Глава 5. Параметры электрических машин
5.1. Общие положения
Под параметрами электрической машины, переменного тока, следует понимать, совокупность реактивных и активных сопротивлений цепей машины, которые определяют поведение электрической машины в энергосистеме, также протекание процессов в самой машине.
Понятие "параметры электрической машины" было предложено Максвеллом в 1867г.
При проектировании новой машины, необходим точный расчет параметров машины, поскольку они предопределяют электромагнитные и электромеханические процессы при различных режимах работы машины.
В общем случае в электрической машине имеется целый ряд параметров, т.к. они имеют несколько электрических контуров, связанных через магнитное поле между собой. Связь между контурами, определяется режимом работы машины, что позволяет говорить о параметрах установившихся режимов «переходных и сверхпереходных параметрах, о ненасыщенных и насыщенных значениях параметров и других.
Электрические машины переменного тока характеризуются взаимодействием сложных электромагнитных полей в конструктивных элементах с различными магнитными и электрическими свойствами. Поэтому при расчете параметров электрических машин принимаются допущения, которые дают возможность заменить действительную картину электромагнитных полей приближенной, позволяющей рассчитать эти поля. По рассчитанным значениям определяются потокосцепления и соответствующие индуктивности отдельных контуров и обмоток. Для упрощения связи между обмотками трехфазная система обмоток статора и ротора может быть приведена к двухфазной.
Если ротор магнитно и электрически симметричен, то система напряжений прямой последовательности, подведенная к статору, вызовет волну МДС только прямой последовательности. При магнитной или электрической асимметрии ротора прямая последовательность напряжений вызовет вместе с волной прямой последовательности тока волну обратной последовательности.
Если система напряжений несимметрична, в трехфазных машинах также появляются волны прямой и обратной последовательности напряжений и токов. При этом будут иметь место параметры прямой и обратной последовательности.
Электрические машины, имеющие две оси симметрии, например, синхронные машины, имеют соответственно параметры по продольной и поперечной осям.
Как правило, при расчете параметров вводят систему относительных единиц для токов, напряжений, потокосцеплений, частоты вращения, частот, вращающих моментов, мощностей, активных и реактивных сопротивлений и находят параметры в относительных единицах.
Основные электромагнитные и электромеханические процессы в машине, в том числе и основные процессы взаимоиндукции между обмотками определяются основной гармонической составляющей магнитного поля в воздушном зазоре. Они же определяют индуктивные сопротивления взаимоиндукции электрических машин. Другие магнитные поля обмотки относятся к магнитным полям рассеяния, которыми определяется индуктивное сопротивление рассеяния. Это магнитные поля в пазах, лобовых частях, поля, замыкающиеся по коронкам зубцов, поля зигзаг рассеяния и поля высших гармонических составляющих. Поля высших гармонических составляющих хотя и имеют взаимоиндуктивные связи, относятся к так называемым полям дифференциального рассеяния. Соответственно индуктивное сопротивление, определяемое этими полями, называется индуктивным сопротивлением дифференциального рассеяния.
Магнитные поля в лобовых частях и пазах или не сцепляются с другой обмоткой и не индуктируют в них ЭДС взаимоиндукции, например, поле в пазах только с одной обмоткой, или сцепляются с другой обмоткой очень слабо и поэтому взаимоиндуктивные связи этих полей не учитываются.
Магнитное сопротивление рассеяния практически полностью определяется сопротивлением воздушных промежутков, по которым они проходят. Это позволяет пренебречь сопротивлением стали.