Типы синхронных генераторов их параметры

Синхронные генераторы(CГ): классификация, основные типы и параметры синхронных генераторов (ТГ и ГГ). изменение удельного расхода металла при увеличении единичной мощности.

состоит из якоря и индуктора(обм. возбуждения), обычно СГ выполняют с якорям расположенным на статоре. 3-х фазныеобмоткиякоря смещены др относит друга на 120°. подвод ЭЭ к обмотке возбуждения осущ ч/з кольца. Мощность возбуждения небольшая по сравнеию с мощ-ю СГ.

Турбогенераторы(ТГ)-быстроходные эл. машины (горизонтальные), с частотой вращ-я1500,3000 об/мин. Статор- неподвижный, ротр вращающийся. Корпус – стальной.при мощности 100 МВт сердечник статора выполн-ся из холоднокатаной электротехнической стали толщиной0,5 мм. Для охлаждения в стали предусмотрены аксиальные и аридальные каналы. Ротор выполняется из цельно динамической поковки. Макс размеры d=1.1-1.2м, L=6,0-6,5м. В роторе фрезеруются пазы для обмоток, для охлаждения устанавливаются с торцов вентиляторы.

ТГ 30МВт- расход материала сост 2,75 кг/кВТ. А у ТГ мощ-ю 200 МВт,500,800 и 1200МВт-соответственно 1,53;0,69;0,58;0,457 кг/кВт

ßРис1.схема неявнополюсной СМ, характ. для ТГ

Гидрогенераторы(ГГ)-тихоходные ЭМ. ГГ мал мощ-ти- горизонтального исполнения,ГГ средней и большой мощ-ти – вертикального иполн-я( опдвесного или зонтичного типа). Частота вращ-я-60-600 об/мин, dрот=14-16м, Dстат=20-22м

Рис2. Конструктивная схема явно полюсного СМ, характерная для ГГà

Рис3.Конструкция ГГс верхним расположением крестовины:1,2-верхняя и нижняя крестовины,3-подпятник,4-направляющие подшипники,6-ротор,7-статор,8-рабочее колесо

Рис4.Конструкция ГГ с верхним расположени

Конструктивные особенности турбогенераторов и гидрогенераторов.

Турбогенератор-неявнополюсный синхронный генератор, основная функция—в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000, 1500 об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется в электрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что приводит к возникновению тока и напряжения в обмотках статора. Турбогенераторы имеют цилиндрический ротор. Выпускаются с 2p=2, 2p=4, следовательно имеют высокие частоты вращения. Изготовление турбогенераторов явнополюсной конструкции невозможно по условиям механической прочности В зависимости от системы охлаждения: с воздушным, масляным, водородным и водяным охлаждением. Существуют комбинированные типы, например, генераторы с водородно-водяным охлаждением. Генератор состоит из статора и ротора. Ротор — вращающийся компонент генератора и на него воздействуют динамические механические нагрузки, а также электромагнитные и термические. Статор — стационарный компонент турбогенератора, но он также подвержен воздействию существенных динамических нагрузок — вибрационных и крутящих нагрузок, а также электромагнитных, термических и высоковольтных.

Гидрогенератор—электрическая машина, предназначенная для выработки электроэнергии на гидроэлектростанции. Представляет собой синхронную явнополюсную электрическую машину вертикального исполнения, приводимую во вращение от гидротурбины, хотя существуют и гидрогенераторы горизонтального исполнения (в том числе капсульные гидрогенераторы). Гидрогенераторы обычно имеют сравнительно малую частоту вращения (до 500 об/мин) и достаточно большой диаметр (до 20 м), чем в первую очередь определяется вертикальное исполнение большинства гидрогенераторов, так как при горизонтальном исполнении становится невозможным обеспечение необходимой механической прочности и жесткости элементов их конструкции. Вертикальные гидрогенераторы обычно состоят из: статор, ротор, верхняя крестовина, нижняя крестовина, подпятник (упорный подшипник, который воспринимает вертикальную нагрузку от вращающихся частей гидрогенератора и гидротурбины), направляющие подшипники. По особенностям конструкции гидрогенераторы подразделяются на подвесные и зонтичные. У подвесных гидрогенераторов подпятник располагается над ротором в верхней крестовине, у зонтичных подпятник располагается под ротором в нижней крестовине или опирается на крышку турбины (в этом случае нижняя крестовина у гидрогенератора отсутствует).

