Назначение и области применения синхронных машин

Название «синхронные» имеют электрические машины переменного тока, в которых ротор и магнитное поле токов статора вращаются синхронно, то есть с одной и той же частотой вращения. Если частота токов статора постоянна, то и ротор вращается со строго постоянной частотой вращения.

Как все электрические машины, синхронные машины обратимы: они могут работать в режимах генератора и двигателя. В настоящее время основными источниками электроэнергии остаются синхронные генераторы на тепловых, атомных гидроэлектростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС).

Трехфазные синхронные генераторы – самые мощные электрические машины. Технический прогресс в энергетике характеризуется концентрацией мощностей электростанций и энергоагрегатов, их блочной компоновкой.

В энергоблок ТЭС кроме турбины и генератора входят также парогенератор (со своими водяным и топливным оборудованием), трансформатор, повышающий напряжение до уровня, соответствующего напряжению линии электропередач (ЛЭП), выключатели и насосовентиляционное оборудование систем охлаждения. С применением более мощных энергоблоков снижается удельный расход топлива, металла, уменьшается стоимость оборудования, строительства и эксплуатации агрегата. Повышение единичной мощности машины дает большой экономический эффект. Но при этом быстро растут проблемы надежности с одной стороны и экологии – с другой.

Единичная мощность синхронных генераторов, устанавливаемых на ГЭС, достигла 640 МВт, а на ТЭС – 800-1200 МВт.

Синхронные двигатели также являются самыми мощными среди всех электродвигателей. Так, единичная мощность синхронных двигателей для крупных насосов, компрессоров, воздуходувок, угольных мельниц достигает нескольких десятков мегаватт.

Особенностью синхронной машины, работающей в энергосистеме, является возможность регулирования ее коэффициента мощности по значению и характеру. Поэтому для улучшения cosj крупных электроустановок на электрических подстанциях устанавливаются специальные синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода с опережающим по фазе током. Их называют компенсаторами реактивной мощности. Мощность крупных синхронных компенсаторов составляет 50, 100, 160 МВт.

Разумеется, выпускаются синхронные генераторы и двигатели значительно меньших номинальных мощностей. Синхронные генераторы мощностью до десятков или сотен киловатт используют как автономные источники питания с приводом от двигателей внутреннего сгорания.

Синхронные двигатели мощностью выше 100кВт имеют определенные преимущества перед асинхронными, хотя они сложнее в эксплуатации и дороже, чем асинхронные. Синхронные микродвигатели мощностью от долей ватта до сотен ватт имеют упрощенную конструкцию. Строгое постоянство частоты вращения обуславливает их широкое применение в регистрирующих приборах, в системах звуко- и видеозаписи.