Сопротивления и ЭДС синхронной машины

В соответствии с рис. 1.21 по продольной оси d магнитный поток замыкается по пути с наименьшим магнитным сопротивлением и имеет максимальную возможную величину. Поэтому индуктивность L_d и индуктивное сопротивление х_d статора будут максимальными.

По поперечной оси q магнитный поток замыкается по пути с наибольшим магнитным сопротивлением, так как путь потока по воздуху здесь больше, чем по продольной оси. Поэтому индуктивность L_q и индуктивное сопротивление х_q статора будут минимальными.

Отличие х_d и х_q особенно заметно у гидрогенераторов, ротор которых выполняется явнополюсным. Для турбогенераторов, выполняемых с гладким неявнополюсным ротором, х_d = х_q.

Итак, сопротивления х_d и х_q определяются магнитными потоками по продольной и поперечной осям СМ.

При внезапном изменении магнитного потока статора в обмотке возбуждения наводится ток, который создает магнитный поток, направленный навстречу потоку статора. Магнитный поток статора встречает большее сопротивление, и некоторая часть этого потока вытесняется на пути рассеяния. Таким образом, та же намагничивающая сила статора в этих условиях создает меньший магнитный поток, что и обусловливает меньшую величину переходного продольного сопротивления х¢_d по сравнению с сопротивлением х_d.

При наличии на роторе дополнительной (демпферной) обмотки указанный процесс вытеснения потока статора на пути рассеяния будет более интенсивным, поскольку в процессе будут участвовать обе роторные обмотки. Это обусловливает меньшую величину сверхпереходного продольного сопротивления х″_d по сравнению с сопротивлением х¢_d.

Аналогично объясняются отличия в реактивных сопротивлениях и по поперечной оси ротора (х_q >х¢_q >х″_q).

Введём понятие внутренних ЭДС синхронной машины:

- синхронная ЭДС E_q, приложенная за синхронным сопротивлением х_d,

- синхронная ЭДС E_Q, приложенная за синхронным сопротивлением х_q, для турбогенератора х_d=х_q, E_q =E_Q;

- переходная ЭДС E¢_q, приложенная за переходным сопротивлением х¢_d,

- сверхпереходная ЭДС E″_q, приложенная за сверхпереходным сопротивлением х″_d,

- ЭДС демпферных контуров E_rq и E_rd.

Синхронная ЭДС E_q пропорциональна потоку, обусловленному током возбуждения i_f, а в относительных единицах E_q = i_f.

Переходная и сверхпереходная ЭДС остаются неизменными в первый момент после резких изменений режима в статорной цепи (КЗ, отключения линий и т. п.).

С учетом изложенного статорные уравнения СМ можно записать в виде

При пренебрежении переходными процессами в демпферных контурах, что в большинстве случаев вполне допустимо, статорные уравнения упрощаются до вида

где U_Гq, U_Гd – напряжения СМ по поперечной и продольной осям.