Szinkrongépek rendeltetése, elrendezése

Szinkron gép - váltakozó áramú gép, amelyben a forgórész sebessége állandó frekvenciájú áramerősség mellett az állórész tekercseiben állandó marad, és nem függ a gép tengelyére ható terhelés nagyságától.

Szinkron gépek Főleg az elsődleges motorok mechanikai energiájának elektromos energiává alakítására, azaz váltakozó áramú elektromos energia generátoraként használják. A szinkrongépeket azonban motorok, meddőteljesítmény-kompenzátorok és egyéb berendezések üzemmódjában is használják.

Az ipari létesítményekben a háromfázisú szinkrongépeket használják legszélesebb körben. Az egyfázisú szinkronmotorokat kompresszorok elektromos hajtásaiban, nagy teljesítményű ventilátorokban, kis teljesítményű motorokban különféle automata berendezésekben stb.

Szinkrongép eszköz

A háromfázisú szinkrongép egy álló állórészből és a benne forgó implicit vagy konvex pólusú rotorból áll, közöttük légrés van, melynek radiális méretét a gép névleges teljesítménye, sebessége határozza meg és az frakciók több tíz milliméterig terjednek.

Egy ilyen gép állórésze gyakorlatilag nem különbözik az indukciós gép állórészétől, háromfázisú tekercselése van, amelynek fázisainak eleje C1, C2, C3, a vége pedig C4, C5, C6 és hasonló jelölésű kapcsokhoz kerülnek, ami lehetővé teszi az állórész tekercsének fázisainak deltával vagy csillaggal való összekapcsolását.

A háromfázisú szinkrongenerátor állórész tekercsének fázisai főként csillagba vannak kötve, mivel ez lehetővé teszi, hogy a háromfázisú, négyvezetékes hálózatban √3-szoros vonal- és fázisfeszültségek legyenek egymástól (1. ábra). ).

Rizs. 1. Séma háromfázisú négyfázisú hálózatnak egy háromfázisú szinkrongenerátor állórész tekercsének kivezetéseihez való csatlakoztatására, ha a fázisok csillaggal vannak összekötve.

A szinkrongép forgórésze egy egyenáramú elektromágneses rendszer, amelynek tekercselése ugyanannyi pólusú, mint egy háromfázisú állórész tekercsének. A mágneses erővonalak a forgórész megfelelő északi és déli pólusa között a légrésen és az állórész tápvezetékén keresztül záródnak (2. ábra, a, b).

A forgórész tekercsét vagy terepi tekercsét egy egyenirányító vagy egy kis egyenáramú generátor táplálja – egy gerjesztő, amelynek teljesítménye a szinkrongép névleges teljesítményének 0,5-10%-a. A gerjesztő elhelyezhető egy szinkrongéppel egy tengelyen, a tengelyéről flexibilis hajtómű hajtja, vagy külön motor hajtja.

A szinkrongép implicit pólusrotora egy tömör vagy összetett henger, amely szén- vagy ötvözött acélból készül, felületén axiális irányban marott hornyokkal. Ezek a nyílások szigetelt réz- vagy alumíniumhuzalból készült tekercset tartalmaznak.Ennek a tekercsnek az I1 eleje és az I2 vége két csúszógyűrűhöz csatlakozik, amelyek a gép tengelyén elhelyezkedő szigetelő hüvelyre vannak felszerelve, és a rotorral együtt forognak.

A rögzített keféket a gyűrűkhöz nyomják, ahonnan a vezetékeket az I1 és I2 jelű bilincsekhez vezetik, hogy állandó elektromos energiaforráshoz csatlakozzanak. A nagy, nem hornyolt rotorhenger fogai alkotják a rotor pólusait.

Az implicit pólusú rotor általában két vagy négy pólusú váltakozó polaritású, nagy sebességű szinkrongépekben használják, különösen turbinagenerátorokban - háromfázisú szinkron generátorokban, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a gőzturbinákhoz, amelyeket percenként 3000 vagy 1500 fordulatszámra terveztek. AC frekvencia 50 Hz...

