CCI20111111155

13. MASZYNY SYNCHRONICZNE

13.1. Zasada działania i budowa prądnic prądu przemiennego

Prądnice prądu przemiennego są budowane jako trójfazowe. Rys. 13-1 przedstawia schemat budowy sześciobiegunowej prądnicy trójfazowej. Uzwojenie trzech faz prądnicy jest rozmieszczone w żłobkach stojana. Boki uzwojenia należące do różnych faz są rozmieszczone względem siebie o 1/3 część podziałki biegunowej. Prądnice prądu przemiennego buduje się przeważnie na wysokie napięcie 10,5 lub 16,5 kV, wyjątkowo 36 kV.

Rys. 13-1. Schemat sześciobiegunowej prądnicy trójfazowej

Uzwojenie wzbudzające elektromagnesów umieszczonych na wirniku jest zasilane prądem stałym ze specjalnej prądnicy bocznikowej prądu stałego zwanej wzbudnicą, która jest osadzona na wspólnym wale z magneśnicą prądnicy prądu przemiennego. Prąd stały do uzwojenia elektromagnesów doprowadza się za pośrednictwem dwóch pierścieni ślizgowych i przylegających do nich szczotek. Pierścienie osadzone są na wale prądnicy. Wzbudnice bu-

dowane są najczęściej na napięcie 220 V lub wyjątkowo na 110 V dla prądnic o małej mocy.

Wartość s.em. indukowanej w uzwojeniu każdej fazy prądnicy, podobnie jak w maszynie prądu stałego, zależy od wartości strumienia magnetycznego $, liczby obrotów na minutę n magneśnicy, liczby par biegunów p oraz od liczby zwojów z w każdej fazie uzwojenia twornika-stojana.

Prądnice prądu przemiennego przeznaczone do zasilania odbiorników przemysłowych, oświetleniowych i gospodarstwa domowego muszą wytwarzać prąd sinusoidalnie zmienny o częstotliwości 50 Hz, przyjętej jako znormalizowanej dla europejskich układów elektrycznych. Wobec ścisłej zależności częstotliwości f od liczby obrotów na minutę n (co wynika ze wzoru 5-5) prądnice prądu przemiennego nazywamy synchronicznymi; odznaczają się one stałą prędkością obrotową.

Zazwyczaj prądnice synchroniczne są bezpośrednio sprzężone z silnikiem napędzającym bez jakichkolwiek przekładni. Prędkość obrotowa prądnicy zależy od rodzaju silnika napędzającego. Na tej podstawie rozróżnia się dwa typy prądnic synchronicznych: wolno- i szybkobieżne.

Prądnice wolnobieżne napędzane są za pomocą turbin wodnych albo silników spalinowych; mają one większą liczbę par biegunów magnetycznych, ponieważ przy małej liczbie obrotów na minutę muszą osiągnąć częstotliwość sieciową / = 50 Hz.

Prędkość obrotowa turbin wodnych mniejszych mocy nie przekracza zwykle 200 obr/min, a większych mocy 100 obr/min. Silniki spalinowe stosowane niekiedy do napędu prądnic synchronicznych mają prędkość obrotową w granicach 200-4-600 obr/min.

W prądnicach wolnobieżnych dla uzyskania częstotliwości 50 Hz należy zastosować znaczną liczbę biegunów magnetycznych, np. w prądnicy na 200 obr/min wypada 15 par biegunów, wobec lego średnice wirników prądnic wolnobieżnych osiągają duże rozmiary.

Rdzenie biegunów magnetycznych wraz z uzwojeniem są osadzone na tzw. kole biegunowym wirnika. Tak zbudowany wirnik nazywa się wirnikiem z biegunami wydatnymi.

Prądnice napędzane za pomocą turbin wodnych buduje się najczęściej o wale pionowym.

<311