Пристрій та принцип дії Синхронні машинивикористовують насамперед як генератори Їх встановлюють на електричних станціях для перетворення механічної енергіїв електричну
Синхронний генератор складається з нерухомого статора 2 (рис. 196, а), на якому розміщуються три обмотки (А - X, В, С - Z), і ротора, що обертається 1 з полюсами, на яких знаходиться обмотка збудження ВВ. Постійний гок, що надходить в обмотку збудження, намагнічує ротор, а первинний двигун обертає його з частотою п. При цьому статори обмотки перетинаються магнітним полемі в них індукуються змінні е. д. с., зсунуті по фазі на кут 120 . Джерелом постійного струмузбудження 1 є збудник невеликий генератор постійного струму, потужність якого становить 2-3% потужності грехфазного генератора. Якір генератора постійного струму з'єднаний з валом синхронного генератораі наводиться у обертання загальним первинним двигуном.
При роботі первинного двигуна (рис. 196 б) обертається вал ротора 1 і якір 2. Струм збудження 1 проходить від позитивного полюса збудника через щітку Щ1 і кільце 3, обмотку збудження синхронного генератора 6, кільце 4, щітку Щ2 .
У деяких синхронних генераторах для створення магнітного потоку використовується самозбудження. У таких генераторах ланцюг збудження підключають до статорних обмоток 7 через спеціальний випрямляч. При обертанні ротора 5 в статорних обмотках 7 виникає невеликий змінний струмз допомогою залишкової індукції. Цей струм випрямляється і, надходячи в обмотку збудження, посилює магнітний потік ротора, а отже, і е. д. с. генератора. Ротор можна обертати паровою або водяною турбіною або двигуном внутрішнього згоряння. Відповідно до цього синхронний генератор називається турбогенератором, гідрогенератором або дизель-генератором.
Частота 1 струму, що виробляється прямо пропорційна частоті обертання первинного двигуна п і числу пар полюсів ротора: 1 = - рп/60. Тому тихохідні генератори, які працюють разом з водяними турбінами, мають велику кількість явно виражених полюсів. Генератори з неявно вираженими полюсами працюють разом із паровими турбінами і є швидкохідними.
У кожній статорній обмотці наводиться е. д. с.
Е =4,44/даФ К,
де так - число витків обмотки;
Ф – магнітний потік ротора;
К – постійний коефіцієнт обмотки.
е. д. с. і напруга генератора регулюють реостатом ланцюга обмотки збудження генератора постійного струму. Якщо збільшити струм збудження цього генератора, то збільшаться його напруга і струм збудження 1 синхронного генератора, в результаті чого зросте магнітний потік Ф ротора і індукована е. д. с. Е. К. п. д. синхронних генераторів великої потужності досягає 96-97%.
Синхронні генератори застосовують для резервного живлення пристроїв залізничної автоматики та телемеханіки. Вони входять
Рис. 197. Трифазний синхронний генератор (дизель-генератор):
1 - корпус статора; 2 - сердечник статора; 3 - пази осердя статора; 4 - трифазія обмотка статора; 5 – полюс ротора; 6 --- котушкаобмотки збудження; 7 - генератор постійного струму в комплект дизель-генераторних агрегатів (ДДА) (рис. 197), які використовують при несправності живлячих трансформаторних підстанцій. При з'єднанні статора обмоток зіркою лінійна напругатаких генераторів 380 В, потужність – 12, 24 або 48 кВ А.
Дизель-генератори забезпечені апаратурою системи самозбудження та автоматичного регулювання напруги (рис. 198). Послідовно з навантаженням включені первинні обмотки трансформатора 77, а паралельно навантаженню первинні обмотки трансформатора Т2. Вторинні обмоткицих трансформаторів з'єднані паралельно і живлять випрямляч, якого підключена обмотка збудження ОВ синхронного генератора. Вторинний струм 1 г послідовного трансформатора залежить від струму навантаження 1, вторинний струм 1 та паралельного трансформатора - від напруги навантаження та. Струм на вході випрямляча 1^, дорівнює геометричній сумі струмів і 1„, тобто 1 - 1 г +
Струм збудження 1 залежить не тільки від струму 1 і напруги і навантаження, але і від кута зсуву<р между ними.
