Máy đồng bộ phấn khích biết bao. Hệ thống kích thích cho máy điện đồng bộ. Thiết kế động cơ điện đồng bộ có cuộn dây kích thích

Hệ thống kích thích của máy điện đồng bộ bao gồm máy kích thích và hệ thống điều chỉnh dòng điện kích thích được đóng trong cuộn dây kích thích của máy điện đồng bộ và trong các cuộn dây kích thích. Hệ thống kích thích phải đảm bảo hoạt động tin cậy của máy đồng bộ bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích, cưỡng bức kích thích và dập tắt trường kích thích. Các quá trình này được thực hiện tự động trong các máy lớn. Hệ thống kích thích được chia thành hai loại - thẳng Và gián tiếp.

Trong hệ thống kích thích trực tiếp, phần ứng kích thích được nối chắc chắn với trục của máy điện đồng bộ. Trong các hệ thống kích thích gián tiếp, máy kích thích được dẫn động bởi một động cơ, được cung cấp năng lượng từ các bus phụ của nhà máy điện hoặc một máy phát điện phụ. Cái sau có thể được kết nối với trục của máy đồng bộ hoặc hoạt động độc lập. Hệ thống trực tiếp đáng tin cậy hơn vì trong các tình huống khẩn cấp trong hệ thống điện, rôto kích thích tiếp tục quay cùng với rôto của máy điện đồng bộ và cuộn dây kích thích không bị mất điện.

Trong bộ lễ phục. 4,79, AC Các mạch kích thích phổ biến nhất cho máy điện đồng bộ được đưa ra.

Trong bộ lễ phục. 4,79, MỘT Trình bày mạch điện một chiều phổ biến nhất của máy kích thích máy điện. Đến cuộn dây kích thích OVG của máy phát đồng bộ SG, dòng điện một chiều được cung cấp qua các vòng trượt từ phần ứng máy kích thích B. Cuộn dây kích thích của máy kích thích OVG được cấp nguồn từ phần ứng của máy kích thích phụ MDV. Dòng điện trong cuộn dây kích thích của máy phát đồng bộ được điều khiển bằng điện trở Rp, nằm trong mạch cuộn dây kích thích của bộ kích thích phụ OVPDV.

Subexciter và Exciter là máy phát điện một chiều. Phần ứng của chúng được nối với nhau bằng khớp nối với rôto của máy phát đồng bộ. Công suất cuộn dây kích thích

Cơm. 4,79.

Máy phát điện DC chiếm 0,2-5% công suất máy phát điện. Vì vậy, công suất điều khiển trong mạch nối tầng của hai máy phát điện một chiều (xem hình 4.79, MỘT) là vài phần trăm công suất kích thích của máy phát đồng bộ. Độ lợi của mạch bằng tích của độ lợi công suất của hai máy phát điện một chiều (I) 2 -10 3).

Công suất tối đa của máy phát điện một chiều có tốc độ quay 3000 vòng/phút là khoảng 600 kW. Vì vậy, máy phát điện một chiều làm máy kích thích có thể được sử dụng trong các máy phát điện tua-bin có công suất 100-150 MW. Máy phát điện một chiều làm máy kích thích được sử dụng rộng rãi trong động cơ đồng bộ và máy phát điện đồng bộ của hệ thống điện tự trị.

Trong bộ lễ phục. 4,79, b Một mạch kích thích gián tiếp có bộ kích thích - một máy phát điện một chiều có kích thích độc lập được đưa ra. Phần ứng của máy phát DC được quay bằng động cơ IM hoặc động cơ đồng bộ không đồng bộ, được kết nối với mạng AC độc lập với điện áp của máy phát đồng bộ.

Phổ biến nhất là các mạch kích thích có bộ chuyển đổi AC-to-DC tĩnh. Vào những năm 1950 Để kích thích máy phát điện hydro, người ta đã sử dụng mạch kích thích với bộ chỉnh lưu thủy ngân và gần đây chúng đã được sử dụng rộng rãi.

mạch kích thích thyristor, có thể tiếp xúc và không tiếp xúc. Trong các mạch tiếp điểm, thông qua các vòng, dòng điện kích thích từ bộ chuyển đổi thyristor được cung cấp cho cuộn dây kích thích. Trong trường hợp này, dòng điện xoay chiều được cung cấp cho bộ chuyển đổi thyristor từ bộ kích thích của máy điện hoặc từ mạng.

Trong các máy phát điện tua bin lớn, một máy phát tần số cao cuộn cảm được sử dụng làm nguồn năng lượng điện cho máy điện (Hình 4.80). Rôto của máy phát điện cảm ứng được nối chắc chắn với rôto của máy phát điện tua bin. Không có cuộn dây nào trên rôto của máy phát điện cảm và cuộn dây phần ứng được đặt trên stato. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện cảm được thảo luận ở đoạn 4.23.

Trong hệ thống kích thích không chổi than, cuộn dây phần ứng và bộ chỉnh lưu được đặt trên rôto. Máy kích thích là loại máy phát điện nhiều pha có công suất 1000MW, 1500 vòng/phút. Máy kích thích có chiều dài 3 m, công suất của máy kích thích ở chế độ ngắn hạn là 7,2 MW và khi làm việc dài hạn là 2,8 MW. Dòng điện tối đa 9,6 kA ở điện áp 0,75 kV. Trong máy phát điện tua bin 500 MW, công suất kích thích là 2,4 MW.

Tất cả các hệ thống kích thích đều phải tuân theo các yêu cầu nghiêm ngặt được quy định bởi GOST 21558-2000. Hệ thống

Cơm. 4,80. Bộ kích thích cuộn cảm của máy phát điện tua bin phải cung cấp khả năng tăng cường kích thích khi điện áp mạng giảm và ở chế độ khẩn cấp. Theo GOST quy định, bội số của điện áp ổn định cực đại của máy kích thích (tỷ lệ giữa điện áp cực đại của máy kích thích với điện áp định mức của máy kích thích) đối với máy phát lớn và máy bù đồng bộ là 1,8-2, đối với các máy phát đồng bộ khác. máy móc - 1,4-1,6.

Hệ thống kích thích phải hoạt động nhanh. Tốc độ tăng danh định của điện áp kích thích, tức là sự thay đổi điện áp từ danh định đến tối đa phải là 1 - 1,5 giây đối với các máy lớn và 0,8-1 giây đối với các máy khác.

Việc điều chỉnh dòng điện kích thích thường được thực hiện bằng cách thay đổi điện áp kích thích. Vì máy kích thích không bão hòa nên dòng điện kích thích thay đổi tỉ lệ với điện áp. Chỉ trong các máy đồng bộ công suất thấp, dòng kích thích mới được điều khiển bằng biến trở.

LGP cung cấp khả năng dập tắt hiện trường trong điều kiện khẩn cấp trong 0,8-1,5 giây. Thông thường, điện trở tại đó trường bị dập tắt gấp 5 lần điện trở của mạch kích thích và điện áp trên nó trong quá trình nhất thời không vượt quá điện áp kích thích quá 5 lần.

