Принцип действия синхронного генератора

В синхронных машинах частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля статора и, следовательно, определяется частотой тока сети и числом пар полюсов, т. е. n = 60f/p и f = pn/60.

Как и всякая электрическая машина, синхронная машина обратима, т. е. может работать как генератором, так и двигателем.

Электрическая энергия вырабатывается синхронными reнераторами, первичными двигателями которых являются либо гидравлические, либо паровые турбины, либо двигатели внутреннего cгорания.

В генераторах обмотка состоит из большого числа проводов, которые, соединяясь между собой, образуют витки и катушки. Простейшим генератором может быть виток из провода / и 2, вращающийся в магнитном поле (рис. 1). Магнитное поле возбуждается I током обмотки возбуждения, помещенной на полюсах статора N —S.

Рис. 1 Схема простейшего генератора переменного тока

При вращении витка проводники 1 и 2 пересекают магнитные линии магнитного поля полюсов N — S, вследствие чего в витке будет индуктироваться э. д. с.

Концы витка соединены с кольцами 3, вращающимися вместе с витком. Если на кольцах поместить неподвижные щетки и соединить их с приемником электрической энергии, то по замкнутой цепи, состоящей из витка, колец, щеток и приемника энергии, потечет электрический ток под действием э. д. с, созданной в витке.

Полученная в таком простейшем генераторе э. д. с. будет непрерывно изменяться в зависимости от положения витка в магнитном поле. В момент изображенный на рис. 1, проводники 1 и 2 находятся под серединами полюсов и при вращении витка пересекают в единицу времени наибольшее число магнитных линий магнитного поля. Следовательно, в данный момент индуктируемая в витке э. д. с. будет иметь наибольшее значение.

В дальнейшем при повороте витка изменится число магнитных линий магнитного поля, пересекаемых в единицу времени проводниками 1 и 2. В момент, соответствующий повороту витка на 90° в пространстве, проводники витка будут перемещаться в вертикальном направлении, совпадающем с направлением магнитных линий магнитного поля. Следовательно, проводники 1 и 2 не пересекают магнитных линий и э.д. с. в витке равна нулю.

При повороте витка на угол, больший 90°, изменится направление перемещения этих проводников в магнитном поле, а следовательно и направление э. д. с, индуктируемой в витке.

Если магнитное поле между полюсами N и S распределяется равномерно, то э. д. с. будет меняться во времени синусоидально. За один оборот витка в пространстве э.д.с, индуктируемая в нем, претерпевает один период изменения.