Принцип работы трёхфазного синхронного генератора.
В отличие от рис. 1 в трёхфазном синхронном генераторе обмотки А, В, С являются неподвижными и размещены они в пазах статора. Каждая обмотка размещается в одной трети пазов статора. Автоматически получается сдвиг на 120° плоскостей обмоток относительно друг друга.
М. О. Доливо-Добровольский поменял местами обмотки и поле. Раньше магнитное поле было неподвижным, а вращались обмотки в поле (рис. 1). Теперь обмотки стали неподвижными, а вращается магнитное поле, создаваемое обмоткой ротора, по которым протекает постоянный ток. Питание обмотки ротора происходит через кольца со скользящими контактами. Ротор вращается равномерно с угловой скоростью ω от внешнего двигателя, например, бензинового двигателя, гидротурбины, газовой турбины и т. д. (рис. 6).
Рис. 6. Трёхфазный синхронный генератор
Угловая скорость вращения ротора равны угловой скорости вращающегося магнитного поля. Поэтому говорят, что магнитное поле вращается синхронно с ротором. Отсюда название трёхфазный синхронный генератор. Вращающееся магнитное поле пересекает обмотки неподвижного статора и в них наводится синусоидальная ЭДС.
Благодаря тому, что фазы А, В, С неподвижны, присоединение трёхфазного генератора к внешней цепи происходит очень просто и надежно с помощью болтовых соединений.
Магнитная цепь в такой конструкции почти замкнута, имеется только небольшой зазор между статором и ротором, что позволяет получить значительный магнитный поток при относительно небольшой МДС обмотки ротора.
У мощных синхронных генераторов в качестве магнитного поля используется электромагнитное поле постоянного тока. Подвод питания к вращающейся обмотке ротора происходит через скользящие контакты. И это пожалуй самое слабое место. У маломощных синхронных генераторов отсутствует и это слабое место, так как ротор у них представляет двухполюсный или многополюсный постоянный магнит. И нет никаких скользящих контактов.
Трёхфазная цепь. Расширение понятия фазы.
Совокупность трёхфазной системы ЭДС, трёхфазных нагрузок и соединительных проводов называют трёхфазной цепью.
Под фазой трёхфазной цепи, как уже было сказано, понимают участок трёхфазной цепи, по которому протекает одинаковый ток. В литературефазойиногда называют однофазную цепь, входящую в состав многофазной цепи. Подфазойпонимают так же аргумент синусоидально изменяющейся величины, что ранее рассматривалось.
Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса ваза это либо участок трёхфазной цепи, либо аргумент синусоидально изменяющейся величины.
Соединение обмоток генератора и нагрузок звездой и треугольником.
На электрической схеме обмотки генератора обозначают буквами А, В, С; буквы расставляют: А – у начала первой фазы, В – у начала второй фазы, С – у начала третьей фазы.
При соединении обмоток генератора звездой одноимённые зажимы (например, концы x, y, z) трёх обмоток объединяют в одну точку О (рис. 7)
а) б) в)
Рис. 7. Соединение обмоток генератора звездой и векторная диаграмма ЭДС Е́А, Е́В, Е́С
На рис. 7, а и 7, б показаны различные схемы изображения фаз генератора. На рис. 7, в показана векторная диаграмма фазных ЭДС генератора. Векторы Е́А, Е́В, Е́Ссдвинуты на 120° один относительно другого и получается симметричная система векторов. Сумма векторов любой симметричной системы равна нулю.
Точку О называют нулевой точкой генератора.
При соединении обмоток генератора треугольником (рис. 8) начало одной фазной обмотки с концом следующей по порядку фазной обмотки так, что все три обмотки образуют замкнутый треугольник, причем направление ЭДС в контуре треугольника совпадают и сумма ЭДС равна нулю. Поэтому если к зажимам А, В, С не присоединена нагрузка, то по обмоткам генератора не будет протекать ток.
а) б) в)
Рис. 8. Соединение обмоток треугольником и векторная диаграмма ЭДС Е́А, Е́В, Е́С
На рис. 8, а и 8, б показаны различные схемы изображения фаз генератора. На рис. 8, в представлена векторная диаграмма фазных ЭДС генератора Е́А, Е́В, Е́С.
Ради упрощения на рис. 7 и 8 показаны только ЭДС генератора; обмотки и их сопротивления на схеме не показаны.
Нагрузки в трёхфазной цепи так же могут быть соединены звездой или треугольником (рис. 9). Точка О` называется нулевой точкой нагрузки.
Рис. 9 Соединение нагрузок звездой и треугольником