Принцип действия синхронного генератора

откуда α=ωt, т. е. угол между вектором результирующего поля и вертикальной осью линейно изменяется во времени и, следова­тельно, этот вектор вращается  с  постоянной  скоростью,  равной

В действительности двухфазная сеть обычно отсутствует, и пуск однофазного двигателя осуществляется включением двух катушек в одну общую для них однофазную сеть. Для получения угла сдви­га фаз между токами в катушках, примерно равного четверти периода, одну из катушек (рабочую) включают в сеть непосредст­венно или с пусковым активным сопротивлением, а вторую катушку (пусковую) — через индуктивную катушку (рис. 122, а) или кон­денсатор (рис — 122, б).

Пусковая обмотка включается только на период пуска в ход. В момент когда ротор приобретает определенную скорость, пуско­вая обмотка отключается от сети и двигатель работает как одно­фазный.

Отключает пусковую обмотку центробежный выключатель или специальное реле.

В качестве однофазного  двигателя  может  быть  использован любой трехфазный асинхронный двигатель. При работе трехфазного  двигателя в качестве однофазного рабочая или главная обмот­ка, состоящая из двух последовательно соединенных фаз трехфазного двигателя, включается непосредственно в однофазную сеть третья фаза, являющаяся пусковой или вспомогательной обмоткой включается в ту же сеть через пусковой элемент — сопротивление  индуктивность или конденсатор.

В однофазных двигателях малой мощности в качестве пуско­вой обмотки используют короткозамкнутые витки, укладываемые на полюсах статора. Статоры таких двигателей выполняют с явно выраженными полюсами (рис. 123), и рабочая обмотка уклады­вается на полюсы в виде катушек.

Каждый полюс разделен на две части, на одной из которых помещаются короткозамк­нутые катушки. В этих катушках создаются токи, препятствующие прохождению магнит­ного потока в части полюса В, вследствие чего магнитный поток в части полюса А до­стигает максимального значения раньше, чем в части полюса В. Эти два не совпадаю­щие по фазе потока создают вращающееся магнитное поле.

В короткозамкнутых катушках возни­кают добавочные потери, что снижает к. п. д. двигателя. Поэтому такой способ пуска в ход используют только в двигателях очень ма­лых мощностей  (до 100 вт),  где  значение к. п.д. не является первостепенной. 

Конденсаторный двигатель представляет собой однофазный асинхронный двигатель с двумя

обмотками на статоре и коротко-замкнутым ротором (рис. 124, а). В конденсаторных (двухфазных) двигателях вспомогательная обмотка рассчитана на длительное прохождение тока и остается включенной не только при пуске в ход двигателя, но и при работе. Наличие вращающегося поля при

работе двигателя улучшает  его рабочие  свойства  в сравнении с однофазными.

Круговое вращающееся магнитное поле в конденсаторном дви­гателе будет получено в случае равенства намагничивающих сил двух катушек, причем намагничивающая сила катушки К2 должна

опережать во времени намагничивающую силу катушки К1 на .

Это происходит при некоторой определенной нагрузке двига­теля. С изменением нагрузки нарушится условие получения кру­гового вращающегося поля.

При этом, помимо кругового прямого поля, появляется обрат­ное вращающееся поле, создающее тормозной момент, который уменьшает вращающий момент машины.

С увеличением емкости конденсатора увеличится и ток, т. е. возрастет нагрузка двигателя, при которой будет создано круговое вращающееся поле. Поэтому увеличение емкости конденсаторной батареи вызовет увеличение максимального момента машины, при­чем максимальный момент сместится в область больших нагрузок, т. е. больших скольжений (рис. 124, б).

При увеличении емкости возрастает также и пусковой момент Двигателя. Однако увеличение емкости батареи конденсаторов в рабочем режиме нежелательно, так как это ведет к снижению ско­рости и к. п. д. двигателя. Поэтому конденсаторные двигатели вы­полняют с двумя батареями конденсаторов — с постоянно включен­ной или рабочей емкостью Ср и пусковой емкостью Сп включае­мой только на период пуска в ход двигателя.

Контрольные вопросы

Объясните принцип действия асинхронного двигателя. Как изменить направление вращения ротора? Каким выражением определяется э. д. с. фазы обмотки машины переменного тока?

4.  Объясните устройство асинхронного двигателя с фазным и короткозамкнутым роторами.

5.  От чего зависит вращающий момент асинхронного двигателя?

6.  Если  напряжение  питающей  сети  понизится  на  10%,  то  в  какой  мере уменьшится вращающий момент?

7.  Объясните рабочие характеристики асинхронного двигателя.

8.  Как осуществляется пуск в ход асинхронных двигателей?

9.  Каково устройство двигателей с улучшенными пусковыми свойствами?

10.  Каким образом регулируется скорость трехфазных двигателей?

11.  Как происходит пуск в ход однофазных двигателей?

12.  Почему  конденсаторные  двигатели  снабжены  двумя  батареями  конденсаторов?

ГЛАВА  IX

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

§ ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ  IX

В синхронных машинах число оборотов ротора равно числу обо­ротов магнитного поля статора и, следовательно, определяется ча­стотой тока сети и числом пар полюсов, т. е

>Как и всякая электрическая машина, синхронная машина обра­тима, т. е. может работать как генератором, так и двигателем.

Синхронные генераторы широко применяются. Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами, первичными двигателями которых являются либо гидравлические, либо паровые турбины, либо двигатели внутреннего сгорания.

Синхронные  двигатели  используют  в  установках  средней  и  большой мощности. Основным достоинством их является высокий  коэффициент мощности. У этих двигателей соs  может быть равен единице, и, более того, они могут работать с потреблением опережающего тока из сети, представляя собой емкость для сети. Это свойство синхронных двигателей широко используется. Синхрон­ный двигатель, потребляющий опережающий ток из сети, компен­сирует реактивную мощность других приемников энергии, вклю­ченных в эту сеть, и повышает коэффициент мощности всего пред­приятия. Магнитное поле в машине создается постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения. Потребность в источнике  постоянного тока для питания обмотки возбуждения является очень существенным недостатком синхронных машин.

Обычно обмотки возбуждения получают энергию от возбудите­ля, который представляет собой генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Возбудитель находится на одном валу с рабочей машиной, и мощность его составляет малую величину, поряд­ка 1—5% мощности синхронной машины, возбуждаемой им. При небольшой мощности широко используются схемы питания обмо-

I ток возбуждения синхронных машин из сети переменного тока  Через полупроводниковые выпрямители. При вращении ротора магнитные линии потока остаточного магнетизма пересекают проводники обмотки статора и индуктируют в них э. д. с. Вызванный этой э. д. с. ток посредством трансформатора и полупроводниковых вен­тилей преобразуется в постоянный и протекает через обмотку возбуждения. Вследствие этого происходит усиление магнитного поля генератора  и  его  возбуждение  до  номинального  напряжения.

§ 100. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

В генераторах обмотка состоит  из большого  числа  проводов, которые, соединяясь между собой, образуют витки и катушки. Про­стейшим генератором может быть виток из провода / и 2, вращаю­щийся в магнитном поле (рис. 125). Магнитное поле возбуждается I током обмотки  возбуждения,  помещенной  на  полюсах  статора N —S.