Индукторные синхронные машины

⇐ ПредыдущаяСтр 64 из 85Следующая ⇒

Некоторые устройства, например установки индукционного нагрева, гироскопические и радиолокационные устройства, требуют для своей работы переменного тока повышенной частоты, выражаемой сотнями и даже тысячами герц. Получение таких переменных токов посредством синхронных генераторов обычной конструкции сопряжено с непреодолимыми трудностями, так как связано с необходимостью либо увеличения частоты вращения свыше 3000 об/мин, либо чрезмерного увеличения числа полюсов, либо одновременного применения обоих мероприятий. Однако увеличение частоты вращения ведет к возрастанию центробежных усилий в роторе до опасных значений, а увеличение числа полюсов ведет к такому уменьшению полюсного деления , при котором размещение обмотки на статоре становится практически невозможным.

Для получения переменного тока повышенной частоты (до 30 кГц) применяют индукторные генераторы, отличительным признаком которых является то, что за один период магнитный поток в них не меняет своего знака, как в обычных синхронных генераторах, а лишь изменяется от до значений, т. е. пульсирует (рис. 23.12, а). Пульсирующий поток состоит из двух составляющих: постоянной и переменной , представляющей собой периодически изменяющийся как по значению, так и по направлению магнитный поток с амплитудой =0, 5( - ).Постоянная составляющая потока не наводит в обмотках ЭДС, а переменная составляющая, сцепляясь с рабочей обмоткой генератора, наводит в ней ЭДС.

Существует несколько конструктивных схем индукторных генераторов. Все они основаны на создании пульсаций магнитного потока за счет изменения проводимости магнитной цепи, т. е. за счет зубцовых пульсаций магнитного потока. Для этого статору и ротору генератора придают зубчатую структуру. Когда зубец ротора находится против зубца статора, то магнитный поток в зубце статора приобретает наибольшее значение, когда же против зубца статора расположен паз ротора, то магнитный поток в этом зубце статора становится наименьшим. При этом частота изменений переменного магнитного потока, а следовательно, и частота ЭДС, наведенной в рабочей обмотке этим потоком, пропорциональны числу зубцов ротора ₂:

. (23.8)

Рассмотрим одну из конструкций индукторного генератора, называемую сдвоенной (рис. 23.12, ). Статор 1 и ротор 5 генератора выполнены сдвоенными. Обмотка возбуждения 2, располагаемая на статоре, подключена к источнику постоянного тока и создает магнитный поток,

Рис. 23.12. Индукторный генератор сдвоенного типа:

— график магнитного потока; б — устройство генератора;

— взаимное расположение зубцов статора и ротора

замыкающийся вдоль вала ротора 4, при этом на каждой части статора (и ротора) возбуждаются полюсы одной полярности. Число зубцов на статоре и на роторе одинаково. Пульсации магнитного потока происходят за счет смещения. 5цов вращающегося ротора относительно зубцов статора. На каждом зубце статора расположена катушка 3, в которой переменной составляющей магнитного потока наводится ЭДС.

Весьма важным в индукторных генераторах является обеспечение постоянства общего магнитного потока при вращении ротора, так как в противном случае в обмотке возбуждения 2 будет индуцироваться ЭДС высокой частоты. В рассматриваемом индукторном генераторе постоянство общего магнитного потока обмотки возбуждения обеспечивается тем, что один пакет ротора смещен относительно другого пакета на половину зубцового деления (рис. 23.12, в). Благодаря этому магнитное сопротивление суммарному потоку возбуждения остается

неизменным при любом положении ротора. Это позволило ротор генератора сделать стальным монолитным (а не шихтованным) профрезерованными пазами.

Коэффициент полезного действия генераторов индукторного на несколько ниже, чем у генераторов промышленной частоты (50 Гц), из-за повышенных электрических потерь в обмотке статора, обусловленных эффектом вытеснения тока, вызывающего

увеличение активного сопротивления обмотки. Отсутствие обмоток на роторе позволяет исключить в индукторном генераторе контактные кольца. Это упрощает конструкцию генератора и повышает его надежность.

Генераторы индукторного типа применяются в качестве возбудителей турбогенераторов серии ТВВ (см. § 19.1). На рис. 23.13 показано устройство такого возбудителя — генератора индукторного типа мощностью 2700 кВА. В отличие от индукторного генератора сдвоенного типа (см. рис. 23.12) ротор возбудителя имеет шихтованную конструкцию. Вентиляция генератора выполнена по замкнутому циклу (см. § 31.4) с применением газоохладителей.

Индукторная синхронная машина обратима, т. е. она может работать не только в генераторном, но и в двигательном режиме. Индукторные синхронные двигатели позволяют получать весьма малые частоты вращения без применения механических редукторов. Синхронная частота вращения такого двигателя при частоте питающего напряжения , зависит от числа зубцов ₂ в сердечнике ротора: , = 60/ ₂. Например, при = 50 Гц и ₂ = 100 получим = 50× 60/100 = 30 об/мин.

Для получения вращающегося магнитного поля обмотку статора индукторного двигателя делают либо трехфазной, либо однофазной. В последнем случае на статоре помимо рабочей располагают еще и пусковую обмотку, включаемую в сеть через пусковой конденсатор.

Рис. 23.13. Возбудитель индукторного типа мощностью 2700 кВ× А

1 — статор; 2 — ротор; 3 — газоохладитель

Контрольные вопросы

1. Почему при пуске синхронного двигателя с постоянными магнитами возникает тормозной момент?

2. Объясните физическую сущность реактивного момента.

3. Как влияет глубина межполюсных впадин ротора на рабочий и пусковой моменты реактивного двигателя?

4. Объясните физическую сущность гистерезисного момента.

5. В чем различие шаговых двигателей с активным и реактивным роторами?

6. Как изменится шаг двигателя, если от раздельного включения обмоток перейти к раздельно-совместному?

Что такое частота приемистости шагового двигателя? Чем достигается большая частота пульсаций магнитного потока в индукторном генераторе?

Почему ротор индукторного генератора на рис. 23.12 имеет монолитную конструкцию, а на рис 23.13 — шихтованную?

⇐ Предыдущая 59 60 61 62 636465 66 67 68 Следующая ⇒