Устройство и принцип действия Синхронные машины используют прежде всего в качестве генераторов Их устанавливают на электрических станциях для преобразования механической энергии в элек трическую
Синхронный генератор состоит из неподвижного статора 2 (рис. 196, а), на котором размещаются три обмотки (А - X, В У, С - Z), и вращающегося ротора 1 с полюсами, на которых находится обмотка возбуждения ОВ. Постоянный гок, поступающий в обмотку возбуждения, намагничивает ротор, а первичный двигатель вращает его с частотой п. При этом обмотки статора пересекаются магнитным полем и в них индуцируются переменные э. д. с., сдвинутые по фазе на угол 120 . Источником постоянного тока возбуждения 1 в является возбудитель небольшой генератор постоянного тока, мощность которого составляет 2-3% мощности грехфазного генератора. Якорь генератора постоянного тока соединен с валом синхронного генератора и приводится во вращение общим первичным двигателем.
При работе первичного двигателя (рис. 196, б) вращается вал ротора 1 и якорь 2. Ток возбуждения 1 в проходит от положительного полюса возбудителя через щетку Щ1 и кольцо 3, обмотку возбуждения синхронного генератора 6, кольцо 4, щетку Щ2 к отрицательному полюсу возбудителя.
В некоторых синхронных генераторах для создания магнитного потока используется самовозбуждение. В таких генераторах цепь возбуждения подключают к обмоткам статора 7 через специальный выпрямитель. При вращении ротора 5 в обмотках статора 7 возникает небольшой переменный ток за счет остаточной индукции. Этот ток выпрямляется и, поступая в обмотку возбуждения, усиливает магнитный поток ротора, а следовательно, и э. д. с. генератора. Ротор можно вращать паровой или водяной турбиной или двигателем внутреннего сгорания. В соответствии с этим синхронный генератор называется турбогенератором, гидрогенератором или дизель-генератором.
Частота 1 вырабатываемого тока прямо пропорциональна частоте вращения первичного двигателя п и числу пар полюсов ротора: 1 = - рп/60. Поэтому тихоходные генераторы, работающие совместно с водяными турбинами, имеют большое число явно выраженных полюсов. Генераторы с неявно выраженными полюсами работают совместно с паровыми турбинами и являются быстроходными.
В каждой обмотке статора наводится э. д. с.
Е =4,44/даФ К,
где да - число витков обмотки;
Ф - магнитный поток ротора;
К - постоянный коэффициент обмотки.
Э. д. с. и напряжение генератора регулируют реостатом в цепи обмотки возбуждения генератора постоянного тока. Если увеличить ток возбуждения этого генератора, то увеличатся его напряжение и ток возбуждения 1 в синхронного генератора, в результате чего возрастет магнитный поток Ф ротора и индуцируемая э. д. с. Е. К. п. д. синхронных генераторов большой мощности достигает 96-97%.
Синхронные генераторы применяют для резервного питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Они входят
Рис. 197. Трехфазный синхронный генератор (дизель-генератор):
1 - корпус статора; 2 - сердечник статора; 3 - пазы сердечника статора; 4 -- трехфазиая обмотка статора; 5 - полюс ротора; 6 --- катушка обмотки возбуждения; 7 - генератор постоянного тока в комплект дизель-генераторных агрегатов (ДГА) (рис. 197), которые используют при неисправности питающих трансформаторных подстанций. При соединении обмоток статора звездой линейное напряжение таких генераторов 380 В, мощность - 12, 24 или 48 кВ А.
Дизель-генераторы снабжены аппаратурой системы самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения (рис. 198). Последовательно с нагрузкой включены первичные обмотки трансформатора 77, а параллельно нагрузке - первичные обмотки трансформатора Т2. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены параллельно и питают выпрямитель В, к которому подключена обмотка возбуждения ОВ синхронного генератора. Вторичный ток 1 г последовательного трансформатора зависит от тока нагрузки 1, вторичный ток 1 и параллельного трансформатора - от напряжения нагрузки и. Ток на входе выпрямителя 1^, равен геометрической сумме токов и и 1„, т. е. 1 - 1 г +
Ток возбуждения 1 в зависит не только от тока 1 и напряжения и нагрузки, но и от угла сдвига <р между ними.
