Конструкция синхронной машины. Конструкция и принцип работы синхронных машин: основные особенности и характеристики

Как устроены синхронные машины. Какие бывают типы роторов синхронных машин. Как работает статор синхронной машины. Какой принцип действия синхронных генераторов и двигателей. Какие преимущества и недостатки у синхронных машин.

Устройство статора синхронной машины

Статор синхронной машины имеет следующую конструкцию:

• Сердечник статора собран из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга.
• На внутренней поверхности сердечника выполнены пазы, в которые уложена трехфазная обмотка переменного тока.
• Обмотка статора тщательно изолирована, так как работает при высоких напряжениях.
• Сердечник статора закреплен в корпусе (станине) из чугуна или сварной стальной конструкции.

Статор выполняет роль якоря синхронной машины, в обмотках которого при работе индуцируется ЭДС.

Типы роторов синхронных машин

Различают два основных типа роторов синхронных машин:

1. Явнополюсный ротор

Применяется в тихоходных машинах с частотой вращения до 1500 об/мин. Основные особенности:

• На цилиндрическом ободе закреплены явно выраженные полюсы
• На полюсах размещены катушки обмотки возбуждения
• Полюсные наконечники имеют специальную форму для получения синусоидальной формы поля
• В полюсных наконечниках может размещаться демпферная обмотка

2. Неявнополюсный ротор

Используется в быстроходных машинах с частотой 3000 об/мин. Ключевые характеристики:

• Ротор выполнен в виде массивного цилиндрического сердечника
• На поверхности ротора профрезерованы продольные пазы
• В пазах уложена распределенная обмотка возбуждения
• Между полюсами оставлены большие зубцы без обмотки

Система возбуждения синхронных машин

Для создания магнитного поля ротора используются следующие системы возбуждения:

• Электромашинный возбудитель — генератор постоянного тока на валу машины
• Статическая система с полупроводниковыми выпрямителями
• Бесщеточная система с вращающимися выпрямителями
• Самовозбуждение с использованием остаточного магнетизма

Мощность системы возбуждения обычно составляет 0.3-2% от номинальной мощности синхронной машины.

Принцип действия синхронного генератора

Принцип работы синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции:

1. При вращении ротора с обмоткой возбуждения создается вращающееся магнитное поле
2. Магнитное поле пересекает обмотки статора
3. В обмотках статора индуцируется трехфазная система ЭДС
4. Частота ЭДС определяется частотой вращения ротора
5. Величина ЭДС зависит от тока возбуждения и частоты вращения

Как работает синхронный двигатель

Принцип действия синхронного двигателя заключается в следующем:

• Трехфазный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле
• Поле статора взаимодействует с полем ротора, создаваемым постоянным током
• Возникает электромагнитный момент, вращающий ротор
• Частота вращения ротора равна частоте поля статора
• Скорость вращения не зависит от нагрузки на валу

Преимущества и недостатки синхронных машин

Основные преимущества синхронных машин:

• Высокий КПД, особенно при больших мощностях
• Возможность работы с высоким коэффициентом мощности
• Стабильная частота вращения, не зависящая от нагрузки
• Возможность регулирования реактивной мощности

К недостаткам можно отнести:

• Сложность конструкции
• Необходимость в источнике постоянного тока для возбуждения
• Сложность пуска синхронных двигателей
• Высокая стоимость по сравнению с асинхронными машинами

Области применения синхронных машин

Синхронные машины широко используются в следующих областях:

• В качестве генераторов на электростанциях (турбогенераторы, гидрогенераторы)
• Как двигатели большой мощности в промышленности
• В качестве компенсаторов реактивной мощности
• В системах автоматики и следящих системах
• В часовых механизмах и других устройствах точной механики

Системы охлаждения синхронных машин

Для отвода тепла в синхронных машинах применяются следующие системы охлаждения:

• Воздушное охлаждение с самовентиляцией или принудительной вентиляцией
• Водородное охлаждение в герметичном корпусе
• Жидкостное охлаждение обмоток (вода, масло)
• Комбинированные системы охлаждения

Выбор системы охлаждения зависит от мощности и назначения синхронной машины. Для мощных турбогенераторов наиболее эффективно водородное и жидкостное охлаждение.

Пуск синхронных двигателей

Существует несколько способов пуска синхронных двигателей:

1. Асинхронный пуск с использованием пусковой обмотки
2. Частотный пуск с применением преобразователя частоты
3. Пуск с помощью вспомогательного разгонного двигателя
4. Синхронный пуск путем включения на пониженное напряжение

Выбор способа пуска зависит от мощности двигателя, характера нагрузки и требований к пусковому току. Наиболее распространен асинхронный пуск с использованием пусковой обмотки в полюсных наконечниках ротора.

Устройство синхронных машин | Слесарь-электромонтажник

Страница 26 из 63

ГЛАВА III. УСТРОЙСТВО И МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

§ 23. Классификация электрических машин

Устройство для преобразования механической энергии в электрическую называется генератором, а электрической энергии в механическую — двигателем. Машина, совмещающая функции электрического двигателя и электрического генератора, называется вращающимся преобразователем. Его назначение состоит в преобразовании параметров электрической энергии.

Рис. 72. Устройство синхронной машины:

1 — сердечник статора, 2 — обмотка статора, 3 — полюс ротора, 4 — контактные кольца, 5 —подшипниковый щит, 6 — подшипник (корпус), 7 — вал, 8 — станина

По роду тока различают машины постоянного и переменного тока.
По способу возбуждения машины постоянного тока могут быть параллельного, последовательного или смешанного возбуждения, а машины переменного тока — синхронными или асинхронными.
В общепромышленных установках преимущественное применение имеют машины переменного тока: синхронные—в качестве электрогенераторов, асинхронные — в качестве электродвигателей. Машины постоянного тока обычно предназначаются для специальных установок.

§ 24. Устройство синхронных машин.

Общие сведения.

Синхронной (рис. 72) называется машина переменного тока, ротор которой вращается с частотой, равной частоте вращающегося магнитного поля, созданного обмоткой статора, включенной в электрическую сеть. Частота вращения синхронной машины в установившемся режиме не зависит от ее нагрузки и определяется частотой тока f в обмотке статора и числом пар полюсов р машины: n=60f/p. В станину машины запрессован сердечник 1 статора, в пазах которого уложена трехфазная обмотка 2. В расточке сердечника статора размещен ротор. На валу ротора укреплены полюса 3 с обмотками возбуждения. Питание к обмоткам возбуждения подводится с помощью щеток, скользящих по кольцам 4,   изолированным от вала и друг от друга.

Вал опирается на подшипники, расположенные в подшипниковых щитах 5.
Для работы в качестве генератора достаточно подать постоянный ток в обмотки возбуждения и вращать вал от первичного двигателя с частотой вращения п, обеспечивающей частоту тока 50 Гц при имеющемся числе пар полюсов.

Рис. 73. Конструктивные схемы роторов синхронных машин:
а — явнополюсного, б — неявнополюсного

Рис. 74. Элементы сердечника статора:
а, б — формы заготовок для сборки сердечника статора, в — пакеты сердечника статора в сборе; 1 —нажимной палец, 2 — станина, 3 — ветреница, 4  — пакет сердечника, 5 — запорная шпилька, 6 —нажимное кольцо
Для работы в качестве двигателя необходимо подключить обмотку статора к трехфазной сети. При этом ротор придет во вращение и постепенно достигнет частоты вращения, близкой к частоте вращения поля статора. Далее необходимо подать постоянный ток в обмотку возбуждения. При этом произойдет сцепление полей ротора и статора, после чего частота вращения ротора станет неизменной и соответствующей частоте тока сети.
Синхронные машины выпускают с двумя конструктивными модификациями роторов. При сравнительно невысоких частотах вращения (до 1500 об/мин) широко применяют явнополюсные роторы, отличающиеся простотой конструкции и большими массами полюсов (рис. 73, а). При высоких частотах вращения применяют неявнополюсные роторы (рис. 73, б), так как явно выраженные полюса при вращении создают значительные центробежные силы, угрожающие прочности конструкции. В неявнополюсных роторах обмотку возбуждения распределяют по пазам ротора и надежно закрепляют.

Статор синхронной машины.

Станина синхронных машин имеет цилиндрическую форму и изготовляется литьем из серого чугуна, силумина; для крупных машин станину изготовляют из стальных листовых сварных конструкций. Внутри станина имеет продольные ребра, равномерно расположенные по внутренней ее поверхности. Между этими ребрами запрессован сердечник статора.
Сердечник статора (рис. 74) изготовляют шихтовкой колец или сегментов, штампованных из электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Внешняя окружность колец и сегментов имеет выступы или впадины для фиксации их в ребрах станины при сборке. По внутренней окружности заготовок сердечников равномерно распределены пазы, в которых после сборки сердечника располагают активные проводники обмотки статора.

Рис. 75. Типы пазов статоров: а — полузакрытый,     б — полуоткрытый, в — открытый

В статорах синхронных машин обычно применяют различные типы пазов: полузакрытый, полуоткрытый и открытый (рис. 75). При сборке сердечника между пакетами 4 (см. рис. 74, в) прокладывают листы с приваренными дистанционными прокладками-ветреницами 3 и таким образом создают вентиляционные каналы. К крайним листам приваривают нажимные пальцы 1. Затем сердечник статора в сборе прессуют между нажимными кольцами 6 и фиксируют в станине 2 запорной шпилькой 5. Нажимные пальцы и ветреницы приваривают так, чтобы сохранить прессовку в зубцовой зоне сердечника и создать в вентиляционных каналах вихревые потоки воздуха.

Ротор синхронной машины.

Сердечник явнополюсного ротора (рис. 76) состоит из полюсов 5 и ярма 2, укрепленных на корпусе 76. Полюса набирают из листов обычной листовой стали Ст 3 толщиной 1 —1,5 мм и прессуют между литыми или коваными нажимными щеками 4 с помощью шпилек 15. Иногда вместо шихтованных применяют литые полюса, что оказывается возможным из-за отсутствия сильных переменных магнитных полей в зоне их расположения.

Рис. 76. Устройство явнополюсного ротора:
1 — отвод обмотки возбуждения, 2 — пакет ярма ротора, 3 — вентиляционный канал, 4 — нажимная щека полюса, 5 — полюс, 6 — обмотка возбуждения, 7 — замыкающее кольцо успокоительной обмотки, 8 — стержень успокоительной обмотки, 9 — обмотка статора, 10 — нажимное кольцо статора, 11 — нажимной палец, 12 — пакет статора, 13 — станина, 14 — ребро-клин, 15 — шпилька, 16 — корпус ротора, 17 — клин, 18 — хвостовик полюса ротора

Ярма роторов машин малой и средней мощности выполняют массивными. В этом случае полюса крепят к ярму радиальными болтами. В машинах большой мощности ярма выполняют шихтованными из штампованных листов стали Ст 3 толщиной до 6 мм или из листов толщиной до 100 мм. Из листов образуют пакеты 2, разделенные каналами 3, и прессуют стяжными шпильками. Полюса соединяют с ярмом креплением Т-образных хвостовиков 18 в пазах ярма клиньями 17. Если диаметр ротора превышает 2—4 м, ярма изготовляют из сегментов, прессуемых шпильками на сварном ободе. Обод жестко связан спицами со втулками, а втулки насажены на вал. На каждом полюсе установлена катушка 6 обмотки возбуждения. Выводы 1 от обмотки возбуждения соединены с контактными кольцами.
В круглых пазах на поверхности полюсов уложены стержни 8 проводников успокоительной (демпферной) обмотки ротора, замкнутые на торцах накоротко кольцами 7. Роль успокоительной обмотки сводится, в основном, к уравновешиванию магнитодвижущей силы (мдс) обратной последовательности. Она возникает при несимметричной нагрузке генератора и создает в роторе дополнительные потери и вибрацию двойной частоты по сравнению с частотой тока.
Успокоительная обмотка по отношению к мдс обратной последовательности играет роль замкнутой накоротко вторичной обмотки трансформатора тока. Эта обмотка создает вторичную мдс, почти полностью уравновешивающую первичную. Таким образом, успокоительная обмотка устраняет дополнительные потери и нагрев в роторе, а также вибрации, возникающие при несимметричной нагрузке генератора. Кроме того, успокоительная обмотка создает асинхронный момент, подобный вращающему моменту асинхронного двигателя, который улучшает условия работы машины при выпадении из синхронизма.

Рис. 77. Устройство неявнополюсного ротора:
1 — бочка ротора, 2 — обмотка ротора, 3 — большой зуб, 4 — осевой канал, 5 — паз ротора, 6, 7 —стальные клинья, 8 — осевой охладительный канал, 9 — бандаж, 10 — центрирующее кольцо, 11 —контактные кольца, 12 — соединительный проводник

Неявнополюсный ротор (рис. 77) представляет собой цельную массивную цилиндрическую поковку, в которой сердечник ротора совмещен с валом. Для изготовления ротора применяют углеродистую сталь, если его диаметр не превышает 800 мм. При больших диаметрах для повышения механической прочности конструкции используют специальную легированную сталь. Вообще по условиям механической прочности при частоте вращения 3000 об/мин диаметр бочки не должен быть более 1300 мм. Допустимый прогиб ротора ограничивает возможную длину его активной части значением 8000 мм.
Неявнополюсный ротор подвергается токарной обработке, в процессе которой высверливается осевой канал 4 диаметром до нескольких сотен миллиметров. Осевой канал необходим для удаления загрязненной части отливки, контроля качества поковки и уменьшения внутренних напряжений в металле. Наружная поверхность бочки 1 имеет винтовую канавку глубиной и шириной около 5 мм для улучшения условий охлаждения. По образующим активной части профрезерованы пазы 5 и аксиальные каналы 8 в большом зубе 3, свободном от обмотки. Пазы 5 с обмоткой 2 и аксиальные каналы забиты стальными клиньями 6, 7. Выводы обмотки возбуждения соединены с контактными кольцами. Лобовые части обмотки укреплены бандажами 9 из высокопрочной немагнитной стали. Бандажи опираются на центрирующие кольца 10, которые выполняют упругими. Роль успокоительной обмотки в неявнополюсных роторах выполняют клинья пазов, замкнутые массой ротора и бандажами.

• Назад
• Вперёд

Устройство синхронных машин | Неисправности электрооборудования и способы их устранения

Подробности

Категория: Оборудование

• ремонт
• электродвигатель
• трансформатор
• оборудование
• повреждения

Содержание материала

• Неисправности электрооборудования и способы их устранения
• Устройство силового трансформатора
• Принцип действия трансформатора, хх и кз
• Пускорегулирующая аппаратура
• Устройство электрических машин постоянного тока
• Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока
• Двигатели постоянного тока с различными системами возбуждения
• Устройство синхронных машин
• Низкое сопротивление изоляции обмоток электрических машин
• Пропитка и сушка обмоток электрических машин
• Сушка обмоток силовых трансформаторов
• Способы сушки обмоток силовых трансформаторов
• Определение качества трансформаторного масла
• Механические неисправности электрических машин
• Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях
• Внутренний обрыв одной фазы статора асинхронного двигателя
• Другие неисправности асинхронного двигателя
• Неисправности обмоток статора и ротора асинхронного двигателя
• Соединение обмотки асинхронного двигателя с корпусом
• Междуфазное замыкание двигателя
• Маркировка выводных концов электрических машин переменного тока
• Определение паспортных данных асинхронного электродвигателя
• Установки повышенной частоты из двух асинхронных машин и их неисправности
• Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения
• Маркировка выводных концов машин постоянного тока,       паспортные данные
• Неисравности синхронных машин и способы их устраненияе
• Неисправности силовых трансформаторов и способы их устранения
• Разборка и сборка, маркировка выводных концов трансформатора
• Неисправности пускорегулирующей аппаратуры и способы их устранения
• Вопросы по технике безопасности при испытаниях и ремонте электрооборудования

Страница 8 из 30

Синхронной называют такую машину переменного тока, в которой частота вращения ротора жестко связана с частотой сети и э. д. с. в обмотке якоря. В основном синхронные машины используют в генераторном режим работы и устанавливают на электрических станция) Иногда синхронные машины используют в двигательном режиме и в режиме компенсаторов реактивной мощности.

Рис. 53. Синхронная машина нормального исполнения:
1— вал; 2 — возбудитель; 3 — контактные кольца; 4 — обмотка статора; 5 — полюс ротора; 6 — станина (корпус)) 7 — вентилятор) 8 — подшипниковый щит.

Рис. 54. Явнополюсный ротор синхронной машины.

Синхронная машина нормального исполнения состоит из следующих основных частей: статора-якоря с обмоткой переменного тока; ротора с обмоткой возбуждения постоянного тока; возбудителя-генератора постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением; вала ротора; подшипниковых щитов; двух контактных колец и щеточного аппарата; вентилятора; подшипников; фланцев и деталей крепежа.

Рис. 55. Полнополюсный ротор синхронной машины.
Статор-якорь синхронной машины с обмоткой переменного тока по устройству аналогичен статору асинхронного двигателя.
Ротор синхронной машины выполняют в двух вариантах — явнополюсном и полноявнополюсном.
Явнополюсный ротор состоит из металлического обода, насаживаемого на вал; к ободу крепят полюсные башмаки с обмоткой возбуждения постоянного тока. Устройство полюсных башмаков с обмоткой аналогично устройству основных полюсов машины постоянного тока. Обмотку возбуждения ротора при помощи двух колец и щеточного аппарата соединяют с выводами возбудителя. Явнополюсный ротор обыкновенно имеет большой диаметр и малую длину. Его применяют в машинах с частотой вращения 1500 об/мин и менее. Полнополюсный ротор изготовляют из специальной стали путем ковки. На наружной поверхности ротора фрезеруют пазы для укладки обмотки. На роторе делают два или четыре больших зубца, которые охватываются катушками возбуждения. Число больших зубцов равно числу полюсов машины. Полнополюсный ротор имеет малый диаметр, большую дли ну. Его используют в машинах с частотой вращения 1500 или 3000 об/мин. Башмаки явнополюсного ротора часто снабжают демпферной (пусковой) обмоткой, ана
логичной короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя; в машинах с полнополюсным ротором роль демпферной обмотки выполняет тело-бочка ротора.
Возбудитель — генератор постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением, вал которого жестко соединяется с валом ротора синхронной машины. Все остальные детали синхронной машины аналогичны соответствующим деталям асинхронного двигателя. На рисунке 53 показана синхронная машина нормального исполнения, на рисунке 54 — явнополюсный ротор синхронной машины, а на рисунке 55 — полнополюсный ротор синхронной машины.

