La categorie:

Centrale electrice mobile

Scopul și dispozitivul generatoarelor sincrone

Un generator sincron este format din două părți principale: un stator fix (armatură) cu o înfășurare plasată în el și un rotor (inductor) mobil (rotativ) cu o înfășurare de excitație. Scopul înfășurării de excitație este de a crea un câmp magnetic primar în generator pentru inducție în înfășurarea statorului forta electromotoare(e.d. e) ... Dacă rotorul unui generator sincron este adus în rotație cu o anumită viteză V și excitat de la o sursă de curent continuu, atunci fluxul de excitație va traversa conductoarele înfășurării statorului și variabilele e vor fi induse în fazele înfășurării. d.s. Când o sarcină este conectată la această înfășurare, în ea va apărea un câmp magnetic rotativ. Acest câmp stator al generatorului se va roti în direcția de rotație a câmpului rotorului și cu aceeași viteză ca și câmpul rotorului, rezultând un câmp magnetic rotativ total.

Viteza de rotatie camp magnetic generatorul sincron depinde de numărul de perechi de poli. La o anumită frecvență, cu cât numărul de perechi de poli este mai mare, cu atât viteza de rotație a câmpului magnetic este mai mică, adică. viteza de rotaţie a câmpului magnetic este invers proporţională cu numărul de perechi de poli. Deci, de exemplu, la o frecvență dată f = 50 Hz, viteza de rotație a câmpului magnetic este de 3000 rpm pentru numărul de perechi de poli p = 1, 1500 rpm pentru p = 2V 1000 rpm pentru p = 3 etc. .

Statorul generatorului (Fig. 1, a) este format dintr-un miez format din foi subțiri oțel electric. Pentru a limita curenții turbionari, foile de oțel sunt izolate cu o peliculă de lac de 0,08-0,1 mm grosime și presate ferm într-un pachet, numit pachet de oțel activ. Decupaje figurate sunt ștanțate în fiecare foaie de oțel, datorită cărora se formează caneluri în pachetul asamblat din astfel de foi, în care se încadrează înfășurarea. Canelurile pentru creșterea rezistenței electrice a înfășurării și protejarea acesteia de deteriorarea mecanică sunt izolate cu foi de carton electric cu pânză lăcuită sau micanit. Pachetul activ din oțel este fixat în cadrul din fontă sau din oțel al generatorului.

Orez. 1. Dispozitivul și circuitul de excitație al unui generator sincron: a - stator, b - rotor cu poli saliente (fără înfășurare de poli), c - rotor cu poli nesălient; 1 - stator (armatură), 2 - rotor (inductor), 3 - inele de contact, 4 - poli, 5 - poli bobină inductor, 6 - excitator, 7 - regulator de șunt, 8 - perii

Rotorul unui generator sincron poate fi făcut din punct de vedere structural cu un pol proeminent și nesălient.

Rotorul cu poli saliente (Fig. 1, b) are poli proeminenți sau, după cum se spune, pronunțați. Astfel de rotoare sunt utilizate în generatoare de viteză mică, cu o viteză de rotație de cel mult 1000 rpm. Miezurile stâlpilor acestor rotoare sunt de obicei recrutate din foi de oțel electric de 1-2 mm grosime, care sunt fixate ferm într-un pachet cu tiranți. Pe arborele rotorului, stalpii sunt fixați cu șuruburi sau cu ajutorul unei tije în T a stâlpului, care se fixează în caneluri speciale frezate în corpul de oțel al rotorului.

Înfăşurarea de excitaţie este înfăşurată izolată sârmă de cupru secțiunea corespunzătoare. În rotoarele generatoarelor sincrone destinate funcționării în instalații electrice în care motoarele diesel sunt utilizate ca motoare primare, este prevăzută o așa-numită înfășurare calmantă. Înfășurarea liniștitoare sau, așa cum se mai numește și, înfășurarea amortizorului este folosită pentru a calma oscilațiile libere care apar în timpul schimbărilor bruște ale modului de funcționare al generatoarelor sincrone (decăderea bruscă a sarcinii, căderea de tensiune, modificarea curentului de excitație etc.), în special în cazurile în care mai multe generatoare funcționează în paralel pe o rețea comună.

