AT sinchroninės mašinos armatūros apvijos ir rotoriaus srovių magnetinis laukas sukasi vienodu greičiu (sinchroniškai). Sinchroninės mašinos reversiniai, t.y. jie gali veikti kaip generatoriai ir kaip varikliai. Tačiau jie dažniausiai naudojami kaip generatoriai kintamoji srovė, kurie įrengti visose šiuolaikinėse elektrinėse.
Kintamosios srovės generatorių išrado puikus Rusijos elektros inžinierius P. N. Yablochkovas. Šis generatorius buvo naudojamas elektros žvakėms maitinti ir pagal veikimo principą niekuo nesiskyrė nuo šiuolaikinių generatorių, būdamas pirmasis daugiafazis generatorius. Ant jo statoriaus buvo paklotos kelios viena nuo kitos izoliuotos apvijos, kurių kiekviena turėjo savo grandinę su žvakių grupe.
1888 metais kitas iškilus rusų elektros inžinierius M. O. Dolivo-Dobrovolskis pastatė pirmąjį pasaulyje trifazį generatorių, kurio galia siekė apie 3 kVA.
Sinchroninis generatorius turi du pagrindinius laikrodžius – rotorių ir statorių.
Rotorius (judantis, besisukantis mašinos dalis) sudaro besisukančių elektromagnetų sistemą, maitinamą nuolatine srove iš išorinis šaltinis.
Statorius (stacionari mašinos dalis) niekuo nesiskiria nuo asinchroninės mašinos statoriaus. Savo apvijos veikimu sukasi magnetinis laukas rotorius, indukuojamas EML, kuris tiekiamas į išorinę generatoriaus grandinę (variklio režimu tinklo įtampa tiekiama statoriaus apvijai). Tokia generatoriaus konstrukcija leidžia pašalinti slankiuosius kontaktus generatoriaus apkrovos grandinėje (statoriaus apvija tiesiogiai prijungta prie apkrovos) ir patikimai izoliuoti darbinę apviją nuo mašinos korpuso, o tai labai svarbu šiuolaikiniams generatoriams, pagamintiems Aukšta įtampa esant aukštai įtampai. Pagrindinis magnetinis srautas sinchroninis generatorius, sukurtas besisukančio rotoriaus, yra sužadinamas iš išorinio žadintuvo šaltinio, kuris yra įprastas nuolatinės srovės generatorius (kurio galia yra 0,5-10% generatoriaus galios). Sužadintuvas montuojamas ant bendro veleno su generatoriumi arba sujungiamas su generatoriaus velenu sankabos arba diržine pavara. D.C iš žadintuvo eina per rotoriaus apviją per du žiedus ir fiksuotus šepečius, sumontuotus ant rotoriaus veleno.
Pagal savo konstrukciją rotoriai išskiria iškilų polių (5-25 pav., a) ir implicitinį polių (5-25 pav., b). Rotoriaus polių porų skaičius nustatomas pagal jo sukimosi greitį. Esant 50 Hz generuojamam EML dažniui, greitaeigės turbogeneratoriaus mašinos numanomas polių rotorius, besisukantis greičiu
3000 aps./min., turi vieną polių porą, o mažo greičio hidrogeneratoriaus (kurio sukimosi greitį lemia vandens slėgio aukštis) smailių polių rotorius, besisukantis nuo 50 iki 750 aps./min. polių porų skaičius atitinkamai nuo 60 iki 4.
Mažos galios sinchroniniai generatoriai (iki 100 kVA), kaip taisyklė, yra savaime sužadinami: žadinimo apvija maitinama to paties generatoriaus ištaisyta srove (5-26 pav.). Sužadinimo grandinę sudaro srovės transformatoriai, įtraukti į generatoriaus apkrovos grandinę, puslaidininkinis lygintuvas PV, surinktas, pavyzdžiui, pagal trifazę tilto grandinę, ir generatoriaus OB sužadinimo apvija su reguliuojamu reostatu R. .
Generatoriaus savaiminis sužadinimas vyksta taip. Generatoriaus paleidimo momentu dėl liekamosios indukcijos magnetinėje sistemoje atsiranda silpnas EMF ir srovės. darbo apvija generatorius. Dėl to atsiranda EML antrinės apvijos CT transformatoriai ir nedidelė srovė žadinimo grandinėje, kuri sustiprina mašinos magnetinio lauko indukciją. Generatoriaus emf didėja tol, kol mašinos magnetinė sistema visiškai sužadinama.