Если вращать ротор синхронного генератора каким- либо приводным двигателем, например тепловым, то по обмотке возбуждения ротора синхронного генератора, подключенной к возбудителю, будет течь постоянный ток. Магнитный поток, созданный ампер-витками обмотки возбуждения, вращаясь вместе с ротором синхронного генератора, будет пересекать неподвижную обмотку статора-якоря и наведет в каждой фазе обмотки переменную э. д. с. Действующее значение э. д. с. фазы, В, можно определить по формуле
(70)
Частота э. д. с. где п — частота вращения ротора, об/мин.
Из формулы 70 можно сделать вывод, что величина э.д. с. зависит от частоты вращения ротора и потока, но частота ротора должна быть постоянной, так как при изменении частоты будет меняться э. д. с., а это недопустимо. Практически величину э. д. с. можно менять путем изменения магнитного потока. Магнитный поток зависит от величины тока возбуждения ротора, а последний — от величины напряжения возбудителя.
Если к выводам обмотки статора подключить нагрузку, то генератор будет отдавать ей электрическую энергию. Генератор преобразует механическую энергию двигателя, вращающего ротор, в электрическую.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• org/ListItem»> Главная
• Книги
• Оборудование
• Неисправности электрооборудования и способы их устранения

Еще по теме:

• Сроки устранения дефектов электрических машин
• Устранение некоторых неисправностей комплектующих узлов силового трансформатора
• Устранение неисправностей на активной части силового трансформатора
• Устранение дефектов изоляции обмоток статоров и роторов электродвигателей в условиях АЭС
• Подготовка трансформатора к ремонту. Дефектировка в собранном виде

Устройство, конструкция и разновидности синхронных машин (стр. 1 из 3)

Устройство, конструкция и разновидности синхронных машин

Синхронной машиной называется такая машина переменного тока, ротор которой вращается с такой же скоростью, что и магнитное поле, создаваемое статорной многофазной обмоткой переменного тока, т. е. с синхронной скоростью

n1 = 60f/p.

Ту часть синхронной машины, в которой наводится ЭДС, принято называть якорем. Электромагниты (полюса) вместе с замыкающим их ярмом образуют полюсную систему, называемую индуктором. В синхронных машинах обычной конструкции статор служит якорем, ротор – полюсной системой. Основные преимущества конструкции с вращающимися полюсами заключается в том, что в этом случае возможно осуществить

более надежную изоляцию обмотки неподвижного якоря, более просто без скользящих контактов, соединить ее с мощной сетью переменного тока. Указанные преимущества особенно существенны для синхронных машин на большие мощности и высокие напряжения.

Устройство скользящих контактов для подвода постоянного тока к вращающейся обмотке возбуждения, размещенной на полюсах, не представляет затруднений, так как мощность, подводимая к этой обмотке, составляет небольшую долю номинальной мощности синхронной машины (0,3…2,0)% Рном.

Статор синхронных машин переменного тока, состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, в пазах которого укладывается обмотка переменного тока, и станины — чугунного или сварного из листовой стали кожуха.

В выштампованные на внутренней поверхности сердечника пазы укладывается обмотка статора. Изоляция обмотки выполняется особо тщательно, так как машине приходится работать обычно при высоких напряжениях. В качестве изоляции применяют миканит и миканитовую ленту.

Рисунок 1 – Внешний вид статора синхронной машины (генератор)

При частоте вращения 1500 и 3000 об/мин синхронную машину, как правило, изготовляют с неявнополюсным ротором. Неявнополюсные конструкции применяются в быстроходных машинах, чтобы уменьшить механическую нагрузку на полюса.

На наружной поверхности массивной бочки, изготовленного из стальной поковки, фрезеруются пазы прямоугольной или трапециидальной формы. Обмотку возбуждения, выполненную из полосовой меди, в такой машине размещают в пазах и укрепляют немагнитными металлическими клиньями.

Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят с помощью массивных кольцевых бандажей.

При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, не заполненное проводниками (так называемый большой зуб).Для получения в воздушном зазоре приблизительно синусоидального распределения магнитной индукции обмотку

возбуждения укладывают в пазы, занимающие 2/3 полюсного деления.

Концы обмотки возбуждения выводят к двум контактным кольцам, расположенным на валу и изолированным как друг от друга, так и от тела ротора.

Рисунок 2 – Схема устройства синхронной машины с неявнополюсным ротором

Рисунок 3 – Общий вид неянополюсного ротора в сборе

Явнополюсный ротор используют в тихоходных машинах с четырьмя полюсами и более . Обмотку возбуждения в этом случае выполняют в виде катушек прямоугольного сечения, размещенных на сердечниках полюсов. Сердечник каждого полюса выполняют массивным или в виде пакета, набранного из листов электротехнической стали. С одной

стороны он имеет шихтованный полюсный наконечник, а с другой стороны прочно закреплен на ободе ротора. Полюсный наконечник обрабатывают таким образом, что воздушный зазор между ним и поверхностью статора получается неравномерным: он

минимален под серединой полюса и максимален у его краев. Неравномерный воздушный зазор позволяет приблизить к синусоиде распределение магнитной индукции в воздушном

зазоре.

Рисунок 4 – Схема устройства синхронной машины с явнополюсным ротором

В полюсных наконечниках явнополюсных синхронных двигателей размещают стержни пусковой обмотки, выполненной из материала с повышенным удельным электрическим сопротивлением (латуни). Такую же обмотку (типа «беличья клетка»), состоящую из медных стержней замкнутых на торцах кольцами, применяют и в

синхронных генераторах. Ее называют демпферной обмоткой, так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих в переходных режимах работы синхронной машины. В турбогенераторах роль демпферной обмотки выполняет массивное тело ротора, в котором при пуске и переходных процессах возникают вихревые токи.

Рисунок 5 – Внешний вид явнополюсного ротора

К ободу ротора прикрепляются полюсы, на которые надеваются катушки возбуждения, соединяемые последовательно между собой. Концы обмотки возбуждения присоединяются к двум кольцам, укрепленным на валу ротора. На кольца накладываются щетки, к которым присоединяется источник постоянного напряжения. Обычно постоянный ток для возбуждения ротора дает генератор постоянного тока, сидящий на одном валу с ротором и называемый возбудителем. Мощность возбудителя равна 0,25—1% от номинальной мощности синхронной машины. Номинальные напряжения возбудителей 60—350 В.

Рисунок 6 – Схема возбуждения синхронной машины

Имеются также синхронные машины с самовозбуждением. Постоянный ток для возбуждения ротора получается с помощью селеновых выпрямителей, подключаемых к обмотке статора машины. В первый момент слабое поле остаточного магнетизма вращающегося ротора индуктирует в обмотке статора незначительную переменную э. д. с. Селеновые выпрямители, подключенные к переменному напряжению, дают постоянный ток, который усиливает поле ротора, и напряжение увеличивается. Применяется на синхронных машинах большой мощности.

Выполнение обмотки ротора зависит от системы охлаждения.

При конструировании электрических машин и трансформаторов большое внимание конструкторы обращают на вентиляцию машин. Для синхронных генераторов применяется воздушное и водородное охлаждение.

Воздушное охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов, укрепленных на валу с обеих сторон ротора (для генераторов мощностью от 1,5 до 50 тыс. кВт) или расположенных под машиной в отверстии фундамента (для генераторов мощностью 100 тыс. кВт). Массы холодного воздуха, поступающие для вентиляции, во избежание загрязнения машины пылью проходят через фильтры.При замкнутой системе вентиляции машина охлаждается одним и тем же объемом воздуха. Воздух, пройдя через машину, нагревается и поступает в воздухоохладители, затем снова нагнетается в машину и т. д. Для целей охлаждения служит также система вентиляционных каналов, устроенных в отдельных частях машины. Наиболее эффективным способом охлаждения машины является водородное охлаждение. Водород, обладающий в 7,4 раза большей теплопроводностью, чем воздух, лучше отводит тепло от нагретых частей машины. Потери на трение о воздух при воздушном охлаждении составляют около 50°/о от суммы всех потерь в машине. Водород имеет удельный вес в 14,5 раза меньше, чем воздух. Поэтому трение о водород резко уменьшается. Водород способствует также сохранению изоляции и лаковых покрытий машины.

В современных турбогенераторах применяется косвенное охлаждение водородом, непосредственное внутреннее охлаждение водородом или водой.

При непосредственном внутреннем охлаждении проводники имеют внутренние каналы, по которым проходит водород или вода. В этом случае тепло от меди отводится непосредственно водородом или водой из активной зоны машины. При косвенном

охлаждении тепловая энергия проходит через изоляцию обмотки, а затем отдается стальным частям машины и водороду, заполняющему внутренний объем турбогенератора.

Циркуляция водорода внутри машины осуществляется за счет забора водорода в зоне впуска газа и выброса его в горячей зоне. В конструкции большинства турбогенераторов применяется многоструйная радиальная система охлаждения, перемещение водорода осуществляется с помощью вентиляторов, размещенных на роторе.

Синхронные машины используют главным образом в качестве источников электрической энергии переменного тока, их устанавливают на мощных тепловых, гидравлических и атомных электростанциях, а также на передвижных электростанциях и транспортных установках.

Принцип действия

Двигательный режим

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка — кольцо), в маломощных — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре (в устаревших двигателях, а также в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используются сверхпроводники.)

Запуск двигателя. Двигатель требует разгона до частоты, близкой к частоте вращения магнитного поля в зазоре, прежде чем сможет работать в синхронном режиме. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора (если индуктор расположен на статоре, то получается, что вращающееся магнитное поле вращающегося якоря (ротора) неподвижно относительно постоянного поля индуктора (статора), если индуктор на роторе, то магнитное поле вращающихся полюсов индуктора (ротора) неподвижно относительно вращающегося магнитного поля якоря (статора)) — это называется «вошёл в синхронизм».

конструкция, принцип действия, область применения. Реакция якоря неявнополюсной синхронной машины)

Билет 1

1.   Синхронные машины – конструкция, принцип действия, область применения.

Синхронная машина – это электрическая машина, у которой в нормальном рабочем режиме, как на холостом ходу, так и под нагрузкой, скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля статора. , где f – частота сети, p – число пар полюсов.

Машина имеет 2 основных элемента:

·  Якорь

·  Индуктор

Индуктор – часть машины (может быть как подвижной, так и неподвижной ), в которой протекает постоянный ток, создающий основной постоянный магнитный поток, сцепленный с обмоткой. Индуктором также может быть та часть машины, на которой закреплены постоянные магниты. Обмотка индуктора, питаемая постоянным током, называется обмоткой возбуждения.

Якорь – та часть машины (подвижная или неподвижная), которая имеет обмотку (1-о фазную или 3-х – фазную), в которой протекает переменный ток и наводиться переменная  ЭДС.

Синхронная машина, у которой обмотка возбуждения находиться  на роторе (ротор является индуктором), а обмотка якоря находиться в неподвижной части, то машина называется машиной стандартного наполнения. Синхронная машина, у которой обмотка возбуждения расположена на неподвижной части – называется обращенной.

 

Понятие успокоительная (демпферная) обмотка вводится для синхронных машин в режиме генератора. В режиме двигателя вводится понятие пусковой обмотки.

На рисунке представлена явнополюсная машина, с явно выраженными полюсами и каждая пара полюсов имеет 2 катушки постоянного тока.

Ротор представляет собой сплошную бочку с пазами, в которые уложены катушки обмотки возбуждения.

Область применение и конструкция:

1). Неявнополюсные СМ

Выпускаются 2р=2. Оси конструктивно отличны: длина по стали ротора превышает диаметр ротора в 3…6 раз. Область применения: в приводах паровых турбин.

2). Явнополюсные СМ

2р=4 и выше. Область применения: ГЭС, ветроустановки, мини-ТЭЦ.

2.  Методы асинхронного пуска синхронного двигателя, особенности асинхронного момента синхронной машины.

Пуск с разрядным сопротивлением:

Пуск с наглухо подключенным возбудителем. По своей простоте приближается к пуску АД с короткозамкнутым ротором и поэтому находит все большее применение.

Обычно производится прямой асинхронный пуск СД путем включения на полное напряжение сети. При тяжелых условиях пуска производится реакторный или трансформаторный пуск при пониженным напряжении, как и у АД с короткозамкнутым ротором.

В общем случае асинхронный вращающий момент:

где М₁ – вращающий момент, М₂ – величина момента, созданного токами I₂.

Билет 2

1.  Системы возбуждения синхронных машин: электромашинные и на основе статических полупроводниковых выпрямителей, основные определения и характеристики (кратность форсировки, время развозбуждения и др.).

Под системой возбуждения СМ понимается устройство, которое поставляет постоянный ток в обмотку возбуждения. Данное устройство должно по определенным законам регулировать величину постоянного тока обмотки возбуждения.

Обмотки возбуждения разделяют на:

·  Электромашинное возбуждение.

Используется в генераторах постоянного тока, причем сам генератор постоянного тока получает механическую мощность либо от той же турбины, что и синхронный генератор, либо от стороннего двигателя, либо от турбины.

·  Статическое полупроводниковое возбуждение.

Конструктивно собою представляет управляемый выпрямитель. Данный комплекс включает в себя связующий силовой трансформатор (либо сухой, либо масляный), который повышает напряжение с 10-20В до 400-600В.

Преимущества:

·  высокая надежность;

·  отсутствие вращающихся элементов;

·  высокая мягкость, плавность и скорость регулирования тока возбуждения в следствии наличия микроконтроллерной системы регулирования имеется возможность реализации математически сложных адаптивных  самоподстраивающихся систем регулирования постоянного тока.

2.  Качания синхронных машин: свободные и вынужденные колебания ротора – как отдельные вопросы динамической устойчивости.

При колебаниях или качаниях СМ ее ротор вращается неравномерно и скорость его колеблется с некоторой частотой около среднего значения.

В ряде случаев возникают весьма сильные колебания СМ, которые определенным образом нарушают их нормальную работу, а также работу энергосистемы в целом.

Вынужденные колебания СМ возникают в случаях, когда механический момент на валу непостоянен и содержит пульсирующие составляющие.

Чаще всего это бывает при соединении СМ с поршневыми машинами.

Для уменьшения вынужденных колебаний дизель-генераторы, а часто также двигатели поршневых компрессоров снабжаются маховиками.

Свободные колебания присущи самой природе СМ, т.к. она при параллельной работе с сетью или другими СМ представляют собой

Области применения синхронных машин

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Стр 1 из 10Следующая ⇒ Устройство синхронных машин Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая — возбуждается постоянным током. У синхронных машин частота вращения магнитного поля равна (синхронна) частоте вращения ротора ( ). Синхронная машина имеет неподвижную часть — статор и подвижную — ротор. Существует прямое (основное) и обращенное исполнение синхронной машины. Прямое исполнение — обмотка возбуждения расположена на роторе, а рабочая обмотка переменного тока — на статоре. Обращенное исполнение — обмотка возбуждения расположена на статоре, а рабочая обмотка — на роторе. Обмотка переменного тока называется якорной обмоткой, а часть машины, несущая якорную обмотку, называется якорем; часть машины, несущая обмотку возбуждения,— индуктором. Обращенное исполнение применяется для машины небольшой мощности (2-5 кВт). Для более крупных машин применяется основное исполнение. В этом случае с помощью скользящего контакта подводится только мощность возбуждения, составляющая 0,3—2 % мощности машины, а не полная мощность, как в обращенном исполнении. В дальнейшем будем рассматривать прямое исполнение. Статор машин прямого исполнения включает в себя корпус, выполненный из чугуна или алюминиевого сплава. В корпус запрессован сердечник, выполненный из пластин электротехнической стали. При наружном диаметре более 1 м сердечник собирается из сегментов. В сердечнике выштампованы пазы. В пазах статора размещается многофазная (обычно трехфазная) 2р-полюсная обмотка. Фазы обмотки соединяются обычно в звезду. На роторе, вал которого опирается на подшипники, располагается обмотка возбуждения. Она имеет такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка возбуждения питается постоянным током через два контактных кольца и щетки от постороннего источника — системы возбуждения. Процессы в синхронной машине при холостом ходе При холостом ходе ток в обмотке якоря равен нулю. Обмотка возбуждения с током Ifобразует магнитное поле возбуждения, МДС которого равна: Ff= If Wf Вследствие нелинейности магнитной характеристики возникают высшие гармоники МДС поля возбуждения. Поэтому принимаются меры по улучшению формы поля возбуждения, чтобы уменьшить содержание высших гармонических, поскольку высшие гармонические, не принимая участия в процессе преобразования энергии, вызывают добавочные потери. Улучшение формы поля возбуждения в явнополюсных машинах достигается выбором благоприятного соотношения между максимальным и минимальным зазором под полюсом, в неявнополюсных — выбором благоприятной относительной длины обмотанной части полюсного деления. При воздействии поля возбуждения обмотке якоря индуктируется ЭДС Ef , которая содержит высшие гармоники. Искажение синусоидальности приводит к появлению добавочных потерь от высших гармонических. Поэтому ЭДС синхронных генераторов должны быть как можно ближе к синусоидальным. Уменьшение содержания высших гармонических в кривой ЭДС достигается за счет укорочения шага обмотки якоря, размещения ее катушек в достаточно большом числе пазов, а также соединения фаз обмотки в звезду или треугольник. В возбужденной машине при холостом ходе возникают механические потери на трение вращающихся частей Pмех, магнитные потери в стали магнитопровода якоря Pст и некоторые добавочные электромагнитные потери Pд.х. Двигатель, приводящий синхронную машину во вращение, должен развивать мощность, равную сумме этих потерь Pп.д= Pмех+Pст+ Pд.х. и составляющую 0,3—3 % полной мощности машины. Синхронный компенсатор Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу; при этом по обмотке якоря проходит практически только реактивный ток. Синхронный компенсатор может работать в режиме улучшения cosφ или в режиме стабилизации напряжения. Нагрузка сети носит активно-индуктивный характер – ток нагрузки Iн отстает по фазе от напряжения сети Uc. Для улучшения cosφ сети синхронный компенсатор работает в режиме перевозбуждения. Ток возбуждения регулируется так, чтобы ток якоря I1 синхронного компенсатора опережал на 90° напряжение сети Uc(рис. а) и был примерно равен реактивной составляющей тока нагрузки Iн р. В результате сеть загружается только активным током нагрузки Iн а. В отличие от батарей конденсаторов компенсатор может компенсировать как индуктивную (при перевозбуждении) так и емкостную (при недовозбуждении) составляющие тока. В режиме стабилизации напряжения устанавливается ток возбуждения синхронного компенсатора чтобы ЭДС компенсатора Еf равнялась номинальному напряжению сети Ucн (рис. б). В сети имеется ток Iн, создающий падение напряжения ΔU= IнRccosφ + IнXc sinφ, где Rc и Хс — активное и индуктивное сопротивление сети; φ — угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока сети. Если напряжение сети понижается из-за возрастания тока нагрузки и становится меньше Ucн, то синхронный компенсатор забирает из сети реактивный опережающий ток I1 (рис. в). Это уменьшает падение напряжения на величину ΔUк= I1Xc. При повышении напряжения в сети, когда Uc > Ucн, синхронный компенсатор загружает сеть реактивным отстающим током I1 (рис. г), что приводит к увеличению падения напряжения на величину ΔUк= I1Xc. Недостаток метода — синхронный компенсатор загружает линию реактивным током, увеличивая потери в ней. Синхронные компенсаторы выпускаются мощностью от 10 до 100 МВА и по конструкции имеют следующие отличия от синхронного двигателя: — не имеют выходного конца вала; — вал не передает вращающий момент и выполняется менее массивным; — уменьшен воздушный зазор и размеры обмотки возбуждения; — имеет более массивную магнитную систему для получения большого значения МДС; -имеет явнополюсную конструкцию при числе полюсов 6 или 8. Синхронный компенсатор должен быть оснащен автоматическим регулятором возбуждения, который при изменении режима напряжения в узле так регулирует его ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах компенсатора оставалось постоянным. Энергетика синхронных машин Часть мощности, потребляемой синхронной машиной, идет на компенсацию потерь, которые включают в себя: 1. Потери на возбуждение ΔРв.. 2. Механические потери ΔРмех — это потери на трение в подшипниках и потери на вентиляцию. Они зависят от частоты вращения. 3. Магнитные потери ΔРст в основном имеют место в сердечнике статора, который подвергается перемагничиванию полем ротора. Они состоят из потерь на вихревые токи и перемагничивание. Потери в стали зависят от значения магнитной индукции, марки и толщины листов стали из которой набран сердечник якоря и частоты перемагничивания. 4. Электрические потери имеют место в обмотках статора 5. Добавочные потери ΔРдоп учитывают потери на пульсацию магнитного потока, потери, вызванные поверхностным эффектом и др. Они равны 0,25 – 0,5% полезной мощности генератора Механические и магнитные не зависят от нагрузки. Их называют постоянными. Электрические потери зависят от нагрузки машины, поэтому эти потери называются переменными. На рисунке приведены энергетические диаграммы синхронных генераторов и двигателей при возбуждении от возбудителя (рис. а), а также от сети переменного тока (рис. а). К генераторам подводится механическая мощность Р1= Мврω1, за счет которой покрываются потери холостого хода, состоящие из механических потерь ΔРмех, потерь в стали ΔРст и добавочных потерь ΔРдоп. Если возбудитель приводится от вала генератора, то потери в возбудителе и в цепи возбуждения ΔРв также покрываются за счет механической мощности. Остаток — электромагнитная мощность Рэм= Мэмω1 передается магнитным полем индуктора якорю и преобразуется в его обмотке в электрическую мощность. Часть этой мощности идет на потери в обмотке якоря ΔРэ, а остальная мощность передается на зажимы генератора и является полезной мощностью Р2 =mU1I1 cosφ1 (рис. а). Если генератор выполнен с самовозбуждением, то с его зажимов снимается мощность ΔРв, часть которой идет на потери в цепи возбуждения (рис. б), а остаток — полезная мощность Р2 отдается в сеть. Коэффициент полезного действия: У двигателей потребляемая мощность Р1 =mU1I1 cosφ1 поступает из электрической сети. За ее счет покрываются электрические потери ΔРэ в обмотке якоря и мощность возбуждения ΔРв при возбуждении от сети переменного тока. Оставшаяся часть преобразуется в электромагнитную мощность Рэм= Мэмω1, связанную с вращающимся магнитным полем. За счет этого поля покрываются потери в стали ΔРст и добавочные потери ΔРдоп, а остальное передается ротору в виде механической мощности Рмех. Механическая мощность должна покрыть механические потери ΔРмех и мощность ΔРв, потребляемую возбудителем. Оставшаяся часть механической мощности — мощность на валу является полезной мощностью двигателя Р2= Мврω1. Энергетические диаграммы показывают, что преобразование энергии в синхронной машине более сложно, чем это описывалось простейшими формулами и векторными диаграммами. Подключения синхронного двигателя к сети и синхронизации еще недостаточно, чтобы машина создала вращающий момент на валу — сначала должны быть покрыты потери в обмотке якоря и в стали. Если к валу генератора, синхронизированного с сетью, подведена механическая мощность, то это еще не значит, что эта машина стала отдавать в сеть электрическую мощность — генератор сначала должен покрыть потери в своей обмотке якоря. Учет всех факторов, включая потери в стали, существенно усложняет и векторные диаграммы, и расчетные формулы. Поэтому в инженерных расчетах обычно пользуются упрощенной теорией синхронной машины, лишь по мере необходимости вводя дополнительные факторы, уточняющие и одновременно усложняющие эту теорию. Качания синхронных машин Допустим, что машина работает при некоторой нагрузке и развивает электромагнитный момент M1 =Mвн1, соответствующий углу Θ1 (рис. 6.59, а и б). Если резко увеличить внешний момент до величины Mвн2, то нагрузочный угол будет увеличиваться до величины Θ2, соответствующей новому значению электромагнитного момента M2 =Mвн2. Однако из-за инерции ротора нагрузочный угол, увеличиваясь, достигает значения Θ3 > Θ2, а затем под действием синхронизирующего момента начинает уменьшаться до величины Θ4 < Θ2. В результате возникают колебания нагрузочного угла вокруг установившегося значения Θ2, которые сопровождаются колебаниями частоты вращения ротора, называемые качаниями. Если при качаниях угол Θ превысит критическое значение, то машина выпадет из синхронизма. Собственные колебания синхронной машины называются свободными колебаниями. Частота собственных колебаний синхронных машин невелика (0,5- 2,0 Гц), что объясняется большим моментом инерции ротора. Период свободных колебаний ротора относительно синхронно вращающегося поля при параллельной работе с сетью: где J — момент инерции вращающихся частей; ω — угловая скорость вращения ротора; рс=dРЭМ/dq — удельная синхронизирующая мощность; р – число пар полюсов машины. При качаниях с изменением угла Θ изменяется мощность машины и ток якоря. На наличие колебаний указывают колебания стрелок амперметра и вольтметра, включенных в цепь якоря. Собственные колебания часто наблюдаются у машин, работающих параллельно с сетью, при холостом ходе. Для уменьшения амплитуды качаний и ускорения их затухания на роторе располагается короткозамкнутая демпферная (успокоительная) обмотка. При качаниях в демпферной обмотке при изменении частоты вращения ротора индуцируется ЭДС, по ней проходит ток и возникает асинхронный демпфирующий момент: где D=ma/ω – коэффициент демпфирования; . Действие демпферной обмотки подобно действию механического демпфера, потери на трение в котором успокаивают колебания механизма (например, сельсина). При отсутствии демпфирования процесс колебания совершается без потерь энергии, свободные колебания становятся незатухающими, а в некоторых случаях могут даже увеличивать свою амплитуду, т. е. происходит самораскачивание синхронной машины. Из-за явления самораскачивания во многих случаях оказывается невозможной параллельная работа с сетью малонагруженных генераторов малой мощности (до10-20 кВт) без демпферной обмотки. Колебания ротора синхронной машины могут быть вынужденными, если на него действует периодически изменяющийся внешний момент. Они возникают в синхронных генераторах, приводимых во вращение от поршневых машин, и в синхронных двигателях, служащих для привода поршневых компрессоров. Если частота вынужденных колебаний близка к частоте свободных колебаний, то возникают резонансные явления, при которых колебания угла Θ достигает больших значений и машина выпадает из синхронизма. Поэтому для уменьшения неравномерности вращающего момента на валу устанавливают маховик. Устройство синхронных машин Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая — возбуждается постоянным током. У синхронных машин частота вращения магнитного поля равна (синхронна) частоте вращения ротора ( ). Синхронная машина имеет неподвижную часть — статор и подвижную — ротор. Существует прямое (основное) и обращенное исполнение синхронной машины. Прямое исполнение — обмотка возбуждения расположена на роторе, а рабочая обмотка переменного тока — на статоре. Обращенное исполнение — обмотка возбуждения расположена на статоре, а рабочая обмотка — на роторе. Обмотка переменного тока называется якорной обмоткой, а часть машины, несущая якорную обмотку, называется якорем; часть машины, несущая обмотку возбуждения,— индуктором. Обращенное исполнение применяется для машины небольшой мощности (2-5 кВт). Для более крупных машин применяется основное исполнение. В этом случае с помощью скользящего контакта подводится только мощность возбуждения, составляющая 0,3—2 % мощности машины, а не полная мощность, как в обращенном исполнении. В дальнейшем будем рассматривать прямое исполнение. Статор машин прямого исполнения включает в себя корпус, выполненный из чугуна или алюминиевого сплава. В корпус запрессован сердечник, выполненный из пластин электротехнической стали. При наружном диаметре более 1 м сердечник собирается из сегментов. В сердечнике выштампованы пазы. В пазах статора размещается многофазная (обычно трехфазная) 2р-полюсная обмотка. Фазы обмотки соединяются обычно в звезду. На роторе, вал которого опирается на подшипники, располагается обмотка возбуждения. Она имеет такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка возбуждения питается постоянным током через два контактных кольца и щетки от постороннего источника — системы возбуждения. Области применения синхронных машин Синхронные машины нашли широкое применение. Преобладающая часть электрической энергии, используемой в народном хозяйстве и в бытовых целях, производится на электростанциях с помощью синхронных трехфазных турбогенераторов и гидрогенераторов. Синхронные генераторы небольшой мощности с приводом от других типов двигателей (дизельных, внутреннего сгорания, поршневых паровых и др.) используются для питания автономных нагрузок. Синхронные двигатели применяются в крупных установках (привод поршневых компрессоров, воздуходувок, гидравлических насосов). Большое распространение получили синхронные двигатели малой мощности (особенно синхронные микродвигатели с постоянными магнитами). Синхронные двигатели выпускаются серийно мощностью от 100 кВт до нескольких десятков тысяч киловатт и на частоты вращения от 100 до 3000 об/мин. При частоте вращения 3000 об/мин двигатели выполняются с неявнополюсными роторами, при частотах вращения 1500 об/мин и менее двигатели выполняются с явнополюсными роторами.Освоен серийный выпуск синхронных двигателей малой мощности различных типов в широком диапазоне частот вращения (от нескольких оборотов в минуту до 3000 об/мин) и мощностей (от долей ватта до нескольких сот ватт).Для гидроаккумулирующих электростанций применяются обратимые гидрогенераторы-двигатели. Приводя в движение насос, перекачивающий воду в верхний резервуар, обратимые машины работают в режиме двигателя. Наоборот, приводимые в движение турбиной, в которую поступает вода из верхнего резервуара, эти машины работают в режиме генератора. Мощность обратимых машин может достигать 200—300 МВт.Синхронные компенсаторы выпускаются мощностью от 15 до 160 МВ.А при частотах вращения 750—1000 об/мин. Ротор этих машин имеет явнополюсное исполнение. Охлаждение обычно водородное. 2.Конструкция ротора зависит от частоты вращения машины. При n<1500 об/мин (соответственно 2р>4 при f=50Гц) применяется явнополюсноеисполнение (явно выраженные полюсы). При n=≥1500 об/мин (2р≤4) применяется неявнополюсное исполнение (неявно выраженные полюсы). Рис. 6.3 Конструкция роторов синхронных машин; а – явнополюсная; б – неявнополюсная; обмотки: 1 – возбуждения; 2 — демпферная Сердечник явнополюсного ротора состоит из полюсов и обода, к которому они крепятся. Полюсы собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1—2 мм, которые стягиваются коваными или литыми нажимными щеками. В отдельных случаях применяются массивные литые полюсы. Полюсы крепятся к ободу с помощью болтов (машины малой и средней мощности с массивным ободом), или полюсных хвостов Т-образной или иной формы. На каждом полюсе устанавливается катушка обмотки возбуждения. Обод ротора выполняется массивным (сварным, литым) или шихтованным из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1,5—6 мм. Листы стягиваются шпильками. При наружном диаметре до 2— 4 м обод изготовляется из сплошных листов и насаживается непосредственно на вал. При большом диаметре обод собирается из отдельных сегментов, которые крепятся на сварном остове. Для машин, имеющих значительную осевую длину, в ободе имеются каналы для прохождения охлаждающего воздуха к периферийным зонам ротора. Для крепления обмотки возбуждения полюсные наконечники имеют выступы. Для этих же целей используются межполюсные распорки. Для обеспечения более устойчивой работы в переходных режимах на роторе устанавливается демпферная обмотка. Она расположена в наконечниках полюсов и по своей конструкции аналогична короткозамкнутой обмотке ротора в асинхронном двигателе. Сердечник неявнополюсного ротора изготовляется как единое целое с хвостовиками (концами вала) из одной поковки из углеродистой стали (диаметром до 800 мм) или легированной стали (диаметром свыше 800 мм). Обмотка возбуждения распределяется по нескольким пазам ротора. Для защиты лобовых частей обмотки возбуждения от центробежных сил применяют бандажные кольца, изготовляемые для крупных турбогенераторов из немагнитной стали (или титана). Бандажное кольцо жестко сопрягается с сердечником или хвостовиком. Обмотка в пазах ротора удерживается немагнитными дюралевыми клиньями. Роль демпферной обмотки в неявнополюсных машинах играют массив ротора и проводящие клинья. Все промышленные синхронные машины выполняются на стандартизованную частоту 50 Гц. В зависимости от мощности и частоты вращения номинальное напряжение обмотки якоря (статора) синхронных машин выбирается из числа стандартных напряжений: 0,23; 0,4; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75 кВ (для генераторов) и 0,22; 0,38; 3; 6; 10 кВ (для двигателей). В крупных турбогенераторах и гидрогенераторах номинальное напряжение обмотки якоря иногда принимают нестандартным — от 18 до 24 кВ. Номинальное напряжение обмотки возбуждения выбирается в пределах от 24 до 400 В. С ростом мощности и частоты вращения КПД машины увеличивается. При мощности 100—4000 кВА он составляет 0,9—0,95; в гидрогенераторах и турбогенераторах большой мощности он достигает 0,97—0,99.   12345678910Следующая ⇒ Читайте также:  Техника прыжка в длину с разбега Тактические действия в защите История Олимпийских игр История развития права интеллектуальной собственности 

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 59665; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 176.9.44.166 (0.02 с.)

Устройство синхронных машин | РЕЖИМЩИК

Синхронные машины устройство

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 (рисунок 1).

Конструктивное исполнение статора синхронной машины может быть различным в зависимости от назначения и габаритов машины. Так, в многополюсных машинах большой мощности при наружном диаметре сердечника статора более 900 мм пластины сердечника делают из отдельных сегментов, которые при сборке образуют цилиндр сердечника статора. Корпуса статоров крупногабаритных машин делают разъемными, что необходимо для удобства транспортировки и монтажа этих машин.

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 частоту 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 (рисунок 1, а). Все полюсы ротора закреплены на ободе 4, являющемся также и ярмом магнитной системы машины, в котором замыкаются потоки полюсов.

Рисунок 1. Конструкция роторов синхронных машин:
а — ротор с явно выраженными полюсами; б — ротор с неявно выраженными полюсами

Большую группу синхронных машин составляют синхронные двигатели, которые обычно изготовляются мощностью до не¬скольких тысяч киловатт и предназначены для привода мощных вентиляторов, мельниц, насосов и других устройств, не требующих регулирования частоты вращения.
Рассмотрим устройство синхронного двигателя серии СДН2 (рисунок 2). 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. Обмотка статора 12 двухслойная с укороченным шагом. Сердечники полюсов 11 ротора крепятся к остову 3 шпильками 5. Обмотка ротора состоит из полюсных катушек. Контактные кольца 8 крепятся 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 при пуске и остановке двигателей.

Рисунок 2 Устройство синхронного двигателя серии СДН2

На рисунке 3 показано более подробно устройство элемента синхронного двигателя, характерное для большинства конструкций. На вал 1 посажен шихтованный обод 2, на котором посредством Т-образного хвостовика крепится сердечник полюса 3, выполненный заодно с полюсным наконечником. Сердечники полюсов изготовлены из штампованных листов конструкционной стали толщиной 1,0 или 1,5 мм. Хвостовик полюса запирается в продольном пазе обода посредством клиньев 9. Возможно также крепление полюсов к ободу посредством «ласточкина хвоста» или шпилек. Стальные щеки 4, стягиваемые шпильками, предотвращают распушение пакета полюса ротора. Щеки имеют заплечики, удерживающие полюсную катушку ротора 5.

Рисунок 3. Полюс синхронного двигателя

В пазах полюсных наконечников расположены латунные или медные стержни 6 пусковой (успокоительной) обмотки, замкнутые с двух сторон сегментами 7.

Между наружной поверхностью полюсного наконечника и внутренней поверхностью сердечника статора 8 имеется воздушный зазор. По оси полюса этот зазор δ минимален, а на краях — максимален Smax. Такая конфигурация полюсного наконечника необходима для синусоидального распределения магнитной индукции в воздушном зазоре. Она достигается тем, что поверхность полюсного наконечника имеет радиус R < (Dl — 2δ) / 2, где D1 — диаметр расточки сердечника статора.

Синхронный генератор

в качестве ветрового генератора

Синхронный генератор

в качестве ветрового генератора мода на генератор автомобильного типа.

Разница на этот раз заключается в том, что синхронный генератор вырабатывает трехфазное напряжение переменного тока на выходе из своих обмоток статора, в отличие от генератора постоянного тока, который вырабатывает один выход постоянного или постоянного тока. Однофазные синхронные генераторы также доступны для систем синхронных генераторов маломощных бытовых ветряных турбин.