Cùng với các hệ thống kích thích được thảo luận ở trên, các hệ thống kích thích từ các sóng hài cao hơn và chuỗi âm cũng được sử dụng.

Trong khe hở không khí của máy điện có vô số sóng hài trường quay với tốc độ khác với sóng hài cơ bản hoặc quay theo hướng ngược lại với sóng hài cơ bản. Các sóng hài cao hơn của trường tạo ra điện áp trong cuộn dây rôto phụ thuộc vào độ trượt và biên độ sóng hài. Nếu bạn làm ngắn mạch cuộn dây rôto bằng bộ chỉnh lưu, một dòng điện dao động có sóng hài cao hơn sẽ chạy qua chúng, điều này sẽ tạo ra dòng kích thích không đổi (Hình 4.81).

Thông thường, sóng hài bậc 3 của trường được sử dụng để kích thích và một cuộn dây đặc biệt được chế tạo trên rôto có số cực lớn gấp 3 lần sóng hài chính. Hàng loạt máy phát điện đồng bộ EC có công suất đến 100 kW được sản xuất với sự kích thích từ sóng hài bậc 3.

Điều đáng quan tâm là sử dụng nó để kích thích một trường ngược lại. Trong động cơ một pha, khi được kích thích bằng chuỗi âm (xem hình 4.81), có thể thu được các đặc tính trọng lượng, kích thước và năng lượng gần giống với động cơ không đồng bộ ba pha.

Cơm. 4,81.

Hệ thống kích thích của máy điện đồng bộ rất đa dạng và quyết định phần lớn đến thiết kế của máy điện đồng bộ. Một số cải tiến của hệ thống kích thích sẽ được xem xét khi nghiên cứu các máy đồng bộ đặc biệt.

Các đặc tính của hệ thống kích thích được xác định bằng sự kết hợp các đặc tính của nguồn điện cuộn dây kích thích và các thiết bị điều khiển tự động. Hệ thống kích thích phải cung cấp:

1) nguồn điện đáng tin cậy cho cuộn dây rôto của máy điện đồng bộ ở tất cả các chế độ, kể cả khi xảy ra sự cố;

2) điều chỉnh ổn định dòng điện kích thích khi tải thay đổi trong giới hạn danh nghĩa;

3) tốc độ vừa đủ;

4) cưỡng bức kích thích.

Hệ thống kích thích được phân loại tùy theo nguồn điện - cuộn dây kích thích - thành phụ thuộc (tự kích thích) và độc lập. Z sự phụ thuộc - được cấp nguồn từ cuộn dây phần ứng chính hoặc cuộn dây phụ của máy phát điện kích thích. Độc lập được cấp điện từ các nguồn khác (từ xe buýt riêng của trạm, từ máy kích thích hoặc máy phát điện phụ trợ).

Trong số các hệ thống kích thích độc lập có:

a) hệ thống kích thích trực tiếp, trong đó rôto của máy kích thích hoặc máy phát phụ trợ được đặt trên cùng một trục với rôto
máy đồng bộ hoặc được giao tiếp với nó bằng bộ giảm tốc;

b) hệ thống kích thích gián tiếp, trong đó rôto của máy kích thích hoặc máy phát phụ được dẫn động bởi động cơ đồng bộ hoặc không đồng bộ được lắp đặt đặc biệt cho mục đích này.

Cho đến những năm 60 của thế kỷ trước, trực tiếp hệ thống kích thích máy điện, trong đó cuộn dây kích thích của máy điện đồng bộ được cấp nguồn bằng máy phát điện một chiều thu - kích thích (Hình 24.26, a).

Theo GOST 533-76, GOST 5616-81 và GOST 609-75, máy phát điện turbo và hydro và máy bù đồng bộ chỉ có thể có hệ thống kích thích trực tiếp hoặc hệ thống tự kích thích đáng tin cậy nhất. Nhưng hệ thống kích thích máy điện, do điều kiện chuyển mạch, không thể sử dụng trong máy phát điện tua-bin có công suất từ ​​200 MW trở lên, công suất kích thích vượt quá 800-1000 kW.

B. Hiện nay, chúng đang trở nên phổ biến hơn hệ thống kích thích van. Chúng được sử dụng cho động cơ và máy phát đồng bộ công suất thấp, cũng như cho máy phát điện tua bin lớn, máy phát thủy lực và máy bù đồng bộ, kể cả cho các nhà máy điện tối đa.

Có ba loại hệ thống kích thích van chính.

1. Hệ thống kích thích van độc lập(Hình 24.26, b), trong đó cuộn dây kích thích được cấp điện từ máy phát đồng bộ phụ, rôto của máy phát này được lắp trên trục của máy phát chính. Trong trường hợp này, mạch chỉnh lưu sử dụng các van bán dẫn (điốt silicon hoặc thyristor) được lắp ráp bằng mạch cầu ba pha. Khi điều chỉnh kích thích máy phát, khả năng điều khiển bộ chỉnh lưu và khả năng thay đổi điện áp của máy phát phụ được sử dụng đồng thời.

2. Hệ thống kích thích không chổi than, khác với hệ thống van độc lập (Hình 24.26, b) ở chỗ nó có một máy phát đồng bộ phụ ngược, có cuộn dây xoay chiều 3 nằm trên rotor. Bộ chỉnh lưu 5, nhận điện từ cuộn dây này, được đặt trên trục của máy phát chính. Ưu điểm của hệ thống này là không có tiếp điểm trượt, trong các máy phát điện tua-bin mạnh mẽ phải được thiết kế cho hàng nghìn ampe.

3 . Hệ thống tự kích thích(Hình 24.26, V), trong đó cuộn dây kích thích được cấp nguồn từ cuộn dây phần ứng chính hoặc cuộn dây phụ. Việc chỉnh lưu AC được thực hiện bằng cách sử dụng thyristor. Năng lượng được thu thập bằng máy biến áp 9 Và 7, được mắc lần lượt song song và nối tiếp với cuộn dây stato. Máy biến áp 7 cho phép tăng cường kích thích trong thời gian ngắn mạch gần, khi điện áp trên cuộn dây phần ứng giảm đáng kể. Hệ thống tự kích thích có độ tin cậy cao hơn và giá thành thấp hơn so với các hệ thống khác do không có máy kích thích hoặc máy phát điện phụ trợ.

Các thông số quan trọng của hệ thống kích thích là tốc độ tăng điện áp kích thích danh nghĩa, điện áp kích thích danh nghĩa và hệ số tăng cường kích thích.

Điện áp kích thích định mức- điện áp ở các đầu của cuộn dây kích thích khi được cấp nguồn bằng dòng điện kích thích danh định và điện trở cuộn dây giảm đến nhiệt độ làm việc thiết kế.

Tỷ lệ tăng cường kích thích- tỷ số giữa giá trị trạng thái ổn định cao nhất của điện áp kích thích và điện áp kích thích danh định.

