СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИНХРОННЫХ МАШИНАХ
Лекции 98-99
Определение синхронных машин
Существует множество определений для синхронных машин, как синхронных двигателей, так и синхронных генераторов. По стандарту «ГОСТ 27471-87 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ Термины и определения», определение синхронных машин формулируется следующим образом: Синхронная машина это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, подключенной к обмотке якоря, не зависит от нагрузки в области допустимых нагрузок.
На мой взгляд, одно из наиболее удачных определений звучит как:
Синхронной машиной называется электрическая бесколлекторная машина переменного тока, у которой скорости вращения ротора и магнитного поля статора равны и находятся в строгом соответствии с частотой тока в сети , в которую эта машина включена.
Проанализируем это утверждение. В курсе электротехники при изучении принципа генерирования трёхфазного тока мы познакомились с устройством простейшего трёхфазного генератора. Опираясь на полученные ранее знания докажем справедливость сформулированного выше определения.
|
|
На статоре синхронной машины располагается трехфазная обмотка переменного тока, на роторе расположена обмотка постоянного тока, создающая поток возбуждения машины. При вращении ротора с постоянной скоростью, в трёх обмотках статора будут наводиться фазные ЭДС. Они изменяются по синусоидальному закону, имея полный период изменения равный времени полного цикла изменения магнитного поля (0-N-S-0). Частота изменения ЭДС определяется как:
Где: количество пар полюсов ротора, скорость вращения ротора (об/мин)
Эта частота равна частоте тока в сети, которая подключается к генератору.
Обмотки статора располагаются под углом 120о относительно друг друга, то есть образуют трёхфазную обмотку. Поэтому ток статора и в подключенной сети является трёхфазным, частота токов равно частоте ЭДС: . Совокупность магнитных потоков трех фаз совместно образуют (как и в асинхронной машине) вращающийся магнитный поток, скорость которого:
Учитывая выражение для частоты ЭДС, получим:
Тогда: .
Получаем то, что следовало доказать: частота сети прямо пропорциональна скорости вращения магнитного потока генератора, при этом магнитное поле ротора и магнитное поле статора вращаются синхронно, образуя единый магнитный поток (в случае генератора).
В случае синхронного двигателя: питающий трёхфазный ток образует в статоре двигателя вращающееся магнитное поле, скорость которого пропорциональна частоте сети: . А это поле увлекает за собой, ротор двигателя, представляющий собой магнит или электромагнит. Таким образом, ротор и магнитное поле вращаются синхронно, то есть, скорость ротора равна скорости магнитного поля статора. А это то, что мы доказывали.
|
|