По сути, синхронный генератор представляет собой синхронную электромеханическую машину, используемую в качестве генератора, и состоит из магнитного поля на вращающемся роторе и неподвижного статора, содержащего несколько обмоток, которые обеспечивают генерируемую мощность. Система магнитного поля ротора (возбуждение) создается либо с помощью постоянных магнитов, установленных непосредственно на роторе, либо за счет электромагнитного возбуждения от внешнего постоянного тока, протекающего в обмотках возбуждения ротора.

Этот постоянный ток возбуждения передается на ротор синхронной машины через контактные кольца и угольные или графитовые щетки. В отличие от предыдущей конструкции генератора постоянного тока, синхронные генераторы не требуют сложной коммутации, что обеспечивает более простую конструкцию. Затем синхронный генератор работает аналогично автомобильному генератору переменного тока и состоит из двух следующих общих частей:

Основные компоненты синхронного генератора

• Статор: — Статор несет три отдельных (3-фазных) якоря. обмотки физически и электрически смещены друг от друга на 120 градусов, создавая выходное напряжение переменного тока.
• Ротор: — Ротор несет магнитное поле либо в виде постоянных магнитов, либо в виде намотанных катушек, подключенных к внешнему источнику питания постоянного тока через токосъемные кольца и угольные щетки.

Говоря о «синхронном генераторе», терминология, используемая для описания частей машины, является обратной терминологии для описания генератора постоянного тока. Обмотки возбуждения — это обмотки, создающие основное магнитное поле, которые являются обмотками ротора для синхронной машины, а обмотки якоря — это обмотки, в которых индуцируется основное напряжение, обычно называемые обмотками статора. Другими словами, для синхронной машины обмотки ротора являются обмотками возбуждения, а обмотки статора — обмотками якоря, как показано.

Конструкция синхронного генератора

В приведенном выше примере показана базовая конструкция синхронного генератора с явно выраженным двухполюсным ротором. Эта обмотка ротора подключена к напряжению питания постоянного тока, создающему ток возбуждения I _f . Внешнее напряжение возбуждения постоянного тока, которое может достигать 250 вольт постоянного тока, создает электромагнитное поле вокруг катушки со статическими северным и южным полюсами.

Когда вал ротора генератора вращается лопастями турбины (первичный двигатель), полюса ротора также будут двигаться, создавая вращающееся магнитное поле, поскольку северный и южный полюса вращаются с той же угловой скоростью, что и лопасти турбины (при условии прямого водить машину). Когда ротор вращается, его магнитный поток пересекает отдельные катушки статора одну за другой, и по закону Фарадея в каждой катушке статора индуцируется ЭДС и, следовательно, ток.

Величина напряжения, индуцированного в обмотке статора, как показано выше, является функцией напряженности магнитного поля, которая определяется током возбуждения, скоростью вращения ротора и числом витков в обмотке статора. Поскольку синхронная машина имеет три обмотки статора, в обмотках статора генерируется трехфазное напряжение, соответствующее обмоткам А, В и С, которые электрически разнесены на 120 ^o друг от друга, как показано выше.

Эта трехфазная обмотка статора подключается непосредственно к нагрузке, и, поскольку эти катушки являются стационарными, им не нужно проходить через большие ненадежные контактные кольца, коллектор или угольные щетки. Кроме того, поскольку катушки, генерирующие основной ток, являются стационарными, упрощается намотка и изоляция обмоток, поскольку они не подвергаются вращательным и центробежным силам, что позволяет генерировать более высокие напряжения.

Синхронный генератор с постоянными магнитами

Как мы видели, синхронные машины с возбуждением возбуждения требуют возбуждения постоянным током в обмотке ротора. Это возбуждение осуществляется за счет использования щеток и контактных колец на валу генератора. Однако есть несколько недостатков, таких как необходимость регулярного обслуживания, очистки от угольной пыли и т. д. Альтернативным подходом является использование бесщеточного возбуждения, в котором вместо электромагнитов используются постоянные магниты.

Как следует из названия, в Синхронный генератор с постоянными магнитами (ГПМГ), поле возбуждения создается с помощью постоянных магнитов в роторе. Постоянные магниты могут быть установлены на поверхности ротора, встроены в поверхность или установлены внутри ротора. Воздушный зазор между статором и ротором уменьшен для обеспечения максимальной эффективности и сведения к минимуму количества необходимого редкоземельного магнитного материала. Постоянные магниты обычно используются в маломощных и недорогих синхронных генераторах.

Для низкоскоростных ветряных генераторов с прямым приводом генератор с постоянными магнитами является более конкурентоспособным, поскольку он может иметь большее число полюсов, составляющее 60 или более полюсов, по сравнению с обычным синхронным генератором с фазным ротором. Кроме того, реализация возбуждения с постоянными магнитами проще, надежнее, но не позволяет контролировать возбуждение или реактивную мощность. Одним из основных недостатков синхронных генераторов ветряных турбин с постоянными магнитами является то, что без контроля потока ротора они достигают максимальной эффективности только при одной заранее определенной скорости ветра.

Синхронная скорость генераторов

Частота выходного напряжения зависит от скорости вращения ротора, другими словами, от его «угловой скорости», а также от количества отдельных магнитных полюсов на роторе. В нашем простом примере выше синхронная машина имеет два полюса, один северный полюс и один южный полюс. Другими словами, машина имеет два отдельных полюса или одну пару полюсов (север-юг), также известную как пары полюсов.

Когда ротор делает один полный оборот, 360 ^o , генерируется один цикл ЭДС индукции, поэтому частота будет равна одному циклу на каждый полный оборот или 360 ^o . Если удвоить количество магнитных полюсов до четырех, (две пары полюсов), то на каждый оборот ротора будет генерироваться два цикла ЭДС индукции и так далее.

Поскольку один цикл ЭДС индукции создается одной парой полюсов, количество циклов ЭДС, возникающих за один оборот ротора, будет равно количеству пар полюсов P. Таким образом, если количество циклов на число оборотов задается как: P/2 относительно числа полюсов, а количество оборотов ротора N в секунду задается как: N/60, тогда частота ( ƒ ) ЭДС индукции будет определяться как:

В синхронном двигателе его угловая скорость определяется частотой напряжения питания, поэтому N обычно называют синхронной скоростью. Тогда для синхронного генератора с полюсом «P» скорость вращения первичного двигателя (лопастей турбины) для получения требуемой выходной частоты ЭДС индукции 50 Гц или 60 Гц будет:

При 50 Гц

Количество отдельных полюсов	2	4	8	12	24	36	48
Rotational Speed ​​ (rpm)	3,000	1,500	750	500	250	167	125

At 60Hz

Количество Индивидуальные полюсы	2	4	8	12	24	36	48
Скорость ротации (RPM)
Ротационная скорость (RPM)
. 0072	1 800	900	600	300	200	150

, так как для данного синхронного генератора, разработанного с фиксированным количеством столбов. постоянной ЭДС индукции при требуемом значении, либо 50Гц, либо 60Гц для питания сетевых приборов. Другими словами, частота создаваемой ЭДС синхронизирована с механическим вращением ротора.

Тогда сверху видно, что для генерации 60 Гц с помощью 2-полюсной машины ротор должен вращаться со скоростью 3600 об/мин, или для генерации 50 Гц с помощью 4-полюсной машины ротор должен вращаться со скоростью 1500 об/мин. . Для синхронного генератора, который приводится в действие электродвигателем или парогенератором, эта синхронная скорость может быть легко достигнута, однако при использовании в качестве синхронного генератора ветровой турбины это может оказаться невозможным, поскольку скорость и мощность ветра постоянно меняется.

Синхронные генераторы (Электрические генераторы. ..

Из нашего предыдущего учебника по проектированию ветряных турбин мы знаем, что все ветряные турбины выигрывают от ротора, работающего с оптимальным передаточным отношением скорости вращения . Но чтобы получить TSR от 6 до 8, угловая скорость лопастей, как правило, очень низкая, около 100–500 об/мин, поэтому, глядя на наши таблицы выше, нам потребуется синхронный генератор с большим числом магнитных полюсов, например, 12 или выше.

Кроме того, потребуется какая-либо форма механического ограничителя скорости, такая как бесступенчатая трансмиссия или вариатор, чтобы поддерживать вращение лопастей ротора с постоянной максимальной скоростью для ветряной турбины с прямым приводом. Однако для синхронной машины чем больше у нее полюсов, тем крупнее, тяжелее и дороже становится машина, которая может быть приемлемой или неприемлемой.

Одним из решений является использование синхронной машины с небольшим числом полюсов, которая может вращаться с более высокой скоростью от 1500 до 3600 об/мин, приводимой в движение через редуктор. Низкая скорость вращения лопастей ротора ветряных турбин увеличивается с помощью редуктора, который позволяет скорости генератора оставаться более постоянной при изменении скорости вращения лопастей турбины, поскольку изменение на 10% при 1500 об/мин менее проблематично, чем изменение на 10% при 100 об/мин. Этот редуктор может согласовать скорость генератора с переменной скоростью вращения лопастей, что позволяет работать с переменной скоростью в более широком диапазоне.

Однако использование редуктора или системы шкивов требует регулярного технического обслуживания, увеличивает вес ветряной турбины, создает шум, увеличивает потери мощности и снижает эффективность системы, поскольку требуется дополнительная энергия для привода шестерен редуктора и внутренних компонентов.

Существует много преимуществ использования системы прямого привода без механической коробки передач, но отсутствие коробки передач означает более крупную синхронную машину с увеличением как размера, так и стоимости генератора, который должен работать на низких скоростях. Итак, как мы можем управлять синхронным генератором в системе низкоскоростных ветряных турбин, скорость вращения лопастей ротора которых определяется только силой ветра. Путем выпрямления сгенерированного 3-фазного питания в источник постоянного или постоянного тока.

Синхронные генераторные выпрямители

Диодные выпрямители представляют собой электронные устройства, используемые для преобразования переменного тока (переменного тока) в постоянный (постоянный ток). Преобразовывая выходную мощность синхронного генератора в источник постоянного тока, генератор ветровой турбины может работать на других скоростях и частотах, отличных от его фиксированной синхронной скорости.

Это позволяет преобразовывать переменную частоту и переменное выходное напряжение генератора в постоянное напряжение переменного уровня. Преобразовывая выход переменного тока в постоянный, генератор теперь можно использовать как часть ветряной системы для зарядки аккумуляторов или как часть ветроэнергетической системы с переменной скоростью. Затем синхронный генератор переменного тока преобразуется в генератор постоянного тока.

Схема простейшего выпрямителя использует схему диодного моста для преобразования переменного тока, генерируемого генератором, в флуктуирующий источник постоянного тока, амплитуда которого определяется скоростью вращения генератора. В этой схеме выпрямителя синхронного генератора, показанной ниже, 3-фазный выход генератора выпрямляется до постоянного тока с помощью 3-фазного выпрямителя.

Цепь генераторного выпрямителя

Принципиальная схема мостового трехфазного выпрямителя переменного тока в постоянный показана выше. В этой конфигурации ветряная турбина может управлять генератором на частоте, не зависящей от синхронной частоты, поскольку изменение скорости генератора изменяет частоту генератора. Следовательно, можно изменять скорость генератора в более широком диапазоне и работать с оптимальной скоростью для получения максимальной мощности в зависимости от фактической скорости ветра.

Обратите внимание, что выходное напряжение трехфазного мостового выпрямителя не является чистым постоянным током. Выходное напряжение имеет уровень постоянного тока вместе с большими колебаниями переменного тока. Эта форма сигнала обычно известна как «пульсирующий постоянный ток», который можно использовать для зарядки аккумуляторов, но нельзя использовать в качестве удовлетворительного источника постоянного тока. Чтобы удалить эти пульсации переменного тока, используется фильтр или схема сглаживания. Эти схемы сглаживания или схемы фильтра пульсаций используют комбинации катушек индуктивности и конденсаторов для получения плавного постоянного напряжения и тока.

При использовании в качестве части системы, подключенной к сети, синхронные машины могут быть подключены к сети только тогда, когда их частота, фазовый угол и выходное напряжение такие же, как у сети, другими словами, они вращаются синхронно. скорость, как мы видели выше. Но, преобразовывая их переменное выходное напряжение и частоту в постоянный источник постоянного тока, мы теперь можем преобразовать это постоянное напряжение в источник переменного тока с правильной частотой и амплитудой, соответствующей сети электросети, используя либо однофазную, либо трехфазную сеть. фазоинвертор.

Инвертор — это устройство, которое преобразует электричество постоянного тока (DC) в электричество переменного тока (AC), которое может подаваться непосредственно в электрическую сеть, поскольку подключенные к сети инверторы работают синхронно с коммунальной сетью и производят идентичную электроэнергию. к мощности коммунальной сети. Подключенные к сети синусоидальные инверторы для ветровых установок выбираются с диапазоном входного напряжения, соответствующим выпрямленному выходному напряжению турбины.

Преимущество непрямого подключения к сети состоит в том, что ветряная турбина может работать с переменной скоростью. Еще одним преимуществом выпрямления выходного сигнала генератора является то, что ветряные турбины с синхронными генераторами, которые используют электромагниты в своей конструкции ротора, могут использовать этот постоянный ток для питания обмоток катушек вокруг электромагнитов в роторе. Однако недостатком непрямого подключения к сети является стоимость, поскольку системе требуется инвертор и два выпрямителя, один для управления током статора, а другой для генерирования выходного тока, как показано ниже.

Схема синхронного генератора

Краткий обзор учебного пособия

Синхронный генератор с фазным ротором уже используется в качестве генератора ветровой турбины, но одним из основных недостатков синхронного генератора может быть его сложность и стоимость. Безредукторные генераторы с прямым приводом представляют собой очень медленно вращающиеся синхронные генераторы с большим количеством полюсов для достижения их синхронной скорости. Генераторы с меньшим количеством полюсов имеют более высокие скорости вращения, поэтому требуют коробки передач или трансмиссии, что увеличивает стоимость.

Синхронные генераторы производят электричество, основная выходная частота которого синхронизирована со скоростью вращения ротора. Сетевым генераторам требуется постоянная фиксированная скорость для синхронизации с частотой сети общего пользования, и необходимо возбуждать обмотку ротора от внешнего источника постоянного тока с помощью токосъемных колец и щеток.

Основным недостатком одной операции с фиксированной скоростью является то, что она почти никогда не улавливает энергию ветра с максимальной эффективностью. Энергия ветра теряется, когда скорость ветра выше или ниже определенного значения, выбранного в качестве синхронной скорости.

Ветряные турбины с регулируемой скоростью используют выпрямители и инверторы для преобразования переменного напряжения, выходной переменной частоты синхронного генератора в фиксированное напряжение, фиксированную выходную частоту 50 Гц или 60 Гц, требуемую коммунальной сетью. Это позволяет использовать синхронные генераторы с постоянными магнитами, снижая стоимость. Для низкоскоростных генераторов ветряных турбин с прямым приводом генератор с постоянными магнитами более конкурентоспособен, поскольку он может иметь большее число полюсов, составляющее 60 или более полюсов, по сравнению с обычным синхронным генератором с фазным ротором.

В следующем уроке об энергии ветра и генераторах ветряных турбин мы рассмотрим работу и конструкцию другого типа электрической машины, называемой индукционным генератором, также известной как «асинхронный генератор». Асинхронные генераторы также могут использоваться для выработки трехфазной электроэнергии переменного тока, подключенной к сети.

Чтобы узнать больше о «синхронных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных системах генерации ветряных турбин, или изучить преимущества и недостатки использования синхронных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенной к сети, щелкните здесь, чтобы Получите копию одной из лучших книг о синхронных генераторах и двигателях прямо сегодня на Amazon.

Уже в продаже

Синхронные генераторы (электрические генераторы…

уже в продаже)

Генерация энергии ветра: моделирование и управление

Принципы работы электрических машин: обязательное руководство…

Уже в продаже

Конструкция вращающихся электрических машин

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ – PAKTECHPOINT

Обычно двигатель используется для привода насоса, компрессора или другого оборудования с постоянной скоростью, работающего в непрерывном режиме. Все двигатели должны быть спроектированы и снабжены защитой от химикатов, коррозии и высокой влажности. Основные ключевые слова для этой статьи: ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ИСПЫТАНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, СХЕМА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, СИНХРОННЫЙ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Ссылки

Американский национальный институт стандартов (ANSI)
C50.10 Вращающийся электрический механизм — Синхронные машины

. ). При использовании для шумоподавления звукопоглощающий материал должен быть спроектирован так, чтобы противостоять измельчению, и должен быть соответствующим образом закреплен коррозионностойкими крепежными элементами или проволочной сеткой. Вместе с предложением должна быть представлена ​​полная информация, включая спецификацию материалов и сведения об установке.

Двигатель должен выдерживать 20-процентное превышение скорости без механических повреждений.

Производство, рабочие характеристики и испытания синхронных двигателей должны соответствовать стандартам NEMA MG 1, IEEE 115 и IEEE 429.
Изготовитель приводимого оборудования должен выполнить анализ переходной реакции на кручение и поперечную реакцию для всего механического поезда. Во всех двигателях должно использоваться монтажное устройство типа пьедестала (внутренний и внешний подшипник), за исключением тихоходных двигателей, используемых для поршневых компрессоров, которые могут иметь монтажное устройство типа двигателя (outboard bearing only.)

WORKING PRINCIPLE SYNCHRONOUS MOTOR

SYNCHRONOUS MOTOR DIAGRAM

Synchronous Motor Electrical Design

Rating and Напряжение

Все номинальные параметры двигателя должны быть основаны на эксплуатационном коэффициенте 1,0 при температуре окружающей среды 50 °C. Все номинальные характеристики двигателя должны основываться на превышении температуры на 70 °C (158 °F), измеренном по сопротивлению при эксплуатационном коэффициенте 1,0.

