Назва синхронні відноситься до електричних машин змінного струму, в яких ротор і магнітне поле статора обертаються з однією і тією ж швидкістю, тобто синхронно.
Як і всі електричні машини синхронні машини оборотні і можуть працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна. Трифазні синхронні машини це зазвичай машини великої потужності.
По пристрою статора синхронна машина не відрізняється від асинхронної. Обмотка статора зазвичай з'єднується зіркою. Відмінність синхронної машини від асинхронної полягає в різної конструкції ротора.
Ротор синхронної машини являє собою постійний магніт. В машинах середньої і великої потужності ротор перетворюється в постійний магніт з допомогою електричного струму, тобто це електромагніт. Для цього на роторі розташовується окрема обмотка (зосереджена), яка називається обмоткою збудження, по ній протікає постійний струм, який називається струмом збудження. Обмотка ротора обертається разом з ротором, тому потрібно пристрій підведення струму. На роторі розташовується 2 мідних кільця, до яких під'єднані висновки обмотки ротора, до нерухомої частини кріпляться графітові щітки в щеткодержателях, ці щітки ковзають по кільцях, забезпечуючи контакт.
Джерело постійного струму, службовець для створення струму збудження зазвичай називається збудником. В якості збудника використовується генератор постійного струму, генератор змінного струму з випрямлячем, напівпровідниковий випрямляч керований або не керував.
За конструкцією ротора синхронні машини діляться на два типи:
· Машини, що мають ротор з неявно вираженими полюсами, в цьому випадку ротор має вигляд гладкого циліндра.
· Синхронні машини, що мають ротор з явно вираженими полюсами. Такий ротор робиться в тихохідних машинах з великим числом пар полюсів.
Формула електромагнітного моменту така ж як і для асинхронного двигуна:
Синхронний двигун, як і асинхронний має фізичне обмеження по моменту. Якщо до валу ротора докласти гальмівний момент, то двигун його подолає, але осі полюсів ротора і статора розійдуться на деякий кут.
Зобразимо умовно обертове магнітне поле у вигляді магніту.
При збільшенні моменту опору збільшується кут розбіжності полюсів ротора і статора.
зазвичай кут # 920; беруть ≤ 30 °, тому перевантажувальна здатність синхронного двигуна: більше ніж у асинхронного двигуна.
Перевантажувальну здатність можна змінити впливаючи на струм збудження збільшуючи струм збудження Iв збільшується магнітний потік Ф 0. збільшується ЕРС E0 і збільшується максимальний момент Mмакс.
Механічна характеристика синхронного двигуна абсолютно жорстка, при будь-якому моменті опору швидкість його обертання одна і та ж. Якщо Mс ≥ Mмакс. двигун такий момент не подолає і зупиниться.