Synkronisen koneen herätekäämi on sijoitettu päälle. Synkronisten koneiden viritys

Synkronimoottoreilla varustetut sähkökäytöt voidaan jakaa kuormanmuodostuksen ehdoista kolmeen luokkaan: sähkökäytöt jatkuvalla tai hitaasti muuttuvalla kuormalla, sähkökäytöt sykkivällä kuormalla, sähkökäytöt jyrkästi muuttuvalla kuormalla. Taulukossa on synkronisten sähkökäyttöjen tärkeimmät tekniset ominaisuudet esiintyvän kuormituksen tyypistä riippuen. 6.1.

Kuten taulukosta seuraa. 6.1, sähkökäytöissä, joissa on sykkivä ja jyrkästi muuttuva kuorma, on tarpeen suorittaa automaattinen synkronisen moottorin virityksen ohjaus. Automaattiset viritysohjausjärjestelmät varmistavat synkronisen moottorin vakaan toiminnan kuormituspiikkejä tai verkkojännitteen laskeessa. Näissä tapauksissa automaattiset virityksen ohjausjärjestelmät lisäävät herätevirtaa, mikä lisää synkronisen moottorin maksimivääntömomenttia. Lisäksi synkronisen moottorin viritysvirran muuttaminen antaa sinun säätää moottorin staattoripiirin loistehoa.

Taulukko 6.1

Mahdollisuus loistehon ohjaamiseen synkronisen moottorin staattoripiirissä sen viritysvirtaa muuttamalla on havainnollistettu kuvan 1 vektorikaavioilla. 6.14.

Riisi. 6.14. Synkronisen moottorin vektorikaaviot eri kenttäkäämivirroilla: a - herätevirta on pienempi kuin nimellinen; b - herätevirta on yhtä suuri kuin nimellinen; c - herätevirta on suurempi kuin nimellisvirta

Vektorikaavio kuva. 6.14, a vastaa kenttäkäämin virtaa, joka on pienempi kuin nimellisvirta, kun taas staattorin virtavektori /, on jäljessä verkkojännitevektorista L.J.X kulmassa vrt. Loisteho on aktiivi-induktiivinen. Kun herätevirta kasvaa (kuva 6.14 , b) EMF E) , staattorikäämeissä indusoituva, kasvaa ja voi saavuttaa sellaisen arvon, jossa staattorin virta / tulee olemaan vaiheessa jännitteen kanssa (/ eli costp = 1. Loisteho on nolla. Jos virityskäämin virtaa lisätään edelleen , silloin staattorin virtavektori / , johtaa vaiheeseen jännitevektorin 6/, (toiminta johtavalla coscp:llä) ja synkroninen moottori vastaa aktiivista kapasitiivista kuormaa, joka on kytketty rinnan verkon kanssa (kuva 6.14, v).

Kuvassa 6.15 näyttää ^/-muotoiset ominaisuudet. Ne osoittavat staattorivirran /, synkronisen moottorin riippuvuuden viritysvirrasta / sisään moottorin akselin erilaisilla kuormituksilla (M s! Parametrien numeeristen arvojen avulla 67-muotoiset ominaisuudet antavat sinun valita oikein viritysvirran, jotta synkronisen moottorin toimintatila saadaan aikaan.

Käytännössä käytetään tällä hetkellä automaattisia viritysohjausjärjestelmiä. Piiriratkaisuista riippuen automaattiset herätevirran ohjausjärjestelmät voivat suorittaa seuraavat päätoiminnot:

• varmistaa synkronisen moottorin vakaa toiminta tietyissä kuormitusolosuhteissa;
• ylläpitää optimaalista jännitettä kuormasolmussa, johon synkroninen moottori on kytketty;
• varmistaa mahdollisimman pienet energiahäviöt synkronisessa moottorissa ja tehonsyöttöjärjestelmässä.

Riisi. 6.15.

Kun valitset järjestelmiä herätevirran automaattiselle ohjaukselle, niitä ohjaavat seuraavat säännökset:

• sähkökäytöissä, joissa on jatkuva kuorma ja pienet vaihtelut syöttöjännitteessä, viritysvirran automaattisen ohjauksen laitteiden asennusta ei yleensä tarjota;
• sähkökäytöissä, joissa on sykkivä kuorma tai iskukuorma, on tarpeen asentaa laitteet viritysvirran automaattiseen ohjaukseen. Tällaisten moottoreiden viritysvirtaa säädellään aktiivisen staattorivirran funktiona, mikä mahdollistaa moottorin ylikuormituskapasiteetin huomattavan lisäämisen ja joissakin tapauksissa sen asennetun tehon pienentämisen;
• käytettäessä synkronista moottoria nopeasti muuttuvalla kuormalla, on myös tarpeen asentaa laitteet viritysvirran automaattiseen ohjaukseen, mutta tässä tapauksessa ohjausjärjestelmän on reagoitava paitsi kuorman muutokseen, myös nopeuteen tästä muutoksesta.

Yksinkertaisin kaavio järjestelmästä herätevirran automaattista säätelyä varten sykkivällä kuormituksella varustetuille sähkökäyttöille on esitetty kuvassa. 6.16. Järjestelmä sallii synkronisen moottorin virityksen sen kaikissa normaaleissa toimintatiloissa. Kun moottorin akselin kuormitus muuttuu, myös staattorin käämitysvirta / kasvaa, mikä

johtaa positiivisen virran takaisinkytkentäsignaalin kasvuun Uoc[

ja sen seurauksena ohjatun tasasuuntaajan jännitteen nousu ja synkronisen moottorin herätevirran kasvu.

Riisi. 6.16.

Ottaen huomioon EMF:n ja magneettivuon Ф välisen suhteellisuuden ja siten virityskäämin / sisään virran, yhtälö (1.71) voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa:

missä sisään - Vuon F ja herätevirran välinen suhteellisuuskerroin 1 a.

Analyysi (6.10) osoittaa, että herätevirran kasvu lisää synkronisen moottorin maksimivääntömomenttia. Tästä johtuen automaattinen viritysohjaus johtaa synkronisen moottorin dynaamisen stabiilisuuden kasvuun sen akselin kuormituksen muuttuessa ja roottorin värähtelyn vaimentamiseen.

On myös mahdollista ylläpitää optimaalista jännitettä kuormitussolmussa, johon synkroninen moottori on kytketty, käyttämällä automaattisia herätevirran ohjausjärjestelmiä.

Laajan teollisuusverkon suorituskyvyn parantamiseksi loistehoa kompensoidaan asentamalla synkronimoottoreita tai synkronisia kompensaattoreita. Kuvassa 6.17 esittää kaavion kuormasolmupisteestä, johon kuluttajat on kytketty ja jotka tuottavat ja kuluttavat loistehoa.

Riisi. 6.1 7.

Induktiivinen loisvirta / p on yhtä suuri kuin loisvirtojen summa P

kuluttajat (muuntajat; asynkroniset moottorit; DC-moottorit, jotka saavat virtansa säädettävistä muuntimista) ja määräytyy lausekkeen avulla

missä / . - loisvirta /-th kuorma.

Verkon loistehon täysimääräinen kompensointi edellyttää, että ehto täyttyy

Synkronisen koneen loisvirta, joka tarvitaan kompensoimaan verkon jännitehäviö:

missä X s- verkon vastaava vaihereaktanssi ottaen huomioon kaikki kuluttajat:

AU C- verkon jännitehäviö; - verkon vaihejännite;

- kaikkien sähköenergian kuluttajien kokonaisvaiheresistanssi synkronista moottoria lukuun ottamatta; p, - piiriosan sähkönjohtavuus; U, t- verkon jännite; S K Kanssa -

verkon oikosulkuvirta.

Nykyaikaiset järjestelmät loistehon kompensointiin tarkoitettujen synkronisten moottoreiden herätevirran automaattiseen ohjaukseen on rakennettu alisteisen koordinaattisäädön periaatteelle ja säätelevät kolmea muuttujaa: viritysvirtaa, jännitteen pudotusta vastaavan vaiheloisvastuksen yli. verkko ja synkronisen moottorin staattorin loisvirta. Tällaisen järjestelmän toimintakaavio on esitetty kuvassa. 6.18.

Riisi. 6.18.

Sisäinen piiri ohjaa viritysvirtaa viritysvirran säätimellä PTB. Synkronisen moottorin viritysvirran referenssi on lähtösignaali U pj säädin

loisvirta PPT. Synkronisen moottorin herätevirran takaisinkytkentäjännite vähennetään tästä signaalista. Herätysvirtasäätimen lähtösignaali? / RTV vaikuttaa ohjaukseen

tasasuuntaaja SW, joka muuttaa viritysvirtaa / synkronisessa moottorissa.

Loisvirran säädin sisältyy toiseen piiriin - loisvirran ohjauspiiriin minä Signaalit summataan sen sisääntulossa.

negatiivinen takaisinkytkentä loisvirrasta (7 ort ja loisvirran komentosignaali - jännitesäätimen PH lähdöstä.

Jännitteen negatiiviset takaisinkytkentäsignaalit summataan jännitesäätimen PH tuloon U päällä . Jännitteen takaisinkytkentä muodostuu verkon loisvirrasta ja vastaavasta vaiheresistanssista: U0H = minä X C1. Jännitteensäädin on mukautuva, suhteellinen tyyppi, joka muuttaa vahvistusta, kun syöttövälineen jännite laskee alle (0,8 - 0,85) U H .

Ohjaussilmukoiden ja virtasäätimien siirtofunktiot saadaan seuraavilla perusoletuksilla:

Synkronisen moottorin magneettipiirin kylläisyyttä ei oteta huomioon;

Ohjattu tasasuuntaaja - ensimmäisen asteen jaksollinen linkki siirtotoiminnolla

missä k. w- ohjatun tasasuuntaajan vahvistus (tyristorimuunnin); - viiveaikavakio

tyristori muunnin; t sisään- tyristorimuuntimen jännitteen aaltoilujen lukumäärä verkkojännitteen aikana; co e -

syöttöverkon kulmataajuus, joka on 314,15 s" 1, syöttöverkon taajuudella / s \u003d 50 Hz; kaikki suodattimen aikavakiot ja pienet inertiat lasketaan yhteen ja korvataan yhdellä aikavakiolla.

Säätimien siirtotoiminnot modulaarisen optimin mukaisesti:

Herätysvirran säädin

Loisvirran säädin

missä T- herätevirran ohjaussilmukan aikavakio; 7j ipp - loisvirran ohjaussilmukan aikavakio; japuttaa- viritysvirta-anturin lähetyskerroin; R B - synkronisen moottorin virityskäämin aktiivinen vastus; yaryalle- loisvirta-anturin siirtokerroin; xialle- Synkronisen moottorin siirtokerroin, jota ohjataan jännitteen muutoksella herätekäämipiirissä.

Tehostinlinkin kompensointi 7^ ptv R+1 herätevirtasäätimen siirtofunktion osoittajassa WpTB(p) suoritetaan säätökohteen - synkronisen moottorin - sisällä. Näin ollen loisvirran ohjaussilmukassa ei ole aikavakiota, jota pitäisi kompensoida, joten säätimen toteutus suhteellisella integraaliominaisuudella mahdollistaa orjaohjausjärjestelmän haitan poistamisen.

Synkronisen moottorin käyttö automaattisella viritysohjauksella mahdollistaa loistehon ja -jännitteen ylläpitämisen kuormitussolmussa tietyllä tasolla. Automaattisen viritysohjaimen määritys loistehon tuottamiseksi on muuttuva arvo, joka riippuu syöttöverkon parametreista ja kuormituksesta.

Sivu 5/7

SYNKRONOIDEN KONEIDEN HERÄTYSJÄRJESTELMÄT

Useimmissa synkronisissa koneissa on sähkömagneettinen heräte. Herätyskäämien tasavirtalähteet ovat erityisiä herätejärjestelmiä, joille on asetettu useita tärkeitä vaatimuksia:

1) luotettava ja vakaa viritysvirran säätö kaikissa koneen toimintatavoissa;

2) riittävä nopeus, johon käytetään herätepakkotusta, eli viritysjännitteen nopeaa nousua raja-arvoon, jota kutsutaan katoksi. Pakkoherätystä käytetään koneen vakaan toiminnan ylläpitämiseen onnettomuuksien aikana ja niiden seurausten eliminoinnissa. Kattoviritysjännite valitaan vähintään 1,8-2 nimellisherätysjännitteestä. Jännitteen nousunopeuden herätepakkotuksen aikana tulee olla vähintään 1,5-2 nimellisjännitettä roottorin liukurenkailla sekunnissa;

3) magneettikentän nopea vaimennus, eli koneen viritysvirran lasku nollaan ilman merkittävää jännitteen nousua sen käämeissä. Tarve sammuttaa kenttä syntyy, kun generaattori sammutetaan tai se vaurioituu.

Synkronisten koneiden virittämiseen käytetään useita järjestelmiä. Yksinkertaisin niistä on sähkökoneen herätejärjestelmä tasavirtaherittimellä (kuva 15). Tässä järjestelmässä käytetään erityistä DC-generaattoria lähteenä. G.E., kutsutaan patogeeniksi; sitä ajetaan synkronisen generaattorin akselilta ja sen teho on 1-3 % synkronisen generaattorin tehosta. Synkronisen koneen viritysvirta minä c on suhteellisen suuri ja se on useita satoja ja jopa tuhansia ampeereja. Siksi sitä säätelevät virittimen virityspiiriin asennetut reostaatit. Herätimen viritys suoritetaan itseherätyskaavion (kuva 15) tai erillisen virityksen mukaan erityisestä tasavirtageneraattorista GEA, kutsutaan aliherätteeksi (kuva 16). Aliherätin toimii itseherätyksellä ja vastuksen resistanssilla R w2 ei muutu generaattorin käytön aikana.