Обмотки статора

• Обмотки должны быть соединены звездой с обоими концами каждой обмотки, выведенными в основную клеммную коробку для внешнего подключения. Любой конец обмоток должен быть для фазных клемм. Все провода должны быть разделены, изолированы и закреплены.
• Двигатель должен быть электрически и механически способен выдерживать силы, возникающие при электрических неисправностях, без деформации обмотки или механического повреждения при работе на номинальной мощности в киловаттах и ​​10-процентном перенапряжении. Сердечник и обмотки статора должны отвечать следующим требованиям.
  а. Крепление сердечника статора должно быть рассчитано на поглощение вибраций, вызванных вращающимся магнитным полем.
  б. Катушки статора должны быть фасонно намотаны из изолированных медных жил, соединенных друг с другом. Заземляющая стенка катушки и межвитковая изоляция должны быть полностью слюдяными, пропитанными эпоксидной смолой под вакуумом под давлением. Для двигателей с номинальным напряжением выше 4 кВ катушки должны быть покрыты для подавления коронного разряда.
  в. Все обмотки статора и соединения должны быть медными. Все обмотки ротора в целом должны быть из меди и/или медных сплавов. д. После нанесения на катушки всей изоляции каждая катушка должна подвергаться испытанию от витка к витку импульсным импульсом. Минимальное испытательное напряжение должно быть напряжением на клеммах машины и должно иметь время нарастания 0,1–0,2 мс.
  эл. Статор должен быть испытан после того, как все катушки установлены, заклинены на место и временно подключены. Второе испытание проводят, когда обмотка статора завершена. Испытательное напряжение постоянного тока должно быть не менее чем в 1,7
  раз больше рабочего напряжения.
• Продавец двигателя должен определить, должны ли двухполюсные двигатели быть снабжены демпфирующими обмотками для уменьшения величины колебательных моментов, возникающих в переходных условиях, таких как отказы системы и последующее восстановление напряжения. Демпферные обмотки ротора могут улучшить характеристики и стабильность двигателя. Амортизирующие обмотки должны быть предусмотрены на всех двигателях с четырьмя (4) или более полюсами. Размер амортизирующих обмоток должен обеспечивать адекватный пусковой и ускоряющий моменты.

Пусковые возможности синхронного двигателя

a. Все двигатели должны быть рассчитаны на пуск от сети при полном номинальном напряжении. Отдельные двигатели, подключенные к выпадающим трансформаторам, должны быть способны преодолевать инерцию нагрузки при пуске, а также разгонять нагрузку до номинальной скорости как при номинальном, так и при 70 % номинального напряжения или условиях напряжения, указанных в Техническом паспорте, во время пуска без вредного нагрева. .
б. Двигатели должны обеспечивать следующие пуски:
Три (3) пуска подряд с остановкой на выбеге между пусками, при этом двигатель первоначально имел температуру окружающей среды. Два (2) запуска двигателя при его номинальной температуре. Один (1) пуск каждый час после a и b, но не более четырех (4) пусков в течение 24-часового периода. Эти требования к перезапуску должны применяться, когда момент инерции нагрузки, крутящий момент нагрузки во время разгона, приложенное напряжение и метод пуска соответствуют параметрам конструкции двигателя.

Характеристики синхронного двигателя

а. Когда ведомой нагрузке требуется переменный крутящий момент при каждом обороте, комбинированная установка должна иметь достаточную инерцию вращающихся частей, чтобы ограничить колебания тока якоря синхронного двигателя величиной, не превышающей 66 % от тока полной нагрузки.
б. Моменты отрыва должны быть не менее 150 % крутящего момента при полной нагрузке для двигателей, работающих с коэффициентом мощности 1,0, и 175 % крутящего момента при полной нагрузке для двигателей, работающих с коэффициентом мощности 0,8 (опережающим).
б. Приводные двигатели с регулируемой скоростью должны работать с гармониками, генерируемыми статическими преобразователями/инверторами, используемыми в системе привода с регулируемой скоростью. Продавец будет обязан координировать свои действия с поставщиком системы привода с регулируемой скоростью
для получения всех необходимых данных о гармониках и проектирования двигателя для указанной операции.
в. Пульсация тока не должна превышать 66 % номинального среднеквадратичного значения тока при полной нагрузке для всех указанных условий нагрузки. Применяются более низкие значения, если они указаны в техпаспорте. Совместными усилиями производителей мотора
и приводимого оборудования требуются, когда это необходимо для соблюдения указанного предела.

Система изоляции синхронного двигателя

• Двигатель должен непрерывно работать при 15-процентной перегрузке без превышения номинальной температуры изоляции класса F.
• Двигатель должен выдерживать без механических повреждений в течение 30 секунд любой тип короткого замыкания на его клеммах при работе с номинальной мощностью, коэффициентом мощности и 10-процентным перенапряжением при условии, что максимальный фазный ток не превышает максимальный фазный ток, полученный от трехфазного замыкания. Двигатель также должен быть способен выдерживать без травм тепловое воздействие несбалансированных замыканий на клеммах двигателя продолжительностью 30 секунд или менее при условии интегрированного произведения (l2)2 тока обратной последовательности двигателя (l2) и времени (t ) не превышает 30. Критерием отсутствия повреждений обмоток статора является то, что обмотки должны выдерживать испытание высоким потенциалом при нормальном техническом обслуживании. Также не должно быть видимых ненормальных деформаций или повреждений катушек обмотки и соединений.
• Электродвигатель должен быть электрически и механически способен выдерживать силы, возникающие при электрических неисправностях и при максимальном противофазном синхронизирующем приложении, без деформации обмотки или механического повреждения при работе при номинальной мощности в киловаттах (л.с.), номинальном коэффициенте мощности и 110 процентов от номинального напряжения.
• Обмотка возбуждения двигателя, особенно концевые витки, должны быть защищены от коротких замыканий и повреждений, вызванных коррозионной атмосферой, распространенной на нефтехимическом заводе. Система изоляции обмотки возбуждения должна сохранять свою целостность, выдерживая центробежные силы и термические напряжения при температуре класса F без повреждений. Особое внимание должно быть уделено обеспечению надлежащей поддержки как соединений катушка-катушка, так и соединений катушки-основного провода возбуждения.
• Обмотки возбуждения двигателя должны подвергаться нагреву под давлением для приведения изоляции и медных обмоток в прочное состояние. Особое внимание следует уделить обеспечению надлежащего покрытия концов поля, чтобы сделать их устойчивыми к коррозионному воздействию. В частности, концевые витки должны быть защищены от коротких замыканий и повреждений, вызванных коррозионной атмосферой, распространенной на нефтехимических заводах.
• Удлиненные одножильные шины, используемые в клеммных коробках больших двигателей среднего напряжения для подключения питающих проводов, оборудования защиты от перенапряжения, измерительных и релейных трансформаторов, должны быть полностью изолированы для класса напряжения двигателя и прочно закреплены.
• Двигатели, за исключением больших двигателей среднего напряжения с удлиненными жесткими шинными проводами, должны быть снабжены гибкими косичками, состоящими из прочной изоляции из силиконовой резины (без заделки) в клеммной коробке для подключения к внешней цепи питания. Провода должны быть полностью изолированы, иметь постоянную маркировку и снабжены соединительными наконечниками.

Герметичные системы изоляции синхронных двигателей

Статор или обмотка

Обмотки статора должны иметь системы изоляции, пропитанные вакуумной пропиткой эпоксидной смолой, для обеспечения непроницаемой изоляции от влаги и химикатов. Герметичная изоляция должна быть испытана в соответствии со специальными требованиями NEMA MG-1 и раздела 4.3.4.

Обмотка возбудителя

Система изоляции обмотки возбуждения и якоря должна соответствовать классу F. Повышение температуры при нормальной работе должно быть ограничено повышением температуры класса B.

Системы возбуждения синхронных двигателей

• Каждый синхронный двигатель должен быть оборудован бесщеточной системой возбуждения, состоящей из трехфазного возбудителя переменного тока (AC) с вращающимся якорем и стационарным полем, трехфазного мостового выпрямителя, пусковой и разрядный резистор возбуждения двигателя, а также необходимые модули статического управления для обеспечения полнофункционального управления возбуждением, как описано ниже:
  a. Используйте пусковой и разрядный резистор возбуждения для ограничения индуцированного напряжения в поле двигателя во время циклов пуска и выдергивания до значения, находящегося в пределах диэлектрического ограничения изоляции возбуждения, а также для получения максимального крутящего момента при минимальном линейном токе во время пуска и втягивания. .
  б. Обеспечьте положительное приложение поля, если по какой-либо причине двигатель должен синхронизироваться по реактивному крутящему моменту.
  в. Определить правильную скорость для синхронизации, чтобы обеспечить втягивание с минимальным возмущением линии и обеспечить положительное применение возбуждения при оптимальном положении ротора и фазовом угле после достижения надлежащей скорости синхронизации .
  д. Отключите питание постоянного тока (DC) от поля и одновременно примените резистор полевого разряда, когда произойдет отключение.
  эл. Обеспечить автоматическое применение поля для ресинхронизации.
• Устройства статического контроля должны быть такого типа и конструкции, которые могут быть настроены или откалиброваны на заводе и не требуют плановой регулировки на месте для изменения условий окружающей среды или повторного использования компонентов.
• Модули управления должны заменяться как полные компоненты, не требующие случайных модификаций проводки или схемы, а также настройки или регулировки на месте.
• Вращающиеся модули управления и устройства, установленные на валу и роторе, должны быть легко доступны через легкосъемные крышки или пластины и не должны требовать обширной разборки корпуса двигателя для снятия.

 

• Компоненты, такие как выпрямительные диоды, полевые разрядные резисторы, тиристоры и модули управления, должны иметь такие характеристики и конструкцию, которые обеспечивают непрерывную работу и надежность при применимых центробежных нагрузках и определенных условиях эксплуатации, указанных в лист(ы) технических данных двигателя и/или указанные спецификации.
• Изготовитель двигателя должен указать номинальный ток и напряжение возбуждения при номинальных и 115-процентных рабочих условиях. Полевое напряжение 90-115 В постоянного тока является предпочтительным.
• Производитель двигателя должен предоставить полную информацию о функционировании бесщеточной системы возбуждения по предельным параметрам двигателя. Эта информация должна включать тепловую мощность обмотки демпфера двигателя в зависимости от тока времени.
• Поле двигателя для двух (2) полюсных машин должно быть оборудовано бесщеточной системой обнаружения заземления поля (FGDS) или аналогичным оборудованием для контроля поля двигателя. FGDS должна иметь встроенную временную задержку для устранения ложных сигналов тревоги.
• Система возбуждения для двух (2) полюсных машин должна быть снабжена монитором диодов возбуждения (EDM) для обнаружения и подачи сигнала об отказе силового выпрямителя, который либо неисправен, либо закорочен.
• Размер возбудителя должен обеспечивать мощность, превышающую на 25 % мощность, необходимую для возбуждения возбуждения двигателя при номинальных рабочих условиях.
• Бесщеточная система возбуждения должна быть полностью закрытой и принудительно охлаждаться воздухом, поступающим от основного воздушного потока двигателя.

Синхронный моторный контроль скорости

Основные ключевые слова для этой статьи — синхронный моторный электрический дизайн, синхронное моторное тестирование, синхронный моточный диаграмма, синхронное управление скорости моторики, рабочая принцип.

Механическая конструкция синхронного двигателя

Корпуса

• Корпуса двигателей, отвечающие экологическим требованиям, должны соответствовать требованиям API 546, справочным стандартам и документам.
• Все болты, шпильки и другие крепежные элементы корпуса должны быть изготовлены из нержавеющей стали марки AISI 300.
• Корпуса двигателей, отвечающие экологическим требованиям, должны соответствовать требованиям API 546, указанным стандартам и документам. Если указаны корпуса TEAAC, охлаждающий воздух для теплообменника должен подаваться либо вентилятором с приводом от вала (предпочтительный метод), либо внешним вспомогательным вентилятором. Для двигателей специального назначения внешние вспомогательные вентиляторы, если они поставляются, должны быть снабжены 100-процентной избыточной конфигурацией.
• Полностью закрытые двигатели с водяным воздушным охлаждением (TEWAC) должны иметь как минимум два (2) водяных охладителя для обеспечения воздушного охлаждения с охлаждающей водой на заводе, подаваемой при температуре 35 °C (95 °F) и манометрическом давлении 440 кПа (65 фунтов на кв. ). Охладители должны рассеивать тепловые потери двигателя, когда он работает при номинальной нагрузке, напряжении и коэффициенте мощности. Охладители должны быть рассчитаны таким образом, чтобы двигатель мог работать на 100 процентов мощности, когда один (1) охладитель не работает. Конструкция водяного охладителя должна быть основана на максимальном увеличении температуры воды в охладителях на 14,5 °C (26 °F) и максимальном падении давления на 68 кПа (манометрическое) (10 фунтов на кв. дюйм). Расчетная скорость охлаждающей воды должна составлять от 2 м/с (6,5 фут/с) минимум до 3 м/с (10 фут/с) максимум. Кулер для воды должен быть рассчитан на максимальное давление 69манометрическое давление 0 кПа (100 фунтов на кв. дюйм).
• Охладители должны быть расположены так, чтобы во время работы они были полностью заполнены водой. Они должны представлять собой съемные пучки, спроектированные и изготовленные с фланцами, и должны соответствовать критериям проектирования TEMA C и ASME Code с эквивалентной документацией. Каждый охладитель должен быть защищен эпоксидным покрытием. Они также должны позволять снимать водяную камеру для очистки любой секции, когда это необходимо, без остановки двигателя.
• Охладители должны быть установлены в корпусе двигателя и расположены таким образом, чтобы в случае утечки вода не могла попасть на обмотку. На всех двигателях мощностью свыше 7500 кВт (10 000 л.с.) должны быть предусмотрены двухтрубные охладители.
• Датчики расхода с контактами SPDT должны быть предусмотрены для установки в трубопроводе подачи воды каждого охладителя для определения низкого и высокого расхода.
• Два (2) 100-омных платиновых термометра сопротивления (RTD) должны быть установлены на входе и выходе каждого охладителя для измерения температуры воздуха на входе и выходе. RTD должны быть подключены к клеммной колодке в соединительной коробке из нержавеющей стали NEMA 4X или чугунной.

Каркас и монтажные плиты

Эпоксидный раствор будет использоваться для установки опорных плит и опорных плит. Поставщик должен произвести пескоструйную очистку в соответствии с SSPC SP6 всех залитых раствором поверхностей монтажных пластин и предварительно покрыть эти поверхности катализируемой эпоксидной грунтовкой, нанесенной на обезжиренный белый металл. Эпоксидная грунтовка должна быть совместима с эпоксидным раствором.

Соединения рамы

Все трубопроводы должны быть изготовлены из жесткой оцинкованной стали. Окончательные соединения с клеммными коробками устройств и устройствами могут представлять собой непроницаемые для жидкостей гибкие кабелепроводы максимальной длиной 0,6 м (24 дюйма) с одобренными фитингами. Вся силовая и управляющая проводка внутри двигателя должна быть устойчивой к теплу, влаге и истиранию. В пределах опорной плиты и других участков, подверженных вибрации, должны использоваться многожильные провода. Вся проводка должна быть многопроволочной из меди.

Вращающийся элемент синхронного двигателя

Вал двигателя должен быть обработан по всей длине и отшлифован на опорных и уплотнительных поверхностях, а также рядом с опорными поверхностями, Для двигателей мощностью более 3700 кВт (5000 л. с.) , вал должен быть снабжен цельным фланцем ступицы вала. Этот фланец не должен мешать снятию ротора или другой разборке.
Диаметр вала двигателя должен быть рассчитан на устранение проблем с крутильными вибрациями. Продавец должен предоставить подробный эскиз основных нагрузок на вал и всех коэффициентов пружины при кручении для анализа при кручении.

Конструкция двигателя должна обеспечивать доступ для измерения вала с помощью ручного зонда рядом с каждым подшипником.

Механический узел синхронного двигателя

• Ротор должен состоять из пластин из высококачественной кремнистой стали с покрытием для минимизации потерь в сердечнике. Покрытие не должно подвергаться воздействию обычных температур, возникающих во время эксплуатации и испытания двигателя. Ламинирование должно быть цельным, повернутым для уменьшения допусков, перфорированным с соблюдением точных допусков, усаженным и плотно сжатым, чтобы сформировать прочную и прочную конструкцию с постоянным зажимом.
• Обмотка ротора, включая стержни и концевые кольца, должна быть изготовлена ​​из меди и/или медных сплавов. Литые или сборные алюминиевые клетки неприемлемы.
• Роторы должны выдерживать 20-процентное превышение скорости без остаточной механической деформации.
• Полевые опоры для низкоскоростных машин с конструкцией крестовины ротора должны быть установлены и закреплены таким образом, чтобы предотвратить чрезмерные нагрузки на крепежные болты, которые могут привести к преждевременному выходу из строя. Диаметры отверстий под болты в крестовине и зазоры для болтов должны быть такими, чтобы болты оставались правильно центрированными при любых условиях установки и эксплуатации.
• При использовании немагнитных стопорных колец материал кольца должен быть либо 18 Mn – 18 Cr, либо 18 Mn – 13 Cr. Стопорные кольца из материала 18 Mn – 5 Cr неприемлемы.
• Каждая катушка возбуждения должна быть проверена на заземление после установки, но до окончательного отверждения ротора. Испытательное напряжение должно быть как минимум в два (2) раза больше номинального напряжения возбуждения машины.
• Обмотки возбуждения должны быть обработаны давлением, чтобы закрепить изоляцию и медные обмотки в прочном соединении. Особое внимание следует уделить тому, чтобы концы поля были должным образом покрыты, чтобы сделать их устойчивыми к коррозионное воздействие.

Динамика

• Резонансы – а. Продавец должен предоставить подробный эскиз основных нагрузок на вал и всех коэффициентов пружины при кручении для анализа при кручении. Эскиз должен быть предоставлен не позднее шести (6) недель после получения Заказа на поставку.
  б. Анализ на кручение должен выполняться изготовителем приводимого оборудования. Двигатель не должен выпускаться в производство до тех пор, пока не будет проведен анализ переходного процесса при кручении всего поезда. Фактическая первая критическая скорость двигателей должна быть не менее чем на 20 % выше скорости двигателя без нагрузки, если это специально не утверждено.
  Балансировка — Собранный ротор двигателя должен быть динамически сбалансирован не менее чем в трех (3) плоскостях при номинальной рабочей скорости и проверен на вибрацию при 120 процентах рабочей скорости. Окончательная балансировка должна быть выполнена после покраски, обжига и с использованием ступиц муфты и шпонки.
• Балансировочные грузы, добавляемые к окончательной сборке, должны быть изготовлены из нержавеющей стали серии 300 или из эквивалентного коррозионно-стойкого материала. Шлифовка не допускается.
• Роторные вентиляторы должны быть отбалансированы перед установкой на ротор. При балансировке ротора корректирующие грузы должны добавляться только к корпусу ротора, а не к лопастям вентилятора.
• Для двигателей специального назначения, таких как приводы высокоскоростных компрессоров, могут потребоваться двигатели с более строгой балансировкой, чем указано здесь.