На гидроаккумулирующих электростанциях используются обратимые гидрогенераторы (гидрогенераторы-двигатели), которые могут как вырабатывать электрическую энергию, так и потреблять ее. От обычных гидрогенераторов они отличаются особой конструкцией подпятника, позволяющей ротору вращаться в обе стороны.

Горизонтальные капсульные гидрогенераторы представляют собой часть герметичной капсулы, содержащей помимо гидрогенератора гидротурбину и системы обеспечения. Капсула помещается непосредственно в проточную часть гидроэлектростанции.

23.Характеристика процессов старения изоляции генераторов и охлаждающих сред. Системы охлаждения генераторов.

Главные причины старения изоляции:Высокая температура вызывает химические изменения изоляции. При температуре выше 100°С происходит окисление органических изоляционных материалов—бумаги и хлопчатобумажной пряжи и лаков Скорость химических реакций зависит от температуры: чем выше температура, тем быстрее стареет изоляция. Срок службы где А и а–постоянные, зависящие от вида изоляции,ϑ–температура в наиболее нагретой точке. Относительный срок службы изоляции: ;относительный износ изоляции:

Электрическое поле в высоковольтных машинах вызывает местные электрические разряды и ионизацию внутренних и поверхностных воздушных (газовых) включений. Ионизация воздушных включений вызывает: увеличение тепловых потерь в изоляции; механическое расщепление листов слюды;появление озона и оксидов азота, которые в присутствии влаги образуют азотистую и даже азотную кислоту. Влажность вызывает снижение электрического сопротивления изоляции, что увеличивает токи утечки и потери в изоляции. Однако, как правило, это ухудшение свойств изоляции обратимо и может быть устранено медленной сушкой. Обычно изоляцию сушат, включая машину на пониженное напряжение в режиме холостого хода или короткого замыкания, т. е. без нагрузки. При проведении ускоренной сушки возможно повреждение изоляции из-за бурного выделения водяного пара из внутренних пор, что вызывает трещины в изоляции и делает ее пористой. Пористость изоляции может быть уменьшена пропиткой обмотки в лаке. Механические усилия возникают из-за электродинамических сил между проводниками, внутренних вибраций, центробежных сил вращающихся частей и т. д. Иногда изоляция подвержена сильным механическим воздействиям и от внешних воздействий (например, в тяговых двигателях, судовых электрических машинах). Многократно прилагаемые к проводникам знакопеременные усилия вызывают трещины в изоляции, что снижает ее электрическую прочность.

Системы охлаждения трансформаторов.Естественное воздушное-посредством естественной конвекции воздуха и частичного лучеиспускания в воздухе (С–сухие). Применяется для трансформаторов мощностью до 1600 кВА и напряжении до 15 кВ. Естественное масляное(М)-естественная конвективная циркуляция масла по баку и радиаторным трубам.Для трансформаторов мощностью до 16000 кВА. Масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла(Д)-для интенсификации охлаждения радиаторных труб применяются охладители. Применяется данная система охлаждения для трансформаторов до 100000 кВА. Масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла(ДЦ)-для трансформаторов 63000 кВА и выше. Для интенсификации охлаждения применяются вентиляторы и маслонасосы для принудительной циркуляции масла. Масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла(Ц) так же, как ДЦ, но охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода,а между трубками движется масло. Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать 70 °С. Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях в этом случае должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет довольно сложное конструктивное исполнение и поэтому применяется для мощных трансформаторов (160 MBА и более).

Генераторы для мини-ТЭЦ

КПД генер. Агрегатов малой мощности значительно по сравнению с более мощными агрегатами.Но на мини-тэц требуется почти вдвое меньше условного топлива на производство 1 кВт/ч(

150 тут), или в среднем по энергосистеме 280.При этом электроэнергия в несколько раз дешевле покупной, а коэф. использования составляет 85-95%.Агрегаты для мини-ТЭЦ бывают на : 1) ДВС(газопоршневой, дизель, бензиновый). 2)Турбина( паровая, газовая, турбина перепада давления)

Асинхронизированные СГ

Основным отличием АСМ от обычной СМ, является наличие двух обмоток возбуждения, расположенных вдоль и поперёк оси.В нормальном режиме ротор питается постоянным током, как и в обычн АМ. В аварийных режимах при нарушении синхронизма, обмотки возбуждения питаются переменными токами частоты скольжения сдвинутыми по фазе на 90º.Это позволяет осуществить векторное регулирование машины( по напряжениям и углу)

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 447 ; Мы поможем в написании вашей работы!

