同期機 — モーター、発電機、補償器
同期機は、ローターとステーター電流の磁界が同期して回転する交流電気機械です。
三相同期発電機は最も強力な電気機械です。水力発電所の同期発電機の単位電力は 640 MW、火力発電所では 8 ～ 1200 MW です。同期機では、巻線の 1 つは AC 電源に接続され、もう 1 つは DC によって励磁されます。交流巻線は電機子巻線と呼ばれます。
電機子巻線は、同期機のすべての電磁力を電力に変換し、またその逆も行います。したがって、通常はアーマチュアと呼ばれる固定子上に配置されます。励磁コイルは変換された電力の 0.3 ～ 2% を消費するため、通常はインダクタと呼ばれる回転ローター上に配置され、低励磁電力はスリップ リングまたは非接触励磁装置によって供給されます。
電機子磁界は同期速度 n1 = 60f1 / p、rpm (p = 1、2、3 … 64 など) で回転します。は極対の数です。
産業用ネットワーク周波数 f1 = 50 Hz、さまざまな極数での同期速度の数: 3000、1500、1000 など)。インダクタの磁界はロータに対して静止しているため、インダクタとアーマチュアの磁界が継続的に相互作用するには、ロータは同じ同期速度で回転する必要があります。
同期機の構築
三相巻線を備えた同期機の固定子は構造に違いはありません 非同期機のステーターであり、励磁コイルを備えた回転子にはプロミネントポールとインプリシットポールの2種類があります。高速かつ極数が少ない場合には、より耐久性の高い構造の陰極ロータが使用され、低速および極数が多い場合には、モジュール構造の突極ロータが使用されます。このようなローターの強度は低くなりますが、製造と修理が容易です。見かけのポールローター:
これらは、極数が多く、それに応じて n が低い同期機で使用されます。水力発電所（水力発電機）。周波数 n は毎分 60 ～数百回転です。最も強力な水素生成装置は、ローター直径 12 m、長さ 2.5 m、p_42、n = 143 rpm を備えています。
間接ローター:
ローターチャネル内の巻線 - 直径 d = 1.2 - 1.3 m、ローターの有効長は 6.5 m 以下 TPP、NPP (タービン発電機)。 1 台の機械で S = 500,000 kVA、n = 3000 または 1500 rpm (1 または 2 極ペア)。
界磁コイルに加えて、ダンパーまたは減衰コイルがローター上に配置されており、同期モーターの始動に使用されます。このコイルはかご型短絡コイルと同様に作られていますが、ローターの主要な容積は界磁コイルによって占められているため、断面がはるかに小さいだけです。非均一極ロータでは、ダンパー巻線の役割は、ロータの中実歯の表面とチャネル内の導電性ウェッジによって果たされます。
同期機の励磁巻線の直流は、機械のシャフトに取り付けられた励磁機と呼ばれる特別な DC 発電機から、または半導体整流器を介して主電源から供給できます。 
このトピックについては、以下も参照してください。
同期機の目的と配置
同期機は発電機またはモーターとして機能します。三相主電流が固定子巻線に供給される場合、同期機はモーターとして動作できます。この場合、ステータとロータの磁界の相互作用の結果、ステータの磁界がロータを運びます。この場合、ローターはステーター磁界と同じ方向に同じ速度で回転します。
同期機の動作は発電機モードが最も一般的であり、ほとんどすべての電気エネルギーは同期発電機によって生成され、同期モーターは 600 kW を超え、最大 1 kW の出力でマイクロモーターとして使用されます。最大 1000 V の電圧に対応する同期発電機は、自律電源システムのユニットで使用されます。
これらの発電機を備えたユニットは、固定式でも移動式でも使用できます。ほとんどのユニットはディーゼル エンジンで使用されますが、ガス タービン、電気モーター、ガソリン エンジンで駆動することもできます。
同期モーターと同期発電機の違いは、モーターの良好な始動特性を保証する始動減衰コイルのみです。
