Устройство синхронной машины

Синхронные машины выполняют с роторами двух конструкций: с явновыраженными полюсами (явнополюсными) и с неявновыраженными (неявнополюсными).
Устройство синхронной машины с явнополюсным ротором показано на рис. 1, а конструкция этого ротора и его деталей — на рис. 2.

Рис. 1. Устройство синхронной электрической машины с явнополюсным ротором:
1 — корпус, 2, 3 — сердечник и обмотка статора, 4 — ротор, 5 вентилятор, 6 — выводы обмотки статора, 7 — контактные кольца, 8 — щетки, 9 — возбудитель

Станина (корпус) 1 синхронной машины (рис. 1) отливается обычно из чугуна и служит для размещения в ней сердечника 2, в пазах которого уложены катушки обмотки 3 статора. Сердечник представляет собой плотно спрессованный пакет изолированных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм с выштампованнымп в них вырезами, образующими в собранном пакете сердечника пазы, в которые уложена трехфазная обмотка ротора.

Рис. 2. Конструкция явнополюсного pотоpa и его деталей: а — общий вид ротора, б - сердечник полюса ротора с успокойтельной обмоткой, в - обмотка полюса; 1 - вал, 2- контактные кольца, 3 - обод, 4 - полюс, 5 - обмотка возбуждения, 6 — заклепки, 7 — сегмент, замыкающий стержни успокоительной обмотки, 8, 9, 10 - наконечник, хвостовик и катушка полюса, 11 — каркас обмотки полюса

Явнополюсный ротор (рис. 2, а) состоит из вала 1, на который насажен стальной обод 3 с закрепленными на нем полюсами 4 с обмоткой 5. Обмотки полюсов (катушки возбуждения) соединены последовательно, образуя роторную обмотку возбуждения синхронной машины. Концы обмотки возбуждения присоединяют к контактным кольцам 2,изолированным от вала втулками из стеклоткани или миканита. Каждый полюс явнополюсного ротора состоит из сердечника и обмотки. Сердечник полюса (рис. 2, б)набирают обычно из листов конструкционной стали толщиной 1—2 мм, скрепляемых друг с другом стяжными стальными заклепками 6, прочно стягивающими их в пакет.
В синхронных машинах с явнополюсным ротором в полюсных наконечниках 8 размещают стержни пусковой обмотки, выполненной из круглых прутков латуни. Пусковую обмотку называют также успокоительной или демпферной/так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих при переходных режимах работы синхронной машины.
Полюс хвостовиком 9 закрепляется в специальных пазах обода ротора. Катушка 10 полюса
 (рис. 2, в) намотана прямоугольным или круглым медным проводом. Провода обмотки полюса изолированы и намотаны на каркас 11 из изоляционного материала. Концы обмотки выведены в разные стороны для удобства присоединения их к концам обмоток соседних полюсов. Ротор помещен внутри статора, закрытого подшипниковыми щитами, установленными на торцах станины.
Для возбуждения синхронной машины необходимо питание обмотки ее ротора постоянным током. В зависимости от способа питания этой обмотки различают системы независимого возбуждения и самовозбуждения. При независимом возбуждении в качестве источника питания обмотки служит генератор постоянного тока (возбудитель), установленный на валу ротора синхронной машины. Схема позбуждения синхронной машины от генератора (машины постоянного тока) показана на рис. 3, а устройство синхронного генератора с возбудителем на валу — на рис. 4. При самовозбуждении обмотка возбуждения питается постоянным током от выводов статора через выпрямитель.

Рис. 3. Схема возбуждения обмотки ротора синхронной машины:
1— контактные кольца, 2 — ротор, 3 — статор, 4 — полюс, 5 — обмотка полюса, 6 — возбудитель (машина постоянного тока), 7 — шунтовой регулятор, 8 — щетки

Синхронные машины применяют в качестве первичных двигателей, когда требуется стабильная частота вращения механизма, приводимого в движение от электропривода.

Рис. 4. Синхронный генератор Сд-128-4:
1,3,4,18,19,21 -вал, вентилятор, станина, подшипниковый щит,коробка выводов и подъемное кольцо(рым) генератора, 2,8 - подшипники, 5 - сердечник статора,
 6,7 - обмотка и сердечник ротора,9 - кожух, 10 - контактные кольца,
11,12,13,15,20 - подшипник,вентилятор,станина,подьемное кольцо и коробка зажимов возбудителя, 14 - сердечник якоря возбудителя, 16 - коллектор, 17 - вал якоря,
22,23 - добавочный и главный полюсы возбудителя , 24 - жалюзи, 25 — болт заземления