90. . Принцип действия синхронного генератора

На электрических станциях применяют трехфазные синхронные генераторы переменного тока высокого и низ­кого напряжений.

Слово синхронный обозначает — одновременный. Это значит, что одновременно и в строгой математической зависимости с изменением оборотов изменяется час­тота тока Эта зависимость определяется формулой

Читайте также  Техническое обслуживание судовых генераторов

где п1 — число оборотов генератора в ми­нуту,f1 — частота тока ге­нератора(гц), р — число пар полю­сов в роторе ге­нератора Синхронный генератор состоит из неподвижной части —статора, в пазах которого помещается трех­фазная обмотка перемен­ного тока, и вращающейся части —ротора, который пред­ставляет собой электромагнит (рис. 163).

Обмотки возбуждения ротора питаются через щетки и кольца постоянным током от возбудителя — машины постоянного тока или какого-нибудь выпрямителя

Ротор синхронного генератора, находящийся внутри статора, вращают первичным двигателем, при этом маг­нитное поле ротора пересекает витки трехфазной обмотки статора и индуктирует в них э. д. с. переменного тока.

В некоторых конструкциях синхронных генераторов обмотки полюсов неподвижны и укреплены на станине, а вращается трехфазная обмотка переменного тока, выпол­няемая в пазах стального цилиндра, набранного из листов электротехнической стали. Переменный ток в этом случае снимают с колец, т. е. скользящим контактом, что является недостатком таких генераторов. Широкого распростра­нения эти типы генераторов но нашли.

§ 2. Устройство синхронных генераторов

Статор синхронного генератора состоит из чугунной станины — корпуса, внутри которого находится сердеч­ник статора, собранный из отдельных листов электротех­нической стали, изолированной между собой лаком или

тонкой бумагой. В пазы сердечника укладывают обмотку статора из медного изолированного провода (рис. 164).

Роторы синхронных генераторов бывают двух типов — явнополюсными и неявнополюсными.

Явнополюсными выполняют роторы синхронных гене­раторов с небольшим числом оборотов, обычно соединяемых с тихоходными гидротурбинами, и генераторов не­большой и средней мощности (рис. 165).

Роторы неявнополюсные применяют в генераторах с большим числом оборотов (3000 об/мин) и большой мощности, обычно соединяемых на одном валу с паровыми турбинами, называют эти генераторы турбогенераторами

С ердечники полюсов большей частью изготовляют из литой стали, а башмаки — иногда из отдельных листов электротехнической стали. Обмотку полюсов выполняют из медных изолированных проводов. Для получения синусоидально изменяющейся э. д. с. необходимо иметь

синусоидальное распределение магнитной индукции в воз­душном зазоре. Это достигается неравномерностью воз­душного зазора между наконечником полюса и сталью статора: по краям полюсов воздушный зазор больше, чем под серединой полюса (рис. 167).

На вал генератора надевают два кольца, изолирован­ных от него, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения ротора, их называют контактными кольцами. На контактные кольца устанавливают щетки, а к щеткам подводят постоянный ток от воз­будителя.

Чаще всего в качестве возбуди­теля применяют машину постоян­ного тока, которую называют машинным возбудителем, а в по­следнее время используют для возбуждения твердые или механи­ческие выпрямители.

У большего количества син­хронных машин возбудитель рас­положен на одном валу с гене­ратором (рис. 168), а в последних конструкциях возбудитель распо­лагают сверху статора синхронной машины (рис. 169). Отечественной электропромышленностью выпускаются синхронные генераторы различной мощности горизон­тальные и вертикальные.

Генераторы мощностью до 400 ква и более выпускаются на напряжение 400/230в и начиная с мощности 400ква на напряжение 6300в.

Горизонтальные генераторы типа СГ (С — синхрон­ный, Г — генератор) выпускаются с машинным возбуди­телем, с возбуждением от твердых выпрямителей (СГС), с возбуждением от механических выпрямителей (СГТ) и другие.

Вертикальные гидрогенераторы типа ВГС (В — вер­тикальный, Г — гидрогенератор, С — синхронный) вы­пускаются мощностью от 250 до 4800 ква с машинными возбудителями

Выпускаются синхронные генераторы для сопряжения с дизелями на одном валу типа СГД — мощностью до 1000 ква

в первом случае получит ускорение, и отдаваемая им на сеть активная мощность увеличится, во втором случае ротор получит замедление, тогда мощность генератора уменьшится.

Принцип работы синхронного генератора

Электрогенератор (альтернатор) электротока переменного типа предназначается для процедуры преобразования кинетической и потенциальной энергии в электроэнергию. Ротор такой машины приводится в движение, а именно вращается, от двигателя первичного типа, в роли которого могут выступать ДВС (топливные двигатели), электродвигатели, турбины.

Внешний вид производственной синхронной генерирующей машины переменного тока модели СГС-14-100-6

Если альтернатор переменного тока характеризуется тем, что частота вращения его ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, то такие машины называются синхронными. Произвести расчет частоты вращения можно по формуле:

  • f – частота тока в электросети;
  • p – количество пар статорных полюсов.

Часто многие неосведомленные в области электроустановок люди задаются вопросом о том, какой принцип работы синхронного генератора.

Принцип работы СГ

Конструкция генерирующей машины переменного тока достаточна проста. Статор и ротор – это основные компоненты синхронного генератора (СГ).

Принцип действия синхронного генератора на основе взаимодействия магнитных полей статора и ротора

Синхронный альтернатор, в основном, вырабатывает электроэнергию тогда, когда ротор синхронного генератора движется по кругу вместе с магнитным полем, линии которого встречаются в неподвижной обмотке статора. Поле образуется посредством возбуждения дополнительным устройством, например:

  • вспомогательным генератором;
  • аккумулятором;
  • разнообразными энергетическими преобразователями;
  • и другими энергоисточниками.

Стоит отметить, что процесс преобразования энергий в СГ может происходить и по-другому – вращающееся части проводникового элемента могут располагаться в обездвиженном магнитном поле. В этом случае возникает трудность токосъема через щеточно-коллекторный узел электрической машины, какой соединяет ротор с цепями ее неподвижной части. Для генераторных машин невысокой мощности подобная схема может успешно применяться. Зачастую она встречается в установках передвижного типа.

В рассматриваемом генераторе продуцируется электродвижущая сила (ЭДС), расчет которой совершается по формуле:

  • π – константа;
  • B – индукция магнитного поля;
  • l – длина паза статорного элемента;
  • w – число витков в обмотке статорного компонента;
  • Dn – диаметр статора внутри.

Электроэнергетика с такими устройствами построена, в основном, на электронапряжении в диапазоне 15 000-40 000 В. Энергообмен через коллектор альтернатора затруднителен. К тому же обмоточная катушка подвижного типа подвергается ударным нагрузкам большой силы и вращательным движениям с попеременной скоростью, что формирует проблематику с изоляционной составляющей. По этой причине якорные элементы производят обездвиженными, так как именно через них пропускается основная масса энергии.

Мощность устройства-возбудителя обычно не превосходит 4-5% от совокупной производительной мощности синхронного генератора – это дает возможность пропускать электроток через динамический узел.

Для информации. В механизмах переменного тока малой мощности (до нескольких кВт) роторный элемент изготавливается с магнитными деталями постоянного типа (ферритовыми, неодимовыми, полимерными магнитопластами и другими). В них не нужно устанавливать подвижные контакты, однако из-за этого существуют трудности с регулировкой выходного напряжения.

Устройство СГ

Статор СГ имеет почти такое же устройство и принцип функционирования, как и у асинхронного варианта. Его железные компоненты компилируются из стальных пластин (сталь применяется электротехнического назначения), которые отделаются друг от друга слоями изоляции. Обмотка переменного электротока располагается в его пазах. Провода обмоток отделяются друг от друга изолирующим слоем и закрепляются надежно, так как через них вводится нагрузка. Ротор может исполняться без выпирающих полюсов либо с ярко выраженными полюсами.

На заметку. Наибольшую популярность имеет трехфазный синхронный генератор, применяемый во многих областях жизнедеятельности человека и предприятий. Однофазные варианты обычно применяется в быту.

Основные типы СГ: а – с ротором, у которого выступают полюса; б – с не явно полюсным ротором

Синхронные генераторы с явно полюсным ротором производятся для тихоходных машин, к примеру, для установок с гидротурбинами. А СГ с не явно полюсными роторами подходят для механизмов переменного тока, вращающихся с высокой скоростью.

