Найпростіша модель синхронної машини
Звернемося до рис. 8.33. Оскільки в пристрої, зображеному на ньому, частота наводимої ЕРС, струму і, відповідно, швидкість обертання поля якоря щодо якоря жорстко пов’язані зі швидкістю його обертання, така конструкція являє собою найпростішу модель синхронного генератора змінного струму з обертовим якорем. Синхронні машини, в яких якірна обмотка розташована на роторі, як на рис. 8.33, отримали назву звернених і використовуються відносно рідко. У них для забезпечення електричного контакту рухомий якірної обмотки з зовнішньої ланцюгом необхідно використовувати ковзний контакт. У генераторному режимі роботи таких машин через ковзний контакт повинен підключатися споживач електричної енергії, а в руховому – багатофазний джерело живлення. Однак за умовами практичної зручності якірну обмотку частіше розташовують на статорі, а полюса збудження на роторі. Найпростіша модель такої машини може бути представлена, як на рис. 8.54. Вона складається з двополюсного ротора 1 і розташованого на статорі 2 нерухомого витка 3.
Генераторний режим. При обертанні полюсів ротора 1 на рис. 8.54 з кутовою швидкістю омега0 зовнішнім джерелом механічної потужності в напрямку проти годинникової стрілки створюється обертове щодо статора 2 магнітне поле і в замкнутому на зовнішній резистор витку наводиться ЕРС е і тече струм I я, що змінюються з частотою
Так як на більшій частині внутрішньої поверхні статора повітряний зазор між ним і полюсами ротора постійний, форма ЕРС і і струму у витку Iя в розглянутій моделі будуть аналогічні показаним на рис. 8.8. Якщо на статорі розмістити другий виток, зміщений відносно першого в просторі, наприклад, на 90 °, то в ньому також буде наводитися ЕРС тієї ж форми і частоти, але зміщена в часі щодо ЕРС першого витка на половину періоду. Відповідно, якщо на статорі розмістити три витка зі взаємним просторовим зсувом в 120 °, можна отримати систему трифазних ЕРС. При взаємодії потоку збудження з струмами обмотки статора створюється момент М, спрямований зустрічно руху і врівноважує момент зовнішніх сил.
Руховий режим. У руховому режимі нерухома статорна обмотка повинна створювати обертове магнітне поле. Для цього, як ми вже знаємо, вона повинна бути багатофазної, розподіленої в просторі і харчуватися багатофазної системою струмів. При цьому для взаємодії полів статора і ротора кількість пар полюсів на них повинна бути однаково. Тоді до обертових зі швидкістю? 0 полюсів статора Nс і Sс притягнуться відповідні полюса ротора протилежної полярності Nр і Sр і будуть обертатися разом з ними з тією ж швидкістю? 0 (наприклад, як на рис. 8.55, а).
При відсутності моменту зовнішнього навантаження Мс осі полюсів ротора 1 і статора 2 збігаються і в ідеалі двигун не розвиває електромагнітного моменту (реально розвиває момент, що покриває втрати). Якщо ж до валу двигуна прикладений зовнішній момент Мс, під дією цього моменту ротор відхиляється убік відставання по відношенню до напрямку руху на деякий кут?. На полюса ротора діє електромагнітний момент М, спрямований у бік руху і прагне вирівняти осі полюсів (рис. 8.55, б). Цей момент врівноважує момент зовнішніх сил Мс. Однак полюса ротора відстаючи від полюсів статора на кут?, при цьому обертаються раніше зі швидкістю? 0. Таким чином, в синхронній машині полюса ротора пов’язані з полюсами статора так званої “магнітної пружиною”, яка “стискається” або “розтягується” в залежності від навантаження на валу. При цьому середня швидкість обертання ротора завжди дорівнює швидкості обертання поля статора.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)