Исследование характеристик синхронного генератора

Пример  расчёта:

Нагрузочная характеристика при индуктивной нагрузке

Пример  расчёта:

Теоретические сведения 
о синхронных генераторах

На внутренней цилиндрической поверхности сердечника статора 1 (см. рисунок), набранного из листов электротехнической стали, имеются пазы, в которых размещается обмотка якоря 2, поэтому часто в синхронных машинах (СМ) сердечник статора с обмоткой называют якорем.

Синхронный  генератор

Обмотка якоря выполняется трехфазной с таким же числом полюсов, как и ротор 3. Ротор СМ имеет обмотку возбуждения 4, питаемую через два контактных кольца и щетки постоянным током от постороннего источника (независимое возбуждение) либо током, выпрямленным при помощи выпрямителя, от обмотки якоря (параллельное возбуждение). Назначение обмотки возбуждения – создать магнитный поток возбуждения . Часто ротор СМ с обмоткой возбуждения называют индуктором.

В зависимости от конструкции ротора различают явнополюсные и неявнополюсные СМ. Синхронные явнополюсные машины (см. рисунок, а) имеют выступающие полюсы, на сердечники которых надеты катушки обмотки возбуждения. В полюсных наконечниках размещены в специальных пазах стержни из латуни или меди. С концов стержни замкнуты короткозамыкающими кольцами и образуют тем самым короткозамкнутую обмотку по типу «беличья клетка», выполняющую роль успокоительной (демпферной) обмотки. В синхронных двигателях эта обмотка выполняет еще и роль пусковой обмотки.

Неявнополюсные  машины (см. рисунок, б) имеют цилиндрический ротор, выполняемый обычно из массивной стальной поковки, в которой фрезеруются пазы для укладки обмотки возбуждения. Примерно третья часть полюсного деления остается свободной от пазов и образует так называемый большой зубец, через который проходит главная часть потока возбуждения.

При вращении возбужденного ротора, имеющего пар полюсов, с частотой каким-либо приводным двигателем поток возбуждения образует переменные потокосцепления с фазными обмотками якоря, в результате чего в них индуктируется симметричная трехфазная система электродвижущих сил (э.д.с.) с частотой колебаний . Под действием этой э.д.с. при включении нагрузки по обмотке якоря и нагрузке течет симметричный трехфазный ток – машина работает генератором. Ток, протекая по обмотке якоря, создает вращающееся магнитное поле – поле якоря, магнитные силовые линии которого ( ) показаны на рисунке а, для случая, когда ток якоря совпадает по фазе с э.д.с. Это поле вращается в том же направлении, что и ротор, с частотой , называемой синхронной. Отсюда, с учетом предыдущего выражения, следует, что , т. е. поле якоря и ротор вращаются в одном направлении и с одинаковой частотой, а относительно друг друга неподвижны. Полюсы поля якоря вступают во взаимное притяжение с полюсами ротора противоположной полярности, в результате чего образуется электромагнитный момент, направленный в генераторе встречно вращающему моменту приводного двигателя. В генераторе ротор – ведущее звено, а поле якоря – ведомое и стремится затормозить вращение ротора.