Устройство и принцип работы синхронного генератора

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
А. Г РИЩЕНКО, В. С ТРЕКОПЫТОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
РАЗДЕЛ II

Глава 1. Устройство и работа коллекторных машин постоянного тока

   1.1. Преобразование энергии в электрических машинах
   1.2. Принцип действия электрической машины постоянного тока
   1.3. Устройство электрической машины постоянного тока
   1.4. Обмотки машины постоянного тока
      1.4.1. Простая петлевая обмотка
      1.4.2. Сложная петлевая обмотка
      1.4.3. Простая волновая обмотка
      1.4.4. Сложная волновая обмотка
      1.4.5. Условия симметрии обмотки
      1.4.6. Уравнительные соединения
      1.4.7. Комбинированная обмотка
   1.5. Электродвижущая сила обмотки якоря
   1.6. Выбор типа обмотки якоря
   1.7. Магнитная цепь машины постоянного тока
   1.8. Реакция якоря
   1.9. Коммутация в машинах постоянного тока

Глава 2.
Генераторы постоянного тока

   2.1. Основные понятия
   2.2. Генератор независимого возбуждения
   2.3. Генератор параллельного возбуждения
   2.4. Генератор последовательного возбуждения
   2.5. Генераторы смешанного возбуждения

Глава 3.
Электродвигатели постоянного тока

   3.1. Основные понятия
   3.2. Двигатель параллельного возбуждения
   3.3. Двигатель последовательного возбуждения
   3.4. Двигатель смешанного возбуждения
   3.5. Торможение двигателей постоянного тока

Глава 4.
Асинхронные электрические машины

   4.1. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
   4.2. Электродвижущие силы статора и ротора
   4.3. Вращающий момент асинхронного двигателя
   4.4. Потери и КПД асинхронного двигателя
   4.5. Коэффициент мощности cosφ
   4.6. Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя

4.7. Коллекторные машины переменного тока

Глава 5.
Синхронные машины.

   5.1. Принцип действия синхронных машин
   5.2. Конструкция синхронных машин
   5.3. Обмотки статоров синхронных машин
   5.4. Электродвижущая сила фазной обмотки статора
   5.5. Реакция якоря синхронной машины
   5.6. Характеристики синхронного генератора
   5.7. Потери и КПД синхронных машин

Глава 6.
Нагревание и режимы работы электрических машин.

   6.1. Нагревание электрических машин
   6.2. Режимы работы электрических машин
   6.3. Вентиляция тяговых электрических машин

Глава 7. Неисправности электрических машин локомотивов

   7.1. Искрение машин постоянного тока
   7.2. Неисправности машин постоянного тока
   7.3. Неисправности машин переменного тока

Глава 8.
Трансформаторы.

   8.1. Основные определения
   8.2. Устройство трансформаторов
   8.3. Принцип работы и КПД трансформатора

Глава 9.
Аккумуляторные батареи.

   9.1. Устройство аккумуляторов
   9.2. Приготовление электролита
   9.3. Способы заряда аккумуляторов
   9.4. Причины неисправностей аккумуляторов

РАЗДЕЛ II. С ТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Глава 10. Статические преобразователи электрической энергии

   10.1. Особенности работы тяговых преобразователей на локомотивах
   10.2. Выпрямители
   10.3. Управляемые выпрямители
   10.4. Инверторы
   10.5. Расчет и выбор силовых полупроводниковых приборов

10.6. Групповое соединение полупроводниковых приборов
10.7. Системы управления статическими преобразователями

Глава 11. Электрические машины постоянного тока на подвижном составе

   11.1. Тяговые генераторы тепловозов
   11.2. Генераторы пассажирских вагонов
   11.3. Тяговые электродвигатели тепловозов
   11.4. Тяговые электродвигатели электровозов

Глава 12. Вспомогательные машины постоянного тока

   12.1. Назначение и условия работы вспомогательных машин
   12.2. Конструкция вспомогательных электрических машин электровозов
      12.2.1. Мотор-генераторы (преобразователи)
      12.2.2. Электродвигатели привода вспомогательных
агрегатов
      12.2.3. Генераторы управления
   12.3. Конструкция вспомогательных электрических машин тепловозов
      12.3.1. Возбудители и вспомогательные генераторы

