Основной особенностью синхронных генераторов является равенство частот вращения ротора и магнитного поля статора. Эти показатели зависят от частоты тока в сети и количества пар полюсов. Все синхронные устройства обладают основным качеством электрических машин. Они могут быть обратимыми, то есть использоваться в качестве не только генератора, но и электродвигателя. Основная схема синхронного генератора используется для получения электрической энергии. В качестве первичных двигателей применяются различные виды турбин или двигателей внутреннего сгорания.
Принцип работы синхронного генератора
При перемещении проводников в магнитном поле, когда оно неподвижно или перемещении самого магнитного поля относительно проводников, находящихся в неподвижном состоянии, возникает электродвижущая сила.
Применительно к генератору, индуктирование происходит на неподвижном статоре, а создание электродвижущей силы происходит на роторе, в период его вращения. В другом варианте, якорь и полюса меняются местами и размещаются, соответственно, на статоре и на роторе.
При вырабатывании электроэнергии по первому варианту, ее передача производится на специальный приемник с помощью скользящих контактов. В их состав входят щетки и контактные кольца. При использовании скользящего контакта, теряется большое количество энергии, поэтому, такой вариант используется только при незначительном напряжении и мощности. Чаще всего используются синхронные генераторы, где полюсы размещаются на роторе, а сам якорь непосредственно на статоре.
Устройство синхронного генератора
Данное устройство состоит из двух основных частей самого синхронного генератора (1) и возбудителя (2).
Роторы в таких машинах выполняются с выступающими полюсами, или с такими полюсами, которые практически не выступают и явно не выражены. При относительно небольшой частоте вращения, для роторов используется первый, явно выраженный вариант, где полюса равномерно располагаются вокруг ротора.
В состав полюса входит сердечник, полюсный наконечник и, размещенная на сердечнике, катушка обмотки возбуждения. Таким образом, схема синхронного генератора с выступающими полюсами, используется, преимущественно, в гидравлических турбинах с малым количеством оборотов. Такое устройство ротора не является достаточно прочным для высокоскоростных механизмов, где применяются роторы без явно выраженных полюсов.
При выработке электроэнергии, высокая скорость обеспечивается паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.