Тому таку схему називають схемою фазового компаундування.
Коефіцієнти трансформації трансформаторів 77
Т2 і індуктивності включених Ь котушок вибирають так, щоб при будь-якому струмі 1
Рис. 198. Схема синхронного генератора з автоматичним регулюванням напруги
і вугле ф зберігалося постійним напруга генератора U. Зі зростанням активного або активно-індуктивного навантаження збільшуються струми I t , 1__ 1„ та е. д. с. Е. В результаті автоматично компенсується дія зростаючого падіння напруги на обмотках статора. Самовзбудження синхронних генераторів відбувається так само, як і в генераторах постійного струму, за рахунок залишкового магнетизму. Однак внаслідок підвищеного опору випрямляча при малих напругах е. д. с. від залишкового магнетизму недостатня для самозбудження. Тому вживають заходів, що покращують процес самозбудження. Для цього паралельно випрямлячу з боку змінного струму включають резонансний контур, що складається з конденсаторів. Ємність конденсаторів вибирають такий, щоб під час пуску, коли частота обертання ротора п< п„, наступил резонанс напряжений, при котором напряжение на конденсаторах и на входе выпрямителя повысилось. Благодаря этому снижается сопротивление выпрямителя, происходит самовозбуждение. При установившейся частоте вращения ротора п - п н условие резонанса нарушается и конденсаторы практически не влияют на работу схемы.
Характеристики. До основних характеристик синхронного генератора відносяться регулювальні, зовнішні та характеристики холостого ходу. Характеристики знімають за допомогою схеми, наведеної на рис. 199.
Характеристика холостого ходу (рис. 200 а) показує залежність е. д. с. Е обмотки статора від струму збудження 1 при постійній частоті обертання п і вимкненому навантаженні, тобто Е - 1(/„) при п - const; 1 = const; I – 0.
Струм збудження синхронного генератора регулюється реостатом R (див. рис. 199), який послідовно включений з обмоткою збудження ОВ. Для вимірювання струму, напруги та частоти на виході генератора включені амперметри (РА1 – РАЗ), вольтметр PV та частотомір Hz. Характеристика холостого ходу синхронного генератора подібна до кривої намагнічування сердечника ротора.
Зовнішні характеристики (рис. 200 б) відображають залежність напруги генератора U від струму навантаження 1 при незмінних струмі збудження, частоті обертання і коефіцієнті потужності, тобто U - f (I) при 1 в = const; п = const та cos ф = - const.
Рис. 199. Схема синхронного генератора
Якщо збільшувати навантаження з величезним переважанням індуктивності на генераторі, його напруга різко знижується (крива 1), Це пояснюється збільшенням падіння напруги на обмотках статора і реакцією статора. Реакцією статора називається взаємодія магнітного потоку статора, що обертається, з магнітним потоком ротора, які обертаються з однаковою швидкістю (синхронно). Зі збільшенням навантаження зростає магнітний потік статора обмоток, спрямований протилежно магнітному потоку ротора. Внаслідок розмагнічування ротора знижується е. д. с. та напруга генератора. Якщо до генератора підключити тільки активне навантаження, магнітний потік статора буде зрушений щодо ротора на кут 90°. Розмагнічує дію реакції статора дещо знижується і напруга генератора змінюється по кривій 2. При навантаженні з переважанням ємності магнітний потік статора спрямований в один бік з потоком магнітним ротора. Тому напруга генератора змінюється кривою 3.
