3.1. Budowa maszyn synchronicznych:

Wyróżniamy twornik i wzbudnice oraz elementy konstrukcyjne. W tworniku mamy uzwojenie trójfazowe i indukuje się SEM. Wzbudnica jest to układ wytwarzający pole magnetyczne, znajduje się ona najczęściej w wirniku. Pole we wzbudnicy może być wytwarzane przez uzwojenie lub magnesy trwałe. Mówumi wówczas, że maszyna ma wzbudzenie elektromagnetyczne lub magnetoelektryczne. W Przypadku wzbudzenia elektromagnetycznego uzwojenie wzbudzenia może być skupione lub rozłożone w żłobkach. Rdzeń twornika złożony jest z blach w celu ograniczenia strat mocy w rdzeniu. Uzwojenia stojana może być połączone w trójkąt, gwiazdę. Strzelina powietrzna jest rzędu 5 do 10 cm, musi być jak największa, ponieważ musi mieć przebieg sinusoidalny.

3.2. Moment elektromagnetyczny w maszynie synchronicznej:

P=3 Uf If cosγ

Liczba faz U=Uf I=If

P=ω1 T => T= P/ ω1

ΔABC:

cosγ= a/ XsI => a= Xs I cosγ

ΔABO:

Sin = a/ Em => a= Em sin

Przyrównać a=a:

Xs I cosγ = Em sin

I cosγ = Em sin /Xs

T=P/ ω1 = 3 Uf If cosγ / ω1

T= 3 U Em sin / ω1

T proporcjonalne a

P proporcjonalne a

3.5. Warunki synchronizacji prądnicy synchronicznej z siecią:

Wymagane jest gdy w momencie załączenia prądnicy do sieci potencjały do sieci i na zaciskach były równe.

By spełnić ten warunek musimy zapewnić następujące warunki synchronizacji z siecią:

1-wartość napięcie od strony sieci,

UL1=Uu, UL2=Uv, UL3=Uw

2-muszą być równe f w generatorze i sieci: fg=fs

3-takie same fazy napięć,

4-takie samo następstwo faz,

5-taki sam kształt napięcia,

Innym sposobem synchronizacji jest samosynchronizacja: Polega na włączeniu do sieci prądnicy niewzbudzonej obracającej się z prędkością synchroniczną. Uzwojenie wzbudzenia jest zwarte przez opornik. Uzwojenia są podłączone w taki sposób aby kolejność faz była taka jak w sieci. Następnie po załączeniu twornika na sieć rozwiera się obwód wzbudzenia i załańcza prąd wzbudzenia. Reguluje się tak jak to wynika z charakterystyk regulacyjnych. Towarzyszą temu procesowi stany nieustalone i zanikają po synchronizacji.

3.6. Praca prądnicy w sieci sztywnej:

W prądnicy pracujacej w sieci sztywnej na jej zachowanie możemy wpływać zmienając: -moment napędowy (przy pracy prądnicowej) lub mom.obc.(silnikowej), -zmiany prądu wzbudz. Zwykle wpływ zmian mom. napędow. (lub obc.) i prądu wzbudzenia na właściwości maszyny rozpatruje się oddzielnie.

Rozważamy pracę maszyny przy stałej mocy: I=f(Im), P,T-const.

Dla prądnicy krzywe V wskazują jak regulować prąd Im w zależności od wytworzonej mocy by uzyskac stełe napięcie na wyjściu.

Dla silnika krzywe V przedstawiają stan obciążenia stałym momentem przy stałym napięciu U. Pokazują one jak regulować Im by uzyskać stałą moc na wyjściu. Obszar pracy silnikowej jest ograniczony przez prady In i Imn.

3.8. Praca autonomiczna prądnicy synchronicznej:

Jeśli prądnica synchroniczna jest bezpośrednio obciążona odbiornikiem pobierającym prąd jest to praca autonomiczna. Kąt fazowy γ zależy od charakteru obciążenia, częstotliwości od prędkości obrotowej, napięcie na wyjściu, impedancji układu.

Taka praca ma miejsce w generatorach na statkach, w samotnych elektrowniach, samochodach.

Dla takich stanów pracy można podać charak. zewnętrzną i regulacyjną.

Ch. Regulacyjne to zależność prądu wzbudzenia od prądu twornika Im=f(I) przy U=const, n=const, cosγ.

3.9. Metody rozruchu silnika synchronicznego:

a)rozruch częstotliwościowy - podnosząc częstotliwość cały czas pracuje w synchronizmie (stosuje się w napędach) b)stosuje się rozruch maszyną obcą polega na tym że doprowadza się maszyn dołączoną do sieci do prędkości bliskiej synchronicznej a następnie załącza się napięcie na uzwojenie wzbudzenia. Podczas rozruchu uzwojenie wzbudzenia zwarte przez rezystancje 10 krotnie większą od rezystancji uzwojenia. c)rozruch asynchroniczny - w nabiegunnikach wirnika umieszcza się uzwojenia rozruchowe.

3.10.Charakterystyki zewnętrzne prądnicy synchronicznej:

Ch. Zewnętrzna to zależność U=f(I) na zaciskach generatora przy Im=const, cosγ,n-const.

3.11. Silniki synchroniczne specjalne (reluktancyjne, magnetoelektryczne, bezszczotkowe) budowa i zasada działania:

Kompensator synchroniczny - jest to maszyna synch przystosowana do pracy ciągłej przy cosϕ_L=0 (przy wzbudzeniu) i bez obciążenia mocą czynną. Wytwarzany jest w nim niewielki moment elektromagn w celu pokonania oporów tarcia. Końce wału nie muszą być zatem wyprowadz na zewnątrz obudowy. Jest to odbiornik energii z sieci o char prawie czysto pojemnościowym. Kompens jest w sieci źródłem mocy biernej.

Reluktancyjne silniki bez uzwojeń wzbudzających mają tylko uzwojenie twornika. Rozwijają one tylko moment reluktancyjny. Moment powstaje w wyniku działania sił na elementy ferromagnet. umieszczone w polu magnet wytworzonym przez twornik. W ich wyniku wirnik dąży do zajęcia takiego poł względem stojana, przy którym opływ magn rdzenia jest najmniejszy. Silniki relukt nie mają momentu rozruchowego, stosuje się w nich rozruch asynchroniczny częstotliwościowy lub też obcy. Metody rozruchu takie same jak w maszynie. Odmiany: silniki impulsowe i reduktorowe

Reduktorowe - w stojanie i w wirniku ma różną liczbę zębów w stojanie. W żłobkach znajdują się dwa uzwojenia które wytwarzają pole wirujące.

Magnetoelektr - Strumień wzbudzenia wytwarz jest przez magnesy trwałe. Rozwijają one jako podst moment reluktanc. Stojan jest podobny do stojanów trójfazowych silników indukcyjnych. W żłobkach stojana znajduje się trójfazowe uzwojenie wytwarz pole wirujące. Maszyny magnetoel różnią się budową wirnika. Magnesy w wirniku mogą być ułożone: promieniowo, obwodowo, skośnie

Skokowe - układ sterowania przyłącza uzwojenia stojana w ten sposób by pole stojana wirowało skokowo. Skokowe przemieszczanie się pola stojana powoduje skokowe przemieszcz wirników. Przemieszczenia wirnika mają char tłumiony. Silnik ten przetwarza ciąg impulsów elektrycznych w mechaniczny obrót lub ruch liniowy.

3.4. Wykres wskazowy m. jawnobiegunowej:

3.3. Wykresy wskazowe maszyn synchronicznych niejawnobiegunowych przy różnych cos: