Магнитный поток якоря пропорционален МДС обмотки якоря F a и обратно пропорционален магнитному сопротивлению Rμ контура, по которому этот поток замыкается. Основную часть магнитного сопротивления составляют воздушные промежутки σ между статором и ротором. В неявнополюсном генераторе можно принять, что вдоль всего полюсного деления машины σ=const, а следовательно, Rμ=const. Поэтому в этих генераторах поток якоря и индуцируемая им ЭДС Е а являются функцией МДС F а и не зависят от положения оси этой МДС относительно полюсов.
В явнополюсной синхронной машине ротор в магнитном отношении является несимметричным (по продольной его оси воздушный зазор меньше, чем по поперечной). Вследствие этого при изменении характера нагрузки и угла ψ магнитное сопротивление для потока якоря будет меняться. Поэтому в явнополюсном генераторе созданный якорем магнитный поток и его форма зависят от двух величин — МДС F a и угла ψ. Это вызывает затруднения в учете влияния поля якоря на поле возбуждения.
|
|
Рис. 12. Разложение МДС якоря F а на две составляющие: F d и F q
Для облегчения учета реакции якоря в явнополюсной машине широко применяется метод двух реакций, предложенный в 1895 г. французским электротехником А. Блонделем.
Согласно этому методу 1-я гармоника МДС реакции якоря F a раскладывается на две составляющие:
На рис. 12 для двухполюсной машины показаны векторы МДС F α и составляющие этой МДС F d и F q. Пространственный вектор МДС F α на рисунке ориентирован в соответствии с распределением тока i в проводниках обмотки статора (внешняя окружность). Предполагается, что ток отстает от индуцированной ЭДС на угол ψ. Направление ЭДС е в проводниках определено по правилу правой руки и показано на внутренней окружности рис. 12.
Составляющая F d совпадает с осью полюсов и является продольной составляющей реакции якоря. Составляющая F q направлена перпендикулярно оси полюсов и является поперечной реакцией якоря. Можно принять, что первая составляющая создается током I d, а вторая - током I q (см. рис. 11). Первые гармоники МДС составляющих реакции якоря будут равны:
Намагничивающая сила первой гармоники трехфазной обмотки F1 = 3/2Fф1»1,35 Iфwфкоб1/p
По оси каждой из составляющих реакции якоря воздушные зазоры между статором и ротором неизменны, поэтому потоки, созданные этими составляющими, будут зависеть только от соответствующих МДС. Распределение кривой поля для каждой из составляющих реакции якоря сохраняет свою форму при любых значениях угла ψ и будет зависеть от зазора и конфигурации полюсного наконечника.
|
|
При расчетах и построении векторных диаграмм для синхронных явнополюсных машин приходится определять результирующую МДС при нагрузке от совместного действия обмоток возбуждения и якоря. Но эти обмотки имеют различное пространственное распределение, и поэтому одинаковые МДС этих обмоток создадут различные потоки 1-й гармоники в зазоре машины. Распределенная обмотка якоря создает синусоидальные МДС Fd и Fq, а сосредоточенная обмотка возбуждения образует МДС FB прямоугольной формы. Поэтому, чтобы определить результирующую МДС, требуется сделать приведение одной МДС к другой. Так как обычно при расчетах и построении диаграмм используется характеристика холостого хода E=f(FB), то целесообразно сделать приведение МДС якоря к обмотке возбуждения.
Для того чтобы для МДС Fd и Fq найти эквивалентные им по действию МДС обмотки возбуждения Fad и Faq, требуется умножить первые соответственно на коэффициенты kd. и kq (коэффициенты реакции якоря):
Таким образом, МДС обмотки возбуждения Fad и Faq будут создавать такое распределение полей, 1-е гармоники которых будут индуцировать в обмотке якоря такие же ЭДС, как и 1-е гармоники полей, созданных МДС Fd и Fq (соответственно).