Синхронный генератор. 
Общая электротехника

Ротор синхронных машин вращается синхронно с вращающимся магнитным полем (отсюда их название). Поскольку скорости вращения ротора и магнитного поля одинаковы, в обмотке ротора не индуктируются токи. Поэтому обмотка ротора получает питание от источника постоянного тока.

Устройство статора синхронной машины (рис. 9.22) практически не отличается от устройства статора асинхронной машины. В пазы статора укладывают трехфазную обмотку, концы которой выводят на клеммовую панель. Ротор в некоторых случаях изготовляют в виде постоянного магнита.

Роторы синхронных генераторов могут быть явнополюсными (рис. 9.23) и неявнополюсными (рис. 9.24). Явнополюсные синхронные генераторы приводятся в действие сравнительно тихоходными турбинами гидроэлектростанций, неявнополюсные — паровыми или газовыми турбинами теплоэлектростанций.

Рис. 9.22.

Рис. 9.23.

Рис. 9.24.

Питание к обмотке ротора подводится через скользящие контакты, состоящие из медных колец и графитовых щеток. При вращении ротора его магнитное иоле пересекает витки обмотки статора, индуктируя в них ЭДС. Чтобы получить дуктируемого за один оборот ротора.

синусоидальную форму ЭДС, зазор между поверхностью ротора и статором делают переменной величины (рис. 9. 25), так чтобы магнитная индукция распределялась по синусоидальному закону.

Частота индуктированной ЭДС (напряжения, тока) синхронного генератора.

где р — число пар полюсов ротора генератора; п — скорость вращения ротора, об/мин.

Эта формула очевидна: отношение «/60 выражает число оборотов ротора в секунду; при р = 1 каждый оборот ротора соответствует полному циклу изменений индуктированного переменного тока (одному периоду); при увеличении р соответственно увеличивается и число периодов тока, ин;

Рис. 9.25.

Как и у любого генератора, основанного на законе электромагнитной индукции, индуктированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и скорости вращения ротора.

Используются различные способы возбуждения синхронных генераторов. Широкое распространение получил синхронный генератор с машинным возбудителем, представляющим собой генератор постоянного тока. Машинный возбудитель приводится в действие от того же первичного двигателя, что и синхронный генератор. Выходные зажимы возбудителя через щетки и кольца подсоединены к обмотке ротора синхронного генератора. Напряжение синхронного генератора можно регулировать реостатом в цепи обмотки возбуждения возбудителя, что удобно и энергетически выгодно, так как в этой обмотке протекают сравнительно небольшие токи.

Находят также применение генераторы с самовозбуждением через полупроводниковые или механические выпрямители.

Из характеристик синхронного генератора наибольший практический интерес представляют внешние характеристики, выражающие зависимость напряжения на зажимах генератора оттока нагрузки при неизменных значениях тока возбуждения, частоты и коэффициента мощности.

Внешние характеристики снимают при повышении (рис. 9.26, а) и понижении (рис. 9.26, 6) напряжения, различных значениях коэффициента мощности нагрузки: cos ср = 1, cos ф = 0,8 (нагрузка индуктивная), cos ф = 0,8 (нагрузка емкостная). Очевидно, что, так же как и у трансформатора, напряжение на зажимах синхронного генератора повышается при увеличении емкостной нагрузки.

Отечественная промышленность выпускает синхронные генераторы на напряжения от 230 до 21 000 В.

Рис. 9.26.

Карточка № 9.15 (149) Синхронный генератор

Продолжение карт. № 9.15