§ 118. Синхронные двигатели

Синхронные машины, как и другие типы электрических машин, обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Конструкция синхронного двигателя мало отличается от конструкции синхронного генератора. На статоре синхронного двигателя расположена трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Ротор синхронного двигателя, обычно явнополюсный, имеет обмотку возбуждения, которая получает постоянный ток от специального генератора постоянного тока - возбудителя.

Если обмотку статора синхронного двигателя включить в сеть трехфазного тока, то внутри статора возникнет вращающееся магнитное поле. Скорость вращения поля определяется формулой

где f₁ - частота тока сети;

р - число пар полюсов поля.

При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения ротора возникнет магнитное поле полюсов ротора. Но, несмотря на наличие вращающегося магнитного поля, ротор будет оставаться неподвижным. Это объясняется следующим.

Допустим, что скорость вращающегося магнитного поля (синхронная скорость) n₀ = 3000 об/мин или 50 об/сек. С такой высокой скоростью вращающееся магнитное поле будет вращаться вокруг неподвижного ротора. Силы взаимодействия между полюсами вращающегося поля и полюсами ротора будут направлены поочередно то в одну, то в другую сторону. Поэтому ротор, обладающий определенной массой, а следовательно, и инерцией, не может тронуться с места и развить необходимую скорость.

Отсутствие начального пускового момента является большим недостатком синхронных двигателей, который долгое время препятствовал широкому распространению этих двигателей.

Сложность пуска синхронных двигателей состоит в том, что нужно предварительно осуществить разгон ротора до синхронной или почти синхронной скорости. Только в этом случае начнут взаимодействовать полюсы вращающегося магнитного поля и полюсы ротора, в результате чего ротор войдет в синхронизм и будет вращаться с той же скоростью, что и поле, т. е. синхронно.