Синхронный генератор
Векторная сумма ЭДС и падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора равно напряжению на выходах генератора U.
Магнитные потоки статора и складываются с магнитным потоком ротора , который, взаимодействуя с током статора I, образует тормозной момент (обратная связь), противодействующий вращающему моменту приводного двигателя. Вырабатываемая статором генератора активная мощность P поступает в электрическую нагрузку.
Уравнение напряжений обмотки статора. На рис 4.9 приведена схема замещения одной фазы статора генератора. Составим по этой схеме уравнения второго закона
Здесь — ЭДС, индуцируемая магнитным потоком ротора ; и – ЭДС, индуцируемая соответственно магнитным потоком реакции якоря и потоком рассеяния; — падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора;U – фазное напряжение статора генератора.
ЭДС и наводятся магнитными потоками и , которые пропорциональны вызывающему их току статора. Поэтому эти ЭДС могут быть выражены через постоянные индуктивные сопротивления и , т.е. и . Тогда .
Обозначим сумму внутренних индуктивных сопротивлений машины , где – синхронное сопротивление.
Обычно , поэтому активным сопротивлением обмотки якоря можно пренебречь. Тогда уравнение (4.1) обмотки статора принимает вид:
Схема замещения генератора, отвечающая уравнению (4.2), изображена на рис. 4.8.
При совместной работе синхронного генератора с сетью существенное значение имеют вопросы включения на параллельную работу, регулирования реактивной и активной мощностей генератора. При анализе параллельной работы принимается, что напряжение Uс и частота сети постоянны. Рассмотрим включение генератора на параллельную работу с сетью.
Ø действующие значения фазных напряжений включаемого генератора должны быть равны действующим значениям фазных напряжений сети: (равенство напряжений по модулю);
Ø напряжения генератора и сети должны совпадать по фазе;
Ø частота напряжений генератора f должна быть равна частоте сети fc;
Ø порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым.
Правильное соотношение между напряжениями трёхфазного генератора и трёхфазной сети иллюстрируется векторной диаграммой на рис. 4.11.
Процесс выполнения перечисленных условий при включении на параллельную работу называется синхронизацией.
Если после включения генератора на параллельную работу изменить ток возбуждения Iв, то изменятся магнитный поток ротора Ф0 и ЭДС Е0, а между сетью и статором появится уравнительный ток . Значения этого тока определим из (4.2) с учётом того, что :
При работе генератора на сеть большой мощности его напряжение остаётся неизменным и равным напряжению сети, что обусловливает и постоянство результирующего магнитного потока генератора. При увеличении тока возбуждения (перевозбуждение генератора) Е0>U.
Синхронный генератор | Электротехника
Устройство и принцип действия синхронного генератора
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Источники вибрации и шума электрических машин
Основными источниками вибрации и шума электрических машин являются магнитные, механические и аэродинамические источники.
Магнитные источники вибрации связаны с высшими пространственными гармоническими, которые обусловлены наличием зубцов на статоре и роторе, несимметрией и несинусоидальностью напряжения питания, эксцентриситетом воздушного зазора.
К механическим источникам относятся небаланс ротора, несоосность и перекос.
В асинхронных двигателях, возникают вибрации и при чисто синусоидальном магнитном поле в воздушном зазоре, когда спектр поля содержит только основную гармонику. В общем случае любые причины несинусоидальности магнитного поля следует рассматривать как причины увеличения виброактивности асинхронного двигателя прежде всего на двойной частоте питания.
Деформации отдельных деталей, узлов и машины в целом являются причиной возникновения звуковых волн — шума, причем интенсивность этого процесса зависит от возмущающих сил, упругих свойств материалов, используемых в электрической машине, конструкции и ее акустических свойств.
Одним из основных источников вибрации и шума механического происхождения является остаточная неуравновешенность вращающихся частей электрической машины. Неуравновешенность ротора возбуждает значительные вибрации и шум, особенно в быстроходных машинах.
При трении щеток о коллектор или контактные кольца в электрической машине возбуждаются вибрации и шум, имеющие высокочастотные составляющие. Вибрации и шум, обусловленные коллекторно-щеточным узлом, характерны для крупных машин постоянного тока.
Силы аэродинамического происхождения вызывают вибрации и шум, уровень которых зависит от правильности выбора количества и формы лопаток, типа вентилятора, его аэродинамических свойств, числа и профиля вентиляционных каналов, правильности расположения вентиляторов относительно деталей и узлов электрической машины.
Технология производства оказывает большое влияние на стабильность виброакустических характеристик. Практика показывает, что их разброс даже у однотипных электрических машин может достигать 20 дБ.
Задачу снижения вибрации от остаточной неуравновешенности ротора в настоящее время можно считать практически решенной. Качество современного оборудования для динамической балансировки позволяет выполнить эту задачу с заданной степенью точности, что является условием для получения вибрационных характеристик, удовлетворяющих заданным требованиям.
Все неуравновешенные силы, возникающие в электрических машинах, вызывают изменяющиеся во времени дополнительные нагрузки на подшипники, в результате чего происходят виброперемещения последних. В совокупности с конструктивными недостатками подшипниковых узлов эти силы вызывают вибрацию электрической машины в целом.
Открытый урок по теме: " Устройство синхронного генератора и принцип действия". | Учебно-методический материал по теме: | Образовательная социальная сеть
Стоит отметить, что стабильная работа генератора зависит и от качества подключённой сети, где любое нарушение функционирования отдельно взятых потребителей чревато несимметричностью и искажением сигнала. В такой ситуации может перегреваться как сама конструкция агрегата, так и его обмотка. Наличие мощных преобразователей и выпрямителей чревато искажением синусоида.
Первоначальное магнитное поле формируется за счёт обмотки возбуждения, а в катушку якоря поступает электрическая движущая сила. Если же якорь начал двигаться только благодаря вращению с определённой скоростью, то весь поток возбуждения переходит через проводники статорных катушек. В итоге происходит индицирование переменных ЭДС.
Все крупные производители изготавливают генераторы, моторы и синхронные компрессоры, которые оснащены инновационными полупроводниковыми структурами, такими как возбуждение трёхфазных агрегатов. В таких ситуациях используется беспроигрышный метод выпрямления переменных токов.
Принцип устройства генератора отличается тем, что структуры возбуждения могут обеспечить следующие параметры функционирования:
- Работа аппарата на холостом ходу.
- Электроторможение устройства.
- Функционирование в определённой энергетической структуре с имеющимися нагрузками либо перезагрузками.
- Возбуждение синхронного генератора может быть немного форсировано в связи с такими критериями, как ток и напряжение, которые отвечают заданной кратности.
- Подключение к электросети с помощью точной самосинхронизации.
