УСТРОЙСТВО И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СМ.

СМ - двухобмоточная эл. машинапеременного тока, одна из обмоток к-ой присоединена к сети переменного тока с постоянной частотой, а вторая обмотка возбуждается постоянным током.

СМ имеет неподвижную часть - статор и подвижную - ротор.

СМ прямого исполнения: обмотка возбуждения на роторе, рабочая обмотка переменного тока на статоре.

СМ обращенного исполнения - обмотка возбуждения на статоре.

Обмотка переменного тока называется якорной, а часть машины с ней-якорем.

У СМ прямого исполнения-якорь-статор.

Часть машины, к-ая несет обмотку возбуждения наз. индуктором.

Обращенное исполнение применяется для М малой мощности(до 2-5 кВт). Для более мощных-прямое.

Статор прямого исполнения включает: корпус, в корпусе расположен магнитопровод (сердечник). Магнитопровод изготавливается из пластин электротехнической стали.

Если наружный диаметр магнитопровода больше 1м, то сердечник собирается из сегментов.

В сердечнике выштамповываны пазы.В пазах размещается обмотка статора.Фазы обмотки обычно соединены в звезду.

С двух сторон статор закрывается п/ш щитами.В п/ш щитах располагаются подшипники.В п/ш располагается вал ротора.На валу крепится магнитопровод ротора и располагается обмотка возбуждения.

Обм.возб.имеет такое же кол-во пар полюсов,как и обмотка якоря.

Обм.возб.питается через 2 контактных кольца и щетки от постороннего источника.Этот источник-система возбуждения.

Конструкция ротора зависит от ном.частоты вращения машины.

n≥1500 об/мин-неявнополюсный ротор.            n<1500 об/мин-явнополюсный ротор.

Явнополюсный ротор: полюсы крепятся к ободу для машин с малой мощностью с помощью болтов,для М большой мощности с помощью полюсных хвостов.На каждом полюсе устанавливается катушка обм.возб.Она изолируется от магн.провода.

Для крепления обм.возб.полюсные наконечники имеют выступы.Для этих же целей могут использоваться межполюсные распорки.

Для обеспечения устойчивой работы в переходных режимах на роторе устанавливается демпферная обмотка.

Обод ротора выполняется либо массивным(для М малой мощности) либо шихтованным из листов электротехн. стали(толщиной 1,5 -6 мм).

Листы стягивают шпильками. Если диаметр обода М не превышает 2-4 м,то обод изготавливается из сплошных листов и насаживается непосредственно на вал.При большем диаметре обод собирается из отдельных сегментов.

Для М,имеющих значительную осевую длину, в ободе имеются каналы охлаждения.

Особенности неявнополюсного ротора:

Сердечник неявн.ротора изготавливается как единое целое из одной поковки стали.

Обмотка возбуждения распределяется по нескольким пазам ротора.

Для защиты лобовых частей обмотки возбуждения от центробежных сил применяются бандажные кольца.Они изготавл.из ненамагничиной стали или титана.

Бандажные кольца жестко сопрягаются с сердечником илихвостовиком.Обмотка в пазах ротора удерживается ненамагнич.ддюралированными клиньями

Демпферной обмотки,как правило,нет.Ее роль играют массив ротора и проводящие клинья.

Область применения СМ.

Преобладающая часть электрич.энергии,используемой в нар.хоз.и бытовых целях,производится на ЭС с помощью 3хфазных генераторов.

В зависимости от первичного двигателя Г делятся на турбогенераторы и гидрогенераторы.

Синхр.Г небольшой мощности применяются дляпитания автономных нагрузок.

Привод таких Г осуществляется с помощью ДВС.

СД применяются в крупных установках для привода поршневых компрессоров,вентиляторов и т.д.

СМ целесообразно применять при больших мощностях и при редких переключениях.

Большое распространение получили СД малой мощности.Особенно микродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Все пром-ые М,как правило,выполняются на частоту 50 Гц.

Для СГ применяются напряжения:0,23,04,3,15;6,3;10,5;12,8;15,75.

Для М большой мощности могут применяться нестандартные напряжения 18-24 кВ.

Для СД:0,22;0,38;3;6;10 кВ; Uном=24- 400 В пост.тока.

 2.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СМ.

СМ могут работать в режиме двигателя и генератора.

Генератор: при работе СМ в качестве Г на обмотку возбуждения подается постоянное напряжение Uf

Uf-If-Фf(Ff)-Ef

Одновременно ротор Г вращают первичным приводным двигателем с частотой n.

Магнитный поток Фf обм.возб,кот-ый неподвижен относительно полюсов,будет вращаться относительно обмоток якоря с той же частотой n.

Вращающимся Ф в обмотке статора будет индуцироваться ЭДС Ef с частотой f=pn/60

В режиме ХХ:Ef=U1x(примерно равно)

Еф,Ев,Ес-будут сдвинуты на 120®.