Un pol implicit este un rotor care are forma unui cilindru fără poli proeminenti. Astfel de rotoare sunt de obicei realizate cu doi sau patru poli.

Rotoarele cu poli salient pentru mașinile de mare viteză nu sunt utilizate din cauza complexității fabricării stâlpilor de fixare care pot rezista la forțe centrifuge mari.

Rotorul cu poli implicit (Fig. 1, c) este format dintr-un arbore și o forjare din oțel cu caneluri frezate în el, în care este așezată înfășurarea de excitație. În caz contrar, rotorul cu pol implicit este realizat structural în același mod ca și cel cu pol salient.

Proiectarea conductorilor înfășurării rotorului este selectată în funcție de tipul de rotor: pentru înfășurările rotoarelor cu poli saliente, se folosesc dreptunghiulare sau rotunde. fire izolate, precum și benzi de cupru goale, îndoite pe margine și izolate cu benzi de micanit; Înfășurările rotoarelor cu poli nesălienți sunt realizate din bobine izolate din cupru plat laminat, plasate în caneluri izolate ale rotoarelor.

Capetele înfășurării rotorului (inductor) sunt scoase și conectate la inele colectoare de pe arborele rotorului. Un curent continuu este furnizat inductorului de la o sursă externă. Ca sursă de curent de excitație pentru generatoarele sincrone cu o putere de până la 20 kW, se folosesc redresoare cu semiconductor, iar pentru generatoarele mai puternice, mașinile speciale de curent continuu (excitatoare) sunt de obicei plasate pe un arbore comun cu rotorul generatorului sau conectate mecanic la generatorul prin intermediul jumătăților de cuplare. Excitatorul este un generator de curent continuu, a cărui putere, de regulă, este de 1-3% din puterea nominală a generatorului alimentat de acesta. Tensiunea nominală a excitatoarelor este mică și pentru generatoarele sincrone de putere medie nu depășește 150 V. DC pentru excitarea generatoarelor sincrone se pot obține folosind redresoare cu mercur, semiconductori sau mecanice. Pentru a excita generatoarele sincrone cu o putere de până la 20 kW, cel mai adesea se folosesc redresoare cu seleniu sau germaniu.

Curentul de excitație trece de la sursă la inductor pe următorul drum: o sursă de curent continuu - perii fixe pe inele colectoare, inele colectoare ale rotorului - înfășurări ale polilor inductorului. Această cale este prezentată schematic în Fig. 1, a. Un generator sincron are proprietatea de reversibilitate, i.e. poate funcționa și ca motor electric dacă înfășurarea statorului este conectată la o rețea trifazată curent alternativ.

La Categorie: - Centrale mobile

9.1. Dispozitivul și principiul de funcționare a unui generator sincron

Sunt numite sincrone mașini electrice, a cărei viteză de rotație este conectată printr-un raport constant cu frecvența rețelei de curent alternativ la care este conectată această mașină . Mașinile sincrone servesc ca generatoare de curent alternativ în centralele electrice și motoare sincrone sunt utilizate în cazurile în care este nevoie de un motor care funcționează la o viteză constantă. Mașinile sincrone sunt reversibile, adică pot funcționa atât ca generatoare, cât și ca motoare. O mașină sincronă trece de la un mod de generator la unul de motor, în funcție de faptul dacă asupra ei acționează o forță mecanică de rotație sau de frânare. În primul caz, primește putere mecanică pe arbore și o dă rețelei energie electrica, iar în al doilea caz, primește energie electrică de la rețea și dă energie mecanică arborelui.

O mașină sincronă are două părți principale: un rotor și un stator, iar statorul nu diferă de statorul unei mașini asincrone. Rotorul unei mașini sincrone este un sistem de electromagneți rotativi care sunt alimentați cu curent continuu furnizat rotorului prin inele colectoare și perii dintr-o sursă externă. În înfășurările statorului, sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ, este indus un EMF, care este alimentat în circuitul extern al generatorului. Fluxul magnetic principal al unui generator sincron, creat de un rotor rotativ, este excitat de o sursă externă - un excitator, care este de obicei un generator de curent continuu de putere mică, care este instalat pe un arbore comun cu un generator sincron. Curentul direct de la excitator este alimentat la rotor prin perii și inele colectoare montate pe arborele rotorului. Numărul de perechi de poli ai rotorului este determinat de viteza de rotație a acestuia. Într-o mașină sincronă multipoli, rotorul are p

perechi de poli, iar curenții din înfășurarea statorului formează și p perechi de poli ai unui câmp magnetic rotativ (ca într-o mașină asincronă). Rotorul trebuie să se rotească cu frecvența de rotație a câmpului, prin urmare, viteza sa este egală cu:

n=60f/p (9,1)

La f = 50Hz și p = 1 n = 3000 rpm.

