3.3. Приведение электромагнитных величин обмоток см.

[Вольдек с. 643 Костенко с. 172,178.]

Обмотки якоря и возбуждения синхронной машины имеют различное пространственное расположение, числа фаз, числа витков, различные конструкции, поэтому одинаковые по величине МДС и токов этих обмоток создают различные потокосцепления и потоки в зазоре между статором и ротором

Для определения их совместного влияния на характеристики машины необходимо иметь возможность приведения МДС и токов одной обмотки к эквивалентной МДС токам другой обмотки.

1.Эквивалентная мдс возбуждения:

Амплитуда основной гармоники индукции от МДС возбуждения:

Bfm1 = Kf * 0 * Ffm = Kf * Bfm = Kf * 0 * If * wf/2p

Амплитуда основной гармоники индукции от МДС якоря:

Bad1m = 0 * Fad1m * Kd

Эквивалентная МДС обмотки возбуждения по оси d:

Приравняв Bfm1 и Bad1m получим эквивалентную МДС возбуждения Ffem:

Bfm1 = Kf * 0 * Ffmed = Bad1m = 0 * Fad1m * Kd

Kf * Ffmed = Fad1m * Kd

Ffmed = Kd / Kf * Fad1m = Kad * Fad1m

где Kad = Kd / Kf

СМ. 3.8. 25.02.2006. 11.02.07. 23.09.10

Эквивалентная МДС обмотки возбуждения по оси q:

Ffmeq = Kq / Kf * Faq1m = Kaq * Faq1m

где Kaq = Kq / Kf,

Kad, Kaq – коэффициенты приведения МДС реакции якоря к обмотке возбуждения.

2. Приведение токов.

Для приведения токов: [Костенко (8.11). с. 172.]:

Fad1m = m1 * 2 /  * I1 * Коб1 w1 / pτ

получим следующие выражения для получения приведенных токов в обмотке возбуждения эквивалентного тока якоря I1d :

Ifed = m1 * 2 /  * w1 / wf * Коб1 * I1 * Kad = KIaf * I1 * Kad

Где KIadf = m1 * 2 /  * w1/ wf * Коб1

Аналогично для составляющей по поперечной оси:

Kaq = Kq / Kf

Ifeq = m * 2 /  * w1 / wf * Коб1 * I1 * Kaq = KIaf * I1 * Kaq

Где KIaqf = m1 * 2 /  * w1/ wf * Коб1

В неявнополюсной машине Kd = Kq = 1 и Kad = Kaq = 1/ Kf и приведение НС якоря к обмотке возбуждения осуществляется аналогично.

3.3. Магнитные поля и параметры успокоительной обмотки.

В нормальном установившимся режиме работы СМ основная гармоника реакции якоря, вращающаяся синхронно с ротором, неизменна по величине и поэтому токов в успокоительной обмотке не индуцирует.

Однако при неустановившихся, не симметричных и других особых режимах работы потоки поля реакции якоря Фad и Фaq пульсируют во времени и индуктируют в успокоительной обмотке значительные по величине токи. Эти токи, взаимодействуя с потоком СМ, создают моменты, стабилизирующие работу СМ.

В неявнополюсной машине роль стабилизирующей обмотки выполняет массивный ротор.

СМ. 3.9. 28.08.2010. 23.09.10. 22.09.11.

3.4. Уравнения напряжений синхронного генератора

Напряжение на выводах генератора, работающего с нагрузкой, отличается от напряжения этого генератора в режиме х.х. Это объясняется влиянием ряда причин: реакцией якоря, магнитным потоком рассеяния, падением напряжения в активном сопротивлении обмотки статора.

Как было установлено, при работе нагруженной синхронной машины в ней возникает несколько МДС, которые, взаимодействуя, создают результирующий магнитный поток.

Однако при учете факторов, влияющих на напряжение синхронного генератора, условно исходят из предположения независимого действия всех МДС генератора, т. е. предполагается, что каждая из МДС создает собственный магнитный поток.

Но следует отметить, что такое представление не соответствует физической сущности явлений, так как в одной магнитной системе возникает один лишь магнитный поток — результирующий.

Но в данном случае предположение независимости магнитных потоков дает возможность лучше понять влияние всех факторов на работу синхронной машины.

Итак, выясним, каково же влияние магнитодвижущих сил на работу явнополюсного синхронного генератора.

1. МДС обмотки возбуждения Ff создает магнитный поток возбуждения Фf, который, сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней основную ЭДС генератора Еf.

2. МДС реакции якоря по продольной оси Fаd создает магнитный поток Ф_аd, который наводит в обмотке статора ЭДС реакции якоря Eаd [см. (20.22)], значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению реакции якоря по продольной оси Xad [см. (20.24)].

Это сопротивление характеризует уровень влияния реакции якоря по продольной оси на работу синхронного генератора.

При насыщенной магнитной системе машины магнитный поток реакции якоря Фаd меньше, чем при ненасыщенной магнитной системе.

Объясняется это тем, что поток Фаd почти полностью проходит по стальным участкам магнитопровода, преодолевая небольшой воздушный зазор, а поэтому при магнитном насыщении сопротивление этому потоку, заметно возрастает. При этом индуктивное сопротивление хаd уменьшается.

3. МДС реакции якоря по поперечной оси Fаq создает магнитный поток Фаq, который наводит в обмотке статора ЭДС Еаq, значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению реакции якоря по поперечной оси Xaq.

Сопротивление Хaq не зависит от магнитного насыщения машины, так как при явнополюсном роторе поток Фаq проходит в основном по воздуху межполюсного пространства.

4. Магнитный поток рассеяния обмотки статора Фa наводит в обмотке статора ЭДС рассеяния Еa, значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению рассеяния фазы обмотки статора Xa:

СМ. 3.10. 11.02.07.20.07.09. 23.09.10

Ea = - j I1 * Xa

5. Ток в обмотке статора 11 создает активное падение напряжения в активном сопротивлении фазы обмотки статора R1:

Ur = I1* R1

Геометрическая сумма всех перечисленных ЭДС, наведенных в обмотке статора, определяет напряжение на выходе синхронного генератора: