Магнитное поле синхронной машины при нагрузке

При нагрузке синхронной машины ток статора делает свое магнитное поле. Большая часть этого поля замыкается через ротор и, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, определяет все главные характеристики и свойства синхронной машины. Процесс такового взаимодействия именуется реакцией якоря. А поле статора, участвующее в этом взаимодей­ствии, именуют полем реакции якоря. Разглядим поле Магнитное поле синхронной машины при нагрузке реакции якоря при симметричной нагрузке синхронной машины.

Пусть машина работает в генераторном режиме. Обмотку статора изобразим в виде зубцового слоя с плотно уложенными проводниками (рис. 5.7). Фазы обмотки представим их магнитными осями.

Рис.5.7

Ротор крутится с частотой n =60f1/p против часовой стрелки. Принимая допущение о том, что Магнитное поле синхронной машины при нагрузке МДС об­мотки возбуждения Ff и сделанный ею маг­нитный поток Фf являются синусоидаль­ными пространственными волнами, изобра­зим их в виде крутящихся векторов на всеохватывающей плоскости. Совместим вещест­венную ось всеохватывающей плоскости с осью фазы А, тогда, согласно рис. 5.7, векторы Ff и Фf можно записать в виде

где Ff и Фf - действующие Магнитное поле синхронной машины при нагрузке значения первых гармоник МДС и потока возбуждения.

При вращении ротора поток Фf индуцирует в обмотке статора ЭДС E0, изображаю­щий вектор которой

Согласно этому выражению вектор ЭДС E0 отстает от вектора потока Фf на 90°. Под действием ЭДС E0 по обмотке статора потечет ток I1, сдвинутый относительно ЭДС E Магнитное поле синхронной машины при нагрузке0 на угол ψ1,

Проекции этого тока на фазные оси ABC дают секундные значения токов в фазах статора

Как было показано в главе 3, симметричная система трехфазных токов образует результирующую МДС, 1-ая пространственная гармоника которой представляет собой бегущую волну,

Положение максимума этой волны определяется пространственным углом α = ωt - ψ, подходящим на всеохватывающей плоскости положению Магнитное поле синхронной машины при нагрузке изображающего вектора тока I1. Как следует, синусоидальную пространственную волну результирующей МДС обмотки статора можно представить на всеохватывающей плоскости изображающим вектором, совпадаю­щим по фазе с вектором тока I1,

Система изображающих векторов позволяет наглядно проиллюстрировать нрав взаимодействия поля реакции якоря с полем возбуждения. На рис. 5.8 представлены векторные диаграммы при разном характере Магнитное поле синхронной машины при нагрузке нагрузки.

Рис.5.8

Если ток статора I1 совпадает по фазе с ЭДС Eo, то вектор МДС реакции якоря F1 от­стает от МДС обмотки возбуждения на угол 90°. Такую реакцию якоря при активной нагруз­ке именуют поперечной реакцией якоря. Если ток I1 отстает от ЭДС Eo на угол ψ1 (активно-индуктивная нагрузка), то Магнитное поле синхронной машины при нагрузке МДС реакции якоря F1 будет отставать от МДС обмотки возбуждения Ff на угол 90°+ψ1. При всем этом молвят, что реакция якоря носит размагничи­вающий нрав, потому что проекция вектора F1 на ось d ориентирована навстречу вектору Ff. Если ток I1 опережает ЭДС Ёo на угол ψ (активно-емкостная нагрузка), то вектор F Магнитное поле синхронной машины при нагрузке1 будет отставать от вектора Ff на угол 90o – ψ1. В данном случае реакция якоря носит намагничи­вающий нрав, потому что проекция F1 на ось d ориентирована согласно с вектором Ff

Приведенный анализ дает доброкачественную картину процесса взаимодействия поля реакции якоря с полем возбуждения. Для количественной оценки результатов такового взаимодействия не­обходимо Магнитное поле синхронной машины при нагрузке знать закон рассредотачивания магнитного поля реакции якоря в воздушном зазоре.

В неявнополюсной машине определение закона рассредотачивания магнитного поля реак­ции якоря не представляет затруднений. Так как зазор неявнополюсной машины практи­чески не изменяется, то кривая рассредотачивания магнитного поля реакции якоря повторяет кривую рассредотачивания МДС F1рез независимо от того Магнитное поле синхронной машины при нагрузке, какое положение занимает волна МДС относительно ротора. В данном случае магнитную индукцию поля реакции якоря, как и МДС, можно представить на всеохватывающей плоскости в виде вращающегося вектора:

Рис.5.9

В явнополюсных машинах зазор не­равномерный, потому нрав рассредотачивания поля реакции якоря будет зависеть от положения оси поля относительно ротора (другими Магнитное поле синхронной машины при нагрузке словами от угла ψ1). Это обстоя­тельство значительно затрудняет расчет поля реакции якоря. Для упрощения расчета используют принцип на­ложения, в согласовании с которым поле реакции якоря определяется как сумма 2-ух полей от составляющих МДС F1 по осям симметрии ротора d и q (рис.5.9),

Удобство разложения начального вектора МДС F Магнитное поле синхронной машины при нагрузке1 на составляющие по осям d и q со­стоит в том, что для определения результирующего поля довольно выстроить всего две картины поля: поле реакции якоря по продольной оси (ψ1 = ±90°) и поле реакции якоря по поперечной оси (ψ2 = 0). Кривые рассредотачивания магнитных индукций этих полей при сину­соидальном рассредотачивании МДС представлены на Магнитное поле синхронной машины при нагрузке рис. 5.10.

Таковой способ расчета магнитного поля реакции якоря явнополюсной машины получил заглавие способа 2-ух реакции.

Рассредотачивание магнитных индукций поля реакции якоря по осям d (рис. 5.10, а) и q (рис.5.10б) имеет значительно несинусоидальный нрав, но форма кривых не находится в зависимости от нрава нагрузки синхронной машины, потому что Магнитное поле синхронной машины при нагрузке положение полей Bad и Baq относительно

ротора остается постоянным.

Рис.5.10

При анализе рабочих процессов синхронной машины рассматривают только 1-ые пространственные гармоники этих полей, полагая, что ЭДС обмотки статора от высших гармо­ник подавляются подходящим выбором рассредотачивания и укорочения шага обмотки.

Амплитуды первых гармонях пола реакции якоря получают, разлагая действительную Магнитное поле синхронной машины при нагрузке кривую поля в ряд Фурье:

где kd, kq - коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря.

Коэффициенты kd и кq так же, как и коэффициент формы поля обмотки возбуждения kf явнополюсной машины, зависят от геометрических размеров магнитной цепа на участке зазора:

Эти зависимости могут быть получены на базе расчета магнитного Магнитное поле синхронной машины при нагрузке поля реакции якоря. Они приводятся в руководствах по проектированию синхронных машин.


make-irregular-plural-forms-of-the-following-nouns-use-a-grammar-textbook-if-necessary.html
make-up-a-dialogue-between-the-guide-and-tourists.html
make-up-general-questions-to-the-following-sentences.html