буждения, но при большой скорости вращения не может быть использовано, так как не обеспечивает нужной механической прочности.

Поэтому при большой скорости вращения (выше 1000 об/м) роторы выполняют с неявно выраженными полюсами (рис. 4.26). Такой ротор выполнен в виде цилиндра, на части поверхности которого имеются пазы. В пазах укладываются проводники обмотки возбуждения, после чего эги пазы заклиниваются и лобовые соединения обмотки возбуждения стягиваются стальными бандажа.мн.

В зависимости от рода первичного двигателя, которым приводится во вращение синхронный генератор, последний называется гидрогенератором (первичный двигатель - гидравлическая турбина) или турбогенератором (первичный двигатель - паровая турбина).

Гидрогенераторы - обычно тихоходные явнополюсные машины с большим числом полюсов, выполняемые с вертикальным расположением вала.

Турбогенераторы - обычно тихоходные ыеявнополюсные машины, выполняемые в настоящее время с двумя полюсами. Ротор современного турбогенератора выполняется из цельной стальной поковки. На части поверхности ротора вырезаются пазы для размещения обмотки возбуждения.

4.2. РАБОТА НАГРУЖЕННОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Если син.хронный генератор не нагружен, т. е. работает вхолостую, то тока в обмотках статора нет и магнитное поле в машине создается НС обмотки возбуждения Fm- Большая часть магнитных силовых линий этого поля замыкается по магнитной среде через ротор и статор, образуя основной магнитный поток полюсов Фт, направленный по оси полюсов ротора.

При вращении ротора поток полюсов пересекает проводники обмотки статора (якоря) и индуцирует в этой обмотке ЭДС, которая отстает от создающего ее потока на я/2.

Действующее значение Э,ЦС f o=4,44/Соб^а'/Фт, где Коъ - обмоточный коэффициент обмотки статора; да - число последовательно соединенных витков фазы обмотки статора.

При нагрузке генератора в обмотке статора протекает ток. Если нагрузка симметрична, то токи в фазах обмотки статора равны и сдвинуты на 1/3 периода. При этом обмоткой статора будет создаваться вращающееся магнитное поле, НС когорого Fa неизменна (при неизменном токе нагрузки) и вращается в пространстве с числом оборотов ni=60f/p. Так как частота ЭДС и тока в статоре f=np/QQ, где п - число оборотов ротора или магнитного поля полюсов в минуту, то щ = п, т. е. магнитное поле, создаваемое токами в обмотке статора, вращается синхронно с магнитным полем полюсов.

Большая часть магнитных силовых линий поля якоря замыкается через сталь статора и ротора, образуя поток якоря Фа-

Меньшая часть магнитных силовых линий ноля якоря замыкается вокруг проводников обмотки якоря, образуя поток расстояния Фва, который обусловливает индуктивное сопротивление обмотки якоря, в дальнейшем будем считать, что поток рассеяния не взаимодействует с полем полюсов, тогда как в действительности неко-которое взаимодействие существует.

Поток якоря, замыкаясь по магнитной цепи машины, воздействует на магнитный поток полюсов, изменяет его величину и распределение в пространстве (это воздействие поля якоря на поле полюсов называется реакцией якоря). Поэтому магнитный ноток при нагрузке не будет равен магнитному потоку при холостом ходе. Это обстоятельство влияет на величину ЭДС и напряжение на зажимах генератора.

Воздействие поля якоря на поле полюсов будет различным в зависимости от характера нагрузки генератора, так как при активном, индуктивном и емкостном токе в якоре магнитные линии поля, созданного этим током, различным образом направлены по отношению к магнитным линиям поля полюсов.

При вращении ротора (рис 4.3) максимальная ЭДС Ешах ин-

Рнс. 4.3. Взаимное расположение магнитных полей полюсов

и реакции якоря прн нагрузке: а) активной; б) индуктивной; в) емкостной; г) активно-индуктивной

дуцируе^гся в проводниках, находящихся в рассматриваемый момент времени под серединой полюсов.

Рассмотрим реакцию якоря при токе, совпадающем по фазе с ЭДС, т. ,6. максимум тока L,mx будет в тех же проводниках обмотки якоря, что и ЭДС. Направление вектора магнитного поля многофазной обмотки совпадает с осью катушки той фазы, ток в которой максимален. Поэтому вектор магнитного поля якоря Ва направлен по поперечной оси полюсов (рис. 4.3о). Поперечное поле якоря перераспределяет поток полюсов, усиливая его под одним краем (сбегающим) и ослабляя под другим краем полюса (набегающим).

За счет насыщения стали магнитный поток под одним краем полюса увеличивается в меньшей степени, чем уменьшается под другим. Поэтому при увеличении нагрузки несколько уменьшается результирующее магнитное поле.

Если ток отстает от ЭДС на четверть периода, т. е. ток максимален в проводниках, в которых максимум ЭДС был четверть периода назад, то вектор магнитного поля Ва в этом случае будет направлен по продольной оси полюсов встречно вектору магнитного поля полюсов Вт (рис. 4.36). Поэтому результирующий магнитный поток в этом случае будет меньше магнитного потока при холостом ходе.

Если ток опережает ЭДС на я/2, т. е. ток максимален в проводниках, в которых максимум ЭДС будет через четверть периода, то вектор магнитного поля якоря будет направлен по продольной оси полюсов согласно с вектором магнитного поля полюсов (рис. 4.3в). Поэтому результирующий поток при емкостной нагрузке будет больше магнитного потока при холостом ходе.

На практике чаще всего генератор имеет смешанную активно-индуктивную нагрузку, реже активно-емкостную нагрузку. Поэтому вектор магнитного поля якоря направлен под некоторым углом vl? к вектору магнитного поля полюсов.

В машинах с явно выраженными полюсами воздушный зазор между статором и ротором под полюсами значительно меньше, чем в междуполюсном пространстве, т. е. магнитное сопротивление по продольной оси полюсов значительно меньше магнитного сопротивления по поперечной оси полюсов. Поэтому величина поля якоря в такой машине зависит от направления вектора магнитного поля якоря в пространстве, т. е. от характера нагрузки.

Пространственный угол между векторами магнитных полей якоря и полюсов определяется временным сдвигом между векторами ЭДС и тока в обмотке статора, а также числом пар полюсов машины. Для количественной оценки реакции якоря воздействие магнитного поля якоря на поле полюсов рассматривается раздельно по продольной и поперечной осям полюсов.

На рис. 4 Зг показано взаимное расположение векторов магнитного поля полюсов Вт И НОЛЯ якоря Ва, а также продольной Sod = Во sin г|; и поперечной Bay = В(, созф составляющих его при активно-индуктивной нагрузке. Если пренебречь насыщением ста-