§ 2. Устройство СМ Основные конструктивные элементы СМ: неподвижный статор (якорь), вращающийся ротор. Статор (якорь) - как и у АМ в виде полого цилиндра, набирается из листов электротехнической стали, по внутренней поверхности укладывается трехфазная обмотка 1 Ротор – электромагнит, конструктивно выполняется 2 видов: с явно выраженными полюсами с неявно выраженными полюсами 2 Явнополюсной ротор полюс Обмотка возбуждения полюсный наконечник 3 Используется : в тихоходных машинах, для работы с малыми скоростями (1500, 1000, 750 об/мин и т.д.) – генераторах гидростанций, двигателях прокатных устройств и т.д. Чем больше число полюсов, тем меньше скорость. 4 Неявнополюсной ротор полюс Обмотка возбуждения 5 Используется : В быстроходных машинах: турбогенераторах, двигателях турбокомпрессоров и т.д. Количество полюсов небольшое – одна или две пары. 6 § 3 Принцип работы СМ в режиме двигателя Подключим статорную обмотка СД к 3фазной сети . Если ротор был приведен во вращение, то в статорной обмотке возникают токи, которые имеют противоположное направление ЭДС и создадут МП статора. Вместе с ротором вращается МП ротора, созданное в обмотке возбуждения ротора. 7 МП ротора и статора, неподвижные относительно друг друга, образуют результирующее МП. Это поле создает электромагнитные силы, действующие на ротор и создается вращающий момент. Т. об. СМ начнет работать в режиме двигателя. Если к валу двигателя приложить Мс>0, то ось МП ротора сместится относительно оси результирующего МП на угол рассогласования Θ в сторону отставания. 8 В установившемся режиме Мс = Мвр. Если увеличивать Мс, то будет возрастать Θ, механическая мощность двигателя и электроэнергия, потребляемая им из сети. Но при этом частота вращения ротора будет оставаться постоянной и равной синхронной частоте вращения МП статора. 9 Схема замещения и уравнение электрического состояния фазы статора СД jX I U U E0 j X I Е0 10 § 4. Принцип работы СМ в режиме генератора Ротор СГ приводится во вращение ПД. Вместе с ротором со скоростью n вращается МП возбуждения машины, которое создается постоянным током в обмотке возбуждения ротора. (направление МП всегда совпадает с направлением оси полюсов) Это поле индуцирует ЭДС в проводниках обмотки статора. 11 При подключении нагрузки к СГ в обмотке статора появятся токи. Эти токи создадут вращающееся МП статора (направление МП зависит от нагрузки подключенной к СГ) МП статора, неподвижное относительно вращающегося ротора и создает электромагнитные силы, приложенные к ротору. При наложении полей ротора и статора в машине образуется результирующее МП, ось которого опережает ось МП ротора на угол рассогласования Θ. 12 Схема замещения и уравнение электрического состояния фазы СГ jX I U ZН U Е0 jX I Е0 13 § 6. Основные характеристики СГ Характеристика холостого хода Е0 ,В При n=const ЭДС пропорционально магнитному потоку прямо E0 4.44 k w f Ф0 IB ,A При увеличении тока IB сначала наблюдается быстрое увеличение магнитного потока и ЭДС, но по мере насыщения магнитной цепи темп роста снижается Внешние характеристики cos const , n const , I B const U, B <0 активно-емкостная UXX=E0 =0 активная UН >0 активно-индуктивная IГ IН uн А U хх U н u 100% н 100% Uн uн Регулировочные характеристики cos const , n const IB >0 A =0 >0 I IН A Для поддержания напряжения постоянным при активной и активно-индуктивной нагрузке следует увеличивать, а при активноемкостной нагрузке – уменьшать ток возбуждения.