Устройство синхронных машин.

Синхронная машина состоит из не­подвижной части — ста­тора и вращающейся части — ротора. Статоры син­хронных машин в принципе не отли­чаются от статоров асинхронных двига­телей, т. е. состоят из корпуса, сердечника и обмотки.

Роторы синхронных машин могут иметь две принципиально различаю­щиеся конструк­ции: явнополюсную и неявнополюсную.

В энергетических установках по произ­водству электроэнергии перемен­ного тока в ка­честве первичных (приводных) двигателей син­хронных генера­торов применяют в основном три вида двигате­лей: паровые турбины, гидрав­лические турбины либо двигатели внутреннего сгорания (дизели). Примене­ние любого из пере­численных двигателей принципиально влияет на конст­рукцию син­хронного генератора.

Если приводным двигателем является гидравлическая турбина, то син­хронный генера­тор называют гидрогенератором. Гидравличе­ская турбина обычно развивает небольшую скорость вращения (60—500 об/мин), поэтому для получения переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в гидроге­нераторе применяют ротор с боль­шим числом полюсов. Роторы гидрогене­раторов имеют явнополюсную кон­струкцию, т. е. с явно выраженными по­люсами, при которой каждый полюс выполняют в виде отдельною узла, со­стоящего из сердечника 1, полюсного наконечника 2 и полюсной катушки 3 обмотки возбуждения, рис.58 а. Все полюсы ротора закре­плены на ободе 4. Гидрогенераторы обычно изготовля­ются с вертикальным расположением вала (рис.59).

Рис. 59. Гидрогенератор Братской ГЭС (225 МВт, 15,8 кВ, 125 об/мин):

1 — корпус статора; 2 — сердечник статора; 3 — полюс ротора; 4 — обод ротора; 5 — грузонесущая крестовина

Паровая турбина работает при большой частоте вращения, поэтому при­водимый ею во вращение генератор, называемый турбогенератором, яв­ляется быстроходной синхронной машиной. Роторы этих генераторов вы­полняют либо двухпо­люсными (n₁ = 3000 об/мин), либо четырехполюсными (n₁ = 1500 об/мин).

В процессе работы турбогенератора на его ротор действуют значитель­ные центробежные силы. Поэтому по условиям механи­ческой прочности в турбо­генераторах применяют неявнополюсный ротор, имеющий вид удли­ненного стального цилиндра с профрезерованными на поверхности про­дольными па­зами для об­мотки возбуждения, рис.58б. Сердечник неяв­нополюсного ротора изготовляют в виде цельной стальной поковки вместе с хвостовиками (концами вала) или же делают сборным. Обмотка возбуждения неявнопо­люсного ротора занимает лишь 2/3 его по­верхности (по периметру). Остав­шаяся 1/3 поверхности образует полюсы. Для защиты лобовых частей об­мотки ротора от разруше­ния действием центробежных сил ротор с двух сто­рон прикрыва­ют стальными бандажными кольцами (каппами), изготовляе­мыми обычно из немагнитной стали.

Рис 60. Турбогенератор: 1 — возбудитель, 2 — корпус, 3 — сердечник ста­тора, 4 — секции водородного охлаждения, 5 — ротор.

Турбогенераторы (рис. 60) и дизельгенераторы изготовляют с горизон­тальным расположением вала.

Большую группу синхронных машин составляют синхронные двигатели, которые обычно изготовляются мощностью до не­скольких тысяч киловатт и предназначены для привода мощных вентиляторов, мельниц, насосов и дру­гих устройств, не требую­щих регулирования частоты вращения. Устройство синхронного двигателя серии СДН2 показано на рис.61. Двигатели этой се­рии изготовляются мощностью от 315 до 4000 кВт при частотах вращения от 300 до 1000 об/мин и предназначены для включения в сеть частотой 50 Гц при напряжении 6 кВ.

Сердечник статора 4, запрессованный в стальной корпус, со­стоит из па­ке­тов-сегментов, собранных из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Для лучшего охлаждения двигателя пакеты разде­лены радиальными вентиляционны­ми каналами шириной по 10 мм.

Сердечники полю­сов 11 ротора крепятся к остову 3 шпильками 5. Об­мотка ротора состоит из полюсных катушек. Контактные кольца 8 крепятся Рис.61. Устройство синхронного двигателя серии СДН2

на конце вала. На роторе имеются лопатки 6 центробежного вентилятора. Стояковые подшипники скольжения 2 и 7 установлены на подшипниковых полущитах 1 и 9. Двига­тель с торцовых сторон прикрыт сталь­ными щитами 13. В обшивке 10 кор­пуса имеются вентиляционные окна, прикрытые жа­люзи. На боковой по­верхности корпуса расположена коробка выводов 14. Возбуждение двигате­лей осуществляется от тиристорных преобразователей с автоматиче­ским регули­рованием тока возбуждения.