Tokie generatoriai (vienfaziai ir trifaziai) naudojami mažos galios žemos įtampos mobiliose elektrinėse, naudojamose, pavyzdžiui, žemės ūkyje avims ir melžiamoms karvėms kirpti elektriniu būdu, taip pat tiekti kaimo mobiliųjų kino teatrų įrenginius, tt Šiuose generatoriuose darbinė apvija dažnai atliekama ant rotoriaus, o vidiniame statoriaus paviršiuje yra išdėstyta polių sistema su ryškiais poliais. Generatorius yra prijungtas prie išorinės apkrovos per slankiuosius srovės kolektorius (šepečius su žiedais ant rotoriaus ašies).
Sinchroninio generatoriaus veikimo principas Sinchroninėse mašinose rotoriaus greitis yra lygus statoriaus magnetinio lauko greičiui, todėl jį lemia tinklo srovės dažnis ir polių porų skaičius, t.y. n = 60f / p ir f = pn / 60. Kaip ir bet kuri elektros mašina, sinchroninė mašina yra grįžtama, tai yra, ji gali veikti kaip generatorius arba variklis. Elektros energiją gamina sinchroniniai regeneratoriai, kurių pagrindiniai varikliai yra hidraulinės arba garo turbinos arba vidaus degimo varikliai. Paprastai lauko apvijas maitina žadintuvas, kuris yra nuolatinės srovės generatorius. Sužadintuvas yra ant to paties veleno kaip ir darbinė mašina, o jo galia yra maža, maždaug 1–5% juo sužadintos sinchroninės mašinos galios. Esant mažai galiai, dažnai naudojamos sinchroninių mašinų sužadinimo apvijų maitinimo grandinės iš kintamosios srovės tinklo per puslaidininkinius lygintuvus. Paprasčiausias generatorius gali būti 1 ir 2 vielos ritė, besisukanti magnetiniame lauke (iso). Magnetinis laukas sužadinamas lauko apvijos, esančios ant statoriaus polių N - S, srove. Ritei besisukant, 1 ir 2 laidininkai kerta magnetinį lauką, susidarantį tarp N - S polių, dėl to susidarys emf. būti sukeltas į ritę. Ritės galai yra sujungti su žiedais 3, sukasi kartu su rite. Jei ant žiedų dedami stacionarūs šepečiai ir prijungiami prie elektros energijos imtuvo, tada bus uždara grandinė, susidedanti iš ritės, žiedų, šepečių ir energijos imtuvo. elektros emf įtakoje. Tokiame paprastame generatoriuje gautas emf nuolat keisis priklausomai nuo ritės padėties magnetiniame lauke. Kai laidininkai 1 ir 2 yra po polių ašimis (žr. iso), tai ritės sukimosi metu jie kerta daugiausiai magnetinio lauko linijų per laiko vienetą. Todėl šiuo metu didžiausią vertę turės ritėje sukeltas emf. Ateityje, sukant ritę, keisis magnetinio lauko linijų, kurias per laiko vienetą kerta laidininkai 1 ir 2, skaičius, ritę pasukus erdvėje 90°, laidininkai judės vertikalia kryptimi, kuri sutampa su kryptimi magnetinio lauko linijų. Todėl 1 ir 2 laidininkai nekerta magnetinių linijų, o emf ritėje yra lygus nuliui. Sukant ritę didesniu nei 90° kampu, pasikeis šių laidininkų judėjimo magnetiniame lauke kryptis ir atitinkamai ritėje sukelto emf kryptis. Jei magnetinis laukas tarp N ir S polių pasiskirsto tolygiai, tai emf laikui bėgant pasikeis sinusoidiškai. Vieną ritės apsisukimą erdvėje joje sukeltas emf patiria vieną pasikeitimo periodą. Jei ritė sukasi bet kurio pirminio variklio pagalba pastoviu sukimosi greičiu n per minutę, tai šioje ritėje indukuojamas kintamasis emf dažniu f = n/60. Sinchroninio generatoriaus įtaisas EMF atsiradimas laiduose galimas tiek judant šiuos laidininkus fiksuotame magnetiniame lauke, tiek judant magnetiniam laukui fiksuotų laidininkų atžvilgiu. Pirmuoju atveju poliai, t.y. indukcinė mašinos dalis, sužadinanti magnetinį lauką, yra dedama ant stacionarios mašinos dalies (ant statoriaus), o indukcinė dalis (armatūra), t.y. kuri sukuriama emf, dedama ant besisukančios mašinos dalies (ant rotoriaus). Antruoju atveju poliai dedami ant rotoriaus, o armatūra - ant statoriaus. Aukščiau mes apsvarstėme sinchroninio generatoriaus su fiksuotais poliais ir sukamąja armatūra veikimo principą. Tokiame generatoriuje jo generuojama energija slankiojančiais kontaktais – slydimo žiedais ir šepečiais perduodama į energijos imtuvą. Slenkantis kontaktas didelės galios grandinėje sukuria didelius energijos nuostolius, o esant aukštai įtampai, tokio kontakto buvimas yra labai nepageidautinas. Todėl generatoriai su sukamąja armatūra ir stacionariais poliais atliekami tik esant žemai įtampai (iki 380/220 V) ir mažoms galioms (iki 15 kVA). Dauguma platus pritaikymas gavo sinchroninius generatorius, kuriuose poliai dedami ant rotoriaus, o armatūra yra ant statoriaus. Sužadinimo srovė teka per žadinimo apviją, kuri yra nuosekliai sujungtos ritės, dedamos ant rotoriaus polių. Sužadinimo apvijos galai sujungti su slydimo žiedais, kurie montuojami ant mašinos veleno. Ant žiedų uždedami fiksuoti šepečiai, per kuriuos į žadinimo apviją tiekiama nuolatinė srovė iš išorinio energijos šaltinio – nuolatinės srovės generatoriaus, vadinamo žadintuvu. Sinchroninio generatoriaus įtaisas: 1 - sinchroninis generatorius; 2 – žadintuvas ISO rodo bendrą sinchroninio generatoriaus su žadintuvu vaizdą. Sinchroninio generatoriaus statoriaus įtaisas panašus į asinchroninės mašinos statoriaus įtaisą. Sinchroninių generatorių rotorius atliekamas arba su aiškiais (išsikišusiais) poliais, arba su implicitiniais poliais, ty be išsikišusių polių. Mašinose, kurių greitis yra palyginti mažas (su daugybe polių), rotoriai turi būti su ryškiais pliusais (iso, a), tolygiai išdėstyti aplink rotoriaus perimetrą. Stulpas susideda iš šerdies 1, poliaus gabalo 2 ir sužadinimo ritės 3, uždėtos ant poliaus šerdies. Sinchroninės mašinos rotorius: a - su ryškiais poliais, b - su numanomais poliais; 1 - šerdis, 2 - polius, 3 - sužadinimo ritė
Atviro poliaus sinchroninių generatorių pagrindiniai varikliai dažniausiai yra hidraulinės turbinos, kurios yra mažo greičio mašinos. Esant dideliam sukimosi greičiui, toks rotoriaus įtaisas negali užtikrinti reikiamo mechaninio stiprumo, todėl didelės spartos mašinose rotoriai gaminami su numanomais poliais (iso, 6). Rotoriaus šerdys su implicitiniais poliais dažniausiai gaminamos iš vientiso kaltinio, kurio paviršiuje frezuojami grioveliai. Paklojus žadinimo apvijas ant rotoriaus, jo grioveliai užkemšami pleištais, o galinės žadinimo apvijos jungtys sutvirtinamos plieniniais tvarsčiais, uždedamais ant rotoriaus galinių dalių. Naudojant tokią rotoriaus konstrukciją, leidžiamas didelis greitis. Generatorių su netiesioginiais poliais pagrindiniai varikliai dažniausiai yra garo turbinos, kurios yra vienos iš greitaeigių mašinų. Sinchroniniai varikliai. Dizainas, veikimo principas
Skirtingai nei indukcinis variklis sinchroninio variklio greitis yra pastovus esant skirtingoms apkrovoms. Sinchroniniai varikliai naudojami mašinoms vairuoti pastovus greitis(siurbliai, kompresoriai, ventiliatoriai).
Sinchroninio variklio statoriuje yra apvija, prijungta prie tinklo trifazė srovė ir formuojant besisukantį magnetinį lauką. Variklio rotorius susideda iš šerdies su sužadinimo apvija. Sužadinimo apvija yra prijungta prie nuolatinės srovės šaltinio per slydimo žiedus. Sužadinimo apvijos srovė sukuria magnetinį lauką, kuris įmagnetina rotorių.
Sinchroninių mašinų rotoriai gali būti ryškūs poliai (su aiškiais poliais) ir implicitiniai poliai (su numanomais poliais). Ant pav. 1a parodyta iškilaus poliaus rotoriaus su išsikišusiais poliais šerdis 1. Prie polių dedamos žadinimo ritės 2. 1b paveiksle pavaizduotas implicitinio poliaus rotorius, kuris yra feromagnetinis cilindras 1. Rotoriaus paviršiuje ašine kryptimi išfrezuojami grioveliai, į kuriuos įvedama žadinimo apvija 2.