   12.3.2. Стартер-генераторы
      12.3.3.
Электродвигатели привода вспомогательных агрегатов

Глава 13. Электрические машины переменного тока на подвижном составе

   13.1. Тяговые генераторы тепловозов
   13.2. Тяговые агрегаты тепловозов
   13.3. Генераторы переменного тока пассажирских вагонов
   13.4. Асинхронные тяговые двигатели
   13.5. Управление частотой вращения вала и реверсирование
асинхронного двигателя

Глава 14. Вспомогательные электрические машины переменного тока

   14.1. Условия работы вспомогательных электрических машин
   14.2. Синхронный возбудитель ВС-650ВУ2
   14.3. Электродвигатели привода собственных нужд
   14.4. Конструкция асинхронных электродвигателей
   14.5. Расщепитель фаз НБ-455А
   14.6. Сельсины
   14.7.

Глава 15. Трансформаторы на подвижном составе

   15.1. Трансформаторы электроподвижного состава
    15.2. Конструкция тяговых трансформаторов
   15.3. Сглаживающие реакторы
   15.4. Переходные реакторы
   15.5. Трансформаторы и магнитные усилители

Приложение
Список литературы

РАЗДЕЛ II. С ТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МАШИНЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

В соответствии с конструктивным исполнением СГ разделяют на типы:

Синхронные генераторы могут работать в режиме электромоторов: на входе присутствует электроэнергия, на выходе – механическая энергия. Обмотка статора подсоединяется к централизованной сати электроснабжения, а ротора – к источнику постоянного электротока. Синхронные электромоторы обычно используются в электроустановках с мощностью более 50 кВт.

Принцип работы СГ

В синхронной электромашины, используемой в режиме электрогенератора, первичной является механическая энергия, вращающая вал.

Принцип работы синхронного генератора переменного тока:

Где применяются синхронные генераторы переменного тока

Трехфазные СГ востребованы в:

СГ могут использоваться и в других областях, в которых требуются постоянные параметры напряжения и тока на выходе, устойчивость к перегрузам при подключении нагрузок с активной и реактивной мощностью.

Преимущества и недостатки синхронных генераторов

Популярность синхронным генераторам обеспечивают следующие технические характеристики:

К минусам этого технического решения относят:

Особенности конструкции синхронных генераторов

В устройство синхронных генераторов входят следующие компоненты: статор, ротор, обмотки, система охлаждения.

Статор

Статор – неподвижная часть, состоящая из корпуса и сердечника, собираемого из тонких листов. Между собой листы разделяются изоляционными материалами, например, лаковыми составами. В пазы сердечника укладывается трехфазная обмотка. Качество генерируемого электротока зависит от того, какие листы используются в сердечнике, – цельные или сборные.

Статор имеет вид цельного или набранного из сегментов цилиндра. Статоры мощных машин состоят из двух частей, которые можно разделить вдоль оси ротора. Такой конструктивный вариант облегчает транспортировку, установку, монтаж СГ.

В моделях с самовозбуждением присутствует обмотка возбуждения статора. В дорогих системах ее изготавливают из медного эмаль-провода, в более дешевых – из алюминиевого проводника. В бесщеточных СГ обмотки статора расположены таким образом, что их сердечники совпадают с выступами магнитных полюсов ротора. Электроток снимается непосредственно со статорных обмоток.

В мощных электромашинах всегда устанавливаются только обмотки с независимым возбуждением. Для их электропитания востребованы генераторы постоянного электротока невысокой мощности.

Ротор

Ротор – вращающаяся часть СГ, в которой располагается сердечник с обмоткой возбуждения или магниты. Роторы изготавливаются явно и неявнополюсными. Устройства первого типа востребованы в синхронных машинах, совмещенных с ДВС с низкочастотным валом. В генераторах высокой мощности и частоты устанавливаются роторы второго типа, часто монтируемые на одном валу с паровыми турбинами. С Г такой конструкции называют турбогенераторами.

Система охлаждения

Тепло от статора и ротора отводят с помощью систем охлаждения. В электромашинах невысокой мощности эта проблема решается с помощью вентиляторов. В крупных устройствах предусмотрена водородная система охлаждения.