Принцип действия синхронной машины

На рис. 44.1 изображена схема четырех полюсной синхронной машины. На сердечнике статора 1 помещена обмотка якоря 3. Ес­ли ротор с полюсами 2 привести во вращение первичным двигателем, а к обмотке возбужде­ния 4 подвести постоянный ток через контактные коль­ца 5, то возникает магнит­ное поле, вращающееся с ча­стотой вращения ротора.

Рис.44.1. Электромагнитная схема четырехполюсной синхронной машины.

На рисунке:

1. сердечник статора
2. ротор с полюсами
3. обмотка якоря
4. обмотка возбужде­ния
5. контактные коль­ца

Линии магнитного поля бу­дут пересекать проводники обмотки якоря, индуктируя в ней переменную э. д. с. Полный цикл" изменения э. д. с. происходит за время, в течение которого ротор по­вернется на угол, соответст­вующий паре соседних полю­сов.

В четырех полюсной ма­шине один оборот ротора соответствует двум перио­дам, в машине, имеющей р пар полюсов, один оборот ротора соответствует р пе­риодам, а частота э. д. с.

(Гц),

где п — часто­та вращения ротора. (об/мин)

Если обмотку статора включить в трехфазную сеть, то в ней возникнут токи, создающие магнитное поле, вращающееся с неиз­менной синхронной частотой п при постоянной частоте тока f .

Об­мотка возбуждения в свою очередь создает поле полюсов, которое, вращаясь вместе с ротором с синхронной частотой п, будет непо­движно относительно поля статора. Машина переменного тока, час­тота вращения ротора которой находится в строгой зависимости от частоты тока сети и равна частоте вращения магнитного поля, участвующего в процессе преобразования энергии, называется синхронной.

Наиболее распространенная форма конструкции синхронной ма­шины — расположение обмотки якоря на статоре, а обмотки воз­буждения—на роторе. В этом случае для включения обмотки яко­ря в сеть переменного тока требуется три или четыре неподвижных контакта, что особенно важно при больших мощностях и высоких напряжениях. Включение обмотки возбуждения в сеть постоянно­го тока через два контактных кольца и щетки не вызывает затруд­нений, так как напряжение не превышает 300—400 В, а мощность, потребляемая ею, составляет всего 0,2—2,5% номинальной мощно­сти машины.

Наиболее широкое применение получили синхронные машины в качестве генераторов переменного тока, которые установлены на всех стационарных и передвижных электрических станциях.