3.2 Режим нагрузки

Симметричная трехфазная система ЭДС обмотки статора при подключении к нагрузке создаст симметричную систему токов.

Первая гармоника вращающейся волны МДС трехфазной обмотки статора

- угол между магнитными осями полей возбуждения и якоря,

- временной угол между ЭДС от потока возбуждения и током якоря .

Амплитуда МДС трехфазной обмотки

- действующее значение фазного тока статора,

- число последовательных витков в фазе статора,

Амплитуда первой гармоники радиальной составляющей индукции

Первая гармоника вращающейся волны индукции трехфазной обмотки статора

Волна первой гармоники индукции вращается с частотой равной частоте вращения ротора.

Магнитный поток первой гармоники поля статора в воздушном зазоре

Поток реакции якоря вращается относительно статора с синхронной скоростью и индуцирует в обмотке якоря ЭДС самоиндукции

Индуктивное сопротивление фазы обмотки якоря от потока трехфазной обмотки якоря называются индуктивными сопротивлениями реакции якоря.

Поля рассеяния обмотки якоря состоят

- поля пазового и лобового рассеяния,

- поля дифференциального рассеяния воздушного зазора от высших гармоник. Полное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки определяется суммой всех перечисленных частичных сопротивлений рассеяния

.

В синхронных машинах вследствие большой величины воздушного зазора дифференциальное рассеяние меньше пазового и лобового.

Полная ЭДС самоиндукции якоря

Синусоидально распределенные потоки статора и ротора, вращаясь синхронно, образуют единый вращающийся магнитный поток воздушного зазора . Поле статора (якоря) оказывает воздействие на поле ротора (индуктора), и поэтому называется также полем реакции якоря.

Синхронное вращение ротора по отношению к потоку воздушного зазора, обусловленное нулевой частотой тока в роторе, определило название данного типа электрических машин.

3.2 Двигательный режим

Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, если подвести к обмотке статора трехфазный ток из сети, а обмотку ротора, так же как и в генераторном режиме, питать постоянным током. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту же сторону и с такой же частотой вращения, как и поле статора.

4. Реакция якоря

4.1 Магнитное поле реакции якоря

Магнитные поля взаимоиндукции обмоток статора и ротора в установившемся режиме вращаются синхронно с ротором и неподвижны друг относительно друга.

Вместе с тем, в зависимости от характера тока нагрузки, угла направление магнитной оси поля реакции якоря по отношению к оси полюсов ротора (магнитной оси поля возбуждения), меняется. Направление потока реакции якоря относительно полюсов ротора определяется фазовым углом между ЭДС и током нагрузки фазы обмотки якоря . При реакция якоря направлена поперечно оси полюсов - по оси . При отстающем от ЭДС якоря токе реакция якоря направлена продольно оси полюсов ротора - по оси , и встречно потоку возбуждения (размагничивающее действие реакции якоря). При опережающем токе возникает продольная намагничивающая реакция якоря.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 4.1 Поля а) поперечной, б) продольной размагничивающей и в) продольной намагничивающей реакции якоря синхронной машины

Вследствие различной магнитной проводимости явнополюсного ротора по осям и меняется магнитное сопротивление потоку реакции якоря при различных нагрузках. Это вызывает трудности при расчете режимов работы синхронной машины. Для упрощения расчета удобно разложить поле реакции якоря по двум симметричным и ортогональным в электрических угловых координатах осям - по продольной оси и поперечной оси .

При этом вектор тока якоря представляется двумя составляющими. Одна из них называется поперечным током якоря, поскольку она создает поперечное поле якоря. Другая называется продольным током якоря, поскольку она создает продольное поле якоря.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 4.2. Разложение тока якоря на продольную и поперечную составляющие.

Амплитуда первой гармоники МДС якоря по осям и

Амплитуды первой гармоники индукции якоря по осям и

- коэффициенты формы поля реакции якоря по осям и ,

- коэффициенты насыщения магнитной цепи по осям и .

Потоки реакции якоря по осям и .

4.2 ЭДС самоиндукции продольной и поперечной реакции якоря

4.3 Индуктивные сопротивления продольной и поперечной реакции якоря

Индуктивные сопротивления фазы обмотки якоря от продольного и поперечного потока трехфазной обмотки якоря называются индуктивными сопротивлениями продольной и поперечной реакции якоря.

Индуктивные сопротивления рассеяния обмотки якоря по осям равны. Однако потокосцепление рассеяния обмотки якоря и соответствующую полную ЭДС рассеяния якоря также можно разложить по осям .

Полная ЭДС самоиндукции якоря по осям .

Продольное и поперечное синхронные индуктивные сопротивления обмотки якоря

Относительные значения .

Ненасыщенные значения

Активное сопротивление фазы обмотки якоря вычисляется аналогично вычислению активного сопротивления обмотки возбуждения по обмоточным данным. Относительное значение активного сопротивления фазы якоря синхронной машины .