Подшипники и корпуса подшипников

• Подшипники двигателя должны быть стандартного типа с баббитовой футеровкой, смазываемые под давлением, с циркуляционным масляным охлаждением, предназначенные для предотвращения выброса масла или пара. Верхняя и нижняя половины должны иметь стальную основу, облицовку из баббита и приклеиваться к оболочке. Передний и задний опорный подшипник должны быть взаимозаменяемыми и должны быть сконструированы таким образом, чтобы их можно было снять, не нарушая работу ротора. Масляная система должна обеспечивать подачу смазочного масла для обеспечения надлежащего отключения двигателя в случае выхода из строя системы принудительной смазки маслом.
• Каждый двигатель должен быть оснащен обоими подшипниками, электрически изолированными от рамы и корпуса подшипника. Сопротивление изоляции от корпуса должно быть не менее 1 (одного) МОм. Предупреждающие таблички с надписью «Изолированный подшипник» должны быть установлены на всех подшипниках двигателя, электрически изолированных от корпуса двигателя, или рядом с ними. Должны быть предусмотрены клеммные устройства, позволяющие проводить прямые измерения сопротивления для проверки изоляции подшипников.
• Каждый подшипник должен быть оснащен герметичным уплотнением для предотвращения попадания масла и масляных паров внутрь двигателя. Должны быть предусмотрены дренажи для конечной утечки масла и надлежащий сброс для предотвращения завихрения масла. На входе в вал должны быть предусмотрены лабиринтные уплотнения.

Смазка синхронного двигателя

• Смазочное масло для подшипников должно подаваться из консоли смазочного/уплотнительного масла ведомого оборудования Продавца. Давление подачи на каждый подшипник должно составлять 140 кПа (манометрическое) (20 фунтов на кв. дюйм), если иное не указано Продавцом, несущим полную ответственность за установку.
• Расходомеры и датчики температуры должны быть установлены на линии возврата атмосферного масла от каждого подшипника. Каждый индикатор расхода должен быть типа «бычий глаз» (Jacoby-Tarbox) и должен быть установлен с оптическим прицелом предпочтительно в вертикальной плоскости, чтобы облегчить наблюдение за потоком масла через конкретную линию.
• Если самосмазывание является стандартной конструкцией двигателя Продавца, подшипники скольжения должны смазываться маслосъемными кольцами, поступающими из встроенного самоохлаждаемого масляного резервуара. На смотровых указателях уровня масла должна быть нанесена постоянная маркировка, и должна быть обеспечена легко различимая индикация надлежащего уровня масла. Также должны быть предусмотрены смотровые отверстия для наблюдения за маслосъемными кольцами.
• Продавец должен поставить одинарные патрубки подачи и сливного коллектора для каждого масляного контура. Трубопровод смазочного масла должен быть изготовлен из нержавеющей стали 304 в соответствии с ASTM 392.

Осевой люфт синхронного двигателя и муфта

Продавец должен указать максимальный осевой зазор ротора и максимальный осевой зазор муфты. Положение вала двигателя при магнитном центрировании и предельные значения осевого люфта ротора должны быть постоянно нанесены на вал. На корпусе подшипника должна быть указана постоянная контрольная точка.

Материалы

Пластины статора должны быть из высококачественной силиконовой стали с покрытием, чтобы на них не влияли нормальные температуры, возникающие во время эксплуатации и испытаний двигателя; сегментированные, повернутые для уменьшения нарастания толерантности; жестко смонтированы и плотно сжаты, образуя постоянно зажатую и прочную конструкцию.

Паспортные таблички и указатели поворота

• На двигателе должны быть заводская табличка и стрелка вращения, они должны быть изготовлены из нержавеющей стали (типа 304 или 316) или монеля и прикреплены штифтами из аналогичного материала и расположены так, чтобы их было хорошо видно.
• Оборудование, содержащее изоляционные масла, растворы антифриза и любые другие жидкости, должно быть снабжено бирками на отверстиях с указанием характера содержимого, инструкций по транспортировке и мер предосторожности при хранении. Отверстия, требующие защиты от ржавчины, должны быть помечены бирками, указывающими, что она была нанесена. На бирке также должны быть указаны наименование, тип и производитель средства для защиты от ржавчины и его растворителя.
• Уплотнения валов двигателей, установленных в классифицированных местах, должны быть сконструированы таким образом, чтобы можно было ввести продувочный газ.

. для размещения предварительно сформированных конусов напряжения, защиты от перенапряжения и трансформаторов тока. Коробки должны быть увеличены по размеру для размещения кабелей большего размера, чем обычно, из-за снижения номинальных характеристик кабеля и требований к падению напряжения. Продавец несет ответственность за то, чтобы главная клеммная коробка двигателя поддерживалась на уровне земли или на опорной плите. Все внутренние соединения должны быть изолированы и обмотаны лентой в соответствии с классом напряжения. Клеммная коробка должна быть изготовлена ​​из толстостенной стали класса NEMA 4 и иметь минимальную толщину 5 мм (3/16 дюйма).

Для всей низковольтной и управляющей проводки должны быть предусмотрены клеммные колодки. Клеммные колодки должны быть коррозионностойкими с никелированными медными токоведущими элементами. Резервная емкость должна составлять не менее 10 % клеммных колодок на любой полосе. Все клеммные коробки управления и проводки низкого напряжения должны быть расположены сбоку корпуса двигателя и должны быть изготовлены из металла (нержавеющая сталь) NEMA 4X или из чугуна. Коробки должны вращаться, чтобы обеспечить соединение с любого (1) из четырех (4) направлений под углом 9??? интервалы. Между корпусом двигателя и клеммной коробкой должна быть предусмотрена свинцовая пломба двигателя и сепаратор, неопреновая прокладка. Литые клеммные коробки должны быть снабжены втулками или входами с резьбой. Во всех клеммных коробках проводки управления должно быть предусмотрено не менее двух (2) кабельных вводов. Готовые клеммные коробки должны быть снабжены съемной пластиной на дне для сверления отверстий в полевых условиях.

В главной клеммной коробке должна быть предусмотрена заземляющая шина из луженой меди для заделки экранов кабелей и любых заземляющих проводников, проложенных вместе с фазными проводами.

Как минимум основная клеммная коробка должна быть снабжена элементами a, b, e, g и k, а вспомогательные клеммные коробки должны быть снабжены элементами c, d и g.

Если предусмотрены дифференциальные трансформаторы тока, вторичные выводы должны быть обязательными и соответствовать требованиям настоящего параграфа.

Датчики температуры обмоток

• Двигатели мощностью 750 кВт (1000 л.с.) и выше должны иметь обмотки статора, оснащенные 12 платиновыми терморезисторами сопротивлением 100 Ом, по четыре (4) на фазу, подключенными к клемме полоса в металлической (нержавеющей стали), NEMA 4X или чугунной клеммной коробке для продолжения проводки. RTD должны быть 3-проводными и должны быть расположены в каждой фазе, где может быть обнаружена максимальная температура. Шесть (6) RTD должны использоваться для местной индикации температуры, а шесть (6) RTD должны использоваться для релейной защиты. Двигатели мощностью менее 750 кВт (1000 л.с.) должны быть снабжены терморезисторами в их обмотках, как указано в предыдущем абзаце, для обеспечения точного контроля температуры и системы сигнализации в особых случаях применения.
• Если указано в паспорте(ах) двигателя, должна быть предусмотрена система мониторинга температуры ротора (RTM) для защиты ротора двигателя путем передачи информации о температуре с ротора на удаленный стационарный индикатор температуры, оснащенный сигнальными и отключающими контактами. Система должна быть способна определять температуру стержней клетки, концевых колец клетки и обмотки возбуждения ротора. Система контроля температуры ротора должна обеспечивать прямые средства определения температуры ротора и использования ее для защиты ротора от перегрева. Выходные контакты RTM должны быть подключены к цепи пуска двигателя, чтобы обеспечить пуск двигателя, если температура ротора находится в допустимом диапазоне. Должен быть предусмотрен измерительный прибор с регулируемыми верхними и нижними уставками для удаленной установки в панели управления или распределительном устройстве для срабатывания контактов сигнализации или отключения при превышении предельных значений. Мощность передатчика должна быть получена с помощью стационарного генератора мощности, работающего на более высокой частоте относительно информации о температуре, вращающегося трансформатора и преобразователя переменного тока в постоянный. Шкала счетчика показаний должна быть в градусах Цельсия (°C).
• Монитор температуры ротора должен иметь следующие характеристики:
  a. Должна быть предусмотрена активация аварийно-разрешительного режима в пусковых цепях, защищающая от повторных пусков до достаточного охлаждения ротора.
  б. На каждом роторе должно быть предусмотрено несколько датчиков, чтобы в будущем можно было использовать датчик.
  в. Монитор должен указать, должна ли цепь термопары разомкнуться или произошла потеря сигнала передатчика.
  д. Калибровка монитора должна производиться с передней стороны приемника, при этом не требуется никаких регулировок на передатчике.
  эл. Система монитора должна работать в диапазоне температур окружающей среды от 40 °C до 50 °C.

Датчики температуры подшипников

Для двигателей мощностью 1500 кВт (2000 л. с.) и выше нижняя часть каждого подшипника должна быть снабжена двумя (2) 100-омными платиновыми термометрами сопротивления. Датчики сопротивления должны располагаться в пределах 6 мм (¼ дюйма) от опорной поверхности. RTD должны быть подключены к отдельной клеммной коробке.

Обогреватели помещений

Максимальная температура оболочки обогревателя не должна превышать 180 °C или 80 процентов температуры воспламенения указанного газа/пара в опасных зонах для любого значения на уровне или ниже максимального номинального температура окружающей среды 50 °C и 120 процентов от номинального напряжения. Провода обогревателя должны быть подключены к клеммной коробке, отличной от клеммной коробки, в которой находятся провода фаз двигателя.

Сита и фильтры

Фильтры должны фильтровать содержащиеся в воздухе частицы диаметром 0,0015 мм. Воздушные фильтры должны быть надежно закреплены и легко сниматься для очистки во время работы двигателя. Фильтры должны быть снабжены взрывозащищенным реле перепада давления с двумя нормально разомкнутыми/нормально замкнутыми контактами для сигнализации и манометром перепада давления, установленным на уровне глаз.

Заземляющие соединения

Продавец должен предоставить заземляющие площадки для подключения к заземляющей сети United с использованием медных многожильных проводов сечением 70 мм 2 . Две (2) диагонально противоположные заземляющие площадки должны быть установлены на раме двигателя. Если поставляются отдельные опорные подшипники, каждый блок должен быть снабжен резьбовым отверстием в основании рамы для заземления.

Датчики вибрации

Каждый подшипник для двигателей мощностью 1500 кВт (2000 л.с.) и выше должен быть снабжен двумя (2) датчиками вибрации и демодуляторами колебаний. Зонды должны быть смещены на 90 градусов друг от друга и на 45 градусов от вертикали в каждом пеленге. Демодулятор генератора монтируется в отдельной клеммной коробке со съемным держателем щупа. Каждый держатель должен быть заплечиком, чтобы положение датчика сохранялось при снятии и повторной установке датчика. Держатель должен быть механически зафиксирован в корпусе подшипника, а датчик должен быть механически расположен в держателе, чтобы предотвратить ослабление в процессе эксплуатации.

Испытание синхронного двигателя

• Как минимум, должно быть проведено испытание, указанное в API 546, и следующие испытания.
  а. Сопротивление обмотки статора и возбуждения (холодной и горячей)
  б. Ток вала и изоляция подшипников
  c. Последовательность фаз
  d. Работа на превышении скорости (120 % от номинальной скорости)
  e. Испытание в течение четырех (4) часов
  f. Тест сердечника статора
  г. Измерение воздушного зазора
  h. Измерение скорости холостого хода
  i. Измерение тока холостого хода для каждой фазы
  j. Испытание обмотки статора погружением
  k. Тест на шум (8 баллов)
  л. Короткозамкнутые витки ротора
  м. Проверка полярности для полюсов
  n. Испытание статора высоким потенциалом
  a. Обрыв цепи и насыщение короткого замыкания
  б. Определение КПД и коэффициента мощности при нагрузке 50, 75, 100 и 115 процентов
  c. Отдельные убытки
  d. Повышение температуры (метод 4)
  e. Скорость-момент
  ф. Момент затяжки
  g. Определение реактивных сопротивлений машин и постоянных времени
  ч. Ток заторможенного ротора
  i. Испытание на вибрацию при повышенной температуре с ограниченным охлаждением

л. Возбуждение нагрузки (реактивное сопротивление Потье)

• Во время ходовых испытаний электрическая и механическая работа всего оборудования должна работать удовлетворительно. Перед испытанием должны быть согласованы уровни давления и температуры подшипникового масла и охлаждающей воды как на входе, так и на выходе. Испытательные показания не должны начинаться до тех пор, пока все такие параметры не стабилизируются в пределах плюс-минус 3 °С (5 °F). Давление масла и охлаждающей воды, расход и температура должны контролироваться и регистрироваться.
• Двигатель должен работать на 100% и 120% нормальной рабочей скорости. После того, как установка стабилизируется в этих условиях, должны быть зарегистрированы показания вибрации, давления масла и температуры для каждого рабочего режима. Датчики рабочих вибраций, если они предусмотрены, должны быть установлены для испытаний и использоваться для определения уровней вибрации.
• Должны контролироваться и записываться показания вибрации, которые должны сниматься на валу как с неприводной стороны, так и со стороны муфты; показания, снятые на корпусах подшипников, недопустимы. Должна быть зарегистрирована амплитуда вибрации в зависимости от скорости во время выбега от 120% номинальной скорости до состояния покоя.
• Во время заводских испытаний собранного двигателя, работающего на скорости холостого хода, размах амплитуды нефильтрованной вибрации в любой плоскости, измеренный на валу, с использованием рабочих проксимиторных датчиков Bentley Nevada, смежных и относительных к каждому радиальному подшипник, не должны превышать предельные значения, перечисленные ниже, включая механическое и электрическое биение. Если Продавец может продемонстрировать наличие электрического биения из-за аномалий материала вала, электрическое биение не должно превышать 0,25 мил (максимум). Электрическое биение можно определить с помощью приемлемых методов путем медленного вращения ротора бесконтактным датчиком.
• Уровень неотфильтрованной вибрации (размах) собранного двигателя, работающего на скорости 120 процентов от номинальной, не должен превышать указанное выше значение плюс 0,5 мил. Амплитуда любой дискретной несинхронной вибрации не должна превышать 25% допустимой вибрации.
• Испытание сердечника статора должно проводиться на всех двигателях.
• Способность витковой изоляции статора выдерживать скачки напряжения должна находиться в пределах диапазона, определенного на рисунке 1 стандарта IEEE 522. Две (2) дополнительные катушки статора должны быть изготовлены для всех двигателей одновременно со всем статором. обмотки и подлежат испытанию.
• Испытание изоляции витков должно состоять из последовательных приложений в течение одной (1) минуты импульсов напряжения с временем нарастания 0,1 – 0,2 мкс, прикладываемых между выводами катушки. Максимальное значение импульса напряжения должно постепенно увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнута точка пробоя изоляции. Испытательное напряжение должно включать значения 2,0, 3,5 и 5,0 о.е.

Основные ключевые слова для этой статьи ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ИСПЫТАНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, СХЕМА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Проектирование и оптимизация крупного синхронного генератора с постоянными магнитами

Тип документа: Статья

Авторы

¹ Департамент электротехники, Институт аэрокосмических исследований (ARI) Министерства науки, исследований и технологий, Тегеран, Иран

² Факультет электротехники, Технологический университет им. Шарифа, Тегеран, Иран

10.24200/sci.2019.53569.3314

Abstract

Синхронные генераторы с постоянными магнитами с прямым приводом обладают многочисленными преимуществами, такими как повышенная надежность, низкие эксплуатационные расходы, длительный срок службы, и развитые эксплуатационные характеристики. Основное внимание в этой статье уделяется разработке пошагового метода проектирования синхронного генератора с постоянными магнитами. Затем методом функции обмотки моделируется генератор и аналитически рассчитываются его выходные характеристики. Аналитические результаты спроектированного генератора оцениваются с помощью результатов анализа конечных элементов (МКЭ), и показано, что результаты, полученные с помощью обоих методов, хорошо согласуются с экспериментальными измерениями генератора с прямым приводом Northern Power. Анализ чувствительности и оптимизация на основе генетического алгоритма используются для получения оптимального генератора. Целью оптимизации является получение более высокого КПД и коэффициента мощности при меньшем требуемом объеме постоянного магнита (ПМ) и регулировании напряжения для оптимальной машины по сравнению с исходной конструкцией. Кроме того, представлен расчет полного гармонического искажения напряжения (THD) и рассчитан оптимальный угол перекоса для оптимального генератора для снижения THD напряжения.