Регулювальні характеристики (рис. 200, в) при активно-індуктивному навантаженні 1, активному навантаженні 2, активно-ємнісному навантаженні 3 показують залежність струму збудження генератора 1 від струму навантаження 1 при постійній напрузі, частоті обертання і коефіцієнті потужності, т. е. 1 - f (/) при U const; п – const; cos
1. Статор. Статор синхронного генератора, як і інших машин змінного струму, складається з осердя, набраного з листів електротехнічної сталі, в пазах якого укладається обмотка змінного струму, та станини - чавунного або звареного з листової сталі кожуха.
У штамповані на внутрішній поверхні сердечника пази укладається обмотка статора. Ізоляція обмотки виконується особливо ретельно, тому що машині доводиться працювати зазвичай при високих напругах. Як ізоляцію застосовують міканіт та міканітову стрічку.
На фіг. 240 дано зовнішній вигляд статора синхронного генератора.
2. Ротор. Ротори синхронних машин по конструкції діляться на два типи:
А) явно полюсні (тобто з явно вираженими полюсами) та
Б) неявнополюсні (тобто з неявно вираженими полюсами).
На фіг. 241 показані схеми пристрою синхронних генераторів з явнополюсним та неявнополюсним роторами.
Та чи інша конструкція ротора диктується міркуваннями механічної міцності. У сучасних генераторів, що обертаються від швидкохідних двигунів (парова турбіна), окружна швидкість ротора може досягати 100-160 м/с (у деяких випадках 170 м/с). Тому швидкохідні генератори мають неявно полюсний ротор. Швидкість обертання швидкохідних генераторів становить 3000 об/хв і 1500 об/хв.
Явнополюсний ротор є сталевим поковуванням.
До обода ротора прикріплюються полюси, на які надягаються котушки збудження, які послідовно з'єднуються між собою. Кінці обмотки збудження приєднуються до двох
кільцям, укріпленим на валу ротора. На кільця накладаються щітки, до яких приєднується джерело постійної напруги. На фіг. 242 показаний зовнішній вигляд ротора. Зазвичай постійний струм для збудження ротора дає генератор постійного струму, що сидить на одному валу з ротором і називається збудником. Потужність збудника дорівнює 0,25-1% номінальної потужності синхронного генератора. Номінальна напруга збудників 60-350 В.
На фіг. 243 показано схему збудження синхронної машини.
Є також синхронні генератори із самозбудженням. Постійний струм для збудження ротора виходить за допомогою селенових випрямлячів, що підключаються до статорної обмотки генератора. У перший момент слабке поле залишкового магнетизму ротора, що обертається, індукує в обмотці статора незначну змінну е. д. с. Селенові випрямлячі, підключені до змінної напруги, дають постійний струм, який посилює поле ротора, і напруга генератора збільшується.
Неявнополюсний ротор виготовляється з цілої сталевої ковки, що піддається складній термічній і механічній обробці. Наприклад наведемо дані ротора турбогенератора, виготовленого заводом «Електросила», потужністю 100 тис. кВт при n = 3000 об/хв. Діаметр ротора D = 0,99 м, довжина l = 6,35 м. Кільцева швидкість ротора 155 м/сек. Кування ротора в обробленому вигляді важить 46,5 т.
В осьовому напрямку по колу ротора фрезерують пази, куди укладається обмотка збудження. Обмотка в пазах закріплюється за допомогою металевих (сталевих чи бронзових) клинів. Лобові частини обмотки закріплюються бандажними металевими кільцями.
На фіг. 244 показаний загальний вигляд неявнополюсного ротора турбогенератора у готовому вигляді.
При конструюванні електричних машин і трансформаторів багато уваги конструктори звертають на вентиляцію машин. Для синхронних генераторів застосовується повітряне та водневе охолодження.
Повітряне охолодження здійснюється за допомогою вентиляторів, укріплених на валу по обидва боки ротора (для генераторів потужністю від 1,5 до 50 тис. кВт) або розташованих під машиною в отворі фундаменту (для генераторів потужністю 100 тис. кВт).
