoren vises vanligvis på skjoldet. Ved å koble de tre endene av viklingene til ett felles nullpunkt og bringe de tre begynnelsen av viklingene inn i et eksternt nettverk, får vi en stjerneforbindelse av viklingene (Fig. 249, a). Koble slutten av den første viklingen med begynnelsen av den andre, slutten av den andre med begynnelsen av den tredje, slutten av den tredje med begynnelsen av den første viklingen og gjøre tre trykk fra tilkoblingspunktene til det eksterne nettverket , får vi forbindelsen av viklingene i en trekant (fig. 249, b).

Hvis i ovenstående asynkrone maskiner rotoren hadde roterende hastighet, forskjellig fra rotasjonsfrekvensen til statormagnetfeltet, så er disse frekvensene synkront lik hverandre.
Synkronmaskiner kan fungere som både generatorer og motorer.
Avhengig av type stasjon har også synkrongeneratorer fått navn.
Turbogenerator, for eksempel, er en generator drevet av en dampturbin, en hydrogenerator roterer et vannhjul, og en dieselgenerator er mekanisk koblet til en forbrenningsmotor.
Synkronmotorer er mye brukt til å drive kraftige kompressorer, pumper, vifter.
Synkrone mikromotorer brukes til å drive båndstasjonsmekanismene til opptaksenheter, båndopptakere, etc.

6.1. DESIGN OG PRINSIPP FOR DRIFT AV EN SYNKRONGENERATOR

Statoren til en synkronmaskin skiller seg ikke i design fra statoren til en induksjonsmotor. Tre-fase, to-fase eller en-fase viklinger er plassert i stator sporene.
En merkbar forskjell er rotoren, som i utgangspunktet er en permanent magnet eller en elektromagnet.
Dette stiller spesielle krav til rotorens geometriske form. Enhver magnet har poler, hvorav antallet kan være to eller flere.
På fig. 6.1.1 viser to utforminger av generatorer, med lavhastighets- og høyhastighetsrotor.

Høyhastighets er som regel turbogeneratorer. Antall par magnetiske poler de har er lik én. For at en slik generator skal produsere en elektrisk strøm med standardfrekvens f = 50 Hz, må den roteres med en frekvens

I vannkraftverk er rotasjonen av rotoren avhengig av vannstrømmens bevegelse. Men selv med langsom rotasjon bør en slik generator produsere elektrisitet standard frekvens f = 50 Hz.
Derfor, for hvert vannkraftverk, er det designet sin egen generator, for et visst antall magnetiske poler på rotoren.
Som et eksempel, la oss gi parametrene til en synkron generator som opererer ved Dnepr vannkraftverk.
Vannstrømmen roterer generatorrotoren med en frekvens på n = 33,3 rpm. Gitt frekvensen f = 50 Hz, bestemmer vi antall polpar på rotoren:

Prinsippet for drift av en synkron generator er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon. En rotor med magnetiske poler skaper et roterende magnetfelt, som krysser statorviklingen, induserer en EMF i den. Når den er koblet til en lastgenerator, vil generatoren gi vekselstrøm.

6.2. EMF AV SYNKRONGENERATOR

Som vist ovenfor, er størrelsen på EMF indusert i statorviklingen kvantitativt relatert til antall omdreininger av viklingen og endringshastigheten til den magnetiske fluksen:

Når det gjelder de effektive verdiene, kan EMF-uttrykket skrives som:

hvor n er generatorens rotorhastighet,
Ф - magnetisk fluks,
c er en konstant faktor.
Når lasten er tilkoblet, endres spenningen ved generatorterminalene i varierende grad. Så å øke den aktive belastningen har ikke en merkbar effekt på spenningen. Samtidig induktiv kapasitiv belastning påvirke utgangsspenningen til generatoren. I det første tilfellet demagnetiserer en økning i belastningen generatoren og reduserer spenningen, i det andre tilfellet er den forspent og spenningen stiger. Dette fenomenet kalles ankerreaksjon.
For å sikre stabiliteten til generatorens utgangsspenning, er det nødvendig å regulere den magnetiske fluksen. Når den er svekket, må bilen magnetisere, med en økning - avmagnetisere. Dette gjøres ved å regulere strømmen som tilføres magnetiseringsviklingen til generatorrotoren.