Mạch kích thích cung cấp một thiết bị đặc biệt để trong trường hợp khẩn cấp có thể nhanh chóng giảm dòng kích thích xuống 0 ( dập tắt từ trường). Ví dụ, trong trường hợp ngắn mạch bên trong cuộn dây stato, việc triệt tiêu trường được thực hiện bằng cách sử dụng máy triệt tiêu trường, đóng cuộn dây kích từ bằng một điện trở triệt tiêu đặc biệt.

Để giữ cho máy đồng bộ ở trạng thái đồng bộ khi điện áp mạng giảm trong thời gian ngắn mạch từ xa, họ dùng đến biện pháp cưỡng bức dòng điện kích thích của nó. Việc cưỡng bức được thực hiện tự động nhờ bảo vệ rơle của máy. Hiệu quả của việc cưỡng bức được đặc trưng bởi hệ số cưỡng bức kích thích.

Máy đồng bộ- đây là những máy điện trong đó tần số quay của rôto trùng với tần số quay của từ trường stato. Các phần chính của đồng bộ Các máy là phần ứng và cuộn cảm. Thiết kế phổ biến nhất là phần ứng được đặt trên stato và cuộn cảm được đặt trên rôto ngăn cách với nó bằng một khe hở không khí. Mỏ neo đại diện cho một hoặc nhiều cuộn dây AC. Trong động cơ, dòng điện chạy vào phần ứng tạo ra một từ trường quay, từ trường này ăn khớp với từ trường của cuộn cảm và do đó xảy ra quá trình chuyển đổi năng lượng. Trong máy phát điện, trường phản ứng phần ứng được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều cảm ứng trong cuộn dây phần ứng từ một cuộn cảm. Một cuộn cảm gồm có các cực- Nam châm điện một chiều hoặc nam châm vĩnh cửu. Cuộn cảm của máy đồng bộ có hai thiết kế khác nhau: cực nổi hoặc cực không nổi. Máy cực nổi được phân biệt bởi thực tế là các cực được phát âm rõ ràng và có thiết kế tương tự như các cực của máy DC. Với thiết kế cực không lồi, cuộn dây kích thích được đặt trong các rãnh của lõi cuộn cảm, rất giống với cách quấn rôto của máy điện không đồng bộ có rôto quấn, điểm khác biệt duy nhất là giữa các cực có một khoảng trống. không có dây dẫn (cái gọi là răng lớn). Thiết kế cột không lồi được sử dụng trong các máy tốc độ cao để giảm tải trọng cơ học lên cột. Để giảm lực cản từ Tôi sử dụng lõi rôto và stato sắt từ. Về cơ bản chúng là một cấu trúc nhiều lớp được làm bằng thép điện. Bất kỳ máy đồng bộ nào cũng cần có quá trình kích thích- tạo ra một từ trường trong đó. Phương pháp chính của máy điện đồng bộ kích thích là kích thích điện từ, bản chất của phương pháp này là đặt một cuộn dây kích thích ở các cực rôto. Khi một dòng điện một chiều đi qua cuộn dây này, một MMF kích thích sẽ xuất hiện, tạo ra một từ trường trong hệ thống từ tính của máy. Để cấp nguồn cho cuộn dây kích thích, người ta sử dụng máy phát điện một chiều kích thích độc lập đặc biệt, gọi là máy kích thích B. , cuộn dây kích thích trong đó (OB) nhận nguồn DC từ một máy phát khác (kích thích song song), được gọi là bộ kích thích phụ (SU). Rôto của máy điện đồng bộ và các phần ứng của máy kích thích và máy kích thích phụ được đặt trên một trục chung và quay đồng thời. Trong trường hợp này, dòng điện đi vào cuộn dây kích thích của máy điện đồng bộ thông qua các vành trượt và chổi than. Để điều chỉnh dòng điện kích thích, người ta sử dụng các biến trở điều khiển, nối trong mạch kích thích của máy kích thích (r 1) và máy kích thích phụ (r 2).

Hệ thống kích thích điện từ không tiếp xúc đã được sử dụng trong các máy phát đồng bộ, trong đó máy phát đồng bộ không có vòng trượt trên rôto.

Trong trường hợp này, một máy phát điện xoay chiều được sử dụng làm máy kích thích, trong đó cuộn dây tạo ra EMF (cuộn dây phần ứng) được đặt trên rôto và cuộn dây kích thích được đặt trên stato. Kết quả là cuộn dây phần ứng kích thích và cuộn dây kích thích của máy đồng bộ quay và việc kết nối điện của chúng được thực hiện trực tiếp, không có vòng trượt và chổi than. Nhưng vì máy kích thích là máy phát điện xoay chiều và cuộn dây kích thích phải được cấp nguồn bằng dòng điện một chiều nên ở đầu ra của cuộn dây phần ứng kích thích, một bộ chuyển đổi bán dẫn được bật, gắn trên trục của máy đồng bộ và quay cùng với bộ kích thích. cuộn dây của máy điện đồng bộ và cuộn dây phần ứng kích thích. Cuộn dây kích thích của máy kích thích được cung cấp dòng điện một chiều từ bộ kích thích phụ (SU) - máy phát điện một chiều. Trong các máy phát điện đồng bộ, bao gồm Trong số các máy phát điện hydro, nguyên lý tự kích thích đã trở nên phổ biến, khi năng lượng dòng điện xoay chiều cần thiết để kích thích được lấy từ cuộn dây stato của máy phát đồng bộ và được chuyển thành năng lượng dòng điện một chiều thông qua máy biến áp giảm áp và bộ biến đổi bán dẫn chỉnh lưu ( SC). Nguyên lý tự kích thích dựa trên sự kích thích ban đầu của máy phát điện xảy ra do từ tính dư của mạch từ của máy.

Câu 58. Đặc tính của máy phát đồng bộ: không tải, ngắn mạch, đặc tính ngoài, điều chỉnh, đặc tính tải, đặc tính góc. Sự xuất hiện và phân tích của họ. Đặc điểm chạy không tải của máy phát điện đồng bộ. Nó có các phần thẳng và cong, liên quan đến độ bão hòa của thép của hệ thống từ tính. Đặc điểm ngắn mạch:Đây là sự phụ thuộc của dòng điện stato vào dòng điện kích thích với các cực đóng của cuộn dây stato và tốc độ quay không đổi. Máy sẽ làm việc trên một đoạn thẳng có đặc tính tải và đặc tính ngắn mạch. sẽ đơn giản. Đặc điểm bên ngoài. Biểu thị sự phụ thuộc của điện áp tại các cực của cuộn dây stato vào dòng điện tải: U 1 = f(I 1) với I in = const; сos φ 1, = const; n 1 = n nom = const. Đặc tính điều tiết. Nó cho thấy dòng điện kích thích của máy phát nên thay đổi như thế nào khi tải thay đổi sao cho điện áp tại các cực của máy phát luôn luôn bằng giá trị danh nghĩa: I V = f(I 1) với U 1 = U 1nom = const; n 1 = n nom = const và cos φ 1 = const.++++Bản vẽ