Apsvarstykite modelio sinchroninio variklio veikimo principą (11 pav.).
Sinchroninis pasipriešinimo variklis yra sinchroninis variklis, kurio rotorius neturi sužadinimo apvijos.
Sinchroninio pasipriešinimo variklio rotorius yra pagamintas iš feromagnetinės medžiagos ir turi turėti ryškius polius. Besisukantis statoriaus magnetinis laukas įmagnetina rotorių. Išilginio poliaus rotoriaus magnetinė varža yra skirtinga išilginėje ir skersinėje poliaus ašyse. Statoriaus magnetinio lauko jėgos linijos sulenktos, stengiantis eiti mažesnio magnetinio pasipriešinimo keliu. Dėl elastinių savybių sukels magnetinio lauko deformaciją jėgos linijos, reaktyvusis sukimo momentas sukantis rotorių sinchroniškai su statoriaus lauku.
Jei besisukančiam rotoriui taikomas stabdymo momentas, rotoriaus magnetinio lauko ašis statoriaus magnetinio lauko ašies atžvilgiu pasisuks kampu θ.
Didėjant apkrovai šis kampas didėja. Jei apkrova viršija tam tikrą leistiną vertę, variklis sustos, iškris iš sinchronizmo.
Sinchroniniai varikliai neturi Pradinis sukimo momentas. Taip yra dėl to, kad stacionarų rotorių veikiantis elektromagnetinis sukimo momentas kintamosios srovės periodu T du kartus keičia savo kryptį. Dėl savo inercijos rotorius neturi laiko pajudėti ir sukurti reikiamo apsisukimų skaičiaus.
Šiuo metu taikoma asinchroninis paleidimas sinchroninis variklis. Į rotoriaus polių griovelius įdedama papildoma trumpojo jungimo apvija.
Besisukantis statoriaus magnetinis laukas sukelia sūkurines sroves trumpojo jungimo paleidimo apvijoje. Kai šios srovės sąveikauja su statoriaus magnetiniu lauku, susidaro asinchroninis elektromagnetinis sukimo momentas, dėl kurio rotorius sukasi. Kai rotoriaus greitis artėja prie statoriaus lauko greičio, variklis įjungiamas į sinchronizaciją ir sukasi sinchroniniu greičiu. Trumpojo jungimo apvija nejuda lauko atžvilgiu, jame nesukeliamos sūkurinės srovės, asinchroninis paleidimo momentas tampa lygus nuliui.
Į Kategorija:
Mobiliosios elektrinės
Sinchroninių generatorių paskirtis ir įtaisas
Sinchroninis generatorius susideda iš dviejų pagrindinių dalių: fiksuoto statoriaus (armatūros) su jame įdėta apvija ir judamojo (sukančio) rotoriaus (induktoriaus) su žadinimo apvija. Sužadinimo apvijos paskirtis – generatoriuje sukurti pirminį magnetinį lauką, kad statoriaus apvijoje sukeltų elektrovaros jėgą (emf)... Jei sinchroninio generatoriaus rotorius sukamas tam tikru greičiu V ir sužadinamas iš tiesioginio srovės šaltinis, tada žadinimo srautas kirs statoriaus apvijos laidininkus ir apvijos fazėse bus indukuojami kintamieji e. d.s. Prie šios apvijos prijungus apkrovą, joje atsiras besisukantis magnetinis laukas. Šis generatoriaus statoriaus laukas suksis rotoriaus lauko sukimosi kryptimi ir tokiu pat greičiu kaip ir rotoriaus laukas, todėl susidarys bendras besisukantis magnetinis laukas.
Sinchroninio generatoriaus magnetinio lauko sukimosi greitis priklauso nuo polių porų skaičiaus. Esant tam tikram dažniui, kuo didesnis polių porų skaičius, tuo mažesnis magnetinio lauko sukimosi greitis, t.y. magnetinio lauko sukimosi greitis yra atvirkščiai proporcingas polių porų skaičiui. Taigi, pavyzdžiui, esant tam tikram dažniui f = 50 Hz, magnetinio lauko sukimosi greitis yra 3000 aps./min polių porų skaičiui p = 1, 1500 aps./min, kai p = 2V, 1000 aps./min, kai p = 3 ir tt .