Если к обмотке якоря подключить нагрузку,то по ней будут протекать токи.Эти токи будут создавать свои магн.потоки Фя,кот.созд.Fя.

Ia.Ib.Ic-Фа-Fа

Магнитодвижущие силы фаз обм.якоря будут создавать вращающ.поле созд.резкий Ф.

Фа+Фf=Ф

Этот резкий поток Ф взаимодействует с током якоря и созд.момент

М(э/м момент) ̴Ф*Ia*cosϕ/

Ia=IA=Iв=Ic

В режиме Г э/м момент действует навстречу внешнему врщающему моменту.т.е.явл.тормозящим.

Двигательный режим:Обмотка статора подключается в 3хфазной сети перемен.тока.Обмотка возбуждения подключ.к источнику постоянного тока.

По обмотке якоря протекает 3хфазная система токов.Токи обмотки статора созд.вращающееся поле.Ток обмотки возб.созд.Фвозб.

В рез-те взаимодействия вращ.магн.поле обмотки статора с полем обмотки возб.создается вращающимся моментом.

Под действием этого момента ротом двигателя вращается с синхронной частотой.

Э/м момент уравновешивается тормозящим моментом на валу двигателя.Сумма М=0 и машина работает синхронно

СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СМ(СВ)

СВ состоит из источника питания обм.возб. и регул.устройств.

СВ должны отвечать след.требованиям:1.обеспечивать надежное питание обм.возб. во все режимах(и при авариях)2.СВ должны обеспечивать устойчивое регулир.тока возб.при изменениях нагрузки 3.достаточное быстродействие 4.должны обеспечивать форсировку возб.

Системы возб.разделяются на зависимые и независимые.

Зависимые СВ питаются от главной или дополнительной обмотки якоря возбуждаемого Г.Независимая СВ питается от других источников.

Независимые делятся:прямые-ротор возб.находится на одном валу с ротором СМ или сопрягается с ним редуктором(более надежные).

Косненные-ротор возбудитея приводится во вращение спец.СД или АД.

Раньше прим.Э/м система прямого возбуждения.На одном валу с СМ нах.Г пост.тока от кот-ого питается обм.возб..это Г-возбудитель.

Электромагн.СВ не может применятся для возб.М большой мощности(>200 МВ*А)т.к. требуется большая мощность возбудителя(токи 800-1000А).

В наст время все большее применение получают вентельные СВ.Они применяются для СД и Г небольшой мощности, крупных турбоагрегатов, гидроГ, синх.компрессоров.

Виды вентельных СВ:

1)независимая ВСВ.при такой системе питание обмоткивозб. выполняется от вспомогат.синхрГ ротор к-ого закреплен на валу главного Г.

2)Бесщеточная СВ.в качестве вспомогательного Г использ.Г с рабочей обмоткой на валу машины.

Питание ОВ осн.Г производится от обмотки вспомог.Г через выпрямитель,к-ый располагается на том же валу. Достоинство-отсутствие скользящих контактов в цепи возб.всё вращается.

3)система самовозбуждения Питания ОВ производится от главной обмотки якоря самой машины.

-Токовый Т-необходим, чтобы обеспечить форсирование токов возбуждения при КЗ вблизи т.

-Т. Напряжения-для согласования напряжения обм.якоря и обм. возбуждения

-Рег-р возбуждения-учитывает изменчивость нагрузок.

-Реактор-для снижения токов КЗ.

Достоинство системы: Не требуется дополнительного возбудителя или вспомогательного генератора, надежность.

В системе возб.предусматривается спец. устройство, с помощью к-ого в аварийных ситуациях ток возб. Можно быстро уменьшить до нуля-гашение магн.поля. Использ. автомат гашения поля. Он замыкает обмотку возб. на спец. гасительный резистор.

Важные параметры СВ:

-Номинальное напряжение возбуждения.

-Кратность форсировки тока возбуждения(отношение наиб. Напряж. возб. К номинальному Uвозб.K=Umaxв/Uномв)

ПРОЦЕССЫ В СМ ПРИ ХХ.

При ХХ ток якоря равен 0.

Обмотка возб.образует магн.поле возбуждения.

МДС этого поля:

Ff=If*Wf. (Wf-кол-во витков обм.возб.)

Под действием этой МДС протекает магн.поток.

Ff-Фf-Ef

При этом Ef и Ff содержат высшие гармонические составляющие. Они обусловлены нелинейностью магн.характеристики М.

Высшие гармоники приводят к появлению добавочных потерь. Поэтому их стремятся минимизировать. стараются уменьшить гармоники МДС.

В возбужденной М на ХХ энергия тратится на следующие цели:

Px=∆Рмех+∆Рст+∆Рд.х.+∆Ров=Рп.д.

∆Рст-потери в магнитопроводе якоря

∆Рд.х-добавочные потери

∆Ров-потери цепи возб.

Px 0.3-3% от Рном

Чем больше мощность машины, тем меньше потери.