2.6.1.5 Синхронная машина с внешним возбуждением

Структуру традиционной синхронной машины составляют три обмотки статора, одна обмотка возбуждения на роторе и дополнительные демпферная обмотка на роторе.

В зависимости от способа, с помощью которого внутренняя модель согласуется с внешней схемой статора, различают два типа взаимодействия: 1) взаимодействие по напряжению (SYNM3), 2) взаимодействие по току (SYNM3_I). Первая модель состоит из регулируемого источника напряжения со стороны статора, также такая модель подходит в том случае, когда машина работает как генератор и/или когда внешняя цепь статора последовательно соединена с индуктивными отводами. А другая модель включает регулируемый источник тока со стороны статора и данная модель подходит в случае, когда машина работает как электродвигатель и/или когда внешняя цепь статора соединена параллельно с емкостными элементами.

Изображение и параметры машины показаны ниже.

Рисунок:

Составляюшие:

Параметры	Описание
(stator)	Сопротивление обмотки статора, Ом
(stator)	Индуктивность рассеяния статора, Гн
(d-axis mag. ind)	Индуктивность намагничивания по d-оси, Гн
(q-axis mag. ind)	Индуктивность намагничивания по q-оси, Гн
(field)	Сопротивление обмотки возбуждения, Гн
(field leakage ind.)	Индуктивность рассеяния обмотки возбуждения, Гн
(damping cage)	Сопротивление ротора по оси d, Ом
(damping cage)	Индуктивность рассеяния ротора по оси d, Гн
(damping cage)	Сопротивление ротора по оси q, Ом
(damping cage)	Индуктивность рассеяния ротора по оси q, Гн
Ns/Nf (эффективное)	Коэффициент эффективности трансформации статорной обмотки возбуждения (только для машины с фазным ротором)
Number of Poles P	Количество полюсов P
Moment of Inertia	Момент инерции J машины,
Torque Flag	Флаг для электромагнитного момента
Master/Slave Flag	Флаг для ведущего/ведомого режимов (1: ведущий; 0: ведомый)

Все параметры относятся к статору.

Уравнения синхронной машины могут быть выражены следующим образом:

где

а . Матрица индуктивности определяется как:

и

где – угол поворота ротора.

Развиваемый вращающий момент выражен как:

Уравнения механики:

2.6.1.6. Синхронная машина с постоянным магнитом

У трехфазной магнитоэлектрической машины имеются трехфазные обмотки на статоре и постоянный магнит на роторе. Отличие между этой машиной и бесщеточной машиной постоянного тока состоит в том, что противоэдс является синусоидальной.

Изображение и параметры машины показаны ниже.

Рисунок:

Характеристики:

Параметры	Описание
(stator resistance)	Сопротивление обмотки статора, Ом
(d-axis ind.)	Индуктивность статора по d-оси, Гн
(q-axis ind.)	Индуктивность статора по q-оси, Гн Координаты d-q определяются тем, что d-ось проходит через центр магнита, а q-ось проходит посередине между двух магнитов. Таким образом, q-ось опережает d-ось.
Vpk / krpm	Константа максимальной обратной ЭДС, V / krpm (механическая скорость) Значение Vpk / krpm доступны в списке технических данных машины. Если же они отсутствуют, то их можно получить экспериментальным путем, а именно запустив машину как генератор с частотой вращения 1000 об/мин, и измерив максимум линейного междуфазного напряжения.
No. of Poles	Количество полюсов P
Moment of Inertia	Момент инерции J машины,
Torque Flag	Флаг для электромагнитного момента . Когда флаг установлен на 1, требуется вывод ЭМ момента.
Master/Slave Flag	Флаг для ведущего/ведомого режимов (1: ведущий; 0: ведомый)

Выводы a, b, c, являются зажимами обмотки статора для фаз a, b, c. Обмотки статора соединены в Y, а вывод n является нейтральной точкой. Вывод вала – это соединительный зажим для механического вала. Все эти узлы являются силовыми и должны подключаться к силовой цепи.

Уравнения для магнитоэлектрической машины:

где , , - фазные напряжения; , , - фазные токи; , , - потокосцепление статора; а R_s - сопротивление фазного статора. Потокосцепление далее определяется следующим образом:

где - электрический угол поворота ротора, - который определяется как:

где P – количество полюсов.

Самоиндукция и взаимная индуктивность статора зависят от положения ротора и определяются как:

где L_sl – индуктивность рассеяния. Индуктивности по d-оси и q-оси связаны с выше представленными индуктивностями следующим образом:

Развиваемый вращающий момент может быть выражен как:

Уравнения механики:

где B – коэффициент, - момент нагрузки, P - количество полюсов. Коэффициент B рассчитывается из момента инерции J и механической постоянной времени τ_mech, как показано ниже: