Проектиране и експлоатация на синхронна машина, електрическа
Проектиране и функция на синхронна машина
Проектиране на синхронни машини. Синхронна машина, независимо от режима се състои от две основни части: фиксиран статор, изпълнява функциите на котвата и ротор въртящ се във вътрешността на статора и сервиране индуктор (фигура 4.1.).
Статорът на синхронна машина трифазен е подобен на статора трифазен асинхронен двигател. Тя се състои от сърцевина корпус / цилиндър 2, от набрани отделни електрически стоманени плочи и трифазна намотка 3, сърцевината, предвидена в жлебовете.
Роторът на синхронна машина е постоянен ток електромагнит, който генерира магнитно поле с въртящ се ротор. Роторът има поле намотка 4, който в специален контакт пръстен 5 се захранва с ток от токоизправителя или от малка DC генератор, наречен патоген.
На вътрешния енергия и синхронни машини с "безчетков" възбуждане. Намотката на ротора на такива машини, задвижвани от токоизправител въртящ се заедно с ротора. Токоизправителя на свой ред се захранва от възбудител, който има въртящ се ротор с трифазна намотка възбуден от фиксирани постоянни магнити.
Роторите на синхронните машини са два вида: с ясно изразени и неявни полюси.
(. Фигура 4.1) Ротори с характерните полюси се използват в относително ниска скорост средства (80-1000 об / мин), напр хидрогенератори; те имат полюси znachitelnoechislo. Структурно, роторите от този тип (Фиг. 4.2) се състои от вал 6, 7, 8 центрове полюси, засилва шлицеви главина полюсни възбуждане намотки 4, разположени на полюсите. Повърхността на полюсите на поле върха има профил, така че магнитната индукция във въздушната междина на машината се разпределя приблизително синусоидално. За машини с висока скорост (турбогенератори, синхронни електродвигатели, турбокомпресори и т. П.) характерните поле ротор дизайн не се прилага поради относително големия диаметър на ротора и в резултат на това неприемливо високи центробежни сили.
По-голяма механична якост има роторни стълбове имплицитно изразени. Състои (фиг. 4.3) на сърцевината 1 и областта намотка 2. сърцевината е от ковано желязо цилиндрична форма. По външната си повърхност смлени жлебове, в които възбуждане намотка е поставен.
Възбуждането намотка разпределени в каналите на ядрото, така че магнитното поле, генерирано от него се разпространява в космическото право в близост до синусоидална.
Принципът на работа и ЕМП на синхронния генератор. синхронен генератор се основава на явлението електромагнитна индукция. Когато празен арматура намотка (статор) се отваря и на магнитното поле се образува само машина областта на роторната намотка (фиг. 4.4). При въртене на ротора на синхронен генератор от кабелен AP двигателя при постоянна честота NO магнитно поле ротор, преминаващи проводници на AX на статора фазови намотки, ПО, CZ (Fig.4.4, а) индуцира EMF в тях. където В - магнитна индукция във въздушната междина между статора и ротора; л - активна дължина на проводника; - линейна скорост на проводници, преминаващи магнитно поле.
Беше отбелязано по-горе, че индукция B във въздушната междина се разпределя синусоидално където - ъгълът спрямо неутралната линия, така че едн в проводник.
Определящият. ние откриваме, че EMF в проводниците на статорните намотки варира синусоидално.
EMF отделните проводници на всеки от статорните намотки са изместени по фаза една спрямо друга, така че те се обобщи геометрично (подобно EMF асинхронен двигател статор - виж раздел 3.8.1 ..). ефективната стойност на едн на фаза определя с израза:
при което - намотка съотношение; - честота синусоидално EMF; - броя на намотките на една фаза на намотката на статора; - брой на полюсните двойки; - максимално магнитния поток на полюсите на ротора; - синхронна скорост.
Индивидуални статорните намотки са изместени по фаза пространство към електрическата ъгъла на 0. 120 и електромагнитни полета образуват симетрична трифазна система.
Чрез промяна на вълнуващо ток. Можете да регулирате ротор поток и генератор едн пропорционално на него. Фиг. 4.5 показва зависимостта. заснет при номинална скорост.
Тази връзка се нарича характеристика на празен ход. характеристики Shape наподобява формата на кривата на намагнитване на феромагнитен ядро. Характерна особеност е липсата на пропорционалност между магнитния поток и ток на възбуждане. поради насищане феномена на магнитната система на машината.
Принципът на работа и въртящ момент на синхронен мотор. Принципът на работа на синхронен двигател, базиран на явлението привличане на разлика от полюсите на двете магнитни полета - на статора и ротора. Въртящата областта на статора с полюси N и S се генерира, когато хранене статорните намотки от трифазна мрежа подобен въртящ индукция поле двигател (фиг. 4.6 статорните полюси N и S са показани от люпене, те се върти обратно на часовниковата стрелка с честота). област ротор се генерира от постоянен ток, преминаващ през роторната намотка.
