В обычных синхронных генераторах обмотка возбуждения (ротора) с помощью контактных колец и щеток включается на постоянное напряжение. Это имеет ряд недостатков: требуется дополнительный автономный источник постоянного тока; щеточный узел нуждается в специальном уходе, уменьшается эффективность машины. Используют бесконтактные синхронные генераторы в основном двух типов. У синхронного генератора с постоянными магнитами нет обмотки возбуждения на роторе. Постоянные магниты на роторе исключают необходимость обмотки возбуждения, а также контактных колец, щеток и источника постоянного напряжения. КПД таких генераторов довольно высокий, так как отсутствуют потери в обмотке возбуждения. Существенный недостаток этого генератора – отсутствие прямого метода регулирования ЭДС, так как обычно ЭДС регулируется током возбуждения. В синхронных генераторах с постоянными магнитами применяется косвенный метод регулирования ЭДС. В сердечник статора укладывается дополнительная обмотка подмагничивания, которая питается постоянным током. Чем больше ток подмагничивания, тем меньше магнитная проницаемость сердечника, больше магнитное сопротивление, меньше поток и ЭДС генератора.
В синхронных генераторах с вращающимся выпрямителемобмотка возбуждения питается от дополнительного генератора, смонтированного на одном валу с основным. Этот дополнительный генератор собирается по обратной схеме, т. е. статорная обмотка является обмоткой возбуждения. В роторной обмотке индуцируется ЭДС. На валу смонтирован выпрямитель, преобразующий переменную ЭДС в постоянное напряжение для питания обмотки возбуждения генератора.
Синхронные двигатели
Основным преимуществом синхронного двигателя перед двигателями других типов являетсяабсолютно жесткая механическая характеристика(рис. 3.16), т. е. ротор вращается со скоростью вращающегося магнитного поля, возбуждаемого статором. Скорость вращения поля не зависит от момента сопротивления. Если сопротивление больше максимального, ротор останавливается.
Полюсы статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью. Но между осями этих полюсов есть некоторое угловое смещение. Это смещение зависит от момента сопротивления. Зависимость электромагнитного момента от угла между осями полюсов статора и ротора называется угловой характеристикой двигателя(рис. 3.17).
Рис. 3.16
Момент имеет положительные значения в пределах 
, но устойчивый режим работы может быть только на участке 
. Обычно 
Синхронные двигатели используют там, где требуются стабильная скорость вращения, экономичность.
Рис. 3.17 Рис. 3.18
U – образной характеристикой синхронного двигателяназывается зависимость тока якоря от тока возбуждения при постоянном тормозящем моменте. Как и у генератора, минимальный ток обеспечивается при коэффициенте мощности 
(рис. 3.18). При 
ток ограничивается областью неустойчивой работы двигателя 
, а при 
— магнитным насыщением сердечника.
Синхронный компенсатор
Синхронный компенсаторпредставляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу. При этом активный ток обмотки якоря ощутим и машина может работать при 
, 
(недовозбуждение), 
(перевозбуждение).
Синхронный компенсатор может выполнять такие функции: повышать коэффициент мощности; стабилизировать напряжение сети.
Током возбуждения регулируют коэффициент мощности 
. При оптимальном токе 
. При индуктивной нагрузке сети увеличивают ток возбуждения (перевозбуждают машину) и компенсатор генерирует в сеть емкостный (опережающий) ток. При емкостной нагрузке сети недовозбуждают машину. При этом в сеть генерируется индуктивный (отстающий) ток. В обоих случаях повышается коэффициент мощности.
Для стабилизации напряжения ток возбуждения поддерживают постоянным, он обеспечивает ЭДС компенсатора, равную напряжению сети. Если напряжение сети уменьшается, то компенсатор потребляет реактивный опережающий ток. При повышении напряжения компенсатор загружает сеть реактивным отстающим током. В случае большой мощности компенсатора это дает возможность стабилизировать напряжение сети до 1,0 %.