Magneettikentän sammuttamiseen käytetään automaattista kentän sammutuskonetta (AGP), joka koostuu kontaktoreista TO 1 ja TO 2 ja sammutusvastus R p . Kentän tyhjennys suoritetaan seuraavassa järjestyksessä. Kun kontaktori on päällä TO 1 kontaktori kytkeytyy päälle TO 2, sulkemalla virityskäämi jäähdytysvastukseen, jolla on vastus r p ≈5 r missä r c on virityskäämin vastus. Sitten kontaktori avautuu TO 1 ja generaattorin virityskäämipiirin virta pienenee (kuva 17).

Herätysvirta voitaisiin vähentää nollaan avaamalla vain yksi kontaktori TO 1 ilman sammutusvastusta. Herätysvirta katoaisi tässä tapauksessa lähes välittömästi. Mutta välitöntä katkosta herätepiirissä ei voida hyväksyä, koska herätekäämin korkean induktanssin vuoksi L siinä indusoituisi suuri itseinduktion EMF e= - L vuonna ∙ div/ dt, ylittää nimellisjännitteen useita kertoja, minkä seurauksena tämän käämin eristyksen rikkoutuminen on mahdollista. Lisäksi kontaktori TO 1 kun se sammutetaan, vapautuisi merkittävää energiaa varastoituneena kenttäkäämin magneettikenttään, mikä saattaisi aiheuttaa kontaktorin tuhoutumisen.

Herätyksen pakottaminen käytettäessä kuvan 1 piirejä. 15 ja 16 suoritetaan ohittamalla vastus R w1 sisältyy virittimen herätepiiriin.

Viime aikoina sähkökonejärjestelmien sijasta käytetään yhä enemmän diodilla ja tyristoreilla varustettuja venttiilien herätejärjestelmiä. Nämä herätejärjestelmät voidaan rakentaa suurelle teholle ja ne ovat luotettavampia kuin sähkökoneet.

Venttiilien herätejärjestelmiä on kolmen tyyppisiä: itseviritysjärjestelmä, itsenäinen magnetointijärjestelmä ja harjaton herätejärjestelmä.

Itseherätyksellä varustetussa venttiilijärjestelmässä (kuva 18) päägeneraattorin ankkurikäämityksestä otettua energiaa käytetään synkronisen koneen virittämiseen. G, jonka sitten staattinen muunnin muuntaa PU tasavirtaan. Tämä energia tulee virityskäämiin. Generaattorin alkuherätys johtuu sen napojen jäännösmagnetoitumisesta.

Venttiileistä riippumattomassa viritysjärjestelmässä (kuva 19) viritysenergia saadaan erikoisherätteestä GN, valmistettu kolmivaiheisen synkronisen generaattorin muodossa. Sen roottori on asennettu päägeneraattorin akselille. Herättimen vaihtojännite tasasuunnataan ja syötetään virityskäämiin.

Eräänlainen venttiilistä riippumaton herätejärjestelmä on harjaton herätejärjestelmä. Tässä tapauksessa pääsynkronisen koneen akselille asetetaan kolmivaiheisella käämityksellä varustettu AC-herätinankkuri. Tämän käämin vaihtojännite muunnetaan koneen akselille asennetun tasasuuntaussillan avulla vakiojännitteeksi ja syötetään suoraan (ilman renkaita) päägeneraattorin virityskäämiin. Herätimen virityskäämi sijaitsee staattorissa ja saa tehon riippumattomasta lähteestä.

1.1 Synkronisten koneiden rakenteet(teema 19)

Kaksikäämitistä vaihtovirtakonetta kutsutaan synkroniseksi, jonka yksi kääme on kytketty sähköverkkoon vakiotaajuudella. f 1 , ja toinen on viritetty tasavirralla ( f 2 = 0). Synkronisen koneen roottorin nopeus on vakio ja tietyllä vakioverkkotaajuudella f 1 ja napaparien lukumäärä p on yhtä suuri kuin

Synkronisiin koneisiin kuuluvat myös koneet, joista yksi on kytketty verkkoon vakiotaajuudella f 1 käämi ja nopeus määritetään kaavalla (1.1) sekä kaksikäämikoneet, joiden käämejä syötetään vakiotaajuisilla vaihtovirroilla f 1 ja f 2. Jälkimmäisessä tapauksessa roottorin nopeus

ja on myös vakio vakiotaajuuksilla f 1 ja f 2. Kahta viimeistä konetyyppiä kutsutaan erityissynkronisiksi koneiksi.

staattori Synkronisen koneen (kiinteä osa) koostuu kotelosta, magneettipiiristä (ytimen) käämityksellä, päätysuojuksista ja muista rakenneosista.

Staattorin magneettipiiri 1 (Kuva 1.1) kootaan renkaan muotoon levyistä tai valssatuista sähköteräslevyistä, joiden paksuus on 0,5 (harvemmin 0,35) mm. Teräslevyt on meistetty kiinteiksi renkaiksi magneettipiireihin, joiden ulkohalkaisija on enintään 1 m, tai segmentteihin, joiden ulkohalkaisija on yli 1 m. Levyjen sisäkaareen on leimattu lovia (onteloita), jotka muodostavat magneettipiirin asennuksen aikana uria 2 käämitystä varten. Levyjen ulkokaareen on leimattu puolisuunnikkaan ("kyyhkynen"), harvemmin suunnikkaan tai ympyrän muotoisia syvennyksiä, joita käytetään magneettipiirin kokoamiseen, joskus renkaan suorakulmion muodossa. levyt. Purseenpoiston jälkeen levyt eristetään lakalla pyörrevirtojen ja virtojen aiheuttamien tehohäviöiden vähentämiseksi.

Staattorin magneettipiiri segmentit kerätä päälle kiiloja (kylkiluut) asennettuna tasaiselle etäisyydelle rungon sisäkehälle. Kiilat 11 (Kuva 1.2 on kiinnitetty runkoon neliöiden avulla 10 hitsattu toiselta puolelta kiiloihin 11 , ja toinen - vaakasuoralle hyllylle 3 joukko. 5

Koneen keskustaan ​​päin oleville kiiloille tehdään ulokkeita lohenpyrstön tai muun segmenttien ulkokaaren syvennysten muotoa vastaavan muotoisena. Magneettipiiriä koottaessa segmentit 12 laita ulkokaareen leimatut syvennykset kiilojen ulkonemiin (kuva 1.2. b), kiinnittää segmentit siirtymästä säteittäisessä ja tangentiaalisessa suunnassa. Seoksen vierekkäisten kerrosten segmentit on siirretty ympyrän muotoon, yleensä puolen segmentin verran (kuva 1.2, b). Seoksen seuraavan (ylemmän) kerroksen segmentit menevät päällekkäin alemman kerroksen liitosten kanssa, mikä lisää magneettipiirin jäykkyyttä ja vähentää magneettista vastusta.

Suurtehogeneraattoreissa (yli 50–100 MW) ylimääräisten tehohäviöiden ja päätealueen paikallisen lämpenemisen vähentämiseksi päätymagneettikentistä johtuvat painesormet ja rengaslaipat valmistetaan ei-magneettisista teräksistä; Staattoriteräksestä valmistetaan 1–3 äärimmäistä paksuutta porrastettuna (kuva 1.2), ääripakan hampaisiin säteittäiset raot (urat).

Pienitehoisten koneiden magneettipiirit kiinteistä rengasmaisista teräslevyistä, joiden ulkohalkaisija on enintään 0,5 m, kootaan sisäkaralle, puristetaan ja kiinnitetään sitten ulkohalkaisijaa pitkin ytimen päihin hitsatuilla kannakkeilla tai hitsatuilla nauhoilla. sydämen päistä painepesuriin tai rengaslaippoihin. Koottu ydin (yhdessä käämin kanssa) puristetaan teräs- tai valurautarunkoon. Magneettiset piirit rengaslevyistä, joiden ulkohalkaisija on 0,5-1 m, kootaan suoraan porattuun runkoon tai rungon reunoihin ja puristetaan kahden painepesurin tai renkaan väliin, jotka kiinnitetään runkoon lukitusavaimilla tai hitsauksella.

Urissa 2 (Kuva 1.1) staattorin magneettipiiri on asennettu kolmivaiheisilla tai yksivaiheisilla keloilla ( m - vaihe) hajautettu staattorikäämi. Kelat on kääritty eristetyllä kuparilangalla. Staattorin käämitys suoritetaan samalla määrällä napapareja R sekä roottorin käämitys. Staattorin magneettipiiriä yhdessä käämin kanssa kutsutaan ankkuriksi. Ankkuri asennetaan rungon keskiosaan. Ankkurin käämitys on kytketty vaihtovirtaverkkoon.

Roottori koostuu akselista ja magneettipiiristä (ytimen), jossa on virityskäämi. Herätyskäämi kytketty tasajännitteeseen Uf(Kuva 1.1) akseliin kiinnitettynä liukurenkaat 6 ja harjat 7 harjalaite kiinnitetty staattoriin. jännityksen alla Uf kenttäkäämityksessä esiintyy suora viritysvirta I f . Nykyinen I f muodostaa viritysmagneettivuon Ф f , suurin osa magneettisen induktion linjoista B f joka ylittää raon ja sulkeutuu staattorin ja roottorin magneettipiirejä pitkin (kuva 1.1).

Roottoria, jossa on virityskäämi, kutsutaan kelaksi. Joskus käänteisissä koneissa staattori toimii kelana; tällaisten koneiden vaihtovirtakäämitys sijoitetaan roottoriin.

Roottorin rakenteen mukaan Synkronisia koneita on kahdenlaisia: näkyvä napa(Kuva 1.1, a) ja implisiittinen napa(Kuva 1.1, b).

Koneet napaparien lukumäärällä p³ 2 on yleensä tehty äännetyillä napoilla ja sitä kutsutaan eksplisiittisiksi napaksi. Kenttäkäämit 4 (Kuva 1.1, a) on kytketty sähköisesti toisiinsa sarjaan, jotta saadaan aikaan napojen vuorottelu koneen kehän ympärillä: ilmoitetun kirjaimen jälkeen N roottorin pohjoisnapa on merkitty kirjaimella S etelänapa, etelänavan takana S taas pohjoiseen N jne.

3 napainen ydin(Kuva 1.1, a) rekrytoidaan yleensä teräslevyistä. Koneiden, joiden teho on 100 kW tai vähemmän, napalevyt on meistetty sähköteräksestä, jonka paksuus on 0,5–1 mm, suurilla tehoilla - vähähiilisestä rakenneteräslaadusta St.3, jonka paksuus on 1–1,4 mm. (harvemmin 2 mm).

Napakappaleen (napaosan leveämmän osan) ääriviivat tehdään siten, että staattorin sydämen ja napakappaleen välinen rako napa-akselilla δ on 1,5–2,5 kertaa pienempi kuin rako δm lähellä napakappaleen reunoja. (Kuva 2.10). Tämän seurauksena induktiojakauma B δ f magneettivuo F f virityskäämi raossa lähestyy sinimuotoista.

Roottorilevyjen napakappaleisiin on painettu lovet, jotka muodostavat pyöreitä puolisuljettuja uria napaytimen kokoamisen yhteydessä. Lieriömäinen tangot 14 (Kuva 1.3) valmistettu metallista, jolla on pieni sähkövastus. Tangon päistä sauvat yhdistetään oikosulkusegmentit 15 suorakaiteen muotoisesta kuparipalkista, joka on taivutettu reunaan. Tankojen liitosten juottaminen segmenttien kanssa suoritetaan kovilla juotteilla. Vierekkäisten napojen oikosulkusegmentit on yhdistetty johtavilla jumpperien avulla, minkä seurauksena a oikosuljettu käämitys, samanlainen kuin oikosulkumoottorin oikosulkuroottorin käämitys.

Generaattorissa tätä käämitystä kutsutaan vaimennin tai rauhoittava lääke ja tangot on valmistettu kuparista. Se vähentää roottorin värähtelyjä transienttien aikana. moottoreissa tangot on valmistettu messingistä käämitystä kutsutaan kantoraketti. Se toimii asynkronisessa käynnistyksessä. Joskus synkronisten moottoreiden navat tehdään massiiviksi. Vierekkäisten napojen kärkien päät on yhdistetty johtavilla hyppyjohdoilla. Tässä tapauksessa massiiviset pylväät toimivat aloituskääminä.

Terästankolevyt 1 kiristetty teräksellä paineita posket 9 ja raidetangot 10 (Kuva 1.3). Kuoren eristys 7 asetettu suoraan pylvään ytimeen useiden lasikuitukerrosten muodossa, jotka on kyllästetty lämpökovettuvalla lakalla. Suuritehoisissa koneissa rungon eristys valmistetaan kiinteinä puristetusta lasikuitulaatikoista lämpökovettuvilla sideaineilla.

