Synchronní stroje
Stroje s buzeným rotorem otáčející se přesně otáčkami točivého pole — alternátory v elektrárnách i moderní motory s magnety.
01Princip
Synchronní stroj má stejný stator jako asynchronní — trojfázové vinutí vytvářející točivé pole. Rotor je však buzen stejnosměrným proudem nebo osazen permanentními magnety, takže má vlastní stálé magnetické pole.
Obě pole se magneticky spojí a rotor se otáčí přesně stejnou rychlostí jako pole. Skluz je nulový, otáčky jsou dány pouze frekvencí a počtem pólů: n = 60·f / p.
02Provedení rotoru
- Hladký (válcový) rotor — 2 nebo 4 póly, turboalternátory 3000 nebo 1500 min⁻¹
- Rotor s vyniklými póly — mnoho pólů, pomaloběžné hydroalternátory
- Permanentní magnety (PMSM) — moderní servopohony a elektromobily
- Reluktanční rotor — bez buzení, využívá rozdílný magnetický odpor
03Generátor (alternátor)
Prakticky veškerá elektřina v síti se vyrábí synchronními alternátory. Turbína udržuje otáčky, buzení určuje velikost napětí.
Před připojením k síti musí souhlasit napětí, frekvence, sled fází i okamžitá fáze — kontroluje se synchronoskopem. Činný výkon se pak řídí výkonem turbíny, jalový výkon budicím proudem.
04Motor a účiník
Synchronní motor drží konstantní otáčky nezávisle na zatížení. Sám se ale z klidu nerozběhne — používá se rozběhová klec v pólech nebo frekvenční měnič.
Změnou buzení lze měnit charakter odběru: přebuzený stroj se chová kapacitně a zlepšuje účiník sítě, podbuzený induktivně. Stroj běžící naprázdno jen pro tento účel se nazývá synchronní kompenzátor.
05Meze provozu
Se zatížením roste zátěžný (výkonový) úhel mezi polem rotoru a statoru. Po překročení maximálního momentu stroj vypadne ze synchronizmu a musí být odstaven.
06Výhody a nevýhody
- + přesně konstantní otáčky
- + možnost regulace účiníku sítě
- + vysoká účinnost u velkých strojů
- − nutné stejnosměrné buzení a složitější provoz
- − problematický vlastní rozběh
- − vyšší pořizovací cena