Sinchroninių mašinų paskirtis ir išdėstymas

Sinchroninė mašina - kintamosios srovės mašina, kurioje rotoriaus greitis esant pastoviam srovės dažniui statoriaus apvijose išlieka pastovus ir nepriklauso nuo mašinos veleno apkrovos dydžio.

Sinchroninės mašinos Jie daugiausia naudojami pagrindinių variklių mechaninei energijai paversti elektros energija, ty kaip kintamosios srovės elektros energijos generatoriai. Tačiau sinchroninės mašinos naudojamos ir variklių, reaktyviosios galios kompensatorių ir kitų įrenginių režimuose.

Pramoniniuose įrenginiuose plačiausiai naudojamos trifazės sinchroninės mašinos. Vienfaziai sinchroniniai varikliai naudojami elektrinėse kompresorių pavarose, galinguose ventiliatoriuose, mažos galios varikliuose įvairiuose automatiniuose įrenginiuose ir kt.

Sinchroninės mašinos įtaisas

Trifazė sinchroninė mašina susideda iš stacionaraus statoriaus ir jo viduje besisukančio implicitinio arba išgaubto poliaus rotoriaus, tarp jų yra oro tarpas, kurio radialinis dydis nustatomas pagal mašinos vardinę galią, jos greitį ir svyruoja nuo frakcijos iki kelių dešimčių milimetrų.

Tokios mašinos statorius savo konstrukcija praktiškai nesiskiria nuo indukcinės mašinos statoriaus, turi trifazę apviją, kurios fazių pradžia žymima C1, C2, C3, o galai - C4, C5, C6 ir yra prijungti prie panašių pavadinimų gnybtų, kurie leidžia sujungti statoriaus apvijos fazes su trikampiu arba žvaigžde.

Trifazio sinchroninio generatoriaus statoriaus apvijos fazės daugiausia sujungtos žvaigždute, nes tai leidžia trifaziame keturių laidų tinkle turėti linijos ir fazės įtampas, kurios viena nuo kitos skiriasi √3 kartus (1 pav. ).

Ryžiai. 1. Trifazio keturių fazių tinklo prijungimo prie trifazio sinchroninio generatoriaus statoriaus apvijos gnybtų schema, kai fazės sujungtos žvaigždute.

Sinchroninės mašinos rotorius yra nuolatinės srovės elektromagnetinė sistema, kurios apvija turi tiek pat polių, kiek ir trifazė statoriaus apvija. Magnetinės jėgos linijos uždaromos tarp atitinkamų šiaurinių ir pietinių rotoriaus polių per oro tarpą ir statoriaus tiekimo liniją (2 pav., a, b).

Rotoriaus apvija arba lauko apvija maitinama lygintuvu arba nedideliu nuolatinės srovės generatoriumi – žadintuvu, kurio galia yra 0,5–10 % vardinės sinchroninės mašinos galios. Sužadintuvas gali būti ant to paties veleno su sinchronine mašina, varomas iš jo veleno lanksčia transmisija arba varomas atskiru varikliu.

Sinchroninės mašinos numanomas polių rotorius yra vientisas arba sudėtinis cilindras, pagamintas iš anglies arba legiruotojo plieno, kurio paviršiuje ašine kryptimi išfrezuoti grioveliai. Šiuose lizduose yra ritė, pagaminta iš izoliuotos varinės arba aliuminio vielos.Šios apvijos I1 pradžia ir I2 galas yra sujungti su dviem slydimo žiedais, sumontuotais ant izoliatoriaus įvorės, esančios ant mašinos veleno ir besisukančių su rotoriumi.

Fiksuoti šepečiai prispaudžiami prie žiedų, iš kurių laidai vedami į spaustukus, pažymėtus I1 ir I2, kad būtų galima prijungti prie nuolatinės elektros energijos šaltinio. Dideli, be griovelių rotoriaus cilindro dantys sudaro rotoriaus polius.

Netiesioginis polių rotorius paprastai turi du ar keturis kintamo poliškumo polius, jis naudojamas didelio greičio sinchroninėse mašinose, ypač turbinų generatoriuose – trifaziuose sinchroniniuose generatoriuose, tiesiogiai prijungtuose prie garo turbinų, skirtų 3000 arba 1500 apsisukimų per minutę greičiui. AC dažnis 50 Hz...