6.3. SYNKRONMOTOR

6.3.1. DESIGN OG DRIFTSPRINSIPP

Utformingen av en synkronmotor er den samme som for en synkrongenerator.
Når strøm påføres trefase vikling stator, oppstår et roterende magnetfelt i den. Dens rotasjonsfrekvens bestemmes av formelen:

hvor f er frekvensen til nettstrømmen,
p er antall polpar på statoren.
Rotoren, som ofte er en elektromagnet, vil strengt følge det roterende magnetfeltet, dvs. rotasjonshastigheten n 2 \u003d n 1.
Vurder prinsippet om drift av en synkronmotor på følgende betingede modell (fig. 6.3.1.). La statormagnetfeltet modelleres av et system med roterende magnetiske poler N - S.

Motorrotoren er også et system av elektromagneter S - N, som er "koblet" til polene på statoren. Hvis det ikke er noen belastning på motoren, vil aksene til statorpolene falle sammen med aksene til rotorpolene ( = 0).
Hvis en mekanisk belastning er koblet til rotoren, kan aksene til statoren og rotorpolene divergere med en viss vinkel.
Imidlertid vil den "magnetiske koblingen" av rotoren med statoren fortsette, og rotorhastigheten vil være lik statorens synkronfrekvens (n ​​2 = n 1). Ved høye verdier kan rotoren komme ut av "clutchen" og motoren vil stoppe.
Hovedfordelen med en synkronmotor fremfor en asynkron er å tilby en synkron rotorhastighet med betydelige lastsvingninger.

6.3.2. SYNKRONMOTOR STARTSYSTEM

Som vi har vist ovenfor, er den synkrone rotasjonen av rotoren gitt av "magnetisk kobling" av rotorpolene med det roterende magnetfeltet til statoren.
I det første øyeblikket du starter motoren, oppstår det roterende magnetiske feltet til statoren nesten umiddelbart. Rotoren, som har en betydelig treghetsmasse, kan ikke umiddelbart komme i synkron rotasjon. Den må "overklokkes" til subsynkron hastighet av en ekstra enhet.
I lang tid ble rollen som en akselererende motor spilt av en vanlig asynkronmotor, mekanisk koblet til en synkronmotor.
Rotoren til en synkronmotor drives til subsynkron hastighet. Videre trekkes selve motoren inn i synkronisme.
Vanligvis kraft startmotor er 5-15 % av effekten til en synkronmotor. Dette gjør at synkronmotoren kan startes kun på tomgang eller med en liten belastning på akselen.
Bruken av en startmotor med tilstrekkelig kraft til å starte en synkronmotor under belastning gjør en slik installasjon tungvint og kostbar.
Nylig ble den såkalte asynkront startsystem synkrone motorer. Til dette formål hamres stenger inn i polstykkene, som ligner en kortsluttet vikling av en induksjonsmotor (fig. 6.3.2.1).

Under den første oppstartsperioden fungerer synkronmotoren som en asynkronmotor, og deretter som en synkronmotor. Av sikkerhetsgrunner er eksitasjonsviklingen kortsluttet i den første perioden av oppstarten, og ved den siste kobles den til en likestrømskilde.

6.4. JET SYNKRONMOTOR

I laboratoriepraksis, i hverdagen og i laveffektsmekanismer, den såkalte reluktans synkronmotorer.
De skiller seg fra konvensjonelle klassiske maskiner bare i utformingen av rotoren. Rotoren her er ikke en magnet eller en elektromagnet, selv om den i form ligner på et polsystem.
Prinsippet for drift av en synkron reluktansmotor er forskjellig fra det som er diskutert ovenfor. Her er driften av motoren basert på rotorens frie orientering på en slik måte at statorens magnetiske fluks får den beste magnetiske ledningsevnen (fig. 6.4.1).

