Пристрій і принцип роботи синхронного генератора
§ 5.14. ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП РОБОТИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
У синхронних машинах магнітне поле струмів якірної обмотки і ротор обертаються з однаковою швидкістю (синхронно). Синхронні машини оборотні, тобто. Е. Вони можуть працювати як генератори і як двигуни. Однак найбільше поширення вони отримали як генератори змінного струму, які встановлюють на всіх сучасних електростанціях.
Генератор змінного струму був винайдений видатним українським іелектротехніком П. Н. Яблочкова. Цей генератор був застосований для живлення електричних свічок і за принципом роботи нічим не відрізнявся від сучасних генераторів, будучи першим багатофазним генератором. На його статорі були укладені ізольовані один від одного кілька обмоток, кожна з яких мала свою ланцюг з групою свічок.
У 1888 р інший видатний український електротехнік М. О. Доліво-Добровольський побудував перший в світі трифазний генератор потужністю близько 3 кВА.
Синхронний генератор має дві основні годинку ротор і статор.
Ротор (рухлива, обертається частина машини) утворює систему обертових електромагнітів, що живляться постійним струмом від зовнішнього джерела.
Статор (нерухома частина машини) нічим не відрізняється від статора асинхронної машини. У його обмотці дією магнітного поля ротора наводиться ЕРС, що подається на зовнішню ланцюг генератора (в режимі двигуна на обмотку статора подається напруга мережі). Така конструкція генератора дозволяє усунути ковзаючі контакти в ланцюзі навантаження генератора (обмотка статора з'єднується з навантаженням безпосередньо) і надійно ізолювати робочу обмотку від корпусу машини, що має велике значення для сучасних генераторів, виготовлених на великі потужності при високих напругах. Основний магнітний потік синхронного генератора, створюваний обертовим ротором, збуджується від стороннього джерела-збудника, що представляє собою звичайний генератор постійного струму (потужністю 0,5-10% від потужності генератора). Збудник встановлюється на загальному валу з генератором або з'єднується з валом генератора муфтою або ремінною передачею. Постійний струм від збудника проходить через обмотку ротора через два кільця і нерухомі щітки, встановлені на валу ротора.
За своєю конструкцією ротори розрізняють явнополюсние (рис. 5-25, а) і неявнополюсного (рис. 5-25, б). Число пар полюсів ротора обумовлено швидкістю його обертання. При частоті генерується ЕРС 50 Гц неявнополюсного ротор швидкохідної машини-турбогенератора, що обертається зі швидкістю
3000 об / хв, має одну пару полюсів, тоді як явнополюсний ротор тихохідного гідрогенератора (швидкість обертання якого визначається висотою напору води), що обертається зі швидкістю від 50 до 750 об / хв, має число пар полюсів відповідно від 60 до 4.
Малопотужні синхронні генератори (до 100 кВА), як правило, мають самозбудження: обмотка збудження живиться випрямленою струмом того ж генератора (рис. 5-26). Ланцюг порушення утворюють трансформатори струму, що включаються в ланцюг навантаження генератора, напівпровідниковий випрямляч ПВ, що збирається, наприклад, за схемою трифазного моста, і обмотка збудження генератора ОВ з регулювальним реостатом R.
Самозбудження генератора відбувається наступним чином. У момент пуску генератора завдяки залишкової індукції в магнітній системі з'являються слабкі ЕРС і струми в робочій обмотці генератора. Це призводить до появи ЕРС у вторинних обмотках трансформаторів ТТ і невеликого струму в ланцюзі збудження, що підсилює індукцію магнітного поля машини. ЕРС генератора зростає до тих пір, поки магнітна система машини повністю не збудиться.
Такі генератори (однофазні та трифазні) використовують в малопотужних низьковольтних пересувних електростанціях, що застосовуються, наприклад, в сільському господарстві для електростріжкі овець і доїння корів, а також для харчування сільських пересувних кіноустановок і т. Д. У цих генераторах робоча обмотка часто виконується на роторі, а на внутрішній поверхні статора влаштовується полюсна система з явно вираженими полюсами. Підключення генератора до зовнішньої навантаженні здійснюється через ковзаючі струмознімання (щітки з кільцями на осі ротора).