23) Synchronní stroje

Synchronní stroje se člení do dvou skupin. 1) Synchronní motory Jedná se o točivé stroje, které slouží k pohonům zařízení tam, kde je k dispozici zdroj střídavého napětí a kde jsou vyžadovány stálé otáčky (pro jejich vysokou účinnost se s nimi setkáme například u energeticky náročných pohonů v soustavách vysokého napětí). 2) Synchronní generátory (alternátory) Jsou určeny k přeměně mechanické energie v elektrickou (alternátory, vyrábějící střídavé napětí, jsou nejvýznamnějšími zdroji elektrické energie). Hlavní výhody a nevýhody synchronních motorů Udržují stálé otáčky nezávisle na zatížení hřídele ,mají vysokou účinnost (výhodné zejména u velkých výkonů – úspora energie). Při rozběhu mají malý záběrný moment, což lze řešit přídavným rozběhovým asynchronním motorem (ten se po rozběhu odpojuje) nebo zabudováním klecové kotvy do rotoru (asynchronní rozběh). Hlavní části synchronních motorů Skládají se ze statoru, jenž slouží k vytvoření točivého magnetického pole a dále rotoru, který funguje jako elektromagnet (výjimečně má formu trvalého magnetu). Systém buzení (je-li rotorem elektromagnet), jenž má za úkol vyrobit stejnosměrný proud a přivést ho do budicí cívky rotoru. Princip práce synchronních motorů Proud ve statoru vytváří točivé magnetické pole. Rotor (magnet, elektromagnet) se natáčí do směru točivého magnetického pole statoru. Nulový moment síly při rozběhu vyžaduje rozběh pomocí vnější síly, což se zpravidla řeší zabudováním klecové kotvy do rotoru (ta rozbíhá motor v asynchronním režimu). Otáčky točivého pole statoru, jenž jsou stejné jako otáčky rotoru, jsou určeny síťovým kmitočtem a počtem pólů trojfázového vinutí (počet pólových párů) - fs … synchronní otáčky = otáčky točivého pole statoru - fe … kmitočet elektrického proudu - p … počet pólových párů jedné fáze statoru - je-li točivé pole tvořeno trojicí statorových vinutí odsazených po obvodu o 120°, je frekvence otáčení pole stejná jako frekvence sítě - je-li na statoru šest vinutí odsazených od sebe po 60°, zdvojnásobí se počet pólových párů (p=2) a otáčky budou - poloviční, protože cesta od jednoho pólu vinutí k druhému bude poloviční. Charakteristika alternátorů Rotační generátor vyrábí střídavé elektrické napětí. Princip práce Při rotaci magnetu v blízkosti (uvnitř) statorových cívek se indukuje v těchto cívkách střídavé napětí. Efektivní hodnota indukovaného napětí závisí na konstrukci, rychlosti otáčení rotoru a síle magnetického pole tvořeného budicí cívkou nebo magnetem. Hlavní části alternátorů : Ve vinutí statoru se v cívkách se indukuje napětí. Rotor (= kotva), slouží k vytvoření točivého magnetického pole. Systém buzení (je-li rotorem elektromagnet), má za úkol vyrobit stejnosměrný proud a přivést ho do budicí cívky rotoru. Stejnosměrný budicí proud se dnes zpravidla získává usměrněním části střídavého proudu vyrobeného alternátorem pomocí polovodičových součástek. K systému buzení patří i kartáče (= uhlíky), jež dosedají na dva kroužky. Kroužky jsou součástí rotoru a zakončují budicí cívku, kartáče přenášejí na kroužky budicí proud z klidové části stroje. V konstrukce existuje řada rozdílných konstrukčních variant (turboalternátor, hydroalternátor, automobilový alternátor).