Faktisk, hvis den maksimale magnetiske fluksen på et tidspunkt er i fase A - X, vil rotoren ta en posisjon langs FA-fluksen. Etter 1/3 av perioden vil maks flow være i fase B - U. Da vil rotoren dreie langs PV-strømmen. Etter ytterligere 1/3 av perioden vil rotoren være orientert langs strømmen. FS. Så kontinuerlig og synkront vil rotoren rotere med det roterende magnetfeltet til statoren.
I skolepraksis er det noen ganger, i fravær av spesielle synkronmotorer, behov for synkron overføring.
Dette problemet kan løses med det vanlige induksjonsmotor, hvis vi gir rotoren følgende geometriske form (fig. 6.4.2).

6.5. TRINNMOTOR

Denne typen motor er en likestrømsmaskin, selv om driftsprinsippet ligner på en synkron reluktansmotor.
Som det fremgår av fig. 6.5.1, motorstatoren har seks par utstående stolper.

Hver to spoler plassert på motsatte poler av statoren danner en kontrollvikling som er koblet til DC-nettverket. Rotoren er bipolar.
Hvis du kobler polspolene 1 - 1 "til DC-kilden, vil rotoren være plassert langs disse polene. Hvis du bruker spolene til polene 2 - 2", og deaktiverer spolene til polene 1 - 1 ", vil rotoren vil snu og ta en posisjon langs polene 2 - 2". Den samme rotasjonen av rotoren vil oppstå hvis spolene til polene 3 - 3 er koblet til nettverket. Så, i trinn, vil rotoren "følge" sin kontrollvikling.
Fordelen med trinnmotorer er at de absolutt ikke har noen "selvgående". De snur seg og er strengt festet i trinn proporsjonalt med antall poler på statoren. Denne kvaliteten gjør den uunnværlig i svært presise mekanismer (for å drive klokker, mekanismer for tilførsel av kjernebrensel i reaktorer, i CNC-maskiner, etc.).
Trinnmotorer styres ved hjelp av ulike elektroniske enheter (Schmidt triggere, etc.).

6.6. SAMLET AC MOTOR

Børsteløse asynkrone og synkrone motorer, med mange positive egenskaper, har betydelige ulemper. De tillater ikke tilstrekkelig jevn og økonomisk rotasjonskontroll.
Dette gapet er delvis fylt av AC-kollektormotorer.
Samlermotorer er enfase og trefase.
Rotoren til en enfaset kollektormotor er laget i form av en sylinder med faseviklinger, statoren er fremtredende pol.
Siden viklingen av statorpolene, koblet til AC-nettverket, skaper et pulserende magnetfelt, rekrutteres alle elementene i maskinens magnetiske krets fra separate plater av elektrisk stål.
Dreiemomentet i en enfaset kollektormotor skapes av samspillet mellom strømmer i rotorviklingen med den magnetiske fluksen til polene. På fig. 6.6.1 - viser koblingsskjemaet til kollektormotoren til nettverket.

Samlermotorer kan drives både fra AC-nettet og fra DC-nettet. Denne omstendigheten tjente til å gi dem navnet på universelle samlemotorer. Samlermotorer er mye brukt til å drive symaskiner, støvsugere, etc.

Synkrone kalles elektriske maskiner, hvis rotasjonshastighet er forbundet med et konstant forhold med frekvensen til vekselstrømnettverket som denne maskinen er inkludert i. . Synkronmaskiner fungerer som vekselstrømgeneratorer i kraftstasjoner, og synkronmotorer brukes i tilfeller der det er behov for en motor som kjører med konstant hastighet. Synkronmaskiner er reversible, det vil si at de kan fungere både som generatorer og som motorer. En synkronmaskin bytter fra en generatormodus til en motormodus, avhengig av om en roterende eller bremsende mekanisk kraft virker på den. I det første tilfellet mottar den mekanisk energi på akselen, og gir elektrisk energi til nettverket, og i det andre tilfellet mottar den elektrisk energi fra nettverket, og gir mekanisk energi til akselen.