Generatoriaus statorius (1 pav., a) susideda iš šerdies, pagamintos iš plonų elektrotechninio plieno lakštų. Sūkurinėms srovėms apriboti plieno lakštai izoliuojami 0,08-0,1 mm storio lako plėvele ir tvirtai suspaudžiami į pakuotę, vadinamą aktyvaus plieno paketu. Kiekviename plieno lakšte įspaustos figūrinės išpjovos, dėl kurių iš tokių lakštų surinktoje pakuotėje susidaro grioveliai, į kuriuos telpa apvija. Apvijos elektrinio stiprumo didinimo ir apsaugos nuo mechaninių pažeidimų grioveliai izoliuojami elektrinio kartono lakštais su lakuotu audiniu arba mikanitu. Aktyvaus plieno paketas tvirtinamas generatoriaus ketaus arba plieniniame rėme.
Ryžiai. 1. Sinchroninio generatoriaus įtaisas ir žadinimo grandinė: a - statorius, b - išsišakojusio poliaus rotorius (be poliaus apvijos), c - nepoliaus poliaus rotorius; 1 - statorius (armatūra), 2 - rotorius (induktorius), 3 - kontaktiniai žiedai, 4 - polius, 5 - polių induktoriaus ritė, 6 - žadintuvas, 7 - šunto reguliatorius, 8 - šepečiai
Sinchroninio generatoriaus rotorius struktūriškai gali būti pagamintas iš iškilaus ir neišsiskiriančio poliaus.
Iškiliojo poliaus rotorius (1 pav., b) turi išsikišusius arba, kaip sakoma, ryškius polius. Tokie rotoriai naudojami mažo greičio generatoriuose, kurių sukimosi greitis ne didesnis kaip 1000 aps./min. Šių rotorių polių šerdys dažniausiai komplektuojamos iš 1-2 mm storio elektrotechninio plieno lakštų, kurie tvirtai suveržiami į paketą su traukėmis. Ant rotoriaus veleno poliai tvirtinami varžtais arba stulpo T formos kotu, kuris tvirtinamas specialiuose grioveliuose, išfrezuotuose plieniniame rotoriaus korpuse.
Sužadinimo apvija yra izoliuota Varinė viela atitinkamą skyrių. Sinchroninių generatorių, skirtų eksploatuoti elektros įrenginiuose, kur dyzeliniai varikliai naudojami kaip pirminiai varikliai, rotoriuose yra numatyta vadinamoji raminanti apvija. Raminamoji arba, kaip dar vadinama, slopinamoji apvija naudojama laisviesiems svyravimams, atsirandantiems staigių sinchroninių generatorių darbo režimo pasikeitimų metu (staigus apkrovos nusileidimas, įtampos kritimas, žadinimo srovės pasikeitimas ir kt.), nuraminti, ypač atvejai, kai bendrame tinkle lygiagrečiai veikia keli generatoriai.
Netiesioginis polius yra rotorius, turintis cilindro formą be išsikišusių polių. Tokie rotoriai dažniausiai gaminami su dviejų ar keturių polių.
Greitaeigių mašinų rotoriai su stulpeliais nenaudojami, nes sudėtinga gaminti tvirtinimo polius, kurie gali atlaikyti dideles išcentrines jėgas.
Netiesioginio poliaus rotorius (1 pav., c) susideda iš veleno ir plieno kaltinio su jame išfrezuotais grioveliais, kuriuose klojama žadinimo apvija. Priešingu atveju numanomo poliaus rotorius yra struktūriškai pagamintas taip pat, kaip ir iškilaus poliaus rotorius.
Rotoriaus apvijos laidų konstrukcija parenkama atsižvelgiant į rotoriaus tipą: smailių polių rotorių apvijoms naudojami stačiakampiai arba apvalūs izoliuoti laidai, taip pat plikos varinės juostos, išlenktos ant briaunos ir izoliuotos mikanito juostomis; Neišlenktų polių rotorių apvijos pagamintos iš izoliuotų plokščio kietai valcuoto vario ritės, įdėtos į izoliuotus rotorių griovelius.
