- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
Synchronní stroje
2141503 - Elektrické stroje a pohony
Hodnocení materiálu:
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálSYNCHRONNÍ STROJE
Obsah
1. Konstrukce synchronních strojů
2. Princip činnosti synchronního generátoru
3. Výkon a moment synchronního stroje s hladkým rotorem
4. Paralelní chod synchronního generátoru se sítí
5. Synchronní motory
2000
Katedra obecné elektrotechniky FEI VŠB – TU Ostrava
Ing. Stanislav Kocman
SYNCHRONNÍ STROJE
Význam a použití
Synchronní stroje se nejprve používaly jako generátory pro výrobu střídavé elektrické
energie a jsou dodnes nejdůležitějšími elektrickými stroji právě pro její výrobu. Synchronní
generátory nazývané také alternátory jsou nejčastěji trojfázové a jsou největšími vyráběnými
elektrickými točivými stroji s výkony i více než 1000 MW. Alternátory jsou v elektrárnách
poháněny parními nebo plynovými turbínami při rychlosti otáčení 3000 min
-1
a nazývají se
turboalternátory, nebo jsou poháněny vodními turbínami při rychlosti obvykle podstatně nižší
a nazývají se hydroalternátory . Později se synchronní stroje začaly používat také jako
motory, jednak jako synchronní kompenzátory (pro zlepšování účiníku v elektrické síti -sníží
se tím zejména ztráty v síti a pro regulaci napětí v rozvodných sítích) a jednak pro pohony
takových průmyslových zařízení, které nevyžadují časté spouštění a pracují s konstantní
rychlostí a s málo proměnným činným zatížením jako jsou pohony velkých čerpadel,
ventilátorů a kompresorů. S rozvojem výkonové elektroniky se synchronní motory uplatnily i
v oblasti pohonů s regulací rychlosti a to u pohonů zařízení o výkonech řádově megawattů.
V posledním období s prudkým rozvojem výkonové elektroniky, který umožnil vznik nových
typů elektrických pohonů, našly synchronní motory uplatnění v oblasti průmyslové
automatizace a robotiky. Většinou jde o pohony menších výkonů ve kterých se používají tzv.
krokové motory, synchronní motory s permanentními magnety a reluktanční motory.
1. Konstrukce synchronních strojů
Jako každý točivý stroj skládá se synchronní stroj ze statoru a rotoru. Stator synchronního
stroje se příliš neliší od statoru asynchronního stroje.Trojfázové vinutí statoru (neboli kotvy)
je umístěno v drážkách statoru a je vyvedeno na statorovou svorkovnici. Na rotoru je pak
umístěno budící vinutí napájené stejnosměrným proudem z tyristorového řízeného
usměrňovače a nebo u starších strojů z budiče ( stejnosměrného generátoru ) přes sběrací
kroužky a kartáče. Podle provedení rotoru se rozlišují dva základní typy synchronních strojů, a
sice stroje s vyniklými póly ( hydrostroje ) obr.1a) a stroje s hladkým rotorem ( turbostroje )
obr.1b). Stroje s vyniklými póly mají cívky budícího vinutí nasazeny na pólech, na jejichž
koncích jsou připevněny pólové nástavce. Póly jsou zhotovené buď z dynamových plechů a
nebo jsou masívní ocelolitinové a pouze pólové nástavce jsou z dynamových plechů. Stroje
s hladký rotorem mají rotor vykován z vhodné jakostní oceli.
Některé speciální synchronní stroje mají odlišnou konstrukci. Synchronní motory
s permanentními magnety mají místo klasického budícího vinutí na rotoru permanentní
magnety, čímž odpadá potřeba zdroje budícího proudu. Krokové motory mají vyniklé póly na
statoru na kterých jsou umístěny cívky vinutí. Reluktanční motory nemají na rotoru žádné
vinutí ani permanentní magnety a rotor je složen pouze z vhodně tvarovaných plechů.
Chlazení synchronních strojů je vzduchové, u strojů vysokých výkonů vodíkové a vodní.
J
S
J S
q
d
q
d
STATOR S
VINUTÍM
KOTVY
ROTOR S
BUDÍCÍM
VINUTÍM
a,
b,
Obr.1 Konstrukční typy synchronních strojů
a) stroj s vyniklými póly, b) stroj s hladkým rotorem
2. Princip činnosti synchronního generátoru
Statorové vinutí dvojpólového alternátoru tvoří tři cívky ( fáze U,V,W ) vzájemně
prostorově natočené o 120
0
( obr.2a ). Rotorovým vinutím prochází stejnosměrný proud, který
vybudí stejnosměrné magnetické pole. Poháněcí stroj, např.turbína otáčí takto nabuzeným
rotorem konstantní rychlostí a do cívek statoru se tak indukují stejnosměrným magnetickým
polem rotoru (které se otáčí s rotorem) napětí. Protože otáčením rotoru se mění velikost
magnetického toku procházejícího plochami jednotlivých cívek statoru, jsou tato indukovaná
napětí střídavá. Při sinusovém prostorovém průběhu magnetického toku procházejícího
statorovými cívkami budou indukovaná napětí v cívkách rovněž sinusová a v jednotlivých
cívkách vzájemně časově posunutá o 120
0
. Při poloze rotoru podle obr.2a, se do cívky U bude
indukovat maximální napětí ( plochou vymezenou cívkou U prochází v tomto okamžiku
nulový magnetický tok rotoru ). V cívkách V a W se indukují napětí o poloviční hodnotě a
s opačným znaménkem. Při natočení rotoru o úhel 120
0
bude maximální hodnota
indukovaného napětí v cívce V, při natočení o dalších 120
0
v cívce W. Časové průběhy
indukovaných napětí v jednotlivých cívkách ( fázích ) statoru jsou na obr.2b. Jedna perioda
střídavého indukovaného napětí odpovídá tedy otáčce rotoru dvojpólového alternátoru o 360
0
.
ω t
2π
π
0
u
W
u
V
u
U
u
b)
J
S
a)
V2
U1
W2
W1
V1
U2
odpovídá poloze rotoru dle a)
Obr.2 a) princip činnosti alternátoru, b)průběh indukovaných napětí v cívkách kotvy
Pro dvojpólový alternátor bude tedy platit :
60
: alternátor pólový- pro obecně
turbínypoháněcí tj.stroje, hosynchronnírotoru otáčky
)min (Hz,
60
1
60
60
2
2
1
1-
11
n
pfp
n
n
f
T
f
n
T
n
T
⋅=
−
=→=
=→
⋅⋅
=
⋅=⋅
π
ω
πω
f
1
– frekvence indukovaného napětí do statoru (kotvy)
Připojí-li se ke svorkám vinutí statoru ( tj.kotvy ) trojfázová zátěž (tzn., že se alternátor
zatíží), vinutím statoru bude procházet střídavý elektrický proud , jehož směr je dán
Lenzovým zákonem ( Obr. 2 a)). Tím, že vinutím statoru ( kotvy) prochází střídavý trojfázový
proud, vzniká stejně jako u asynchronního stroje točivé magnetické pole s otáčkami n
S1
, které
má stejnou rychlost otáčení jako rotor a jeho magnetické pole, skluz stroje je tedy nulový.
Proto se stroj nazývá synchronní.
Vloženo: 22.04.2009
Velikost: 147,91 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz