Máy điện đồng bộ là các máy điện xoay chiều có tốc độ của rotor bằng với tốc độ của từ trường quay. Dây quấn stator được nối với lưới điện xoay chiều, dây quấn rotor được kích từ bằng dòng điện một chiều. Ở chế độ xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rotor luôn không đổi khi tải thay đổi.
Máy điện đồng bộ thường được dùng làm máy phát trong hệ thống điện với cơ năng được cung cấp bằng một động cơ sơ cấp (các loại turbine, động cơ kéo...). Công suất của máy phát có thể lên đến 1000 MVA hay lớn hơn, và các máy phát thường làm việc song song với nhau trong hệ thống.
đồng bộ (động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải), dùng để cải thiện hệ số công suất và ổn định điện áp cho lưới điện.
Cấu tạo phần tĩnh:
- Nếu phần cảm nằm ở stator thì lá thép có dạng như ở hình 2.15, cuộn dây kích từ được quấn quanh cực từ.
- Nếu stator đóng vai trò làm phần ứng thì mạch từ gồm các lá thép điện kỹ thuật ghép lại với nhau, phía trong có đặt các rãnh để đặt cuộn dây
Hình 2.15: Lõi thép phần cảm ở stator - Nếu rotor là phần cảm thì chia làm hai loại:
+ Rotor cực ẩn: lõi thép là một khối thép rèn hình trụ, mặt ngoài phay thành các rãnh để đặt cuộn dây kích từ. Cực từ rotor của máy cực ẩn không lộ ra rõ rệt. Cuộn dây kích từ đặt đều trên 2/3 chu vi rotor. Với cấu tạo như trên, rotor cực ẩn có độ bền cơ học rất cao, dây quấn kích từ rất vững chắc do đó các loại máy đồng bộ có tốc độ từ 1500 v/ph trở lên đều được chế tạo với rotor cực ẩn, mặc dù chế tạo phức tạp và khó khăn hơn rotor cực lồi.
+ Rotor cực lồi: lõi thép gồm những lá thép điện kỹ thuật ghép với nhau, các cực từ hiện ra rõ rệt. Phía ngoài cực từ là mỏm cực, có tác dụng làm cho cường độ từ cảm phân bổ dọc theo stator rất giống hình sin. Dây quấn kích thích quấn trên các cực từ hai đầu cuộn dây nối với hai vành trượt qua 2 chổi than tới nguồn điện một chiều bên ngoài.
Hình 2.17: Rotor cực từ lồi Nguyên lý hoạt động:
Đưa nguồn một chiều vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rotor, từ trường đó sẽ cắt dây quấn phần ứng stator và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin có trị hiệu dụng là:
E0= 4,44f.w1 .kdq.ϕ0 (2.1) Trong đó E0, w1, kdq, ϕ0 lần lượt là sức điện động pha, số vòng dây một pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rotor.
Nếu rotor có p đôi cực, khi rotor quay được một vòng, sức điện động phần ứng sẽ biến thiên theo chu kỳ. Do đó tần số f của sức điện động các pha lệch nhau 120o
Stato r
Lõi thép rotor