Маси холодного повітря, що надходять для вентиляції, щоб уникнути забруднення машини пилом проходять через фільтри. При замкнутій системі вентиляції машина охолоджується одним і тим самим об'ємом повітря. Повітря, пройшовши через машину, нагрівається і надходить у охолоджувачі повітря, потім знову нагнітається в машину і т. д. Для цілей охолодження служить також система вентиляційних каналів, влаштованих в окремих частинах машини. Найбільш ефективним способом охолодження машини є водневе охолодження. Водень, що має в 7,4 рази більшу теплопровідність, ніж повітря, краще відводить тепло від нагрітих частин машини. Втрати на тертя повітря при повітряному охолодженні становлять близько 50°/о від
суми всіх втрат у машині. Водень має питому вагу в 14,5 рази менше, ніж повітря. Тому тертя про водень різко зменшується. Водень сприяє також збереженню ізоляції та лакових покриттів машини. Зовнішній вигляд синхронного явнополюсного генератора з збудником показаний на фіг. 245 а неявнополюсного синхронного генератора потужністю 50 тис. кВт- на фіг. 246.
Гідрогенератори обертаються гідравлічними турбінами. Ці турбіни найчастіше мають вертикальний вал із низьким числом оборотів. Тихохідний синхронний генератор має велику кількість полюсів і як наслідок цього – великі розміри.
Так, наприклад, гідрогенератор типу потужністю 50 тис. кВт, виготовлений заводом «Електросила» ім. С. М. Кірова, має загальну вагу 1142 м, діаметр статора 14 м, загальну висоту 8,9 м, число полюсів 96 м.
На фіг. 247 показана схема синхронного генератора з збудником, що живить силове та освітлювальне навантаження. На фіг. 248 дана електрична схема з'єднань синхронного генератора з навантаженням.
Обмотки статорів синхронних генераторів виконуються так само, як обмотки статорів асинхронних двигунів.
Усі шість кінців трифазних обмоток генератора зазвичай виводяться з його щиток. З'єднуючи три кінці обмоток в одну загальну нульову точку і виводячи три початку обмоток у зовнішню мережу, ми отримаємо з'єднання зіркою обмоток (фіг. 249, а). З'єднуючи кінець першої обмотки з початком другої, кінець другої з початком третьої, кінець третьої з початком першої обмотки і зробивши від точок з'єднань три відведення у зовнішню мережу, отримаємо з'єднання обмоток трикутником (фіг. 249 б).
9.1. Пристрій та принцип роботи синхронного генератора
Синхронними називають електричні машини, частота обертання яких пов'язана постійним співвідношенням з частотою мережі змінного струму, в яку ця машина включена . Синхронні машини є генераторами змінного струму на електричних станціях, а синхронні двигуни застосовуються в тих випадках, коли потрібен двигун, що працює з постійною частотою обертання. Синхронні машини оборотні, тобто можуть працювати і як генератори і як двигуни. Синхронна машина переходить від режиму генератора до режиму двигуна в залежності від того, діє на неї механічна сила, що обертає або гальмує. У першому випадку вона отримує на валу механічну, а віддає в мережу електричну енергію, а в другому вона отримує з мережі електричну, а віддає на валу механічну.
Синхронна машина має дві основні частини: ротор та статор, причому статор не відрізняється від статора асинхронної машини. Ротор синхронної машини являє собою систему електромагнітів, що обертаються, які живляться постійним струмом, що надходять в ротор через контактні кільця і щітки від зовнішнього джерела. В обмотках статора під дією магнітного поля, що обертається, наводиться ЕРС, яка подається на зовнішній ланцюг генератора. Основний магнітний потік синхронного генератора, що створюється ротором, що обертається, збуджується стороннім джерелом - збудником, яким зазвичай є генератор постійного струму невеликої потужності, який встановлений на загальному валу з синхронним генератором. Постійний струм від збудника подається на ротор через щітки та контактні кільця, встановлені на валу ротора. Число пар полюсів ротора обумовлено швидкістю його обертання. У багатополюсної синхронної машини ротор має p
пар полюсів, а струми в обмотці статора утворюють також p пар полюсів магнітного поля, що обертається (як у асинхронної машини). Ротор повинен обертатися з частотою обертання поля, отже його швидкість дорівнює:n = 60f/p (9.1)
При f = 50Hz та p = 1 n = 3000 об/хв.