Ключевые слова

Ссылки:

1. Мюллер, М. и Полиндер, Х., Электрические приводы для систем возобновляемой энергии с прямым приводом, Woodhead Publishing (2013).
2. Tapia, J.A., Pyrhonen, J., Puranen, J., et al. «Оптимальный дизайн больших синхронных генераторов с постоянными магнитами», IEEE Trans.Magn., 49 (1), стр. 642-650 (2013).
3. Поликарпова М., Пономарев П., Ройтта П. и соавт. «Прямое жидкостное охлаждение для синхронного генератора с прямым приводом и постоянными магнитами с внешним ротором для ветровых электростанций», IET Electric Power Applications, 9(8), стр. 523-532 (2015).
4. Ван, Т. и Ван, К. «Оптимизация конструкции синхронного генератора с постоянными магнитами для системы рекуперации потенциальной энергии», IEEE Trans. Energy Convers., 27(4), стр. 856-863 (2012).
5. Эрикссон С., Солум А., Лейон М. и соавт. «Моделирование и эксперименты с синхронным генератором с постоянными магнитами и прямым приводом мощностью 12 кВт для ветроэнергетики», Renewable Energy, 33 (4), стр. 674-681 (2008 г.).
6. Faiz, J., Ebrahimi, B.M., Rajabi-Sebdani, M., et al. Оптимальная конструкция синхронного генератора с постоянными магнитами для преобразования энергии ветра с учетом годового потребления энергии и объема магнита», Международная конференция по устойчивому производству и поставке электроэнергии, стр. 1–6 (2009 г.).).
7. Ли, Х. и Чен, З. «Оптимизация конструкции и согласование места ветроэнергетических систем с прямым приводом и постоянными магнитами», Возобновляемая энергия, 34(4), стр. 1175-1184 (2009).
8. Bazzo, T., Kolzer, J.F., Carlson, R., et al. «Оптимальная конструкция высокоэффективного PMSG с прямым приводом», в Конгрессе и выставке IEEE Energy Conversion and Exposition (ECCE), стр. 1856–1863 (2015).
9. Эрикссон С., Бернхо Х. и Бергквист М. «Проектирование уникального генератора на ПМ с прямым приводом, адаптированного для ветряной турбины телекоммуникационной башни», Renewable Energy, 44, стр. 453-456 (2012).
10. Сяо, С.Ю., Е, С. Н., и Хван, Дж.К. «Проектирование высокоэффективных синхронных ветрогенераторов с постоянными магнитами», Энергетика, 7(11), стр. 7105-7124 (2014).
11. Алшибани, С., Агелидис, В.Г., и Датта, Р. «Оценка стоимости срока службы синхронных генераторов с постоянными магнитами для ветряных турбин уровня МВт», IEEE Tran. Устойчивая энергетика, 5(1), стр. 10-17 (2014).
12. Лаурит С., Калласте А., Вайманн Т. и соавт. «Анализ экономической эффективности тихоходного синхронного генератора с постоянными магнитами без пазов с использованием различных магнитных материалов», Конференция по качеству электроэнергии и надежности поставок (PQ), стр. 221-224 (2014).
13. Чебак А., Виаруж П. и Крос Дж. «Оптимальная конструкция высокоскоростного синхронного генератора с постоянными магнитами без пазов с магнитомягким композитным ярмом статора и нагрузкой выпрямителя», Математика и компьютеры в моделировании, 81 ( 2), стр. 239-251 (2010).
14. Коваль Д., Сержант П., Дюпре Л. и др. «Влияние свойств электротехнической стали на распределение температуры в синхронных генераторах с ПМ с прямым приводом для ветряных турбин мощностью 5 МВт», IEEE Trans. Magn., 49(10), стр. 5371-5377 (2013).
15. Семкен Р.С., Нутакор С., Миккола А. и соавт. «Легкая конструкция статора для синхронного генератора с постоянными магнитами с прямым приводом большого диаметра, предназначенного для ветряных турбин», IET Renewable Power Generation, 9 (7), стр. 711-719 (2015).
16. Zhang, F., Du, G., Wang, T., et al. «Конструкция удерживающей втулки ротора для высокоскоростной машины с ПМ мощностью 1,12 МВт», IEEE Trans. Ind. Appl., 51(5), стр. 3675-3685 (2015).
17. Баззо, Т., Кольцер, Дж., Карлсон, Р., и соавт. «Оптимизация мультифизической конструкции синхронного генератора с постоянными магнитами», IEEE Trans. Ind. Electron., 64(12), стр. 9.815-9823 (2017).
18. Лим Д., Юнг С., Йи К. и др. «Новая стратегия последовательной оптимизации конструкции внутреннего синхронного генератора с постоянными магнитами», IEEE Trans.Ind. Электрон., 65(2), стр. 1781-1790 (2018).
19. Sindhya, K., Manninen, A., Miettinen, K., et al. «Проектирование синхронного генератора с постоянными магнитами с использованием интерактивной многоцелевой оптимизации», IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (12), стр. 9776-9783 (2017).
20. Ибтиссам Б., Мурад М., Медуед А. и соавт. «Многоцелевой оптимизационный дизайн и оценка производительности СДПМ Хальбаха с прорезями с использованием метода Монте-Карло», Scientia Iranica, 25 (3), стр. 1533-1544 (2018).
21. Арслан С., Гурдал О. и Аккая Ой С. «Проектирование и оптимизация трубчатого линейного генератора на постоянных магнитах
с повышением производительности с использованием методологии поверхности отклика и многокритериального генетического алгоритма», Scientia Iranica, 27. (6), стр. 3053-3065 (2020).
22. Boules, N. «Двумерный полевой анализ цилиндрических машин с возбуждением от постоянных магнитов», IEEE Trans. Ind. Appl., IA-20(5), стр. 1267-1277 (1984).
23. Булес, Н. «Прогнозирование распределения плотности потока без нагрузки в машинах с постоянными магнитами», IEEE Trans. Ind. Appl., IA-21(3), стр. 633-643 (1985).
24. Цзоу, Ю. и Хе, Дж. «Комплексное моделирование, моделирование и экспериментальная проверка ветроэнергетической системы с синхронным генератором на постоянных магнитах», в IEEE / IAS 52-я Техническая конференция по промышленным и коммерческим энергетическим системам (I&CPS), стр. 1- 9 (2016).
25. Ким С., Ку М., Ким Дж. и др. «Анализ потерь в сердечнике синхронного генератора с постоянными магнитами и статором без пазов», IEEE Trans. заявл. Суперконд., 28(3), стр. 1-4 (2018).
26. Kuchenbecker, W.E. «Процедуры определения индуктивности генераторов с постоянными магнитами», IEEE Latin America Transactions, 13 (8), стр. 2646-2652 (2015).
27. Резазаде Г., Таами Ф. и Валипур Х. «Трехфазный выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности с высокой эффективностью и низкой стоимостью для малых синхронных ветрогенераторов с постоянными магнитами», 7-я конференция по технологиям силовой электроники и приводных систем (PEDSTC), 2016 г., стр. 302-307 (2016).
28. Тивари Р. и Бабу Н.Р. «MPPT на основе нечеткой логики для синхронного генератора с постоянными магнитами в системе преобразования энергии ветра», IFAC-PapersOnLine, 49 (1), стр. 462-467 (2016).
29. Chowdhury, M.M., Haque, M.E., Saha, S., et al. «Усовершенствованная схема управления ветровой турбиной на базе синхронного генератора IPM с траекторией MTPA и максимальным отбором мощности», IEEE Trans. Energy Convers., 33(2), стр. 556-566 (2018).
30. Abdelrahem, M., Hackl, C.M., и Kennel, R. «Конечная позиция с заданной фазой, замкнутый контур для бездатчикового управления синхронными генераторами с постоянными магнитами с прямым приводом», IEEE Trans. Power Electron., 33(4), стр. 3097-3105 (2018).
31. Резазаде Г., Васкетто С., Таами Ф. и соавт. «Анализ шестифазного асинхронного двигателя с распределенными и сосредоточенными обмотками с использованием метода функций обмотки», XIII Международная конференция по электрическим машинам (ICEM), стр. 2423-2429 (2018).
32. Байуотерс Г., Генератор прямого привода Northern Power NW 1500, Northern Power Systems, Inc. (2006).
33. Алеми-Ростами М., Алипур-Сараби М., Резазаде Г. и соавт. «Оптимизация конструкции двухступенчатого преобразователя», IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68 (6), стр. 5407-5415 (2019).
34. Болдеа, И. и Насар, С.А., Справочник по индукционным машинам, CRC Press (2010).
35. Тутелеа, Л. и Болдеа, И. «Оптимизация синхронного двигателя с поверхностными постоянными магнитами: метод Хука-Дживса в сравнении с генетическими алгоритмами», Международный симпозиум IEEE по промышленной электронике, 2010 г., стр. 1504-1509.(2010).
36. Грауэрс А. «Проектирование генераторов с постоянными магнитами прямого привода для ветроустановок», к.т.н. Диссертация, Школа электротехники и вычислительной техники, Технологический университет Чалмерса, Швеция (1996).
37. Гасемян М., Таами Ф. и Резазаде Г. «Сравнительный анализ реверсивных генераторов постоянного магнита с распределенной и сосредоточенной обмоткой», в IECON — 43-я ежегодная конференция IEEE Industrial Electronics Society, стр. 1657-1661 (2017).
38. Raziee, S.M., Misir, O., и Ponick, B. «Подход функции намотки для анализа намотки», IEEE Trans. Маг., 53(10), с. 1-9(2017).
39. Алипур-Сараби, Р., Насири-Гейдари, З., Тутунчян, Ф., и соавт. «Улучшенное предложение по обмотке для преобразователя фазного ротора с использованием генетического алгоритма и подхода к функции обмотки», IEEE Trans. Ind. Electron., 66(2), стр. 1325-1334 (2019).
40. Резазаде Г., Гасемян М. и Насири-Гейдари З. «Многоступенчатая реактивная машина со сверхнизкой вибрацией и низким акустическим шумом», на 9-й ежегодной конференции по силовой электронике, приводным системам и технологиям (PEDSTC), стр. 271-276 (2018).

Проектирование и управление синхронными машинами с электрическим возбуждением для транспортных средств

Синхронные машины с электрическим возбуждением (EESM) становятся альтернативой синхронным машинам с постоянными магнитами (PMSM) в электромобилях (EV). Это в основном связано с нулевым использованием редкоземельных материалов, а также с возможностью достижения высокого пускового крутящего момента, эффективностью ослабления поля и гибкостью регулировки коэффициента мощности, обеспечиваемой EESM. Кроме того, в случае отказа преобразователя на высокой скорости безопасность можно повысить, отключив ток возбуждения в EESM.

Целью данного исследования является изучение потенциального применения EESM в электромобилях. Для достижения этой цели в данном исследовании рассматривается несколько тем. Эти темы изучаются, чтобы противостоять проблемам до того, как EESM станут распространенными, и максимально использовать преимущества EESM для приложений EV. В стратегиях управления задача состоит в том, чтобы правильно отрегулировать комбинацию токов статора и возбуждения, чтобы можно было достичь высокого коэффициента мощности и минимальных потерь в меди. Для решения этой проблемы предлагаются стратегии управления, позволяющие свести к минимуму потребление реактивной мощности и общие потери в меди. С помощью предложенных стратегий выходная мощность максимизируется по огибающей крутящий момент-скорость и достигается высокая эффективность ослабления поля. При динамическом управлении током из-за магнитных связей между обмоткой возбуждения и обмоткой статора повышение тока в одной обмотке вызовет электромагнитную силу (ЭДС) в другой. Это вносит помехи в динамическое управление током. В этом исследовании предлагается текущий алгоритм управления для устранения наведенной ЭДС и смягчения помех. Ожидается, что в конструкции машины высокий пусковой крутящий момент и эффективное ослабление поля будут достигнуты в одной и той же конструкции EESM. Для реализации этого необходимо соблюдение некоторых критериев. Эти критерии выводятся и интегрируются в процедуру проектирования, включая многоцелевую оптимизацию. В ходе исследования создается прототип EESM на 48 В. При экспериментальной проверке достигается плотность крутящего момента 10 Н·м/л, включая охлаждающую рубашку. При возбуждении возбуждения применяется бесконтактная технология возбуждения, что приводит к недоступности обмотки возбуждения. Для реализации точного управления током возбуждения в замкнутом контуре предлагается метод оценки тока возбуждения. На основании оценки устанавливается замкнутый контур управления током возбуждения. Задание тока возбуждения отслеживается с погрешностью 2% при экспериментальных проверках. Стоимость привода EESM увеличивается из-за дополнительного преобразователя, используемого для возбуждения поля. Предложена методика выделения коммутационных гармоник для возбуждения поля. С помощью этого метода и обмотки статора, и обмотки возбуждения могут получать питание только от одного инвертора.

Из всех проблем, решаемых в этом исследовании, можно сделать вывод, что применение EESM в электромобилях возможно.

Моделирование электрических машин

Бесщеточное возбуждение

Синхронные машины с электрическим возбуждением

Управление электрической машиной

Электроприводы

Конструкция электрической машины

Автор

Цзюньфэй Тан

Чалмерс, электротехника, электроэнергетика

Другие публикации Исследовательская работа

Алгоритм оценки тока и температуры обмотки возбуждения синхронных машин с электрическим возбуждением и высокочастотными бесщеточными возбудителями

IEEE Transactions по силовой электронике; Том. 36(2021)с. 3512-3523

Журнальная статья

Оценка производительности синхронной машины с электрическим возбуждением по сравнению с СДПМ для мощных тяговых приводов

2020 24-я Международная конференция по электрическим машинам (ICEM); (2020) с. 1793-1799 гг.

Документ в работе

Динамический контроль тока для компенсации магнитной взаимной связи в синхронных машинах с электрическим возбуждением

2020 Международная конференция по электрическим машинам (ICEM); Том. 23 августа 2020 г. (2020 г.) с. 1779-1785 гг.

Работа в стадии разработки

Проектирование синхронных машин с электрическим возбуждением для достижения единичного коэффициента мощности при ослаблении поля для дальнемагистральных электрических грузовиков

2020 Международная конференция по электрическим машинам (ICEM); Том. 23 августа 2020 г. (2020 г.) с. 422-428

Документ в работе

Моделирование и экспериментальная проверка высокочастотного индуктивного бесщеточного возбудителя для синхронных машин с электрическим возбуждением

IEEE Transactions для отраслевых приложений; Том. 55(2019)с. 4613-4623

Журнальная статья

Проектирование и экспериментальная проверка синхронной машины с электрическим возбуждением 48 В, 20 кВт для мягких гибридных транспортных средств

Международная конференция по электрическим машинам; (2018)

Документ в процессе подготовки

Исследование скачков напряжения и повышения температуры в интегрированном преобразователе на базе силового модуля для синхронных машин с электрическим возбуждением 48 В 20 кВт

Конференция и выставка IEEE по прикладной силовой электронике (APEC) 2018 г. ; Том. 2018-март(2018)с. 210-217

Документ в процессе подготовки

Сравнение минимизации потерь в меди и минимизации тока возбуждения для синхронного двигателя с электрическим возбуждением в мягких гибридных приводах

2017 г. 19-я Европейская конференция по силовой электронике и приложениям (EPE’17 ECCE Europe); (2017)

Документ в работе

Бездатчиковое управление СДПМ с системой передачи, включая шунтирующие ответвления

Proceedings — 2016 22nd International Conference on Electrical Machines, ICEM 2016. Лозанна; Швейцария; 4-7 сентября 2016 г.; (2016) с. 1160-1166

Документ в работе

Высокочастотный возбудитель синхронных двигателей с электрическим возбуждением для транспортных средств

Proceedings — 2016 22nd International Conference on Electrical Machines, ICEM 2016. Лозанна; Швейцария; 4-7 сентября 2016 г.; (2016) с. 378-383

Документ в производстве

Электромобили (EV) в последние годы стали быстрорастущей областью из-за роста обеспокоенности общества по поводу окружающей среды. Синхронные машины с постоянными магнитами (СДПМ) являются наиболее распространенным выбором в двигателях электромобилей. В PMSM магнитное поле создается редкоземельными магнитами. За счет этого достигается высокая удельная мощность и высокий КПД. Однако использование редкоземельных магнитов вносит дисбаланс между спросом и предложением, создает проблемы для окружающей среды и риски для безопасности при работе на высоких скоростях. Это приводит к тенденции поиска альтернатив ПМСМ. В качестве перспективной альтернативы рассматриваются синхронные машины с электрическим возбуждением (ЭСМ), в которых магнитное поле создается электрическим током в обмотке возбуждения.

Целью данного исследования является изучение потенциала применения EESM в электромобилях. В этом исследовании основное внимание уделяется решению проблем, связанных с проектированием машин, управлением машинами и возбуждением магнитного поля. При проектировании машин одной из проблем является то, как можно максимизировать производительность машины. В этом исследовании делается вывод о нескольких конструктивных критериях, позволяющих максимизировать крутящий момент и удельную мощность машины. В соответствии с этими критериями формулируется процедура многоцелевого проектирования. При управлении машиной из-за магнитной взаимной связи между обмотками якоря и обмотками возбуждения нарастание тока в одной обмотке индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в другой. Это вызывает нарушение динамического контроля. В этом исследовании предлагается текущий алгоритм управления для устранения наведенной ЭДС и смягчения помех. При возбуждении возбуждения для передачи мощности на вращающуюся обмотку возбуждения традиционным решением является использование щеток и контактных колец. Это приводит к потерям на трение и затратам на обслуживание. В данном исследовании используется бесконтактная технология. Мощность передается на обмотку возбуждения с частотой 100 кГц через воздушный зазор 1 мм во вращающемся трансформаторе. Кроме того, предложены метод управления и топология схемы для использования коммутационных гармоник для возбуждения поля. При таком способе обмотки якоря и возбуждения могут питаться только от одного преобразователя.

Из всех проблем, решаемых в этом исследовании, можно сделать вывод, что применение EESM в электромобилях возможно. Основное внимание в текущих и будущих исследованиях уделяется главным образом механическим и тепловым темам EESM.

Машина с переменным потоком для электромобилей

Шведское энергетическое агентство (41396-1), 01.04.2016 — 31.03.2019.

Показать проект

Разработка эффективной и безвредной для окружающей среды трансмиссии для магистральных перевозок тяжелых грузовиков и автобусов

Европейская комиссия (EC) (EC/h3020/874972), 01. 01.2020 — 30.06.2023.

Показать проект

Разработка высоконадежных электроприводов для силовых установок следующего поколения (DORNA)

Европейская комиссия (EC), 01.01.2020 — 31.12.2024.

Показать проект

Категории предметов

Электротехника, электроника, информационная инженерия

ISBN

978-91-7905-466-3

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Новая серия: 4933

Издатель

Чалмерс

МАСШТАБ

онлайн

Соперник: Матс Алакюла

Дополнительная информация

Последнее обновление

16. 03.2021

Repository@Nottingham Home

---

Репозиторий в Ноттингеме предназначен для демонстрации опубликованных результатов исследований университета в открытом доступе. По возможности рецензируемые документы, принятые к публикации, или готовые художественные произведения, представленные публично, будут доступны здесь в полном цифровом формате, а также будут даны гиперссылки на стандартные опубликованные версии. См. наши Политики для получения дополнительной информации.

Индивидуальная конструкция магнитного поля для интерферометра холодных атомов с магнитным экраном (2022)
Журнальная статья
Хобсон, П. Дж., Воврош, Дж., Стрей, Б., Пакер, М. , Винч, Дж., Холмс, Н., … Холынски, М. (2022). Индивидуальная конструкция магнитного поля для интерферометра холодных атомов с магнитным экранированием. Научные отчеты, 12(1), статья 10520. https://doi.org/10.1038/s41598-022-13979-4

Разрабатываются квантовые датчики на основе холодных атомов, которые позволяют производить измерения с беспрецедентной точностью. Из-за сдвигов уровней атомной энергии квантовые датчики часто предъявляют строгие требования к своему внутреннему магнитному полю. Типичный… Подробнее о Индивидуальная конструкция магнитного поля для интерферометра холодных атомов с магнитным экранированием.