En synkronmaskin har to hoveddeler: en rotor og en stator, og statoren skiller seg ikke fra statoren til en asynkron maskin. Rotoren til en synkronmaskin er et system av roterende elektromagneter som drives av likestrøm som tilføres rotoren gjennom sleperinger og børster fra en ekstern kilde. I statorviklingene, under påvirkning av et roterende magnetfelt, induseres en EMF, som mates til den eksterne kretsen til generatoren. Den viktigste magnetiske fluksen til en synkron generator, skapt av en roterende rotor, begeistres av en ekstern kilde - en exciter, som vanligvis er en laveffekt DC-generator, som er installert på en felles aksel med en synkron generator. Likestrøm fra magnetiseringen føres til rotoren gjennom børster og sleperinger montert på rotorakselen. Antallet polpar av rotoren bestemmes av rotasjonshastigheten. I en flerpolet synkronmaskin har rotoren p polpar, og strømmene i statorviklingen danner også p polpar av et roterende magnetfelt (som i en asynkron maskin). Rotoren må rotere med rotasjonsfrekvensen til feltet, derfor er hastigheten lik:

n=60f/p (9,1)

Ved f = 50Hz og p = 1 n = 3000 rpm.

Moderne turbogeneratorer roterer med denne frekvensen, bestående av en dampturbin og en høyeffekts synkrongenerator med en rotor som har ett par poler.

I hydrogeneratorer er hovedmotoren en hydraulisk turbin, hvis hastighet er fra 50 til 750 omdreininger per minutt. I dette tilfellet brukes synkrongeneratorer med en fremtredende polrotor med fra 4 til 60 par poler.

Rotasjonshastigheten til dieselgeneratorer koblet til primærmotoren - diesel, er i området fra 500 til 1500 rpm.

I synkrone generatorer med lav effekt brukes vanligvis selveksitasjon: eksitasjonsviklingen mates av den likerettede strømmen til samme generator (fig. 9.2).

Eksitasjonskretsen er dannet av CT-strømtransformatorer inkludert i generatorbelastningskretsen, en halvleder likeretter satt sammen i henhold til trefasebroskjemaet, og eksitasjonsviklingen OB med en justerende reostat R.

Selveksitering av generatoren skjer som følger. I det øyeblikket generatoren startes, på grunn av gjenværende induksjon i det magnetiske systemet, vises svak EMF og strømmer i generatorens arbeidsvikling. Dette fører til utseendet av EMF i sekundærviklingene til CT-transformatorer og en liten strøm i eksitasjonskretsen, noe som forbedrer induksjonen av magnetfeltet til maskinen. Generatorens emf øker inntil maskinens magnetiske system er fullt begeistret.

Gjennomsnittsverdien av EMF indusert i hver fase av statorviklingen:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n er rotorhastigheten;

Φ er den maksimale magnetiske fluksen som eksiteres i synkronmaskinen;

c er en konstant koeffisient som tar hensyn til designfunksjonene til denne maskinen.

Generatorterminalspenning:

U = E - Jeg z, hvor

I - strøm i statorviklingen (laststrøm);

Z er impedansen til viklingen (en fase).

For å finjustere amplituden til EMF, reguleres størrelsen på den magnetiske fluksen ved å endre strømmen i eksitasjonsviklingen. Sinusoidaliteten til EMF tilveiebringes ved å gi en viss form til rotorens polstykker i fremtredende polmaskiner. I implisitt-polmaskiner oppnås den ønskede fordelingen av magnetisk induksjon ved spesiell plassering av eksitasjonsviklingene på overflaten av rotoren.