Rotoriaus apvijos (induktoriaus) galai ištraukiami ir sujungiami su slydimo žiedais ant rotoriaus veleno. Nuolatinė srovė į induktorių tiekiama iš kokio nors išorinio šaltinio. Puslaidininkiniai lygintuvai naudojami kaip žadinimo srovės šaltinis sinchroniniams generatoriams, kurių galia iki 20 kW, o galingesniems generatoriams specialios nuolatinės srovės mašinos (žadintuvai) dažniausiai dedamos ant bendro veleno su generatoriaus rotoriumi arba mechaniškai prijungiamos prie generatoriaus. sujungimo puselių pagalba. Sužadintuvas yra nuolatinės srovės generatorius, kurio galia, kaip taisyklė, yra 1-3%. vardinė galia generatorius, kurį jis maitina. Nominali įtampažadintuvai yra maži ir skirti sinchroniniams generatoriams vidutinė galia neviršija 150 v. Sinchroninių generatorių sužadinimo nuolatinė srovė gali būti gaunama naudojant gyvsidabrio, puslaidininkinius arba mechaninius lygintuvus. Sinchroniniams generatoriams, kurių galia iki 20 kW, sužadinti dažniausiai naudojami seleniniai arba germanio lygintuvai.
Sužadinimo srovė iš šaltinio į induktorių patenka tokiu keliu: nuolatinės srovės šaltinis - fiksuoti šepečiai ant slydimo žiedų, rotoriaus slydimo žiedai - induktoriaus polių apvijos. Šis kelias schematiškai parodytas fig. 1, a. Sinchroninis generatorius turi grįžtamumo savybę, t.y. Jis taip pat gali veikti kaip elektros variklis, jei jo statoriaus apvija prijungta prie trifazio kintamosios srovės tinklo.
Į Kategorija: - Mobilios elektrinės
9.1. Sinchroninio generatoriaus įtaisas ir veikimo principas
Sinchroniniai vadinami elektromobiliai, kurio sukimosi greitis yra sujungtas pastoviu santykiu su kintamosios srovės tinklo, prie kurio prijungta ši mašina, dažniu . Sinchroninės mašinos tarnauja kaip kintamosios srovės generatoriai elektrinėse, o sinchroniniai varikliai naudojami tais atvejais, kai reikalingas pastoviu greičiu veikiantis variklis. Sinchroninės mašinos yra reversinės, t.y. gali veikti ir kaip generatoriai, ir kaip varikliai. Sinchroninė mašina persijungia iš generatoriaus režimo į variklio režimą, priklausomai nuo to, ar ją veikia besisukanti ar stabdanti mechaninė jėga. Pirmuoju atveju jis gauna mechaninę galią ant veleno ir perduoda ją tinklui elektros energija, o antruoju atveju jis gauna elektros energiją iš tinklo ir perduoda velenui mechaninę energiją.
Sinchroninė mašina turi dvi pagrindines dalis: rotorių ir statorių, o statorius nesiskiria nuo asinchroninės mašinos statoriaus. Sinchroninės mašinos rotorius yra besisukančių elektromagnetų sistema, kuri maitinama nuolatine srove, tiekiama į rotorių per slydimo žiedus ir šepečius iš išorinio šaltinio. Statoriaus apvijose, veikiant besisukančiam magnetiniam laukui, sukeliamas EML, kuris tiekiamas į išorinę generatoriaus grandinę. Pagrindinis sinchroninio generatoriaus magnetinis srautas, sukurtas besisukančio rotoriaus, yra sužadinamas išoriniu šaltiniu – žadintuvu, kuris dažniausiai yra mažos galios nuolatinės srovės generatorius, kuris montuojamas ant bendro veleno su sinchroniniu generatoriumi. Nuolatinė srovė iš žadintuvo tiekiama į rotorių per šepečius ir slydimo žiedus, sumontuotus ant rotoriaus veleno. Rotoriaus polių porų skaičius nustatomas pagal jo sukimosi greitį. Kelių polių sinchroninėje mašinoje rotorius turi p
polių porų, o srovės statoriaus apvijoje taip pat sudaro p besisukančio magnetinio lauko polių poras (kaip asinchroninėje mašinoje). Rotorius turi suktis pagal lauko sukimosi dažnį, todėl jo greitis yra lygus:n = 60 f/p (9,1)
Esant f = 50 Hz ir p = 1 n = 3000 aps./min.
Šiuo dažniu sukasi šiuolaikiniai turbogeneratoriai, susidedantys iš garo turbinos ir didelio galingumo sinchroninio generatoriaus su rotoriumi, turinčiu vieną polių porą.
Hidrogeneratoriuose pagrindinis variklis yra hidraulinė turbina, kurios sukimosi greitis yra nuo 50 iki 750 apsisukimų per minutę. Šiuo atveju naudojami sinchroniniai generatoriai su ryškaus poliaus rotoriumi, turinčiu nuo 4 iki 60 polių porų.
