Синхронные машины. 
Синхронные машины и машины постоянного тока

Устройство и принцип действия синхронной машины

Синхронной электрической машиной называется машина переменного тока, в которой частота вращения ротора n равна частоте вращения магнитного потока статора n1 и, следовательно, определяется частотой тока сети f1, т. е., об/мин, где pчисло пар полюсов обмотки статора.

Рис. 1.

• 1 — контактные кольца;
• 2 — щеткодержатели;
• 3 — полюсная катушка ротора;
• 4 — полюсный наконечник;
• 5 — сердечник статора;
• 6 — вентилятор;
• 7 — вал

Синхронный генератор является основным типом генератора переменного тока, применяемым в процессе производства электроэнергии (рис.1).

Синхронные двигатели в отличие от асинхронных двигателей имеют строго постоянную частоту вращения, не зависящую от нагрузки.

Преимуществом синхронных двигателей является возможность регулирования их коэффициента мощности и коэффициента мощности электрической системы.

Синхронные машины имеют еще одно весьма важное применение — в качестве синхронного компенсатора, дающего возможность улучшить коэффициент мощности электрической системы.

По своей конструкции синхронные машины подразделяются на явнополюсные и неявнополюсные (рис.2).

Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины и называется якорем. Трехфазная обмотка якоря синхронной машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор. На рис. 2 условно показаны только клеммы начал фаз А, В, С обмотки якоря.

Рис. 2.

1 — статор (якорь); 2 — ротор (индуктор); 3 — обмотка возбуждения Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, подключенную через два контактных кольца и щетки к источнику постоянного тока. Назначение обмотки возбуждения — создание в машине основного магнитного потока. Ротор вместе с обмоткой возбуждения называется индуктором.

Если ротор синхронной машины привести во вращение с частотой вращения n и возбудить его, то поток возбуждения будет индуктировать в обмотке якоря ЭДС с частотой .

ЭДС обмотки якоря составляют симметричную трехфазную систему и при подключении к обмотке якоря генератора симметричной нагрузки, эта обмотка нагрузится симметричной системой токов. Машина при этом будет работать в режиме генератора.

При нагрузке обмотка якоря создает свое вращающееся магнитное поле, которое вращается в том же направлении, что и ротор с частотой, об/мин. Поля якоря и ротора вращаются с одинаковой частотой и неподвижны друг относительно друга.

Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, если подвести к обмотке якоря трехфазный ток из сети. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей якоря и ротора, поле якоря увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в том же направлении, что и поле якоря.