1.3. Синхронды машинелер

Синхронды машинелер өзара қайтымды электр машинелері болып табылады. Олар құрылыстық өзгеріске түспей-ақ механикалық энергияны электр энергиясына айналдыратын генератордың немесе электр энергиясын механикалық энергияға айналдыратын қозғалтқыштардың орнына да қолданылады.

1.3.1. Синхронды машинені қолдану аймағы. Синхронды машинелер электр энергиясының генераторы ретінде де, қозғалтқыштар ретінде де қолданылады. Дегенмен, ол ЭҚК үшфазалы жүйесінің электромеханикалық көзі ретінде кеңірек тараған. Дүниежүзінде электр энергиясын өндіруді айнымалы тоқтың синхронды машинесі-үшфазалы синхронды генератор атқарады. Синхронды айналысқа түсетін алғашқы қозғалтқыштың түріне қарай, турбогенераторлар (механикалық энергия көзі бу трибунасы), гидрогенераторлар (механикалық энергия көзі гидравликалық турбиналар) және дизельгенераторлар (механикалық энергия көзі-іштен жанатын қозғалтқыш-дизель). Жылу электр станцияларында (ЖЭС) және атом электр станцияларында (АЭС) турбогенераторлар, ал гидростанцияларда (ГЭС)–гидрогенераторлар орнатылады. Дизель генераторлар негізінде жұмысында электр энергиясы апатты жағдайда да, болмай қалуы тиіс нысандарда қосалқы энергия көзі (банктер, әскери нысандар және т.б.) ретінде қолданылады. Аз және орташа ауқымды электр энергияларын тұтынатын жерлерде, оларды пайдалану, асинхронды қозғалтқыштарды пайдалануға қарағанда экономикалық жағынан тиімділігіне қарамастан, синхронды мәшинелер қозғалтқыш ретінде сиректеу қолданылады. Сондықтан қозғалтқыштар, арнайы жасалатындарынан басқа, қуаттылығы 100 кВт және одан жоғары етіп конструкцияланады. Қуаттылығы жоғары синхронды қозғалтқыштар (СҚ) қуат коэффициенті (Cosφ) және пайдалы әсер коэффиценті (ПӘК) сондай-ақ, олардың тұтыну кезіндегі (желідегі) кернеудің төмендеуіне аса сезімтал еместігінен, асинхронды қозғалтқыштармен бәсекелесе алады. Синхронды қозғалтқыштардың айналдыру моменттері бірінші дәрежелі кернеуге (М Ξ U), ал АҚ-екінші дәрежелі кернеуге пропорцианал (М Ξ U²) ал технологиялық жұмыс тәртібінің сапасына әсер етеді.

1.3.2. Синхронды электр қозғалтқыш. Синхронды қоғалтқыштар синхронды генераторлар мен асинхронды қозғалтқыштарға қарағанда, әсіресе, шағын және орташа қуаттылары аз таралған. Олар негізінен қозғалтқыш білігіндегі жұмысшы жүктеме шегіндегі аралықта айналымын тұрақты ұстап тұруы керек ететін тетіктер мен машинелер жетегі үшін пайдаланылады (соруыштар, компессорлар, прокат стандары және т.б.). Синхронды қозғалтқыштардың 1.13-суретте көрсетілген жұмысшы сипаттамалары әдетте, қуаттылығы бірдей асинхронды қозғалтқыштардың жұмысшы сипаттамаларынан артық болады. Алысқа таратылған, сондай-ақ көп мөлшерде реактивті қуат тұтынатын қазіргі заманғы электр желілерінде біліктеріне жүктеме түспей істейтін синхронды қозғалтқыштар кең қолданылады. Мұндай синхронды машинелерді синхронды орын толтырғыштар дейді, олар асақоздырылған синхронды машинелердің, желіге артық индуктивті қуат беру, ал жете қоздырылмаса индуктивті қуатты желіден тұтыну қасиеттерін пайдаланады. Асақоздырылған синхронды қозғалтқыш бос жүріс кезінде (синхронды конпенсатор) желіге қосылған және қуат коэффициентін (Cosφ) жақсартатын электр конденсаторының қызметін атқарады.

1.3.3. Электр энергиясын механикалық энергияға айналдыратын синхронды қозғалтқыштағы электрфизикалық процесстер. Синхронды қозғалтқыштың үшфазалы орамасын, үшфазалы желіге жалғау айналмалы магнит өрісін тудырады (2-бөлім). Негізінде ротор магнит болғандықтан ол магнит компасының тілі сияқты статор орамасының айнымалы магнит магнит өрісіне ілесіп айналысқа түседі. Статор орамасында берілген электр энергиясы, білікті айналдыратын механикалық энергияға түрленді. Бұл жағдайда, ротордың жылдамдығы, статор орамасының айнымалы магнит өрісіне тең болады, демек, олар, синхронды айналатын болады (n₂=n₁=n_с) осыдан, мұндай электр мәшинелері солай аталады. Айтылған, синхронды қозғалтқыштың электр энергиясын механикалық энергияға айналдыру процессі жорамалданған болып табылады, негедесең, ротордың инерциясы үлкен болғандықтан тоқтың өнеркәсіптік жиілігінде, оның орнынан қозғалуына мүмкіндік бермейді.