6極同期発電機の方式。1 相の巻線 (3 つの直列接続された巻線) の断面図が示されています。他の 2 つの相の巻線は、図に示されている空きスロットに収まります。相はスター型またはデルタ型に接続されます。
発電機モード: モーター (タービン) がローターを回転させ、そのコイルに定電圧が供給されますか?永久磁場を作り出す電流があります。磁場はローターとともに回転し、ステーター巻線を横切り、同じ大きさと周波数で 1200 だけシフトした EMF を誘導します (対称三相システム)。
モーター モード: 固定子巻線は三相ネットワークに接続され、回転子巻線は直流電源に接続されます。機械の回転磁界と励磁コイルの直流電流との相互作用の結果、トルク Mvr が発生し、ローターが磁界の速度で回転するように駆動されます。
同期モータの機械的特性 - 依存性 n (M) - は水平断面です。
教育用フィルムストリップ - 1966 年に教育資料工場によって製造された「同期モーター」。
ここで見ることができます: フィルムストリップ「同期モーター」
同期モータの応用 重大な不足負荷を伴う非同期モータの大量使用は、電力システムや発電所の運用を複雑にします。システムの力率が低下し、すべてのデバイスやラインで追加の損失が発生するだけでなく、電力供給システムでの使用が不十分になります。有効電力の条件。したがって、特に強力な駆動力を備えた機構には、同期モーターの使用が必要になりました。
同期モーターには、非同期モーターに比べて大きな利点があります。つまり、DC 励磁のおかげで、cosphi = 1 で動作し、ネットワークから無効電力を消費せず、動作中に過励磁されると、無効電力がモーターに与えられることもあります。通信網。その結果、ネットワークの力率が改善され、ネットワーク内の電圧降下と損失が減少するだけでなく、発電所で動作する発電機の力率も減少します。
同期モーターの最大トルクは U に比例し、非同期モーターの場合は U2 に比例します。
したがって、電圧が低下しても、同期電動機はより高い負荷容量を維持します。さらに、同期モータの励磁電流を増加できることにより、ネットワーク内の緊急電圧低下の場合の信頼性を高めることができ、このような場合に電力システム全体の動作条件を改善することができます。エアギャップのサイズが大きいため、同期モーターのスチールおよびローターケージでの追加損失は非同期モーターよりも小さく、したがって通常は同期モーターの効率が高くなります。
一方、同期電動機はかご型誘導電動機に比べて構造が複雑であり、さらに直流コイルを供給するための励磁機などが必要です。その結果、同期モーターはほとんどの場合、非同期かご型モーターよりも高価になります。
同期モーターの動作中、始動にはかなりの困難が生じました。これらの困難はすでに克服されています。
同期モーターの始動と速度制御もさらに困難になります。ただし、同期モーターの利点は非常に大きいため、高出力では、頻繁な起動と停止や速度制御が必要ない場所 (モーター ジェネレーター、強力なポンプ、ファン、コンプレッサー、ミル、クラッシャーなど) では同期モーターを使用することをお勧めします。 ）。
以下も参照してください。
同期補償器
同期補償器は、ネットワークの力率を補償し、消費者の負荷が集中しているエリアでネットワークの通常の電圧レベルを維持するように設計されています。同期補償装置が系統に無効電力を供給する場合、同期補償装置の過励磁動作モードは正常です。
この点において、需要家変電所に設置される補償器、および同じ目的を果たすコンデンサバンクも無効電力発生器と呼ばれます。ただし、ユーザー負荷が減少している期間（夜間など）には、ネットワークからの誘導電流と無効電力を消費する同期補償器を不足励磁モードで使用することが必要になることがよくあります。このような場合、ネットワーク電圧が上昇する傾向があるためです。増加し、それを通常のレベルに維持するには、ネットワークに誘導電流を負荷する必要があり、これによりネットワーク内で追加の電圧降下が発生します。
この目的のために、各同期補償器には自動励磁または電圧レギュレータが装備されており、補償器の端子の電圧が一定に保たれるように励磁電流の大きさを調整します。