Магнитное поле возбуждения синхронной машины

Процессы в синхронной машине при холостом ходе

При холостом ходе ток в обмотке якоря равен нулю. Обмотка возбуждения с током I_f образует магнитное поле возбуждения, МДС которого равна:

F_f= I_f W_f

Вследствие нелинейности магнитной характеристики возникают высшие гармоники МДС поля возбуждения. Поэтому принимаются меры по улучшению формы поля возбуждения, чтобы уменьшить содержание высших гармонических, поскольку высшие гармонические, не принимая участия в процессе преобразования энергии, вызывают добавочные потери. Улучшение формы поля возбуждения в явнополюсных машинах достигается выбором благоприятного соотношения между максимальным и минимальным зазором под полюсом, в неявнополюсных — выбором благоприятной относительной длины обмотанной части полюсного деления.

При воздействии поля возбуждения обмотке якоря индуктируется ЭДС E _f, которая содержит высшие гармоники. Искажение синусоидальности приводит к появлению добавочных потерь от высших гармонических. Поэтому ЭДС синхронных генераторов должны быть как можно ближе к синусоидальным.

Уменьшение содержания высших гармонических в кривой ЭДС достигается за счет укорочения шага обмотки якоря, размещения ее катушек в достаточно большом числе пазов, а также соединения фаз обмотки в звезду или треугольник.

В возбужденной машине при холостом ходе возникают механические потери на трение вращающихся частей P_мех, магнитные потери в стали магнитопровода якоря P_ст и некоторые добавочные электромагнитные потери P_д.х. Двигатель, приводящий синхронную машину во вращение, должен развивать мощность, равную сумме этих потерь

P_п.д= P_мех+P_ст+ P_д.х.

и составляющую 0,3—3 % полной мощности машины.

Форма поля возбуждения характеризуется системой коэффициентов k_f, k_Ф, a_d, k_В, зависящих от соотношения размеров в пределах полюсного деления.

Коэффициент формы поля возбуждения равен отношению основной гармоники индукции к амплитуде радиальной составляющей индукции на поверхности сердечника статора:

.

Коэффициент потока возбуждения равен отношению полного потока взаимной индукции к потоку взаимной индукции, определенному по первой гармонике индукции:

где

Расчетный коэффициент полюсного перекрытия равен отношению средней индукции к амплитуде радиальной составляющей индукции на поверхности сердечника статора:

Коэффициент формы ЭДС равен отношению действующего значения основной гармоники индукции к средней индукции в зазоре:

В явнополюсной машине коэффициенты поля зависят от соотношения размеров активной зоны. Влияние зубчатости сердечников и насыщение зубцов и ярма статора учитывается введением эквивалентного зазора на оси полюса.

Для неявнополюсной машины

; ;

;

где γ – коэффициент заполнения окружности ротора обмоткой возбуждения.

Дата добавления: 2014-01-04