Câu 57. Từ trường và phản lực của phần ứng của máy điện đồng bộ. Phương trình điện áp của máy phát đồng bộ. Sơ đồ vector của máy phát điện đồng bộ dưới các loại tải khác nhau. Tác dụng của MMF của cuộn dây stato (phần ứng) lên MMF của cuộn dây kích từ được gọi là phản ứng phần ứng. Phản ứng phần ứng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của máy điện đồng bộ, do sự thay đổi từ trường trong máy điện đi kèm với sự thay đổi EMF gây ra trong cuộn dây stato, và do đó, sự thay đổi một số đại lượng khác liên quan đến EMF này. Ảnh hưởng của phản lực phần ứng đến hoạt động của máy điện đồng bộ phụ thuộc vào giá trị và tính chất của tải. Theo quy luật, máy phát điện đồng bộ hoạt động ở chế độ tải hỗn hợp (điện cảm tác dụng hoặc điện dung tác dụng). Nhưng để làm rõ câu hỏi về ảnh hưởng của phản ứng phần ứng đến hoạt động của máy điện đồng bộ, nên xét các trường hợp làm việc của máy phát điện dưới các tải có tính chất giới hạn, đó là: tác dụng, cảm ứng và điện dung. Với dòng tải hoạt động trong cuộn dây stato cùng pha với nó EMF. Điều này có nghĩa là mức tối đa sẽ tương ứng với dòng điện tối đa. Sau khi chỉ ra, theo quy tắc “gimlet”, hướng của từ thông kích thích và cuộn dây stato, chúng ta thấy từ thông stato F hướng vuông góc với từ thông kích thích Fo, tức là xảy ra phản ứng ngang của phần ứng . Trong máy điện đồng bộ, phản lực ngang của phần ứng dẫn đến hậu quả tương tự như trong máy điện một chiều, kết quả là trường của máy bị biến dạng. Từ trường bị suy yếu dưới mép tiến của cực và được tăng cường dưới mép chạy của cực. Vì sự tăng cường từ trường bị giới hạn bởi độ bão hòa của thép, nhưng sự suy yếu không bị giới hạn nên từ thông sinh ra của máy sẽ giảm. Điều này dẫn đến giảm emf của máy. Với tải cảm ứng Dòng điện stator chậm hơn EMF một góc 90°. Do đó, khi dòng điện stato đạt giá trị cực đại thì rôto sẽ có thời gian quay 90° và từ thông stato F g hướng dọc theo trục cực rôto đối diện với từ thông chính F. Do đó, từ thông stato với tải cảm ứng sẽ làm suy yếu dòng điện stato trường máy và phản ứng phần ứng có tác dụng khử từ theo chiều dọc. Với tải điện dung Nghĩa là, dòng điện stato dẫn trước EMF một góc 90° và dòng điện sẽ cực đại khi rôto chưa đạt đến vị trí thẳng đứng góc 90°, và từ thông của cuộn dây stato và cuộn kích từ sẽ trùng nhau. Trong trường hợp này, từ trường của máy tăng lên, phản ứng phần ứng bị từ hóa theo chiều dọc.

Câu 60. Làm việc song song của máy phát điện đồng bộ. Sự cần thiết và điều kiện đóng cắt máy phát điện đồng bộ để vận hành song song. Các phương pháp chuyển đổi máy phát đồng bộ sang chế độ vận hành song song. Việc sử dụng nhiều máy phát điện đồng bộ nối song song thay vì một máy phát điện tổng là cần thiết để đảm bảo cung cấp điện liên tục trong trường hợp xảy ra sự cố ở bất kỳ máy phát điện nào hoặc ngừng hoạt động để sửa chữa. Để cho phép máy phát đồng bộ hoạt động song song, phải đáp ứng các điều kiện sau:: 1. Điện áp của máy được kết nối phải bằng điện áp của mạng hoặc máy đang vận hành. 2. Tần số của máy phát được kết nối phải bằng tần số mạng. 3. Điện áp của tất cả các pha của máy được kết nối phải cùng pha với điện áp của các pha tương ứng của mạng hoặc máy đang vận hành. 4. Để kết nối máy phát điện đồng bộ ba pha để vận hành song song cũng cần đảm bảo cùng một pha quay của máy được kết nối và mạng. Mang máy phát điện sang trạng thái thỏa mãn tất cả các điều kiện đã chỉ định được gọi là đồng bộ hóa. Việc không tuân thủ bất kỳ điều kiện đồng bộ hóa nào dẫn đến xuất hiện dòng điện cân bằng lớn trong cuộn dây stato, giá trị vượt quá của dòng điện này có thể gây ra tai nạn. Kết nối máy phát điện với mạng chạy song song máy phát điện có thể bằng phương pháp đồng bộ chính xác hoặc bằng phương pháp tự đồng bộ Phương pháp đồng bộ hóa chính xác. Bản chất của phương pháp này là trước khi kết nối máy phát điện vào mạng, nó được đưa vào trạng thái thỏa mãn tất cả các điều kiện trên. Thời điểm mà các điều kiện này được đáp ứng, tức là thời điểm đồng bộ hóa, được xác định bởi một thiết bị gọi là máy đồng bộ. Phương pháp tự đồng bộ hóa. Rôto của máy phát điện không kích thích được động cơ chính quay đến tốc độ quay khác với tốc độ đồng bộ không quá 2-5%, sau đó máy phát điện được nối vào mạng. Để tránh quá điện áp trong cuộn dây rôto khi máy phát điện được nối vào mạng, nó được đóng lại với một số điện trở hoạt động. Vì tại thời điểm máy phát được kết nối với mạng, EMF của nó bằng 0 (máy phát không được kích thích), nên dưới tác động của điện áp mạng, dòng điện tăng đột ngột được quan sát thấy trong cuộn dây stato, vượt quá giá trị định mức của dòng điện máy phát điện. Sau khi đưa cuộn dây stato vào mạng, cuộn dây kích thích được nối với nguồn dòng điện một chiều và máy phát đồng bộ, dưới tác động của mômen điện từ tác dụng lên rôto của nó, được kéo vào trạng thái đồng bộ, tức là tốc độ rôto trở nên đồng bộ. . Trong trường hợp này, dòng điện stato giảm nhanh.