Поэтому такую схему называют схемой фазового компаундирования.
Коэффициенты трансформации трансформаторов 77,
Т2 и индуктивности Ь включенных катушек выбирают так, чтобы при любом токе 1
Рис. 198. Схема синхронного генератора с автоматической регулировкой напряжения
и угле ф сохранялось постоянным напряжение генератора U. С возрастанием активной или активно-индуктивной нагрузки увеличиваются токи I t , 1__ 1„ и э. д. с. Е. В результате автоматически ком пенсируется действие возрастающего падения напряжения на обмотках статора. Самовозбуждение синхронных генераторов происходит так же, как и в генераторах постоянного тока, за счет остаточного магнетизма. Однако вследствие повышенного сопротивления выпрямителя при малых напряжениях э. д. с. от остаточного магнетизма недостаточна для самовозбуждения. Поэтому принимают ряд мер, улучшающих процесс самовозбуждения. Для этого параллельно выпрямителю В со стороны переменного тока включают резонансный контур, состоящий из конденсаторов. Емкость конденсаторов С выбирают такой, чтобы во время пуска, когда частота вращения ротора п < п„, наступил резонанс напряжений, при котором напряжение на конденсаторах и на входе выпрямителя повысилось. Благодаря этому снижается сопротивление выпрямителя, происходит самовозбуждение. При установившейся частоте вращения ротора п - п н условие резонанса нарушается и конденсаторы практически не влияют на работу схемы.
Характеристики. К основным характеристикам синхронного генератора относятся регулировочные, внешние и характеристики холостого хода. Характеристики снимают с помощью схемы, представленной на рис. 199.
Характеристика холостого хода (рис. 200, а) показывает зависимость э. д. с. Е обмотки статора от тока возбуждения 1 в при постоянной частоте вращения п и выключенной нагрузке, т. е. Е -- 1(/„) при п - const; 1 = const; I - 0.
Ток возбуждения синхронного генератора регулируется реостатом R (см. рис. 199), который включен последовательно с обмоткой возбуждения ОВ. Для измерения тока, напряжения и частоты на выходе генератора включены амперметры (РА1 - РАЗ), вольтметр PV и частотомер Hz. Характеристика холостого хода синхронного генератора подобна кривой намагничивания сердечника ротора.
Внешние характеристики (рис. 200, б) отображают зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки 1 при неизменных токе возбуждения, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. U - f (I) при 1 в = const; п = const и cos ф =- const.
Рис. 199. Схема синхронного генератора
Если увеличивать нагрузку с преобладанием индуктивности на генераторе, то его напряжение резко снижается (кривая 1), Это объясняется увеличением падения напряжения на обмотках статора и реакцией статора. Реакцией статора называется взаимодействие вращающегося магнитного потока статора с магнитным потоком ротора, которые вращаются с одинаковой скоростью (синхронно). С увеличением нагрузки возрастает магнитный поток обмоток статора, направленный противоположно магнитному потоку ротора. В результате размагничивания ротора снижается э. д. с. и напряжение генератора. Если к генератору подключить только активную нагрузку, то магнитный поток статора будет сдвинут относительно ротора на угол 90°. Размагничивающее действие реакции статора несколько снижается и напряжение генератора изменяется по кривой 2. При нагрузке с преобладанием емкости магнитный поток статора направлен в одну сторону с магнитным потоком ротора. Поэтому напряжение генератора изменяется по кривой 3.