Мы на пороге посткремниевой эры в силовой электронике летательных аппаратов? (2022)
Журнальная статья
Лофитис, Н. , Альмпанис, И., и Уилер, П. (2022). Мы на пороге посткремниевой эры в силовой электронике летательных аппаратов? Институт материалов, полезных ископаемых и горного дела,

Вывод в нестационарных многомерных временных рядах с тяжелыми хвостами (2022)
Журнальная статья
Баригоцци М., Кавальер Г. и Трапани Л. (в печати). Вывод в нестационарных многомерных временных рядах с тяжелыми хвостами. Журнал Американской статистической ассоциации,

Мы изучаем вывод об общих стохастических тенденциях в нестационарном, N-вариантном временном ряду y t при возможном наличии тяжелых хвостов. Мы предлагаем новую методологию, которая не требует каких-либо знаний или оценки хвостового индекса, или даже. .. Узнайте больше о выводе в нестационарных многомерных временных рядах с тяжелыми хвостами.

Резонансный преобразователь серии A Topology-Morphing для применения в фотоэлектрических модулях (2022)
Протокол конференции
Sergentanis, G., De Lillo, L., Empringham, L., & Johnson, C.M. (в печати). Резонансный преобразователь серии Topology-Morphing для приложений фотоэлектрических модулей.

В жилых солнечных фотоэлектрических (PV) установках часто используются оптимизаторы мощности для увеличения производства энергии. В этом приложении очень желательна возможность регулирования напряжения в широком диапазоне с высокой эффективностью. Таким образом, эта бумага про… Узнайте больше о резонансном преобразователе серии Topology-Morphing для применения в фотоэлектрических модулях.

Моделирование потери корней позволяет выявить влияние на поглощение питательных веществ и развитие сельскохозяйственных культур (2022)
Журнальная статья
Шефер, Э. Д., Оуэн, М. Р., Бэнд, Л. Р., Фаркот, Э., Беннетт, М. Дж., и Линч, Дж. П. (2022). Моделирование потери корней позволяет выявить влияние на поглощение питательных веществ и развитие растений. Физиология растений, статья kiac405. https://doi.org/10.1093/plphys/kiac405

Резюме Несмотря на широкое распространение потери корней у растений, ее влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур до конца не изучено. В то время как потеря корней снижает способность растений поглощать воду и питательные вещества из почвы, она может принести пользу, уменьшая… Подробнее о Моделирование потери корней показывает влияние на поглощение питательных веществ и развитие сельскохозяйственных культур.

Изучите эти темы исследований

Расширенный поиск

Просто оставьте поля пустыми, если вы не хотите искать

Идентификатор репозитория Ноттингема

Название

все из

Имя

Год

Ключевые слова

все из

Исследовательские центры/группы

0100 — Американские и канадские исследования0101 — Американские и канадские исследования0400 — Искусственная среда0500 — Химия0501 — Химия — Магазины0510 — Химия — Неорганическая0520 — Химия — Органическая0530 — Химия — Физическая0560 — Химия — CNL Carbon Neutral Lab0600 — Гражданское строительство1070 Медицинская наука2070 Химия1070 Медицинская наука — Клиническая онкология0704 — Гематология0705 — Иммунология0707 — Микробиология0708 — Патология0711 — Молекулярная микробиология0712 — CETA0800 — Науки общественного здравоохранения0801 — Реабилитация и старение0802 — Отдел первичной медицинской помощи0804 — Науки общественного здравоохранения0805 — PRIMIS+0806 — Отдел поддержки исследований и разработок Trent0808 — 9CLAHRC0808 — 9CLAHRC0808- Психиатрия — Подразделение0810 — Психиатрия развития0811 — Нарушения обучаемости0812 — Психиатрия0813 — Психиатрия — Поведенческие науки0814 — Психиатрия — Коммунальное психическое здоровье0815 — Психофармакология0816 — Психиатрия пожилого возраста0817 — CHS — Q Research0818 — Отдел поддержки клинических испытаний (CTSU)0910 — Информатика традиционной китайской медицины — Информатика0920 — Институт информатики IT0930 — IMA0940 — Лаборатория компьютерного зрения0950 — ASAP0951 — MRL0960 — CIMI0961 — CIMI0970 — ADAC0990 — HORIZON Digital Economy Hub1100 — Экономика1200 — Education1202 — Образование — PDSO1210 — Образование — Программы бакалавриата1220 — Образование — Аспирантура — Преподается1230 — Образование — Аспирантура — Research2240 — Education — Research2250 — Education — SCITT1260 — Education — PGCE1270 — Education — PGCCE1290 — Educstion — EBITT1295 — Образование — Teach First1300 — Электротехника и электроника1400 — Английский язык2401 — Английский LiPP1450 — CELE1500 — География1501 — География — Программа управления окружающей средой1502 — Центр окружающей среды1503 — Центр исследований геохимии окружающей среды2601 — Департамент истории искусства1602 — History1700 — Клинические науки — Human Development1701 — Клинические науки — NURTURE1702 — Клинические науки — NURTURE — M Med Sci1703 — Клинические науки — Obs & Gynae — Derby1704 — Клинические науки — Obs & Gynae — City1705 — Клинические науки — Здоровье детей в Derby1706 — Клинические науки — Paeds Oncology1707 — Клинические науки — Paeds Oncology — Лаборатория Fndg1708 — Клинические науки — HD Центр регенеративной медицины 1800 — Гуманитарные науки 1801 — Археология 1802 — Классика 1803 — Музыка 1804 — Философия 1805 — Теология 1806 — Университетский музей 1807 — Foundation Arts 1808 — Классика и археология 1900 — Право1901 — Центр права в области прав человека2000 — Машиностроение, материалы и технология производства2100 — Бизнес-школа2102 — Бизнес-школа — MBA2103 — Институт WH&O2104 — Институт инноваций и предпринимательства2105 — Институт туризма и путешествий2106 — Школа современного китайского языка2107 — Центр корпоративного права Социальная ответственность2108 — Группа управления операциями2109 — Бизнес-школа — Executive Education2110 — Докторская степень в области клинической психологии2111 — Ноттингемский институт Конфуция2112 — Бизнес-школа — N. Lab2200 — Математические науки2210 — Теоретическая механика2220 — Статистика2230 — Чистая математика2240 — Математика Физика2300 — Клинические науки1 in2301 — Клинические науки — Acad Radiology2311 — Клинические науки — Cardio Medicine2312 — Клинические науки — Therapeutics & Mol Med2313 — Клинические науки — Клиническая неврология2314 — Клинические науки — WDDC2315 — Клинические науки — Dermatology2320 — Клинические науки — GI Surgery2321 — Клинические науки — Хирургия груди2322 — Клинические науки — Офтальмология2323 — Клинические науки — Оториноларингология2324 — Клинические науки — Отдел изучения рака2325 — Клинические науки — Сосудистая хирургия2330 — Клинические науки — Респираторная медицина2331 — Клинические науки — Медицина инсульта2332 — Клинические науки — Сосудистая медицина2333 — Клинические науки — Академическая ревматология2340 — Клинические науки — Анестезия и внутренняя помощь2341 — Клинические науки — Ортопедическая и неотложная хирургия2400 — CLAS Central2401 — Французский язык3402 — Немецкий язык2403 — Испанский, португальский и латиноамериканский языки2404 — Славяноведение2405 — Языковой центр2406 — Современные языки и культуры2408 — Культура, Медиа и визуальные исследования2500 — Науки о здоровье — Исследования по сестринскому делу2520 — Науки о здоровье — Дерби2524 — Науки о здоровье — Ноттингем2525 — Науки о здоровье — Ноттингем — Postreg2526 — Науки о здоровье — Физиотерапия2550 — Науки о здоровье — Акушерство2570 — Науки о здоровье — HQ2600 — Pharmacy2601 — CBS in Pharmacy2610 — Аптека — Преподавание2620 — Аптека — Исследования3630 — Аптека — Магазины2640 — Аптека — Исследование рака3650 — IPSET2700 — Физика и астрономия2701 — Центр визуализации сэра Питера Мэнсфилда2800 — Политика2850 — Методы и данные социальных наук2900 — Психология2901 — Педагогическая психология2910 — Психология — Мозг и тело3000 — Химическая и экологическая инженерия3100 — Социология и социальная политика3102 — Социальная работа3103 — Nottingham Policy Centre3150 — Ann Craft Trust3200 — Факультет MHS3200 — Факультет MHS3202 — MHS — Отдел биомедицинских услуг3203 — MHS — Stores3204 — Медицинское образование Unit3204 — Медицинское образование Unit3206 — PGDO Разовое финансирование декана3207 — PGDO — Периодическое финансирование WDC3209 — Факультет MHS — PGME Central3210 — Центр клинических навыков3210 — Центр клинических навыков3212 — PGDO — Разовое финансирование WDC3213 — PGDO — Контракт — Первичный Care Section3213 — PGDO — Contract — Primary Care Section3214 — MEU — Contract — Primary Care Section3214 — MEU Contract — Primary Care Section3215 — Center for Biomedical Sciences3215 — Center for Biomedicular Sciences3217 — Interprofessional Learning Unit3217 — Interprofessional Learning Unit3218 — Clinical Research Facility3218 — Clinical Research Объект3219- Факультетская исследовательская группа 3220 — Группа клинических испытаний 3220 — Группа клинических испытаний 3221 — Центр глубокого секвенирования 3221 — Центр глубокого секвенирования 3222 — Поступательная визуализация 3222 — Операционные затраты на трансляционную визуализацию 3223 — Медицина и здоровье для поступающих в аспирантуру4401 — Отделение хирургии груди 3500 — Бионауки 3501 — Бионауки — Службы поддержки 3510 — Науки о животных 3520 — Науки о продуктах питания 3530 — Науки о питании 3540 — Науки о растениях и растениеводстве 3541 — Геномика зерновых культур 3550 — Науки о сельском хозяйстве и окружающей среде 3560 — MAFF — Экономика сельского хозяйства 3570 — NASC (Arabidopsis) 3580 — BRU — Central3581 — Оранжереи3582 — CPIB3593 — Ферма 3594 — Национальный центр молочных исследований 4600 — Школа наук о жизни — Центр 3601 — Науки о жизни — Медицинские магазины 3602 — Центр исследований синтетической биологии 3800 — Ветеринарные науки 4000 — Факультет искусств 4010 — Центр перспективных исследований (CAS) 4100 — Право и социальные науки 4101 — Институт для науки и общества4105 — Институт методов и данных4210 — Культура, кино и медиа4500 — Инженерный факультет4510 — Мастерские инженерного факультета4700 — Научно-исследовательский институт обучения4800 — Школа медицины — Центр4801 — Детское здоровье, акушерство и гинекология4802 — Клиническая неврология4803 — Эпидемиология и общественное здравоохранение5804 — Рак и стволовые клетки4805 — Первичная медико-санитарная помощь4806 — Психиатрия и прикладная психология4807 — Реабилитация и старение4808 — Респираторная медицина4809- Ревматология, ортопедия и дерматология4810 — Медицинские науки и аспирантура в области медицины4811 — Ноттингемский центр болезней пищеварительного тракта4812 — PRIMIS4813 — Служба дизайна исследований для Ист-Мидлендса4814 — CLAHRC4815 — Q Research5816 — Отдел клинических испытаний4817 — Институт исследований слуха5818 — Отдел медицинского образования4819 — Клинические навыки и взаимопомощь -профессиональное обучение 4820 — Центр передового опыта в области терапевтических антител 4821 — Центр клинических исследований 4822 — Радиологические и визуализирующие науки 4823 — EMAHSN4981 — Future Foods Research Beacon4982 — Rights Lab Research Beacon5000 — IS — Central5020 — IS — Library Central6000 — CFO Central6200 — REGS6201 — REGS (Отдел стратегии исследований) 6202 — REGS (Управление исследованиями) 6212 — BEIS (Коммерциализация) 6213 — REGS (Исследования Контракты) 6214 — BEIS6216 — REGS (исследовательские разработки) 6217 — REGS (исследовательские операции) 6218 — BEIS (группа партнерства) 6219 — BEIS (передача знаний) 6221 — BEIS (Азиатский бизнес-центр) 6222 — REGS (результаты исследований) 6271 — R&I — Взаимодействие и партнерство6600 — Коммерческие услуги6900 — Финансовый менеджмент6901 — Финансовый менеджмент (Трансформация)6902 — Финансовый менеджмент (Корпоративные услуги)6903 — Финансовый менеджмент (Коммерческие финансы MHS)6904 — Финансовый менеджмент (Коммерческие финансы A, SS, S, E)6905 — Финансовый менеджмент (Коммерческие финансы) 8010 — ER — Communications & Advocacy8500 — Офис вице-канцлера8519 — Поддержка PVCКитайский кампусФакультет искусствФакультет искусств (центральный)Инженерный факультетИнженерный факультетMHS — ЦентральныйФакультет медицины и здравоохраненияФакультет естественных наукФакультет социальных наукФакультет социальных наук — ЦентральныйФинансовый менеджментФинансы и бизнес ServicesInformation ServicesInformation ServicesLearning Science Research InstituteMalaysia CampsNottingham CampusNottingham University Business SchoolPVC SupportREGSШкола биологических наукШкола химииШкола компьютерных наукШкола современного китайского языкаШкола культур, языков и регионоведенияШкола экономикиШкола образованияШкола ol of EnglishШкола географииШкола медицинских наукШкола гуманитарных наукШкола праваШкола естественных наукШкола математических наукМедицинская школаФармацевтическая школаФизика и астрономияШкола политики и международных отношенийШкола психологииШкола социологии и социальной политикиШкола ветеринарной медицины и естественных наукУниверситет Ноттингема

Тип

КнигаКнига ГлаваМатериалы конференцииНабор данныхЦифровой артефактВыставка/ПерформансСтатья в журналеДругоеПатентФизический артефактПрезентация/КонференцияОтчетТезисРабочий документ

Статус публикации

ПредставленоПринятоВ ПрессеОпубликованоНеопубликовано

Название журнала или публикации

все из

Заказать результаты

По последнему изменению (сначала самые последние) По последнему изменению (сначала самые старые) По году (сначала самые новые) По году (сначала самые старые) По заголовку

Двигатель постоянного тока и конструкция синхронных машин Вопросы и ответы

Этот набор вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов (MCQ) по проектированию электрических машин посвящен теме «Проектирование двигателя постоянного тока и синхронной машины».

1. Сколько конструктивных факторов учитывается при разработке САПР двигателей постоянного тока?
a) 5
b) 6
c) 7
d) 4
Просмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: Существует 6 типов расчетных факторов, задействованных в CAD-проектировании двигателей постоянного тока. Это главные размеры, обмотка якоря, конструкция обмотки возбуждения, конструкция коммутатора, конструкция промежуточных полюсов, потери и КПД.

2. Какой символ используется для терминального напряжения в конструкции двигателя постоянного тока?
а) В
б) Вс
c) Vt
d) Tv
View Answer

Ответ: c
Пояснение: Автоматизированное проектирование является одним из алгоритмов проектирования, используемых при проектировании различных машин. Обозначение, используемое для напряжения на клеммах, — Vt.
a) sppa
b) spa
c) ssa
d) sp
View Answer

Ответ: b
Пояснение: Автоматизированное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Символ, используемый для прорези на дугу полюса в конструкции двигателя постоянного тока, — spa.

объявление

объявление

4. Какой символ используется для плотности потока, создаваемого в корпусе полюса двигателя постоянного тока?
a) fp
b) fdp
c) fyp
d) fypd
View Answer

Ответ: c
Пояснение: Компьютерное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Символ, используемый для плотности потока, создаваемого в корпусе полюса двигателя постоянного тока, — fyp.

5. Какой символ используется для обозначения общего МДС, необходимого для зубов?
a) AT
b) ATt
c) Tm
d) Tmt
Просмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Компьютерное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Обозначение общего МДС, необходимого для зубов, — ATt.

6. Какой символ используется для шага сегментов коллектора в двигателе постоянного тока?
a) ПК
b) ПК
c) BETAc
d) Ret
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Компьютерное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Для шага сегментов коммутатора используется символ BETAc.

7. Сколько этапов проектирования включает расчет основных размеров синхронной машины?
а) 10
б) 9
в) 7
г) 8
Посмотреть ответ

Ответ: а
Пояснение: В блок-схеме расчета главных размеров синхронных машин имеется 10 шагов. При проектировании синхронной машины с использованием САПР имеется 8 проектных данных.

реклама

8. Сколько расчетных шагов необходимо для длины воздушного зазора?
а) 7
b) 8
c) 9
d) 10
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: При проектировании синхронной машины с использованием САПР используется 8 проектных данных. В блок-схеме длины воздушного зазора в CAD-проекте синхронной машины есть 10 шагов.

9. Какое количество этапов проектирования статора?
a) 6
b) 7
c) 8
d) 9
Посмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: При проектировании синхронной машины с использованием САПР используется 8 проектных данных. В блок-схеме конструкции статора при проектировании САПР синхронной машины есть 7 шагов.

реклама

10. Сколько этапов проектирования связано с количеством слотов?
a) 4
b) 5
c) 6
d) 7
Посмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: При проектировании синхронной машины с использованием САПР используется 8 проектных данных. В блок-схеме количества слотов в САПР синхронной машины есть 6 шагов.

11. Какое обозначение используется для ммф арматуры на полюс?
а) АТ
б) АТМ
в) Усилитель
d) ATa
View Answer

Ответ: d
Пояснение: Автоматизированное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Обозначение, используемое для МДС арматуры на полюс, — Ата.

12. Каким символом обозначается ширина вентиляционного канала?
a) Wv
b) Nw
c) Wvd
d) Wvds
Просмотреть Ответ

Ответ: b
Пояснение: Автоматизированное проектирование в одном из алгоритмов проектирования, используемых для проектирования различных устройств. Для обозначения ширины вентиляционных каналов используется обозначение Nw.

Sanfoundry Global Education & Learning Series – Проектирование электрических машин.

Для практики во всех областях проектирования электрических машин, , здесь представлен полный набор из более чем 1000 вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Следующие шаги:

• Получите бесплатную грамоту за заслуги перед проектированием электрических машин
• Участие в конкурсе на сертификацию проектирования электрических машин
• Станьте лидером в области проектирования электрических машин
• Пройти испытания конструкции электрических машин
• Практические тесты по главам: Глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
• Пробные тесты по главам: глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Категории Проектирование электрических машин MCQ

реклама

реклама

Подпишитесь на наши информационные бюллетени (тематические).