Устройство синхронной машины

1. Конструктивная схема машины.

Синхронные машины выполняют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой мощности для удобства отвода электрической энергии со статора или подвода ее выполняют с неподвижным якорем (рис.4,а). Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3—3%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. Синхронные машины небольшой мощности выполняют как с неподвижным, так и с вращающимся якорем. Синхронную машину с вращающимся якорем и неподвижным индуктором (рис.4,б) называют обращенной.

Рис.4. Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным и вращающимся якорем:

1.- якорь; 2- обмотка якоря,

3- полюсы индуктора,

4- обмотка возбуждения,

5 - кольца и щетки.

2. Конструкция ротора. В машине с неподвижным якорем применяют две конструкции ротора: явнополюсную - с явно выраженными полюсами (рис.5,а) и неявно полюсную—с неявно выраженными полюсами (рис.5,б).

Рис. №5. Роторы синхронной явнополюсной (а) и неявнополюсной (б) машин:

1. сердечник ротора;

2. обмотка возбуждения.

Та или иная конструкция ротора диктуется соображениями механической прочности.

Явнополюсный ротор обычно используют в тихоходных машинах с четырьмя и большим числом полюсов. Явно выраженный ротор представляет собой стальную подковку. К ободу ротора прикрепляются полюсы, соединяемые между собой последовательно. Концы обмоток возбуждения присоединяются к двум кольцам, укреплённым на валу ротора. На кольца накладываются щётки, к которым присоединяется источник постоянного тока (Рис. №2).

Обмотку возбуждения выполняют в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют при помощи полюсных наконечников.

Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из стали.

Быстроходные двух- и четырёхполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, изготовляют, как правило, с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора невозможно по условиям обеспечения необходимой механической прочности крепления полюсов и обмотки возбуждения.

Рис. №7. Общий вид неявновыраженного ротора в сборе:

1. обмотка возбуждения;

2. контактные кольци;

3. полюс;

4. клин;

5. проводники обмотки возбуждения;

6. вентиляционные каналы;

7. изоляция.

Обмотку возбуждения (1,5) в такой машине размещают в пазах сердечника ротора, выполненного из массивной стальной поковки, и укрепляют немагнитными клиньями (4). Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят при помощи стальных массивных бандажей. Для получения распределения магнитной индукции, близкого к синусоидальному, обмотку возбуждения укладывают в пазы, занимающие ⅔ каждого полюсного деления.

На рис.№8 показано устройство явнополюсной синхронной машины.

Рис.№8. Устройство явнополюсной машины:

1. корпус;

2. сердечник статора;

3. обмотка статора;

4. ротор;

вентилятор;

выводы обмотки статора;

контактные кольца;

щётки;

возбудитель.

В синхронных двигателях с явнополюсным ротором в полюсных наконечниках размещают стержни пусковой обмотки, (рис.7), выполненной из материала с повышенным удельным сопротивлением (латуни и др.). Такую же обмотку (типа «беличья клетка»), состоящую из медных стержней, применяют и в синхронных генераторах; ее называют успокоительной или демпферной обмоткой, так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих при переходных режимах работы синхронной машины. Если синхронная машина выполнена с массивными полюсами, то в этих полюсах при пуске и переходных режимах возникают вихревые токи, действие которых эквивалентно действию тока в короткозамкнутых обмотках. Затухание колебаний ротора при переходных процессах обеспечивается в этом случае вихревыми токами, замыкающимися в массивном роторе.