Turbogeneratoarele moderne se rotesc cu această frecvență, constând dintr-o turbină cu abur și un generator sincron de mare putere cu un rotor care are o pereche de poli.

În hidrogeneratoarele, motorul principal este o turbină hidraulică, a cărei viteză este de la 50 la 750 de rotații pe minut. În acest caz, se folosesc generatoare sincrone cu un rotor cu poli saliente având de la 4 până la 60 de perechi de poli.

Viteza de rotație a generatoarelor diesel conectate la motorul primar - diesel, este în intervalul de la 500 la 1500 rpm.

La generatoarele sincrone de putere redusă se utilizează de obicei autoexcitarea: înfășurarea de excitație este alimentată de curentul redresat al aceluiași generator (Fig. 9.2).

Circuitul de excitație este format din transformatoare de curent CT incluse în circuitul de sarcină a generatorului, un redresor semiconductor asamblat conform schemei punții trifazate și înfășurarea de excitație OB cu un reostat de reglare R.

Autoexcitarea generatorului are loc după cum urmează. În momentul pornirii generatorului, din cauza inducției reziduale în sistemul magnetic, apar EMF și curenți slabi în înfăşurare de lucru generator. Acest lucru duce la apariția CEM în înfăşurări secundare transformatoare CT și un curent mic în circuitul de excitație, care îmbunătățește inducerea câmpului magnetic al mașinii. generator emf crește până când sistemul magnetic al mașinii este complet excitat.

Valoarea medie a EMF indusă în fiecare fază a înfășurării statorului:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n este viteza rotorului;

Φ este fluxul magnetic maxim excitat în mașina sincronă;

c este un coeficient constant luând în considerare caracteristici de proiectare Această mașinărie.

Tensiune la borna generatorului:

U = E - eu z, unde

I - curent în înfăşurarea statorului (curent de sarcină);

Z este impedanța înfășurării (o fază).

Pentru a regla fin amplitudinea EMF, mărimea fluxului magnetic este reglată prin schimbarea curentului în înfășurarea de excitație. Sinusoidalitatea EMF este asigurată prin conferirea unei anumite forme pieselor polare ale rotorului în mașinile cu poli saliente. La mașinile cu poli implicit, distribuția dorită a inducției magnetice se realizează prin plasarea specială a înfășurărilor de excitație pe suprafața rotorului.

1. Stator. Statorul unui generator sincron, ca și alte mașini de curent alternativ, constă dintr-un miez format din foi de oțel electric, în ale cărui caneluri este așezată o înfășurare de curent alternativ și un cadru - o carcasă din fontă sau sudată din tablă de oțel.

Înfășurarea statorului este plasată în canelurile ștanțate pe suprafața interioară a miezului. Izolarea înfășurării este efectuată cu o grijă deosebită, deoarece mașina trebuie de obicei să lucreze cu tensiuni înalte. Ca izolație se utilizează banda de micanită și micanită.

în fig. 240 dat fiind aspectul statorului unui generator sincron.

2. Rotor. Rotoarele mașinilor sincrone sunt împărțite în două tipuri după design:

A) explicit pol (adică, cu poli pronunțați) și

B) implicit polar (adică cu poli exprimați implicit).

în fig. 241 prezintă diagrame ale dispozitivului de generatoare sincrone cu rotoare cu poli proeminenți și nesălienți.

Unul sau altul design al rotorului este dictat de considerente de rezistență mecanică. La generatoarele moderne care se rotesc de la motoare de mare viteză (turbină cu abur), viteza circumferenţială a rotorului poate ajunge la 100-160 m/s (în unele cazuri 170 m/s). Prin urmare, generatoarele de mare viteză au un rotor cu poli nesălient. Viteza de rotație a generatoarelor de mare viteză este de 3000 rpm și 1500 rpm.

Rotorul cu polul proeminent este o forjare din oțel.