Dyzelinių generatorių, prijungtų prie pirminio variklio - dyzelino, sukimosi greitis yra nuo 500 iki 1500 aps./min.
Mažos galios sinchroniniuose generatoriuose dažniausiai naudojamas savaiminis sužadinimas: žadinimo apvija maitinama to paties generatoriaus ištaisyta srove (9.2 pav.).
Sužadinimo grandinę sudaro CT srovės transformatoriai, įtraukti į generatoriaus apkrovos grandinę, puslaidininkinis lygintuvas, surinktas pagal trifazio tiltelio schemą, ir žadinimo apvija OB su reguliuojančiu reostatu R.
Generatoriaus savaiminis sužadinimas vyksta taip. Generatoriaus paleidimo momentu dėl liekamosios indukcijos magnetinėje sistemoje generatoriaus darbinėje apvijoje atsiranda silpnas EMF ir srovės. Dėl to antrinėse CT transformatorių apvijose atsiranda EML, o sužadinimo grandinėje - maža srovė, o tai sustiprina mašinos magnetinio lauko indukciją. Generatoriaus emf didėja tol, kol mašinos magnetinė sistema visiškai sužadinama.
Vidutinė EML vertė, sukelta kiekvienoje statoriaus apvijos fazėje:
Еср = c∙n∙Φ (9.2)
n yra rotoriaus greitis;
Φ – sinchroninėje mašinoje sužadinamas didžiausias magnetinis srautas;
c yra pastovus koeficientas, atsižvelgiant į dizaino elementaiši mašina.
Generatoriaus gnybtų įtampa:
U = E - aš z, kur
I - srovė statoriaus apvijoje (apkrovos srovė);
Z yra apvijos varža (viena fazė).
Norint tiksliai sureguliuoti EMF amplitudę, magnetinio srauto dydis reguliuojamas keičiant srovę sužadinimo apvijoje. EML sinusiškumas užtikrinamas suteikiant tam tikrą formą rotoriaus polių detalėms, esančioms iškilių polių mašinose. Netiesioginio poliaus mašinose norimas magnetinės indukcijos pasiskirstymas pasiekiamas specialiu sužadinimo apvijų išdėstymu ant rotoriaus paviršiaus.
Kai armatūra sukasi magnetiniame lauke, jos apvijos laidininkuose indukuojamas emf, kurio dydis ir kryptis kinta (117 pav.). Jei vieno apvijos apsisukimo pradžia ir pabaiga yra lituojami prie dviejų varinių žiedų, ant žiedų uždedami šepečiai, prijungti prie išorinės grandinės, tai posūkiui sukantis magnetiniame lauke, kaip parodyta 117 a pav., kintamasis. elektros srovė tekės uždara grandine (117 pav. b). Tai yra generatoriaus veikimo pagrindas.
Jei vis dėlto ritės pradžia ir galas tvirtinami prie dviejų varinių pusžiedžių, izoliuotų vienas nuo kito ir vadinamų kolektoriaus plokštelėmis, ir ant jų užtepami šepečiai, tai ritei sukantis magnetiniame lauke (118a pav.) , ritėje vis tiek bus sukeltas kintamasis emf. Tačiau išorinėje grandinėje tekės pulsuojanti srovė, kintamo dydžio, bet pastovios krypties (118b pav.).
Norėdami tai nustatyti, pereikime prie 119a pav. Čia parodytas inkaras su vienu apsisukimu. Ritės pradžia ( n) prilituotas prie kolektoriaus plokštės ( a), ritės galas ( į) prie lėkštės ( b). Du fiksuoti šepečiai prispaudžiami prie kolektoriaus plokščių ir prijungiami prie išorinės grandinės. Panagrinėkime tris būdingas ritės padėtis erdvėje tarp polių. Padėtyje (119 pav. a) ritė yra šiaurės ašigalio veikimo zonoje. Atsižvelgdami į armatūros sukimosi kryptį, mes nustatome emf kryptį ritėje pagal taisyklę dešinė ranka. Į tai reikia atsižvelgti
kad emf indukuojamas tik toje ritės dalyje, kuri yra ant armatūros. Srovė šioje padėtyje yra nukreipta nuo ritės pradžios iki jos pabaigos. Per dešinįjį šepetį srovė pateks į išorinę grandinę. Todėl šį šepetėlį galima pavadinti teigiamu. Praleidus apkrovą, srovė teka į kairįjį generatoriaus šepetį, kurį galima pavadinti neigiamu.