Регулировочные характеристики (рис. 200, в) при активно-индуктивной нагрузке 1, активной нагрузке 2, активно-емкостной нагрузке 3 показывают зависимость тока возбуждения генератора 1 в от тока нагрузки 1 при постоянном напряжении, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. 1 в - f (/) при U const; п - const; cos
При вращении якоря в магнитном поле в проводниках его обмотки индуктируется эдс, переменная по величине и направлению (рис.117). Если начало и конец одного витка обмотки припаять к двум медным кольцам, на кольца наложить щетки, соединенные с внешней цепью, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на рис.117 а, в замкнутой цепи потечет переменный электрический ток (рис.117 б). На этом основано действие генератора переменного тока.
Если же начало и конец витка присоединить к двум медным полукольцам, изолированным друг от друга и называемым пластинами коллектора, и наложить на них щетки, то при вращении витка в магнитном поле (рис. 118а), в витке будет по- прежнему индуктироваться переменная эдс. Однако во внешней цепи будет протекать уже пульсирующий ток, переменный по величине, но постоянный по направлению (рис.118б).
Для установления этого обратимся теперь к рис.119а. Здесь показан якорь с одним витком. Начало витка (н ) припаяно к коллекторной пластине (а) , конец витка (к ) к пластине (б) . К коллекторным пластинам прижаты две неподвижные щетки, соединенные с внешней цепью. Рассмотрим три характерных положения витка в пространстве между полюсами. В положении (рис.119 а) виток находится в зоне действия северного полюса. Учитывая направление вращения якоря, определим направление эдс в витке по правилу правой руки. Необходимо учесть,
что эдс индуктируется только в той части витка, которая лежит поверх якоря. Ток в данном положении направлен от начала витка к его концу. Через правую щетку ток пойдет во внешнюю цепь. Поэтому эту щетку можно назвать положительной. Пройдя нагрузку, ток притекает к левой щетке генератора, которую можно назвать отрицательной.
В положении (б) (рис.119б) виток находится на нейтральной линии. Нейтральной линией или геометрической нейтралью называется линия, проходящая через центр якоря и перпендикулярная оси полюсов. Активная часть витка в этом положении, скользит вдоль магнитных линий, не пересекая их. Поэтому эдс в витке не наводится, и ток равен нулю. Обычно ширина щетки больше толщины изоляционного слоя между коллекторными пластинами, и виток, находясь на нейтральной линии, замыкается в этот момент щетками накоротко.
В положении (в) (рис.119 в) виток находится в зоне действия южного полюса. Определяя направление эдс, индуктированной в витке, находим, что ток направлен от конца витка к его началу. Если бы коллекторная пластина (а) по - прежнему соприкасалась с левой щеткой, а пластина (б) с правой щеткой, то изменение направления тока в витке вызвало бы перемену тока во внешней цепи. Но этого теперь не случится, так как изменение направления тока в витке после перехода его через нейтральную линию совпадает с таким моментом, когда под правую щетку подошла пластина (а) и под левую щетку – пластина (б).
Сравнивая первое и третье положения видно (рис.119 а,в), что ток витка в обоих случаях притекает к правой, положительной щетке, проходит по внешней цепи и возвращается к левой, отрицательной щетке. Во внешней цепи направление тока не изменяется и ток является пульсирующим (рис. 118б).
Назначение коллектора . Пульсацию тока можно уменьшить путем увеличения числа коллекторных пластин (вместо двух полуколец), соответственно увеличив число витков якоря, которые разделяются на отдельные части – секции.
Расположим на якоре четыре катушки, сдвинутые на 90 0 друг относительно друга, и соединим их между собой последовательно (рис.120 а). Число коллекторных пластин также увеличим до четырех. Направление индуктированной эдс в катушках определяем по правилу правой руки.
На рис. 120 б показаны кривые эдс катушек 1 и 2 . так как катушки сдвинуты в пространстве на 90 0 , то кривые эдс также сдвинуты по фазе на 90 0 . Кривые эдс у катушек 3 и 4 имеют тот же характер, что и у катушек 1 и 2, с той лишь разницей, что эдс катушек 1 и 3, с одной стороны, и катушек 2 и 4, с другой, равны по величине, но противоположны по направлению. Поэтому для выяснения вопроса ограничимся рассмотрением кривых эдс катушек 1 и 2. Поскольку катушки соединены между собой последовательно, то мгновенная величина эдс е общ, создаваемая двумя катушками, равна сумме мгновенных значений эдс каждой катушки. На рис.121 а показано сложение мгновенных значений обоих катушек. Кривая суммарной эдс имеет меньшую
пульсацию, чем кривые эдс отдельных катушек. Суммарная эдс катушек, находящихся под другим полюсом, имеет ту же величину, но противоположна по направлению суммарной эдс верхних катушек. Обе эдс включены параллельно по отношению к щеткам генератора.
Восемь катушек, размещенных на якоре, при сложении их мгновенных эдс дадут, как показано на рис.121б, суммарную эдс е общ, пульсации которой будут еще меньше, чем в предыдущем случае. Таким образом, размещая на якоре большое число проводников, увеличивая соответственно число коллекторных пластин, можно получить от генератора эдс, пульсации которой станут так незначительны, что ток, практически можно считать постоянным. Так, например, уже при 16 катушках на якоре колебания эдс будут менее одного процента. В современных машинах число катушек на якоре бывает свыше ста.
Итак, коллектор в генераторах постоянного тока служит для преобразования переменной эдс, индуктируемой в обмотке якоря, в постоянную эдс на щетках генератора.
В судовых электрических станциях переменного тока применяются синхронные генераторы трехфазного тока с независимым возбуждением и с самовозбуждением. Генераторы с независимым возбуждением имеют навешанный возбудитель (электрическая машина постоянного тока) в автоматическим и ручным регулятором напряжения. У самовозбуждающихся генераторов возбуждение осуществляется через полупроводниковый выпрямитель от статора генератора; саморегулирование напряжения осуществляется статическими приборами.
Синхронные машины могут работать как генераторами, так и двигателями. В зависимости от типа привода синхронные генераторы получили и свои названия. Турбогенератор, например, — это генератор, приводимый в движение паровой турбиной, гидрогенератор вращает водяное колесо, а дизель — генератор механически связан с двигателем внутреннего сгорания.
Синхронные двигатели широко применяют для привода мощных компрессоров, насосов, вентиляторов. Синхронные микродвигатели используют для привода лентопротяжных механизмов регистрирующих приборов, магнитофонов и т.д.
Статор синхронной машины по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя. В пазах статора размещается трехфазная, двухфазная или однофазная обмотки. Заметное отличие имеет ротор, который принципиально представляет собой постоянный магнит или электромагнит. Это налагает особые требования на геометрическую форму ротора. Любой магнит имеет полюса, число которых может быть два и более.
На рис. 7.1 приведены две конструкции генераторов, с тихоходным и быстроходным ротором.
Рис.7.1
Быстроходными бывают, как правило, турбогенераторы. Количество пар магнитных полюсов у них равно единице. Чтобы такой генератор вырабатывал электрический ток стандартной частоты f = 50 Гц, его необходимо вращать с частотой
Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. При подключении к генератору нагрузки генератор будет являться источником переменного тока.
Как было показано выше, величина наводимой в обмотке статора ЭДС количественно связана с числом витков обмотки и скорости изменения магнитного потока:
Переходя к действующим значениям, выражение ЭДС можно записать в виде:
где n — частота вращения ротора генератора,
Ф — магнитный поток,
c — постоянный коэффициент.
При подключении нагрузки напряжение на зажимах генератора в разной степени меняется. Так, увеличение активной нагрузки не оказывает заметного влияния на напряжение. В то же время индуктивная и емкостная нагрузки влияют на выходное напряжение генератора. В первом случае рост нагрузки размагничивает генератор и снижает напряжение, во втором происходит его подмагничивание и повышение напряжения. Такое явление называется реакцией якоря.