Ryžiai. 2. Trifazės sinchroninės mašinos su rotoriumi įtaisas: a — paslėptas polius, b — iškilusis polius, 1 — rėmas, 2 — statoriaus magnetinė grandinė, 3 — statoriaus laidai, 4 — oro tarpas, 5 — rotoriaus polius, 6 — poliaus antgalis, 7 — tiesus ant rotoriaus, 8 — žadinimo ritės apvija, 9 — trumpasis jungimas, 10 — slydimo žiedai, 11 — šepečiai, 12 — velenas.

Keturių ir daugiau polių turinčios sinchroninės mašinos atviro poliaus rotorius turi vientisą arba išklotą plieno lakštų jungą, ant kurios pritvirtinti panašios konstrukcijos plieniniai stulpeliai stačiakampio skerspjūvio, baigiasi smaigaliais (2 pav., b). ). Ritės, sujungtos viena su kita, yra poliuose ir sudaro įdomią ritę.

Toks rotorius naudojamas mažo greičio sinchroninėse mašinose, kurios gali būti hidrogeneratoriai ir dyzeliniai generatoriai – atitinkamai trifaziai sinchroniniai generatoriai, tiesiogiai prijungti prie hidraulinių turbinų arba vidaus degimo variklių, skirti sukimosi greičiui 1500, 1000, 750 ir mažesnis apsisukimų skaičius, esant 50 Hz kintamos srovės dažniui.

Daugelio sinchroninių mašinų rotoriuje, be sužadinimo apvijos, yra trumpai sujungta varinė arba žalvario slopinimo apvija, kuri nelygiapolio rotoriuje mažai skiriasi nuo panašios indukcinės mašinos rotoriaus apvijos ir iškilaus poliaus rotorius yra nepilnos trumpojo jungimo ritės pavidalu, kurio strypai yra įterpti tik į griovelius ir jų nėra tarppolio erdvėje. Ši apvija prisideda prie rotoriaus virpesių slopinimo nestacionariais sinchroninės mašinos režimais, taip pat užtikrina asinchroninį sinchroninių variklių paleidimą.

Iki 5 kW galios sinchroninės mašinos kartais gaminamos atvirkštine konstrukcija su statoriaus lauko apvija ir trifaze rotoriaus apvija.

Trifazio sinchroninio generatoriaus efektyvumas

Trifazių sinchroninių mašinų veikimą generatoriaus režimu lydi energijos nuostoliai, kurie, bet savo prigimtimi, yra panašūs į nuostolius asinchroninėse mašinose. Šiuo atžvilgiu trifazio sinchroninio generatoriaus efektyvumas apibūdinamas naudingumo koeficiento (našumo) verte, kuri simetriškos apkrovos sąlygomis nustatoma pagal formulę:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

čia U ir I — darbinė, tinklo įtampa ir srovė, cosφ — imtuvų galios koeficientas, ΔP — bendrieji nuostoliai, atitinkantys nurodytą sinchroninės mašinos apkrovą.

Sinchroninių generatorių naudingumo (efektyvumo) reikšmė priklauso nuo apkrovos dydžio ir imtuvų galios koeficiento (3 pav.).

Ryžiai. 3. Trifazio sinchroninio generatoriaus naudingumo koeficiento priklausomybės nuo imtuvų apkrovos ir galios koeficiento grafikai.

Maksimali naudingumo vertė atitinka apkrovą, artimą vardinei ir yra 0,88–0,92 vidutinės galios mašinoms, o didelės galios generatoriams – 0,96–0,99. Nepaisant didelio didelių sinchroninių mašinų efektyvumo, dėl didelio generuojamos šilumos kiekio apvijas būtina aušinti vandeniliu, distiliuotu vandeniu arba transformatorine alyva, kuri prisideda prie geresnio šilumos išsklaidymo, taip pat leidžia sukurti kompaktiškesnius ir efektyvios trifazės sinchroninės mašinos.