Как се организират синхронни машини?

При повечето синхронни машини се използва обратна конструктивна схема в сравнение с машини с постоянен ток, т.е. възбуждащата система е поставена върху ротора и котвата е намотана върху статора. Това се обяснява с факта, че чрез плъзгащите се контакти е по-лесно да се осигури сравнително слаб ток на намотката на полето, отколкото тока към работната намотка. Магнитната система на синхронната машина е показана на фиг. 1.

Въздушните полюси на синхронната машина са разположени върху ротора. Ядрата на полюсите на електромагнитите се произвеждат по същия начин, както при машини с постоянен ток. На стационарната част - статорът е поставен ядрото 2, намотано от изолирани листове от електрическа стомана, в жлебовете на които е разположена работната намотка на променлив ток - обикновено трифазни.

Фиг. 1. Магнитна система на синхронна машина

При завъртане на ротора в намотката на котвата се предизвиква променлива емф, чиято честота е пряко пропорционална на скоростта на ротора. Променлив ток, протичащ през работната намотка, прави своето магнитно поле. Роторът и полето на работната намотка се въртят с подобна честота - синхронно. В режима на движение ротационното работно поле увлича магнитите на възбуждащата система, а в полето на генератора, напротив.

Ще разгледаме дизайна на най-масивните машини - турбо и хидрогенератори. Турбогенераторите се задвижват в ротация от парни турбини, които са по-икономични при по-високи скорости на въртене. Поради това турбогенераторите се произвеждат с най-малкия брой полюси на възбудителната система-2, което съответства на най-високата скорост на въртене 3000 об / мин при промишлена честота от 50 Hz.

Основният проблем на конструкцията на турбогенератора е разработването на надеждна машина с гранични стойности на електронно, магнитно, механично и термично натоварване. Тези изисквания налагат отпечатък върху цялата структура на машината (фигура 2).

Фиг. 2. турбогенератор Тип 1 - контактни пръстени и единица четка, 2 - лагера, 3 - ротор 4 - ротор превръзка, 5 - намотката на статора 6 - статор 7 - статорната намотка връзки 8 - фен.

Роторът на турбогенератора е направен под формата на твърдо коване с диаметър до 1,25 м, дължина до 7 м (работна част). Общата дължина на изкопите, вземайки предвид вала, е 12-15 м. На работната част се изрязват жлебовете, в които се полагат намотките на възбуждане. Така се появява двуполюсен електромагнит с цилиндрична форма без очевидно изразени полюси.

При производството на турбогенератори се използват нови материали и дизайнерски решения, а именно специфично охлаждане на активните части с струи от охлаждащия агент - водород или вода. За да се получи огромен капацитет, е необходимо да се увеличи дължината на машината, което й придава много типичен вид.

Хидрогенераторите (фиг.3) са значително по-различни в сравнение с турбогенераторите. Икономичността на режима на хидравличните турбини зависи от скоростта на водния поток, т.е. от главата. На плоски реки, да се направи голяма глава, е нереалистично, тъй като скоростите на въртене на турбината са много ниски - от 10 до стота обороти.

За да се постигне индустриална честота от 50 Hz, тези бавнодвижещи се машини са свързани с огромен брой стълбове. За да се настанят огромен брой стълбове, е необходимо диаметърът на ротора на хидрогенератора да се увеличава от време на време до 10-11 м.

Фиг. 3. надлъжен разрез хидрогенератор тип чадър 1 - ротор главина 2 - ротор джантата 3 - ротор поле 4 - статор сърцевина 5 - статор намотка 6 - пресичане, 7 - спирачка 8 - опорен лагер 9 - ротор концентратор.

Създаването на масивни турбо и хидрогенератори е комплексна инженерна задача. Необходимо е да се решат редица въпроси, свързани с механичните, електрически, термични и вентилационни изчисления и да се осигури технологичен проект на конструкцията в производството. Тези проблеми на рамото само до масивните дизайнерски и производствени екипи и фирми.

Много интересен дизайн на различни видове синхронни микромашини в които са широко използвани система с постоянни магнити и реактивната система, т.е.. Е. система, в която оперира магнитно поле води взаимодействие е с магнитно поле възбуждане и феромагнитен стърчащи роторни полюси, които нямат намотки.

Но все пак основното поле на технологиите, в което синхронните машини сега нямат съперници - е енергията. Всички генератори на електрическите станции от най-масовите до подвижните се произвеждат на базата на синхронни машини.

Фиг. 4. Синхронен турбо генератор

Що се отнася до синхронни двигатели, тогава слабата им точка е проблемът с пускането. Самият синхронният двигател обикновено не може да се ускори. За тази цел е оборудван със специална стартова намотка, работеща на принципа на асинхронна машина, която усложнява самата конструкция и процеса на изстрелване. Тъй като синхронните двигатели обикновено се пускат на средна и огромна мощност.

Училище за електротехник