Polii sunt atașați de janta rotorului, pe care sunt montate bobine de excitație, conectate în serie între ele. Capetele înfășurării de excitație sunt conectate la două

inele montate pe arborele rotorului. Perii sunt suprapuse pe inele, de care este atașată sursa. tensiune constantă. în fig. 242 prezintă aspectul unui rotor cu pol proeminent. De obicei, un generator de curent continuu, așezat pe același arbore cu rotorul și numit excitator, dă un curent continuu pentru a excita rotorul. Puterea excitatorului este de 0,25-1% din puterea nominală a generatorului sincron. Tensiunea nominală a excitatoarelor 60-350 V.

în fig. 243 prezintă circuitul de excitație al unei mașini sincrone.

Sunt disponibile și generatoare sincrone autoexcitate. Un curent continuu pentru excitarea rotorului se obține folosind redresoare cu seleniu conectate la înfășurarea statorului generatorului. În primul moment, câmpul slab de magnetism rezidual al rotorului rotativ induce o variabilă e nesemnificativă în înfășurarea statorului. d.s. Redresoare cu seleniu conectate la Tensiune AC, da un curent continuu, care întărește câmpul rotorului, iar tensiunea generatorului crește.

Rotorul stâlpului non-solient este fabricat dintr-o forjare integrală din oțel, supus unei prelucrări termice și mecanice complexe. Ca exemplu, să dăm datele rotorului unui turbogenerator fabricat de uzina Elektrosila cu o capacitate de 100 mii kW la n = 3000 rpm. Diametrul rotorului D = 0,99 m, lungime l=6,35 m. Viteza circumferenţială a rotorului 155 m/sec. Forjarea rotorului prelucrat cântărește 46,5 tone.

În direcția axială de-a lungul circumferinței rotorului, sunt frezate caneluri, unde este plasată înfășurarea de excitație. Înfășurarea în caneluri este fixată cu pene metalice (oțel sau bronz). Părțile frontale ale înfășurării sunt fixate cu inele metalice de acoperire.

în fig. 244 prezintă o vedere generală a rotorului implicit pol al unui turbogenerator în formă finită.

La proiectarea mașinilor și transformatoarelor electrice mare atentie proiectanții acordă atenție ventilației mașinilor. Pentru generatoarele sincrone se utilizează răcirea cu aer și hidrogen.

Răcirea cu aer se realizează folosind ventilatoare montate pe un arbore pe ambele părți ale rotorului (pentru generatoare cu o capacitate de 1,5 până la 50 mii kW) sau amplasate sub mașină într-o gaură de fundație (pentru generatoare cu o capacitate de 100 mii kW) .

Masele de aer rece care intră pentru ventilație trec prin filtre pentru a evita contaminarea mașinii cu praf.Cu un sistem de ventilație închis, mașina este răcită cu același volum de aer. Aerul, care a trecut prin mașină, este încălzit și intră în răcitoarele de aer, apoi este din nou forțat în mașină etc. În scopuri de răcire, servește și sistemul de conducte de ventilație dispuse în părți separate ale mașinii. Cel mai mod eficient mașina de răcire este răcire cu hidrogen. Hidrogenul, care are o conductivitate termică de 7,4 ori mai mare decât aerul, este mai bun la îndepărtarea căldurii din părțile fierbinți ale mașinii. Pierderile prin frecare răcite cu aer sunt de aproximativ 50°/o de la

suma tuturor pierderilor din mașină. Hidrogenul are o greutate specifică de 14,5 ori mai mică decât aerul. Prin urmare, frecarea împotriva hidrogenului scade brusc. Hidrogenul contribuie, de asemenea, la păstrarea izolației și a straturilor de lac ale mașinii. Aspect generatorul sincron cu poli saliente cu excitator este prezentat în Fig. 245 și un generator sincron cu poli nesălient cu o putere de 50 mii kW - în Fig. 246.

Hidrogeneratoarele sunt antrenate de turbine hidraulice. Aceste turbine au cel mai adesea un arbore vertical cu un număr redus de rotații. Generatorul sincron de viteză mică are un număr mare de poli și, ca urmare, dimensiuni mari.

Deci, de exemplu, un hidrogenerator de tipul cu o capacitate de 50 mii kW, fabricat de uzina Elektrosila numită după. S. M. Kirov, are o greutate totală de 1142 g, un diametru al statorului de 14 m, o înălțime totală de 8,9 m, numărul de poli este de 96.

în fig. 247 prezintă o diagramă a unui generator sincron cu un excitator care furnizează energie și luminează sarcini. în fig. 248 dan schema circuitului conexiunile generatorului sincron cu sarcina.

Înfășurările statorice ale generatoarelor sincrone sunt realizate în același mod ca înfășurările statorice ale motoarelor cu inducție.

Toate cele șase capete ale înfășurărilor trifazate ale generatorului sunt de obicei afișate pe scutul acestuia. Prin conectarea celor trei capete ale înfășurărilor la un punct zero comun și aducerea celor trei începuturi ale înfășurărilor într-o rețea externă, obținem o conexiune în stea a înfășurărilor (Fig. 249, a). Conectarea sfârșitului primei înfășurări cu începutul celei de-a doua, sfârșitul celei de-a doua cu începutul celei de-a treia, sfârșitul celei de-a treia cu începutul primei înfășurări și efectuarea a trei atingeri de la punctele de conectare la rețeaua externă , obținem legătura înfășurărilor într-un triunghi (Fig. 249, b).

Dacă în cele de mai sus mașini asincrone rotorul avea viteza de rotatie, diferită de frecvența de rotație a câmpului magnetic al statorului, atunci în sincron aceste frecvențe sunt egale între ele.
Mașinile sincrone pot funcționa atât ca generatoare, cât și ca motoare.
În funcție de tipul de unitate, generatoarele sincrone și-au primit și numele.
Turbogenerator, de exemplu, este un generator antrenat de o turbină cu abur, un hidrogenerator rotește o roată de apă, iar un generator diesel este conectat mecanic la un motor cu ardere internă.
Motoarele sincrone sunt utilizate pe scară largă pentru a conduce compresoare puternice, pompe, ventilatoare.
Micromotoarele sincrone sunt utilizate pentru a conduce mecanismele de unitate de bandă ale dispozitivelor de înregistrare, reportofoarelor etc.

6.1. PROIECTAREA SI PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE A UNUI GENERATOR SINCRON

Statorul unei mașini sincrone nu diferă ca proiectare de statorul unui motor cu inducție. În fantele statorului sunt plasate înfășurări trifazate, bifazate sau monofazate.
O diferență notabilă este rotorul, care este în esență un magnet permanent sau un electromagnet.
Acest lucru impune cerințe speciale asupra formei geometrice a rotorului. Orice magnet are poli, al căror număr poate fi doi sau mai mulți.
Pe fig. 6.1.1 prezintă două modele de generatoare, cu un rotor de viteză mică și de mare viteză.

De mare viteză sunt, de regulă, turbogeneratoare. Numărul de perechi de poli magnetici pe care le au este egal cu unu. Pentru ca un astfel de generator să producă un curent electric de frecvență standard f = 50 Hz, acesta trebuie rotit cu o frecvență

În centralele hidroelectrice, rotația rotorului depinde de mișcarea debitului de apă. Dar chiar și cu o rotație lentă, un astfel de generator ar trebui să producă electricitate frecventa standard f = 50 Hz.
Prin urmare, pentru fiecare centrală hidroelectrică este proiectat un generator propriu, pentru un anumit număr de poli magnetici de pe rotor.
Ca exemplu, să dăm parametrii unui generator sincron care funcționează la hidrocentrala Nipru.
Debitul de apă rotește rotorul generatorului cu o frecvență de n = 33,3 rpm. Având în vedere frecvența f = 50 Hz, determinăm numărul de perechi de poli pe rotor:

Principiul de funcționare al unui generator sincron se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Un rotor cu poli magnetici creează un câmp magnetic rotativ, care, traversând înfășurarea statorului, induce un EMF în el. Când este conectat la un generator de sarcină, generatorul va furniza curent alternativ.