Синхронные генерирующие устройства могут работать в двух режимах: двигательном либо генерирующем переменный электроток. Здесь важно то, какой метод охлаждения применяется, так как генерация чего-либо всегда более требовательна. В основном, на вал монтируются крыльчатки, какие охлаждают ротор с двух сторон воздухом, проходящем через фильтрующий элемент. Потоки воздуха в такой системе охлаждения вращаются одни и те же. При работе СГ в усиленном режиме подобная система нежелательна.

Важно! Эффективнее при высоких нагрузках применять в качестве охлаждающего агента водород, какой более чем в 14 раз легче воздуха.

Внутреннее устройство СГ переменного тока

Обмотки рассматриваемого генератора отводятся концами на его распредкоробку. Трёхфазная машина имеет иное соединение обмотки – отвод совершается звездой или треугольником.

Читайте также  Бензиновые генераторы хонда в москве

Преимущественно все синхронные генерирующие устройства поддерживают синусоидальное переменное электронапряжение. Этого можно достичь посредством изменения формы наконечников на полюсах и особым месторасположением витков в пазах не явно полюсного ротора.

Реакция якоря

В обмотках статорного элемента при присоединении выхода с наружной нагрузкой начинает протекать электроток. Образующееся при этом силовое магнитное поле совмещается с полем, что формируется роторным элементом. Такое взаимодействие полей именуется реакцией якоря.

Реакция якоря в СГ при разнородных видах нагрузки

При активной нагрузке электроток и ЭДС имеют одни и те же фазы. Предельная сила электротока проявляется в тот момент, когда полюса роторного элемента находятся на противоположной стороне от якорных обмоток. Главный магнитный поток и второстепенный поток, который формируется во время реакции якоря, перпендикулярны друг другу, а при сопоставлении формируют увеличенный итоговый поток, что увеличивает в тот момент ЭДС.

Нагрузка индуктивного вида, имея потоки, направленные навстречу друг к другу, наоборот, приводит к значительному снижению электродвижущей силы.

Нагрузка емкостного типа вызывает совмещение потоков, движущихся в одну сторону, итог – увеличение ЭДС.

Любое повышение нагрузки увеличивает влияние реакции якоря на выходное электронапряжение, которое из-за этого изменяется в ту или иную сторону, что крайне нежелательно в электросетях. Практично такой процесс можно контролировать: просто изменять возбудитель, что снизит уровень влияния реакции якоря на главное силовое поле.

Режимы работы СГ

Нормальный режим работы СГ можно охарактеризовать любым числом рабочих периодов, какой угодно длительности, при которых главные параметры не выходят за диапазон допустимых значений. При таком режиме работы допустимы отклонения электронапряжения на выходе и частоты в пределах 4-5% и 2,5% от номинального значения, коэффициентов мощности и тому подобные. Допуски на отклонения задаются нормативными документами и определяются нагревом машин либо же гарантируются фирмой-производителем.

Бытовой топливный синхронный генератор отечественного производства, модель «Интерскол ЭБ-5500» на 5,5 кВт

Нормальные рабочие режимы недопустимы для долгого функционирования устройства при таких обстоятельствах, как перевозбуждение или недовозбуждение, переход в режимы асинхронного типа, перегрузки. На возникновение таких обстоятельств влияют следующие отклонения в электросети:

  • неравномерность фазной загрузки;
  • короткое замыкание;
  • нагрузки попеременного действия.

Стоит отметить, что на нормальное функционирование механизма воздействует подключенная к нему электросеть, в которой любые нарушения работоспособности отдельно взятых источников потребления вызывают искажение формы и несимметрию электросигнала.

Диаграмма мощностей СГ

Важно! Длительная работа генерирующего энергию устройства допустима при разнице токов на фазах турбогенератора до 10% и водяных генераторов, синхронных компенсирующих машин до 15-20%.

Искривление синусоиды на СГ может случаться из-за высокомощных преобразователей, выпрямляющих устройств и прочих.

Необходимо учесть, что нормальное функционирование синхронных устройств возможно только при качественной работе охлаждающей системы. Так, при затратах охлаждающего агента в объеме более 70% от номинального значения, должна срабатывать предупреждающая сигнализация о том, что устройство нужно отключить от сети, в противном случае может произойти выход оборудования из строя. Когда расход охлаждающего агента уменьшается на 50%, то устройство должно разгрузиться порядка двух минут, после чего отключиться за максимум четыре минуты.

