Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.

Первые генераторы переменного тока. Часть 1

Первый однофазный синхронный генератор

Получение переменного тока никогда не представляло принципиальных трудностей. Действительно, в обмотках всех электромашинных генераторов (если не считать униполярного) генерируются переменные токи, которые в машинах постоянного тока преобразуются при помощи коллектора в ток постоянного направления.

В 1832-м году анонимным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор, и все последующие работы в области электрических машин были направлены на изыскание наилучших конструкций коммутирующих устройств.

Генератор Уальда

Долгое время переменный ток не находил себе никакого практического применения, и поэтому попытки сконструировать генераторы переменного тока до конца 70-х годов носили эпизодический характер. В этот период генераторы переменного тока представляли собой обычно машины постоянного тока, у которых коллектор был заменен двумя контактными кольцами.

Так, в 1863 г. Уайльд разработал в качестве одного из вариантов машины с электромагнитами генератор переменного тока. Этот генератор вместо коллектора, состоявшего из двух пластин, имел два контактных кольца. Обмотка электромагнитов питалась от отдельного магнитоэлектрического генератора, укрепленного на ярме основной машины. 4 года спустя (1867 г.) Уайльд построил новый генератор переменного тока, который не имел отдельного возбудителя.

На двух-Т-образном якоре этого генератора были укреплены две обмотки: главная, которая через два контактных кольца отдавала ток во внешнюю цепь, и вспомогательная, которая через двухпластинчатый коллектор питала обмотку электромагнитов.

Основным недостатком этой машины являлись большие потери в стали электромагнитов из-за резких пульсаций магнитного потока в сердечниках. Эти пульсации потока определялись пульсирующим характером тока, получаемого при наличии двух-Т-образного якоря. Нагрев сердечников был столь велик, что машина не могла непрерывно работать сколько-нибудь длительное время.

Наиболее существенный толчок работам в области генераторов переменного тока дала электрическая свеча Яблочкова.

Содержание 1 Устройство 2 Принцип действия 2.1 Двигательный принцип 2.2 Генераторный режим 3 Разновидности синхронных машин 4 Примечания 5 См. также 6 Ссылки

[Править] Устройство

Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор. Наиболее частым исполнением является такое исполнение, при котором якорь располагается на статоре, а на отделённом от него воздушным зазором роторе находится индуктор.

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.

Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока^[1] или постоянных магнитов (в микромашинах). Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, незаполненное проводниками (так называемый большой зуб). Неявнополюсные конструкции применяются в быстроходных машинах, чтобы уменьшить механическую нагрузку на полюса.

Для уменьшения магнитного сопротивления, то есть для улучшения прохождения магнитного потока применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора. В основном они представляют собой шихтованную конструкцию из электротехнической стали (то есть набранную из отдельных листов). Электротехническая сталь обладает рядом интересных свойств. В том числе она имеет повышенное содержание кремния, чтобы повысить её электрическое сопротивление и уменьшить тем самым вихревые токи.