Синхронные электрические машины

применяются в качестве генераторов и двигателей.

Синхронные двигатели используют для мощных электроприводов, а также для микроприводов в устройствах, требующих поддержания строгого постоянства частоты вращения.

Принцип действия однофазного генератора переменного тока рассмотрен в разделе «Переменный ток». Такие генераторы с вращающимся якорем и неподвижными полюсами применяют только при невысоких напряжениях (380/220 В) и небольших мощностях (до 15 кВА), так как скользящий контакт в машинах большой мощности создает значительные потери мощности.

Наибольшее распространение получили трехфазные генераторы с неподвижным якорем. Обмотка якоря укладывается в пазах статора, а ротор представляет собой электромагнит, к обмотке которого подводится постоянный ток через контактные кольца и щетки. Ротор при этом может быть явнополюсным и неявнополюсным.

В машинах с относительно малой частотой вращения (гидрогенераторы) ротор имеет явно выраженные полюсы, равномерно расположенные по его окружности. Полюс состоит из сердечника, полюсного наконечника и обмотки возбуждения.

Высокоскоростные машины (турбогенераторы) снабжены роторами с неявно выраженными полюсами. Сердечники, которых обычно изготавливаются из цельных поковок, на поверхности которых фрезеруются пазы. После укладки обмоток возбуждения на роторе, пазы его забивают клиньями, а лобовые соединения обмотки возбуждения укрепляют стальными бандажами.

При работе генератора на холостом ходу магнитный поток возбуждения индуцирует в трехфазной обмотке статора э.д.с.

При нагрузке генератора в обмотке статора протекает ток. При симметричной нагрузке токи обмотки статора равны и сдвинуты на 1/3 периода. Токи статора создают вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n₁=60f/p=n, т.е. магнитное поле, созданное токами в обмотке статора, вращается синхронно с магнитным полем полюсов. Отсюда и название «синхронные».

Для нормальной работы любого приемника электрической энергии требуется постоянное напряжение сети. Регулировать напряжение генератора можно изменением частоты вращения или магнитного потока возбуждения. Для изменения потока возбуждения в цепь обмотки включают регулировочный реостат или автоматический регулятор напряжения (на дизельных или вагонных генераторах).