6.2. EMF DE GENERATOR SINCRON

După cum se arată mai sus, mărimea EMF indusă în înfășurarea statorului este legată cantitativ de numărul de spire ale înfășurării și de rata de modificare a fluxului magnetic:

Revenind la valorile efective, expresia EMF poate fi scrisă ca:

unde n este viteza rotorului generatorului,
Ф - flux magnetic,
c este un factor constant.
Când sarcina este conectată, tensiunea la bornele generatorului se modifică în grade diferite. Deci, creșterea sarcinii active nu are un efect vizibil asupra tensiunii. În același timp, inductiv sarcină capacitivă afectează tensiunea de ieșire a generatorului. În primul caz, o creștere a sarcinii demagnetizează generatorul și reduce tensiunea, în al doilea caz, este polarizat și tensiunea crește. Acest fenomen se numește reacție de ancorare.
Pentru a asigura stabilitatea tensiunii de ieșire a generatorului, este necesară reglarea fluxului magnetic. Când este slăbită, mașina trebuie magnetiza, cu o creștere - demagnetiza. Acest lucru se realizează prin reglarea curentului furnizat înfășurării de excitație a rotorului generatorului.

6.3. MOTOR SINCRON

6.3.1. PRINCIPIUL DE PROIECTARE ȘI OPERARE

Designul unui motor sincron este același cu cel al unui generator sincron.
Când se aplică curent la înfăşurare trifazată stator, în el apare un câmp magnetic rotativ. Frecvența sa de rotație este determinată de formula:

unde f este frecvența curentului de rețea,
p este numărul de perechi de poli de pe stator.
Rotorul, care este adesea un electromagnet, va urma cu strictețe câmpul magnetic rotativ, adică viteza sa de rotație n 2 \u003d n 1.
Luați în considerare principiul de funcționare a unui motor sincron pe următorul model condiționat (Fig. 6.3.1.). Să fie modelat câmpul magnetic al statorului printr-un sistem de poli magnetici rotativi N - S.

Rotorul motorului este, de asemenea, un sistem de electromagneți S - N, care sunt „legați” de polii de pe stator. Dacă motorul nu are sarcină, atunci axele polilor statorului vor coincide cu axele polilor rotorului ( = 0).
Dacă o sarcină mecanică este conectată la rotor, atunci axele statorului și ale polilor rotorului pot diverge cu un anumit unghi.
Totuși, „cuplarea magnetică” a rotorului cu statorul va continua, iar viteza rotorului va fi egală cu frecvența sincronă a statorului (n 2 = n 1). La valori mari, rotorul poate ieși din „ambreiaj” și motorul se va opri.
Principalul avantaj al unui motor sincron față de unul asincron este asigurarea unei viteze sincrone a rotorului cu fluctuații semnificative de sarcină.

6.3.2. SISTEM DE PORNIRE A MOTOR SINCRON

După cum am arătat mai sus, rotația sincronă a rotorului este asigurată de „cuplarea magnetică” a polilor rotorului cu câmpul magnetic rotativ al statorului.
În primul moment al pornirii motorului, câmpul magnetic rotativ al statorului apare aproape instantaneu. Rotorul, având o masă inerțială semnificativă, nu poate intra imediat în rotație sincronă. Trebuie să fie „overclockat” la viteza subsincronă de un dispozitiv suplimentar.
Multă vreme, rolul unui motor de accelerație a fost jucat de un motor asincron obișnuit, conectat mecanic la un motor sincron.
Rotorul unui motor sincron este condus la viteza subsincronă. În plus, motorul în sine este atras de sincronism.
De obicei putere motor de pornire este 5-15% din puterea unui motor sincron. Acest lucru permite motorului sincron să fie pornit numai la ralanti sau cu o sarcină mică pe arbore.
Utilizarea unui motor de pornire cu putere suficientă pentru a porni un motor sincron sub sarcină face ca o astfel de instalare să fie greoaie și costisitoare.
Recent, așa-numitul sistem de pornire asincron motoare sincrone. În acest scop, tijele sunt bătute în piesele polare, asemănătoare cu o înfășurare scurtcircuitată a unui motor cu inducție (Fig. 6.3.2.1).

În timpul perioadei inițiale de pornire, motorul sincron funcționează ca un motor asincron și, ulterior, ca un motor sincron. Din motive de siguranță, înfășurarea de excitație este scurtcircuitată în perioada inițială a pornirii, iar la cea finală este conectată la o sursă de curent continuu.

