СИНХРО́ННАЯ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ МАШИ́НА

СИНХРО́ННАЯ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ МА­ШИ́НА, элек­трич. ма­ши­на пе­ре­мен­но­го то­ка, у ко­то­рой час­то­та вра­ще­ния ро­то­ра крат­на час­то­те то­ка в элек­трич. се­ти. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли С. э. м. с трёх­фаз­ной об­мот­кой пе­ре­мен­но­го то­ка на ста­то­ре и об­мот­кой воз­бу­жде­ния, пи­тае­мой по­сто­ян­ным то­ком, на ро­то­ре (осн. ис­пол­не­ние); С. э. м. не­боль­шой мощ­но­сти ино­гда из­го­тов­ля­ют в об­ра­щён­ном ис­пол­не­нии – с об­мот­кой воз­бу­ж­де­ния на ста­то­ре и трёх­фаз­ной об­мот­кой на ро­то­ре (рис.). В осн. ис­пол­не­нии не­под­виж­ный ста­тор, в об­мот­ке ко­то­ро­го на­во­дит­ся пе­ре­мен­ная элек­тро­дви­жу­щая си­ла, на­зы­ва­ет­ся яко­рем, а ро­тор, не­су­щий об­мот­ку воз­бу­ж­де­ния, – ин­дук­то­ром; в об­ра­щён­ном ис­пол­не­нии на­обо­рот – яко­рем яв­ля­ет­ся ро­тор, а ин­дук­то­ром – ста­тор.

Конструктивная схема синхронной электрической машины в основном (а) и обращённом исполнении (б): 1 – магнитопровод (сердечник) якоря; 2 – якорная трёхфазная обмотка; 3 – полюсы индук...

Маг­ни­то­про­вод ста­то­ра обыч­но пред­став­ля­ет со­бой по­лый ци­линдр, на­бран­ный из отд. лис­тов элек­тро­тех­нич. ста­ли, на внутр. по­верх­но­сти ко­то­ро­го рас­по­ла­га­ют­ся па­зы для ук­лад­ки трёх­фаз­ной об­мот­ки (рис., а). В за­ви­си­мо­сти от кон­ст­рук­ции ро­то­ра С. э. м. под­раз­де­ля­ют­ся на яв­но­по­люс­ные (ро­тор име­ет вы­сту­паю­щие по­лю­сы, на ко­то­рых раз­ме­ще­на об­мот­ка воз­бу­ж­де­ния) и не­яв­но­по­люс­ные (по­лю­сы вы­ра­же­ны не­яв­но). Яв­но­по­люс­ная кон­ст­рук­ция обыч­но при­ме­ня­ет­ся при чис­ле по­лю­сов от 4 и бо­лее, не­яв­но­по­люс­ная – в вы­со­ко­ско­ро­ст­ных (час­то­та вра­ще­ния 1500, 3000 об/мин и бо­лее) двух- и че­ты­рёх­по­люс­ных ма­ши­нах.

На по­лю­сах ро­то­ра час­то раз­ме­ща­ют демп­фер­ную (т. н. ус­по­кои­тель­ную) об­мот­ку (обес­пе­чи­ва­ет бы­строе за­ту­ха­ние ко­ле­ба­ний ро­то­ра, воз­ни­каю­щих в пе­ре­ход­ных ре­жи­мах ра­бо­ты С. э. м.). Стерж­ни этой об­мот­ки, вы­пол­нен­ные из ма­те­риа­ла с по­вы­шен­ным удель­ным элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем, за­мы­ка­ют на­ко­рот­ко на тор­цах пла­сти­на­ми или коль­ца­ми, об­ра­зуя об­мот­ку ти­па «бе­ли­чье ко­ле­со».

В за­ви­си­мо­сти от ре­жи­ма ра­бо­ты ма­ши­ны раз­ли­ча­ют син­хрон­ные ге­не­ра­то­ры, син­хрон­ные элек­тро­дви­га­те­ли, а так­же син­хрон­ные ком­пен­са­то­ры. В син­хрон­ном ге­не­ра­то­ре при про­те­ка­нии по­сто­ян­но­го то­ка че­рез об­мот­ку воз­бу­ж­де­ния по­лю­сы ро­то­ра соз­да­ют по­сто­ян­ное маг­нит­ное по­ле че­ре­дую­щей­ся по­ляр­но­сти; при вра­ще­нии (от внеш­не­го при­во­да) ро­то­ра маг­нит­ное по­ле ин­ду­ци­ру­ет в про­вод­ни­ках об­мот­ки яко­ря пе­ре­мен­ной эдс, час­то­та ко­то­рой f=р·n/60, где р и n – со­от­вет­ст­вен­но чис­ло пар по­лю­сов и час­то­та вра­ще­ния ро­то­ра. Ес­ли к трёх­фаз­ной об­мот­ке яко­ря под­сое­ди­нить на­груз­ку, то в об­мот­ке воз­ни­ка­ет ток, ко­то­рый соз­да­ёт вра­щаю­щее­ся маг­нит­ное по­ле яко­ря с час­то­той вра­ще­ния ро­то­ра.

При ра­бо­те С. э. м. в ре­жи­ме элек­тро­дви­га­те­ля трёх­фаз­ная об­мот­ка ста­то­ра под­клю­ча­ет­ся к элек­трич. се­ти пе­ре­мен­но­го то­ка; при этом об­ра­зу­ет­ся вра­щаю­щее­ся маг­нит­ное по­ле, ко­то­рое, взаи­мо­дей­ст­вуя с по­лем по­лю­сов ро­то­ра, соз­да­ёт вра­щаю­щий мо­мент, при­во­дя­щий ро­тор в дви­же­ние. Ро­тор (как при хо­ло­стом хо­де, так и при на­груз­ке) бу­дет вра­щать­ся с по­сто­ян­ной час­то­той, рав­ной час­то­те вра­ще­ния по­ля.

По­ми­мо осн. кон­ст­рук­ций, к С. э. м. от­но­сят­ся так­же ма­ши­ны спец. ис­пол­не­ния, та­кие как син­хрон­ные ре­ак­тив­ные, вен­тиль­но-ин­дук­тор­ные и гис­те­ре­зис­ные элек­тро­дви­га­те­ли, син­хрон­ные ма­ши­ны с воз­бу­ж­де­ни­ем от по­сто­ян­ных маг­ни­тов, ша­го­вые дви­га­те­ли, ин­дук­тор­ные ма­ши­ны (с элек­тро­маг­нит­ной ре­дук­ци­ей час­то­ты вра­ще­ния) и др.

Осн. об­ласть при­ме­не­ния С. э. м. – пре­об­ра­зо­ва­ние ме­ха­нич. энер­гии в элек­три­че­скую. Пре­об­ла­даю­щая часть по­треб­ляе­мой элек­трич. энер­гии про­из­во­дит­ся с по­мо­щью трёх­фаз­ных син­хрон­ных тур­бо­ге­не­ра­то­ров и гид­ро­ге­не­ра­то­ров мощ­но­стью до не­сколь­ких де­сят­ков и со­тен МВт. Син­хрон­ные дви­га­те­ли при­ме­ня­ют­ся, напр., в элек­тро­при­во­дах, не тре­бую­щих ре­гу­ли­ро­ва­ния час­то­ты вра­ще­ния (на­со­сов, ком­прес­со­ров, вен­ти­ля­то­ров и т. п.).