3.1. Назначение синхронных машин

Синхронная машина – это двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой , а вторая возбуждается постоянным токомили переменным током постоянной частоты.

Синхронные машины характеризуются синхронной частотой вращения ротора при любой нагрузке , а также возможностью регулирования коэффициента мощности. Синхронные машины обратимы, т.е. могут работать в двигательном и генераторном режимах.

Обычно синхронные машины используются в качестве генераторов на электрических станциях. Синхронные двигатели применяются главным образом для привода устройств большой мощности, т.к. по технико-экономическим показателям они превосходят двигатели других типов. Синхронные машины могут использоваться в качестве компенсаторов – генераторов реактивной мощности, позволяющих повысить коэффициент мощности всей установки.

Мощность, на которую рассчитана машина по условиям нагрева и длительной безаварийной работы называется номинальной. Эта мощность и другие номинальные параметры указываются на заводской табличке машины: тип машины, число фаз, частота тока (сети), Гц, полезная мощность, кВт или кВА, линейное напряжение, В, схема соединения фаз статора, токи статора и ротора, А, коэффициент мощности, частота вращения, об/мин.

Номинальная полная мощность, кВА, трехфазного генератора определяется по формуле

.

Номинальная активная мощность генератора – активная мощность, для работы с которой он предназначен в комплекте с турбиной:

.

Номинальный ток ротора – наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности при отклонении напряжения статора в пределах ±5% поминального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальный коэффициент мощности большинства синхронных генераторов составляет 0,8...0,85.

Номинальный КПД современных генераторов составляет 96,3...99,0%.

Рис. 3.1. Внешний вид турбогенератора.	Рис. 3.2. Внешний вид гидрогенератора.

3.2. Устройство синхронных машин

Основными частями синхронной машины являются якорь и возбудитель (индуктор), разделенные воздушным зазором. Наибольшее распространение получили синхронные машины с трехфазной обмоткой якоря на статоре и с обмоткой возбуждения на роторе.

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока, в которой наводится ЭДС. По конструкции статор синхронных машин не отличается от устройства статора асинхронных машин. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.

Индуктор состоит из полюсов – электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов (в микромашинах). Индукторы синхронных машин могут быть явнополюсной или неявнополюсной конструкции. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, аналогично обмотке роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той 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 магнитопроводы статора и ротора выполняются из электротехнической стали.