Pylvään eristettyyn sydämeen on asennettu kela. 2 herätekäämit (kuva 1.3). Joskus kelan kiinnittämiseksi pylvääseen tai jäähdytyskanavien luomiseksi käämi irrotetaan eristävällä tiivisteellä. 8 . Herätyskäämit erotetaan kosketuksesta roottorin sydämeen tai holkkiin ja herätekäämin napakappaleeseen getinax- tai lasikuitualuslevyillä 5 .

Suhteellisen pienitehoisissa koneissa (jopa 100 kW) käytetään monikerroksisia keloja eristetystä kuparilangasta, jonka poikkileikkaus on pyöreä tai suorakaiteen muotoinen. Keskitehoisissa ja suuritehoisissa koneissa (yli 100 kW) kelat kiedotaan paljaalla kupariväylällä suorakaiteen muotoisella tai erikoisprofiililla reunaan yhdessä rivissä pylvään korkeutta pitkin (kuva 1.3), mikä parantaa lämmönpoistoa. käämien eristämättömiltä sivupinnoilta. Naapurikäännökset 3 eristetty tiivisteillä 4 valmistettu lasikuidusta, joka on kyllästetty epoksilla tai muulla lämpökovettuvalla lakalla. Kiinteyden saamiseksi kelat puristetaan ja paistetaan paineen alaisena.

Navat on kiinnitetty roottorin vanteeseen tai navaan. Useimmiten vanne kootaan poikkileikattuna teräslevyistä (segmenteistä), joiden paksuus on 2–100 mm, vedettynä yhteen nastoilla. Pinottuun (laminoituun) vanteeseen 16 tangot kiinnitetään yhdellä tai kahdella kielekkeitä (hännät) 11 T-muotoinen tai muu muoto (kuva 1.3). Suuremman mekaanisen lujuuden saavuttamiseksi pyrstön alareuna on hitsattu teräslevyihin erityisesti leimattuja reikiä pitkin. 12 . Tangon T-muotoinen häntä työnnetään päästä sisään vanteen T-muotoisiin uriin ja kiilataan kahdella päistä vedettävällä vanneparilla kiiloja 13 . Kiilat on valmistettu kiilateräksestä, joiden kosketuspintojen kaltevuus on 1:100 tai 1:200. Kiinnitä myös nopeiden koneiden pylväät valettu massiivinen holkki roottorin akseliin.

Hidaskäyntisissä keskitehoisissa ja suuritehoisissa koneissa vanne valmistetaan usein magneettisen pyörän muodossa tai hitsataan paksusta teräksestä. Tässä tapauksessa pylväät kiinnitetään pulteilla, jotka kulkevat sisäpuolelta vanteen reikien läpi. Pultit ruuvataan pylvään teräkseen tehtyihin kierrereikiin sen pohjan sivusta. Alle 100 kW:n koneissa pylväät kiinnitetään ruuveilla, jotka on ruuvattu sisään raon sivusta pylvään rungossa olevien reikien kautta valettuan massiiviseen holkkiin, joka on painettu akseliin tai suoraan akseliin.

Herätyskäämin johdot on kytketty liukurenkaisiin 1 (Kuva 1.4). Kosketusrenkaat on valmistettu teräksestä tai pronssista, ja ne on asennettu lasikuidulla tai mikaniitilla puristettuun holkkiin. 3 . Holkki on kiinnitetty roottorin akseliin 4 . Terminaattori 7 virityskäämin kaapelit on kiinnitetty muttereilla virtaa kuljettavaan nastaan 6 . Nastan toinen pää juotetaan kosketinrenkaan upotettuun reikään. 1 . pitkä hiusneula 6 erotettu toisesta

renkaat eristävällä holkilla 5 .

Tasavirta virityskäämiin kulkee liukuvan kosketuksen kautta akselin kanssa pyörivien renkaiden välillä 1 ja kiinteät harjat 9 . Tehokkaissa koneissa yhteen liukurenkaaseen asennettujen harjojen määrä on kahdeksankymmentä.

Harjat puristetaan grafiitti- tai hiilijauheista kuparia lisäämällä. Virran ohjaamiseksi harjaan 2 (Kuva 1.5) joustavan virtakaapelin pää on suljettu 5 ohuesta kuparilangasta. Kaapelin toinen pää on varustettu holkilla 6 liittämistä varten virtajohtoon 7 .

Harjojen tarvittava sähköinen kosketus renkaisiin saavutetaan harjanpitimien avulla (kuva 1.5), jotka aikaansaavat harjaan tasaisen paineen vaaditulla paineella, harjan vapaalla säteittäisellä liikkeellä 2 häkissä 1 harjan pidike ja pääsy harjan vaihtoon.

Harjanpitimet on kiinnitetty puolirenkaan tai renkaan muotoiseen reunaan taivutettuun virtakiskoon. 7 pultit 8 mahdollistaa harjanpidikkeen pienen siirtymisen säädön aikana.

kevät 3 luo säteittäisen voiman, joka painaa harjaa 2 renkaaseen, jousen puristusvoimaa säädetään muuttamalla kannattimen asentoa 4 .

Koneet napaparien lukumäärällä p= 1 tai vähemmän p = 2 ovat implisiittisesti napoja. Roottorin magneettisydän yleensä valmistettu kiinteästä terästaoksesta muodossa sylinteri(Kuva 1.1, b), jonka ulkopinnalla avoin uria herätekäämitystä varten. Bipolaarisissa koneissa ( p = 1) raot jakautuvat tasaisesti kahdelle vyöhykkeelle, joista kukin vie noin kolmanneksen roottorin kehästä. Uriin sijoitetaan hajautetun virityskäämin samankeskiset käämit, mikä tuo magnetomotorisen voiman (MMF) jakauman ja herätekäämin magneettikentän induktion koneen välissä lähemmäksi sinimuotoista (kuva 2.12).

Kenttäkäämityskelat on kääritty kuparilangalla (renkaalla) 1, jonka poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen (kuva 1.6). Kelojen viereiset kierrokset erotetaan toisistaan ​​eristävällä mikaniitista tai lasikuidusta valmistetuilla välikkeillä 2, jotka on liimattu johtimiin lämpökovettuvalla lakalla.

Uriin asetettaessa käämin johtimet eristetään magneettipiiristä eristysholkeilla 3, jotka on paistettu puristimen alla lämpökovettuvalla lakalla kyllästetystä lasikuidusta. Kun kelan sivu on asetettu uraan, holkin reunat lämmitetään ja limittyvät.

Lasikuitutiivisteet 4, teräsnauha, jonka paksuus on 5 1 mm, asetetaan holkin päälle, minkä jälkeen ura suljetaan (kiilataan) metallisilla ei-magneettisilla kiiloilla 6.

Virityskäämin etuosien taipumisen estämiseksi roottorin pyörimisestä aiheutuvien keskipakovoimien vaikutuksesta roottorin käämityksen etuosiin asetetaan suojarenkaat 15 (kuva 1.7). Renkaat ovat onttoja sylintereitä, jotka on yleensä valmistettu ei-magneettisesta teräksestä. Suojusrenkaat on eristetty virityskäämin etuosien johtimista lasikuitunauhasegmenteillä, jotka on asetettu limittäin etuosien päälle.

1.2. Synkronisten koneiden käyttötarkoitus

Synkronisia koneita käytetään pääasiassa generaattorit jotka muuttavat mekaanisen energian sähköenergiaksi.

Höyry- tai kaasuturbiineilla käytettäviä generaattoreita kutsutaan turbogeneraattorit ja asennettu lämpö- (TPP) ja ydinvoimalaitoksiin (NPP). Venäjällä valmistetaan turbogeneraattoreita, joiden aktiivinen teho on enintään 1200 MW:n yksiköistä. 50 Hz:n generoidulla jännitetaajuudella valmistetaan lämpövoimaloiden kaksinapaisia ​​turbogeneraattoreita roottorin nopeudella n= 50 obs (3000 rpm), ydinvoimalaitoksille - pääasiassa nelinapaisia n= 25 havaintoa (1500 rpm).

Suuresta pyörimisnopeudesta johtuen roottorin magneettipiirin materiaali on alttiina merkittäville mekaanisille rasituksille. Siksi roottori on valmistettu yksiosaisen taotun sylinterin muodossa erittäin lujasta magneettiteräksestä, jonka pintaan on jyrsitty radiaaliset urat. Mekaanisen lujuuden olosuhteiden mukaan lämpövoimalaitosten nykyaikaisten turbogeneraattoreiden roottoreiden halkaisijat eivät ylitä 1,25 m, ja generaattoreiden tehon lisääminen on historiallisesti toteutettu ennen kaikkea lisäämällä niiden pituutta. . Tästä syystä turbogeneraattorit sijoitetaan vaakasuoriksi koneiksi, joiden akselin akseli on maanpinnan suuntainen.

Harkitse turbogeneraattoreiden suunnitteluominaisuuksia pienen generaattorin esimerkillä epäsuoralla ilmajäähdytyksellä.

vaippa 5 ja poikittaiset seinät 6 (kuva 1.7) rungot leikataan paksusta rakenneteräksestä ja yhdistetään hitsaamalla. poikkiseinille 6 rungot kiinnitetään hitsaamalla kylkiluut (kiilat) 4 . Paketit pinotaan reunoihin 3 staattorin magneettipiiri, joka on valmistettu eristetyistä segmenteistä sähköterästä, paksuus 0,5 mm. Ydin puristetaan painelevyillä 8 ja pähkinöitä 9 , kiristetty kylkiluiden varsiin 4 . Tangot asetetaan staattorin koloihin. 7 kolmivaiheinen silmukan ankkurikäämitys, päätelmät 23 joka yleensä sijoitetaan kotelon pohjalle.

Runko on suljettu päistä ulkopäiden suojukset1 käämien etuosien suojaamiseksi ja koneen sisäisen tilavuuden erottamiseksi ympäristöstä. Sisäiset suojat 12 erottaa korkean ja matalan kaasunpaineen vyöhykkeet koneen sisällä. Jäähdytyskaasun suunnatun liikkeen luomiseksi ne on kiinnitetty sisäsuojukseen ohjauslaitteet(kilpi) tuuletin 17 ja diffuusori 13 .

Putket asennetaan ilmajäähdytteisten turbogeneraattoreiden staattorikoteloon 22 palonsammutusjärjestelmät syöttää hiilidioksidia tai höyryä koneen sisään tulipalon sattuessa.

Hajautetun virityskäämin käämit asetetaan ei-napaisen roottorin uriin, etuosat 25 jotka ovat kiinni siderenkaat 15 . Jännite virityskäämiin syötetään taudinaiheuttaja 21 avulla harjalaite 18 ja liukurenkaat 19 .

Renkaat asetetaan akselille virittimen sivulta ja liitetään virityskäämiin nykyinen johto 24 . 25 MW:n tai suuremmalla teholla akselin pituuden vähentämiseksi liukurenkaat asennetaan laakerin taakse, virransyötön kiskot kulkevat akselin keskireikää pitkin 27 .

Roottorin akseli pyörii kahdessa nousuputkityyppisessä liukulaakerissa 20 öljypumpun pakkovoitelulla. Keskitysrenkaissa

Kuva 1.7 (vaakamuoto). Tulosta erikseen

suojus tai useammin tuulettimet asennetaan roottorin akseliin 16 , joka tarjoaa jäähdytyskaasun liikkeen koneessa.

Käämien suojaamiseksi pölyltä, öljyhöyryiltä ja muilta ilman sisältämiltä aineilta käytetään ilmajäähdytteisiä turbogeneraattoreita. suljettu ilmanvaihtojärjestelmä. Samaan aikaan koneessa kiertää sama määrä puhdistettua ilmaa, joka jäähdytetään generaattorin alle asennetuissa ilmajäähdyttimissä. Ilman liikkeen suunta kuvassa. 13 on merkitty nuolilla.

Kylmää ilmaa tulee alhaalta sisä- ja ulkopäädyn väliin ja puhalletaan tuulettimella 16 diffuusorin kautta 13 staattorin koteloon. Runko on jaettu osioihin osastoja (kamerat) kylmä A ja kuuma V ilmaa. Lokerosta A kylmä ilma kulkee staattorin teräspakkausten välisten tuuletuskanavien kautta rakoon jäähdyttäen koneen staattoria. Rakoa pitkin liikkuva lämmitetty ilma jäähdyttää roottorin pintaa 26 ja menee tuuletuskanaviin, joiden kautta se kulkee kuumakaasuosastoihin V ja edelleen ilmanjäähdyttimiin. Osa kylmästä ilmasta kulkee rakoon staattorikäämien etuosien kautta 14 ja roottori 25 jäähdyttää niitä.

Käytetty pakkotuuletusjärjestelmä tuottaa ylimääräisen ilmanpaineen kotelon sisällä, minkä seurauksena ulkoilma ei pääse kotelon vuotojen kautta koneeseen.

Mahdollisuus lisätä tehoa pidentämällä koneen aktiivisen osan pituutta oli käytännössä käytetty loppuun vuosina 1930–1940, kun vuonna 1937 Neuvostoliitossa rakennettiin epäsuoralla ilmajäähdytyksellä varustettu turbogeneraattori, jonka teho oli 100 MW. Tämä generaattori on edelleen tämän luokan koneiden maailman suurin. Tässä koneessa saavutettiin tehokkaimmille nykyaikaisille turbogeneraattoreille tyypillinen roottorin kokosuhde: roottorin aktiivinen pituus on noin 5,5 kertaa sen halkaisija, joka on 1 m.