З такою частотою обертаються сучасні турбогенератори, що складаються з парової турбіни та синхронного генератора великої потужності з ротором, що має одну пару полюсів.
У гідрогенераторів первинним двигуном служить гідравлічна турбіна, швидкість якої від 50 до 750 оборотів за хвилину. У цьому випадку використовуються синхронні генератори з ротором явнополюсним, що мають від 4 до 60 пар полюсів.
Частота обертання дизельгенераторів, з'єднаних із первинним двигуном – дизелем, знаходиться в межах від 500 до 1500 об/хв.
У малопотужних синхронних генераторах зазвичай використовується самозбудження: обмотка збудження живиться випрямленим струмом генератора (рис.9.2).
Ланцюг збудження утворюють трансформатори струму ТТ, включені в ланцюг навантаження генератора, напівпровідниковий випрямляч, зібраний за схемою трифазного моста, та обмотка збудження ОВ з регулювальним реостатом R.
Самозбудження генератора відбувається в такий спосіб. У момент пуску генератора завдяки залишковій індукції в магнітній системі з'являються слабкі ЕРС і струми в робочій обмотці генератора. Це призводить до появи ЕРС у вторинних обмотках трансформаторів ТТ і невеликого струму ланцюга збудження, що посилює індукцію магнітного поля машини. ЕРС генератора зростає доти, доки магнітна система машини повністю не порушиться.
Середнє значення ЕРС, що наводиться в кожній фазі статора обмотки:
Еср = c∙n∙Φ (9.2)
n – швидкість обертання ротора;
Φ – максимальний магнітний потік, що збуджується у синхронній машині;
c - Постійний коефіцієнт, що враховує конструктивні особливості даної машини.
Напруга на затискачах генератора:
U = E - I∙z, де
I – струм в обмотці статора (струм навантаження);
Z – повний опір обмотки (однієї фази).
Для точного припасування амплітуди ЕРС величину магнітного потоку регулюють шляхом зміни струму в обмотці збудження. Синусоїдність ЕРС забезпечують наданням певної форми полюсним наконечникам ротора в явнополюсних машинах. У неявнополюсних машинах необхідного розподілу магнітної індукції досягають шляхом особливого розміщення обмоток збудження на поверхні ротора.
У синхронних машинах магнітне поле струмів якірної обмотки та ротор обертаються з однаковою швидкістю (синхронно). Синхронні машини є оборотними, тобто вони можуть працювати як генератори і як двигуни. Однак найбільшого поширення вони набули як генератори змінного струму, які встановлюють на всіх сучасних електростанціях.
Генератор змінного струму був винайдений видатним російським електротехніком П. Н. Яблочковим. Цей генератор був використаний для живлення електричних свічок і за принципом роботи нічим не відрізнявся від сучасних генераторів, будучи першим багатофазним генератором. На його статорі було укладено ізольовані один від одного кілька обмоток, кожна з яких мала свій ланцюг із групою свічок.
У 1888 р. інший видатний російський електротехнік М. О. Доливо-Добровольський побудував перший світі трифазний генератор потужністю близько 3 кВА.
Синхронний генератор має дві основні годинник ротор і статор.
Ротор (рухлива частина машини, що обертається) утворює систему обертових електромагнітів, що живляться постійним струмом від зовнішнього джерела.
Статор (нерухома частина машини) нічим не відрізняється від статора асинхронної машини. У його обмотці дією магнітного поля ротора, що обертається, наводиться ЕРС, що подається на зовнішній ланцюг генератора (в режимі двигуна на обмотку статора подається напруга мережі). Така конструкція генератора дозволяє усунути ковзаючі контакти в ланцюзі навантаження генератора (обмотка статора з'єднується з навантаженням безпосередньо) і надійно ізолювати робочу обмотку від корпусу машини, що дуже істотно для сучасних генераторів, що виготовляються великі потужності при високих напругах. Основний магнітний потік синхронного генератора, створюваний ротором, що обертається, збуджується від стороннього джерела-збудника, що представляє собою звичайний генератор постійного струму (потужністю 0,5-10% від потужності генератора). Збудник встановлюється на загальному валу з генератором або з'єднується з валом генератора муфтою або ремінною передачею. Постійний струм від збудника проходить через обмотку ротора через два кільця та нерухомі щітки, встановлені на валу ротора.
За своєю конструкцією ротори розрізняють явнополюсні (рис. 5-25, а) та неявнополюсні (рис. 5-25, б). Число пар полюсів ротора обумовлено швидкістю його обертання. При частоті ЕРС 50 Гц, що генерується, неявнополюсний ротор швидкохідної машини-турбогенератора, що обертається зі швидкістю
3000 об/хв, має одну пару полюсів, тоді як явнополюсний ротор тихохідного гідрогенератора (швидкість обертання якого визначається висотою напору води), що обертається зі швидкістю від 50 до 750 об/хв, має кількість пар полюсів відповідно від 60 до 4.
Маломощні синхронні генератори (до 100 кВА), як правило, мають самозбудження: обмотка збудження живиться випрямленим струмом того ж генератора (рис. 5-26). Ланцюг збудження утворюють трансформатори струму, що включаються в ланцюг навантаження генератора, напівпровідниковий випрямляч ПВ, що збирається, наприклад, за схемою трифазного моста, і обмотка збудження генератора ОВ з регулювальним реостатом R.
Самозбудження генератора відбувається в такий спосіб. У момент пуску генератора завдяки залишковій індукції в магнітній системі з'являються слабкі ЕРС та струми в робочій обмотці генератора. Це призводить до появи ЕРС у вторинних обмотках трансформаторів ТТ і невеликого струму ланцюга збудження, що посилює індукцію магнітного поля машини. ЕРС генератора зростає доти, доки магнітна система машини повністю не порушиться.
Такі генератори (однофазні та трифазні) використовують у малопотужних низьковольтних пересувних електростанціях, що застосовуються, наприклад, у сільському господарстві для електрострижки овець та доїння корів, а також для живлення сільських пересувних кіноустановок і т. д. У цих генераторах робоча обмотка часто виконується на роторі, але в внутрішній поверхні статора влаштовується полюсна система з явно вираженими полюсами. Підключення генератора до зовнішнього навантаження здійснюється через ковзні струмознімання (щітки з кільцями на осі ротора).
Синхронна машина - це електрична машина змінного струму, частота обертання ротора якої дорівнює частоті обертання магнітного поля повітряному зазорі.
Синхронні двигуни набули широкого поширення в промисловості для електроприводів, що працюють з постійною швидкістю (компресорів, насосів тощо). Останнім часом внаслідок появи перетворювальної напівпровідникової техніки розробляються регульовані синхронні електроприводи.
Пристрій синхронної машини
Статори синхронної та асинхронної машин повністю однакові.
Статор синхронного генератора складається з чавунної станини - корпусу, всередині якого знаходиться осердя статора, зібраний з окремих листів електротехнічної сталі, ізольованої між собою лаком або тонким папером. У пази сердечника укладають обмотку статора із мідного ізольованого дроту (рис. 164).
Ротори синхронних генераторів бувають двох типів - явнополюсними та неявнополюсними (балванка).
Явнополюсними виконують ротори синхронних генераторів з невеликою кількістю оборотів (від 125 об/хв до 1500 об/хв), які зазвичай з'єднуються з тихохідними гідротурбінами, і генераторів невеликої та середньої потужності.
