4. Особенности реакции якоря в явнополюсном генераторе. Метод двух реакций

Магнитный поток якоря пропорционален МДС обмотки якоря F_a и обратно пропорционален магнитному сопротив­лению R_μ контура, по которому этот поток замыкается. Ос­новную часть магнитного сопротивления составляют воз­душные промежутки σ между статором и ротором. В неявнополюсном генераторе можно принять, что вдоль всего полюсного деления машины σ=const, а следовательно, R_μ=const. Поэтому в этих генераторах поток якоря и индуци­руемая им ЭДС Е_а являются функцией МДС F_а и не зави­сят от положения оси этой МДС относительно полюсов.

В явнополюсной синхрон­ной машине ротор в магнит­ном отношении является несим­метричным (по продольной его оси воздушный зазор меньше, чем по поперечной). Вследст­вие этого при изменении ха­рактера нагрузки и угла ψ магнитное сопротивление для потока якоря будет меняться. Поэтому в явнополюсном ге­нераторе созданный якорем магнитный поток и его форма зависят от двух величин — МДС F_a и угла ψ. Это вызы­вает затруднения в учете вли­яния поля якоря на поле воз­буждения.

Рис. 12. Разложение МДС якоря F_а на две составляющие: F_d и F_q

Для облегчения учета реакции якоря в явнополюсной ма­шине широко применяется метод двух реакций, предложен­ный в 1895 г. французским электротехником А. Блонделем.

Согласно этому методу 1-я гармоника МДС реакции якоря F_a раскладывается на две составляющие:

На рис. 12 для двухполюсной машины показаны векторы МДС F_α и составляющие этой МДС F_d и F_q. Прост­ранственный вектор МДС F_α на рисунке ориентирован в со­ответствии с распределением тока i в проводниках обмотки статора (внешняя окружность). Предполагается, что ток отстает от индуцированной ЭДС на угол ψ. Направление ЭДС е в проводниках определено по правилу правой ру­ки и показано на внутренней окружности рис. 12.

Составляющая F_d совпадает с осью полюсов и является продольной составляющей реакции якоря. Составляющая F_q направлена перпендикулярно оси полюсов и является по­перечной реакцией якоря. Можно принять, что первая сос­тавляющая создается током I_d, а вторая - током I_q (см. рис. 11). Первые гармоники МДС составляющих реакции якоря будут равны:

По оси каждой из составляющих реакции якоря воз­душные зазоры между статором и ротором неизменны, по­этому потоки, созданные этими составляющими, будут за­висеть только от соответствующих МДС. Распределение кривой поля для каждой из составляющих реакции якоря сохраняет свою форму при любых значениях угла ψ и будет зависеть от зазора и конфигурации полюсного наконечника.

При расчетах и построении векторных диаграмм для син­хронных явнополюсных машин приходится определять ре­зультирующую МДС при нагрузке от совместного действия обмоток возбуждения и якоря. Но эти обмотки имеют раз­личное пространственное распределение, и поэтому одина­ковые МДС этих обмоток создадут различные потоки 1-й гармоники в зазоре машины. Распределенная обмотка яко­ря создает синусоидальные МДС F_d и F_q, а сосредоточенная обмотка возбуждения образует МДС F_B прямоугольной фор­мы. Поэтому, чтобы определить результирующую МДС, тре­буется сделать приведение одной МДС к другой. Так как обычно при расчетах и построении диаграмм используется характеристика холостого хода E=f(F_B), то целесообразно сделать приведение МДС якоря к обмотке возбуждения.

Для того чтобы для МДС F_d и F_q найти эквивалентные им по действию МДС обмотки возбуждения F_ad и F_aq, тре­буется умножить первые соответственно на коэффициенты k_d. и k_q:

Таким образом, МДС обмотки возбуждения F_ad и F_aq будут создавать такое распределение полей, 1-е гармоники которых будут индуцировать в обмотке якоря такие же ЭДС, как и 1-е гармоники полей, созданных МДС F_d и F_q (соответственно).