Roottorin suurinta mahdollista aktiivista pituutta rajoittaa akselin sallittu taipuma, siitä aiheutuvat värähtelyt ja se ei ylitä 7,5–8,5 m tehokkailla nykyaikaisilla koneilla. Staattorin ja roottorin välinen rako on 0,1–0,15 m. Pituus roottorin halkaisija on 3–6 kertaa suurempi.

Siksi turbogeneraattorien rakentamisen lisäkehitys liittyi aktiivisten osien (magneettipiirin ja käämien) jäähdytyksen parantamiseen ja ennen kaikkea käyttämällä vetyjäähdytystä patentti, jolle saatiin 1900-luvun 20-luvun alussa Yhdysvalloissa.

Vedyn korkeampi lämpökapasiteetti kuin ilma mahdollistaa lämmönpoiston parantamisen magneettipiireistä ja käämeistä sekä käämien virrantiheyden lisäämisen 10–20 % ja vastaavasti koneen tehon muuttamatta sen mittoja. Vedyn pienemmän tiheyden ansiosta mekaaniset tehohäviöt vähenevät ja koneen hyötysuhde kasvaa 0,5–1,2 %. Koronakäsittelyn aikana vetyympäristössä ei muodostu otsonia, jolla on eristystä tuhoava vaikutus ja käämieristeen käyttöikä pitenee. Tulipalon vaara pienenee, koska vety ei tue palamista.

Siksi ilmajäähdytystä käytetään tällä hetkellä turbogeneraattoreissa, joiden teho on enintään 25 MW. Suurilla tehoilla käytetään vetyjäähdytystä, johon modernisoinnin yhteydessä siirrettiin kaikki ilmajäähdytteiset generaattorit, joiden teho on yli 25 MW.

Jotta estetään ulkoilman tunkeutuminen koteloon ja suljetaan pois räjähdysmahdollisuus, kun vedyn ja ilman seos muodostuu, vedyllä täytettyjen turbogeneraattoreiden kotelot tehdään kaasutiiviiksi. Samaa tarkoitusta varten kotelon sisällä olevan vedyn paineen on oltava korkeampi kuin ilmakehän paine (vähintään 0,105 MPa). Pintakalvon, rungon päätyseinien ja päätykilpien paksuus on suurempi kuin ilmajäähdytyksellä, joten räjähdyksen aiheuttama paine ei vahingoita konetta, jos se tapahtuu. Vaipan ja päätysuojien on kestettävä 0,8 MPa:n ylipainetta 15 minuutin ajan.

Vedyn vapautumisen estämiseksi kotelosta akselia pitkin, päätykilven ja laakerin väliin on järjestetty akselitiivisteet. Vetyjäähdytteisten koneiden liitosten monimutkaisuuden vuoksi kaasujäähdytinosat sijoitetaan kotelon sisään vaakasuoraan samankeskisesti staattorin sydämen ympärille tai pystysuoraan kotelon päätyosiin. Muuten epäsuorat vety- ja ilmajäähdytteiset turbogeneraattorit ovat rakenteeltaan samanlaisia.

Vuosina 1951–1952 USA:ssa ja Neuvostoliitossa rakennettiin epäsuoralla vetyjäähdytyksellä varustettuja turbiinigeneraattoreita, joiden enimmäisteho oli 150 MW vedyn ylipaineella 0,2 MPa. Vedyn paineen lisäntyminen epäsuoran jäähdytyksen aikana ei johda havaittavaan käämien lämpötilan laskuun, mikä teki mahdottomaksi lisätä käämien virrantiheyttä ja tehoa epäsuoran jäähdytyksen aikana.

Tehon lisäys on saavutettu käyttämällä suoraa jäähdytystä, jossa jäähdytysneste on suorassa kosketuksessa käämien johtimien kanssa. Tätä varten osa johtimista tehdään ontoksi tai käämiin tehdään erityisiä kanavia. Jäähdytysväliaineena käytetään käämien sisällä kiertävää vetyä, tislattua vettä tai öljyä. Suorajäähdytyksen käyttö mahdollisti vuosiin 1970–1980 mennessä turbogeneraattoreiden tehon nostamisen lähes 10-kertaiseksi (jopa 1200 MW) ja hyötysuhteen nostamiseksi 98,85 %:iin lähes muuttumattomilla aktiivisten osien koolla.

Siksi tällä hetkellä epäsuoraa vetyjäähdytystä käytetään generaattoreissa, joiden teho on enintään 100 MW. Tehokkaammat epäsuoralla vetyjäähdytyksellä varustetut generaattorit on päivitetty ja muutettu suorajäähdytykseksi.

Turbogeneraattorin nimitys sisältää kolme asentoa: 1 – 2 – 3 .

Asento 1 kuvaa koneen tyyppiä (T - turbogeneraattori), sarjaa ja jäähdytysmenetelmää:

Т – käämien epäsuora ilmajäähdytys;

TV – käämien epäsuora vetyjäähdytys;

TVF - virityskäämin suora jäähdytys ja ankkurikäämin epäsuora jäähdytys vedyllä;

TGV - viritys- ja ankkurikäämien suora jäähdytys vedyllä (TGV-200-2, TGV-300-2) tai vedellä (TGV-500-2, TGV-800-2);

TVV - virityskäämin suora jäähdytys vedyllä, ankkurikäämit - vedellä;

T3V - kenttäkäämien, ankkurin ja staattorin sydämen suora vesijäähdytys.

TVM - roottorikäämin, staattorikäämin ja sydämen suora vesijäähdytys - öljyupotettu rakenne.

Kirjainmerkinnän jälkeen voi olla sarjanumero, esimerkiksi: TV ja TV2 - vanha ja uusi generaattorisarja epäsuoralla vetyjäähdytyksellä, valmistettu 1900-luvun 50-luvulla.

Asento 2 osoittaa turbogeneraattorin nimellispätötehon MW:na, asema 3 - napojen lukumäärän 2p, jonka jälkeen ilmoitetaan ilmastollinen versio ja sijoitusluokka.

Esimerkki turbogeneraattorin nimen dekoodaamisesta:

TVV-800-2U3 - turbogeneraattori, jossa käämien suora jäähdytys: roottori - vedyllä, staattori - vedellä; 800 MW, kaksinapainen, käytettäväksi kohtalaisissa ilmasto-olosuhteissa (U) sisätiloissa ilman keinotekoisesti säädeltyjä ilmasto-olosuhteita (3).

Useimpien käämien suoralla jäähdytyksellä varustettujen koneiden runko on täytetty vedyllä 0,2 - 0,4 MPa:n ylipaineella.

Turbiinigeneraattorit ovat yksi edistyneimmistä konetyypeistä, ja ne muodostavat 81–82 % kaikkien Venäjälle asennettujen generaattoreiden kapasiteetista. Turbogeneraattoreilla varustetut voimalaitokset tuottavat 80-90 % kaikesta Venäjällä tuotetusta sähköstä.

Hydrauliturbiinien käyttämiä generaattoreita kutsutaan hydrogeneraattorit ja asennettu hydraulisille voimalaitoksille (HP). Venäjälle rakennetaan vesigeneraattoreita, joiden pätöteho on jopa 640 MW ja joiden jännite on 50 Hz. Hydrauliturbiinien suhteellisen alhainen pyörimisnopeus määrää roottoreiden alhaisen pyörimisnopeuden 1-8-9 rpm (50-500-600 rpm).

Roottorit ovat yleensä ulkonevia napoja, joissa on suuri määrä napoja 2 R 12 - 116. Siksi nykyaikaisen hydrogeneraattorin roottorin aktiivisen osan halkaisija on 16-17 m ja on 5-10 kertaa suurempi kuin sen pituus. Kotelon ulkohalkaisija on 20 m, korkeus 13 m, koneen paino usein yli 1500 tonnia. Tästä johtuen on lähes mahdotonta varmistaa staattorin ja roottorin tarvittavaa jäykkyyttä sekä kuormitusta laakereiden kapasiteetti vaakasuorassa versiossa. Siksi useimmat hydrogeneraattorit on valmistettu pystysuoralla akselijärjestelyllä (kuva 1.8, a, b).

Pystysuuntaiset vesigeneraattorit jaetaan ehdollisesti keskeytetty painelaakerilla, joka on asennettu roottorin yläpuolelle (kuva 1.8, a), ja sateenvarjo- painelaakerilla roottorin alapuolella (kuva 1.8, b).

painelaakeri on mineraaliöljykylpyyn sijoitettu työntöliukulaakeri, joka voitelee ja jäähdyttää hankauspintoja. Kuormaa kantavaan ristiin on asennettu painelaakeroitu öljykylpy. Öljyä jäähdytetään kylpyyn rakennetuilla vesiöljyjäähdyttimillä.

Painelaakerin pyörivä osa (kantapää) koostuu a holkit 5 , asennettuna hihan alaosaan levy (peili) 6 (Kuva 1.8, a, b).

Suorakaiteen muotoisen renkaan muotoinen levy on valmistettu erittäin lujasta, kovasta teräksestä; liukulevyn päätypinta on käsitelty korkealla tarkkuus- ja puhtausluokassa.

Kiinteä osa (itse asiassa painelaakeri) koostuu itsesuuntautumisesta segmentit 7 puolisuunnikkaan muotoinen, valmistettu leikkaamalla suorakaiteen muotoisen teräsrenkaan säteitä pitkin. Segmenttien kitkapinnalle levitetään kerros kitkaa vähentävää metalliseosta - babbittia, jonka jälkeen kitkapinta viimeistellään. Segmentit asennetaan öljyhauteeseen.

Roottorin pystysuuntaiset voimat pyörivän kantapään läpi 6 ja kiinteät segmentit 7 välittyvät tukiristille ja edelleen rungon läpi (kuva 1.8, a) tai suoraan (kuva 1.8, b) säätiö.

Roottoriin vaikuttavat radiaalivoimat otetaan vastaan ​​yhdellä tai kahdella liukulaakerilla 4 (Kuva 1.8) säteittäinen tyyppi. Normaaleissa olosuhteissa nämä ponnistelut ovat merkityksettömiä, mutta ne lisääntyvät suuresti onnettomuuksien sattuessa. Ohjauslaakereiden kiinteä osa koostuu itsestään kohdistuvista segmenteistä, jotka ympäröivät akseliholkin työpinnan babbittillä. Segmentit on asennettu rengasmaiseen koteloon ja upotettu öljyyn, joka voitelee kitkapinnat. Laakeripesä ja öljysäiliö on kiinnitetty ristiin, jonka kautta säteittäiset voimat siirtyvät staattorin pesään tai perustukseen (kuva 1.8). Ohjauslaakeri ja painelaakeri yhdistetään mahdollisuuksien mukaan yhdeksi rakenneyksiköksi, jossa on yhteinen öljykylpy. Ohjauslaakerien lukumäärä määräytyy akselin jäykkyyden mukaan.

Ylimmässä ristissä 3 (Kuva 1.8, b) Sateenvarjotyyppisiin generaattoreihin mahtuu vain ohjauslaakeri 4. Siksi ylempi ristikko on tehty kevyeksi ja pieneksi. Konehuoneen lattian yläpuolelle työntyvän koneen yläosan korkeus on pienempi kuin ripustetussa versiossa, mikä mahdollistaa konehuoneen korkeuden pienentämisen.

Painelaakerin asennuspaikalla on kaksi päämallia sateenvarjohydrogeneraattoreita: alemmassa tukiristissä (kuva 1.8, b) ja turbiinin kannessa (kuva 1.9). Jälkimmäisessä tapauksessa raskasta alempaa kantavaa ristiä ei tarvita ja akselin pituus pienenee. Tämän seurauksena sateenvarjogeneraattorin korkeus ja paino ovat pienempiä kuin ripustetun koneen. Yksikön kokonaiskorkeuden pienentäminen alentaa voimalaitosrakennuksen rakennuskustannuksia. Sateenvarjogeneraattorin asennus on helpompaa, koska staattorin ja akselin kohdistus suoritetaan itsenäisesti.

Pystysuorassa vesigeneraattorissa (kuva 1.9) staattori 11 magneettijohtimella ja käämitys lepää teräksellä perustuslaatat 13 upotettuna perustukseen. Staattorin sisällä on roottori akselilla.

Akseli on tehty yksittäisen osan tai komposiitin muodossa keskiholkki 20 ja kaksi laajennuksia 19 , 21 (Kuva 1.9). Sellainen ( akseliton) -mallia käytetään sateenvarjovesigeneraattoreissa.

kiinnitetty keskiholkkiin radiaaliset pinnat 7 hitsattu paksusta teräksestä. Kiinnitetty pinnoihin vanne 8 , koottu nastoitettua terästä segmentit. puolalaiset 10 kiinnitetään roottorin kehään T-muotoisten pyrstöiden avulla, jotka on työnnetty sopivan muotoisen vanteen uriin.