Для обеспечения стабильности выходного напряжения генератора необходимо регулировать магнитный поток. При его ослаблении машину надо подмагнитить, при увеличении — размагнитить. Делается это путем регулирования тока, подаваемого в обмотку возбуждения ротора генератора.
Простейший генератор трехфазного тока по конструкции аналогичен трехфазного токагенератору однофазного тока, только его якорь имеет не одну, а три обмотки АХ, BY, CZ, сдвинутые в пространстве друг относительно друга (рис. 7.2). При вращении якоря в этих обмотках наводятся э. д. с. одинаковой частоты, но имеющие разные фазы. Если амплитуды э. д. с. трех обмоток генератора равны друг другу, а сдвиг фаз между двумя любыми смежными э. д. с. равен -j= 120°, то трехфазная система э. д. с. называется симметричной.
Принцип действия синхронного генератора . Приводной двигатель развивает момент , вращая ротор генератора с частотой . По обмотке ротора протекает постоянный ток , её МДС создает магнитный поток ротора . Вращаясь вместе с ротором относительно статора, поток в соответствии с законом электромагнитной индукции (ЭМИ) индуцирует в каждой фазе обмотки статора ЭДС . При замкнутой внешней цепи по обмоткам статора протекает ток нагрузки I , который, в свою очередь, образует МДС статора . МДС создает магнитный поток реакции якоря и поток рассеяния (аналогичный асинхронному двигателю), который замыкается поперёк пазов статора и вокруг лобовых частей обмотки статора. Потоки и наводят в обмотке статора соответственно ЭДС и .
Векторная сумма ЭДС 
и падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора равно напряжению на выходах генератора U.
Магнитные потоки статора и складываются с магнитным потоком ротора , который, взаимодействуя с током статора I , образует тормозной момент (обратная связь), противодействующий вращающему моменту приводного двигателя. Вырабатываемая статором генератора активная мощность P поступает в электрическую нагрузку.
Уравнение напряжений обмотки статора. На рис 4.9 приведена схема замещения одной фазы статора генератора. Составим по этой схеме уравнения второго закона
Кирхгофа:
Здесь - ЭДС, индуцируемая магнитным потоком ротора ; и – ЭДС, индуцируемая соответственно магнитным потоком реакции якоря и потоком рассеяния; - падение напряжения на активном сопротивлении обмотки статора;U – фазное напряжение статора генератора.
ЭДС и наводятся магнитными потоками и , которые пропорциональны вызывающему их току статора. Поэтому эти ЭДС могут быть выражены через постоянные индуктивные сопротивления и , т.е. 
и 
. Тогда .
Обозначим сумму внутренних индуктивных сопротивлений машины 
, где – синхронное сопротивление.
Обычно << , поэтому активным сопротивлением обмотки якоря можно пренебречь. Тогда уравнение (4.1) обмотки статора принимает вид:
. (4.2)
Схема замещения генератора, отвечающая уравнению (4.2), изображена на рис. 4.8.
Векторная диаграмма синхронного генератора. Векторную диаграмму строят в соответствии с уравнением (4.2). Если нагрузка генератора активно-индуктивная, то вектор тока статора I отстает по фазе на угол от вектора напряжения U , а вектор индуктивного падения напряжения опережает вектор тока на угол (рис. 4.10,а). Сумма векторов U и дает вектор ЭДС . Угол между векторами и U называют углом нагрузки , а угол между векторами и I обозначается . ЭДС соответствует магнитный поток ротора , а напряжению U – результирующий магнитный поток машины (рис. 4.9,б). В генераторном режиме поток опережает поток на угол , чему соответствует сдвиг на тот же угол полюса ротора относительно полюса N и результирующего поля машины. Силовые линии магнитного поля между полюсами показаны тонкими сплошными линиями. В генераторном режиме в результате взаимодействия полюсов и N образуется противодействующий момент .
