Sinhronās mašīnas — motori, ģeneratori un kompensatori
Sinhronās mašīnas ir maiņstrāvas elektriskās mašīnas, kurās rotors un statora strāvu magnētiskais lauks rotē sinhroni.
Trīsfāzu sinhronie ģeneratori ir visspēcīgākās elektriskās mašīnas. Sinhrono ģeneratoru vienības jauda hidroelektrostacijās ir 640 MW, bet termoelektrostacijās — 8 — 1200 MW. Sinhronā mašīnā viens no tinumiem ir savienots ar maiņstrāvas tīklu, bet otrs tiek ierosināts ar līdzstrāvu. Maiņstrāvas tinumu sauc par armatūras tinumu.
Armatūras tinums pārvērš visu sinhronās mašīnas elektromagnētisko jaudu elektroenerģijā un otrādi. Tāpēc to parasti novieto uz statora, ko sauc par armatūru. Ierosmes spole patērē 0,3 - 2% no konvertētās jaudas, tādēļ tā parasti atrodas uz rotējoša rotora, ko sauc par induktors, un zemo ierosmes jaudu piegādā slīdgredzeni vai bezkontakta ierosmes ierīces.
Armatūras magnētiskais lauks griežas ar sinhronu ātrumu n1 = 60f1 / p, apgr./min, kur p = 1,2,3 … 64 utt. ir polu pāru skaits.
Ar rūpnieciskā tīkla frekvenci f1 = 50 Hz, vairāki sinhroni ātrumi pie dažāda polu skaita: 3000, 1500, 1000 utt.). Tā kā induktora magnētiskais lauks ir nekustīgs attiecībā pret rotoru, tad nepārtrauktai induktora un armatūras lauku mijiedarbībai rotoram jāgriežas ar tādu pašu sinhrono ātrumu.
Sinhrono mašīnu būvniecība
Sinhronās mašīnas stators ar trīsfāzu tinumu neatšķiras pēc konstrukcijas asinhronās mašīnas stators, un rotors ar aizraujošu spoli ir divu veidu — redzamais pols un netiešais pols. Pie liela ātruma un neliela skaita polu tiek izmantoti implicītā polu rotori, jo tiem ir izturīgāka struktūra, savukārt pie maziem apgriezieniem un lielam skaitam stabu tiek izmantoti modulāras konstrukcijas izcilu polu rotori. Šādu rotoru izturība ir mazāka, taču tos ir vieglāk ražot un remontēt. Šķietamais pola rotors:
Tos izmanto sinhronajās mašīnās ar lielu polu skaitu un attiecīgi zemu n. Hidroelektrostacijas (hidroģeneratori). frekvence n no 60 līdz vairākiem simtiem apgriezienu minūtē. Jaudīgākajiem hidroģeneratoriem ir 12 m rotora diametrs ar 2,5 m garumu, p — 42 un n = 143 apgr./min.
Netiešais rotors:
Tinums — diametrs d = 1,2 — 1,3 m rotora kanālos, rotora aktīvais garums ne vairāk kā 6,5 m TPP, AES (turbīnu ģeneratori). S = 500 000 kVA vienā mašīnā n = 3000 vai 1500 apgr./min (1 vai 2 polu pāri).
Papildus lauka spolei uz rotora atrodas slāpētājs vai slāpēšanas spole, ko izmanto iedarbināšanai sinhronajos motoros. Šī spole ir līdzīga vāveres būra īssavienojuma spolei, tikai ar daudz mazāku sekciju, jo galveno rotora tilpumu aizņem lauka spole.Rotoros ar nevienmērīgu polu amortizatora tinuma lomu spēlē rotora cieto zobu virsmas un vadošie ķīļi kanālos.
Līdzstrāvu sinhronās mašīnas ierosmes tinumā var piegādāt no speciāla līdzstrāvas ģeneratora, kas uzstādīts uz mašīnas vārpstas un ko sauc par ierosinātāju, vai no elektrotīkla caur pusvadītāju taisngriezi. 
Skatīt arī par šo tēmu:
Sinhrono mašīnu mērķis un izvietojums
Kā darbojas sinhronās turbo un hidroģeneratori
Sinhronā mašīna var darboties kā ģenerators vai motors. Sinhronā mašīna var darboties kā motors, ja statora tinumam tiek piegādāta trīsfāzu tīkla strāva. Šajā gadījumā statora un rotora magnētisko lauku mijiedarbības rezultātā statora lauks nes sev līdzi rotoru. Šajā gadījumā rotors griežas tajā pašā virzienā un ar tādu pašu ātrumu kā statora lauks.
Sinhrono mašīnu ģeneratora darbības režīms ir visizplatītākais, un gandrīz visu elektroenerģiju saražo sinhronie ģeneratori.Kā mikromotori tiek izmantoti sinhronie motori ar jaudu virs 600 kW un līdz 1 kW. Sinhronie ģeneratori spriegumam līdz 1000 V tiek izmantoti autonomo barošanas sistēmu blokos.
Iekārtas ar šiem ģeneratoriem var būt stacionāras un mobilas. Lielāko daļu vienību izmanto ar dīzeļdzinējiem, taču tās var darbināt ar gāzes turbīnām, elektromotoriem un benzīna dzinējiem.
Sinhronais motors no sinhronā ģeneratora atšķiras tikai ar palaišanas slāpēšanas spoli, kam jānodrošina labas motora palaišanas īpašības.