Alhaalta reunaan 8 kiinnitä raidetangoilla jarrusegmentit 15 teräksestä. Perustuksella tai alaristillä, pneumaattinen nostojarrut 16 , palvelee roottorin nopeaa mekaanista jarrutusta. Ilmaa jarrusylintereissä 16 tarjoillaan sen jälkeen, kun roottori on saavuttanut alhaisen nopeuden, jolloin öljykiila kantapään ja painelaakerisegmenttien väliltä katoaa ja kitka muuttuu puolikuivaksi, mikä aiheuttaa painelaakerin nopeaa kulumista. jarrut 16 Niitä käytetään myös roottorin nostamiseen, jolloin sylintereihin syötetään jopa 10 MPa:n paineen alaista mineraaliöljyä.

öljyhaude 17 telineeseen asennetulla pohjalevyllä 18 lepää turbiinin kannen päällä. Yläohjainlaakeri 4 generaattori sijaitsee ylemmässä poikkipalkissa.

Suhteellisen pienitehoisten (jopa 50–70 MW) hydrogeneraattoreiden roottorin napojen virityskäämin syöttämiseen käytetään itsevirittyviä DC-generaattoreita, ns. taudinaiheuttajia.

Herätinankkuri sijoitetaan yleensä hydrogeneraattorin akselille yläristin yläpuolelle tai siihen, jos sateenvarjotyyppisten koneiden yläohjainlaakeri ei ole.

Hydrogeneraattoreiden, joiden teho on 70–100 MW tai enemmän, virittämiseen käytetään synkronisia apugeneraattoreita, joita seuraa ankkurikäämin vaihtojännitteen tasasuuntaus. Apugeneraattori 6 (Kuva 1.9) suoritetaan samalla määrällä napoja kuin hydrogeneraattorissa, ja ne sijoitetaan roottorin ja ylemmän ristin väliin.

Apugeneraattorin tasajännite tai jännitteen ankkurin tasajännite syötetään hydrogeneraattorin virityskäämiin akselille asennettujen liukurenkaiden kautta. 3 .

Kommunikointia varten turbiinin nopeudensäätöjärjestelmän kanssa a säätelygeneraattori 1 .

Koska koteloa on mahdotonta tehdä kaasutiiviiksi, hydrogeneraattorin sisätilavuus on täytetty ilmalla. Useimmat vesigeneraattorit on valmistettu epäsuoralla ilmalla magneettipiirien ja käämien jäähdytys. Useimmin käytetty suljettu tai osittain auki ilmanvaihtojärjestelmä, jossa osa (n. 20 %) koneessa lämmitetystä ilmasta käytetään konehuoneen lämmitykseen.

Periaate, jota käytetään ilman siirtämiseen itsetuuletus, jossa painevaikutuksen synnyttävät roottorin pyörivät osat. Kylmä ilma tulee pinnojen väliseen tilaan 7 roottorin runko (kuva 1.9), kulkee vanteen säteittäisten kanavien läpi 8 kenttien väliseen tilaan

Kuva 1.9 (vaakamuoto) Tulosta erikseen

itse 10 ja jäähdyttää virityskäämit. Sitten ilma tulee staattorin radiaalisiin kanaviin 11 jäähdyttäessäsi staattorikäämin sydän- ja uraosaa. Vanteen päätyosiin asennetut keskipakotuulettimet, kylmää ilmaa puhalletaan käämien etuosien alueelle ja jäähdyttää niitä. Lämmitetty ilma kulkee läpi ilmanjäähdyttimet 12 ja jäähtynyt tulee roottoriin perustusten kanavien kautta ja ylemmän ristin tassujen välissä 5 .

Tätä ilmanvaihtojärjestelmää kutsutaan säteittäinen ja niitä käytetään hitaissa hydrogeneraattoreissa, joiden lineaarinen roottorinopeus on alle 30–60 m/s. Kun roottorin lineaarinen pyörimisnopeus on yli 60 m / s, on parempi radiaali-aksiaalinen ilmanvaihtojärjestelmä. Tässä tapauksessa roottorin päihin asennettujen aksiaalisten (potkuri) puhaltimien avulla ilmaa puhalletaan ylhäältä ja alhaalta napojen väliseen tilaan. 10 ja käämien etuosien alueella. Lisäksi ilma kulkee säteittäisen ilmanvaihdon tapaan staattorin radiaalikanavien ja ilmanjäähdyttimien läpi (kuva 1.9).

Pienennä koneen kokoa tai lisää tehoa lähes samoilla mitoilla suuritehoisissa (yli 150–200 MW) hydrogeneraattoreissa käytetään käämien suoraa jäähdytystä.

Yleisin sekoitettu jäähdytysjärjestelmä, jossa staattorin käämitys jäähdytetään suoraan vedellä, ja käämitys

heräte on pakottanut ilmajäähdytyksen. Jäähdytysilma kulkee sisäisten pitkittäisten tai poikittaisten kanavien kautta napakäämien kierroksissa. Loput osat jäähdytetään samalla tavalla kuin epäsuorassa ilmajäähdytyksessä. Tällaista jäähdytystä käytetään Venäjän suurimmissa hydrogeneraattoreissa Krasnojarskajan ja Sayano-Shushenskaya HE:n nimellisteholla 500 ja 640 MW.

Tunnetut mallit hydrogeneraattoreista, joissa on staattorin ja roottorin käämien suora vesijäähdytys sekä käämien ja staattorin sydämen täydellinen vesijäähdytys.

Matalapaineisiin joki- ja vuorovesivoimalaitoksiin, matalan nopeuden vaakasuuntainen kapseli suhteellisen pienitehoiset 16–45 MW vesivoimalaitokset. Hydroyksikkö (kuva 1.8, v) koostuu turbiinista ja hydrogeneraattorista, jossa on vaakasuora akseli, joka on asennettu suljettuun kuoreen (kapseliin). Kapseli asetetaan veteen vesivoimapadon virtaavaan osaan. Kokojen pienentämiseksi suurin osa näistä generaattoreista on valmistettu staattorin ja roottorin käämien suoralla vesijäähdytyksellä.

Vesigeneraattorin nimitys sisältää neljä asentoa: 1 2 / 3 – 4 .

Asento 1 kuvaa jäähdytyksen tyyppiä tai sarjaa ja menetelmää: SV, VGS - synkroninen pystysuora epäsuoralla ilmajäähdytyksellä; SG - synkroninen vaakasuuntainen epäsuoralla ilmajäähdytyksellä; SVF - synkroninen pystysuora, jossa staattorikäämityksen suora jäähdytys vedellä ja roottorin käämin pakkojäähdytys ilmalla; SGKV - synkroninen vaakakapseli, jossa staattorin ja roottorin käämien suora jäähdytys vedellä; SVO - synkroninen pystysuuntainen ilmajäähdytteinen (moottorigeneraattorit pumppuvoimaloihin).

Kirjainmerkintää seuraa murtoluku, jonka osoittajassa oleva paikka 2 vastaa ulkohalkaisijaa ja paikka 3 murto-osan nimittäjässä on yhtä suuri kuin staattorin sydämen pituus senttimetreinä.

Asento 4 määrittää napojen lukumäärän 2p, jonka jälkeen ilmaistava versio ja sijoitusluokka ilmoitetaan.

Esimerkki hydrogeneraattorin nimen dekoodaamisesta:

SVF 1690/185-64 UHL4 - synkroninen pystysuora käämijäähdytyksellä: staattori - suora vesi; roottori - pakotettu ilma; staattorisydämen ulkohalkaisija on 1690 cm, staattorisydämen pituus 185 cm; napojen lukumäärä 64; käytettäväksi lauhkeassa ja kylmässä ilmastossa (UHL) keinotekoisesti säädellyissä ilmasto-olosuhteissa (4).

Autonomisissa virtalähteissä käytetään synkronisia generaattoreita, joiden teho on useista kVA:sta useisiin MVA:iin ja joita käyttävät muun tyyppiset moottorit: höyry, poltto, tuuliturbiinit.

Synkronisia koneita käytetään myös moottoreina. Useimmissa niistä on vaakasuora akselijärjestely. Roottorin nopeuksilla jopa 25 rpm ( p³ 2) moottorit ovat ulkonevanapaisia, 50 ja joskus 25 kierrosta / s - ei-ulottuvia. Venäjällä valmistettujen moottoreiden tehot vaihtelevat useista kW:sta kymmeniin MW:iin.

Useimpien generaattoreiden ja yleiskäyttöisten moottoreiden nimitys sisältää kirjaimet SG, GS tai SD, DS, vastaavasti.

Sähköjärjestelmien loistehon ohjaamiseen käytetään synkronisia kompensaattoreita - synkronisia moottoreita, jotka toimivat ilman kuormitusta akselille. Venäjällä synkronisia kompensaattoreita valmistetaan teholla 10–160 MW × A pyörimisnopeuksilla 12,5–16,7 rpm. Tyypillisesti nämä ovat ulkopintaisia ​​koneita, joissa on epäsuora ilmajäähdytys jopa 25 MVA sisäasennukseen, suuremmilla tehoilla epäsuoralla vetyjäähdytyksellä ulkoasennukseen. Synkronisen kompensaattorin merkintä koostuu KS- tai KSV-tyypin kirjainnimestä, vastaavasti ilma- ja vetyjäähdytteisille koneille. Lisäksi on ilmoitettu nimellisnäkyvä teho MV × A ja verkkojännite kV.

Esimerkiksi: KSV 50-11 - synkroninen kompensaattori, vetyjäähdytys, nimellisteho 50 MV × A ja verkkojännite 11 kV.

Ruotsalainen ASEA valmisti synkronisen kompensaattorin, jonka kapasiteetti on 345 MW × A pyörimisnopeudella 900 rpm 60 Hz:n jännitetaajuudella. Kone käyttää käämien (staattori, heräte ja vaimennin) ja staattorin ytimen täyttä suoraa vesijäähdytystä, runko on täytetty ilmalla.

1 .3. Synkronisten koneiden herätejärjestelmät

1.3.1. Viritysjärjestelmien vaatimukset

Herätysjärjestelmä on suunniteltu syöttämään roottorin käämitystä tasavirralla ja se määrittää suurelta osin synkronisen koneen luotettavuuden. Tältä osin viritysjärjestelmän on täytettävä seuraavat perusvaatimukset, jotka määräytyvät sen toiminnallisen tarkoituksen ja koneen käyttöolosuhteiden mukaan.

Herätysjärjestelmän tulee tarjota luotettava tasavirtalähde virityskäämille kaikissa tiloissa, myös sähköjärjestelmissä tapahtuvien onnettomuuksien sattuessa.

Nimellisjännitteellä on varmistettava vakaa viritysvirran säätö koneen kuormituksen muutoksen rajoissa nollasta nimellisarvoon. Herätysjärjestelmän tulee tuottaa jatkuvassa tilassa vähintään 10 % nimellisarvot ylittävä viritysvirta ja jännite.

Jotta koneen toiminta pysyisi vakaana sähköjärjestelmässä tapahtuneen onnettomuuden sattuessa, viritysjärjestelmän on pakottaa jännitystä– herätejännitteen nopea nousu nimellisarvosta Uf H maksimi mahdolliseen vakaaseen tilaan Uf m . Asenne kf m = Uf m / Uf H soitto virittimen suurimman vakaan tilan jännitteen monikerta tai pakotussuhde. Generaattorit ja kompensaattorit kf m on oltava vähintään 1,8–2,0; muille koneille vähintään 1.4.

Herätysjärjestelmien on kestettävä kaksinkertainen nimellisviritysvirta vähintään 50 s epäsuoralla jäähdytyksellä varustetuissa koneissa ja vähintään 20 s koneissa, joissa on suora vesijäähdytys ja roottorin käämin pakko-ilmajäähdytys.

Herätysjärjestelmän nopeudelle on tunnusomaista nimellisherätysjännitteen nousunopeus, määräytyy suhteella (1 – e – 1)(Uf m- Uf H)/( t· Uf N), missä t on jännitteen nousuaikavakio tai jännitteen nousuaika alkaen Uf H arvoon 0,632( Uf m- Uf H), (jännitteen nousun lakia pidetään eksponentiaalisena). Jännitteen muutosnopeus mitataan pu/s ja sen tulee olla vähintään: 2 pu/s turbogeneraattoreille ja kompensoijille; 1,5 vesigeneraattoreille ja 0,8 muille koneille. Täällä, o.u. – herätejännitteen suhteellinen yksikkö. Yksi p.u. vastaa nimellisherätysjännitettä Uf N.

Herätysjärjestelmän tulee varmistaa koneen magneettikentän nopea vaimennus ilman merkittävää jännitteen nousua koneen käämeissä, kun kone irrotetaan verkkovirrasta ja koneessa tapahtuu onnettomuuksia.

Kaikissa tiloissa hetkellinen jännite virityskäämin navoissa ei saa ylittää 70 % tämän käämin testijännitteen amplitudista suhteessa koteloon, joka kestää enintään kymmenen kertaa nimellisherätysjännitteen (10 Uf H), mutta enintään 3,5 kV.

Herätysjärjestelmät on suunniteltu toimimaan automaattisten herätysohjainten (ARV) kanssa, jotka tarjoavat jännitteen säätelyn, toiminnan vakauden, ylikuormituksen rajoittamisen, käynnistyksen ja verkkoliitäntätilat.

