Индукторные генераторы

Индукторный генератор представляет собой бесконтактную, одноименно-полюсную электрическую машину переменного тока с односторонним электромагнитным возбуждением. Стальная звездочка ротора 4 (рис. 7) вращается вместе с валом 3, который проходит внутри подвижной втулки 2. На втулке закреплена обмотка 1 возбуждения, а на зубцах статора - обмотка 7 статора. При прохождении постоянного тока через обмотку возбуждения в магнитной цепи генератора возникает магнитный поток, силовые линии которого на рис. 7 показаны штриховой линией. Магнитный поток замыкается через воздушный зазор между втулкой и валом 3, звездочку ротора, рабочий зазор между ротором и статором, пакет статора, крышку 6 со стороны катушки возбуждения и толстостенную шайбу или фланец втулки.



Все зубцы звездочки имеют одну полярность. Изменение магнитного потока связано с изменением магнитной проводимости воздушного зазора под зубцами статора. Поток в зубце статора достигает максимального значения Ф_max (рис. 8), когда оси зубцов ротора и статора совпадают, и уменьшается до минимального значения после поворота на 180°, когда ось зубца статора совпадает с осью впадины звездочки ротора. Следовательно, магнитный поток в зубцах статора является пульсирующим, т.е. изменяется только по величине без изменения направления.




Для большей степени изменения магнитного потока и, следовательно, повышения мощности генератора во впадинах звездочки ротора закрепляют постоянные магниты. В трехфазных индукторных генераторах статора имеется 9 зубцов с обмотками, а в пятифазных - 10.

Магнитный поток индукторного генератора имеет постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая в наведении ЭДС в катушках статора не участвует и ухудшает использование материалов генератора. ЭДС в катушках наводит только переменная составляющая магнитного потока. Величина индуктируемой ЭДС зависит от амплитуды магнитного потока, числа витков обмотки статора и частоты п вращения ротора. Чем больше число витков, тем при меньшей частоте вращения ротора можно получить требуемое напряжение. Как правило, звездочка ротора имеет шесть зубцов и частота переменного напряжения вычисляется из выражения f=n/10.

Обмотка каждой фазы может иметь несколько катушек, соединенных последовательно, параллельно и смешанно. Фазы обмотки статора соединяют в многолучевую звезду или многоугольник.


В трехфазном генераторе имеются три группы катушек, начала и концы которых условно обозначены буквами А, В, С и а, b, с, расположенные на соседних зубцах статора таким образом, что наводимые в них ЭДС смещены на 120° (рис. 9).



При соединении фаз в звезду концы всех фаз соединяют в общей нулевой точке, которую изолируют в генераторе или выводят отдельным нулевым проводом. Начала фаз соединяют с выпрямителем.

При построении фаз в треугольник конец а первой фазы соединяют с началом В второй фазы, конец b второй фазы - с началом С третьей фазы, а конец с третьей фазы - с началом А первой фазы. К точкам соединения фаз подключены линейные провода, подводящие напряжение к выпрямителю.

Соединения фаз в звезду и треугольник отличаются соотношениями линейных U_л и фазных U_ф напряжений, линейных I_л и фазных I_ф токов. При соединении фаз в звезду справедливы выражения



а при соединении в треугольник




Приведенные соотношения справедливы для действующих значений синусоидально изменяющихся переменных напряжений и токов.

Выпрямитель выпрямляет тот переменный ток, который к нему подводится. При соединении в треугольник фазные токи в корень из 3 раза меньше линейных, в то время как у звезды линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе токи в обмотках фаз при соединении в треугольник значительно меньше, чем при соединении звездой. Поэтому в генераторах большой мощности часто применяют соединение в треугольник, так как при меньших значениях тока обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения при соединении звездой в корень из 3 раз больше фазного, в то время как при соединении в треугольник они равны и для получения такого же выходного напряжения при тех же частотах вращения ротора требуется соответствующее увеличение числа витков его фаз по сравнению с соединением звездой.

Более тонкий провод можно применять и при соединении в звезду. В этом случае обмотку статора выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, т.е. получается "двойная" звезда.