Да предположим, че роторът е по никакъв начин начупват за синхронна скорост на часовниковата стрелка. Тогава ротора стълбове и ще се завърти с честота; ще "захващане" на тези стълбове с срещуположните полюси на статора и (вж. пунктирани линии на фиг. 4.6).
В идеалния режим на празен ход (устойчивост въртящ момент) ос на магнитните полета на статора и ротора съвпадат (фиг. 4.6.a). В този случай полюсите действат сили на ротора и радиални. които не генерира някакъв момент или момент на съпротива.
Ако вал на машината, за да механичното натоварване, което създава съпротивление на въртящия момент. ротора и поле ос, се измества в посока под ъгъл на забавяне (фиг. 4.6, б). Сега ротационното областта на статора, тъй като "клиенти" за поле ротор и самата ротора. Тангенциални компоненти и създават въртящ момент. при което - радиуса на ротора.
Машината работи в режим на двигателя, то извън границите на времето въртящ момент устойчивост на механичен натиск.
С увеличаване на времето на механичното натоварване на увеличението на ротор вал ъгъл (до определен лимит), което води до увеличаване на въртящия момент на двигателя. където скоростта на ротора остава постоянна и равна.
Counter-въртящ момент и обратно ЕМП. При работа на синхронна машина в режим генератор е зареден (във веригата на фиг. 4.4b Зл натоварване е свързан към статорните намотки чрез ключа за Q) на намотките на статора настоящите потоци, което създава си въртящо се магнитно поле. В регенеративната режим, за разлика от работата на двигателя, в навечерието на полюсите на ротора под ъгъл от полюсите на магнитното поле на статора. Взаимодействието на статора и ротора полюси на противоположни действия на момента на ротора, насочено срещу въртене, т.е. спирачен момент. При стационарно състояние, времето балансира въртящия момент на двигателя на задвижващия механизъм :.
При работа на синхронни поле ротор машина намотките на режима на трифазен пресича статорната намотка и EMF се индуцира в него, които, съгласно правило на Ленц действа към статорния ток. Поради тази причина той се нарича обратна ЕДС. При стационарно състояние на гърба на ЕМП е почти напълно балансира напрежението.
По този начин, по време на работа на синхронна машина за натоварване (електрически или механични) в намотката на статора се индуцира електродвижещо напрежение Е и момента на ротора се случи.
арматура реакция в синхронна машина. Арматура реакция - е въздействието на полето на котвата (статор) на магнитното поле на устройството. При работа на синхронна машина за натоварване (режим електрически генератор и режим на двигателя механични) за намотките на статора (арматура) пристъпи синусоидални токове, които произвеждат въртящо се магнитно поле на статора. Роторът има честота на въртене. обаче EMF честота и статорния ток. където - брой на двойките полюси на машината. Скорост на въртене на магнитното поле на статора. Следователно, ротора и областта на статора се върти със същата честота; те си взаимодействат един с друг и образуват в резултат на въртящото се магнитно поле на машината. Взаимодействие на полетата зависи от естеството на товара и начина на работа на машината.
Вземем примера на реакцията на котвата е двуполюсна синхронен генератор с имплицитно изразени роторни стълбове, работещи на различен характер на товара.
Когато активното съпротивление R EMF фаза статор намотка и ток са във фаза и да достигне максимум в момента, когато ротор поток ММ1 * 0 ос, перпендикулярна на статорните намотки ос NN1 (например, AX на фиг. 4.7). Fya магнитен поток затваря в статорните ядра на статора и ротора през въздушната междина. Така, ако активното натоварване на ротора поток ос * 0 напред Fya ос статорния поток на електрически ъгъл от 90 0 (напречна арматура реакция). Получените магнитни машини поток (QQ1 ос) се завърта по отношение на потока на ротора ^ 0 под ъгъл в посока, обратна на посоката на въртене на ротора.
За чисто индуктивен товар XL ток в намотките на статора изостава EMF 0 до 90 и следователно достига максимум в момент от времето, когато полюс на ротора 90 да се върти в посоката на въртене 0 (фиг. 4.7, б). В този случай потокът статор е насочен противоположно на магнитния поток на ротора и demagnetizes машина ().
Когато капацитивен товар XC тока по време на фазата на статора води до EMF и следователно 0 90 достига максимум в момента, когато ротор прът 90 не достигне 0 до ММ1 ос (фиг. 4.7). магнитна статорния поток в този случай е насочена в съответствие с магнитен ротор поток и магнетизира машина ().
По време на работа на синхронна машина в режим на двигателя, тока в статора за една и съща посока на въртене в обратна посока. получената оста на двигателя поток се завърта по отношение на ъгъла на ротор поток. но не и срещу посоката на въртене, както тази на генератора, и посоката на въртене.
По този начин, реакцията на котвата в синхронна машина променя като поток на машината и посока (за разлика от асинхронна машина, чийто). CNC промяна води до промяна в ЕМП, които влияят неблагоприятно на функционирането на потребителите на електрическа енергия, когато машината работи като генератор. Намаляване на неблагоприятното влияние на арматура реакция магнитния поток се постига чрез намаляване на статора чрез увеличаване на въздушната междина между ротора и статора на синхронна машина.