1.3.2. Herätysjärjestelmien laite(teema 20)

Useimmiten järjestelmiä käytetään synkronisten koneiden virittämiseen. riippumaton heräte ja järjestelmät itsensä kiihottuminen. Ensimmäisessä tapauksessa pääsynkronisen koneen virityskäämien tehostamiseksi käytetään yleensä sähkökoneen herättimiä - DC-generaattoreita tai synkronisia generaattoreita, ja koneen viritys ei riipu ankkurin jännitteestä. Jos heräteroottori on samalla akselilla kuin synkronisen koneen roottori, niin herätejärjestelmää kutsutaan ns. suoraan. Itsevirityksellä (kuva 1.12, a) synkronisen koneen virittämiseen käytetään ankkurikäämin vaihtovirtaa. Itseherätys tapahtuu koneen roottorin jäännösvirtauksen vuoksi.

1950-luvulle asti synkronisten koneiden viritys tehtiin käytännössä vain sähköiset herätysjärjestelmät virittimenä rinnakkaisen tai itsenäisen virityksen kollektori-DC-generaattorilla (kuva 1.10).

koneen tehokkuutta. Nykyinen muutos minäf suoritetaan vain virittimen jännitteen vuoksi Uf, jota säätelee viritysvirta minä VV viritin. Puolestaan ​​virittimen viritysvirta minä VV riippuu virittimen jännitteestä U PV, jota säätelee sen viritysvirta minä ERW.

Viritysvirran pienentämiseksi nopeasti nollaan (kenttävaimennus) kutsuttiin laite kenttäsammutin(AGP).

Yksinkertaisimmassa tapauksessa AGP koostuu vaimennusvastus R G,
jonka arvo on 4–6 kertaa suurempi kuin virityskäämin vastus r f ja kontaktorit TO 1 , TO 2. AGP suojaa virityskäämin eristystä ja kosketusta vaurioilta TO 2. Kun herätekäämi kytketään pois päältä, kaarikosketin suljetaan ensin TO 1 ja kytkee virityskäämin päälle vaimennusvastuksen vuoksi R G, avaa sitten toimiva kosketin TO 2. Virityksen magneettikenttään varastoitunut energia sammutetaan vastuksen vaikutuksesta R D ja merkittävä kosketusvaarallinen sähkökaari TO 2 ei esiinny. Samaan aikaan vastustuksen vuoksi R G viritysvirran vaimenemisnopeus pienenee minäf ja EMF-itseinduktio ef f ≡ d I f /d t virityskäämissä, mikä voi aiheuttaa käämin eristyksen rikkoutumisen.

Herätyksen pakottamiseksi annetaan signaali koskettimen sulkemiseksi K F, shunttivahvistin R f ja säätö R R vastukset herätekäämipiirissä. Tässä tapauksessa herätejännite Uf nousee nopeasti rajalle Uf m .

Tasavirtaheroittimilla varustettujen sähkökoneiden viritysjärjestelmien etuja ovat yksinkertaisuus, alhaiset kustannukset ja korkea luotettavuus. Haittoja ovat pieni määrä pakottamista kf m ≤ 2, suuret aikavakiot 0,3–0,6 s ja vastaavasti alhaiset viritysjännitteen nousunopeudet 1,5–2,5 pu/s. Siksi tällä hetkellä tällaisia ​​järjestelmiä käytetään virittämään turbo- ja vesigeneraattoreita, joiden teho on 30–50 MW.

1900-luvun 60-luvulta lähtien puolijohdepiihin perustuvat venttiiliviritysjärjestelmät ovat yleistyneet pääasiassa.

lähtölaitteet: diodit tai tyristorit.

Turbo- ja vesigeneraattoreiden virittämiseen, joiden kapasiteetti on vähintään 50 MW, käytetään usein järjestelmää itsenäinen tyristoriherätys(Kuva 1.11), jossa aputahtigeneraattori toimii virittimenä ( VG) taajuudella 50 Hz, joka sijaitsee samalla akselilla kuin päägeneraattori. Muuttuva ankkurikäämin jännite 5 apugeneraattori muunnetaan tasajännitteeksi Uf tyristori muunnin 3 ja johda liukurenkaiden läpi 4 päägeneraattorin virityskäämiin. Kiihtyvyys VG mukaan valmistunut tyristori itseherätysjärjestelmä tyristoritasasuuntaajista 9 saa virtansa muuntajan kautta 8 ankkurikäämin liittimistä VG.

Tyristorimuuntimien teho-osa kootaan kolmivaiheisen siltapiirin mukaan. Muunnospiirit voivat olla yksiryhmäisiä yhdellä tasasuuntaajalla 3 (Kuva 1.11) ja kaksiryhmä - kahdella tasasuuntaajalla. Kaaviota, jossa on yksi venttiiliryhmä, käytetään tavalliselle pakotussuhteelle kf m = 2, kaavio kahdella venttiiliryhmällä - korotetulla tehostussuhteella kf m = 3-4.

Kaksiryhmäpiirissä yksi tasasuuntaaja (pakko) on kytketty VG-ankkurikäämin täyteen jännitteeseen, toinen (työ) on kytketty ankkurikäämin hanaan, josta osa tämän käämin jännitteestä poistetaan. . DC:n puolella I f molemmat tasasuuntaajat on kytketty rinnan ja toimivat eri ohjauskulmilla. Normaalitilassa viritysvirta virtaa pääasiassa venttiilien työryhmän läpi, kun taas pakottaa - pakotusryhmän läpi.

Tyristorimuuntimien inertia on pieni ja suuri nopeus varmistetaan viritysjännitteen nousunopeudella 10-30 o.u./s asti.

Kenttävaimennus normaaleissa olosuhteissa suoritetaan siirtämällä tyristorimuuntimet invertteritilaan onnettomuuden sattuessa AGP:n avulla (kuva 1.11 ei näy yksinkertaistetussa kaaviossa).

Käytetään herätejärjestelmiä, joissa 50 Hz:n taajuuden apugeneraattorin sijaan käytetään virittimenä korkeataajuisia synkronisia induktorigeneraattoreita taajuudella 500 Hz, jota seuraa jännitteen tasasuuntaus. Tällaisille järjestelmille on ominaista suhteellisen alhainen nopeus (jopa 2,0–2,5 pu/s).

Riippumattomien tyristoriviritysjärjestelmien yleinen haittapuoli on vaihtovirtaherittimen läsnäolo, mikä lisää järjestelmän kustannuksia ja vaikeuttaa sen toimintaa.

Etu tyristori itseherätysjärjestelmät(Kuva 1.12, a) koostuu sähkökoneen virittimen puuttumisesta ja piirin suuremmasta yksinkertaisuudesta, mikä lisää järjestelmän luotettavuutta, alentaa sen kustannuksia, pienentää yksikön ja konehuoneen kokoa.

muuntaja muuntaja 4 on kytketty suoraan generaattorin lineaarilähtöihin ilman kytkentälaitteita. Tyristorimuuntimet 5 suorittaa siltakaavion mukaisesti yksi ryhmä pakotteiden moninkertaisuudella kf m ≤ 2,5, suurilla kertoimilla - kaksi ryhmää.

Generaattorin roottorin käämiin on mahdollista syöttää tasavirtaa G alkuperäisestä herätelaitteesta (ei näy kaaviossa)

pois käytöstä), joka sammuu automaattisesti itseherätysprosessin alkamisen jälkeen.

Dynaamisten ominaisuuksien osalta tyristorien itseherätysjärjestelmät vastaavat itsenäisiä tyristoriherätysjärjestelmiä. Itseherätysjärjestelmän haittana on alhaisempi jännitteen vakaus, erityisesti suuritehoisissa koneissa.

Yllä käsiteltyjen virityskaavioiden suurin haittapuoli on liukukoskettimen olemassaolo, mikä heikentää toiminnan luotettavuutta ja koneen tehokkuutta. Siksi tällä hetkellä tehokkaimmat turbogeneraattorit, joissa on viritysvirrat I f\u003d (5–10) 10 3 A voimassa harjaton herätysjärjestelmä(Kuva 1.12, b). Kiinnittimenä käytetään käänteistä apusynkronista generaattoria. VG ankkurikäämitys roottorissa. Muuttuva ankkurikäämin jännite 7 muunnetaan DC:ksi puolijohteisella tasasuuntaajayksiköllä 6 kiinnitetty roottorin akseliin ja syötetään virityskäämiin 2 generaattori. Herätyskäämi 8 VG asetettu staattoriin VG ja saa virtansa virittimestä 9 , joka on korkeataajuinen synkroninen generaattori.

Aluksi pyörivät tasasuuntausyksiköt 6 tehtiin diodeille. Diodijärjestelmien inertia on melko suuri, koska sen määrää aikavakio VG, joka on yleensä yli 0,5 s. Nopeuden lisäämiseksi herätepiirissä VG tyristorimuunnin on päällä 10 korkealla pakotussuhteella. Kun heräte on pakotettu, tasasuuntaaja 10 avautuu ARV-signaalilla ja jännitteellä Uf V herätekäämissä 8 VG kasvaa nopeasti. Tässä tapauksessa herätevirta I f V VG ja käämin jännite 2 Myös päägeneraattorin roottorin teho kasvaa suurella nopeudella (jopa 30 f.u./s). Tällä hetkellä käytetään myös tyristoreihin perustuvia pyöriviä tasasuuntaajayksiköitä.

Harjattomien herätejärjestelmien haittoja ovat yksikön pituuden pidentyminen, vaikeus vaimentaa herätekenttää ja ohjauspulssien välittämistä pyöriviin tyristoreihin.

Tällä hetkellä harjattomia herätejärjestelmiä käytetään synkronimoottoreissa, joiden pyörimisnopeus on 3000 rpm tai erityisen kriittisten asennusten moottoreissa, ja staattisia tyristoriitseherätysjärjestelmiä käytetään alhaisemmille nopeuksille.

KS-tyyppisille kompensoinneille käytetään staattisia tyristorijärjestelmiä, KSV-tyypin kompensoijille käytetään harjattomia diodiviritysjärjestelmiä.

- nämä ovat vaihtovirtasähkökoneita, joissa roottori ja staattorivirtojen magneettikenttä pyörivät synkronisesti.

Kolmivaiheiset synkroniset generaattorit ovat tehokkaimpia sähkökoneita. Yksikköteho - synkroniset generaattorit voimalaitoksilla - 640 MW ja voimalaitoksilla - 8 - 1200 MW.

Synkronisessa koneessa yksi käämeistä on kytketty vaihtovirtasähköverkkoon ja toinen on viritetty tasavirralla.Vaihtovirtakäämitystä kutsutaan ankkuriksi.

Ankkurin käämitys muuttaa synkronisen koneen kaiken sähkömagneettisen tehon sähkötehoksi ja päinvastoin. Siksi se asetetaan yleensä staattoriin, jota kutsutaan ankkuriksi. Herätyskäämi kuluttaa 0,3 - 2 % muunnetusta tehosta, joten se sijoitetaan yleensä pyörivälle roottorille, jota kutsutaan kelaksi, ja alhainen heräteteho syötetään liukurenkaiden tai kosketuksettomien herätelaitteiden kautta.

Ankkurin magneettikenttä pyörii synkronisella nopeudella n1 = 60f1/p, rpm,

jossa p =1,2,3...64 jne. - napaparien lukumäärä.

Teollisuuden verkon taajuudella f1 = 50 Hz, synkronisten nopeuksien alue eri napojen lukumäärälle: 3000, 1500, 1000 jne.). Koska induktorin magneettikenttä on paikallaan roottoriin nähden, kelan ja ankkurin kenttien jatkuvaa vuorovaikutusta varten roottorin on pyörittävä samalla synkronisella nopeudella.

Synkronisten koneiden rakentaminen

Kolmivaiheisella käämityksellä varustetun synkronisen koneen staattori ei eroa rakenteesta, ja virityskäämityksellä varustettu roottori voi olla kahta tyyppiä - ulkoinen ja ulkoinen napa. Suurilla nopeuksilla ja pienellä määrällä napoja käytetään implisiittisiä naparoottoreita, koska niillä on kestävämpi rakenne, ja alhaisilla nopeuksilla ja suurella napamäärällä käytetään esivalmistetun rakenteen ulkopuolisia naparoottoreita. Tällaisten roottoreiden lujuus on pienempi, mutta niitä on helpompi valmistaa ja korjata.

Näkyvä naparoottori:

Niitä käytetään synkronisissa koneissa, joissa on suuri määrä napoja ja vastaavasti suhteellisen pieni n. HPP (hydrogeneraattorit). taajuus n 60:stä useisiin satoihin rpm. Tehokkaimpien vesigeneraattoreiden roottorin halkaisija on 12 m ja pituus 2,5 m, p - 42 ja n = 143 rpm.

Herätyskäämin lisäksi roottoriin sijoitetaan vaimennin tai vaimennuskäämi, jota käytetään synkronimoottoreissa käynnistykseen. Tämä käämitys suoritetaan samalla tavalla kuin "oravahäkki" -tyyppinen oikosulkukäämi, vain paljon pienemmällä poikkileikkauksella, koska roottorin päätilavuus on virityskäämityksen varassa. Implisiittisissä naparoottoreissa vaimenninkäämityksen roolia hoitavat roottorin kiinteiden hampaiden pinnat ja urissa olevat johtavat kiilat.

Tasavirtaa synkronisen koneen virityskäämiin voidaan syöttää koneen akselille asennetusta erityisestä DC-generaattorista, jota kutsutaan virittimeksi, tai verkosta puolijohteisen tasasuuntaajan kautta.

