Синхронный электродвигатель – синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Статор синхронного электродвигателя несёт на себе многофазную (чаще всего трёхфазную) якорную обмотку. На роторе расположена обмотка возбуждения, имеющая такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка статора подключается к сети переменного тока, а обмотка ротора (в большинстве конструкций) — к источнику постоянного тока.
В результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора возникает крутящий момент, под действием которого ротор вращается синхронно с вектором напряжённости магнитного поля статора. Для возбуждения электродвигателя используют генераторы постоянного тока (имеющие общий вал с двигателем, см.
Возбудитель электрических машин) либо тиристорные выпрямители, обеспечивающие более высокую (по сравнению с электромашинными возбудителями) надёжность работы двигателя. Синхронный электродвигатель малой мощности (до 2 квт) иногда возбуждают постоянными магнитами или реактивным током статора (реактивные электродвигатели без обмотки возбуждения на роторе).
Известны следующие способы пуска синхронного электродвигателя в ход: с помощью вспомогательного двигателя, частотный и асинхронный. В первом случае электродвигатель с отключенной нагрузкой разгоняется до синхронной частоты вращения вспомогательным пусковым двигателем небольшой мощности.
При частотном пуске плавно изменяется (увеличивается) частота напряжения в статорной обмотке. При асинхронном способе пуска (получившем наибольшее распространение) вращающий электромагнитный момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля статора с полем тока, наведённого в пусковой обмотке или в теле ротора; обмотку возбуждения при этом замыкают накоротко или на разрядный резистор.
По достижении ротором установившейся частоты вращения, близкой к синхронной, обмотку возбуждения размыкают и подсоединяют к источнику постоянного тока. Синхронизирующий момент обеспечивает вхождение двигателя в синхронизм. Устойчивый синхронный режим работы двигателя возможен при равенстве электромагнитной и механической (тормозящей) мощностей.
В случае, если мощность нагрузки превосходит электромагнитную, двигатель выходит из синхронизма и останавливается. Нарушение синхронной работы двигателя может быть вызвано также снижением напряжения в сети или уменьшением тока возбуждения.
В отличие от асинхронных электродвигателей, синхронный электродвигатель способны при заданной нагрузке работать с различными мощности коэффициентами (cos j). При увеличении тока возбуждения коэффициент мощности возрастает и при определённом его значении становится равным единице; дальнейшее увеличение тока возбуждения переводит двигатель в режим, при котором он отдаёт реактивную мощность в сеть.
Т. е., в зависимости от величины тока возбуждения реактивная мощность может отдаваться в сеть (перевозбуждение) или потребляться из сети (недовозбуждение). Синхронный электродвигатель, работающий на холостом ходу и предназначенный для генерирования реактивной мощности, называется компенсатором синхронным.
Синхронные электродвигатели применяют в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения при отсутствии значительных перегрузок на валу двигателя (например, для привода насосов, компрессоров, вентиляторов и т. д.).
Одним из видов синхронных двигателей является шаговый электродвигатель – это синхронный электродвигатель, в котором импульсы тока, подаваемые в обмотки возбуждения статора, преобразуются в дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.
Конструктивно шаговые электродвигатели бывают с явно и неявнополюсным статором, на котором расположены обмотки возбуждения, и с ротором без обмотки, выполненным из магнитно-мягкого материала (реактивный ротор), или из магнитно-жёсткого материала (активный). Шаг электродвигателя зависит от числа обмоток возбуждения, а также от числа выступов на реактивном роторе, от числа явных полюсов при активном. Для шагового электродвигателя с реактивным ротором шаг обычно составляет 1,5—3°, с активным — 15°.
Последние позволяют также получать относительно большой вращающий момент и обеспечивают фиксацию положения ротора при обесточенных обмотках. Шаговый электродвигатель входит в состав шаговых электроприводов