Характерные черты СГ

СГ обладают нижеследующими характерными чертами:

  • при нулевой нагрузке (холостом ходе), когда якорная обмотка находится в не замкнутом виде, задается зависимость электродвижущей силы от электротоков возбуждения, а также устанавливается значение уровня намагничивания сердечников генератора;
  • выходное электронапряжение зависит от нагрузочных электротоков – этот признак является внешней характеристикой СГ;
  • регулировочные характеристики синхронной машины проявляются в зависимости возбуждающих электротоков от нагрузочных аналогов при поддерживании установленных параметров на выходе в автоматическом режиме.

Синхронные генераторы нашли широкое применение в промышленности и энергообеспечении, так как имеют простую конструкцию, понятный принцип работы и могут выдерживать кратковременные перегрузки.

Для правильной эксплуатации и проведения ремонтных работ над СГ переменного тока необходимо знать их принцип работы (одинаковое по частоте вращение ротора и магнитного поля) и устройство. Эти знания пригодятся инженерам производственных предприятий и специалистам в области энергетики, а также обычным людям, которые используют подобную технику в бытовых целях.

Видео

Синхронные генераторы

Устройство и принцип действия Синхронные машины используют прежде всего в качестве генераторов. Их устанавливают на электрических станциях для преобразования механической энергии в элек трическую.

Синхронный генератор состоит из неподвижного статора 2 (рис. 196, а), на котором размещаются три обмотки (Л X, В У. С Т), и вращающегося ротора 1 с полюсами, на которых находится обмотка возбуждения ОВ. Постоянный гок, поступающий в обмотк возбуждения, намагничивает ротор, а первичный двигатель вращает его с частотой п. При этом обмотки статора пересекаются магнитным полем и в них индуцируются переменные э. д. с., сдвинутые по фазе на угол 120 Источником постоянного тока возбуждения /„ является возбудитель небольшой генератор постоянного тока, мощность которого составляет 2 -3% мощности грехфазного генератора. Якорь генератора постоянного тока соединен с валом синхронного генератора и приводится во вращение общим первичным двигателем.

При работе первичного двигателя (рис. 196, б) вращается вал ротора 1 и якорь 2. Ток возбуждения /в проходит от положительного полюса возбудителя через щетку Щ1 и кольцо 3, обмотку возбуждения синхронного генератора 6, кольцо 4, щетку Щ2 к отрицательному полюсу возбудителя.

В некоторых синхронных генераторах для создания магнитного потока используется самовозбуждение. В таких генераторах цепь возбуждения подключают к обмоткам статора 7 через специальный выпрямитель. При вращении ротора 5 в обмотках статора 7 возникает небольшой переменный ток за счет остаточной индукции. Этот ток выпрямляется и, поступая в обмотку возбуждения, усиливает магнитный поток ротора, а следовательно, и э. д. с. генератора. Ротор можно вращать паровой или водяной турбиной или двигателем внутреннего сгорания. В соответствии с этим синхронный генератор называется турбогенератором, гидрогенератором или дизель-генератором.

Частота 1 вырабатываемого тока прямо пропорциональна частоте вращения первичного двигателя п и числу пар полюсов ротора: 1 = = /7П/60. Поэтому тихоходные генераторы, работающие совместно с водяными турбинами, имеют большое число явно выраженных полюсов. Генераторы с неявно выраженными полюсами работают совместно с паровыми турбинами и являются быстроходными.

В каждой обмотке статора наводится э. д. с.

где ш) — число витков обмотки;

Ф — магнитный поток ротора;

К — постоянный коэффициент обмотки.

Э. д. с. и напряжение генератора регулируют реостатом в цепи обмотки возбуждения генератора постоянного тока. Если увеличить ток возбуждения этого генератора, то увеличатся его напряжение и ток возбуждения /в синхронного генератора, в результате чего возрастет магнитный поток Ф ротора и индуцируемая э. д. с. Е. К. п. д. синхронных генераторов большой мощности достигает 96-97%.

Синхронные генераторы применяют для резервного питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Они входят

Трехфазный синхронный генератор (дизель-генератор)

1 — корпус статора; 2 — сердечник статора; ,? — пазы сердечника статора; 4 — трехфазная обмотка статора; 5 — полюс ротора; 6′ — катушка обмотки возбуждения; 7 — генератор постоянного тока в комплект дизель-генераторных агрегатов (ДГА) (рис. 197), которые используют при неисправности питающих трансформаторных подстанций. При соединении обмоток статора звездой линейное напряжение таких генераторов 380 В, мощность- 12, 24 или 48 кВ • А.