Rizs. 2. Háromfázisú, forgórészes szinkrongép berendezése: a — rejtett pólus, b — kiemelkedő pólus, 1 — keret, 2 — állórész mágneses kör, 3 — állórész vezetékek, 4 — légrés, 5 — forgórész pólus, 6 — póluscsúcs, 7 — egyenes a forgórészen, 8 — a gerjesztőtekercs tekercselése, 9 — rövidzárlat, 10 — csúszógyűrűk, 11 — kefék, 12 — tengely.

A négy vagy több pólusú szinkrongép nyitott pólusú forgórésze tömör vagy bélelt acéllemezből készült járom, amelyre hasonló felépítésű, téglalap keresztmetszetű, tüskékben végződő acéloszlopok vannak rögzítve (2. ábra, b) ). Az egymáshoz kapcsolódó tekercsek a pólusokban helyezkednek el, izgalmas tekercset alkotva.

Az ilyen rotort alacsony fordulatszámú szinkron gépekben használják, amelyek lehetnek hidrogenerátorok és dízelgenerátorok - háromfázisú szinkron generátorok, amelyek közvetlenül kapcsolódnak hidraulikus turbinákhoz vagy belső égésű motorokhoz, és 1500, 1000, 750 és 750 fordulatszámra tervezték. alacsonyabb fordulatszám 50 Hz-es váltakozó áram frekvencián.

Sok szinkron gép forgórészén a gerjesztő tekercselésen kívül rövidre zárt réz vagy sárgaréz csillapító tekercs van, amely a nem sima pólusú rotorban alig különbözik az indukciós gép forgórészének hasonló tekercsétől, ill. kiugró pólusú rotor, ez egy hiányos, rövidre zárt tekercs formájában történik, amelynek rudai csak a hornyokba vannak beágyazva, és hiányoznak a pólusközi térben. Ez a tekercs hozzájárul a forgórész rezgésének csillapításához a szinkrongép nem álló üzemmódjában, és biztosítja a szinkron motorok aszinkron indítását is.

Az 5 kW-ig terjedő névleges szinkrongépeket néha fordított kivitelben állítják elő, állórész mezőtekerccsel és háromfázisú forgórész tekercseléssel.

Háromfázisú szinkrongenerátor hatásfoka

A háromfázisú szinkron gépek generátor üzemmódban történő működése energiaveszteséggel jár, amely természetüknél fogva hasonló az aszinkron gépek veszteségéhez. Ebben a tekintetben a háromfázisú szinkrongenerátor hatékonyságát a hatásfok (hatékonyság) együttható értéke jellemzi, amelyet szimmetrikus terhelési feltételek mellett a következő képlet határoz meg:

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

ahol U és I — üzemi, hálózati feszültség és áram, cosφ — a vevők teljesítménytényezője, ΔP — a szinkrongép adott terhelésének megfelelő összveszteség.

A szinkron generátorok hatásfokának (hatékonyságának) értéke a terhelés nagyságától és a vevők teljesítménytényezőjétől függ (3. ábra).

Rizs. 3. Egy háromfázisú szinkrongenerátor hatásfokának a vevők terhelésétől és teljesítménytényezőjétől való függésének grafikonjai.

A hatásfok maximális értéke a névlegeshez közeli terhelésnek felel meg és közepes teljesítményű gépeknél 0,88-0,92, nagy teljesítményű generátoroknál pedig eléri a 0,96-0,99 értéket. A nagy szinkrongépek nagy hatásfoka ellenére a keletkező nagy hőmennyiség miatt szükséges a tekercsek hidrogénnel, desztillált vízzel vagy transzformátorolajjal történő hűtése, ami hozzájárul a jobb hőelvezetéshez, valamint lehetővé teszi kompaktabb és hatékony háromfázisú szinkrongépek.