Принцип действия синхронных генераторов Устройство

Принцип действия синхронных генераторов

Устройство синхронной машины • Неподвижная часть машины, называемая статором, представляет собой полый шихтованный цилиндр 1 с двумя продольными пазами. В этих пазах расположены стороны витка 2, являющегося обмоткой статора. Во внутренней полости сердечника статора расположена вращающаяся часть машины – ротор, представляющий собой постоянный магнит 4 с полюсами N и S, закрепленный на валу 3. Вал ротора связан с приводом двигателя

Упрощенная модель синхронного генератора

Принцип действия • Под действием вращающего момента двигателя ротор генератора вращается с частотой n против часовой стрелки. При этом в обмотке статора наводится ЭДС. Так как обмотка статора замкнута на нагрузку Z, то в цепи этой обмотки появится ток i. • В процессе вращения ротора магнитное поле постоянного магнита также вращается с частотой n, поэтому каждый из проводников обмотки статора оказывается то в зоне N, то в зоне S. При этом каждая смена полюсов сопровождается сменой направления ЭДС. Т. о. в обмотке статора наводится переменная ЭДС, поэтому ток i также будет переменный

ЭДС обмотки статора • Мгновенное значение ЭДС обмотки статора рассчитывается по формуле • Где Вδ – магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, l – активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, v – скорость движения полюсов ротора относительно статора, D – внутренний диаметр сердечника статора.

График ЭДС • Из формулы видно, что ЭДС определяется законом распределения Вδ. Если воздушный зазор δ постоянен, то Вδ распределяется по трапецеидальному закону (1), такой же будет график ЭДС. Если края полюсов скосить так, чтобы зазор на краях был равен δmax, то график Вδ приблизится к синусоиде (2), а график ЭДС станет синусоидальным

• В большинстве синхронных генераторов для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через контакты посредством двух контактных колец на валу и двух неподвижных щеток

Электромагнитная схема синхронного генератора • При вращении ротора с частотой n магнитное поле ротора также вращается с частотой n и индуцирует в обмотках статора переменные ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС, которые одинаковы по значению и сдвинуты по фазе на 1/3 периода, образуют трехфазную симметричную ЭДС.

• С подключением нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи IА, IВ, IС. При этом трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора. • Таким образом, синхронный генератор – это генератор, в котором поле статора и ротор вращаются синхронно.