Электрические машины переменного тока
Генераторы переменного тока.
Синхронные генераторы вырабатывают электрическую энергию трёхфазного тока. В основе работы синхронных генераторов лежит явление электромагнитной индукции. Конструктивно генераторы могут быть изготовлены двух видов:
а) магнитные полюса располагают на статоре и питают их обмотку постоянным током, а проводники располагают на роторе и снимают с них при помощи колец и щеток переменное напряжение;
б) обмотку якоря располагают на неподвижной части машины – статоре, а обмотку возбуждения – на роторе.
Современные синхронные генераторы изготавливают второго вида. Как вы думаете почему? (Снимать высокие напряжения с вращающейся обмотки якоря при помощи скользящих контактов невозможно, так как обмотку высокого напряжения трудно изолировать, а также габариты трех колец получились бы весьма значительными.)
Устройство. Синхронные генераторы состоят из неподвижной части – статора, в пазах которого располагается трёхфазная обмотка, и вращающейся части – ротора с электромагнитами (полюсами), питаемыми постоянным током через контактные кольца и щётки. Обмотка электромагнитов, создающая магнитный поток машины, называется обмоткой возбуждения. Статор синхронной машины имеет три (в 2-х полюсной машине), шесть (в четырехполюсной) или большее количество катушек, сдвинутых одна относительно другой на соответствующие углы (120є или 60є и т. д.). Ротор может иметь явно выраженные (выступающие полюса) или же выполняется в виде цилиндра без выступающих полюсов (неявно выраженные полюса).
Фазовые обмотки генераторы могут соединяться в «звезду», или «треугольник», или «звезда с нулевым проводом» к которым подключается нагрузка.
Постоянный ток для питания обмотки возбуждения синхронный генератор получает от генератора постоянного тока, так называемого возбудителя, установленного на общем валу с синхронным генератором (могут через выпрямитель от переменного тока).
Работа.При вращении ротора магнитный поток, создаваемый полюсами, пересекает проводники трехфазной обмотки генератора и индуктирует в них синусоидальные ЭДС. Благодаря тому, что фазовые обмотки генератора сдвинуты в пространстве одна относительно другой на угол 120 градусов, индуктируемые в них ЭДС будут сдвинуты одна относительно другой по фазе на 1/3 периода.
Регулирование напряжения и частоты.
Е = СФn ,
где Е– ЭДС ;
Ф-магнитного потока;
n - скорости вращения ротора (обороты);
С – конструкция машины.
Частота индуктируемой переменой ЭДС зависит исключительно от скорости вращения ротора.
f = 
,
где Р - число пар полюсов.
Регулирование частоты переменного тока: изменяют скорость вращения ротора n = 
Регулирование ЭДС (напряжение генератора): изменяют величину магнитного потока при помощи регулировочного реостата.
Работа при нагрузке.
При увеличении нагрузки синхронного генератора U его меняется по следующим причинам:
в результате реакции якоря магнитное поле статора создает свой магнитный поток, который взаимодействует с потоком обмотки возбуждения, изменяя результирующий поток машины, и уменьшает напряжение. Если индуктивная нагрузка, то ток отстает от напряжения, и реакция якоря действует размагничивающим образом. Если ёмкостная нагрузка (конденсатор), то ток опережает напряжение, и реакция якоря увеличивает результирующий поток и напряжение генератора;
падение напряжения в обмотке статора (активное и реактивное).
Включение генератора в общую сеть (параллельная работа).
Чтобы не было больших толчков тока, необходимо:
ЭДС генератора должна быть равна U сети;
частота генератора должна быть равна частоте сети;
ЭДС генератора должна быть сдвинута по фазе на полпериода относительно U сети;
фазы генератора должна быть соединены одноименными фазами сети.
Поэтому необходимо синхронизация машины. Регулируют первичный двигатель до синхронной скорости при этом fген ≈ fсети. Потом регулируют Iв обмотке возбуждения регулировочным реостатом, изменяют U на его зажимах так, чтобы оно стало равным U сети и перед включением точно отрегулировать частоту машины, её фазу при помощи синхроскопа (три лампочки к зажимам генератора)
КПД = 0,85 – 0,95 %.
Коэффициент мощности зависит от характера нагрузки:
режим полного возбуждения, активный ток, активная мощность 
;
режим недовозбуждения 
, т.к. реактивный ток при индуктивной нагрузке Iотстает от U;
режим перевозбуждения когда ёмкостная нагрузка I опережает U и используют для улучшения 
промышленных предприятий.