Принцип устройства и работы синхронной машины

§5 принцип устройства и работы синхронной машины

Физическая модель СМ представляет собой трехфазную явнополюсную синхронную машину.

СМ, в которых переходные процессы существенно влияют на результаты расчетов, следует представлять уравнениями Парка – Горева, либо ЭДС и сопротивлением, соответствующими рассматриваемому режиму.

§5.1 Понятие обобщенного вектора

Для трехфазной симметричной системы векторов напряжения или тока (три вектора сдвинуты на 120⁰) мгновенное значение в каждой фазе получается как проекция соответствующего вектора на ось времени.

Вращение вектора с угловой скоростью и дает изменение мгновенных значений тока или напряжения во времени.

Мгновенные значения параметров режима можно определить и другим способом.

Рекомендуемые материалы

Для каждой из фаз введем неподвижные оси времени , , . Проекция одного вектора , вращающегося с угловой скоростью , на эти оси времени даст изменение мгновенных значений тока фаз. Этот вектор называется обобщенным или изображающим вектором трехфазной системы.

Достоинством обобщенных векторов является то, что их легко связать с вращающимися потоками роторных цепей.

§5.2 Принцип работы СМ

 – закон Фарадея

Ось  – магнитная ось фазы ; оси , ,  – неподвижны в пространстве.

Рассмотрим режим холостого хода синхронной машины.

Постоянный ток, протекая по обмотке возбуждения, создает магнитный поток . Часть этого магнитного потока  замыкается через железо статора (полезный поток). Другая часть  (поток рассеяния ротора) – замыкается по воздуху и определяется как

                                            ,

где  – коэффициент рассеяния ротора.

При вращении магнитного потока  в воздушном зазоре машины в обмотках статора наводятся ЭДС.

                                           

где , ,  – потокосцепления магнитного потока  с обмотками фаз.

Для каждого потокосцепления можно записать:

                               

 – максимальное значение потокосцепления, при совпадении оси полюсов ротора с осью фаз, (то есть обмотка возбуждения параллельна фазной обмотке).

, если обмотки перпендикулярны.

 – угол между осью  и осью фазной обмотки в начальный момент времени, « » – продольная, « » – поперечная.

                      

 – амплитуда обобщенного вектора ЭДС. Индекс « » указывает на направление ЭДС.

 – ЭДС холостого хода – действующее значение ЭДС, наводимой в статорной обмотке генератора, работающего на холостом ходу.

§5.3 Работа генератора под нагрузкой в установившемся режиме

При нагрузке генератора по статорным обмоткам протекают симметричные токи, которые определяются как проекция вектора  на оси фаз . Обобщенный вектор тока можно разложить на продольную  и поперечную  составляющие.

 – результирующий поток, связанный со статорной обмоткой.

Ток  создает поток продольной реакции статора ;

;

 создает поток поперечной реакции статора ; .

Так как потокосцепления и наводимые ЭДС пропорциональны магнитным потокам, то ЭДС реакции статора:

                                            

,  – индуктивные сопротивления продольной и поперечной составляющей реакции статора.

Ток  создает поток рассеяния статора

                                     ;

                                  .

Если пренебречь активным сопротивлением (), то напряжение на выводах статорной обмотки можно определить следующим образом:

     

 – синхронное сопротивление СМ по продольной оси,

 – синхронное сопротивление СМ по поперечной оси.

Обратите внимание на лекцию "12.7 Нерегулярные двухуровневые планы".

Для явнополюсной машины , так как в направлении оси q у явнополюсной машины воздушный зазор больше, чем в напряжении оси d.

Напряжение на выводе статорной обмотки можно разложить на составляющие:

Для неявнополюсной машины .