Дизель-генераторы снабжены аппаратурой системы самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения (рис. 198). Последовательно с нагрузкой включены первичные обмотки трансформатора 77, а параллельно нагрузке-первичные обмотки трансформатора Т2. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены параллельно и питают выпрямитель В, к которому подключена обмотка возбуждения ОВ синхронного генератора. Вторичный ток /; последовательного трансформатора зависит от тока нагрузки I, вторичный ток 1и параллельного трансформатора — от напряжения нагрузки и. Ток на входе выпрямителя равен геометрической сумме токов и 1и, т. е. I —= /; +

7Ток возбуждения /в зависит не только от тока 1 и напряжения и нагрузки, но и от угла сдвига ф между ними.

Поэтому такую схему называют схемой фазового компаундирования.

Читайте также  Топливный генератор мощностью не менее 5 квт

Коэффициенты трансформации трансформаторов 77,

Т2 и индуктивности Ь включенных катушек выбирают так, чтобы при любом токе /

Схема синхронного генератора с автоматической регулировкой напряжения

и угле ф сохранялось постоянным напряжение генератора U. С возрастанием активной или активно-индуктивной нагрузки увеличиваются токи Іі, 1 /в и э. д. с. Е. В результате автоматически компенсируется действие возрастающего падения напряжения на обмотках статора. Самовозбуждение синхронных генераторов происходит так же, как и в генераторах постоянного тока, за счет остаточного магнетизма. Однако вследствие повышенного сопротивления выпрямителя при малых напряжениях з. д. с. от остаточного магнетизма недостаточна для самовозбуждения. Поэтому принимают ряд мер, улучшающих процесс самовозбуждения. Для этого параллельно выпрямителю В со стороны переменного тока включают резонансный контур, состоящий из конденсаторов. Емкость конденсаторов С выбирают такой, чтобы во время пуска, когда частота вращения ротора п < п„, наступил резонанс напряжений, при котором напряжение на конденсаторах и на входе выпрямителя повысилось. Благодаря этому снижается сопротивление выпрямителя, происходит самовозбуждение. При установившейся частоте вращения ротора п — пв условие резонанса нарушается и конденсаторы практически не влияют на работу схемы.

Характеристики. К основным характеристикам синхронного генератора относятся регулировочные, внешние и характеристики холостого хода. Характеристики снимают с помощью схемы, представленной на рис. 199.

Характеристика холостого хода (рис. 200, а) показывает зависимость э. д. с. Е обмотки статора от тока возбуждения /в при постоянной частоте вращения п и выключенной нагрузке, т. е. Е = /(1 ) при п —— const; 1 — const; 1 — 0. 1

Ток возбуждения синхронного генератора регулируется реостатом R (см. рис. 199), который включен последовательно с обмоткой возбуждения ОВ. Для измерения тока, напряжения и частоты на выходе генератора включены амперметры (РА1 — РАЗ), вольтметр PV и частотомер Нг. Характеристика холостого хода синхронного генератора подобна кривой намагничивания сердечника ротора.

Внешние характеристики (рис. 200, 6) отображают зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки 1 при неизменных токе возбуждения, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. U — 1 (/) при /п — const; п — const и cos ф — const.

Схема синхронного генератора

Характеристики синхронного генератора

Если увеличивать нагрузку с преобладанием индуктивности на генераторе, то его напряжение резко снижается (кривая /). Это объясняется увеличением падения напряжения на обмотках статора и реакцией статора. Реакцией статора называется взаимодействие вращающегося магнитного потока статора с магнитным потоком ротора, которые вращаются с одинаковой скоростью (синхронно). С увеличением нагрузки возрастает магнитный поток обмоток статора, направленный противоположно магнитному потоку ротора. В результате размагничивания ротора снижается э. д. с. и напряжение генератора. Если к генератору подключить только активную нагрузку, то магнитный поток статора будет сдвинут относительно ротора на угол 90°. Размагничивающее действие реакции статора несколько снижается и напряжение генератора изменяется по кривой 2. При нагрузке с преобладанием емкости магнитный поток статора направлен в одну сторону с магнитным потоком ротора. Поэтому напряжение генератора изменяется по кривой 3.