Katso myös tästä aiheesta:

Synkroninen kone voi toimia generaattorilla tai moottorilla. Synkroninen kone voi toimia moottorina, jos sen staattorikäämitykseen liitetään verkosta tuleva kolmivaihevirta. Tässä tapauksessa staattorin ja roottorin magneettikenttien vuorovaikutuksen seurauksena staattorikenttä vetää roottoria mukanaan. Tässä tapauksessa roottori pyörii samaan suuntaan ja samalla nopeudella kuin staattorikenttä.

Yleisin on synkronisten koneiden generaattoritoimintatapa, ja lähes kaikki sähkö tuotetaan synkronisilla generaattoreilla. Synkronimoottoreita käytetään yli 600 kW teholle ja 1 kW asti mikromoottoreina. Itsenäisten tehonsyöttöjärjestelmien yksiköissä käytetään synkronisia generaattoreita jännitteelle 1000 V asti.

Näillä generaattoreilla varustetut yksiköt voivat olla kiinteitä ja liikkuvia. Useimpia yksiköitä käytetään dieselmoottoreiden kanssa, mutta niitä voidaan käyttää kaasuturbiineilla, sähkömoottoreilla ja bensiinimoottoreilla.

Synkroninen moottori eroaa synkronisesta generaattorista vain käynnistysvaimennuskäämissä, jonka pitäisi antaa moottorille hyvät käynnistysominaisuudet.

Kaavio kuusinapaisesta synkronisesta generaattorista.Yhden vaiheen käämien osat on esitetty (kolme sarjaan kytkettyä käämiä). Kahden muun vaiheen käämit on sijoitettu kuvan mukaisiin vapaisiin koloihin. Vaiheet on kytketty tähdellä tai kolmiolla.

Generaattoritila: moottori (turbiini) pyörittää roottoria, jonka käämiin syötetään vakiojännite? syntyy virtaa, joka luo pysyvän magneettikentän. Magneettikenttä pyörii yhdessä roottorin kanssa, ylittää staattorin käämit ja indusoi niihin samansuuruisia ja -taajuisia, mutta 1200 siirrettyjä EMF:itä (symmetrinen kolmivaihejärjestelmä).

Moottoritila: staattorin käämitys on kytketty kolmivaiheiseen verkkoon ja roottorin käämi tasavirtalähteeseen. Koneen pyörivän magneettikentän ja kenttäkäämin tasavirran vuorovaikutuksen seurauksena syntyy vääntömomentti Mvr, joka saa roottorin pyörimään magneettikentän nopeudella.

Synkronisen moottorin mekaaniset ominaisuudet– riippuvuus n(M)– on suoran vaakasuora jana.

Asynkronisten moottoreiden massiivinen käyttö merkittävillä alikuormituksilla vaikeuttaa voimajärjestelmien ja asemien toimintaa: järjestelmän tehokerroin pienenee, mikä johtaa lisähäviöihin kaikissa laitteissa ja linjoissa sekä niiden vajaakäyttöön pätötehon suhteen. Siksi tuli tarpeelliseksi käyttää synkronimoottoreita, erityisesti mekanismeissa, joissa on suuritehoiset käyttölaitteet.

Synkronimoottoreilla on asynkronisiin moottoreihin verrattuna suuri etu, joka piilee siinä, että DC-virityksen ansiosta ne voivat toimia cosphi = 1:llä eivätkä kuluta loistehoa verkosta, ja yliviritteen kanssa toimiessaan ne jopa antaa verkkoon loistehoa. Tämän seurauksena verkon tehokerroin paranee ja jännitehäviöt ja häviöt siinä vähenevät sekä voimalaitoksissa toimivien generaattoreiden tehokerroin kasvaa.

Synkronisen moottorin suurin vääntömomentti on verrannollinen U:aan, kun taas asynkronisen moottorin maksimivääntömomentti on U 2 .

Toisaalta synkronimoottoreiden suunnittelu on monimutkaisempaa kuin oikosulkumoottoreiden, ja lisäksi synkronimoottoreissa tulee olla viritin tai muu laite, joka syöttää kenttäkäämitykseen tasavirtaa. Tämän seurauksena synkroniset moottorit ovat useimmissa tapauksissa kalliimpia kuin oikosulkumoottorit.

Synkronimoottoreiden käytön aikana ilmeni merkittäviä vaikeuksia niiden käynnistyksessä. Nämä vaikeudet on nyt voitettu.

Synkronimoottoreiden käynnistys ja nopeuden säätö on myös vaikeampaa. Synkronimoottoreiden etu on kuitenkin niin suuri, että suurilla tehoilla niitä kannattaa käyttää siellä, missä toistuvia käynnistyksiä ja pysäytyksiä ja nopeuden säätöä ei tarvita (moottorigeneraattorit, tehokkaat pumput, puhaltimet, kompressorit, myllyt, murskaimet jne.) .

Synkroniset koneet- Nämä ovat koneita, joissa roottorin pyörimisnopeus on sama kuin staattorin magneettikentän pyörimisnopeus. Synkronisen pääosat koneet ovat ankkuri ja kela. Yleisin malli on, että ankkuri sijaitsee staattorissa ja roottorissa on kela, joka on erotettu siitä ilmaraolla. Ankkuri edustaa yksi tai useampi AC-käämi. Moottoreissa ankkuriin syötettävät virrat muodostavat pyörivän magneettikentän, joka kytkeytyy induktorin kenttään ja siten energia muuttuu. Generaattoreissa ankkurin reaktiokenttä luodaan induktorista ankkurikäämiin indusoituvilla vaihtovirroilla. Induktori koostuu navoista- DC-sähkömagneetit tai kestomagneetit. Synkronisia koneinduktoreja on kahta eri mallia: ulkoneva napa tai ei-ulottuva napa. Näyttävä napakone erottuu siitä, että navat ovat voimakkaita ja niiden rakenne on samanlainen kuin DC-koneen navat. Implisiittisellä naparakenteella magnetointikäämi sopii induktorin sydämen uriin, hyvin samankaltaisesti kuin vaiheroottorilla varustettujen asynkronisten koneiden roottoreiden käämitys, ainoana erona on, että napojen väliin jätetään tilaa, jota ei täytetty johtimilla (ns. iso hammas). Ei-ulottuvia pylväitä käytetään nopeissa koneissa pylväiden mekaanisen kuormituksen vähentämiseksi. Magneettisen vastuksen vähentämiseksi Käytän roottorin ja staattorin ferromagneettisia ytimiä. Pohjimmiltaan ne ovat sähköteräksestä valmistettu laminoitu rakenne. Jokainen synkroninen kone tarvitsee heräteprosessin- aiheuttaa siihen magneettikentän. Synkronisten koneiden pääasiallinen herätemenetelmä on sähkömagneettinen heräte, jonka ydin on, että herätekäämi sijoitetaan roottorin napoihin. Kun tasavirta kulkee tämän käämin läpi, syntyy virityksen MMF, joka indusoi magneettikentän koneen magneettijärjestelmään. Herätyskäämin syöttämiseen käytetään erityisiä itsenäisen virityksen DC-generaattoreita, joita kutsutaan virittimiksi B , jonka herätekäämi (OV) sai tasavirtaa toiselta generaattorilta (rinnakkaisheräte), jota kutsutaan osaherätteeksi (PV). Synkronisen koneen roottori sekä heräte- ja osaherätinankkurit sijaitsevat yhteisellä akselilla ja pyörivät samanaikaisesti. Tässä tapauksessa virta tulee synkronisen koneen herätekäämiin liukurenkaiden ja harjojen kautta. Herätysvirran ohjaamiseen käytetään säätöreostaatteja, jotka sisältyvät virittimen (r 1) ja osaherättimen (r 2) herätepiireihin.

Synkronisissa generaattoreissa on käytetty kosketuksetonta sähkömagneettista herätejärjestelmää, jossa synkronisen generaattorin roottorissa ei ole liukurenkaita.

Tässä tapauksessa taudinaiheuttajana käytetään myös vaihtovirtageneraattoria, jossa käämi, jossa EMF indusoituu (ankkurikäämi), sijaitsee roottorilla ja virityskäämi staattorilla. Tämän seurauksena virittimen ankkurikäämitys ja synkronisen koneen virityskäämi osoittautuvat pyöriviksi, ja niiden sähköliitäntä suoritetaan suoraan, ilman kosketusrenkaita ja harjoja. Mutta koska heräte on vaihtovirtageneraattori ja virityskäämitykseen on syötettävä tasavirtaa, niin herättimen ankkurikäämin lähdössä kytketään päälle puolijohdemuunnin, joka on asennettu synkronisen koneen akselille ja pyörii yhdessä synkronisen koneen herätekäämi ja heräteankkurikäämi. Herättimen virityskäämi saa virran aliherättimestä (PV) - tasavirtageneraattorista - tulevalla tasavirralla. Synkronisissa generaattoreissa, mukaan lukien Vetogeneraattoreissa on yleistynyt itseviritysperiaate, kun virittymiseen tarvittava vaihtovirtaenergia otetaan synkronisen generaattorin staattorikäämistä ja muunnetaan tasavirtaenergiaksi alaspäin muuntajan ja tasasuuntaajan puolijohdemuuntimen (PP) kautta. ). Itseherätyksen periaate perustuu siihen, että generaattorin alkuherätys tapahtuu koneen magneettipiirin jäännösmagnetismin vuoksi.

Kysymys 58 Niiden ulkonäkö ja analyysi. Synkronisen generaattorin tyhjäkäyntiominaisuus. Siinä on suoraviivaiset ja kaarevat osat, mikä liittyy magneettijärjestelmän teräksen kyllästymiseen. Oikosulkuominaisuus: Tämä on staattorivirran riippuvuus herätevirrasta suljetuilla staattorikäämin liittimillä ja vakionopeudella. Kone toimii kuormituskäyrän ja oikosulkuominaisuuden suoralla osalla tulee olemaan suora. Ulkoinen ominaisuus. Edustaa staattorikäämin napojen jännitteen riippuvuutta kuormitusvirrasta: U 1 = f(I 1) I kanssa \u003d const; сos φ 1 = const; n 1 = n nom = vakio. Ohjausominaisuus. Se näyttää, kuinka generaattorin viritysvirtaa tulisi muuttaa kuormituksen muutoksilla niin, että jännite generaattorin navoissa pysyy muuttumattomana nimellisarvossa: I in = f(I 1) kohdassa U 1 = U 1nom = vakio; n 1 = n nom = const ja cos φ 1 = vakio++++Kuvat

Kysymys 57 Synkronisen generaattorin jänniteyhtälö. Synkronisen generaattorin vektorikaaviot erityyppisille kuormille. Staattorikäämin (ankkurin) MMF:n vaikutusta kenttäkäämin MMF:ään kutsutaan ankkurireaktioksi. Ankkurin reaktio vaikuttaa synkronisen koneen toimintaominaisuuksiin, koska koneen magneettikentän muutokseen liittyy muutos staattorin käämitykseen indusoituneessa EMF:ssä ja näin ollen muutos useissa muissa, tämä EMF. Ankkurin reaktion vaikutus synkronisen koneen toimintaan riippuu kuorman arvosta ja luonteesta. Synkroniset generaattorit toimivat pääsääntöisesti sekakuormalla (aktiivinen-induktiivinen tai aktiivinen-kapasitiivinen). Mutta jotta voidaan selvittää kysymys ankkurireaktion vaikutuksesta synkronisen koneen toimintaan, on suositeltavaa tarkastella generaattorin toiminnan tapauksia äärimmäisillä kuormituksilla, nimittäin: aktiivinen, induktiivinen ja kapasitiivinen. Resistiivisellä kuormitusvirralla staattorin käämitys on samassa vaiheessa sen kanssa EMF. Tämä tarkoittaa, että maksimi vastaa suurinta virtaa. Osoitettuamme ”kiinnityssäännön” mukaisesti virityskäämien ja staattorin magneettivuon suunnan, näemme, että staattorin vuo Ф on suunnattu kohtisuoraan viritysvuon Fo suhteen, ts. ankkuri. Synkronisessa koneessa ankkurin poikittaisreaktio johtaa samoihin seurauksiin kuin tasavirtakoneessa, tuloksena oleva koneen kenttä vääristyy. Magneettikenttä heikkenee navan sisääntulevan reunan alla ja voimistuu navan lähtevän reunan alla. Koska teräksen kyllästyminen rajoittaa kentän vahvistusta, eikä kentän heikkenemistä ole rajoitettu, tuloksena oleva koneen magneettivuo pienenee. Tämä johtaa koneen EMF:n laskuun. Induktiivisella kuormalla staattorivirta on 90° EMF-vaiheen jälkeen. Siksi, kun staattorin virta saavuttaa maksiminsa, roottori ehtii kääntyä 90° ja staattorin vuo Ф g suuntautuu roottorin navan akselia pitkin, joka on vastapäätä päävirtaa Fo. Näin ollen staattorin vuo induktiivisella kuormalla heikentää konekenttää ja ankkurireaktiolla on pitkittäinen demagnetoiva vaikutus. Kapasitiivisella kuormalla Staattorin virta johtaa EMF:ään 90 °:lla, ja virta on suurin, kun roottori ei ole vielä saavuttanut pystysuoraa asentoa 90 °:lla, ja staattorin ja kenttäkäämityksen vuot ovat samat. Tässä tapauksessa koneen magneettikenttä tehostuu, ankkurireaktio magnetoituu pituussuunnassa.

