Синхронные машины

Синхронными называют бесколлекторные электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле, созданное многофазной обмоткой переменного тока вращается с той же частотой, что и ротор, т.е. синхронно с ротором. Частота переменного тока f₁, вырабатываемого синхронным генератором, зависит от частоты вращения ротора п₁ и числа полюсов р:

Синхронная машина состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора, разделенных воздушным зазором.

Статор СМ (рис.1) состоит из чугунной станины – корпуса, внутри которого находится сердечник статора, собранный из отдельных листов электротехнической стали, изолированной между собой лаком или тонкой бумагой. В пазы сердечника укладывают обмотку статора из медного изолированного провода.

Ротор может быть явнополюсным и неявнополюсным.

Явнополюсный ротор (рис.2, а) используют в машинах с четырьмя и бό льшим числом полюсов. Сердечники 1 делают либо массивными из стальных поковок, либо набирают, из листов электротехнической стали. Их крепят к втулке вала или (при большом числе полюсов) к ободу крестовины. Обмотки возбуждения 2 выполняют в виде цилиндрических катушек из полосовой меди, которые укрепляют на сердечниках полюсов.

При неявнополюсной конструкции (рис.2, б) обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника ротора, 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.

Обмотка возбуждения питается от источника постоянного тока. Таким образом, ротор СМ создает свой магнитный поток, возбуждающий синхронную машину. В процессе работы СМ этот поток вращается вместе с ротором с синхронной частотой п₁. В этом заключается принципиальное отличие синхронной машины от асинхронной, в которой ротор не создает возбуждающего магнитного поля.

Неявнополюсные роторы применяют в синхронных машинах большой мощности, работающих с большой частотой вращения (турбогенераторы), при которой явно выраженные полюсы могут быть разрушены действием значительных центробежных сил. В синхронных машинах малой мощности применяют обычно роторы с явно выраженными полюсами.