Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины

Явнополюсная машина. На рис. 3, а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления. Распределение магнитной индукции поля обмотки возбуждения на внутренней поверхности якоря представлено на рис. 3, б. Реальное распределение (1) магнитной индукции, вследствие несинусоидальности, можно разложить на основную (2) и высшие гармонические составляющие.

Рис. 3 Рис. 4

синхронный машина постоянный ток Выше названные гармоники поля обмотки возбуждения индуктируют в обмотке якоря основную и высшие гармоники ЭДС. Высшие гармоники ЭДС малы, так как малы соответствующие им гармоники магнитной индукции поля обмотки возбуждения, а также и из-за укорочения шага обмотки якоря и ее распределения.

Амплитуда основной гармоники поля равна.

.

где — амплитуда реального распределения индукции поля обмотки возбуждения; - коэффициент формы поля обмотки возбуждения; - минимальный воздушный зазор; - максимальный воздушный зазор; - длина дуги полюсного наконечника;a — коэффициент полюсной дуги; - магнитная проницаемость воздуха; - коэффициент воздушного зазора; - коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси (продольная ось d совпадает с продольной осью симметрии каждого полюса индуктора, поперечная ось q посередине между соседними главными полюсами); - магнитодвижущая сила (МДС) полюса обмотки возбуждения; wf, if — число витков и ток обмотки возбуждения.

Обычно, , что позволяет обеспечить высокие значения коэффициента формы поля обмотки возбуждения.

Неявнополюсная машина. На рис. 4,а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре неявнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления??. Распределение магнитной индукции поля обмотки возбуждения на внутренней поверхности якоря представлено на рис. 4,б. Реальное распределение (1) магнитной индукции имеет вид трапеции, которое можно разложить на основную (2) и высшие гармонические составляющие.

Амплитуда основной гармоники поля обмотки возбуждения.

.

где — коэффициент формы поля обмотки возбуждения; - обмоточный коэффициент обмотки возбуждения; y — отношение числа пазов обмотки возбуждения к полному числу пазовых делений наружной поверхности индуктора. Обычно, что позволяет получить.

При наличии тока в обмотке якоря синхронной машины возникает магнитное поле, действие которого на магнитное поле обмотки возбуждения называется реакцией якоря.

Индуктор (ротор) явнополюсной машины имеет магнитную несимметрию вследствие большого магнитного сопротивления междуполюсного промежутка (поперечная ось q). Кроме того, ротор синхронной машины (как явнополюсной, так и неявнополюсной) имеет и электрическую несимметрию, так как ось обмотки возбуждения каждого полюса расположена только по продольной оси d.

Ввиду наличия магнитной несимметрии у явнополюсного индуктора возникает необходимость рассматривать действие реакции якоря по продольной и поперечной осям в отдельности. Метод такого рассмотрения называется методом или теорией двух реакций. При этом предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси, не влияют на значение потоков, действующих по продольной оси, и наоборот.