Mașinile sincrone sunt utilizate ca generatoare și motoare. Generatoarele sincrone produc energie electrică a unui curent trifazat. Aproape toate alternatoarele instalate la stațiile electrice mari și mici sunt sincrone. Motoarele sincrone sunt utilizate în principal pentru acționări electrice puternice.
Generatoarele sincrone sunt utilizate pe locomotive cu transfer electric de curent alternativ: tensiunea primită de la generatorul sincron este rectificată de convertoarele semiconductoare și este alimentată la motoarele de tracțiune cu curent continuu
Părțile principale ale mașinii sincrone sunt armăturile și inductorul (bobina de excitație). De obicei, ancora este situat pe stator, și este separat de acesta printr-un rotor întrefierul este un inductor - deci, principiul funcționării mașinii sincrone este ca un „răsfrîntă“ mașină de curent continuu, curent alternativ a cărei înfășurare armătură se transformă realizată prin colectorul dar este furnizat din exterior.
Ancora este una sau mai multe înfășurări de curent alternativ. În motoare, curenții alimentați în armătură sunt creați de un câmp magnetic rotativ, care este cuplat la câmpul inductorului și astfel are loc conversia energiei. Câmpul ancorei afectează câmpul inductorului și, prin urmare, se numește și câmpul de reacție a armăturii. În generatoare, câmpul de răspuns al armăturii este creat de curenții alternativi indus în bobina armăturii de la inductor.
Inductorul este alcătuit din electromagneți de poli-magneți sau magneți permanenți (în micromasine). Inductoarele mașinilor sincrone au două modele diferite: un pol explicit sau un pol pol de implicit.
Mașina pol-pole se distinge prin faptul că polii sunt pronunțați și au un design similar cu poli unui aparat DC.
Când structura neyavnopolyusnoy excitație înfășurarea este plasată în fantele miezului inductorului, este foarte similar cu înfășurarea mașinii rotor asincron cu rotor bobinat, cu singura diferență că spațiul rămas între polii, conductorii nu sunt umplute (așa-numitul dinte mare). Construcțiile polilor nepolitici sunt utilizate în mașinile de mare viteză pentru a reduce încărcătura mecanică a poliilor.
Statorul 1 al mașinii sincrone (figura 6.1, a) este executat în același mod ca și mașina asincronă: conține o înfășurare trifazată (în general, multifazică) 3. Bobinarea rotorului 4. care este alimentat dintr-o sursă de curent continuu, se numește bobina de excitație, deoarece generează un flux de excitație magnetică în mașină.
Fig. 6.1. Circuitul electromagnetic al mașinii sincrone și circuitul acesteia
Înfășurarea rotativă a rotorului este conectată la o sursă exterioară de curent continuu prin inele de contact 5 și perii 6 (figura 6.1, b). Când rotorul 2 se rotește cu o anumită frecvență n2, fluxul de excitație traversează conductorii înfășurării statorului și induce un EMF variabil în fazele sale. schimbarea cu frecvență
Dacă înfășurarea statorului este conectată la orice sarcină, curentul multifazic Ia care trece prin această înfășurare creează un câmp magnetic rotativ a cărui frecvență de rotație
Rezultă din (6.1) și (6.2) că n1 = n2. adică rotorul se rotește la aceeași frecvență cu câmpul magnetic al statorului. Prin urmare, mașina în cauză este denumită sincronă. Fluxul magnetic rezultat al mașinii sincrone CNC creată prin acțiunea comună a câmpului MDS înfășurării și înfășurarea statorică și câmpul magnetic rezultat se rotește în spațiu cu aceeași frecvență ca și rotorul.
Într-o mașină sincronă, înfășurarea în care EMF este indus și trece curentul de sarcină se numește bobina de armătură. iar partea mașinii pe care este localizată bobina de excitație este o bobină. În consecință, în mașina dată (Figura 6.1), statorul este o ancoră, iar rotorul este un inductor. Pentru principiul și teoria funcționării mașinii nu contează - ancoră sau inductor de rotație, astfel încât, în unele cazuri, folosesc mașini sincrone prin schema de proiectare inversă: armatura de lichidare, care face legătura între sarcina plasat pe rotor și câmpul înfășurării alimentat de un curent constant - pe stator. O astfel de mașină este numită inversată. Mașinile convertite au o putere relativ mică, deoarece au dificultăți de a lua energie de la bobina rotorului.
O mașină sincronă poate funcționa autonom ca generator care alimentează sarcina conectată la ea sau în paralel cu o rețea la care sunt conectate alte generatoare. Atunci când lucrează în paralel cu rețeaua, acesta poate da sau poate consuma energie electrică, adică funcționează ca generator sau motor. La conectarea înfășurarea statorică la tensiunea U și f1 frecvența curentului care circulă prin bobina generează, precum și o mașină asincronă, un câmp magnetic rotativ a cărui rată de rotație este determinată de (6.2). Ca rezultat al interacțiunii acestui câmp cu curentul Ic. trecând prin înfășurarea rotorului, creează un moment electromagnetic M. care, atunci când operează mașina în modul de conducere, se rotește, iar atunci când operează în modul generator, se frânge. În această mașină, spre deosebire de o excitație asincronă (ralanti), fluxul este creat de o înfășurare DC, situată de obicei pe rotor. În starea de echilibru, rotorul este staționar în raport cu câmpul magnetic și se rotește cu o frecvență de rotație n1 = n2, indiferent de sarcina mecanică a arborelui rotor sau de sarcina electrică.
