Устройство синхронного двигателя
Синхронная машина состоит из двух основных частей: неподвижного статора (якоря) и вращающегося ротора (индуктора). Статор в трехфазной машине идентичен статору трехфазного АД. Он состоит из корпуса 1, сердечника 2 и трехфазной обмотки 3. Сердечник имеет форму пустотелого цилиндра и собран из отдельных, покрытых лаком пластин стали. На внутренней цилиндрической поверхности сердечника имеются продольные пазы, в которые уложена трехфазная обмотка. Фазы A, B, C обмотки смещены друг относительно друга на электрический угол 120°(рис.24.1).
Рис.24.1. Конструкция синхронной машины:
а – машина в сборе с неявнопюсным ротором;
б – ротор явнополюсный.
Конструкция синхронной машины:
а – машина в сборе с неявнопюсным ротором;
б – ротор явнополюсный.
По конструкции ротор бывает неявнополюсным а и явнополюсным б (рис.24.1,а и б). Сердечник неявнополюсного ротора выполнен в форме монолитного стального цилиндра 4. На части внешней поверхности цилиндра фрезеруются пазы, в которые укладывается обмотка возбуждения 5. Явнополюсный ротор имееет выраженные полюсы, на которых размещают отдельные катушки обмотки возбуждения. Обычно ротор этого типа содержит четыре и более полюсов, причем катушки на полюсах соединяют так, что северные и южные полюсы чередуются. Неявнополюсная конструкция ротора обладает большей механической прочностью и по этой причине используется в быстроходных машинах, работающих на частотах 3000, 1500 и 1000 об/мин. При меньших частотах вращения применяются явнополюсные роторы, число витков которых тем больше, чем ниже частота вращения. При любом типе ротора трехфазная обмотка статора (якоря) выполняется так, что создаваемое ею магнитное поле имеет такое же число полюсов, как и ротор.
|
|
|
Обмотка ротора, называвмая обмоткой возбуждения, подключена к двум смонтированным на валу и изолированным от вала контактным кольцам 3. К кольцам примыкают подпружиненные щетки 4, через которые от генератора постоянного напряжения (возбудителя) в обмотку возбуждения подается постоянный ток возбуждения Iв (рис.24.2).
Электрическая схема синхронной машины следующая:
1 – трехфазная обмотка якоря (статора); 2 – обмотка возбуждения; 3 – контактные кольца; 4 – щетки; 5 – вал ротора; 6 – генератор постоянного напряжения.
Рис.24.2. Электрическая схема синхронной машины
Рис.24.3. Электрическая схема синхронной машины с «бесщеточ-
ным» возбуждением
В качестве источника постоянного напряжения может использоваться питаемый от трехфазной сети выпрямитель. В настоящее время эксплуатируются также синхронные машины с так называемым «бесщеточным» возбуждением. В качестве возбудителя используется маломощный синхронный генератор: поток возбуждения создается неподвижными постоянными магнитами 1 (рис. 24.3), трехфазная обмотка 2 возбудителя расположена на роторе. При вращении вала машины во вращающейся вместе с ним обмотке 2 генерируется трехфазная ЭДС, которая подводится к смонтированному непосредственно на валу выпрямителю 3, питающему обмотку возбуждения 4 основной синхронной машины. Отсутствие скользящего контакта щетки – кольца повышает надежность системы возбуждения. Мощность системы возбуждения составляет 1–3% от мощности якоря.
|
|
|
Синхронная машина, как и машины других типов, имеет два порта: механический (вал ротора) и электрический (зажимы A, B, C обмотки якоря). В режиме генератора машина преобразует механическую энергию, подводимую к механическому порту, в электрическую энергию электрического порта. На гидро- тепло- и атомных электростанциях устанавливают мощные синхронные генераторы для получения трехфазного электрического напряжения. В режиме двигателя наблюдается обратное преобразование энергии: электрическая энергия, подводимая из сети, преобразуется в механическую на валу машины.
|
|
|
36 Принцип работы синхронного двигателя.
В режиме двигателя статор машины подключается к трехфазной сети, в обмотку возбуждения через щетки и кольца подается постоянный ток возбуждения. Как и в асинхронном двигателе, токи обмоток якоря создают вращающееся магнитное поле статора, а ток возбуждения – неподвижный относительно ротора поток возбуждения. Принцип действия синхронного двигателя (СД) основан на явлении притяжения северного и южного полюсов магнитных полей – статора и ротора (рис.24.12).
Рис.24.12. Схема полей статора и ротора синхронного двигателя
Если обеспечить условия для электромагнитного сцепления разноименных полюсов статора и ротора, то в дальнейшем поле статора и ротор будут вращаться с одинаковой частотой n (синхронно), причем поле статора будет ведущим, а ротор – ведомым (S-полюс якоря «тянет» за собой N-полюс ротора).
Рассмотрим работу синхронного двигателя, начиная с момента пуска. Пусть одновременно подается питание в обмотки якоря и обмотку возбуждения. Так как у поля статора практически отсутствует момент инерции (вращаются только силовые линии поля), то оно мгновенно набирает синхронную скорость вращения. Из-за высокой линейной скорости полюсов поля якоря и значительного момента инерции ротора полюсы ротора не успевают сцепиться с разноименными полюсами поля якоря и пуск двигателя не происходит.
|
|
|
Для осуществления пуска необходимо предварительно раскрутить ротор до частоты вращения, близкой к синхронной.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 502; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!