Kysymys 60. Synkronisten generaattoreiden rinnakkaistoiminta. Synkronisten generaattoreiden rinnakkaistoiminnan kytkemisen tarpeellisuus ja ehdot. Menetelmät synkronisten generaattoreiden kytkemiseksi päälle rinnakkaiskäyttöä varten. Useiden rinnakkain kytkettyjen synkronisten generaattoreiden käyttö yhden kokonaisvoimageneraattorin sijasta on välttämätöntä keskeytymättömän virransyötön varmistamiseksi missä tahansa generaattorissa tapahtuvan onnettomuuden tai korjauspysähdyksen sattuessa. Jotta synkroninen generaattori voisi toimia rinnakkain, seuraavat ehdot on täytettävä V: 1. Kytketyn koneen jännitteen on oltava sama kuin verkkojännitteen tai käynnissä olevan koneen. 2. Kytketyn generaattorin taajuuden on oltava yhtä suuri kuin verkkotaajuus. 3. Kytketyn koneen kaikkien vaiheiden jännitteiden tulee olla vastakkaiset verkon tai käynnissä olevan koneen vastaavien vaiheiden jännitteiden kanssa. 4. Kolmivaiheisen synkronisen generaattorin kytkemiseksi rinnakkaiskäyttöä varten on myös varmistettava kytketyn koneen ja verkon sama vaihejärjestys. Generaattorin valu tilaan, joka täyttää kaikki määritetyt ehdot, kutsutaan synkronointiksi. Synkronointiehtojen noudattamatta jättäminen johtaa suurten kiertovirtojen esiintymiseen staattorikäämityksessä, joiden liiallinen arvo voi aiheuttaa onnettomuuden. Liitä generaattori verkkoon, jossa on rinnakkaiskäyttö oskillaattorit voivat käyttää joko tarkkaa synkronointimenetelmää tai itsesynkronointimenetelmää Hieno ajoitusmenetelmä. Tämän menetelmän ydin on siinä, että ennen generaattorin käynnistämistä verkossa se saatetaan tilaan, joka täyttää kaikki yllä olevat ehdot. Näiden ehtojen täyttymishetki eli synkronointihetki määritetään instrumentilla, jota kutsutaan synkronoskoopiksi. Itsesynkronointimenetelmä. Virittymättömän generaattorin roottori asetetaan voimanlähteellä pyörimään nopeudelle, joka eroaa synkronisesta korkeintaan 2-5 %, minkä jälkeen generaattori kytketään verkkoon. Ylijännitteiden välttämiseksi roottorin käämissä generaattorin ollessa kytkettynä verkkoon se on suljettu joltakin aktiiviselta resistanssilta. Koska tällä hetkellä generaattori on kytketty verkkoon, sen EMF on nolla (generaattori ei ole jännittynyt), niin staattorikäämin verkkojännitteen vaikutuksesta havaitaan jyrkkä virtapiikki, joka ylittää virran nimellisarvon. generaattorin virta. Staattorikäämin liittämisen jälkeen verkkoon virityskäämi liitetään tasavirtalähteeseen ja synkroninen generaattori vetäytyy sen roottoriin vaikuttavan sähkömagneettisen vääntömomentin vaikutuksesta tahdistustilaan eli roottorin nopeus muuttuu synkroniseksi. Tässä tapauksessa staattorin virta pienenee nopeasti.

Kysymys 62. Synkroniset koneet erikoistarkoituksiin. Reaktiiviset synkroniset, hystereesi-, askelmoottorit. Tarkoitus, laite ja toimintaperiaate. Suihkumoottori on ulkoinen napainen synkroninen kone ilman virityskäämiä. Moottorin vuo ja sen vääntömomentti muodostetaan ppm:nä. ankkurireaktio, josta nimi - suihkumoottori. Moottorin vääntömomentti M d johtuu lisätehosta R d, joka johtuu roottorin epätasaisesta johtavuudesta akseleilla d ja q. Edullisimmalla suhteella x q /x d voidaan pitää arvoa lähellä 0,5. Suihkumoottoreilla ei ole alkukäynnistysmomenttia. Siksi niiden roottorit toimitetaan oikosuljetulla käynnistyskäämityksellä. Synkronisella pyörimisellä oikosuljettu käämitys rauhoittaa ja vaimentaa roottorin värähtelyjä. Suihkumoottoreiden puute- pieni maksimivääntömomentti, tehokerroin (cosφ = 0,5) ja hyötysuhde.Moottoreille joiden teho on useita kymmeniä watteja η = 35÷40%, ja moottoreille, joiden teho on useita watteja η<25%. К достоинству реактивных синхронных двигателей следует отнести отсутствие колебаний ротора и высокую надежность работы.Askelmoottorit.Ohjauspulssien muuttamiseksi tietyksi kiertokulmaksi käytetään synkronimoottoreita, joissa kenttä ei pyöri tasaisesti, vaan kääntyy äkillisesti signaalin tullessa. Tällaisia ​​moottoreita kutsutaan askelmoottoreiksi. Staattorissa askelmoottoreita on kaksi(joskus kolme) spatiaalisesti siirrettyä käämiä, jotka voivat olla keskittyneitä tai hajautettuja. Moottoreiden roottorilla on aina selkeästi määritelty rakenne. Askelmoottorit jaetaan aktiiviroottorimoottoreihin (joissa on kenttäkäämitys tai kestomagneetit) ja reluktanssiroottorimoottoreihin (joissa ei ole viritystä). Askelmoottori toimii seuraavasti. Staattorin käämitys (tai staattorien yhdistelmä) syötetään tasavirralla. Tässä tapauksessa roottorin navat asennetaan viritettyjen staattorin napoja vasten, joiden käämien läpi virta kulkee. Kun tasavirta syötetään muihin staattorikäämiin, roottori pyörii yhden askeleen asentoon, jossa sen navat asettuvat seuraavia jännitteisiä staattorin napoja vasten. Joka kerta kun tasavirtaa kytketään ohjauskäämeissä, moottorin roottori pyörii yhden askeleen. Vaatimukset askelmoottoreille ovat:: toiminnan luotettavuus, nopeus, pieni askel, virheen kertymisen hyväksyttävyys askelmäärän lisääntyessä, vapaiden värähtelyjen puuttuminen askelta laadittaessa, ohjauskäämien vähimmäismäärä. Hystereesimoottori on synkroninen moottori, jonka vääntömomentti syntyy hystereesiilmiön vuoksi roottorin ferromagneettisen materiaalin uudelleenmagnetoinnin aikana. Hystereesimoottorin staattori on samanlainen kuin asynkronisen moottorin staattori: siinä on käämi, joka luo pyörivän magneettikentän (kolmivaiheinen, kaksivaiheinen, kapasitanssi jatkuvasti päällä, keskitetty suojatulla napalla jne.). Moottorin roottori tehty magneettisesti kovasta materiaalista ja siinä ei ole käämiä. Hystereesimoottorin vääntömomentti syntyy roottorimateriaalin voimakkaasti korostuneen hystereesin johdosta.Hystereesin ydin on, että roottorin ulkopuolisen magneettikentän muuttuessa (pyöriessä) alkeismagneetit molekyylikitkavoimien vaikutuksesta, asennetaan (kierretään) kentän suuntaan pienellä viiveellä kytkemällä staattorin käämitys päälle koneen vaihtovirtaverkossa muodostuu pyörivä magneettikenttä; kun taas indusoidut roottorin navat pyörivät samalla taajuudella kuin staattorin navat. Hystereesin puuttuessa roottorin navat sijaitsevat tarkalleen staattorin napojen alla:

Kysymys 61. Synkroniset moottorit. Perustiedot ja toimintaperiaate. Synkronisten moottorien käynnistys. Synkronimoottoreiden toiminta- ja U-muotoiset ominaisuudet. synkroninen kompensaattori. Tarkoitus ja laite. Synkroninen kone koostuu kahdesta pääosasta: kiinteästä - staattorista ja pyörivästä - roottorista, ja siinä on kaksi pääkäämiä. Yksi käämi on kytketty tasavirtalähteeseen. Tämän käämin läpi kulkeva virta muodostaa koneen päämagneettikentän. Tämä käämi sijaitsee napoissa ja sitä kutsutaan virityskäämiksi. Joskus pienitehoisissa koneissa ei ole virityskäämiä ja magneettikenttä syntyy kestomagneeteilla. Toinen käämitys on ankkurikäämi. Koneen tärkein EMF indusoituu siihen. Se sopii ankkurin uriin ja koostuu yksi-, kaksi- tai kolmevaiheisista käämeistä. Jos tasavirta kulkee virityskäämin läpi, se luo magneettikentän, joka on ajallisesti vakio ja napaisuus vaihtelee. Kun navat ja siten magneettikenttä pyörivät suhteessa ankkurikäämin johtimiin, niihin indusoituu muuttuva EMF, joka summattuina määrää vaiheiden tuloksena olevan EMF:n. Jos ankkuriin asetetaan kolme identtistä käämiä, joiden magneettiset akselit siirtyvät avaruudessa sähkökulmalla, joka on yhtä suuri kuin 120 °, niin näissä käämeissä indusoituu EMF muodostaen kolmivaiheisen järjestelmän. Käämityksiin indusoituvan EMF:n taajuus riippuu napaparien lukumäärästä p ja roottorin nopeudesta n: f1 = pn/60.

Synkronisen moottorin käynnistäminen suoralla verkkoyhteydellä ei ole mahdollista , koska roottoria ei sen merkittävän inertian vuoksi voi välittömästi kuljettaa pois staattorin pyörimiskentästä, jonka pyörimisnopeus asetetaan välittömästi. Tämän seurauksena staattorin ja roottorin välillä ei synny vakaata magneettista yhteyttä. Synkronisen moottorin käynnistämiseksi on käytettävä erityisiä menetelmiä, joiden ydin on ensin saada roottori pyörimään tahdistustaajuudelle tai sen lähelle, jolloin staattorin ja roottorin välille muodostuu vakaa magneettinen yhteys.

Yksi synkronoinnin suurimmista haitoista ny moottorit on niiden käynnistyksen vaikeus. Synkronimoottoreiden käynnistys voidaan suorittaa apukäynnistysmoottorilla tai asynkronisella käynnistyksellä. Synkronisen moottorin käynnistäminen apumoottorilla . Jos synkronisen moottorin, jossa on viritetty navat, roottoria pyöritetään toisella, apumoottorilla staattorikentän pyörimisnopeuteen, staattorin magneettiset navat, jotka ovat vuorovaikutuksessa roottorin napojen kanssa, saavat roottorin pyörimään edelleen itsenäisesti ilman ulkopuolista apua, ajallaan staattorikentän kanssa eli synkronisesti. Käynnistystä varten on välttämätöntä, että oikosulkumoottorin napaparien lukumäärä on pienempi kuin synkronisen moottorin napaparien lukumäärä, koska näissä olosuhteissa apuasynkroninen moottori voi kääntää synkronisen moottorin roottorin synkroniselle nopeudelle. Käynnistyksen monimutkaisuus ja apumoottorin tarve ovat tämän synkronisten moottoreiden käynnistysmenetelmän merkittäviä haittoja. Siksi sitä käytetään harvoin tällä hetkellä. Synkronisen moottorin asynkroninen käynnistys. Tämän käynnistystavan toteuttamiseksi sijoitetaan ylimääräinen oikosulkukäämi roottorin napojen napakappaleisiin. Koska käynnistyksen aikana suuri e. d.s., niin se suljetaan turvallisuussyistä veitsikytkimellä vastuksen vuoksi. Kun kolmivaiheisen verkon jännite kytketään päälle synkronisen moottorin staattorikäämitykseen, syntyy pyörivä magneettikenttä, joka ylittäessään roottorin napakappaleisiin upotetun oikosuljetun (käynnistys)käämin indusoi siihen virtoja. Nämä virrat, jotka ovat vuorovaikutuksessa staattorin pyörivän kentän kanssa, saavat roottorin pyörimään. Kun roottori saavuttaa maksimikierrosluvun (95-97 % synkronisesta nopeudesta), kytkin kytketään niin, että roottorin käämi kytketään tasajänniteverkkoon . Asynkronisen huono puoli käynnistys on suuri käynnistysvirta. Ankkurin virran riippuvuutta herätevirrasta kutsutaan U:ksi -O braznoy synkronisen koneen ominaisuudet. Näitä ominaisuuksia analysoimalla näemme, että ankkurivirran minimiarvo esiintyy tietyllä viritysvirran arvolla, mikä vastaa toimintaa, jossa cosφ = 1. Kun herätevirta muuttuu (lisää tai pienenee), ankkurivirta I a kasvaa reaktiivisen komponentin lisääntymisen vuoksi. Synkronisen moottorin suorituskykyominaisuudet

Synkronisia kompensaattoreita käytetään säätelemään energiajärjestelmien toimintatapoja, ylläpitämään optimaalista jännitetasoa, vähentämään verkkojen sähköhäviöitä, lisäämään läpimenoa ja varmistamaan energiajärjestelmien vakauden.

Synkroniset kompensaattorit ovat synkronisia koneita, jotka toimivat moottoritilassa ilman aktiivista kuormaa ja tuottavat verkkoon reaktiivista johtavaa (kapasitiivista) tai viivevirtaa (induktiivinen).