Уравнение напряжений синхронного генератора

Напряжение синхронного генератора, работающего под нагрузкой, отличается от его напряжения при XX. Это происходит из-за ряда причин: реакции якоря, магнитного потока рассеяния, падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора.

При работе синхронной машины в ней возникают несколько МДС. Они взаимодействуют между собой и создают результирующий магнитный поток.

Если предположить, что действия всех МДС синхронной машины не зависимы друг от друга, то это даст возможность лучше понять влияние всех факторов на работу этой машины, хотя такое предположение и не соответствует физической сущности явлений.

Влияние МДС на работу явнополюсного синхронного генератора заключается в следующем:

1. МДС обмотки возбуждения создает магнитный поток возбуждения , который наводит в обмотке статора основную ЭДС генератора .

2. МДС реакции якоря по продольной оси создает магнитный поток , который наводит в обмотках статора ЭДС реакции якоря , пропорциональную сопротивлению реакции якоря по продольной оси . Сопротивление зависит от степени насыщения магнитной системы: при магнитном насыщении сопротивление магнитному потоку возрастает, а индуктивное сопротивление уменьшается.

3. МДС реакции якоря по поперечной оси создает магнитный поток , который наводит в обмотке статора ЭДС , пропорциональную индуктивному сопротивлению реакции якоря по поперечной оси . Величина сопротивления практически не зависит от степени насыщения магнитной системы машины, так как в явнополюсной синхронной машине поток проходит в основном, по воздуху межполюсного пространства.

4. Магнитный поток рассеяния обмотки статора наводит в ней ЭДС рассеяния , пропорциональную индуктивному сопротивлению рассеяния фазы обмотки статора:

(2.60)

5. Ток в обмотке статора создает активное падение напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки статора:

(2.61)

Тогда напряжение на зажимах синхронного генератора будет определяться геометрической суммой всех ЭДС, наведенных в обмотке статора:

(2.62)

Пренебрегая активным падением напряжения , т.к. значение активного сопротивления фазы обмотки статора для синхронных машин средней и большой мощности невелико, получим:

(2.63)

Выражения (2.62) и (2.63) представляют собой уравнения напряжений явнополюсного синхронного генератора.

В неявнополюсных синхронных генераторах реакция якоря характеризуется полной МДС статора без разложения ее по осям d и q, т.к. магнитные сопротивления в этих машинах по продольной и поперечной осям одинаковы.

Тогда ЭДС реакции якоря в обмотке статора :

(2.64)

Поток реакции якоря и поток рассеяния статора создаются одним током , поэтому индуктивные сопротивления x_a и x₁ можно рассматривать как суммарное индуктивное сопротивление

,

которое называется синхронным сопротивлением неявнополюсной машины.

Следовательно, ЭДС реакции якоря и ЭДС рассеяния также надо рассматривать как сумму

. (2.65)

где - синхронная ЭДС неявнополюсной машины.

Тогда уравнение напряжений неявнополюсного синхронного генератора имеет вид:

(2.66)

или

(2.67)