Устройство синхронного генератора

Рис.10.3 - Устройство синхронного генератора

Статор является неподвижной частью синхронной машины (рис.10.3.а.) и состоит из корпуса и сердечника, в пазах которого располагается статорная обмотка, предназначенная для индуцирования в ней ЭДС. Сердечник статора набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, в которых вырубают пазы для укладки проводников обмотки статора.

Явновыраженные и неявновыраженные полюса электромагнитов

Ротор синхронного генератора представляет собой вал, на котором укреплены сердечники полюсов в явновыраженных синхронных машинах (рис.10.3 б.) или набирают из листов электротехнической стали в неявновыраженных синхронных машинах (10.3 в.).

В высокоскоростных синхронных генераторах выполняются неявновыраженные полюса для обеспечения нужной механической прочности.

Рис.10.4 - Явновыраженные и неявновыраженные полюса электромагнитов.

Обмотка возбуждения выполняется из медного провода прямоугольного сечения, концы которой выводятся на контактные кольца, установленные на роторе. Токосъём с контактных колец осуществляется с помощью щёток, установленных в щёткодержателях и прижимаемых к контактной поверхности пружинами.

В синхронных генераторах применяют два основных способа возбуждения: независимое (рис.10.5 а) и самовозбуждение (рис.10.5 б)

Рис.10.5 - Независимое возбуждение и самовозбуждение машины.

При независимом возбуждении обмотка возбуждения питается от генератора постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения, расположенного на валу ротора синхронного генератора и вращающегося вместе с ним (большой мощности).

При самовозбуждении питание обмотки возбуждения осуществляется самим синхронным генератором через выпрямитель (малой и средней мощности).

Принцип действия синхронного генератора

При помощи первичного двигателя ротор-индуктор вращается. Магнитное поле создаётся обмоткой возбуждения расположенной на роторе и вращается вместе с ним, поэтому скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля – отсюда название синхронная машина.

При вращении ротора магнитный поток полюсов пересекает статорную обмотку и наводит в ней ЭДС по закону электромагнитной индукции:

E = 4,44·f·w·k_w·Ф,

где: f – частота переменного тока, Гц; w – количество витков; k_w – обмоточный коэффициент; Ф – магнитный поток.

Частота индуктированной ЭДС (напряжения, тока) синхронного генератора:

f = p·n/60,

где:

р – число пар полюсов; n – скорость вращения ротора, об/мин.

Заменив:

E = 4,44·(n·р/60)·w·k_w·Ф и,

Определим конструктивный коэффициент:

C_Е = 4.44·(р/60)·w·k_w.

Тогда:

Е = С_Е·n·Ф.

Таким образом, как и у любого генератора, основанного на законе электромагнитной индукции, индуктированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и скорости вращения ротора.