Câu 62. Máy đồng bộ chuyên dùng. Từ trở đồng bộ, độ trễ, động cơ bước. Mục đích, thiết bị và nguyên lý hoạt động. Động cơ phản lực là máy điện đồng bộ cực lồi không có cuộn dây kích từ. Dòng động cơ và mô-men xoắn của nó được tạo ra bởi m.m.f. phản ứng phần ứng, do đó có tên - động cơ phản lực. Mômen động cơ Md phát sinh do công suất bổ sung Pd, xảy ra do độ dẫn điện của rôto dọc theo trục không đồng đều d Và q. Tỷ lệ thuận lợi nhất x q / x d có thể coi là giá trị gần bằng 0,5. Động cơ phản lực không có mômen khởi động ban đầu. Do đó, rôto của chúng được trang bị cuộn dây khởi động ngắn mạch. Trong quá trình quay đồng bộ, cuộn dây ngắn mạch đóng vai trò như một cuộn dây làm dịu, làm giảm dao động của rôto. Thiếu động cơ phản lực- mô men xoắn cực đại, hệ số công suất (cosφ = 0,5) và hiệu suất thấp, đối với động cơ có công suất vài chục watt η = 35  40% và đối với động cơ có công suất vài watt η<25%. К достоинству реактивных синхронных двигателей следует отнести отсутствие колебаний ротора и высокую надежность работы.Động cơ bước.Để chuyển đổi các xung điều khiển thành một góc quay nhất định, người ta sử dụng động cơ đồng bộ, trong đó trường không quay đều mà quay đột ngột khi có tín hiệu. Những động cơ như vậy được gọi là động cơ bước. Trên stato, động cơ bước có hai(đôi khi là ba) cuộn dây dịch chuyển trong không gian, có thể tập trung hoặc phân tán. Rôto động cơ luôn có thiết kế được xác định rõ ràng. Động cơ bước được chia thành động cơ có rôto hoạt động (có cuộn dây kích thích hoặc nam châm vĩnh cửu) và động cơ có rôto từ trở (không có kích thích). Động cơ bước hoạt động như sau. Cuộn dây stato (hoặc tổ hợp các stato) được cấp dòng điện một chiều. Trong trường hợp này, các cực của rôto được lắp đặt đối diện với các cực kích thích của stato, qua các cuộn dây có dòng điện chạy qua. Khi dòng điện một chiều được cấp vào các cuộn dây stato khác, rôto sẽ quay một bước đến vị trí đặt các cực của nó đối diện với các cực của stato được cấp điện tiếp theo. Mỗi lần dòng điện một chiều trong cuộn dây điều khiển được chuyển đổi, rôto động cơ sẽ quay một bước. Các yêu cầu sau đây áp dụng cho động cơ bước:: độ tin cậy khi vận hành, tốc độ, bước nhỏ, không thể chấp nhận tích lũy sai số khi tăng số bước, không có dao động tự do khi thực hiện một bước, số lượng cuộn dây điều khiển tối thiểu. Động cơ trễ là động cơ đồng bộ có mô men xoắn được tạo ra do hiện tượng trễ trong quá trình đảo chiều từ hóa của vật liệu sắt từ của rôto. Stator của động cơ trễ có cấu tạo tương tự như stato của động cơ không đồng bộ: có một cuộn dây tạo ra từ trường quay (ba pha, hai pha có điện dung đóng cắt cố định, tập trung có cực được che chắn, v.v.) . Rôto động cơ được chế tạo làm bằng vật liệu từ cứng và không có cuộn dây. Mô-men xoắn của động cơ trễ phát sinh do độ trễ rõ rệt của vật liệu rôto. Bản chất của hiện tượng trễ là khi từ trường bên ngoài rôto thay đổi (quay), các nam châm cơ bản do lực ma sát phân tử được lắp đặt ( quay) theo hướng của từ trường với độ trễ nhất định. Khi cuộn dây stato được nối vào mạng điện xoay chiều, một từ trường quay sẽ được hình thành trong máy; trong trường hợp này, các cực của rôto cảm ứng quay cùng tần số với các cực của stato. Trong trường hợp không có hiện tượng trễ, các cực của rôto nằm ngay dưới các cực của stato:

Câu 61. Động cơ đồng bộ. Thông tin cơ bản và nguyên lý hoạt động. Khởi động động cơ đồng bộ. Đặc tính làm việc và hình chữ U của động cơ đồng bộ. Bộ bù đồng bộ. Mục đích và thiết bị. Máy đồng bộ bao gồm hai phần chính: phần đứng yên - stato và phần quay - rôto và có hai cuộn dây chính. Một cuộn dây được nối với nguồn DC. Dòng điện chạy qua cuộn dây này tạo ra từ trường chính của máy. Cuộn dây này nằm ở hai cực và được gọi là cuộn dây kích từ. Đôi khi các máy công suất thấp không có cuộn dây kích thích và từ trường được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây còn lại là cuộn dây phần ứng. EMF chính của máy được tạo ra trong đó. Nó phù hợp với các rãnh của phần ứng và bao gồm các cuộn dây một, hai hoặc ba pha. Nếu một dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây kích từ, nó sẽ tạo ra một từ trường không đổi theo thời gian với các cực phân cực. Khi các cực và do đó, từ trường quay so với các dây dẫn của cuộn dây phần ứng, các EMF xen kẽ được tạo ra trong chúng, khi tổng hợp lại sẽ xác định EMF thu được của các pha. Nếu ba cuộn dây giống hệt nhau được đặt trên phần ứng, trục từ của chúng dịch chuyển trong không gian một góc điện bằng 120°, thì một lực điện động được tạo ra trong các cuộn dây này, tạo thành một hệ ba pha. Tần số EMF sinh ra trong cuộn dây phụ thuộc vào số cặp cực p và tốc độ rôto p: f1 = pn/60.

Không thể khởi động động cơ đồng bộ bằng cách kết nối trực tiếp vào mạng , vì rôto, do quán tính đáng kể của nó, không thể bị cuốn vào ngay lập tức bởi từ trường quay của stato, tốc độ quay của nó được đặt ngay lập tức. Kết quả là không xảy ra kết nối từ tính ổn định giữa stato và rôto. Để khởi động động cơ đồng bộ, cần sử dụng các phương pháp đặc biệt, bản chất của phương pháp này trước tiên là đặt rôto quay ở tần số đồng bộ hoặc gần tần số đó, tại đó thiết lập kết nối từ tính ổn định giữa stato và rôto.