Ротори неявнополюсні застосовують у генераторах з великою кількістю оборотів (3000 об/хв) і великою потужністю, які зазвичай з'єднуються на одному валу з паровими турбінами, називають ці генератори турбогенераторами.
Сердечники полюсів здебільшого виготовляють із литої сталі, а черевики - іноді з окремих листів електротехнічної сталі. Обмотку полюсів виконують із ізольованих мідних проводів. Для отримання синусоїдально змінюється е.р.с. необхідно мати синусоїдальний розподіл магнітної індукції у повітряному зазорі. Це досягається нерівномірністю повітряного зазору між наконечником полюса та сталлю статора: по краях полюсів повітряний зазор більший, ніж під серединою полюса (рис. 167).
На вал генератора надягають два кільця, ізольованих від нього, до яких приєднують висновки обмотки збудження ротора, їх називають контактними кільцями. На кільця контактні встановлюють щітки, а до щіток підводять постійний струм від збудника.
Найчастіше як збудник застосовують машину постійного струму, яку називають машинним збудником, а останнім часом використовують для збудження тверді або механічні випрямлячі. У більшої кількості синхронних машин збудник розташований одному валу з генератором, а останніх конструкціях збудник розташовують зверху статора синхронної машини.
Принцип дії синхронного генератора
Синхронний генератор складається з нерухомої - статора, в пазах якого міститься трифазна обмотка змінного струму, і частини, що обертається - ротора, який являє собою електромагніт.
Обмотки збудження ротора живляться через щітки та кільця постійним струмом від збудника - машини постійного струму або якогось випрямляча.
Якщо припустити, що магнітна індукція розподіляється в повітряному зазорі синусоїдально - , то ЕРС, що індукується в якірній обмотці генератора, матиме вигляд:
Під дією цієї ЕРС в ланцюзі генератора, замкненого на навантаження Z, з'явиться змінний струм . Частота змінної ЕРС генератора, що розглядається, визначається частотою обертання ротора: при одній парі полюсів поля збудження () одному обороту ротора відповідає один період змінного струму. У випадку частота ЕРС синхронного генератора(Гц) прямо пропорційна частоті обертання ротора [про/хв], тобто.
Обмотка, в якій індукується ЕРС, розташована на нерухомій частині генератора – на статорі. При цьому обмотку збудження розташовують на роторі. . Така конструктивна схема найбільш раціональна в синхронних машинах великої потужності, так як при розташуванні робочої обмотки на роторі довелося б передавати в робочу обмотку через контактні кільця значні потужності при напрузі до 20 кВ. У умовах робота контактних кілець і щіток стала б дуже ненадійної, а втрати енергії у щітковому контакті - значні. При розташуванні робочої обмотки на статорі висновки цієї обмотки приєднують безпосередньо до електричної мережі. Звичайно, і в цьому випадку машина не позбавляється контактних кілець і щіток, необхідних для з'єднання обмотки збудження збудником. Але так як величина струму збудження в десятки разів менша за робочий (змінний) струм, а напруга не перевищує 450 В, то щітковий контакт працює більш надійно, а втрати енергії в ньому невеликі.
Виходячи з перерахованих міркувань синхронні машини, як правило, виконують з робочою обмоткою, що розташовується на статорі.
Обмотка статора синхронних машин зазвичай є трифазною обмоткою, що з'єднується в зірку або трикутник.
На роторі розташована обмотка збудження, при підключенні якої до джерела постійного струму (збудника) виникає магнітне поле збудження. За допомогою первинного двигуна ротор генератора приводять у обертання зі швидкістю. При цьому магнітне поле ротора обертаючись індукує в трифазній обмотці статора ЕРС, які, будучи однаковими за величиною і зрушеними по фазі відносно один одного на 120, утворюють трифазну симетричну систему ЕРС.
Більшість синхронних генераторів проектують промислову частоту 50 Гц. Для отримання ЕРС такої частоти необхідно, щоб частота обертання ротора дорівнювала 