Главная Машины переменного тока



тора, согласно правилу левой руки находим направление тока в проводниках обмотки статора (обозначено Х).В этом случае направление тока и э. д. с. в обмотке статора совпадают, следовательно, машина р.аботает в режиме генератора.

Если обмотка статора синхронной машины включена в сеть переменного тока и на валу ее имеется какая-либо механическая нагрузка, то момент Ml будет тормозным, направленным против вращения ротора. На рис. 27.2, в показано, что в этом случае ось пол» статора сместилась относительно оси поля ротора на угол 6 по направлению вращения ротора, вследствие чего изменились наклон-магнитных линий в зазор и направление момента Мэм, т. е. момент становится вращающим и синхронная машина работает в режиме двигателя. Таким образом, в генераторном режиме работы синхрон--ной машины ось поля ротора опережает ось поля статора на угол -Нб, а в двигательном режиме отстает на угол -6. Угол 6 характеризует нагрузку в ЛЮ69М режиме работы машины.

Наиболее распространенная форма конструкции синхронной машины- расположение обмотки якоря па статоре, а обмотки возбуждения - на роторе. В этом случае для включения обмотки якоря в сеть переменного тока требуется три или четыре неподвижных контакта, что особенно важно при больших мощностях и высоких напряжениях. Включение обмотки возбуждения в сеть постоянного тока через два контактных кольца и щетки не вызывает затруднений, так как напряжение не превышает 300-400 В, а мощность, потребляемая ею, составляет всего 0,2-2,5% номинальной мощности машины.

Наиболее широкое применение получили синхронные машины в качестве генераторов переменного тока, которые установлены на всех стационарных и передвижных электрических станциях.

Широко применяют синхронные двигатели используемые для установок большой мощности (свыше 50 кВт), не требующих регулирования частоты вращения. Специальные синхронные микродвигатели (от долей до нескольких десятков ватт) применяют в схемах автоматического управления и регулирования.

Кроме того синхронная машина может служить источником реактивной мощности и применяется для повышения коэффициента мощности. Такую машину называют синхронным компенсатором, который широко применяют при передае электрической энергий и ее распределении.

§ 27.2. Основные элементы конструкции синхронных машин

Свойства первичного двигателя оказывают существенное влияние на конструктивное исполнение соединенного с ним генератора

Паровая турбина - машина быстроходная, поэтому для больших, мощностей явнополюсная конструкция ротора становится неприемлемой, так как она не обеспечивает необходимую механическую прочность. Турбогенераторы выполняют с неявнополюсным



цилиндрическим ротором, для которого применяют поковку из стали высокого качества. Диаметр ротора зависит от прочности материала, и поэтому увеличение мощности машины может идти до определенных пределов за счет увеличения осевой длины.

Гидравлическая турбина--машина тихоходная, так как частота вращения ее определяется напором воды в реках, причем максимальная частота возможна при установке турбин на горных реках. Поэтому гидрогенераторы выполняют явнополюсными с боль-


Рис. 27.3. Продольный разрез турбогенератора

шим количеством полюсов и имеют относительно большой диаметр-и небольшую длину. Генераторы, сочлененные с двигателем внутреннего сгорания, обычно явнополюсные, но с горизонтальным расположением вала, тогда как в гидрогенераторах вертикальное расположение вала.

На рис. 27.3 показан продольный разрез неявнополюсного синхронного, турбогенератора мощностью 100 000 кВ-А с водородным охлаждением. Наиболее напряженной в механическом и тепловом отношении частью машины является ротор, сердечник которого изготавливается из высококачественной стали. В пазах ротора помещают провода (шины прямоугольного сечения) обмотки возбуждения 6. В пазовой части обмотки возбуждения закрепляются клиньями из немагнитного материала, а лобовые ее части крепятся бандажами из немагнитной стали. По обеим сторонам ротора на его валу 2 устанавливаются вентиляторы 7 (чаще всего пропеллерного типа), обеспечивающие циркуляцию охлаждающего газа в машине. На валу ротора со стороны возбудителя размещаются, сталь-



ные контактные кольца 9. Ротор вращается в подшипниках скольжения 8, расположенных либо на отдельных стойках, либо в торцевых щитах генератора. У турбогенераторов большой мощности подшипники встраиваются в торцевые щиты 10, что приводит к сокращению расстояния между опорами, уменьшению габаритов и повышению виброустойчивости. Между статором и корпусом машины находится охладитель 3. Корпус турбогенераторов изготавливается сварным. Для генераторов мощностью свыше 100 ООО кВт, имеющих водородное охлаждение, он обладает не только значительной прочностью, но и герметичностью. Сердечник статора / шихтуется из листовой стали в кольцевой магнитопровод с радиальными пазами. Обычно применяется холоднокатаная сталь с повышенным содержанием кремния. Она характеризуется высокой магнитной проводимостью и малыми удельными потерями. Сердечник статора состоит из отдельных пакетов, разделенных друг от друга кольцевыми радиальными каналами, образованными сегментами с распорками, и уплотняется нажимными плитами 4. В открытые пазы прямоугольной формы статора укладывается двухслойная стержневая обмотка 5 с укороченным шагом. Лобовые части стержней обмотки статора, имеющие форму эвольвенты, прикрепляются к нескольким бандажным кольцам, охватывающим их снаружи и препятствующим отгибу лобовых частей в сторону сердечник:а статора.

В СССР изготовлен турбогенератор типа ТВВ-1200-2 с водяным и водородным охлаждением, мощностью 1 200 ООО кВ - А, напряжением 24 кВ и частотой вращения 3000 об/мин. Он предназначен для выработки электроэнергии при непосредственном соединении с паровой турбиной.

Большинство мощных гидрогенераторов, установленных на ГЭС низкого напора, имеет вертикальный вал, соединенный при помощи фланца с валом турбины, расположенной под генератором. В последнее время большое распространение получили погружные кап-сульные гидрогенераторы с горизонтальным валом.

Масса вращающейся части гидрогенератора с вертикальным валом и давление воды на рабочее колесо турбины воспринимаются опорным подшипником (подпятником). В мощных гидрогенераторах давление на подпятник измеряется несколькими тысячами тонн.

По расположению подпятника относительно сердечника ротора вертикальные генераторы делятся на два типа:

1. Подвесного типа (рис. 27.4), у которого подпятник 3 расположен на верхней крестовине 5 выше сердечника ротора. В этом случае достигается наибольшая механическая устойчивость вращающегося ротора, но для опоры подпятника требуется массивная верхняя крестовина. Поэтому, как правило, гидрогенераторы подвесного типа имеют сравнительно большую скорость, ограниченный диаметр статора и нагрузку подпятника.

2. Зонтичного типа (рис. 27.5), у которого подпятник 3 располагается на нижней крестовине 5, ниже сердечника ротора. Так



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [27] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.0115