Работа синхронного генератора на автономную нагрузку. Синхронные генераторы работают в автономном режиме (рис. 4.4, б ) в тех случаях, когда промышленная электрическая сеть имеет недостаточную мощность или вообще отсутствует, например, на удалённых строительных площадках, нефтяных и газовых промыслах, лесозаготовительных пунктах, морских и речных судах, летательных аппаратах и т.п. Напряжение на выводах автономно работающего синхронного генератора U в большой степени зависит от нагрузки и её характера.
Зависимость U
(I
)
при n
0 =const, I
в =const и cosφ
= const называется внешней
характеристикой
генератора. Семейство внешних характеристик синхронного генератора при различных cos изображено на рис. 4.10. Характеристики показывают, что напряжение генератора при активно – индуктивной нагрузке ( >0) довольно резко падает, что объясняется размагничивающим действием реакции якоря, а при активно–ёмкостной нагрузке ( <0) изменяется незначительно и даже может увеличиваться, что связано с намагничивающим действием реакции якоря при этой нагрузке. При эксплуатации генератора стабилизацию напряжения осуществляют регуляторами возбуждения, которые при увеличении тока нагрузки I
увеличивают 
поток ротора Ф 0 , а следовательно, и ЭДС Е
0 за счёт увеличения тока I
в возбуждения ротора.
Работа синхронного генератора параллельно с трёхфазной сетью большой мощности на общую нагрузку. На электростанциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, параллельно работающих на общую электрическую сеть, а отдельные электрические станции объединяются в мощные энергосистемы (например, единая система европейской части РФ), которые обслуживают промышленных, коммунальных и бытовых потребителей.
При совместной работе синхронного генератора с сетью существенное значение имеют вопросы включения на параллельную работу, регулирования реактивной и активной мощностей генератора. При анализе параллельной работы принимается, что напряжение U с и частота сети постоянны. Рассмотрим включение генератора на параллельную работу с сетью.
В момент включения генератора в сеть возможен толчок тока, который может вызвать ударные электромагнитные силы и моменты, способные нарушить работу электрической сети, вызвать механические повреждения генератора и другого электрооборудования. Для того чтобы избежать этих опасных явлений, необходимо, чтобы ток генератора в момент включения был равен нулю. Это условие выполняется, если напряжение генератора равно напряжению сети во всех трёх фазах. Это общее условие распадается на четыре частных условия:
Ø действующие значения фазных напряжений включаемого генератора должны быть равны действующим значениям фазных напряжений сети: (равенство напряжений по модулю);
Ø напряжения генератора и сети должны совпадать по фазе;
Ø частота напряжений генератора f должна быть равна частоте сети f c ;
Ø порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым.
Правильное соотношение между напряжениями трёхфазного генератора и трёхфазной сети иллюстрируется векторной диаграммой на рис. 4.11.
Процесс выполнения перечисленных условий при включении на параллельную работу называется синхронизацией .
Синхронизацию можно осуществить, используя вольтметр и лампы Н1 – Н3 , включённые по схеме рис. 4.11. Равенство частот и фаз достигается изменением частоты вращения ротора, т.е. регулировкой частоты вращения приводного двигателя ПД . Равенство действующих значений (модулей) напряжений и достигается регулированием тока возбуждения I в генератора. Правильность чередования фаз обеспечивается присоединением фазных обмоток подключаемого генератора к одноимённым фазам сети с тем, чтобы было соблюдено одинаковое чередование фаз: А, В и С . При выполнении условий синхронизации лампы гаснут, а стрелка вольтметра показывает нуль. В этот момент времени обмотки статора присоединяют к сети. Для включения на параллельную работу генераторов большой мощности применяются специальные схемы и устройства автоматической синхронизации.
Регулирование реактивной мощности синхронного генератора возможно изменением тока возбуждения I
в. После включения генератора на параллельную работу ток в обмотке статора равен нулю (рис. 4.12, а
). При этом, как видно из (4.2), и напряжение генератора равно напряжению сети, т.е. . В этих условиях синхронная машина работает в режиме идеального холостого хода, она не отдаёт мощность в сеть и не потребляет её из сети.
