Приведение электромагнитных величин обмоток синхронной машины

Приведение н. с. и тока якоря к обмотке возбуждения. Обмотки якоря и возбуждения синхронной машины имеют различное пространственное распределение, и поэтому одинаковые по величине

Рис. 32-14. Векторная диаграмма потокосцеплений и э. д. с. рассеяния якоря синхронной машины

н. с. этих обмоток создают различные по величине потоки основной гармоники поля в зазоре между статором и ротором. Магнитные характеристики, или характеристики холостого хода, выражают зависимость потока и э. д. с. якоря от тока if или н. с. F_f возбуждения. С другой стороны, возникает необходимость определения, с учетом насыщения, потоков и э. д. с, создаваемых совместным действием токов или н. с. возбуждения и якоря.

Для возможности использования при этом указанных -выше характеристик необходимо найти ток или н. с. возбуждения, эквивалентные данному току или н. с. якоря, или, иначе говоря, привести ток или н. с. якоря к обмотке возбуждения.

Величины якоря, приведенные к обмотке возбуждения, будем обозначать дополнительно штрихами. Тогда на основании изложенного в § 32-1 и 32-2 для н. с. якоря по продольной оси можно написать

Левая часть этого выражения представляет собой основную гармонику доля, созданного продольной н. с. якоря F_ad> а правая — равновеликую основную гармонику поля, созданную эквивалентной н. с. возбуждения F'_ad- Согласно выражению (32-45), приведенная к обмотке возбуждения продольная н. с. якоря

Аналогично для приведенной к обмотке возбуждения поперечной н, с. якоря получим

Величины k_d и kg называются коэффициентами реакции якоря. Кривые этих коэффициентов для явнополюснЫх машин изображены на рис. 32-15, а, б, в.

Вместо приведенных н. с. можно рассматривать также приведенные токи якоря. Если в выражение (32-45) подставить F_ad из (32-23)

Для неявнополюсных машин k_ad = k_aq = 1, a k_f определяется равенством (32-17). Поэтому для таких машин

В связи с этим в неявнополюсных машинах можно производить приведение н. с. якоря F_a и тока якоря / без разложения их на составляющие, причем

Приведение обмотки возбуждения к обмотке якоря. При нормальном установившемся режиме работы синхронной машины с симметричной нагрузкой фаз процесс взаимной индукции между якорем и индуктором происходит односторонне: поток возбуждения вращается относительно якоря и индуктирует в его обмотке э. д. с, но поток реакции якоря неподвижен относительно индуктора, и поэтому в обмотках возбуждения и успокоительной, расположенных на индукторе, э. д. с. не индуктируются. Однако в неустановившихся, несимметричных и других особых режимах работы синхронной машины процесс взаимной индукции протекает двусто-ронне, т. е. потоки якоря индуктируют э. д. с. и токи также в обмотках индуктора. При этом обмотку якоря синхронной машины можно рассматривать как первичную. При такой двусторонней трансформаторной связи для исследования указанных режимов работы целесообразно привести обмотку индуктора к обмотке якоря подобно тому, как это делается для трансформаторов и асинхронных машин.

Приведение обмотки возбуждения можно рассматривать как воображаемую ее замену обмоткой, идентичной обмотке якоря, с сохранением энергетических соотношений и соблюдением идентичности электромагнитных процессов.

Так как реальная обмотка возбуждения является однофазной, а приведенная — многофазной, то коэффициенты приведения тока ki и напряжения k_u будут различны, как и у асинхронной машины

при Щ\ ф Щ, (см. § 24-3). Токи «фаз» приведенной обмотки возбуждения составляют симметричную m-фазную систему токов, создающую магнитный поток по продольной оси. В нормальном устанбвив-шемся режиме работы эти токи постоянны («застывший т-фазный переменный ток»). При этом следует представить себе также, что ось одной из фаз приведенной обмотки возбуждения совпадает с продольной осью машины. Эту фазу, можно назвать основной и ток этой фазы if и напряжение и} рассматривать в качестве тока и напряжения приведенной обмотки возбуждения. В симметричном установившемся режиме работы if и и} соответствуют амплитудам тока и напряжения «застывшего переменного тока» яг-фазной об-.мотки.

Реальная обмотка возбуждения с током i_f и приведенная обмотка с током i'f должны создавать одинаковое поле основной гармоники в воздушном зазоре. Поэтому

представляет собой коэффициент приведения тока возбуждения, отличающийся от k_ld [см. формулу (32-51)1 на уТ,

Мощности реальной и приведенной "обмоток возбуждения должны быть одинаковы. Если. Uf — напряжение на зажимах реальной обмотки возбуждения и и) — напряжение приведенной обмотки возбуждения, то

где

является коэффициентом приведения напряжения возбуждения. Коэффициент приведения сопротивлений и индуктивностей

причем приведенные сопротивления и индуктивности определяются соотношениями

Полученные коэффициенты приведения действительны как для явнополюсных, так и для неявнополюсных машин.

Проверим соотношения (32-57), (32-61) и (32-62) по величине потерь в приведенной обмотке возбуждения. Для этих потер*», согласно соотношениям (32-57), (32-61) и (32452), будем иметь выражение

т. е. они, как это и должно быть, равны потерям в реальной обмотке возбуждения.

Приведенные индуктивности обмотки возбуждения. Аналогично формулам (24-35) для асинхронной машины приведенные взаимные индук?ивности обмоток возбуждения и якоря синхронной машины

Согласно выражениям (32-7), (32-39), (32-58) и (32-60), М'_ш и M'aif равны друг Яругу, а в соответствии с равенствами (32-34) и (32-38) они равны также L_ad, т. е.

Таким образом, как и в трансформаторах и асинхронных машинах, приведенные взаимные индуктивности равны собственной индуктивности первичной обмотки от основной гармоники поля в зазоре.

На основании выражений (32-13) и (32-61) приведенное значение индуктивности обмотки возбуждения от поля в зазоре

является приведенной индуктивностью дифференциального рассеяния обмотки возбуждения, которую можно представить в виде

Рис 32-16 Коэффициент дифференциального рассеяния обмотки возбуждения неявнополюсной*син-хронной машины

График зависимости k_fK = f (у) по уравнению (32-69) изображен на рис. 32-16.

В соответствии с изложенным приведенную полную индуктивность обмотки возбуждения

является приведенной индуктивностью рассеяния обмотки возбуждения.

Дата добавления: 2015-07-18