Một trong những nhược điểm chính của đồng bộ của động cơ mới là sự khó khăn khi khởi động chúng. Động cơ đồng bộ có thể được khởi động bằng cách sử dụng động cơ khởi động phụ hoặc khởi động không đồng bộ. Khởi động động cơ đồng bộ bằng động cơ phụ . Nếu rôto của động cơ đồng bộ có cực kích thích được quay bởi một động cơ phụ khác theo tốc độ quay của từ trường stato thì các cực từ của stato tương tác với các cực của rôto sẽ buộc rôto quay thêm độc lập mà không cần sự trợ giúp từ bên ngoài, kịp thời với từ trường stato, tức là đồng bộ. Để bắt đầu, số cặp cực của động cơ không đồng bộ phải nhỏ hơn số cặp cực của động cơ đồng bộ, vì trong những điều kiện này, động cơ không đồng bộ phụ có thể quay rôto của động cơ đồng bộ đến tốc độ đồng bộ. Khó khăn khi khởi động và cần có động cơ phụ là những nhược điểm đáng kể của phương pháp khởi động động cơ đồng bộ này. Vì thế ngày nay nó ít được sử dụng. Khởi động không đồng bộ của động cơ đồng bộ. Để thực hiện phương pháp khởi động này, một cuộn dây ngắn mạch bổ sung được đặt trong các đoạn cực của các cực rôto. Vì trong quá trình khởi động, một điện tử lớn được tạo ra trong cuộn dây kích thích của động cơ. d.s., thì vì lý do an toàn, nó được đóng lại bằng công tắc chuyển sang điện trở. Khi điện áp của mạng ba pha được bật trong cuộn dây stato của động cơ đồng bộ, một từ trường quay sẽ xuất hiện, đi qua cuộn dây ngắn mạch (khởi động) gắn trong các đoạn cực của rôto, tạo ra dòng điện trong Nó. Những dòng điện này tương tác với từ trường quay của stato sẽ làm cho rôto quay. Khi rôto đạt tốc độ tối đa (95-97% tốc độ đồng bộ), công tắc được chuyển mạch để cuộn dây rôto được nối với mạng điện áp DC . Nhược điểm của không đồng bộ khởi động là dòng khởi động lớn. Sự phụ thuộc của dòng điện phần ứng vào dòng điện kích thích được gọi là U -O trơ trẽn đặc điểm của máy điện đồng bộ Phân tích các đặc tính này, ta thấy giá trị nhỏ nhất của dòng điện phần ứng xuất hiện ở một giá trị nhất định của dòng điện kích thích, tương ứng với hoạt động với cosφ = 1. Với bất kỳ sự thay đổi (tăng hoặc giảm) nào của dòng điện kích thích, dòng điện phần ứng I a tăng do tăng thành phần phản ứng. Đặc tính hoạt động của động cơ đồng bộ

Bộ bù đồng bộ được sử dụng điều tiết các phương thức vận hành của hệ thống năng lượng, duy trì mức điện áp tối ưu, giảm tổn thất điện năng trên mạng, tăng công suất và đảm bảo sự ổn định của hệ thống năng lượng.

Máy bù đồng bộ là các máy đồng bộ hoạt động ở chế độ động cơ không có tải hoạt động và tạo ra dòng điện phản kháng dẫn (điện dung) hoặc dòng điện trễ (cảm ứng) vào mạng.

Truyền động điện với động cơ đồng bộ có thể được chia thành ba loại dựa trên các điều kiện hình thành tải: truyền động điện có tải thay đổi không đổi hoặc chậm, truyền động điện có tải dao động, truyền động điện có tải thay đổi mạnh. Các đặc tính kỹ thuật chính của bộ truyền động điện đồng bộ, tùy thuộc vào loại tải gặp phải, được cho trong Bảng. 6.1.

Như sau từ bảng. 6.1, trong các bộ truyền động điện có tải dao động và thay đổi mạnh, cần điều khiển tự động sự kích thích của động cơ đồng bộ. Hệ thống điều khiển kích thích tự động đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ đồng bộ trong quá trình tăng tải hoặc khi điện áp mạng lưới cung cấp giảm. Trong những trường hợp này, hệ thống điều khiển kích thích tự động sẽ tăng dòng kích thích, do đó làm tăng mô-men xoắn cực đại của động cơ đồng bộ. Ngoài ra, việc thay đổi dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ cho phép điều chỉnh công suất phản kháng của mạch stato của động cơ.

Bảng 6.1

Khả năng điều chỉnh công suất phản kháng trong mạch stato của động cơ đồng bộ bằng cách thay đổi dòng điện kích thích của nó được minh họa bằng sơ đồ vectơ trên Hình 2. 6.14.

Cơm. 6.14. Sơ đồ vectơ của động cơ đồng bộ ở các dòng điện cuộn dây kích từ khác nhau: a - dòng điện kích thích nhỏ hơn định mức; b - dòng điện kích thích bằng dòng điện định mức; c - dòng điện kích thích lớn hơn định mức

Sơ đồ vector hình. 6.14, MỘT tương ứng với dòng điện cuộn dây kích thích nhỏ hơn dòng định mức, trong khi vectơ dòng điện stato / trễ sau vectơ điện áp mạng LJ Xở góc cf. Công suất phản kháng là cảm ứng tích cực. Với dòng điện kích thích ngày càng tăng (Hình 6.14 , b) EMF Đ), cảm ứng trong cuộn dây stato tăng lên và có thể đạt đến giá trị mà tại đó dòng điện stato sẽ cùng pha với điện áp (/, nghĩa là costp = 1. Công suất phản kháng bằng 0. Nếu dòng điện cuộn dây kích từ tăng thêm thì vectơ dòng điện stato / , sẽ dẫn cùng pha vectơ điện áp 6/, (làm việc với coscp dẫn đầu) và động cơ đồng bộ sẽ tương đương với một tải điện dung tác dụng nối song song với mạng (Hình 6.14, V).

Trong bộ lễ phục. 6.15 thể hiện đặc điểm hình ^/-. Chúng cho thấy sự phụ thuộc của dòng điện stator/của động cơ đồng bộ vào dòng điện kích thích/in ở các tải khác nhau trên trục động cơ (M s! Với các giá trị số của các tham số, đặc tính dạng 67 cho phép bạn chọn chính xác dòng điện kích thích để đảm bảo chế độ vận hành cần thiết của động cơ đồng bộ.

Hiện nay, hệ thống điều khiển kích từ tự động được sử dụng trong thực tế. Tùy thuộc vào thiết kế mạch, hệ thống điều khiển dòng kích thích tự động có thể thực hiện các chức năng chính sau:

• đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ đồng bộ trong điều kiện tải nhất định;
• duy trì điện áp tối ưu trong nút tải mà động cơ đồng bộ được kết nối;
• đảm bảo tối thiểu tổn thất năng lượng trong động cơ đồng bộ và hệ thống cấp điện.

Cơm. 6.15.

Khi lựa chọn mạch điều khiển tự động cho dòng điện kích thích phải tuân theo các quy định sau:

• trong các bộ truyền động điện có tải không đổi và dao động nhẹ về điện áp nguồn, theo quy định, không được lắp đặt các thiết bị để điều khiển tự động dòng điện kích thích;
• Trong các bộ truyền động điện có tải xung hoặc tải xung cần lắp đặt các thiết bị điều khiển tự động dòng điện kích thích. Dòng điện kích thích của các động cơ như vậy được điều chỉnh như một hàm của dòng điện stato hoạt động, giúp tăng đáng kể khả năng quá tải của động cơ và trong một số trường hợp làm giảm công suất lắp đặt của động cơ;
• Khi vận hành động cơ đồng bộ có tải thay đổi mạnh cũng cần lắp đặt các thiết bị tự động điều chỉnh dòng điện kích thích, tuy nhiên, trong trường hợp này, hệ thống điều khiển không chỉ phải đáp ứng với những thay đổi của tải mà còn cả tốc độ. của sự thay đổi này.

Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống điều khiển tự động dòng điện kích thích cho các bộ truyền động điện có tải xung được thể hiện trên Hình 2. 6.16. Hệ thống này có thể cung cấp sự kích thích cho động cơ đồng bộ ở tất cả các chế độ vận hành bình thường. Khi tải trên trục động cơ thay đổi, dòng điện cuộn dây stato tăng lên, điều này

dẫn đến sự gia tăng tín hiệu phản hồi hiện tại tích cực Ước[

và kết quả là làm tăng điện áp của bộ chỉnh lưu được điều khiển và tăng dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ.