Если после включения генератора на параллельную работу изменить ток возбуждения I в, то изменятся магнитный поток ротора Ф 0 и ЭДС Е 0 , а между сетью и статором появится уравнительный ток . Значения этого тока определим из (4.2) с учётом того, что :
(4.3)
При работе генератора на сеть большой мощности его напряжение остаётся неизменным и равным напряжению сети, что обусловливает и постоянство результирующего магнитного потока генератора. При увеличении тока возбуждения (перевозбуждение генератора) Е 0 >U .
Электротехническим устройством специального использования, работающим в от механического двигателя, является синхронный генератор. Прибор нашел применение в частном хозяйстве. Он используется для выработки электротока промышленной частоты. Кроме того, изобретение работает как генератор тока Машина синхронного действия монтируется в дизельные и бензиновые электростанции.
Синхронный генератор. Устройство
Электрическая машина состоит из:
1. Статора.
2. Ротора.
3. Обмоток генератора.
4. Системы токового компаундирования.
5. Переключателя обмотки статора.
6. Выпрямителя сварочного тока.
7. Кабелей.
8. Сварочного устройства.
9. Обмоток ротора.
10. Регулируемого (постоянного).
Синхронный генератор используется в режимах: генератора тока 50 Гц., сварочного синхронного генератора, прибора с повышенной частотой. Изобретение дает возможность создавать малогабаритные электрические агрегаты универсального применения. Синхронный генератор приводит в действие оборудование в местах с отсутствием централизованных электросетей. Его можно использовать в фермерских хозяйствах вдали от населенных пунктов.
Характеристики синхронного генератора рассчитаны на создание электрогенератора с новыми потребительскими возможностями. Это значит, что при реализации данного изобретения, одно и то же устройство можно эксплуатировать как источник электропитания частотой 50 Гц и более, а также как поставщик тока, выпрямленного для дуговой сварки, он наделен круто подающей внешней характеристикой рабочей зоны. При этом обеспечиваются сварочные свойства, не уступающие трехобмоточным коллекторным сварочным генераторам постоянного тока.
Как работает синхронный генератор?
Принцип действия основан на электромагнитной индукции. Происходит преобразование в электрическую. Электромашина работает как генератор (в его режиме). При этом частоты вращений магнитных полей статора и ротора одинаковые. На обмотки ротора подается напряжение, образуется магнитное поле. Вращаясь, оно проникает через обмотку статора и образует в ней ЭДС.
Ротор бывает фазного и короткозамкнутого типа, в зависимости от вида обмотки. Вспомогательная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует магнитное поле на роторе, которое наводит ЭДС. В момент запуска электрической станции ротор создает слабого напряжения. С усилением оборотов, ЭДС в обмотке возбуждения увеличивается. Обмоточное напряжение проникает на ротор через авторегулировочный блок. Контроль над выходящим напряжением осуществляется за счет изменения магнитного поля. Стабильность обеспечивается изменением магнитного поля ротора регулированием тока в его обмотке. Такой метод регулировки обеспечивает стабилизацию выходного напряжения прибора.
Преимущества и недостатки синхронного генератора
К первым относится постоянство исходящего напряжения. Минусом является возможность перегрузки при повышенной нагрузке. Регулятор может повысить силу тока в обмотке ротора. К недостаткам генератора синхронного типа можно также причислить наличие щеточного устройства. С течением времени оно будет нуждаться в обслуживании. В наше время этот недостаток удалось устранить.
Современные генераторы синхронного типа выпускают без щеточного узла. Оборудование нового поколения имеет длительный срок службы, надежность в работе в трудных условиях производства. Встроенные датчики и электроника обеспечивают функционирование в режиме реального времени. Новейшие технологические решения обеспечивают синхронному генератору высокую эффективность. Продукцию используют в промышленности и в оборудовании судов.
