Презентация "Синхронные машины""

Синхронные машины

Синхронные машины

Синхронные машины — это бесколлекторные машины переменного тока. По своему устройству они отличаются от асинхронных машин лишь конструкцией ротора, который может быть явнополюсным или неявнополюсным

Устройство синхронных машин

Синхронная машина состоит из неподвижной части статора и вращающейся части ротора.

Режимы работы синхронных машин

Синхронные машины могут работать в режимах: генераторный, двигательный и конденсаторный

Генераторный режим

В режиме генератора синхронная машина преобразует механическую энергию в электрическую. Она подключается к внешней нагрузке, которая потребляет электрическую энергию.

Двигательный режим

В режиме двигателя синхронная машина преобразует электрическую энергию в механическую. Она подключается к источнику электрической энергии, который подает переменное напряжение на статорные обмотки.

Конденсаторный режим

В режиме синхронного конденсатора синхронная машина используется для компенсации реактивной мощности в электрической сети. Она подключается параллельно к сети и работает в режиме генератора с нулевой активной мощностью .

Сравнение АМ и СМ

Синхронные машины

С виду внешне они похожи: у обоих электродвигателей есть неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), которые уложены в пазы сердечника, набранного из пластин, выполненных из электротехнической стали, и подвижный ротор. Кроме того, функция этих типов электродвигателей одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Асинхронная машина

Обороты асинхронного двигателя под нагрузкой всегда на величину скольжения отстают от вращения магнитного поля статора, в то время как обороты синхронного двигателя равны по частоте «оборотам» магнитного поля статора. И поэтому у асинхронного двигателя есть такой параметр – как скольжение- разность скоростей вращения ротора и вращающегося магнитного поля в статоре. У синхронного электродвигателя частота вращения ротора всегда равна частоте вращения электромагнитного поля.

Способы возбуждения

Существую два вида возбуждений синхронных генераторов – контактный и бесконтактный

Характеристики синхронного генератора

Существуют четыре характеристики синхронных генераторов – Характеристика холостого хода (х.х), внешняя характеристика, характеристика короткого замыкания (к.з) и регулировочная характеристика.

Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода - график зависимости напряжения на выходе генератора в режиме х.х.

Характеристика короткого замыкания

Характеристика короткого замыкания – Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 4, а) и при вращении ротора с частотой вращения n1постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25%.

Внешняя характеристика

Внешняя характеристика -Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки

Регулировочная характеристика

Регулировочная характеристика - на показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному

Потери и кпд синхронных машин

Основные потери синхронных машин складываются из – механических, электрических, магнитных потерь, а так же потерь на возбуждение

Магнитные потери

Потери в стали возникают в сердечниках якоря и полюсов в результате перемагничивания стали этих сердечников и образования в них вихревых токов.

Механичесские потери

Возникают в результате трения: в подшипниках, щеток по коллектору, деталей машины о воздух в процессе вентиляции. Эти потери вызывают нагрев подшипников, коллектора и щеток, с увеличением нагрузки они возрастают незначительно. При повышении частоты вращения якоря электрической машины механические потери резко возрастают.

Электрические потери

появляются в результате того, что каждая обмотка обладает определенным сопротивлением, препятствующим прохождению по ней электрического тока.

Параллельная работа синхронных машин

Практически все мощные генераторы работают параллельно. Обмотки якорей генераторов одной электрической станции через повышающие трансформаторы включены в общую сеть, связанную линиями электропередачи с электрической системой

Различают два вида включения: способом точной синхронизации и самосинхронизации (грубой синхронизации)

точная синхронизация на вращение света

точная синхронизация на потухание света

Самосинхронизация требует значительно меньше времени, чем точная синхронизация, так как не нужно дожидаться уравновешивания напряжений сети и генератора. Вследствие того, что при грубой синхронизации не контролируют фазу напряжения сети, а ЭДС генератора в момент включения E f  = 0, разность потенциалов в момент включения DU равна напряжению сети U C .

грубая синхронизация

Включение генераторов с помощью метода точной синхронизации

Устройство из ламп Л 1 , Л 2 , Л 3 , включенных в рассечку фаз параллельно контактам выключателя K называется синхроноскоп. Гасительное сопротивления R Г  и контакты выключателей K 1 , K 2  составляют автомат гашения поля АГП.

Включение генераторов с помощью метода грубой синхронизации

Самосинхронизация требует значительно меньше времени, чем точная синхронизация, так как не нужно дожидаться уравновешивания напряжений сети и генератора. Вследствие того, что при грубой синхронизации не контролируют фазу напряжения сети, а ЭДС генератора в момент включения E f  = 0, разность потенциалов в момент включения DU равна напряжению сети U C . Включение невозбужденного генератора на напряжение сети U C  равносильно внезапному короткому замыканию обмотки якоря с режима холостого хода при ЭДС якоря Е f  = U C .

Синхронные машины специального назначения

Синхронные машины с постоянными магнита­ми (магнитоэлектрические) не имеют обмотки воз­буждения на роторе, а возбуждающий магнитный поток у них создается постоянными магнитами, рас­положенными на роторе. Статор этих машин обыч­ной конструкции с двух- или трехфазной обмоткой.

Применяют эти машины чаще всего в качестве двигателей небольшой мощности. Синхронные ге­нераторы с постоянными магнитами применяют ре­же, главным образом в качестве автономно рабо­тающих генераторов повышенной частоты, малой и средней мощности.

Синхронные магнитоэлектрические двигате­ли

Синхронные магнитоэлектрические двигате­ли. Эти двигатели получили распространение в двух конструктивных исполнениях: с радиальным и акси­альным расположением постоянных магнитов.

Синхронные магнитоэлек­трические генераторы

Ротор та­кого генератора выполняют при малой мощности в виде «звездоч­ки» ( а ), при средней мощности — с когтеобразными полюсами и цилиндрическим постоянным магнитом ( б).  Ротор с когтеобразными полюсами дает возможность получить генератор с рассеянием полюсов, ограничивающим ударный ток при внезапном коротком замыкании генератора.

Синхронные компенсаторы

Синхронные компенсатор (СК) – это синхронная машина, предназначенная для генерирования реактивной мощности. Он включается в электрическую систему с целью повышения ее коэффициента мощности.

ВНИМАНИЕ!!!

Спасибо за внимание :)