Лекция 3.2.Электромагнитные процессы при холостом ходе и нагрузке

Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе создается индуктором. В явнополюсной машине воздушный зазор выполняется неравномерным для приближения формы распределения индукции в зазоре к синусоидальной. Тем не менее, она не синусоидальна. Отношение амплитуды основной гармоники индукции от поля возбуждения к максимальному значению несинусоидальной кривой – это коэффициент формы поля возбуждения

.

Его величина зависит от: , , . При

Рис.3.11

При неявнополюсном роторе близкая к синусоидальной форма кривой индукции достигается выбором соотношений длин обмотанной и необмотанной частей ротора. При

коэффициент формы поля возбуждения

.

При нагрузке машины трехфазная система токов статора (якоря) создает вращающееся магнитное поле реакции якоря, которое вращается синхронно с ротором, взаимодействует с полем возбуждения и создает единое магнитное поле машины. Характер взаимодействия полей зависит от характера нагрузки.

При чисто активной нагрузке ЭДС и ток якоря совпадают по фазе, ЭДС и ток имеют максимальное значение в витках под серединой полюса, а МДС поля реакции якоря направлена по поперечной оси машины и является поперечной по отношению к МДС поля возбуждения.

Рис.3.11.

При индуктивной нагрузке ток отстает от ЭДС на 90 град во времени, а МДС поля реакции якоря отстает от МДС поля возбуждения на 180 град в пространстве и направлена вдоль продольной оси машины в направлении, противоположном МДС поля возбуждения, т.е. размагничивает машину. Реакция якоря характеризуется как продольная размагничивающая.

Рис.3.12.

При емкостной нагрузке ток якоря опережает ЭДС на 90 град во времени, а МДС поля реакции якоря совпадает с МДС поля возбуждения в пространстве и направлена вдоль продольной оси машины в том же направлении, что и МДС поля возбуждения, т.е. подмагничивает машину. Реакция якоря характеризуется как продольная подмагничивающая.

В общем случае активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузки ток и созданную им МДС вращающегося магнитного поля раскладывают на две составляющие: продольную и поперечную

А процесс рассматривают отдельно по продольной и поперечной осям.

Рис.3.13

Рис. 3.14

Коэффициент формы кривой поля продольной и поперечной реакции якоря

Коэффициенты и зависят от , и .

МДС продольной и поперечной реакции якоря проводят свои магнитные потоки по продольной и поперечной осям и , а эти потоки наводят в обмотке статора ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС поперечной реакции якоря . Векторные диаграммы магнитных потоков и ЭДС неявнополюсной и явнополюсной машин поясняют происходящие процессы.

Рис.3.15

Рис.3.16

Результирующий магнитный поток в воздушном зазоре определяет степень насыщения магнитной цепи машины и положение рабочей точки на кривой намагничивания ее магнитной цепи

Аналогично результирующая ЭДС от результирующего магнитного потока косвенно определяет степень насыщения машины

.

Для удобства анализа ЭДС продольной и поперечной реакции якоря заменяют произведениями составляющих токов на некоторые индуктивные сопротивления, которые называют сопротивлениями продольной и поперечной реакции якоря,

и .

Величина этих сопротивлений зависит от геометрических размеров и обмоточных данных машины

.

ЭДС поля рассеяния представляют тоже в виде произведения тока якоря на некоторое индуктивное сопротивление, которое называют индуктивным сопротивлением рассеяния

,

где или - индуктивное сопротивление рассеяния обмоток статора.

,

где: и - продольное и поперечное индуктивные синхронные сопротивления.

Параметры явнополюсных СГ в о. е.

Параметры неявнополюсных СГ в о. е.