P050211 04 [01]

mifnciywm skojarzony z daną fazą uzwojenia stojana zmienia się si_nuso-i indukuje 1 tej fazie napięcie, które również zmienia się sinusoidalnie jl¹' I morniku znajduje się uzwojenie trójfazowe, to indukuje się w nim irojfaruwych. Maszyna przetwarza doprowadzoną do niej energię mechan na elektryczną, czyli jest prądnicą.

'Cz>

i m

W sytuacji odwrotnej, gdy uzwojenie stojana jest zasilane z sieci sym*i nym prądem trójfazowym o częstotliwości /,, to powstanie pole magnet^

wirujące (p. 5.2) i prędkością n

Uzwojenie wirnika jest zasilane za pośrednictwem pierścieni ślizgowy^ |oddzielnego źródła prądu stałego, w wyniku czego w wirniku wytworzyć pole magnetyczne stale. Wirnik powinien być tak skonstruowany, aby 5™ rzona liczba biegunów magnetycznych była laka sama, jak liczba biegun^ magnetycznych wytworzonych przez uzwojenie stojana. Przy nieruchoiuyj, wirniku powstaje w tych warunkach moment przemienny, którego wartej średnia jest równa zero (strumień wirujący napotyka kolejno bieguny różnych znaków, pociągając je raz w jednym, raz w drugim kierunku). Gdyby jedną wirnik doprowadzić do prędkości wirowania pola stojana n, podążałby on y polem magnetycznym stojana, utrzymując się w stanie synchronizmuwskuief działań dynamicznych występujących między polem stojana i wirnika, lyiko w tych warunkach może powstać moment elektromagnetyczny, zwany mE trm synchronicznym. Maszyna elektryczna może napędzać maszynę robocze

—    pobierając moc elektryczną, przetwarza ją w moc mechaniczną i dlatego pracuje jako silnik. Praca jest możliwa tylko przy jednej (synchronicznej) prędkości, dlatego maszynę taką nazywa się maszyną synchroniczną. Jeże! moment obciążający silnik synchroniczny będzie się zwiększać, to spowoduje to opóźnienie wirnika w stosunku do wirującego pola stojana o pewien kąt.ak wirnik będzie dalej wirował synchronicznie, gdyż — dzięki kątowi rozchylenu między strumieniami stojana i wirnika oraz przyciąganiu się tych strumieni

—    powstaje moment obrotowy równoważący zewnętrzny moment hamujący. Gdyby jednak silnik został obciążony momentem większym niż maksymaliij moment elektromagnetyczny, jaki występuje przy kącie zawartym między osiami pól magnetycznych stojana i wirnika równym 90°, silnik wypadłby z synchronizmu i się zatrzymał.

Maszyny synchroniczne znajdują podstawowe zastosowanie jako prądnice, nazywane generatorami synchronicznymi, i są instalowane we wszystkich elektrowniach w celu wytwarzania energii elektrycznej dla wielu odbiorców.

Maszyny synchroniczne są wykorzystywane również jako silniki H chroniczne w układach napędowych o bardzo specyficznych wymagania^ (p. 15) oraz jako kompensatory synchroniczne, czyli generatory mocy bierni (p. 7.6.1).

Zakres mocy produkowanych obecnie maszyn synchronicznych zawiera* I granicach od kilkudziesięciu W (mikrosilniki synchroniczne) do 1500 M* przy napięciach od kilku V do 28 k V.

7.2. Budowa maszyn synchronicznych

Raszyny synchroniczne są budowane w dwóch zasadniczych odmianach:

! z biegunami utajonymi (z wirnikiem cylindrycznym),

| z biegunami jawnymi (z wirnikiem jawnobiegunowym).

W przypadku biegunów utajonych wirnik ma kształt cylindryczny, podobnie jak stojan, a więc szczelina powietrzna na caiym obwodzie jest równomierna (rys. 7. Ib).

Maszyny te różnią się nie tylko budową, ale również właściwościami rucho ^ymi. W dalszej części będą omówione maszyny synchroniczne najczęściej stosowane, tj. z uzwojeniem wzbudzającym umieszczonym w wirniku i z uzwojeniem twornika umieszczonym w stojanie. W maszynach z biegunami jawnymi szczelina powietrzna jest nierównomierna, najmniejsza jest w oci bieguna (oś d). a największa w osi poprzecznej (oś ą).

Ogólna zasada budowy maszyn synchronicznych jest prosta i dotyczy wszystkich maszyn synchronicznych.

Obwód magnetyczny stojana (rdzeń) tworzą pakiety ziozone z blach grubości 0,35-:-0,5 mm. Rdzeń jest osadzony w korpusie wykonanym konstrukcja spawana. W żłobkach pakietu twornika jest prądu przemiennego jednofazowe lub trójfazowe (p. 5.4). Stojan maszyny synchronicznej jest wykonany bardzo podobnie do stojana maszyny indukcyjnej.

Wirnik maszyny synchronicznej nie jest przemagnesowywany, wykonuje się go z materiału litego (odkuwki stalowej lub odlewu staliwnego). Na wirniku jest umieszczone uzwojenie wzbudzające zasilane prądem stałym. Jak już wspomniano, uzwojenie to może być umieszczone w żłobkach (rys. 7.Ib) lub na biegunach jawnych (rys. 7.1a). Szczelina powietrzna jest w maszynie synchronicznej znacznie większa niż w maszynie indukcyjnej i wynosi 5+50 mm. Duża szczelina powietrzna wymaga większego prądu magnesującego, powoduje większe straty mocy w obwodzie wzbudzenia, lecz jest korzystna ze względu na przeciążalność maszyny.

Każda maszyna musi mieć odpowiednio wykonany ukiad chłodzenia do odprowadzenia ciepła powstałego w wyniku strat w stali i w miedzi.

Szczegółowe rozwiązania konstrukcyjne maszyn synchronicznych zależą od ich prędkości obrotowej oraz mocy i związanego z nią systemu chłodzenia. ¹

■

■

■

I

1

Maszyny z biegunami utajonymi

I Maszyny z biegunami utajonymi to maszyny pracujące z dużymi prędkościami obrotowymi, najczęściej jako generatory napędzane turbinami parowymi, stąd ich nazwa turbogeneratory. Ich prędkość wynosi 3000 obr/min (rzadziej I 1500obr/min). Aby więc uzyskać częstotliwość napięcia 50 Hz, należy — zgodnie z zależnością (7.1) — zastosować uzwojenie dwubiegunowe. Wszystkie I turbogeneratory pracują z walem w położeniu poziomym (rys. 7.5) Maszyny I o takiej budowie mogą również pracować jako silniki.