Astfel, pentru modurile de funcționare la starea de echilibru ale unei mașini sincrone, următoarele caracteristici sunt caracteristice:
a) rotorul unei mașini care funcționează atât în motor, cât și în modul generator se rotește la o frecvență constantă egală cu frecvența câmpului magnetic rotativ, adică n2 = n1;
b) frecvența modificării EMF E indusă în înfășurarea armăturii este proporțională cu viteza rotorului;
c) în starea de echilibru, EMF în bobina de excitație nu este indus; MDS-ul acestei înfășurări este determinat numai de curentul de excitație și nu depinde de modul de funcționare al mașinii.
Ca orice mașină electrică, mașina sincronă poate funcționa în modurile motorului și ale generatorului.
În general, generatoarele sincrone sunt realizate cu o ancoră amplasată pe stator, pentru a facilita atingerea energiei electrice. Deoarece puterea de excitație este mică în comparație cu puterea ridicată de la ancora (0,3-2%), alimentarea cu curent continuu a înfășurării de excitație prin intermediul a două inele de contact nu este deosebit de dificilă.
Principiul generatorului sincron se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică; când rotorul se rotește, fluxul magnetic generat de înfășurarea de excitație este intercalat alternativ cu fiecare din fazele înfășurării statorului, inducând EMF în ele. În cel mai obișnuit caz de utilizare a unei înfășurări în trei faze a armăturii distribuite, EMF sinusoidal este indus în fiecare din fazele deplasate unul față de celălalt cu 120 °. Prin conectarea fazelor conform schemelor standard "triunghi" sau "stea", ieșirea generatorului primește o tensiune trifazată, care este un standard comun pentru rețelele de trunchi.
Frecvența EMF indusă f [Hz] este legată de viteza rotorului n [rpm] cu raportul:
,
unde este numărul de perechi de poli de rotoare.
Adesea, generatoarele sincrone sunt utilizate în locul mașinilor colectoare pentru a genera un curent direct, conectându-le înfășurările de armătură la redresoarele trifazate.
Principiul motorului sincron se bazează pe interacțiunea câmpului magnetic rotativ al armăturii și a câmpului magnetic al poliilor inductori. De obicei, armatura este localizată pe stator, iar inductorul este amplasat pe rotor. La motoarele puternice sunt utilizate ca electromagneți pol (fed curentului prin rotor contact alunecător perie-ring), un consum redus de energie, de exemplu, în motoarele de hard magneți permanenți diskov-. Există construcție de motoare convertită în care armătura este pe rotor și inductor - (. În motoarele mai vechi, precum și mașini sincrone criogenice moderne în care supraconductori sunt utilizate în înfășurările de excitație) statorului
Pentru a dispersa modul asincron frecvent utilizat în care bobina înfășurării sunt închise sau scurtcircuitat prin rezistor ca într-o mașină asincronă, pentru astfel de mașini în modul de a rula este scurtcircuitată de lichidare asupra rotorului, care acționează și ca un stilling înfășurare elimină sincronizarea rotorului „sinusoidei“. După atingerea vitezei aproape nominală (> 95% - așa-numita viteză subsynchronous), inductorul fiind alimentat cu curent continuu.
Motorul cu magnet permanent este aplicat un motor de pornire extern sau un declanșator controlat de frecvență, iar frecvența de control este utilizat pentru toate tipurile de LED-uri în funcționare - de exemplu, de mare viteză motoarele de tracțiune electrică TGV. Motoarele vechilor jucători electrici au necesitat pornirea manuală a plăcii cu mâna, mai târziu, jucătorii au început să folosească motoare asincrone.
Uneori, pe arborele mașinilor mari pune un mic generator (curent continuu sau curent alternativ cu rectificare), așa-numitul. "Exciter", care alimentează electromagneții.
Viteza rotorului n [rpm] rămâne neschimbată, rigid conectată la frecvența rețelei f [Hz] cu raportul:
în care: - numărul de perechi de poli rotor, în funcție de sarcina mașinii variază unghiul de sarcină numai (unghiul teta) Unghi electrotermetrică rămase sau avansarea domeniul de excitație în ceea ce privește domeniul armăturii. Atunci când unghiul de încărcare mai mare de 90 de grade electrice masina iese din sincronism - oprit în cazul în care arborele de cuplu de frânare este supraîncărcată, sau cu viteză mare, atunci când mașina funcționează ca un generator și o sarcină electrică este underloaded.
Motoarele sincrone modifică excitația schimbând cosinusul phi de la capacitiv la inductiv. Valorile SD suprasolicitate la turația de mers în gol sunt utilizate ca compensatoare de putere reactivă. motoare sincrone în industrie utilizate în mod convențional în capacitatea unitate de peste 300 kW (suflanta vodoperekachivayuschie și pompe de ulei), de exemplu, de tip STD, cu mai puțină energie este folosită în mod obișnuit un motor mai simplă (și fiabilă) inducție cu un rotor colivie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: