Синхронные машины используют главным образом в качестве источников электрической энергии переменного тока; их устанавливают на мощных тепловых, гидравлических и атомных электростанциях, а также на передвижных электростанциях. Конструкция СГ определяется в основном типом привода. Различают турбогенераторы, гидрогенераторы и дизельгенераторы. Турбогенераторы приводятся во вращение паровыми или газовыми турбинами, гидрогенераторы—гидротурбинами, дизельгенераторы— двигателямивнутреннегосгорания.
СМ широко используют и в качестве электродвигателей при мощности 100 кВт и выше для привода насосов, компрессоров, вентиляторов и других механизмов, работающих при постоянной частоте вращения. Для генерирования или потребления реактивной мощности с целью улучшения коэффициента мощности сети и регулирования ее напряжения применяют синхронныекомпенсаторы.
Первый трехфазный синхронный генератор изобрел известный русский электротехник М.
О. Доливо-Добровольский. Этот генератор имел мощность 230 кВА, приводился во вращение от гидротурбины и обеспечивал электроснабжение международной электротехнической выставки в г. Франкфурте в 1891 г. по четырехпроводной электрической линии трехфазного тока.
Принцип действия
Статор 1 СМ выполнен как у АД на нем расположенатрехфазнаяобмотка 3. Обмоткуротора 4, питаемую от источника постоянного тока,
называют обмоткой возбуждения, так как она создает в машине магнитный поток возбуждения. Обмотку ротора к источнику DC соединяютпосредствомконтактныхколец 5 ищеток 6 . При вращении ротора 2 с частотой n2 поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в них переменную ЭДС Е, изменяющуюсясчастотой f1=pn1/60.
n1=n2, т.е. чтороторвращаетсястойжечастотой, что и магнитное поле статора. Поэтому машину называют синхронной. Магнитный поток Фрез синхронной машины создается совместным действием МДС обмотки возбуждения и обмотки статора, и результирующее магнитное поле вращается в пространстве с той же частотой,
что и ротор. В синхронной машине обмотку, в которой индуцируется ЭДС и проходит ток нагрузки, называют обмоткой якоря, а часть машины где возбуждения,— индуктором. Статор является якорем, аротор — индуктором.
В некоторых случаях применяют СМ с обращенной конструктивной схемой: обмотку якоря, располагают на роторе, а обмотку возбуждения, питаемую постоянным током,— на статоре. Такую машину называют обращенной. Обращенные машины имеют сравнительно небольшуюмощность, таккакунихзатрудненотбор мощности от обмотки ротора. В обращенной СМ с вращающимся якорем и неподвижным индуктором нагрузка подключается к обмотке посредством трех колец.
УСТРОЙСТВОСМ
СМ с неподвижным (а) и вращающимся (б) якорем.1 — якорь; 2 —обмотка якоря; 3 — полюсы индуктора;4 — обмоткавозбуждения
Конструкция ротора. Конструкция ротора
неявнополюсный — с неявно выраженными полюсами и явнополюсный— с явно выраженными полюсами.
1 — сердечник ротора; 2 — обмотка возбуждения
Двух- и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, изготовляют, как правило, с НЯП ротором. Применение в них ЯП невозможно по условиям обеспечения необходимой механической прочности крепления полюсов и обмотки возбуждения. Для получения приблизительно синусоидального распределения магнитной индукции ОВ укладывают в пазы, занимающие2/3 полюсногоделения.