Sešu polu sinhronā ģeneratora shēma.Parādīti vienas fāzes (trīs virknē savienoti tinumi) tinumu šķērsgriezumi. Pārējo divu fāžu tinumi iekļaujas attēlā parādītajās brīvajās spraugās. Fāzes ir savienotas zvaigznē vai trīsstūrī.
Ģeneratora režīms: motors (turbīna) griež rotoru, kura spole tiek piegādāta ar pastāvīgu spriegumu? ir strāva, kas rada pastāvīgu magnētisko lauku. Magnētiskais lauks griežas kopā ar rotoru, šķērso statora tinumus un inducē tāda paša lieluma un frekvences EML, kas nobīdīts par 1200 (simetriska trīsfāzu sistēma).
Motora režīms: statora tinums ir savienots ar trīsfāzu tīklu, bet rotora tinums ir savienots ar līdzstrāvas avotu. Mašīnas rotējošā magnētiskā lauka mijiedarbības rezultātā ar ierosmes spoles līdzstrāvu rodas griezes moments Mvr, kas virza rotoru griezties ar magnētiskā lauka ātrumu.
Sinhronā motora mehāniskais raksturlielums — atkarība n (M) — ir horizontāls griezums.
Mācību filmu lente - "Sinhronie motori", ko ražoja Izglītības materiālu rūpnīca 1966. gadā.
To var noskatīties šeit: Filmas lente «Sinhronais motors»
Sinhrono motoru pielietojums Asinhrono motoru masveida izmantošana ar ievērojamu nepietiekamu slodzi apgrūtina energosistēmu un staciju darbību: sistēmā samazinās jaudas koeficients, kas rada papildu zudumus visās ierīcēs un līnijās, kā arī to nepietiekamu izmantošanu aktīvās jaudas nosacījumi. Tāpēc kļuva nepieciešams izmantot sinhronos motorus, īpaši mehānismiem ar jaudīgu piedziņu.
Sinhronajiem motoriem ir liela priekšrocība salīdzinājumā ar asinhronajiem motoriem, proti, tie, pateicoties līdzstrāvas ierosmei, var strādāt ar cosphi = 1 un nepatērē reaktīvo jaudu no tīkla, un darbības laikā, kad tie ir pārmērīgi uzbudināti, tie pat piešķir reaktīvo jaudu tīklu. Rezultātā tiek uzlabots tīkla jaudas koeficients un samazināts sprieguma kritums un zudumi tajā, kā arī elektrostacijās strādājošo ģeneratoru jaudas koeficients.
Sinhronā motora maksimālais griezes moments ir proporcionāls U, bet asinhronajam motoram U2.
Tāpēc, kad spriegums samazinās, sinhronais motors saglabā lielāku kravnesību. Turklāt sinhrono motoru ierosmes strāvas palielināšanas iespējas izmantošana ļauj palielināt to uzticamību avārijas sprieguma kritumu gadījumā tīklā un uzlabot šajos gadījumos visas energosistēmas darbības apstākļus. Pateicoties lielākam gaisa spraugas izmēram, papildu zudumi tēraudā un sinhrono motoru rotora korpusā ir mazāki nekā asinhronajiem motoriem, tāpēc sinhrono motoru efektivitāte parasti ir lielāka.
No otras puses, sinhrono motoru uzbūve ir sarežģītāka nekā vāveres asinhrono motoru uzbūve, turklāt sinhronajiem motoriem jābūt ar ierosinātāju vai citu ierīci līdzstrāvas spoles padevei. Rezultātā sinhronie motori vairumā gadījumu ir dārgāki nekā asinhronie vāveres motori.
Sinhrono motoru darbības laikā radās ievērojamas grūtības to iedarbināšanā.Šīs grūtības jau ir pārvarētas.
Arī sinhrono motoru palaišana un ātruma kontrole ir grūtāka. Taču sinhrono motoru priekšrocības ir tik lielas, ka pie lielām jaudām tos vēlams izmantot visur, kur nav nepieciešama bieža iedarbināšana un apstāšanās un ātruma kontrole (motora ģeneratori, jaudīgi sūkņi, ventilatori, kompresori, dzirnavas, drupinātāji u.c.). ).
Skatīt arī:
Tipiskas shēmas sinhrono motoru palaišanai
Sinhrono motoru elektromehāniskās īpašības
Sinhronie kompensatori
Sinhronie kompensatori ir paredzēti, lai kompensētu tīkla jaudas koeficientu un uzturētu normālu tīkla sprieguma līmeni vietās, kur koncentrējas patērētāju slodzes. Sinhronā kompensatora pārmērīgais darbības režīms ir normāls, kad tas piegādā tīklam reaktīvo jaudu.
Šajā sakarā patērētāju apakšstacijās uzstādītos kompensatorus, kā arī kondensatoru blokus, kas kalpo tiem pašiem mērķiem, sauc arī par reaktīvās jaudas ģeneratoriem. Tomēr lietotāju samazinātas slodzes periodos (piemēram, naktī) bieži ir nepieciešams izmantot sinhronos kompensatorus un nepietiekamas ierosmes režīmā, kad tie patērē induktīvo strāvu un reaktīvo jaudu no tīkla, jo šādos gadījumos tīkla spriegumam ir tendence samazināties. palielināt, un, lai to uzturētu normālā līmenī, nepieciešams noslogot tīklu ar induktīvām strāvām, kas rada tajā papildu sprieguma kritumus.
Šim nolūkam katrs sinhronais kompensators ir aprīkots ar automātisku ierosmes jeb sprieguma regulatoru, kas regulē ierosmes strāvas lielumu tā, lai spriegums kompensatora spailēs paliktu nemainīgs.