4.3.1.Переходные эдс и реактивности синхронной машины.

Рассмотрим баланс магнитных потоков в продольной оси ротора синхронной машины при установившемся симметричном режиме её работы с отстающим по фазе током. При отсутствии насыщения каждый из потоков и их отдельные составляющие можно рассматривать независимо друг от друга.

Полный поток обмотки возбуждения при разомкнутом статоре состоит из полезного потокаи потока рассеяния:

Всвою очередь полезный поток

где – продольный поток в воздушном зазоре,

–продольная реакция статора.

Результирующий магнитный поток:

.

Рассмотрим, как изменится баланс магнитных потоков, если вследствие коммутаций в цепи статора поток продольной реакции статора внезапно увеличивается на (рис 4.4).

При этом будем считать, что кроме обмотки возбуждения, никаких других контуров в продольной оси ротора не имеется. В соответствии с законом Ленца приращение потока вызовет ответную реакцию обмотки возбуждения , причём приращения потокосцеплений должны компенсировать друг друга: +=0.

Считая потокосцепление выраженным в относительных единицах, а параметры ротора приведёнными к статору, это уравнение можно записать:

.

Рис.4.4. Баланс магнитных потоков

Вненасыщенной машине потоксоставляет некоторую постоянную долю потока, который характеризуется коэффициентом рассеяния обмотки возбуждения.

С увеличением потока отдопропорционально ему увеличивается потокотдо, что приводит к уменьшению потокаотдо. Однако. Зная коэффициент рассеяния, можно определить ту часть потока, которая связана со статором:.

Именно это потокосцепление и обусловленная им ЭДС в обмотке статорасохраняют в начальный момент переходного процесса свои предшествующие значения:

,

.

Электродвижущую силу называют поперечной переходной ЭДС, а реактивность– продольной переходной реактивностью (определяют по паспортным данным). Соответствие потокосцепления в продольной оси и ЭДС в поперечной оси объясняются связью.

Знак «минус» при переходе к комплексным переменным приводит к уменьшению фазы на (электрических). Таким образом, составляющей потокосцепления по осибудет соответствовать ЭДС по оси. Схемы замещения синхронной машины для начального момента переходного процессапредставлены на рис.4.5.

а б в

Рис.4.5. Схемы замещения синхронной машины в продольной оси:

а – с магнитной связью; б, в – с электрической

При отсутствии у ротора замкнутых контуров в поперечной оси поток поперечной реакции статора при переходных процессах может изменяться беспрепятственно. Поэтому внезапное изменение поперечной реакции статора можно учитывать как падение напряжения от токав реактивности, т.е. у такой машиныи.

4.3.2. Сверхпереходные эдс и реактивности синхронной машины

Установим ЭДС и реактивности, которыми можно характеризовать переходной процесс синхронной машины в начальный момент. Пусть ротор синхронной машины имеет не только обмотку возбуждения, но и демпферные обмотки. Наличие последних ещё не обеспечивает магнитной симметрии ротора, что вынуждает определить параметры машины отдельно в продольной и поперечной осях её ротора.

Условимся, что все параметры выражены в относительных единицах, причём параметры ротора приведены к статору. Примем, что обмотка статора и обе обмотки ротора в его продольной оси связаны между собой общим потоком взаимоиндукции , который определяет реактивность продольной реакции. Тогда внезапное приращение потокавызывает ответную реакцию ротора, которая образуется из приращений потока обмотки возбужденияи потока продольной демпферной обмотки. Баланс результирующих потоков, сцепленных с этими обмотками, должен остаться неизменным. Тогда для обмотки возбуждения

Для продольной демпферной обмотки

где – начальный ток в продольной демпферной обмотке,

–реактивность рассеяния обмотки.

На основе этих уравнений имеем .