Устройство синхронных машин

УСТРОЙСТВО СИНХРОННЫХ МАШИН

Синхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, возбуждаемая постоянным током. При возбуждении постоянным током частота получаемого переменного тока оказывается жестко связанной со скоростью вращения машины. При изменении скорости вращения одновременно изменяется в той же степени и частота, откуда и происходит название этих машин (синхронное – гр. “одновременное”).  Несколько синхронных машин с одинаковым числом полюсов, включенных на одну и ту же сеть, должны иметь строго одинаковую скорость вращения; машины с разным числом полюсов имеют скорости вращения, относящиеся обратно пропорционально числу полюсов. Синхронная машина, как и всякая другая электрическая машина, обратима, т.е. может работать как генератором, так и двигателем. Наибольшее распространение синхронная машина получила в качестве генератора переменного тока; для получения переменного тока в настоящее время применяются почти исключительно синхронные машины. Если принять во внимание, что почти все линии передачи и распределительные сети работают на переменном токе, то становится ясной исключительная роль синхронной машины как источника электрической энергии. Сети постоянного тока в настоящее время имеют лишь местное значение. Однако, постоянный ток имеет целый ряд преимуществ как для передачи энергии на большие расстояния, так и для питания двигательной нагрузки; малое распространение сетей постоянного тока объясняется отсутствием экономичного и практически надежного трансформатора постоянного тока и невозможностью генерировать постоянный ток высокого напряжения.

 В качестве двигателя синхронная машина до последнего времени имела значительно меньшее распространение, что объясняется, главным образом: 1)невозможностью регулировать скорость вращения; 2)недостаточной перегрузочной способностью при резких толчках нагрузки; 3)некоторой сложностью пуска в ход, требующей обязательной синхронизации. Второй и третий недостатки в настоящее время можно считать преодоленными. Наибольшее распространение в настоящее время синхронные двигатели получили в США, в Европе они распространены меньше.

В синхронной машине, как во всякой вращающейся машине, имеются неподвижная часть – статор и вращающаяся часть – ротор. В настоящее время подавляющее большинство синхронных машин, используемых в качестве генераторов электрической энергии, имеют своими первичными двигателями или водяную или паровую турбину. Первые называются гидрогенераторами, имеют относительно малое число оборотов и выполняются явнополюсными. Вторые называются турбогенераторами, имеют предельное число оборотов, чем и обусловливается их конструктивное выполнение в виде машин с неявновыраженными полюсами. Конструкция синхронного генератора в значительной мере определяется конструкцией первичного двигателя, и эволюция синхронного генератора, как конструктивного типа, неразрывно связана с изменением конструкции первичного двигателя.