6.4. MOTOR SINCRON JET

În practica de laborator, în viața de zi cu zi și în mecanismele de putere redusă, așa-numitele motoare sincrone cu reluctanta.
Ele diferă de mașinile clasice convenționale numai prin designul rotorului. Rotorul de aici nu este un magnet sau un electromagnet, deși ca formă seamănă cu un sistem de poli.
Principiul de funcționare al unui motor sincron cu reluctanță este diferit de cel discutat mai sus. Aici, funcționarea motorului se bazează pe orientarea liberă a rotorului în așa fel încât să asigure fluxului magnetic al statorului cea mai bună conductivitate magnetică (Fig. 6.4.1).

Într-adevăr, dacă la un moment dat fluxul magnetic maxim este în faza A - X, atunci rotorul va lua o poziție de-a lungul fluxului FA. După 1/3 din perioadă, debitul maxim va fi în faza B - U. Apoi rotorul se va întoarce de-a lungul debitului PV. După încă 1/3 din perioadă, rotorul va fi orientat de-a lungul fluxului. FS. Deci continuu și sincron rotorul se va roti cu câmpul magnetic rotativ al statorului.
În practica școlară, uneori, în absența motoarelor sincrone speciale, este nevoie de transmisie sincronă.
Această problemă poate fi rezolvată cu cele obișnuite motor de inducție, dacă dăm rotorului următoarea formă geometrică (Fig. 6.4.2).

6.5. MOTOR PAS

Acest tip de motor este o mașină de curent continuu, deși principiul său de funcționare este similar cu cel al unui motor sincron cu reluctanță.
După cum se poate observa din fig. 6.5.1, statorul motorului are șase perechi de poli proeminenți.

Fiecare două bobine situate pe poli opuși ai statorului formează o înfășurare de control care este conectată la rețeaua de curent continuu. Rotorul este bipolar.
Dacă conectați bobinele polilor 1 - 1 "la o sursă de curent continuu, atunci rotorul va fi amplasat de-a lungul acestor poli. Dacă utilizați bobinele polilor 2 - 2", și scoateți sub tensiune bobinele polilor 1 - 1 ", rotorul se va întoarce și va lua o poziție de-a lungul polilor 2 - 2". Aceeași rotație a rotorului va avea loc dacă la rețea sunt conectate bobinele polilor 3 - 3. Deci, în pași, rotorul își va „urma” înfășurarea de control.
Avantajul motoarelor pas cu pas este că nu au absolut niciun „autopropulsat”. Ele se rotesc și sunt fixate strict în trepte proporționale cu numărul de poli de pe stator. Această calitate îl face indispensabil în mecanismele de mare precizie (pentru acţionarea ceasurilor, mecanisme de alimentare cu combustibil nuclear în reactoare, în maşini CNC etc.).
Motoarele pas cu pas sunt controlate folosind diverse dispozitive electronice (declanșatoare Schmidt etc.).

6.6. MOTOR AC COLECTAT

Motoarele asincrone și sincrone fără perii, cu multe calități pozitive, au dezavantaje semnificative. Ele nu permit controlul rotației suficient de lin și economic.
Acest gol este parțial umplut de motoarele colectoare de curent alternativ.
Motoarele colectoarelor sunt monofazate și trifazate.
Rotorul unui motor colector monofazat este realizat sub forma unui cilindru cu înfășurări de fază, statorul este un pol salient.
Deoarece înfășurarea polilor statorului, conectați la rețeaua de curent alternativ, creează un câmp magnetic pulsatoriu, toate elementele circuitului magnetic al mașinii sunt recrutate din foi separate de oțel electric.
Cuplul într-un motor colector monofazat este creat prin interacțiunea curenților din înfășurarea rotorului cu fluxul magnetic al polilor. Pe fig. 6.6.1 - arata schema de conectare a motorului colectorului la retea.

Motoarele colectoarelor pot fi acționate atât de la rețeaua de curent alternativ, cât și de la rețeaua de curent continuu. Această împrejurare a servit să le dea denumirea de motoare colectoare universale. Motoarele colectoare sunt utilizate pe scară largă pentru a conduce mașini de cusut, aspiratoare etc.