Padėtyje (b) (119b pav.) ritė yra ant neutralios linijos. Neutrali linija arba geometrinė neutralė yra linija, einanti per armatūros centrą ir statmena polių ašiai. Aktyvioji ritės dalis šioje padėtyje slysta išilgai magnetinių linijų, jų nekirsdama. Todėl emf ritėje nesukeliamas, o srovė lygi nuliui. Paprastai šepečio plotis yra didesnis nei izoliacinio sluoksnio tarp kolektoriaus plokščių storis, o ritė, būdama neutralioje linijoje, šiuo metu yra trumpai jungiama šepečių.
Padėtyje (c) (119 pav. c) ritė yra pietinio ašigalio veikimo zonoje. Nustatę ritėje indukuoto emf kryptį, matome, kad srovė nukreipta nuo ritės galo iki jos pradžios. Jei kolektoriaus plokštė (a) vis dar liestųsi su kairiuoju šepečiu, o plokštė (b) - su dešiniuoju šepečiu, tada srovės krypties pasikeitimas ritėje sukeltų srovės pasikeitimą išorinėje grandinėje. Bet tai neįvyks dabar, nes srovės krypties pokytis ritėje po to, kai ji praeina per neutralią liniją, sutampa su momentu, kai plokštė (a) pateko po dešiniuoju šepečiu, o plokštė (b) pateko po kairysis šepetys.
Palyginus pirmą ir trečią padėtį, matyti (119 pav. a, c), kad ritės srovė abiem atvejais teka į dešinįjį, teigiamą šepetį, praeina per išorinę grandinę ir grįžta į kairįjį, neigiamą šepetėlį. Išorinėje grandinėje srovės kryptis nekinta, o srovė pulsuoja (118b pav.).
Kolekcionieriaus paskirtis. Srovės bangavimą galima sumažinti didinant kolektoriaus plokščių skaičių (vietoj dviejų pusžiedžių), atitinkamai didinant armatūros apsisukimų skaičių, kurie yra suskirstyti į atskiras dalis – sekcijas.
Prie inkaro pastatysime keturis ritinius, pasislinkusius vienas kito atžvilgiu 90 0, ir sujungsime juos nuosekliai (120 pav. a). Taip pat kolektorių plokščių skaičių padidinsime iki keturių. Indukuoto emf kryptis ritėse nustatoma pagal dešinės rankos taisyklę.
Ant pav. 120b parodytos 1 ir 2 ritės EML kreivės. kadangi ritės erdvėje pasislinkusios 90 0 , emf kreivės fazėje taip pat pasislenka 90 0 . 3 ir 4 ritės emf kreivės yra tokios pačios kaip 1 ir 2 ritės, su vieninteliu skirtumu, kad 1 ir 3 ritės emf, viena vertus, ir 2 ir 4 ritės, iš kitos pusės, yra lygios dydžio, bet priešinga kryptimi. Todėl, norėdami išsiaiškinti problemą, apsiribojame 1 ir 2 ritių emf kreivių svarstymu. Kadangi ritės yra sujungtos viena su kita nuosekliai, momentinė dviejų ritių suminio emf e vertė yra lygi kiekvienos ritės emf momentinės vertės. 121a paveiksle parodytas abiejų ritinių momentinių verčių pridėjimas. Bendra EMF kreivė yra mažesnė
bangavimas nei atskirų ritinių EML kreivės. Bendras ritių EMF po kitu poliu turi tokią pačią vertę, bet yra priešingas viršutinių ritinių bendro EMF kryptimi. Abu emf yra sujungti lygiagrečiai generatoriaus šepečių atžvilgiu.
Aštuonios ritės, uždėtos ant armatūros, pridedant jų momentines emfs, duos, kaip parodyta 121b pav., bendrą emf e suminę sumą, kurios bangavimas bus dar mažesnis nei ankstesniu atveju. Taigi ant inkaro uždėjus daug laidininkų, atitinkamai padidinus kolektoriaus plokščių skaičių, iš generatoriaus galima gauti emf, kurio raibuliavimas taps toks nežymus, kad srovę praktiškai galima laikyti pastovia. Taigi, pavyzdžiui, net ir esant 16 ritinių prie inkaro, emf svyravimai bus mažesni nei vienas procentas. Šiuolaikinėse mašinose inkaro ritinių skaičius viršija šimtą.
Taigi, nuolatinės srovės generatorių kolektorius skirtas armatūros apvijoje sukeltą kintamąjį EMF paversti pastoviu generatoriaus šepečių EMF.