Cơm. 6.16.

Có tính đến tỷ lệ giữa EMF và từ thông Ф, và do đó dòng điện cuộn dây kích từ /in, phương trình (1.71) có thể được viết như sau:

Ở đâu đến - hệ số tỷ lệ giữa từ thông Ф và dòng điện kích thích 1 một.

Phân tích (6.10) cho thấy rằng việc tăng dòng điện kích thích sẽ làm tăng mô-men xoắn cực đại của động cơ đồng bộ. Do đó, điều khiển kích thích tự động giúp tăng độ ổn định động của động cơ đồng bộ khi tải trọng trên trục của nó thay đổi và sự giảm chấn của chuyển động quay của rôto.

Cũng có thể duy trì điện áp tối ưu ở nút tải mà động cơ đồng bộ được kết nối bằng hệ thống điều khiển dòng kích thích tự động.

Để cải thiện hiệu suất của mạng lưới công nghiệp rộng khắp, công suất phản kháng được bù bằng cách lắp đặt động cơ đồng bộ hoặc bộ bù đồng bộ. Trong bộ lễ phục. Hình 6.17 cho thấy sơ đồ một nút tải mà các hộ tiêu thụ phát và tiêu thụ công suất phản kháng được kết nối.

Cơm. 6.1 7.

Dòng điện phản kháng cảm ứng/p bằng tổng dòng điện phản kháng P

người tiêu dùng (máy biến áp; động cơ không đồng bộ; động cơ DC được cấp nguồn bằng bộ biến đổi điều chỉnh) và được xác định bằng biểu thức

Ở đâu / . - dòng điện phản kháng của tải thứ/.

Để bù đầy đủ công suất phản kháng trong mạng, phải đáp ứng điều kiện sau:

Dòng điện phản kháng của máy điện đồng bộ cần thiết để bù cho sự sụt giảm điện áp của mạng:

Ở đâu X p- điện kháng pha tương đương của mạng có tính đến tất cả các hộ tiêu thụ:

AU C- sụt áp mạng; - điện áp pha của mạng;

- tổng điện trở pha của tất cả các thiết bị tiêu thụ điện, ngoại trừ động cơ đồng bộ; p, là độ dẫn điện của phần mạch điện; bạn, t -đường dây điện áp; S K Với -

mạng điện ngắn mạch.

Các hệ thống hiện đại để điều khiển tự động dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ, được thiết kế để bù công suất phản kháng, được xây dựng trên nguyên tắc điều khiển tọa độ phụ và cung cấp khả năng điều chỉnh ba biến: dòng điện kích thích, sụt áp trên điện kháng pha tương đương của động cơ. mạng, dòng điện phản kháng của stato động cơ đồng bộ. Sơ đồ chức năng của một hệ thống như vậy được thể hiện trong hình. 6.18.

Cơm. 6.18.

Mạch bên trong cung cấp khả năng điều chỉnh dòng kích thích bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh dòng kích thích PTB. Lệnh cho dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ là tín hiệu đầu ra Lên J bộ điều chỉnh

dòng phản kháng PRT. Điện áp phản hồi cho dòng điện kích thích của động cơ đồng bộ được trừ khỏi tín hiệu này. Tín hiệu đầu ra?/PTB của bộ điều chỉnh dòng kích thích ảnh hưởng đến bộ điều khiển

Bộ chỉnh lưu UV, thay đổi dòng kích thích/trong động cơ đồng bộ.

Bộ điều chỉnh dòng điện phản kháng được bao gồm trong mạch thứ hai - mạch điều khiển dòng điện phản kháng TÔI. Các tín hiệu được tổng hợp ở đầu vào của nó

phản hồi âm về dòng điện phản kháng (7 ort và tín hiệu tham chiếu dòng điện phản kháng - từ đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp PH.

Ở đầu vào của bộ điều chỉnh điện áp PH, tín hiệu phản hồi điện áp âm được tổng hợp bạn TRÊN. Phản hồi điện áp được hình thành từ dòng điện phản kháng và điện trở pha tương đương của mạng: U0H = TÔI X C1. Bộ điều chỉnh điện áp là loại thích ứng, tỷ lệ, thay đổi mức tăng khi điện áp nguồn giảm xuống dưới (0,8 - 0,85) U H.

Hàm truyền của các vòng điều khiển và bộ điều chỉnh dòng điện có được theo các giả định cơ bản sau:

Không tính đến độ bão hòa của mạch từ của động cơ đồng bộ;

Bộ chỉnh lưu có điều khiển - liên kết không tuần hoàn bậc nhất với hàm truyền

Ở đâu k.sh- độ lợi của bộ chỉnh lưu được điều khiển (bộ biến đổi thyristor); - hằng số thời gian trễ

bộ chuyển đổi thyristor; t vào- số xung điện áp của bộ biến đổi thyristor trong thời gian cấp điện áp; co e -

tần số góc của mạng cung cấp bằng 314,15 s"1, tại tần số của mạng cung cấp / s = 50 Hz; tất cả các hằng số thời gian của bộ lọc và quán tính nhỏ được cộng lại và thay thế bằng hằng số một thời gian.

Chức năng chuyển giao của bộ điều chỉnh theo mô đun tối ưu:

Bộ điều chỉnh dòng điện kích thích

Bộ điều chỉnh dòng điện phản kháng

Ở đâu T- hằng số thời gian của mạch điều khiển dòng kích thích; 7j ipp - hằng số thời gian của vòng điều khiển dòng điện phản kháng; sang tiếng Nhật- hệ số truyền của cảm biến dòng kích thích; R B -điện trở hoạt động của cuộn dây kích thích của động cơ đồng bộ; đến Yarya- hệ số truyền của cảm biến dòng phản kháng; đến Hạ- hệ số truyền động của động cơ đồng bộ được điều khiển qua mạch quấn kích thích bằng cách thay đổi điện áp.

Bồi thường liên kết cưỡng bức 7^ rtv R+1 ở tử số của hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng kích thích WPTB(p)được thực hiện bên trong đối tượng điều khiển - một động cơ đồng bộ. Do đó, trong vòng điều khiển dòng điện phản kháng không có hằng số thời gian cần phải bù, do đó, việc triển khai bộ điều khiển có đặc tính tích phân tỷ lệ giúp loại bỏ nhược điểm của hệ thống điều khiển phụ.

Việc sử dụng động cơ đồng bộ với điều khiển kích thích tự động giúp duy trì công suất phản kháng và điện áp trong nút tải ở mức nhất định. Nhiệm vụ của bộ điều chỉnh kích thích tự động để tạo ra công suất phản kháng là một giá trị thay đổi phụ thuộc vào các thông số và tải của mạng lưới cung cấp.

