11. Магнитное поле демпферной обмотки синхронной машины

В рабочем режиме при вращении ротора с синхронной скоростью в демпферной обмотке индуктируются токи, обусловленные высшими гармоническими поля обмотки якоря и пульсациями поля возбуждения вследствие зубчатости статора.

В переходных процессах и при асинхронном вращении ротора по демпферной обмотке дополнительно протекают токи, наведенные основной гармонической поля, и демпферная обмотка участвует в создании основного магнитного поля.

Для упрощения математического описания переходных процессов многоконтурная демпферная обмотка на каждом полюсном делении заменяется двумя эквивалентными контурами: продольным (рис. 24.57) и поперечным (рис. 24.58).

Эти контуры размещаются на полюсном делении так, что с продольным контуром взаимодействует только продольное поле машины, а с поперечным — только поперечное поле. Числа витков W_э эквивалентных контуров выбираются произвольным образом. Токи в них I_kd, I_kq выражаются через индуктированные токи в демпферной обмотке.

Поле машины при переходных процессах определяется с учетом полей, образованных МДС продольного эквивалентного контура демпферной обмотки:

F_kd =W_эI_kd

и МДС поперечного эквивалентного контура демпферной обмотки:

F_kq =W_эI_kq.

Поле МДС продольного эквивалентного контура (см. рис. 24.57) характеризуется коэффициентом формы поля демпферной обмотки по продольной оси, который равен коэффициенту формы поля обмотки возбуждения и определяется по формуле:

.

Поле МДС поперечного эквивалентного контура (рис. 24.58) характеризуется коэффициентом формы поля демпферной обмотки по поперечной оси, который равен отношению основной гармонической магнитной индукции от МДС поперечного эквивалентного контура к амплитуде индукции от этой МДС, определенной при равномерном зазоре между сердечниками:

12. Параметры обмотки якоря синхронного генератора

Фаза обмотки якоря синхронной машины обладает активным сопротивлением и индуктивным сопротивлением, связанным с полями взаимной индукции и рассеяния от токов в обмотке якоря.

Активное сопротивление R проводников обмотки якоря определяется по электрическим потерям, найденным с учетом вытеснения тока. Активное сопротивление обмотки якоря в крупных машинах очень мало.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря X_σ1 связано с полями рассеяния обмотки и индуктивностью рассеяния фазы якоря L_σ1. Произведение индуктивности на угловую частоту изменения магнитного потока определяет величину сопротивления:

X_σ1 = L_σ1=2πfL_σ1.

Индуктивное сопротивление реакции якоря X_a . В ненасыщенной неявнополюсной машине с равномерным зазором δ, сопротивление реакции якоря X_a рассчитывается по индуктивности обмотки L₁₁:

X_a = 2πfL_11.

В явнополюсной машине из-за неравномерности зазора индуктивности обмотки якоря по продольной и поперечной осям L_ad и L_aq неодинаковы.

Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси равно:

X_ad = 2π fL_ad.

Индуктивное сопротивление реакции якоря по поперечной оси равно:

X_aq = 2π fL_aq.

Индуктивные сопротивления по осям d и q пропорциональны коэффициентам проводимости по соответствующим осям. Индуктивное сопротивление по поперечной оси всегда меньше индуктивного сопротивления по продольной оси

X_aq<X_ad .

В неявнополюсной машине

X_ad = X_aq = X_a.

Индуктивное сопротивление якоря в неявнополюсной машине X₁ складывается из индуктивного сопротивления рассеяния якоря X_σ и сопротивления реакции якоря X_a:

X₁ = X_σ1 + X_a.

Индуктивные сопротивления якоря по продольной и поперечной осям в явнополюсной машине:

X_d = X_σ1 + X_ad.

X_q = X_σ1 + X_aq.

В неявнополюсной машине:

X_d = X_q = X₁.

Полное сопротивление якоря:

Z₁ = R + jX₁