Sincrone se numesc mașini electrice, a căror viteză de rotație este conectată printr-un raport constant cu frecvența rețelei de curent alternativ în care este inclusă această mașină. . Mașinile sincrone servesc ca generatoare de curent alternativ în centralele electrice, iar motoarele sincrone sunt utilizate în cazurile în care este nevoie de un motor care funcționează la o viteză constantă. Mașinile sincrone sunt reversibile, adică pot funcționa atât ca generatoare, cât și ca motoare. O mașină sincronă trece de la un mod de generator la unul de motor, în funcție de faptul dacă asupra ei acționează o forță mecanică de rotație sau de frânare. În primul caz, primește energie mecanică pe arbore și returnează energie electrică la rețea, iar în al doilea caz, primește energie electrică de la rețea și returnează energie mecanică la arbore.

O mașină sincronă are două părți principale: un rotor și un stator, iar statorul nu diferă de statorul unei mașini asincrone. Rotorul unei mașini sincrone este un sistem de electromagneți rotativi care sunt alimentați cu curent continuu furnizat rotorului prin inele colectoare și perii dintr-o sursă externă. În înfășurările statorului, sub acțiunea unui câmp magnetic rotativ, este indus un EMF, care este alimentat în circuitul extern al generatorului. Fluxul magnetic principal al unui generator sincron, creat de un rotor rotativ, este excitat de o sursă externă - un excitator, care este de obicei un generator de curent continuu de putere mică, care este instalat pe un arbore comun cu un generator sincron. Curentul direct de la excitator este alimentat la rotor prin perii și inele colectoare montate pe arborele rotorului. Numărul de perechi de poli ai rotorului este determinat de viteza de rotație a acestuia. Într-o mașină sincronă cu mai mulți poli, rotorul are p perechi de poli, iar curenții din înfășurarea statorului formează și p perechi de poli ai unui câmp magnetic rotativ (ca într-o mașină asincronă). Rotorul trebuie să se rotească cu frecvența de rotație a câmpului, prin urmare, viteza sa este egală cu:

n=60f/p (9,1)

La f = 50Hz și p = 1 n = 3000 rpm.

Turbogeneratoarele moderne se rotesc cu această frecvență, constând dintr-o turbină cu abur și un generator sincron de mare putere cu un rotor care are o pereche de poli.

În hidrogeneratoarele, motorul principal este o turbină hidraulică, a cărei viteză este de la 50 la 750 de rotații pe minut. În acest caz, se folosesc generatoare sincrone cu un rotor cu poli saliente având de la 4 până la 60 de perechi de poli.

Viteza de rotație a generatoarelor diesel conectate la motorul primar - diesel, este în intervalul de la 500 la 1500 rpm.

La generatoarele sincrone de putere redusă se utilizează de obicei autoexcitarea: înfășurarea de excitație este alimentată de curentul redresat al aceluiași generator (Fig. 9.2).

Circuitul de excitație este format din transformatoare de curent CT incluse în circuitul de sarcină a generatorului, un redresor semiconductor asamblat conform schemei punții trifazate și înfășurarea de excitație OB cu un reostat de reglare R.

Autoexcitarea generatorului are loc după cum urmează. În momentul pornirii generatorului, din cauza inducției reziduale în sistemul magnetic, în înfășurarea de lucru a generatorului apar EMF și curenți slabi. Acest lucru duce la apariția EMF în înfășurările secundare ale transformatoarelor CT și la un curent mic în circuitul de excitare, ceea ce îmbunătățește inducerea câmpului magnetic al mașinii. EMF generatorului crește până când sistemul magnetic al mașinii este complet excitat.

Valoarea medie a EMF indusă în fiecare fază a înfășurării statorului:

Еср = c∙n∙Φ (9.2)

n este viteza rotorului;

Φ este fluxul magnetic maxim excitat în mașina sincronă;

c este un coeficient constant care ia în considerare caracteristicile de proiectare ale acestei mașini.

Tensiune la borna generatorului:

U = E - eu z, unde

I - curent în înfăşurarea statorului (curent de sarcină);

Z este impedanța înfășurării (o fază).

Pentru a regla fin amplitudinea EMF, mărimea fluxului magnetic este reglată prin schimbarea curentului în înfășurarea de excitație. Sinusoidalitatea EMF este asigurată prin conferirea unei anumite forme pieselor polare ale rotorului în mașinile cu poli saliente. La mașinile cu poli implicit, distribuția dorită a inducției magnetice se realizează prin plasarea specială a înfășurărilor de excitație pe suprafața rotorului.