Một máy đồng bộ trong thiết kế thông thường của nó bao gồm một bộ phận đứng yên - stato, trong các rãnh đặt cuộn dây ba pha và một bộ phận quay - một rôto có nam châm điện, cung cấp dòng điện một chiều cho cuộn dây bằng cách trượt các vòng và bàn chải được đặt trên chúng (Hình 1). Stator của máy đồng bộ không khác gì stato của máy không đồng bộ. Rôto của nó là cực nổi (có cực nổi, Hình 1) hoặc cực không nổi (rotor hình trụ, Hình 2).

Cơm. 1 Máy đồng bộ cực lồi (2 p=8). Cơm. 2 Máy đồng bộ cực không lồi (2 p = 2).

Tùy theo loại động cơ sơ cấp dẫn động máy phát điện đồng bộ mà người ta sử dụng các tên gọi sau: máy phát điện tua bin hơi nước hay máy phát điện tua bin viết tắt (động cơ chính - tua bin hơi nước), máy phát điện tua bin thủy lực hay viết tắt là máy phát điện tua bin (động cơ chính - tua bin thủy lực) và máy phát điện diesel ( động cơ chính - tua bin thủy lực) diesel). Máy phát điện tua bin là loại máy tốc độ cao không có cực lồi, hiện nay thường được sản xuất với hai cực. Máy phát điện tua bin, cùng với tua bin hơi nước được kết nối cơ khí với nó, được gọi là tổ máy tua bin.

Máy tạo hydro thường là máy có cực lồi tốc độ thấp, được chế tạo với số lượng cực lớn và trục thẳng đứng.

Máy phát điện diesel trong hầu hết các trường hợp là máy có trục nằm ngang. Máy điện đồng bộ công suất thấp đôi khi được chế tạo với nam châm điện cố định đặt trên stato và cuộn dây dòng điện xoay chiều đặt trong các rãnh của rôto làm bằng thép tấm điện; trong trường hợp này, cuộn dây AC được nối với mạch ngoài thông qua vòng trượt và chổi than.

Bộ phận của máy điện đồng bộ trong cuộn dây được tạo ra năng lượng điện. d.s. , được gọi là mỏ neo. Nam châm điện (cực) cùng với ách đóng chúng tạo thành hệ thống cực; nó được gọi là một cuộn cảm. Trong các máy điện đồng bộ có thiết kế thông thường, stato đóng vai trò là phần ứng và rôto đóng vai trò là hệ thống cực. Ưu điểm chính của thiết kế với các cực quay là có thể cung cấp cách điện đáng tin cậy hơn cho cuộn dây của phần ứng đứng yên và kết nối nó với mạng điện xoay chiều một cách đơn giản hơn mà không cần tiếp điểm trượt.

Việc bố trí các tiếp điểm trượt để cung cấp dòng điện một chiều trong cuộn dây nam châm điện, gọi là cuộn dây kích từ, không khó, vì công suất cung cấp cho cuộn dây này chỉ bằng một phần nhỏ [(0,3 - 2)%] công suất định mức của máy. . Ngoài ra, cần lưu ý rằng ở các máy phát điện tua bin công suất lớn hiện đại hoạt động ở tốc độ quay 3000 vòng/phút, tần số ngoại vi rôto đạt 180 - 185 m/giây; ở tần số như vậy sẽ không thể chế tạo được một phần ứng quay được lắp ráp từ các tấm mỏng đủ bền về mặt cơ học.

Rôto của máy phát điện tua-bin hiện đại được làm bằng thép rèn chất lượng cao. Các cuộn dây quấn kích từ được đặt trong các rãnh được phay trên bề mặt ngoài của rôto và được cố định trong các rãnh bằng các nêm kim loại chắc chắn. Các bộ phận phía trước của cuộn dây kích thích được bao phủ bởi các dải vòng làm bằng thép đặc biệt chắc chắn. Máy đồng bộ thường nhận dòng điện để cấp nguồn cho cuộn dây kích từ từ một máy phát dòng điện một chiều nhỏ được đặt trên một trục chung với nó hoặc được kết nối cơ học với nó. Máy phát điện như vậy được gọi là máy kích thích. Trong trường hợp máy phát điện tua bin công suất lớn, trục kích thích được nối với trục máy phát điện tua bin bằng khớp nối bán đàn hồi.

Trong máy phát đồng bộ, hai phương pháp kích thích chính được sử dụng: độc lập (Hình a.) và tự kích thích (Hình b.)

Với kích thích độc lập, cuộn dây kích thích được cung cấp năng lượng bởi máy phát điện một chiều có cuộn dây kích thích độc lập nằm trên trục rôto của máy phát đồng bộ và quay cùng với nó (công suất cao). Trong quá trình tự kích thích, cuộn dây kích thích được cung cấp năng lượng bởi chính máy phát đồng bộ thông qua bộ chỉnh lưu (công suất thấp và trung bình).

Với sự trợ giúp của động cơ chính, cuộn cảm rôto quay. Từ trường nằm trên rôto và quay cùng với nó nên tốc độ quay của rôto bằng tốc độ quay của từ trường - do đó có tên là máy đồng bộ.

Khi rôto quay, từ thông của các cực đi qua cuộn dây stato và sinh ra một EMF trong nó theo định luật cảm ứng điện từ: E = 4,44*f*w*kw*F, trong đó: f – tần số dòng điện xoay chiều, Hz; w - số lượt; kw - hệ số cuộn dây; F – từ thông. Tần số EMF cảm ứng (điện áp, dòng điện) của máy phát đồng bộ: f =p *n/60, trong đó: p – số cặp cực; n – tốc độ quay rôto, vòng/phút.

Thay vào: E = 4, 44*(p*p/60)*w*kw*Ф và xác định: 4, 44*(p/60)*w*kw – liên quan đến thiết kế của máy và tạo ra hệ số thiết kế: C = 4,44*(p/60)*w*kw. Khi đó: E = CE*n*F. Do đó, giống như bất kỳ máy phát điện nào dựa trên định luật cảm ứng điện từ, EMF cảm ứng tỷ lệ thuận với từ thông của máy và tốc độ rôto.

Máy đồng bộ cũng được sử dụng làm động cơ điện, đặc biệt trong lắp đặt công suất cao (trên 50 kW)

Để vận hành máy đồng bộ ở chế độ động cơ, cuộn dây stato được nối với mạng ba pha và cuộn dây rôto được nối với nguồn điện một chiều. Do sự tương tác giữa từ trường quay của máy với dòng điện một chiều của cuộn dây kích từ, sinh ra một mô men xoắn M mang nó đi với tốc độ của từ trường.

Để kết nối máy phát vào mạng cần phải: cùng pha quay trong mạng và máy phát; sự bằng nhau của điện áp mạng và EMF của máy phát; sự bằng nhau của tần số EMF của máy phát và điện áp mạng; bật máy phát vào thời điểm EMF của máy phát trong mỗi pha có hướng ngược lại với điện áp mạng. Việc không tuân thủ các điều kiện này dẫn đến khi bật máy phát điện sẽ xuất hiện dòng điện lớn có thể làm hỏng máy phát điện.