Регулировочные характеристики (рис. 200, в) при активно-индуктивной нагрузке 1, активной нагрузке 2, активно-емкостной нагрузке 3 показывают зависимость тока возбуждения генератора /н от тока нагрузки 1 при постоянном напряжении, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. /в — 1 (/) при U — const; п const; cos <p ——= const. Регулировочные характеристики показывают, как следует изменять ток возбуждения генератора /в при увеличении тока нагрузки 1 для того, чтобы напряжение генератора U было постоянным.

Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

где п — число оборотов ротора, об/мин;/ — частота тока в статоре, Гц; р — число пар полюсов.

Синхронная машина возбуждается постоянным током, который подводится к ее обмотке возбуждения от специальной машины постоянного тока, называемой возбудителем, а машины малой мощности (синхронные микродвигатели) могут выполняться с постоянными магнитами или же возбуждаться от сети переменного тока. В этом случае они называются «реактивными».

Синхронные машины обратимы, т. е. могут работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Эти машины используются главным образом как генераторы трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц, как источники электрической энергии на всех без исключения электрических станциях. Для питания радиоэлектронных устройств применяются синхронные генераторы промышленной (50 Гц) и повышенной (300— 800 Гц) частот.

Синхронные двигатели применяются главным образом для привода в механизмах значительной мощности, требующих постоянства скорости вращения. В РЭС и управляющих системах синхронные двигатели имеют ограниченное применение. Это в основном микродвигатели, которые используются в моторных реле времени, распределителях и т. д. Способность синхронных двигателей работать с различным коэффициентом мощности (cos(p) используется в синхронных компенсаторах — электри-

ческих машинах, предназначенных для улучшения коэффициента мощности энергосистем.

Синхронные генераторы могут быть выполнены по типу машин постоянного тока, т. е. как машины с неподвижными полюсами и вращающейся обмоткой, от которой переменный ток подается во внешнюю сеть через кольца. Такая конструкция применяется для синхронных генераторов малой мощности (до 10 кВА). Причем эти генераторы возбуждаются как генераторы постоянного тока, т. е. работают с самовозбуждением (тип СГС-4,5 или СГС-6,25).

Современные синхронные генераторы выполняются с линейным напряжением до 20 кВ и токами до 4000 А. В этих условиях гораздо целесообразнее расположить обмотку, в которой наводится переменная ЭДС, на неподвижной части машины, а полюсы сделать вращающимися. При этом обмотка возбуждения (обмотка полюсов) питается от возбудителя через кольца и щетки постоянным током относительно невысокого напряжения, обычно не свыше 230—350 В. Такой тип синхронных генераторов называют генераторами нормального исполнения.

Неподвижная часть синхронного генератора называется статором, вращающаяся — ротором. Кроме того, та часть машины, где индуцируется ЭДС, называется якорем. В машинах постоянного тока якорь всегда вращается.

В конструктивном отношении различают два основных типа синхронных генераторов: неявнополюсные, т. е. машины с неявно выраженными полюсами (рис. 7.1, а) и явнополюсные, т. е. машины с явно выраженными полюсами (рис. 7.1, б). То или

Основные типы синхронных машин

Рис. 7.1. Основные типы синхронных машин: а — неявнополюсная; б — явнополюсная

иное конструктивное исполнение синхронного генератора связано в основном со скоростью его вращения п.

При заданной частоте наибольшую скорость вращения имеют генераторы с числом пар полюсовр= ир = 2 при/= 50 Гц; в первом случае имеем п = 3000 об/мин, а во втором п = 1500 об/мин. В таких генераторах большой мощности скорость на окружности ротора настолько велика (до 170 м/с), что из соображений механической прочности ротора и лучшего размещения и укрепления обмотки возбуждения ее приходится распределять в пазах по поверхности ротора, т. е. выполнять ротор неявнополюсным. Если р > 3, то скорость на окружности ротора уменьшается, и синхронные генераторы выполняются явнополюсными, так как при этом их изготовление упрощается.

Синхронные генераторы приводятся во вращение паровыми и гидравлическими турбинами, а также двигателями внутреннего сгорания (дизелями). Тогда синхронные генераторы соответственно называются турбогенераторами, гидрогенераторами и дизель-генераторами. Паровые турбины принадлежат к числу быстроходных машин, в соответствии с этим турбогенераторы имеют неявнополюсное исполнение. Так как гидравлические турбины и дизели принадлежат к числу тихоходных машин, то гидрогенераторы и дизель-генераторы имеют явнополюсное исполнение.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: